Принципы индивидуального подбора физических нагрузок, врачебный контроль и самоконтроль

Переносимость физических нагрузок отражает функциональное состояние организма и в первую очередь состояние сердечно-сосудистой и дыхательной систем. При интенсивной нагрузке объем выброшенной сердцем крови может возрастать по сравнению с покоем в 6 раз, коэффициент утилизации кислорода - в 3 раза. В результате доставка кислорода к тканям увеличивается приблизительно в 18 раз, что позволяет при интенсивных нагрузках у тренированных лиц достичь возрастания метаболизма в 15-20 раз по сравнению с уровнем основного обмена.

В среднем частота сердцебиений в покое составляет около 65 в 1 мин, однако наблюдаются ее значительные колебания. У тренированных лиц частота сердечных сокращений (ЧСС) в покое ниже, чем у нетренированных (50-55 в 1 мин). ЧСС увеличивается в линейной зависимости от величины нагрузки. Так, при уровне нагрузки 1000 кг·м/мин частота сердечных сокращений достигает 160—170 в 1 мин. По мере дальнейшего повышения нагрузки сердечные сокращения ускоряются более умеренно, и постепенно они достигают максимальной величины -170-200 ударов в 1 мин. Дальнейшее повышение нагрузки уже не сопровождается увеличением частоты сердечных сокращений. Работа сердца при очень большой частоте сокращений становится менее эффективной, так как значительно сокращается время наполнения желудочков и уменьшается ударный объем. Тесты с возрастанием нагрузок до достижения максимальной частоты сердечных сокращений являются истощающими и в практических целях могут быть использованы только в спортивной медицине.

При возрастании интенсивности обменных процессов во время физических нагрузок значительно увеличивается потребление кислорода и это предъявляет повышенные требования к функции сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Таким образом, потребление кислорода является суммарным показателем функционального состояния этих систем.

Аэробная способность (максимальное потребление кислорода) зависит от резервов сердца, возможностей кровоснабжения работающих мышц, кислородной емкости крови, состояния легочной вентиляции, диффузионной способности легких и других показателей, т. е. от физиологического состояния всего организма, а также от типа нагрузок, массы участвующих в работе мышц. Этот показатель является ведущим при определении функционального состояния и работоспособности человека с помощью нагрузочных тестов. Определяется в литрах в минуту (л/мин). С учетом того, что оно пропорционально массе тела, для получения сравнимых данных его часто относят к 1кг массы тела обследуемого (мл/мин/кг). Максимальное потребление кислорода в детском возрасте увеличивается пропорционально росту и массе. У мужчин оно достигает максимального уровня в возрасте 18—20 лет. Начиная с 25— 30 лет, оно неуклонно снижается и к 70 годам составляет 50% от уровня 20 лет. У женщин максимальное потребление кислорода равняется приблизительно 70% определяемого у мужчин, остается стабильным на протяжении продуктивного периода, а затем снижается с такой же скоростью, как и у мужчин. При переходе из состояния покоя к нагрузке в течение нескольких минут потребление кислорода возрастает, а затем при стабильной нагрузке достигает устойчивого уровня. В начальной стадии каждой физической нагрузки независимо от ее интенсивности возникает дефицит кислорода. Он сохраняется на протяжении всего периода работы и стимулирует включение целого ряда механизмов, обеспечивающих необходимые изменения гемодинамики. Кислородный долг возмещается лишь по завершении мышечной работы в восстановительный период.

Интенсивность работы по отношению к аэробной способности подразделяется на 5 групп.

· Изнурительная работа, превышающая по мощности аэробную способность. Истощение наступает через несколько минут.

· Максимальная работа — в пределах 75—100% аэробной способности. Нагрузки такой интенсивности в производственных условиях являются исключительными.

· Субмаксимальная работа — в пределах 50—75 % аэробной способности. Мышечная работа такой интенсивности применяется в шахтах, в тяжелой промышленности.

· Интенсивная работа — в пределах 25-50% аэробной способности. Это наиболее распространенная категория физических работ.

· Легкая работа, требующая использования менее 25% аэробной способности.

Сама по себе величина энергетических затрат на тот или иной вид физической деятельности не определяет еще ее переносимости; последняя зависит от времени, на протяжении которого необходимо выполнять нагрузку такой интенсивности. Для каждого энергетического уровня нагрузки имеются максимально возможная длительность и максимально допустимая длительность.

Показателем уровня анаэробных процессов в организме при физической нагрузке является концентрация недоокисленных продуктов (молочной кислоты) в крови. В покое содержание молочной кислоты составляет около 0,1 г/л крови, а сразу же после интенсивной физической нагрузки, сопровождающихся значительным возрастанием анаэробной энергопродукции, количество ее в крови может возрасти в 10—15 раз.
Расход энергии обычно определяется в килоджоулях (килокалориях). Затраты энергии человеческого организма в килоджоулях (килокалориях) могут быть отнесены ко времени (минута, сутки) или к 1 м² поверхности тела. В зависимости от условий и степени активности организма различают три энергетических (метаболических) уровня:

· Основные затраты — это энергия, затрачиваемая организмом в условиях основного обмена. Она составляет 4,6—5,2 кДж, или 1,1 — 1,25 ккал/мин, а в сутки — около 7118—7536 кДж (1700—1800 ккал). Отношение основных затрат к поверхности тела составляет основной обмен, который у взрослого молодого человека равен около 155 кДж/мг/ч
(37 ккал/м²/ч); с возрастом он снижается. У женщин величина основного обмена примерно на 5% ниже, чем у мужчин.

· Затраты в покое — энергия, затрачиваемая организмом помимо основного обмена при отсутствии мышечной работы. Сюда относятся энергетические затраты при пищеварении и терморегуляции вне зоны комфорта (особенно при охлаждении), а также затраты на поддержание мышечного тонуса и позы. В обычных условиях на это дополнительно расходуется энергия в пределах 20% величины основных затрат.

· Затраты при работе — энергия, расходуемая во время мышечной активности. Величина этой энергии равна разнице между затратами при работе и в покое. В зависимости от вида работы величина энергетических затрат колеблется в широких пределах — от 3300—3800 кДж (800—900 ккал) в сутки при канцелярской работе до 17000—21000 кДж (4000—5000 ккал) при тяжелом физическом труде.

Об увеличении энергетических затрат при нагрузке можно судить по увеличению потребления кислорода. Средний энергетический эквивалент для кислорода равен 21 кДж (5 ккал/л), т. е. при сгорании в организме белков, жиров и углеводов на каждый 1 л израсходованного кислорода высвобождается около 21 кДж (5 ккал). Таким образом, для обеспечения энергетических потребностей основного обмена требуется около 200—250 мл/мин кислорода. Например, в условиях основного обмена потребление кислорода составило 250 мл/мин, что соответствует затратам энергии в 5,2 кДж/мин (1,25 ккал/мин). Затраты в покое соответственно составили 10,4кДж/мин (2,5 ккал/мин); т. е. потребление кислорода было 500 мл/мин. Физическая нагрузка вызвала повышение потребления кислорода до 1000 мл/мин и, следовательно, общие затраты энергии — до 21 кДж/мин (5 ккал/мин). Если же рассчитать затраты на работу (разница между общими затратами при нагрузке и в покое), то они составят 5,2 кДж/мин (2,5 ккал/мин).

В зависимости от вида трудовой деятельности человека расход энергии определяется коэффициентом физической активности (КФА).

Коэффициент физической активности - это объективный физиологический критерий, который введен в существующие «Нормы физиологических потребностей в пищевых веществах и энергии для различных групп населения Российской Федерации» (МР 2.3.1.2432-08). По данному показателю все работоспособное население в зависимости от трудовой деятельности делится на 5 групп для мужчин и 4 группы для женщин:

1 группа (очень низкая физическая активность, мужчины и женщины) – работники преимущественно умственного труда, КФА–1,4 (государственные служащие, преподаватели ВУЗов, колледжей, учителя школ, студенты);

2 группа (низкая физическая активность, мужчины и женщины) – работники занятые легким трудом, КФА– 1,6 (водители городского транспорта, участковые врач, медсестры, работники общественного питания, жилищно-эксплуатационной службы);

3 группа (средняя физическая активность, мужчины и женщины) – работники средней тяжести труда, КФА - 1,9 (слесари, наладчики, станочники, буровики, водители тяжелой техники, садовники и т.д.);

4 группа (высокая физическая активность, мужчины и женщины), КФА – 2,2(строительные рабочие, грузчики, рабочие по обслуживанию и ремонту железнодорожных путей и автомобильных дорог и т.д.);

5 группа (очень высокая физическая активность, мужчины) – работники особо тяжелого физического труда, КФА - 2,5 (спортсмены высокой квалификации в тренировочный период, работники сельского хозяйства в период посевной и уборочной, шахтеры, горнорабочие, вальщики леса и т.д.).

Таким образом, энергетические затраты человека можно рассчитать по формуле:

Энергетические затраты = величина основного обмена × КФА

Для молодых людей, ведущих активный образ жизни, в том числе и для людей умственного труда, энергетические затраты составляют в среднем: для женщин - 2200-2400 ккал; для мужчин - 2600-2800 ккал. С увеличением физических нагрузок энергетические затраты возрастают у женщин до 2550 ккал, у мужчин - до 3000 ккал.

Интенсивность физической активности – это скорость расходования энергии, необходимой для выполнения упражнений, достижения желаемой функции, при аэробике, а также величина силы, применяемой при выполнении упражнений с сопротивлением. Измеряется в абсолютных или относительных значениях.

Абсолютная интенсивность активности определяется скоростью выполнения упражнений без учета физиологических возможностей человека. Обычно выражается в скорости затрат энергии (например, миллилитры потребления кислорода на килограмм в минуту, расход килокалорий в минуту, или метаболический эквивалент нагрузки) или как скорость выполнения упражнения (например, ходьба пешком три километра в час, оздоровительный бег 6 километров в час), или физиологическая реакция на интенсивность (частота сердечных сокращений). Для упражнений с сопротивлением интенсивность часто выражается как сумма поднятого или сдвинутого веса.

Относительная интенсивность учитывает или корректирует физиологические возможности человека. Часто выражается в процентном отношении аэробных возможностей человека (VO₂max) или в резерве VO₂, или в процентном отношении расчетного максимального сердечного ритма человека (резерв сердечного ритма). Также может выражаться как индекс того, насколько человек чувствует нагрузку при выполнении упражнений (например, по шкале от 0 до 10).

Максимальное потребление кислорода (VO₂max) - способность организма передавать и поглощать кислород в период максимальной нагрузки. Также называют максимальной аэробной способностью или уровнем выносливости кардиореспираторной системы.

Пиковое значение потребления кислорода (VO₂peak) – это самая высокая скорость потребления кислорода, наблюдаемая в период изнурительного теста на физическую нагрузку.

В настоящее время для оценки интенсивности физической активности принято использовать понятие метаболический эквивалент (МЕТ).

1 MET – это скорость расходования энергии в состоянии покоя. Условно считается, что количество энергии, которое расходуется в покое в сидячем положении для взрослого человека весом 70 кг составляет приблизительно 1,2 ккал/мин и соответствует потреблению кислорода 3,5 мл на килограмм веса тела кислорода в минуту. Расход энергии менее 1 МЕТ означает полное отсутствие физической активности и направлен на поддержание основного обмена (например, лежа смотреть телевизор или просто лежать в постели)

По степени энергетических затрат ФА делятся на четыре уровня:

Полное отсутствие ФА – это состояние полного покоя, когда человек лежит или спит, при этом энергия расходуется только на основной обмен.

Низкая ФА – нагрузка, сопровождающаяся сжиганием энергии от 1,1 до 2,9 МЕТ/мин. (апример, когда человек спит или лежа читает или смотрит телепередачи).

Умеренная ФА – нагрузка, сопровождающаяся сжиганием энергии от 3 до 5,9 МЕТ/мин, что соответствует усилиям, которые затрачивает человек, при быстрой ходьбе, плавании, езде на велосипеде по ровной поверхности, танцах. По шкале индивидуальных возможностей человека от 0 до 10 эта активность находится в пределах от 5 до 6.

Интенсивная ФА – нагрузка, сопровождающаяся сжиганием энергии от 6 МЕТ/мин и более, что соответствует усилиям, которые затрачивает здоровый человек при беге, рубке дров, занятиях аэробикой, плавании на дистанцию, езде на велосипеде в гору. По шкале индивидуальных возможностей человека от 0 до 10 данная величина нагрузки находится в интервале от 7 до 8.

Один из признаков занятий в умеренном темпе - во время выполнения упражнений человек может разговаривать, но не может петь. При работе с высокой интенсивностью пациент не сможет сказать и нескольких слов, не сбив дыхание.

Существует понятие «Минимальный уровень ФА», которым необходимо заниматься, чтобы достичь тренированности сердечно-сосудистой системы. Общее время занятий может быть суммировано в течение дня, но длительность одного занятия должна быть не менее 10 минут. Это связано с тем, что существует пороговая доза, минимальная по времени и интенсивности и необходимая для получения эффекта оздоровления. Продолжительность физической активности для достижения рекомендованного уровня зависит от ее интенсивности. Чем выше интенсивность нагрузки, тем меньше требуется времени для расходования этого количества энергии. Так, для достижения умеренного уровня физической активности, что соответствует сжиганию 3,5 –7 ккал/мин (3 – 5,9 МЕТ/мин) рекомендованная продолжительность занятий в общей сложности должна составлять 30 минут в день. В среднем это приводит к расходу энергии приблизительно в 150 ккал. Для достижения интенсивного уровня физической активности, когда сжигается более 7 ккал/мин (от 6 МЕТ/мин и более), продолжительность занятий для сжигания, соответственно, 150 ккал, составляет 22 мин. Данные потери энергии можно ассоциировать с бытовой нагрузкой (рис.1).

Примерный расход энергии на некоторые виды деятельности человека приведен в Приложении № 1.

При легкой физической нагрузке первоначально частота сердечных сокращений значительно увеличивается, однако постепенно она снижается до уровня, который сохраняется в течение всего периода стабильной нагрузки.

При более интенсивных и длительных нагрузках имеется тенденция к увеличению частоты сердечных сокращений, причем при максимальной работе она нарастает до предельно достижимой. Эта величина зависит от тренированности, возраста и других факторов. Данный факт положен в основу расчета степени интенсивности физической нагрузки, используя формулу для определения максимальной частоты сердечных сокращений для данного индивида: МЧСС = 220 – возраст пациента.

Рис.1. Длительность различных видов физической активности, необходимая для сжигания 150 ккал.

При умеренной ФА частота сердечных сокращений на высоте нагрузки должна составлять 50-70% от МЧСС.

При интенсивной ФА - ≥70%. (табл.1, 2).

Таблица 1.