Определение физической работоспособности
Существуют прямые и косвенные, простые и сложные методы определения работоспособности (PWC).
Простые и косвенные методы (проба Руфье, Гарвардский степ-тест)
Функциональная проба Руфье и ее модификация – проба Руфье–Диксона, в которых используют частоту сердечных сокращений в различные по времени периоды восстановления после относительно небольших нагрузок.
Проба Руфье
У испытуемого, находящегося в положении лежа на спине, в течение 5 мин определяют ЧСС за 15 с (Р1); затем в течение 45 с испытуемый выполняет 30 глубоких приседаний. После окончания нагрузки испытуемый ложится, и у него вновь подсчитывают ЧСС за первые 15 с (Р2), а потом за последние 15 с первой минуты периода восстановления (Р3).
Оценку работоспособности сердца производят по формуле:
Индекс Руфье – Диксона = 4 (Р1 + Р2 + Р3) - 200/10;
Р – число сердечных сокращений (ЧСС).
Результаты – по величине индекса от 0 до 15. Меньше 3 –высокая работоспособность; 4–6 – хорошая; 7– 9 – удовлетворительная; 15 и выше – плохая.
Есть и другой способ выполнения пробы Руфье. У испытуемого стоя измеряют ЧСС за 15 с (Р1), затем он выполняет 30 глубоких приседаний (пятки касаются ягодиц). После окончания нагрузки сразу подсчитывается ЧСС за первые 15 с (Р2); а потом – за последние 15 с (Р3).
Оценка:
Индекс Руфье = (Р2 – 70) + (Р3 – Р1)/10
От 0 до 2,8 – расценивается как хороший, средний – от 3 до 6; удовлетворительный – от 6 до 8 и плохой – выше 8.
Гарвардский степ-тест. Этот тест можно считать промежуточным между простыми и сложными. Его достоинство заключается в методической простоте и доступности. Физическую нагрузку задают в виде восхождения на ступеньку. В классическом виде (Гарвардский степ-тест) выполняется 30 восхождений в минуту. Темп движений
задается метрономом, частота которого устанавливается на 120 уд/мин. Подъем и спуск состоит из четырех движений, каждому из которых соответствует один удар метронома: 1 – испытуемый ставит на ступеньку одну ногу, 2 — другую ногу, 3 – опускает на пол одну ногу, 4 – опускает на пол другую. В момент постановки обеих ног на ступеньку колени должны быть максимально выпрямлены, а туловище находиться в строго вертикальном положении. Время восхождения – 5 мин при высоте ступени: для мужчин – 50 см и для женщин – 43 см. Для детей и подростков время нагрузки уменьшают до 4 мин, высоту ступеньки – до 30–50 см. В тех случаях, когда испытуемый не в состоянии выполнить работу в течение заданного времени, фиксируется то время, в течение которого она совершалась.
Регистрация ЧСС после выполнения нагрузки осуществляется в положении сидя в течение первых 30 с на 2, 3 и 4-й минутах восстановления.
Функциональную готовность оценивают с помощью индекса Гарвардского степ-теста (ИГСТ) по формуле:
ИГСТ = t х 100/ (f1+f2+f3) x 2, где t– время восхождения, с; f1 f2, f3 – сумма пульса, подсчитываемого в течение первых 30 с на 2, 3 и 4-й минутах восстановления.
Оценка результатов Гарвардского степ-теста
Таблица 20
| Оценка | Величина индекса Гарвардского степ-теста | ||
| у здоровых нетренированных лиц | у представителей ациклических видов спорта | у представителей циклических видов спорта | |
| Плохая | Меньше 56 | Меньше 61 | Меньше 61 |
| Ниже среднего | 56-65 | 61-70 | 71-60 |
| Средняя | 66-70 | 71-60 | 61-90 |
| Выше средней | 71-80 | 81-90 | 91-100 |
| Хорошая | 81-90 | 91-100 | 101-110 |
| Отличная | Больше 90 | Больше 100 | Больше 110 |
Наилучшие показатели имеют обычно тренирующиеся с преимущественным проявлением выносливости. По данным И.В. Аулика (1979), средняя величина ИГСТ у бегунов на длинные дистанции равна 111, у велосипедистов – 106, у лыжников – 100, боксеров – 94, пловцов – 90, спринтеров – 86 и тяжелоатлетов – 81, для высококвалифицированных тренированных спортсменов возможны более высокие величины – до 127–153.
Диагностическая ценность теста повышается, если, помимо ЧСС, в 1-ю и 2-ю минуты восстановительного периода определять и артериальное давление, что позволяет, помимо количественной, дать и качественную характеристику реакции (ее тип).
Имеется немало модификаций теста. Мощность нагрузки можно регулировать за счет частоты шагов и высоты ступеньки. Предлагается также объединять в тесте нагрузки различной мощности (Фомин B.C., 1978).
Проба Руфье и Гарвардский степ-тест позволяют характеризовать способность организма к работе на выносливость и выразить ее количественно в виде индекса. Этим облегчаются любые последующие сопоставления, вычисления достоверности различий, корреляционных связей и пр. Однако Flandrvis (цит. по СБ. Тихвинскому, 1991), изучая корреляцию между аэробной способностью и показателями этих проб, обнаружил низкие коэффициенты корреляции – 0,55, поэтому эти пробы менее точны, чем с использованием субмаксимальных нагрузок с регистрацией сердечного ритма во время работы.
В основе тестов с определением ЧСС в процессе физической нагрузки лежит тот факт, что при выполнении одинаковой по мощности работы у тренированных лиц пульс учащается в меньшей степени, чем у нетренированных (Бейнбридж, 1927; Давыдов B.C., 1938; Komadel L. et al., 1964 и др.).
Путем изучения ЧСС, газообмена и других функций была создана концепция, согласно которой отличительной чертой человека, имеющего высокую PWC, является экономизация физиологических процессов при физической работе.
8.3.2. Сложные методы определения физической работоспособности (велоэргометр, тредбан, тест PWC-170)
Велоэргометр — прибор, основой которого является велостанок. Задаваемая нагрузка дозируется с помощью частоты педалирования (чаще всего 60–70 об/мин) и сопротивления вращению педалей (механическое или электромагнитное). Мощность выполненной работы выражается в килограммометрах в минуту или в ватах (1Вт = 6 кг/м).
Тредбан — бегущая дорожка с регулируемой скоростью движения. Нагрузка зависит от скорости движения дорожки и угла ее наклона по отношению к горизонтальной плоскости, выражается в метрах в секунду.
Использование велоэргометра и тредбана имеет преимущества и недостатки (табл. 21).
Имеются и другие приборы для тестирования (гребной, ручной, эргометры).
На любом приборе можно моделировать нагрузки различного характера и мощности: непрерывные и прерывистые, однократные и повторные, равномерные, возрастающей или перемежающейся мощности. В спортивно-медицинской практике используются пробы с субмаксимальными (относительно умеренной мощности, заданного темпа) и максимальными (выполняемыми до предела) нагрузками (табл. 22).
Многие авторы считают, что истинные функциональные возможности спортсменов можно выявить только на уровне критических сдвигов, т.е. предельных нагрузок, позволяющих судить о функциональных резервах и функционально слабых звеньях. Другие авторы (Дембо А.Г., 1985) указывают на некоторую опасность таких проб, особенно для лиц со скрытыми заболеваниями и недостаточно подготовленных, и о недопустимости проведения этой процедуры без врача (что нередко встречается в практике спорта).
Таблица 21 Сравнительная характеристика велоэргометрии и тредбана
| Наименование | Преимущества | Недостатки |
| Велоэргометр | Точное измерение работоспособности. Возможность регистрации функции во время работы. Относительная простота освоения навыка. Несложность транспортировки при динамических исследованиях | Преимущественно локальное утомление. Непривычность для представителей ряда спортивных специализаций. Затруднение притока крови к ногам, что может лимитировать продолжение работы до достижения общего утомления |
| Тредбан | Сохранение заданного темпа от желания обследуемого. Вовлечение в работу больших групп мышц, что обусловливает общее, а не только локальное утомление. Привычность структуры движения (бег) для каждого обследуемого | Трудность выбора оптимального режима работы Шум, мешающий обследуемому. Громоздкость, что ограничивает возможность использования в динамике |
Тест PWC-170
Тест PWC-170 – типичный пример пробы с субмаксимальными нагрузками. Физическую работоспособность выражают в величине мощности нагрузки при PWC-170 в минуту, основываясь на представлении о линейной зависимости между ЧСС и мощностью выполненной работы до 170 уд/мин. Этот тест предложили Т. Sjostrand в 1947 г. В нашей стране он используется в модификации Карпмана. Последовательно задают две нагрузки, по 5 мин каждая, с интервалом в 3 мин при частоте педалирования 60–70 в минуту. Нагрузку выполняют без предварительной разминки. Первую нагрузку подбирают в зависимости от массы тела обследуемого с таким расчетом, чтобы получить несколько значений ЧСС в диапазоне от 120 до 170 уд/мин. Мощность первой нагрузки – от 300 до 800 кгм/мин, второй (в зависимости от ЧСС при первой) – от 700 до 1600 кгм/ мин, что уточняют по формуле: N, + (170-f1) / f1 - 60. В.Л. Карпманом (1988) предложены таблицы для выбора мощности задаваемых нагрузок у спортсменов (табл. 23-26).
• Для получения сравнимых показателей необходимо строгое выполнение процедуры, поскольку при нарушениях могут существенно измениться расчетные величины МПК.
Таблица 22 Мощность первой нагрузки для спортсменов разной специализации и возраста
| Группа видов спорта | Нагрузка (кгм/мин) при массе тела, кг | ||||||
| 55-59 | 60-64 | 65-69 | 70-74 | 75-79 | 80-84 | 85 и более | |
| Сложнокоординационные и скоростно-силовые | |||||||
| Игровые и единоборство | |||||||
| Выносливость |
Физическую работоспособность определяют по формуле (модификация В.Л. Карпмана с соавторами)
PWC = N1 + (N2 – N1) х (170-f1) / (f2- f1)
где N – работоспособность, кгм/мин, f1 и f2 – ЧСС при первой и второй нагрузках.
Мощность второй нагрузки при пробе PWC-170
Таблица 23
| Мощность 1-й нагрузки (Wi) | Мощность второй нагрузки (кгм/мин) при ЧСС во время первой нагрузки (уд/мин) | |||
| 90-99 | 100-109 | 110-119 | 102-129 | |
Таблица 24 Принципы оценки относительных значений показателя PWC-170
| Общая физическая работоспособность | PWC-170 (кгм/мин/кг) |
| Низкая | 14 и меньше |
| Ниже средней | 15-16 |
| Средняя | 17-18 |
| Выше средней | 19-20 |
| Высокая | 21-22 |
| Очень высокая | 32 и больше |
Основываясь на высокой корреляции между величинами PWC и МПК, P.O. Astrand и I. Riming (1954) предложили способ определения последнего при пробах с субмаксимальными нагрузками. Для этого можно использовать номограммы, таблицы и формулы.
При расчете по номограмме Астранда вводят поправочный коэффициент на возраст: 15 лет – 1,1; 25 лет – 1,0; 35 лет – 0,87; 40 лет – 0,78; 45 лет – 0,75; 50 лет – 0,71; 55 лет – 0,68; 60 лет – 0,65.
Величины МПК в литрах, рассчитанные В.Л. Карпманом по показателям PWC-170, в килограммометрах в минуту, составляют:
Соотношение показателей PWC-170 и величин МПК
Таблица 25
| PWC-170 | МПК | PWC-170 | МПК | ||||||
| 1,62 | 4,37 | ||||||||
| 2,66 | 4,37 | ||||||||
| 2,72 | 4,83 | ||||||||
| 2,82 | 5,06 | ||||||||
| 2,97 | 5,32 | ||||||||
| 3,15 | 5,57 | ||||||||
| 3,38 | 5,57 | ||||||||
| 3,60 | 5,66 | ||||||||
| 3,88 | 5,66 | ||||||||
| 4,13 | 5,72 | ||||||||
МПК рассчитывают по формуле:
МПК= 1,7 х PWC-170 + 1240.
Для высококвалифицированных спортсменов вместо 1240 в формулу вводят 1070. Оценку величин МПК иллюстрирует табл. 25.
У занимающихся спортивными играми и единоборством физическая работоспособность при пробе PWC-170 чаще всего равна 1260–1865 кгм/мин, или 18–22 кгм/мин, скоростно-силовыми и сложнокоординационными видами спорта – 1045–1600 кгм, или 15,3–19 кгм/мин. У женщин данные – соответственно на 10–30% ниже. Отношение PWC-170 к объему сердца в миллилитрах составляет обычно 1,5–1,9.
У молодых здоровых нетренированных мужчин величины PWC-170 находятся обычно в пределах 700–1100 кгм/ мин, женщин – 450–750 кгм/мин, или соответственно 12–17 и 8–14 кгм/ мин. У спортсменов, тренирующихся на выносливость, эти величины бывают наиболее высоки и достигают 2800–2200 кгм, или 20–30 кгм/мин. Величины PWC-170 коррелируют с общим объемом тренировочных нагрузок (особенно направленных на развитие выносливости).
Проба PWC-170 относительно несложная, поэтому может широко применяться на всех этапах подготовки. Величины PWC-170 пытаются определять не только в классическом варианте на велоэргометре, но и при выполнении беговых нагрузок, степ-теста (Фомин B.C., Карпман В.Л.), а также специфических нагрузок в естественных условиях.
Общеевропейский вариант (М.А. Годик с соавт., 1964) предполагает выполнение трех возрастающих по мощности нагрузок (продолжительность каждой 3 мин), не разделенных интервалами отдыха. За это время нагрузка возрастает дважды (спустя 3 и 6 мин от начала тестирования). Частота сердечных сокращений измеряется за последние 15 с каждой трехминутной ступени, нагрузка регулируется так, чтобы к концу теста ЧСС увеличивалась до 170 уд/мин. Мощность нагрузки рассчитывается на единицу массы тела испытуемого (Вт/кг). Первоначальная мощность устанавливается из расчета 0,78—1,25 Вт/кг, увеличение мощности проводится в соответствии с возрастанием ЧСС.
Расчет нагрузки:
PWC-170 = [(W1 – W2) / ЧСС3 – ЧСС2 х (170 – ЧСС3)] + W3;
где W1, W2, W3 – мощность нагрузок, ЧСС2, ЧСС3 – частота сердечных сокращений при второй и третьей нагрузках.
Полученный результат пересчитывают на массу тела испытуемого.
Модификация Л.И. Абросимовой с соавт. (1978). Предлагается выполнение одной нагрузки, обусловливающей возрастание ЧСС до 150–160 уд/мин.
Расчет нагрузки: PWC-170 = W / (f2 – f1) x (170 – f1).