Тестирование в диагностике физической работоспособности и функциональной готовности спортсменов

В функциональной диагностике важная роль принадлежит информации, получаемой с помощью разнообразных проб (в педагогической практике синонимом термина «функциональная проба» является термин «тест»), которые проводятся как в лабораторных условиях (в кабинетах функциональной диагностики), так и непосредственно во время тренировок в спортивных залах и на стадионах. Пробы позволяют оценивать функциональное состояние организма в целом, его готовность к соревновательной деятельности, уровень общей физической работоспособности и т. д. Последний термин определяется разными авторами неоднозначно. В самом общем виде физическая работоспособность пропорциональна тому количеству механической работы, которую организм спортсмена способен выполнять длительно и с достаточно высокой интенсивностью. Поскольку длительная работа мышц лимитируется доставкой к ним кислорода, общая физическая работоспособность в значительной мере зависит от кардио-респираторной производительности. По-видимому, наряду с термином «общая» целесообразно пользоваться термином «специальная» физическая работоспособность, которая характеризует возможности спортсмена выполнять специфическую для данного вида спорта работу. Очевидно, что уровень общей и специальной физической работоспособности может существенно различаться у одного и того же спортсмена.

Все материалы функциональных проб рассматриваются не изолированно, а комплексно другими медицинскими критериями. Только комплексная оценка данных врачебного обследования, результатов применения инструментальных методов исследования и материалов, полученных при проведении функциональных проб, позволяет давать объективную оценку готовности организма спортсмена к соревнованиям.

Следует напомнить, что медицинская информация должна рассматриваться во взаимосвязи с педагогическими и психологическими показателями, что позволит педагогу объективно судить о состоянии тренированности.

5.1. ОБЩИЕ ПРОБЛЕМЫ СПОРТИВНО-МЕДИЦИНСКОГО ТЕСТИРОВАНИЯ

Функциональные пробы начали применяться в спортивной медицине еще в начале XX века. Так, в нашей стране первой функциональной пробой, применявшейся для исследования физкультурников, была так называемая проба ГЦИФКа, разработанная Д. Ф. Шабашовым и А. П. Егоровым в 1925 г. При проведении ее испытуемый выполнял 60 подскоков на месте. Реакция организма изучалась по данным сердечной деятельности. В последующем спортивные медики в значительной степени расширили арсенал применявшихся проб, заимствуя их из клинической медицины.

В 30-е годы начали применяться многомоментные функциональные пробы, в которых испытуемые выполняли различную по интенсивности и характеру мышечную работу. Примером может служить трех-моментная комбинированная функциональная проба, предложенная С. П. Летуновым в 1937 г.

Надо заметить, что ранее функциональные пробы в спортивной медицине применялись чаще всего для оценки эффективности работы той или иной системы организма. Так, беговые тесты применялись для суждения о функциональном состоянии сердечно-сосудистой системы, пробы с изменением дыхания — для оценки эффективности работы аппарата внешнего дыхания, ортостатические пробы — для оценки деятельности вегетативной нервной системы и т. д. Такого рода подходы к использованию функциональных проб в спортивной медицине не вполне обоснованы. Дело в том, что изменения работы той или иной висцеральной системы, связанные с возмущающими воздействиями на организм, в значительной мере определяются регуляторными нейрогуморальными влияниями. Поэтому, оценивая, например, пульсовую реакцию на физическую нагрузку, нельзя сказать, отражает ли она функциональное состояние самого исполнительного органа — сердца или же связана с особенностями вегетативной регуляции сердечной деятельности. Точно так же нельзя судить о возбудимости вегетативной нервной системы, применяя ортостатическую пробу, оценка которой ведется по данным ЧСС и АД. Дело в том, что совершенно аналогичные изменения сердечной деятельности в ответ на изменение положения тела в пространстве наблюдаются как у лиц с интактной симпатической нервной системой, так и у лиц, которым произведена функциональная десимпатизация сердца путем введения пропранолола — вещества, блокирующего бета-адренергические рецепторы в миокарде.

Поэтому большинство функциональных проб характеризует деятельность не одной отдельно взятой системы, а организма человека в целом. Такой интегральный подход не исключает, естественно, использования функциональных проб для оценки преимущественной реакции какой-либо отдельной системы в ответ на воздействие (Так, см. в гл. III пробы нервной системы, пробы с дыханием, дававшие информацию главным образом о функциональном состоянии изучаемых систем.)

В соответствии со сказанным основными задачами тестирования в спортивной медицине являются: 1) изучение адаптации организма к тем или иным воздействиям (по данным исследования ряда наиболее информативных систем) и 2) изучение восстановительных процессов после прекращения воздействия. Из этого следует, что тестирование в общем виде идентично изучению функциональных свойств систем регулирования в технической кибернетике. Последнее производится на основе концепции «черного ящика», которым условно обозначается любой объект, структура и функциональные свойства которого не известны или известны недостаточно (это может быть и организм человека, и системы управления самолетом и т. д.). «Черный ящик» имеет ряд «входов» — Х1, X2, Х3 и ряд «выходов» — Y1, Y2, Y3 (рис. 28, А). Для изучения функциональных свойств на вход подается воздействие, характер которого известен. Под влиянием такого входного воздействия на выходе возникают сигналы, зависящие от входного воздействия. Сопоставление входных сигналов с выходными позволяет судить о функциональном состоянии изучаемой системы, условно обозначенной как «черный ящик». При «идеальной» адаптации характер входных и выходных сигналов идентичен. Однако в действительности (особенно при исследовании биологических систем) сигналы, передаваемые через «черный ящик», искажаются. Как показано на рис. 28, Б, если на вход подается прямоугольный сигнал, то на выходе возникают сигналы, имеющие иную форму. Наиболее типичный «ответ» представлен апериодической кривой 1. Если,же функциональное состояние организма у спортсмена нарушено (например, в связи с перенесенной инфекцией), то на выходе системы регистрируется колебательный переходный процесс (рис. 28, Б, кривая 2, переходным процессом обозначается кривая, характеризующая динамик изучаемого показателя (например, ЧСС) при изменении его от величин покоя до величин, регистрируемых при нагрузке, когда наступило устойчивое состояние).

На рис. 28, В приведен пример, когда характер входного сигнала (X) изменяется по синусоидальному закону (аналогия с переменным по мощности режимом физической нагрузки). Видно, что и выходной сигнал (Y) —в данном случае это ЧСС— меняется по аналогичному закону, но при этом обнаруживается постоянное запаздывание выходного сигнала на величину Oin.

На характер передачи сигнала по системам регулирования заметное влияние оказывают побочные воздействия, которые в технической кибернетике называются «шумом» (Z на рис. 28, А). Чем значительнее влияние шума, тем менее эффективно будет исследование функциональных свойств «черного ящика», изучаемых путем сопоставления входных и выходных сигналов (этот вопрос будет рассмотрен при анализе максимальных тестов).

Концепция «черного ящика» весьма перспективна в проблеме тестирования. Дело в том, что на базе этой концепции унифицируются функциональные пробы, не имеющие на первый взгляд ничего общего между собой; возможны рациональная классификация тестов и оптимизация требований, предъявляемых к ним.

Общим требованием к входным воздействиям является выражение их в количественных физических величинах. Если, например, в качестве входного воздействия используется физическая нагрузка, то мощность ее должна выражаться в ваттах, кгм/мин и др. Менее надежна характеристика входного воздействия, если она выражается числом приседаний, частотой шагов при беге на месте и т. д. Во всех этих случаях трудно судить о том, какова была интенсивность работы, выполнявшейся при тестировании тем или иным спортсменом: у них может быть разная высота подскоков, подъема коленей при беге на месте и т. д. Все это усугубляется тем, что испытуемые могут обладать разным ростом и весом.

Оценка реакции организма на то или иное входное воздействие ведется по данным измерения показателей, характеризующих деятельность той или иной системы организма человека. В качестве выходных сигналов (показателей) обычно используются наиболее информативные физиологические величины, регистрация которых представляет наименьшие трудности (например, ЧСС, частота дыхания, АД и т. д.). Для объективной оценки результатов тестирования необходимо, чтобы выходная информация выражалась в количественных физиологических величинах. А для этого наиболее целесообразно применять медицинские измерительные приборы. Так, для измерения ЧСС лучше всего регистрировать электрокардиограмму. Измерив длительность интервала между двумя зубцами R (интервал R—R), легко подсчитать частоту пульса: ЧСС = 60/(R—R).

При отсутствии электрокардиографа ЧСС определяется по числу пульсовых ударов за 10 с. Полученная величина умножается на 6 и таким образом рассчитывается ЧСС за 1 мин. Однако этот прием может давать существенные ошибки, особенно при физической нагрузке с выраженной тахикардией. Поэтому более целесообразно, располагая секундомером, определять время, затрачиваемое на 30 пульсовых ударов, а затем пересчитывать эти данные на 1 мин (см. приложение III).

Весьма ответственно измерение АД при физической нагрузке. Звуковой метод Короткова в этих условиях завышает максимальное давление и может занижать минимальное. На рис. 29 показано, что измеряемое этим методом максимальное АД выше реального* систолического на величину так называемого гемодинами-ческого удара (кинетическая энергия потока крови в сосудах), который значительно увеличивает давление (на 20—40 мм рт. ст.) при нагрузке.

При измерении минимального АД необходимо иметь в виду, что метод Короткова характеризуется 4 фазами звуковых явлений. По мере понижения давления в манжете вначале выслушиваются громкие тоны (I фаза), затем шумы (II фаза), затем вновь звуки приобретают характер тонов (III фаза), и наконец, звучность тонов уменьшается, они переходят в шумы (IV фаза), которые вскоре полностью исчезают. Начало I фазы соответствует максимальному АД, а начало IV фазы — минимальному. Поэтому при нагрузке за минимальное АД следует принимать шумы IV фазы, а не полное исчезновение звуковых явлений.

Менее информативной является оценка результатов тестирования по данным качественной характеристики динамики выходных сигналов. При этом имеется в виду описательная характеристика результатов проведения функциональной пробы (например, «частота пульса быстро восстанавливается» или «частота пульса медленно восстанавливается»).

И наконец, о некоторых требованиях к «шуму». Из сказанного очевидно, что чем меньше «шум», тем выше качество тестирования, и наоборот.

При проведении функциональных проб в качестве «шума» необходимо рассматривать в первую очередь субъективное отношение испытуемого к самой процедуре. Особенно важна мотивация при проведении максимальных тестов, когда от него требуется выполнять работу предельной интенсивности или длительности. Так, предлагая спортсмену нагрузку в виде 15-секундного бега на месте в максимальном темпе, никогда нельзя быть уверенным в том, что нагрузка действительно выполняется с максимальной интенсивностью. Это зависит от желания спортсмена развить предельную для себя интенсивность, его настроения и других мотивационных факторов. Минимальное влияние побочных воздействий доказывается хорошей воспроизводимостью результатов.

К числу общих требований к проведению функциональных проб относят прежде всего обеспечение нормального микроклимата в помещении для тестирования. Помещение должно быть хорошо проветрено, температура в нем должна поддерживаться на уровне температуры комфорта. В случае выполнения больших и длительных нагрузок, сопровождающихся интенсивным потоотделением, целесообразно испытательную установку, на которой проводится проба, снабдить вентилятором.

Помещение должно быть эстетически хорошо оформлено. В тестировании должен принимать участие минимум медицинского персонала. Необходимо исключить возникновение звуковых, световых и других не относящихся к исследованию сигналов. Обязательно надо иметь аптечку первой помощи с препаратами, стимулирующими кровообращение и дыхание.

Аппаратура, на которой производится тестирование, должна быть чистой, хорошо заземленной в соответствии с общепринятыми правилами, без неряшливого нагромождения электрических проводов.

Непосредственно в процессе проведения функциональной пробы необходимо вести протокол тестирования. В нем наряду с паспортными данными должны быть указаны тип функциональной пробы, все ее элементы, время их выполнения и моменты записи тех или иных показателей, а также применяемая измерительная аппаратура. Протокол пробы окончательно заполняется после расшифровки кривых, характеризующих те или иные физиологические функции, исследованные в процессе тестирования.

Перед началом тестирования испытуемому должна быть дана подробная инструкция о его поведении во время проведения функциональной пробы. В противном случае результаты тестирования могут в значительной мере определяться эмоциональными реакциями спортсмена. Это особенно часто наблюдается у юных спортсменов. У некоторых из них даже при полученной подробной инструкции первое испытание оказывается недостаточно достоверным. Лишь практически освоив пробу, спортсмен при повторных тестированиях дает результаты, реально соответствующие функциональному состоянию его организма. Особенно важна беседа со спортсменом в тех случаях, когда осуществляется забор крови.

Современные спортивно-медицинские функциональные пробы получили весьма широкое распространение и в практике педагогического контроля. В ряде случаев врач может даже не привлекаться к проведению функциональных проб (он лишь оценивает результаты пробы). Однако функциональные пробы с предельными нагрузками, когда возможно развитие некоторых острых патологических состояний, должен проводить врач. Это в первую очередь относится к определению МПК.

Выполнение всех перечисленных требований к процедуре тестирования обеспечивает надежные результаты, на основании которых достаточно обоснованно может быть оценена физическая работоспособность и подготовленность спортсмена.

Функциональные пробы целесообразно проводить на каждом этапе тренировочного макроцикла. Так, для наблюдения за динамикой функциональной готовности соответствующие пробы следует проводить в начале и в конце подготовительного периода и в середине соревновательного периода. В этих случаях рекомендуется и углубленное комплексное обследование спортсмена. Наряду с этим функциональные пробы могут использоваться для наблюдения за текущим функциональным состоянием организма. Например, в недельном микроцикле или же непосредственно во время одного тренировочного занятия (см. метод дополнительных нагрузок в гл. VI).

Знание рациональной классификации функциональных проб, проводимых в лаборатории, помогает тренеру и врачу решать конкретные задачи, связанные с объективной оценкой состояния тренированности, работоспособности спортсмена, выбирать именно те функциональные пробы, которые нужны на данном этапе тренировочного цикла и которые позволяют отвечать на наиболее актуальные вопросы, возникающие в процессе тренировки данного спортсмена.

Различают следующие виды входных воздействий, используемых при тестировании: а) физическая нагрузка;; б) изменение положения тела в пространстве; в) натуживание; г) изменение газового состава вдыхаемого воздуха; д) медикаментозные средства и др.

Наиболее часто в качестве входного воздействия применяется физическая нагрузка. Формы ее выполнения многообразны. Это прежде всего простейшие формы, не требующие специальной аппаратуры: приседания (проба Мартинэ), подскоки (проба ГЦИФКа), бег на месте (проба С. П. Летунова) и многие другие.

В настоящее время применяются различные виды мышечной работы, интенсивность которой может быть количественно оценена. Например, получили распространение пробы, в которых в качестве физической нагрузки используется восхождение с определенной частотой на ступеньку (или ступеньки) определенной высоты. К числу таких проб относятся степ-тесты Мастера, Гарвардский и др.

Очень часто тестирующая нагрузка задается с помощью ве-лоэргометров (рис. 30) — сложных технических приборов, в которых предусмотрено произвольное изменение сопротивления вращению педалей, задаваемого экспериментатором. Существуют два типа велоэргометров. В одном из них сопротивление вращению педалей задается механическим путем. Примером такого велоэр-гометра является переносной прибор системы «Монарк» (рис. 30, А), который может использоваться в условиях проведения спортивных тренировок. На нем можно произвольно изменять не только сопротивление вращению педалей, но и частоту вращения.

В велоэргометрах другого типа сопротивление вращению педалей изменяется с помощью электромагнитных сопротивлений (рис. 30, Б), частота педалирования должна, как правило, поддерживаться испытуемым на постоянном уровне — 60—70 об/мин.

Мощность работы, выполняемой на велоэргометре, выражается в кгм/мин либо в ваттах (для пересчета ваттов в кгм/мин нужно ватты умножить на 6, см. приложение IX). Интенсивность работы на велоэргометре может выражаться в условной скорости перемещения, т. е. на основании механического сопротивления и частоты педалирования, автоматически предсказывается скорость перемещения человека на велосипеде.

Еще более сложным техническим прибором является «бегущая дорожка», или третбан, или тред-мил (рис. 31). C помощью этого прибора имитируется естественный бег. Различная интенсивность нагрузки задается двумя путями: изменением скорости движения «бегущей дорожки» (чем выше скорость, выражаемая в м/с, тем выше интенсивность физической нагрузки) или, кроме того, увеличением угла наклона дорожки по отношению к горизонтальной плоскости. В последнем случае имитируется бег в гору. Точный количественный учет нагрузки при этом менее универсален, так как требуется указывать не только скорость движения «бегущей дорожки», но и угол ее наклона.

Оба прибора — велоэргометр и третбан — могут применяться при проведении различных функциональных проб, например для определения МПК, для определения физической работоспособности по тесту PWC170 и т. д.

Условно принято считать, что различные виды мышечной работы, задаваемые в лабораторных условиях, относятся к неспецифическим формам воздействия (например, бег на месте). Специфическими же формами воздействия являются те, которые характерны для локомоций в конкретном виде спорта: бой с тенью у боксера, броски чучела у борцов и т. д. Однако такое подразделение в значительной степени условно, когда речь идет об определении общей работоспособности; реакция висцеральных систем организма на физическую нагрузку зависит главным образом от ее интенсивности, а не от формы. Специфические же пробы полезны для оценки эффективности навыков, приобретенных в процессе тренировки, и для оценки специальной работоспособности.

Изменение положения тела в пространстве является одним из важных возмущающих воздействий, применяемых при так называемых орто-клиностатических пробах. Реакция, развивающаяся под влиянием ортостатических воздействий, изучается в ответ как на активное, так и на пассивное изменение положения тела в пространстве. Активное изменение положения тела состоит в том, что испытуемый самостоятельно переходит из горизонтального положения в вертикальное. Достоинство пробы — ее чрезвычайная простота.

Пассивная ортостатическая проба производится с помощью так называемого поворотного стола, плоскость которого может изменяться под любым углом к горизонтальной плоскости экспериментатором. Испытуемый при этом не совершает никакой мышечной работы. Таким образом, использование поворотного стола — это «чистая форма» воздействия на организм изменения положения тела в пространстве.

В качестве входного воздействия для определения функционального состояния организма применяется также натужив а-н и е. Эта процедура выполняется в двух вариантах. В первом натуживание количественно не оценивается (проба Вальсальвы). Второй вариант предусматривает дозированное натуживание. Он проводится с помощью манометров, в которые производит выдох испытуемый. Показания манометра практически соответствуют величине внутригрудного давления. К числу проб, использующих дозированное натуживание, относятся проба Бюргера, проба Флека.

Изменение газового состава вдыхаемого воздуха в спортивно-медицинской практике чаще всего заключается в уменьшении напряжения кислорода во вдыхаемом воздухе. Это так называемые гипоксемические пробы. Степень уменьшения напряжения кислорода дозируется врачом в соответствии с целями исследования. Гипоксемические пробы в спортивной медицине чаще всего используются для изучения устойчивости к гипоксии, которая может наблюдаться при проведении соревнований и тренировочных занятий в среднегорье и высокогорье.

Введение лекарственных веществ в качестве функциональной пробы используется, как правило, с целью дифференциальной диагностики между нормой и патологией.

Регистрация выходных сигналов при проведении функциональных проб производится дифференцированно, в зависимости от того, какая система организма дает наиболее объективную оценку реакции на тот или иной тип входного воздействия. Учитывается также и доступность получения физиологической информации при тестировании. Чаще всего в функциональных пробах исследуются те или иные показатели сердечно-сосудистой системы. Это связано с тем, что сердечно-сосудистая система весьма тонко реагирует на самые разнообразные виды воздействий. Кроме того, регистрация, например, ЧСС не представляет серьезных трудностей. То же можно сказать и об измерении АД и некоторых других показателей.

Система внешнего дыхания также исследуется при функциональной диагностике в спорте. Несколько реже для оценки функционального состояния организма исследуются другие его системы: нервная система, нервно-мышечный аппарат, система крови и др.

Функциональные пробы могут быть разделены на две большие группы, в зависимости от того, когда исследуются реакции организма — непосредственно во время воздействия или сразу после его прекращения. Например, с помощью электрокардиографа можно регистрировать ЧСС на протяжении всего времени, в течение которого испытуемый выполняет физическую нагрузку, а также в восстановительном периоде. Очевидно, что измерение ЧСС в этих случаях дает совершенно разную информацию: в первом случае она позволяет судить об адаптации к мышечной работе, а во втором — о закономерностях восстановительных реакций. При этом адаптация к физическим нагрузкам может быть удовлетворительной, в то время как восстановительные процессы протекают недостаточно эффективно.

Развитие современной медицинской техники позволяет непосредственно изучать реакцию организма на то или иное воздействие и получать важную информацию для диагностики работоспособности и функциональной готовности спортсмена. Изучать же восстановительный период следует в том случае, когда он является объектом тестирования. Необходимо иметь в виду, что данные восстановительного периода не являются достаточно адекватными для суждения об адаптации организма к нагрузке. Этот принцип использовался лишь на заре спортивной медицины, когда не было технических возможностей регистрации различных физиологических параметров непосредственно во время движений человека.

В заключение необходимо отметить, что современная высококачественная функциональная диагностика может быть обеспечена при использовании сложной медицинской измерительной аппаратуры. Так, применение микропроцессорной техники позволит в ближайшем будущем производить автоматическую диагностику функционального состояния организма, физической работоспособности и функциональной готовности спортсмена.

5.2. МАКСИМАЛЬНЫЕ ТЕСТЫ

Эта группа тестов связана с выполнением испытуемыми максимальных нагрузок (критической или сверхкритической мощности), характеризующихся предельной работой системы транспорта О2.

5.2.1. Определение МПК

Как уже говорилось (см. гл. IV), оценка максимальной аэробной мощности осуществляется путем определения МПК- Величина его рассчитывается с помощью различных тестирующих процедур, при которых достигается индивидуально максимальный транспорт кислорода (прямое определение МПК). Наряду с этим величину МПК определяют с помощью косвенных расчетов, которые основываются на данных, полученных в процессе выполнения испытуемым непредельных нагрузок (непрямое определение МПК).

Величина МПК является одним из важнейших показателей, с помощью которого может быть наиболее точно охарактеризована величина общей физической работоспособности спортсмена. Исследование этого показателя особенно важно для оценки функционального состояния организма спортсменов, тренирующихся на выносливость, или спортсменов, у которых тренировке выносливости придается большое значение (см. табл. 14). Наблюдения за изменениями МПК у таких спортсменов могут оказать существенную помощь в оценке уровня функциональной готовности организма.

В настоящее время в соответствии с рекомендациями Всемирной организации здравоохранения принята методика прямого определения МПК, которая состоит в том, что испытуемый выполняет физическую нагрузку, мощность которой ступенчатообразно повышается вплоть до. невозможности продолжать мышечную работу. Нагрузка задается либо с помощью велоэргометра, либо на третбане.

Процедура определения МПК с помощью велоэргометра заключается в следующем. После интенсивной (до 50% от МПК) и длительной (5—10 мин) разминки задается исходная нагрузка в соответствии с полом, возрастом и спортивной специализацией испытуемого. Затем через каждые 3 мин интенсивность нагрузки повышается на 300—400 кгм/мин. На каждой ступени нагрузки производится забор выдыхаемого воздуха с целью определения величины потребления кислорода при данной мощности работы. Мощность нагрузки повышается до тех пор, пока испытуемый в состоянии продолжать педалирование. При использовании третбана процедура определения МПК принципиально не отличается от описанной. Увеличение мощности физической нагрузки достигается либо путем ступенчатообразного увеличения скорости движения бегущей дорожки, либо путем увеличения угла наклона ее по отношению к горизонтальной плоскости (имитация бега в гору).

Величина МПК зависит от объема мышечной массы, вовлекаемой в работу при проведении пробы. Например, если работа выполняется руками, то величина МПК будет ниже действительной; величина МПК, определенная с помощью велоэргометра, несколько ниже, чем при тестировании с помощью третбана. Это надо иметь в виду при динамических наблюдениях за одним и тем же спортсменом или при сравнении уровня МПК у разных спортсменов. Сопоставимыми являются величины, полученные с помощью одной и той же методики.

При определении МПК особенно большое значение придается мотивации (см. Z на рис. 28, А). Дело в том, что не всякий отказ от продолжения работы свидетельствует о выполнении испытуемым максимальной нагрузки или, как еще говорят, работы критической мощности (рис. 32).

Абсолютным критерием достижения испытуемым кислородного «потолка» (термин В. С. Фарфеля) является наличие плато на графике зависимости величины потребления кислорода от мощности физической нагрузки. Достаточно убедительным является также факт замедления прироста потребления кислорода при продолжающемся возрастании мощности физической нагрузки (см. рис. 32).

Наряду с этим абсолютным критерием существуют косвенные критерии достижения МПК. К их числу относится увеличение содержания лактата в крови свыше 70— 80 мг% (более 8—10 ммоль/л). ЧСС при этом достигает 185 — 200 уд/мин, дыхательный коэффициент превышает 1,0.

Применяются еще несколько вариантов прямого определения МПК на велоэргометре. К сожалению, общим для всех них является большая длительность процедуры и возникающее у части спортсменов локальное утомление мышц нижних конечностей. На кафедре спортивной медицины ГЦОЛИФКа применяется укороченный велоэргометри-ческий тест для определения МПК-Он основан на использовании физическои нагрузки, мощность которой превышает критическую. В этом случае уровень МПК может быть достигнут за 2—5 мин: энергично выполняя супермаксимальную нагрузку, спортсмен увеличивает потребление О2 до индивидуального максимума в момент, когда достигается уровень критической мощности. Как показано на рис. 33, такой уровень потребления Ог долго поддерживаться не может, наблюдается снижение VO2, спортсмен прекращает нагрузку в связи с невозможностью продолжать ее. Для ориентировочного предсказания индивидуальной критической мощности исходят из того, что PWC170 — это мощность мышечной работы, составляющая примерно 75% от критической. К «предсказанной» величине критической мощности добавляется дополнительно 300—400 кгм/мин нагрузки, которая таким образом становится супермаксимальной (сверхкритической).

В процессе прямого определения МПК с помощью современной медицинской измерительной техники регистрируются дополнительно спирометрические и кардиологические показатели, величины которых в сочетании с данными МПК дают полное представление о функциональном состоянии кардио-респираторной системы организма спортсмена. В табл. 19 приведены в качестве примера результаты комплексного исследования команды гребцов. У этих спортсменов наряду с чрезвычайно высокими абсолютными значениями МПК эта величина, отнесенная на 1 кг массы тела, была не столь значительна (большая собственная масса тела). Очень высоким был кислородный пульс. Вместе с тем частота сердечных сокращений и частота дыханий были относительно невысокими. Низкая частота дыханий определяется особенностями вида спорта: в естественных условиях она соответствует примерно частоте гребков, а высокая легочная вентиляция поддерживается большим дыхательным объемом. Обращает на себя внимание резкое повышение максимального АД. Объем сердца у всех был нормальным для данного вида спорта.

Несмотря на чрезвычайно большую информативность величины МПК для спортивно-медицинской практики определение его имеет и недостатки. Один из них состоит в том, что точность определения уровня МПК существенно зависит от мотивации испытуемых к выполнению изнуряющих мышечных упражнений: около 6% спортсменов прекращают работу, не достигнув уровня критической мощности. Следовательно, у всех таких спортсменов величины МПК оказываются заниженными. Это характеризует собой «шум» (Z на рис. 28, А), о котором говорилось при рассмотрении общих принципов тестирования.

Другим недостатком является изнуряющий характер процедуры, что не позволяет часто проводить этот тест.

Тренеру необходимо также знать, что прямое определение МПК является ответственной процедурой, требующей специального опыта и присутствия медицинского работника. Последнее следует подчеркнуть особо, так как в настоящее время исследование МПК стало применяться и в педагогической практике.

В связи с этим разработаны методы непрямого определения МПК.

Впервые такой метод был предложен Астрандом и Риминг в 1954 г. В соответствии с ним испытуемому предлагается выполнить однократную нагрузку на велоэргометре либо путем подъема на ступеньку высотой 40 см для мужчин и 33 см для женщин. Работа продолжается вплоть до достижения устойчивого состояния. При этом определяется ЧСС. Расчет МПК ведется по специальной номограмме (рис. 34). Точность номографического определения МПК, в общем, удовлетворительная. Она повышается в том случае, если испытуемому задается нагрузка, вызывающая учащение пульса более чем 140 уд/мин.

Необходимо также учитывать возраст испытуемых. Для этого надо полученную по номограмме величину умножить на поправочный коэффициент (табл. 20).

Определенный интерес представляет нормативная оценка МПК для лиц разного пола и возраста, полученная с помощью номограммы (табл. 21).

Иной методический подход основывается на наличии высокой корреляции между величинами МПК и PWC170 (коэффициент корреляции, по данным разных авторов, равен 0,7—0,9). В самом общем виде взаимосвязь между этими величинами может быть описана для лиц невысокой спортивной квалификации следующим линейным выражением:

МПК =1,7*PWC170 + 1240, где МПК выражается в л/мин; PWC170 — в кгм/мин.

Для предсказания МПК у высококвалифицированных спортсменов более пригодна другая формула:

МПК = 2,2*PWC170+1070.

В последнее время было установлено, что взаимосвязь между МПК и PWC170 в действительности носит нелинейный характер. В связи с этим она была описана (В. Л. Карпман, И. А. Гудков, Г. А. Койдинова) следующим сложным выражением:

МПК = 3,5 ехр [—5 ехр * (1-2*PWC170)] + 2,6.

В табл. 22 приводятся данные, позволяющие определять МПК при известной величине PWC170. Если эта величина не равна целому числу сотен, то прибегают к линейной интерполяции.

Приведенная методика является весьма перспективной для динамического наблюдения за изменениями МПК на различных этапах тренировочного макроцикла. Точность ее может быть существенно повышена путем введения индивидуальной поправки, величина которой устанавливается при одноразовом определении PWC170 и МПК прямым методом. Величина МПК, рассчитанная по одной из приведенных формул, соотносится с реальной величиной МПК, определенной в процессе прямого тестирования, и выводится поправочный коэффициент. Например, при прямом определении МПК было равно 4,4 л/мин, а при расчете по формуле — 4 л/мин; поправочный коэффициент равен 1,1. Это значит, что в дальнейшем при расчете величины МПК по величине PWC170 она должна быть умножена на 1,1.

Непрямой метод определения МПК по Добельну непосредственно учитывает возраст человека. Испытуемый выполняет одну нагрузку, при которой определяется ЧСС. Расчет МПК ведется по следующей формуле:

МПК = 1,29*(W/(f-60) * e-0,000884*T)1/2, где W—мощность нагрузки в кгм/мин; f — ЧСС при нагрузке; Т — возраст в годах; е — основание натуральных логарифмов. При определении МПК. по этому методу у юных спортсменов получаются не вполне надежные данные.

Существует еще ряд формул, позволяющих предсказывать величину МПК непрямым путем. Однако точность их относительно невелика.

5.2.2. Тест Новакки

Этот тест достаточно информативен и, что особенно важно, чрезвычайно прост. Для его проведения необходим лишь велоэргометр. Идея теста состоит в определении времени, в течение которого испытуемый способен выполнять нагрузку конкретной, зависящей от собственного веса, мощности. Таким образом, нагрузка строго индивидуализирована и выражается в ваттах на 1 кг веса тела (Вт/кг). При этом достигается известная унификация мощности нагрузки. Например, для того, чтобы выполнить нагрузку 4 Вт/кг, спортсмен, имеющий вес 100 кг, должен педалировать с мощностью 400 Вт (2400 кгм/мин), а спортсмен, имеющий вес 50 кг, — с мощностью всего в 200 Вт.

На рис. 35 показана процедура тестирования: исходная нагрузка, равная 1 Вт/кг, через каждые 2 мин увеличивается на 1 Вт/кг до тех пор, пока испытуемый откажется от выполнения работы. В этот момент потребление О2 у него близко или равно МПК, ЧСС также достигает максимальных значений.

В табл. 23 приведены данные об оценке результатов тестирования, которые, по существу, характеризуют общую физическую работоспособность. По этим результатам можно судить и о функциональной готовности спортсменов.

Очень высокая работоспособность у спортсменов

Проба пригодна для исследования как тренированных, так и нетренированных лиц, она может быть использована и в лечебной физической культуре в процессе реабилитации после заболеваний и травм. В последнем случае начинать пробу нужно с нагрузки 1/4 Вт/кг. Тест дает неплохие результаты при отборе в юношеском спорте.

В заключение следует отметить, что при динамических наблюдениях за одним и тем же спортсменом целесообразно точно регистрировать время отказа от работы на данной ступеньке нагрузки. Тогда удлинение или укорочение времени работы можно связать с состоянием функциональной готовности спортсмена.

5.3. СУБМАКСИМАЛЬНЫЙ ТЕСТ PWC170

Тест предназначен для определения физической работоспособности спортсменов и физкультурников. Всемирной организацией здравоохранения этот тест обозначается следующим образом — W170.

Физическая работоспособность в тесте PWC170 выражается в величинах той мощности физической нагрузки, при которой ЧСС достигает 170 уд/мин. Выбор именно этой частоты основан на следующих двух положениях: 1) зона оптимального функционирования кардио-респираторной системы ограничивается диапазоном пульса от 170 до 195—200 уд/мин. Таким образом, с помощью этого теста можно установить ту минимальную интенсивность физической нагрузки, которая «выводит» деятельность сердечно-сосудистой системы, а вместе с ней и всей кардио-респираторной системы в область оптимального функционирования; 2) взаимосвязь между ЧСС и мощностью выполняемой физической нагрузки имеет линейный характер у большинства спортсменов вплоть до пульса, равного 170 уд/мин. При более высокой ЧСС этот характер нарушается.

В практике спорта применяются два варианта теста — в е л о-эргометрический, получивший широкое распространение и принятый Всемирной организацией здравоохранения, и тест, в котором выполняется специфическая нагрузка.

Величину PWC170 находят либо путем графической экстраполяции (рис. 36), либо по специальной формуле. В первом случае испытуемому предлагается выполнить две 5-минутные нагрузки (с 3-минутным перерывом) разной мощности (W1 и W2). В конце каждой нагрузки определяется ЧСС (соответственно f1 и f2). По этим данным строятся две точки — 1 и 2. Учитывая, что между ЧСС и мощностью физической нагрузки имеется линейная взаимосвязь, через точки 1 и 2 проводится прямая вплоть до пересечения ее с линией, характеризующей ЧСС, равную 170 уд/мин. Из точки пересечения этих двух прямых (точки 3) опускается перпендикуляр на ось абсцисс; место пересечения перпендикуляра и оси абсцисс и соответствует величине PWC170- У этого способа определения величины PWC170 есть определенные недостатки, связанные с неизбежными погрешностями, возникающими в процессе графических работ. В связи с этим было предложено простое математическое выражение, позволяющее определять величину PWC170, не прибегая к чертежу:

PWC170 = W1+(W2-W1) * (170 - f1)/(f2 - f1), где PWC170 — мощность физической нагрузки на велоэргометре (в кг/мин), при которой достигается тахикардия, равная 170 уд/мин; W1 и W2 — мощность 1-й и 2-й нагрузок в кгм/мин; f1 и f2 — ЧСС в конце 1-й и 2-й нагрузок.

При проведении теста PWC170 в лабораторных условиях необходим велоэргометр, с помощью которого задаются две нагрузки. Частота педалирования поддерживается постоянной, равной 60— 70 об/мин (использование для этих целей степ-тестов дает менее надежные результаты).

Для получения воспроизводимых результатов необходимо строго придерживаться описанной процедуры. Дело в том, что предварительная разминка понижает величину PWC170 в среднем на 8%. Если же PWC170 рассчитывается при ступенчато повышающейся нагрузке без интервалов отдыха, эта величина оказывается заниженной на 10%. Если продолжительность нагрузок меньше 5 мин, величина PWC170 оказывается заниженной, если больше 5 мин — завышенной.

Определение физической работоспособности по тесту PWC170 дает обширную информацию, которая может быть использована как при углубленных диспансерных исследованиях, так и при динамических наблюдениях за спортсменами в процессе различных тренировочных циклов. Учитывая, что вес испытуемых может изменяться, а также для нивелирования индивидуальных различий в весе у разных спортсменов величины PWC170 рассчитываются на 1 кг веса тела.

У здоровых молодых нетренированных мужчин величины PWC170 чаще всего колеблются в пределах 700—1100 кгм/мин, а у женщин — 450—750 кгм/мин. Относительная величина PWC170 у нетренированных мужчин составляет в среднем 15,5 кгм/мин/кг, а у женщин — 10,5 кгм/мин/кг. У спортсменов эти величины, как правило, выше и достигают у некоторых 2600 кгм/мин (относительные величины—28 кгм/мин/кг).

Если сравнивать спортсменов разных специализаций, то наибольшие величины общей физической работоспособности отмечаются у тренирующихся на выносливость. У представителей скоростно-силовых видов спорта величины PWC170 относительно невелики (рис. 37). Табл. 24 дает возможность ориентировочно оценивать индивидуальную физическую работоспособность у спортсменов различных специализаций.

Необходимо иметь в виду, что величина PWC170 может быть определена не только путем экстраполяции, но и прямым путем. В последнем случае определяется мощность физической нагрузки, при которой ЧСС реально достигла 170 уд/мин. Для этого спортсмен вращает педали велоэргометра под контролем специального прибора — автокардиолидера (В. М. Зациорский), с помощью которого путем произвольного изменения мощности нагрузки можно увеличить ЧСС до любого заданного уровня (в данном случае до 170 уд/мин). Величины PWC170, определенные прямым путем и путем экстраполяции, практически одинаковы (А. Ф. Синяков).

Большие возможности представляют варианты этого теста, в которых велоэргометрические нагрузки заменены другими видами мышечной работы, по своей двигательной структуре аналогичными нагрузкам, применяемым в естественных условиях спортивной деятельности.

В основу проб со специфическими нагрузками положена та же физиологическая закономерность: между ЧСС и скоростью легкоатлетического бега, езды на велосипеде, плавания, бега на лыжах, гребли и других локомоций наблюдается линейная зависимость. При этом скорость движения изменяется в относительно большом диапазоне, при котором ЧСС не превышает 170 уд/мин. Такая зависимость позволяет применить методические принципы велоэргометрическои пробы PWC170 для определения физической работоспособности на основе анализа величин скорости перемещения спортсмена.

Расчет скорости перемещения при пульсе 170 уд/мин производится по формуле:

PWC170 (v)= v1 + (v2-v1) * (170 - f1)/(f2 - f1), где PWC170 (v) — физическая работоспособность, выраженная в величинах скорости перемещения (м/с) при пульсе 170 уд/мин; f1 и f2 — ЧСС во время 1-й и 2-й физических нагрузок; v1 и v2 — скорость перемещения (м/с) соответственно во время 1-й и 2-й нагрузок.

Для определения величины PWC170 (v) спортсмену достаточно выполнить две физические нагрузки с умеренной, но различающейся по величине скоростью, которую необходимо замерить. Длительность нагрузки принимается равной 4—5 мин, чтобы сердечная деятельность достигла устойчивого состояния.

Величины PWC170 (v), естественно, сильно отличаются в различных видах спорта циклического характера. Поэтому для объективной оценки полученных данных для сравнения рассчитанной таким способом физической работоспособности в разных видах спорта производится пересчет PWC170 (v) величины мощности физической нагрузки, определяемые при велоэргометрическом тестировании. В табл. 25 приведены линейные выражения, подстановка в которые величин PWC170 (v) и решение этих выражений дает ориентировочные величины PWC170 в кгм/мин.

Тест PWC170, который относится к субмаксимальным, являясь необременительным для испытуемого, весьма удобен для динамического наблюдения за его работоспособностью (как общей, так и специальной) в тренировочном микроцикле. Он широко применяется также в УМО и ЭКО.

5.4. ПРОБЫ С ПОСЛЕНАГРУЗОЧНОЙ РЕГИСТРАЦИЕЙ ВЫХОДНЫХ СИГНАЛОВ

В данном разделе рассматриваются пробы, предложенные сравнительно давно, когда спортивная медицина не располагала аппаратурой, позволяющей регистрировать разнообразные физиологические показатели непосредственно при мышечной работе. Тем не менее эти пробы полезны для практики врачебного контроля, так как, во-первых, характеризуют восстановительные процессы, что дает весьма важную информацию для оценки функциональной готовности спортсмена, во-вторых, позволяют косвенно судить и о характере реакции на саму нагрузку и, в-третьих, не требуют сложной аппаратуры, а сама процедура тестирования отличается простотой.

5.4.1. Проба С. П. Летунова

Проба предназначена для оценки адаптации организма спортсмена к скоростной работе и к работе на выносливость. Надо заметить, что использование тестирования для оценки физических качеств было предложено впервые С. П. Летуновым в 1937 г. и являлось безусловно передовой идеей для своего времени. Проба складывается из трех нагрузок: первая — 20 приседаний, выполняемых за 30 с, вторая — 15-секундный бег на месте в максимальном темпе; третья — трехминутный бег на месте в темпе 180 шагов в 1 мин. После окончания каждой нагрузки у испытуемого регистрируется восстановление ЧСС и АД. Эти данные регистрируются на протяжении всего периода отдыха между нагрузками.

Энергетическая «стоимость» трехмоментнои функциональной пробы относительно невелика. Если, например, в покое потребление кислорода составило 300 мл/мин, то во время 1-й нагрузки оно увеличивается примерно в 3 раза, во время 2-й — в 4 раза и лишь во время 3-й — в 8—10 раз (напомним, что МПК при мышечной работе может превышать потребление Ог в покое в 15—20 раз).

Оценка результатов пробы С. П. Летунова не количественная, а качественная. Она ведется путем изучения так называемых типов реакций.

У хорошо тренированных спортсменов чаще всего отмечается нормотонический тип реакции на пробу. Он выражается в том, что под влиянием каждой нагрузки отмечается в различной степени выраженное учащение пульса (табл. 26). Так, после 1-й нагрузки (20 приседаний) в первые 10 с ЧСС достигает примерно 100 уд/мин, а после 2-й и 3-й нагрузок — 125—140 уд/мин. При нормотоническом типе реакции на все виды нагрузок повышается максимальное и понижается минимальное АД. Эти изменения в ответ на 20 приседаний невелики, а в ответ на 15-секундный и 3-минутный бег достаточно выражены. Так, на 1-й минуте восстановительного периода максимальное АД повышается до 160—180 мм рт. ст., а минимальное снижается до 50—60 мм рт. ст. Важным критерием нормотонической реакции является быстрое восстановление ЧСС и АД до уровня покоя. Замедление восстановления этих показателей сердечной деятельности говорит о недостаточной физической подготовленности спортсмена.

В данной пробе минимальное АД регистрируется по моменту прекращения тонов Короткова, т. е. по концу IV фазы шумов.

Другие типы реакций на пробу С. П. Летунова обозначаются как атипические. У некоторых спортсменов может наблюдаться так называемый гипертонический тип реакции. Он характеризуется главным образом резким повышением максимального артериального давления до 180 — 220 мм рт. ст. Минимальное АД либо не изменяется, либо повышается. У таких спортсменов наблюдается и более высокая пульсовая реакция с замедленным восстановлением ЧСС до исходного уровня.

Гипертонический тип реакции связывается с явлениями переутомления или перетренированности. Он также может быть признаком предгипертонического состояния, но может наблюдаться и у вполне здоровых, хорошо тренированных спортсменов, у которых обнаруживаются изменения главным образом величин максимального АД. Причина этого — в увеличении гемодинамического удара, пропорционального кинетической энергии, с которой кровь выбрасывается из сердца в сосуды. При физической нагрузке кинетическая энергия сердечного выброса всегда увеличивается, в связи с чем гемодинамический удар существенно возрастает (у некоторых спортсменов он может достигать 25—40 мм рт. ст.).

Гипотонический тип реакции характеризуется незначительным повышением максимального АД, в ответ на нагрузку сопровождающимся резким учащением пульса на 2-ю и 3-ю нагрузки (до 170—190 уд/мин). Восстановление ЧСС и АД замедлено, Эти изменения, по-видимому, связаны с тем, что увеличение минутного объема обеспечивается главным образом учащением сердцебиений, в то время как увеличение систолического объема невелико. Этот тип реакции рассматривается как неблагоприятный.

Дистонический тип реакции характеризуется главным образом снижением минимального АД, которое после 2-й и 3-й нагрузок становится равным нулю («феномен бесконечного тона»). Максимальное АД в этих случаях повышается до 180—200 мм рт. ст. Первоначальное представление о том, что этот тип реакции наблюдается у лиц с нарушением сосудистого тонуса (отсюда название—дистоническая реакция), не подтвердилось. Вероятнее всего, «феномен бесконечного тона» имеет методическое происхождение. Дело в том, что тоны Короткова, выслушиваемые при измерении АД, возникают в связи с тем, что в крови, текущей через суженную манжеткой артерию, образуются «вихри» (турбулентное течение жидкости). Как только просвет сосуда становится нормальным, кривоток в нем нормализуется и движение крови приобретает ламинарный характер; «звучание» артерии прекращается. При физической нагрузке, когда резко увеличивается объемная скорость кровотока, турбулентное течение может возникать в нормальном по диаметру сосуде. Поэтому, если выслушивать с помощью фонендоскопа «звучание» артерий в области локтевого сгиба непосредственно при нагрузке, то звуковой феномен будет закономерно обг наруживаться при любой достаточно интенсивной работе. Таким образом, «феномен бесконечного тона» является нормальным явлением для условий нагрузки и самого начала восстановительного периода. Как негативный признак он рассматривается лишь в случаях, когда «звучание» артерий наблюдается в течение нескольких минут после прекращения нагрузки.

И наконец, при пробе может быть реакция со ступенчатым подъемом максимального АД. Этот тип реакций характеризуется тем, что максимальное АД, которое обычно снижается в восстановительном периоде, у некоторых спортсменов повышается на 2— 3-й минутах по сравнению с величиной на 1-й минуте восстановления. Такого типа реакция чаще всего наблюдается после 15-секундного бега. Опыт показывает, что она связана с ухудшением функционального состояния организма спортсмена. Вместе с тем она может быть показателем инерционности систем, регулирующих кровообращение. Дело в том, что период врабатывания, по данным ряда показателей сердечно-сосудистой системы, длится 1 — 3 мин. Из этого следует, что при 15-секундной работе деятельность сердечно-сосудистой системы не достигает устойчивого состояния и у некоторых лиц, несмотря на прекращение нагрузки, развертывание функции кровообращения может продолжаться некоторое время.

Рассмотренные критерии, применяемые для оценки результатов тестирования тренированности спортсмена, имеют различную ценность на разных этапах тренировочного макроцикла. Наиболее информативными они являются в соревновательном периоде, когда появление тех или иных атипических реакций может быть результатом нарушения тренировочного режима или неправильного построения его. В начале подготовительного периода при недостаточном уровне функциональной готовности атипические реакции выявляются чаще.

5.4.2. Гарвардский степ-тест

С помощью Гарвардского степ-теста количественно оцениваются восстановительные процессы после дозированной мышечной работы.

Физическая нагрузка задается в виде восхождения на ступеньку высотой 50 см для мужчин и 43 см для женщин. Время восхождений — 5 мин, частота подъемов — 30 раз в минуту. Если испытуемый не в состоянии выполнять работу на протяжении 5 мин, фиксируется то время, в течение которого совершались восхождения. Они могут быть прекращены экспериментатором, когда испытуемый в результате усталости начинает отставать от заданного ритма.

При исследовании спортсменов 12—18 лет обязательное время восхождений уменьшается до 4 мин. Для юношей небольшого роста (поверхность тела меньше 1,85 м2) используется ступенька высотой 45 см, для девушек — 40 см. Однако этих изменений недостаточно для строгой индивидуализации Гарвардского степ-теста. Поэтому имеются его модификации.

Функциональная готовность спортсмена оценивается путем подсчета ЧСС. Регистрация ее ведется в положении сидя на 2, 3 и 4-й минутах восстановительного периода. При этом подсчи-тывается сумма пульса за первые 30 с каждой минуты. Результаты тестирования выражаются в виде индекса Гарвардского степ-теста (ИГСТ):

ИГСТ = t*100/(f1+f2+f3)*2

В этом выражении t — время восхождения на ступеньку в секундах (если испытуемый полностью выполнил программу теста, то t = 300 с, если он прекратил работу раньше, например, на 4-й минуте, то / = 240 с); fi, f2, /з— сумма пульса за первых 30 с 2, 3 и 4-й минут восстановительного периода; множитель 100 служит для выражения ИГСТ в целых числах.

Величина индекса Гарвардского степ-теста характеризует скорость восстановительных процессов после достаточно напряженной физической нагрузки. Чем быстрее восстанавливается пульс, тем меньше величина /i+f2 + f3 и, следовательно, тем выше индекс Гарвардского степ-теста.

В табл. 27 приводятся оценочные критерии величин индекса Гарвардского степ-теста для здоровых лиц.

Среди спортсменов наиболее высокие величины ИГСТ наблюдаются у тренирующихся на выносливость (табл. 28). У выдающихся бегунов на длинные дистанции ИГСТ превышал 170, у представителей скоростно-силовых видов спорта величины ИГСТ существенно ниже. Эти данные указывают на то, что величина ИГСТ может быть использована и для оценки общей физической работоспособности и выносливости спортсменов.

Гарвардский степ-тест является весьма нагрузочной процедурой. Мощность, развиваемая при восхождении на ступеньку, ориентировочно может быть рассчитана по следующей формуле:

W= P * h * f * К, где Р — вес испытуемого; h — высота ступеньки; W—частота восхождений в 1 мин; К — постоянная, учитывающая так называемую отрицательную работу (спуск со ступеньки).

Величина К разными авторами принимается различной — от 1,25 до 1,5. Это означает, что одни из них работу, выполняемую во время спуска со ступеньки, оценивают равной 25% от затрачиваемой на подъем; другие считают, что отрицательная работа составляет половину от положительной. Отсутствие единого мнения о величине К несколько затрудняет точный подсчет мощности при использовании в тестах ступенек.

По средним данным ЧСС на 5-й минуте восхождения на ступеньку достигает 175 уд/мин. При этом полного восстановления ЧСС не наблюдается на протяжении 20 мин восстановительного периода. Потребление кислорода во время проведения теста у спортсменов в среднем составляет 3,0 л, легочная вентиляция:— 75 л/мин. Все это говорит о том, что применять Гарвардский степ-тест можно для спортсменов, имеющих достаточную физическую подготовку.

ИГСТ можно рассчитать, измерив ЧСС за время от 60 до 90 с восстановительного периода, т. е. за время первой половины 2-й минуты восстановительного периода (f), по следующей формуле:

ИГСТ = t*100/f*5,5

Этот методический прием дает, как правило, ориентировочные величины ИГСТ.

5.5. ПРОБЫ С УМЕНЬШЕНИЕМ ВЕНОЗНОГО ВОЗВРАТА

Изменение венозного возврата крови к сердцу оказывает существенное воздействие на функционирование сердечно-сосудистой системы и всей системы транспорта 0г в организме. Особенно высокие требования к регуляторным системам организма предъявляются при уменьшении венозного возврата, когда необходимо осуществить срочную перестройку сердечной деятельности с тем, чтобы компенсировать снижение сердечного выброса и вызываемое этим снижением кислородное голодание тканей.

5.5.1. Проба с натуживанием

Натуживание как сильное входное воздействие было известно в функциональной диагностике очень давно. Еще в 1704 г. итальянский врач Антонио Вальсальва предложил пробу с натуживанием, которая использовалась для диагностики ушных заболеваний.

Пробы с натуживанием представляют специальный интерес для целого ряда видов спорта, в которых натуживание является составным элементом спортивной деятельности. Сюда относятся, например, тяжелая атлетика, толкание ядра, метание молота, гребля. Повышение внутригрудного и внутрибрюшного давления наблюдается при борьбе, при выполнении гимнастических упражнений и в целом ряде других видов спорта.

Акт натуживания характеризуется повышением внутригрудного и внутрибрюшного давления при задержанном дыхании. Натуживание оказывает выраженное влияние на гемодинамику. Дело в том, что в результате повышения внутригрудного давления уменьшается приток крови к правым отделам сердца, вследствие чего уменьшается выброс крови из правого желудочка. Наряду с этим высокое внутригрудное давление уменьшает просвет легочных капилляров, через которые кровь из правого желудочка поступает в левые отделы сердца, уменьшающиеся в размерах (рис. 38). Таким образом натуживание уменьшает венозный приток крови к сердцу и увеличивает сопротивление кровотоку в сосудах малого круга кровообращения, в результате чего уменьшается ударный объем крови (иногда до 15—20 мл). В ответ на это компенсаторно возрастает ЧСС, благодаря чему уменьшение минутного объема кровотока оказывается выраженным не столь сильно (рис. 39). На этом комплекс компенсаторных реакций не заканчивается, поскольку все же минутный объем кровотока оказывается недостаточным для поддержания необходимого уровня АД. Поддержание его достигается сужением сосудов большого круга кровообращения. Рассмотренные механизмы влияния натуживания на организм человека были положены в основу применяющихся в настоящее время тестов в практике спортивно-медицинских исследований.

Влияние натуживания на организм можно оценить по результатам измерения частоты сердечных сокращений (Флек). Для дозирования силы натуживания применяются любые манометрические системы, соединенные с мундштуком, в который производит выдох испытуемый, например, прибор для измерения АД. Процедура теста состоит в следующем: спортсмену предлагают сделать глубокий вдох, затем имитируется выдох для поддержания давления в манометре, равного 40 мм рт. ст. Испытуемый должен продолжать дозированное натуживание до «отказа». Во время этой процедуры по 5-секундным интервалам сосчитывается пульс. Регистрируется также время, в течение которого испытуемый был в состоянии выполнять пробу.

В нормальных условиях у нетренированных людей увеличение ЧСС по сравнению с исходными данными продолжается примерно 15—20 с, затем она стабилизируется. При недостаточном качестве регулирования сердечно-сосудистой системы у лиц с повышенной реактивностью ЧСС может повышаться на протяжении всей процедуры. Плохая реакция на пробу, наблюдающаяся обычно у больных людей, состоит в первоначальном повышении ЧСС с последующим понижением ее.

У хорошо тренированных спортсменов реакция на повышение внутригрудного давления до 40 мм рт. ст. выражена незначительно: за каждые 5 с ЧСС увеличивается всего на 1—2 удара. Если же натуживание составляет 60—100 мм рт. ст., то увеличение ЧСС наблюдается на протяжении всего исследования и достигает 4— 5 уд/мин за 5-секундный интервал.

Столь незначительное повышение ЧСС, особенно у спортсменов, адаптированных к натуживанию, объясняется тем, что у них в процессе спортивной тренировки развивается повышенная устойчивость к росту внутригрудного давления. Она выражается в увеличении пропульсивной способности правого желудочка и умеренном снижении венозного возврата. Тяжелоатлеты в состоянии поддерживать достаточно длительное время повышение внутригрудного давления до 150 мм рт. ст., при этом, естественно, у них значительно увеличивается частота пульса и укорачивается время натуживания.

Оценивать реакцию на натуживание можно и по данным измерения максимального артериального давления (Бюргер). Процедура проведения пробы в этом случае несколько отличается от описанной. Длительность натуживания ограничивается 20 с. В течение этого времени внутригрудное давление у спортсмена поддерживается равным 40—60 мм рт. ст.

Во время процедуры многократно измеряется АД: вначале в состоянии покоя; затем спортсмен выполняет 10 глубоких вдохов (за 20 с), к концу которых производится еще одно измерение; после 10-го вдоха спортсмен совершает выдох в мундштук, повышая давление в манометре до 40—60 мм рт. ст., АД измеряется сразу после начала натуживания и сразу после окончания его.

Отмечается 3 типа реакции на пробу: 1) нормальный тип реакции состоит в том, что максимальное АД почти не меняется на протяжении всего натуживания; 2) у хорошо тренированных спортсменов АД даже увеличивается во время натуживания, возвращаясь к исходным цифрам через 20—30 с после прекращения опыта; 3) отрицательная реакция на пробу выражается в значительном падении АД во время натуживания. Поскольку при натуживании, как уже говорилось, минутный объем кровотока снижается, сохранение уровня АД и даже повышение его во время натуживания указывает на оптимальную регуляцию сосудистого тонуса. Если же регуляция сосудистого тонуса нарушена, падение АД может привести к кратковременной потере сознания. Такого рода явления наблюдаются иногда у штангистов, которые перед подъемом штанги выполняют чрезвычайно интенсивную гипервентиляцию. В результате развивающейся гипокапнии снижается сосудистый тонус, АД падает и кровоснабжение головного мозга ухудшается.

Исследования воздействия натуживания на организм обычно продолжаются и в постпрессорный период пробы. После прекращения натуживания ЧСС быстро уменьшается. Это замедление пульса носит рефлекторный характер, связанный с тем, что систолический объем крови резко возрастает по сравнению с его величинами во время натуживания. Он увеличивается также и по отношению к величинам до начала опыта (на 20—30%). Это связано с тем, что кровь, временно депонированная в верхних и нижних полых венах во время натуживания, увеличивает наполнение правого желудочка, выброс крови из которого также растет. Поскольку сопротивление в сосудах малого круга нормально, наполнение левого желудочка также увеличивается, повышается систолическое АД, вследствие чего растет давление в каротидном синусе и рефлекторно уменьшается ЧСС.

5.5.2. Ортостатическая проба

Идея использовать изменение положения тела в пространстве в качестве входного воздействия для исследования функционального состояния организма реализована в практике функциональной диагностики давно. Эта проба дает важную информацию в первую очередь в тех видах спорта, в которых изменения положения тела в пространстве являются элементами спортивной деятельности (спортивная гимнастика, художественная гимнастика, акробатика, прыжки на батуте, прыжки в воду, прыжки в высоту и с шестом и т.д.). Во всех этих видах спорта ортостатическая устойчивость является необходимым условием спортивной работоспособности. Обычно под влиянием систематических тренировок ортостатическая устойчивость повышается.

Ортостатические реакции организма спортсмена связаны с тем, что при перемене положения тела (из горизонтального в вертикальное) в нижней его половине депонируется значительное количество крови. В результате ухудшается венозный возврат крови к сердцу, в связи с чем уменьшается ударный объем крови (на 20—30%). Компенсация этого неблагоприятного воздействия осуществляется в первую очередь за счет учащения сердечных сокращений. Кроме того, важная роль принадлежит и изменениям сосудистого тонуса.

Таким образом, в основе развития различных реакций организма, связанных с изменением положения тела в пространстве, лежат механизмы, сходные с теми, которые были описаны при рассмотрении пробы с натуживанием.

Степень уменьшения венозного возврата крови к сердцу при изменении положения тела зависит от тонуса крупных вен. Если он снижен, то уменьшение венозного возврата может быть настолько значительным, что при вставании в связи с резким ухудшением кровоснабжения мозга может развиться обморочное состояние. Низкий тонус крупных вен может быть причиной развития обморочного состояния и при длительном нахождении в вертикальном положении — ортостатический коллапс.

У спортсменов ортостатическая неустойчивость, связанная с понижением венозного тонуса, развивается сравнительно редко. Вместе с тем при проведении так называемых пассивных ортостатиче-ских проб она иногда может выявляться. Поэтому целесообразно использовать ортостатические пробы для оценки функционального состояния организма спортсменов.

Обычно при ортостатической пробе переход из горизонтального положения в вертикальное выполняется испытуемым активно, путем вставания. Реакция на вставание изучается на основании регистрации ЧСС и АД. Эти показатели многократно измеряются в горизонтальном положении тела, а затем в течении 10 мин в вертикальном положении.

Закономерной реакцией на ортостатическую пробу является учащение пульса (у хорошо тренированных спортсменов оно относительно невелико — от 5 до 15 уд/мин; у юных спортсмен