способ измерения аэробного резерва человека

Формула изобретения

Способ измерения аэробного резерва человека путем проведения функциональной пробы с физической нагрузкой, отличающийся тем, что параметры начальной физической нагрузки, темпы ее прироста и максимальную величину физической нагрузки определяют по данным непрерывно мониторируемой мощности выполняемой нагрузки и частотой сердечных сокращений, дополнительно измеряют максимальную мощность, время ее достижения, время выполняемой работы с максимальной мощностью и время достижения максимальной частоты сердечных сокращений, вычисляют индекс аэробного резерва человека (ИнАэР) по формуле:

ИнАэР=[(T/Tw)·Tmax·Wmax]/ЧССmax,

где Т - время (мин) достижения максимальной ЧСС, Tw - время (мин) достижения максимальной мощности, Tmax - время (мин) выполняемой физической нагрузки с максимальной мощностью, Wmax - достигнутая максимальная мощность (Вт) физической нагрузки, ЧССmax -достигнутая максимальная частота сердечных сокращений (уд./мин).

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине, в частности к спортивной физиологии.

От аэробного резерва (АР) человека зависит возможность обеспечения необходимых метаболических потребностей организма, возникающих в ходе спортивного упражнения, особенно в видах легкой атлетики, требующих выносливости и продолжительной работы в аэробных условиях. Установлено, что аэробные процессы при выполнении физической нагрузки происходят в диапазоне изменения частоты сердечных сокращений (ЧСС) до 170-175 уд/мин [1, 4]. Хотя аэробная выносливость не играет важной роли в относительно краткосрочных упражнениях, требующих большой силы и энергии, однако метаболическое восстановление между попытками в таких видах, как тройной прыжок, бег на 100 метров, поединок в боевых искусствах и других, является преимущественно аэробным процессом [1, 3]. АР зависит как от генетических особенностей, так и рационального тренировочного процесса, и в немалой степени определяет успех соревновательной деятельности [2]. В связи с ростом спортивных достижений поиск наиболее адекватных современному уровню развития физиологии спорта методов измерения аэробного резерва человека и его динамики в период спортивной деятельности приобретает все большую актуальность.

Известен способ измерения аэробного резерва человека, основанный на измерении времени восстановления ЧСС до исходной величины после выполнения физической нагрузки [4]. Чем больше это время, тем ниже аэробный резерв человека. Однако этот способ недостаточно точен и имеет ограниченное применение. Низкая точность способа связана с тем, что не контролировалась величина ЧСС при выполнении ФН. Способ не нашел широкого применения, поскольку величины и вид нагрузок в разных центрах и лабораториях применяются разные и результаты трудно сравнивать между собой [6].

Более широкое применение получили способы измерения аэробного резерва, основанные на оценке потенциальной способности человека показать максимум физического усилия в статической, динамической или смешанной работе [4, 5], однако они недостаточно точны, поскольку не осуществляется контроль за частотой сердечных сокращений. Это важно делать, поскольку ее превышение над пороговым значением (170 уд/мин или 175 уд/мин для спортсменов) считается как переход от аэробного к анаэробному режиму работы [1, 4].

Известен способ измерения аэробного резерва у спортсменов (т.н. максимальный тест Навакки), выбранный авторами в качестве прототипа [4, 5]. Он заключается в выполнении на велоэргометре ступенчато возрастающей нагрузки, начиная с 1 Вт/кг массы тела, с последующим увеличением мощности нагрузки каждые 2 мин на 1 Вт/кг массы тела до достижения предельной мощности. Затем по специальной таблице общая работоспособность оценивается качественным образом как очень высокая, если мощность нагрузки 6 Вт/кг массы тела выполняется в течение 1 мин, высокая - 5 Вт/кг массы тела в течение 1-2 мин, хорошая и удовлетворительная - 4 Вт/кг массы тела в течение 2 мин и 1 соответственно [5].

Однако при использовании данного метода, применяемого в спортивной медицине, не учитывается, что при выполнении пробы с ФН человек может выполнять нагрузку в анаэробных условиях [1, 4].

Задачей предлагаемого изобретения является повышение точности способа измерения аэробного резерва в условиях ФН. Она решается тем, что ЧСС мониторируют, величину мощности нагрузки также регистрируют непрерывно. Время непрерывно возрастающей нагрузки, длительность каждой ступени и число ступеней не ограничены и зависят от физических способностей человека. Инструктаж спортсмена заключается в информировании его о том, что время непрерывно возрастающей нагрузки и число и продолжительность ступеней не ограничены и проба прекращается при достижении ЧСС 170-175 уд/мин или при отказе от продолжения ФН. Параметры начальной ФН, темпы ее прироста и максимальную величину ФН определяют по данным непрерывно мониторируемой ЧСС. Проба прекращается в случаях: достижения ЧСС 170-175 уд/мин или отказа спортсмена от продолжения пробы даже при ЧСС ниже 170-175 уд/мин. Далее с учетом полученных показателей вычисляется индекс аэробного резерва ИнАэР(Вт·мин²/уд) по формуле:

ИнАэР=[(T/Tw)·Tmax·Wmax]/ЧССmax, где

Т - время (мин) достижения испытуемым максимальной ЧСС,

Tw - время (мин) достижения максимальной мощности,

Tmax - время (мин) выполняемой ФН с максимальной мощностью,

Wmax - максимальная достигнутая мощность (Вт) ФН,

ЧССmax - максимальная достигнутая частота сердечного сокращения (уд/мин).

Положительным эффектом изобретения является более точное измерение аэробного резерва спортсмена, определяющее потенциал человека выполнять различные виды физических упражнений разной интенсивности. Способ позволяет корректно оценивать изменение аэробного резерва в динамике во время тренировочного процесса и соревнований.

Апробация способа проводилась на 10 спортсменах (из них 9 являются спортсменами высоких достижений) мужского и женского пола в возрасте от 16 до 31 года на базе кафедры физических методов лечения и спортивной медицины Санкт-Петербургского государственного медицинского университета имени академика И.П.Павлова. Первый день определяли потенциальную способность спортсменов показать максимум физического усилия в динамической работе по способу-прототипу. С целью минимизации инерционного эффекта предыдущей пробы исследование по определению аэробного резерва по предлагаемой методике проводилось спустя 24 часа. После каждой ФН измеряли время восстановления ЧСС до исходного уровня. Спортсмены выполняли ФН на велоэргометре фирмы "Technogym". Непрерывно регистрировали ЧСС монитором фирмы "Polar". Мощность нагрузки в ваттах регистрировали монитором велотренажера.

Пример 1. Спортсмен З., 27 лет, международный мастер боевых искусств по стилевому карате. Показатель Новакки составил 4 Вт/кг в течение 2 мин, что определяет общую работоспособность как «хорошую». Время восстановления ЧСС составило 15 мин. При выполнении тестирования по предлагаемому способу максимальная ЧСС составила 175 уд/мин, время достижения максимальной ЧСС и время достижения максимальной мощности 295,55 Вт составили 32,46 мин и 30,16 мин соответственно. Время выполняемой ФН с максимальной мощностью - 2,3 мин.

Вычисленный индекс аэробного резерва равен 4,1 Вт·мин²/уд. Время восстановления ЧСС до исходного значения после пробы равно 15,5 мин.

Пример 2. Спортсмен М., 18 лет, без разряда, каратист. Показатель Новакки составил 4 Вт/кг в течение 1,90 мин, что определяет общую работоспособность как «хорошую». Время восстановления ЧСС - 28 мин. При выполнении тестирования по предлагаемому способу максимальная ЧСС составила 170 уд/мин. Время достижения максимальной ЧСС - 12,43 мин, время достижения максимальной мощности 175 Вт составило 10,93 мин и время выполняемой ФН с максимальной мощностью - 1,5 мин. Вычисленный индекс аэробного резерва равен 1,69 Вт·мин²/уд. Время восстановления ЧСС до исходного значения после пробы равно 30 мин.

Пример 3. Спортсмен А., 18 лет, мастер спорта по пятиборью. Показатель Новакки составил 4 Вт/кг в течение 2 мин, что определяет общую работоспособность как «хорошую». Время восстановления ЧСС - 16 мин. При выполнении тестирования по предлагаемому способу максимальная ЧСС составила 175 уд/мин. Время достижения максимальной ЧСС - 14 мин, время достижения максимальной мощности 300 Вт составило 12,43 мин и время выполняемой ФН с максимальной мощностью - 2,08 мин.

Вычисленный индекс аэробного резерва равен 4,01 Вт·мин²/уд. Время восстановления ЧСС после пробы равно 16 мин.

Примеры 1 и 3 показывают совпадение уровней аэробного резерва, измеренных двумя способами. Пример 2 показывает, что предлагаемый способ более точен, что подтверждается удлиненной фазой восстановления после выполнения проб с ФН.

Литература

1. Medical Manual A Practical Guide of the International Association of Athletics Federations; перевод с английского языка, М.: Тера-спорт, 2003. - 240 с.: ил.

2. Rankinen T., Bray M.S., Hagberg J.M., Perusse L., Roth S.M., Wolfarth B., Bouchard C. The human gene map for performance and health-related fitness phenotypes: the 2005 update.

3. Med. Sci. Sports Exerc. 2006, Nov; 38(11): 1863-88.

4. Карпман В.Л., Белоцерковский З.Б., Гудков И.А. Тестирование в спортивной медицине. - М.: Физкультура и спорт, 1988. - 206 с.

5. Макарова Г.А. Практическое руководство для спортивных врачей. - Ростов-на Дону: Издательство БАРО-ПРЕСС, 2002. - 800 с.

6. Платонов В.Н. Система подготовки спортсменов в олимпийском порте. Общая теория и ее практические приложения. - Олимпийская литература, 2004. - 808 с.