RU2581257C1

RU2581257C1 - Способ определения тренированности спортсмена

Info

Publication number: RU2581257C1
Application number: RU2015107496/14A
Authority: RU
Inventors: Виктор Эвальдович Диверт; Сергей Георгиевич Кривощеков
Priority date: 2015-03-03
Filing date: 2015-03-03
Publication date: 2016-04-20

Abstract

Изобретение относится к области спортивной физиологии и медицины, а именно к функциональной диагностике. Выполняют измерение минутного объема дыхания и частоты сердечных сокращений при функциональной нагрузке. Все измерения проводят в состоянии мышечного покоя, минутный объем дыхания измеряют в исходном состоянии и в конце функциональной нагрузки с нарастающей ингаляционной гиперкапнией при содержании углекислого газа 7.5 об. % в составе вдыхаемого воздуха. Частоту сердечных сокращений измеряют в исходном состоянии и в конце функциональной нагрузки с нарастающей ингаляционной гипоксией при содержании кислорода 11 об. % в составе вдыхаемого воздуха. Оценивают хемореактивный индекс тренированности (ХИТ) кардиореспираторной системы организма по оригинальной формуле. При величине ХИТ в интервале 28-38% включительно делают заключение о хорошей тренированности спортсмена, за пределами указанного интервала - о недостаточной тренированности спортсмена в видах спорта, связанных с циклической аэробной мышечной деятельностью, сопровождающейся волевыми задержками дыхания. При величине ХИТ в интервале 44-58% включительно делают заключение о хорошей тренированности спортсмена, за пределами указанного интервала - о недостаточной тренированности спортсмена в видах спорта, связанных с циклической аэробной мышечной деятельностью без волевых задержек дыхания. При величине ХИТ в интервале 62-78% включительно делают заключение о хорошей тренированности спортсмена, за пределами указанного интервала - о недостаточной тренированности спортсмена в видах спорта, связанных с ациклической мышечной деятельностью с резкими изменениями мощности нагрузки силовой или скоростной направленности. Способ позволяет, не прибегая к использованию физических нагрузок разной интенсивности и направленности, определить тренированность организма и является универсальным для использования при разных видах спортивных занятий: по типу выполняемых движений - циклических и ациклических, а также по выраженности важного тренируемого элемента - волевого управления паттерном дыхания. 7 з.п. ф-лы, 2 табл., 14 пр., 1 ил.

Description

Способ определения тренированности спортсмена

Изобретение относится к области спортивной физиологии и медицины, а именно к функциональной диагностике и может быть использовано в центрах спортивной и профилактической медицины, кабинетах восстановительной медицины для персонализированной оценки функционального статуса кардиореспираторной системы (КРС), при проведении внутрикомандного сравнения тренированности спортсменов с учетом выбранного вида спорта.

Известен способ определения тренированности спортсмена, включающий проведение нервно-мышечных и мышечных функциональных тестов для мышц верхних и/или нижних конечностей и/или других частей тела правой и левой стороны тела при нагрузках на соответствующие группы мышц, при отсутствии отклонений от симметрии по результатам тестирования между правой и левой стороной тела в пределах определенных пороговый значений делают заключение о тренированности спортсмена (1). Недостатком известного способа является то, что он дает неточную оценку тренированности и не пригоден для универсальной оценки тренированности спортсменов в видах спорта, различающихся по видам мышечной деятельности. Это обусловлено тем, что тренированность определяют по достаточно частной характеристике, а именно - симметрии ответных реакций на функциональные нагрузочные тесты на мышцы конечностей правой и левой стороны тела, которая, как известно, может быть связана с врожденным типом индивидуальной межполушарной асимметрии (правша, левша, микс), а также может подвергаться направленным тренирующим изменениям в отдельных видах спорта, где больше тренируется одна из сторон тела (например, метание диска, копья, прыжки в высоту и др.), что сужает область применения данного способа.

Известен способ оценки степени тренированности организма, основанный на измерении частоты сердечных сокращений (ЧСС) в соответствующие временные интервалы восстановительного периода и статистической обработке результатов измерений; для каждого временного интервала выявляют информативность полученных единичных показателей ЧСС и проводят их ранжирование в порядке уменьшения их информативности, осуществляют нормировку единичных показателей по их максимальному значению; для каждой нагрузки посредством нахождения среднего арифметического наиболее информативных двух, трех, четырех и т.д. значений нормированных единичных показателей находят интегральные показатели ответной реакции организма, определяют их информативность, а затем в качестве оценки интегрального показателя ответной реакции организма выбирают показатель с наивысшей информативностью, зависимость которого от величины нагрузки аппроксимируют уравнением прямой, с которой сравнивают индивидуальный интегральный показатель Z_т, полученный при испытательной нагрузке по формуле

в которой Y_j - частота сердечных сокращений в j-м временном интервале восстановительного периода на воздействие испытательной нагрузки; a_j - индивидуальный коэффициент для j-го временного интервала восстановительного периода, полученный при воздействии максимальной нагрузки и определяемый выражением

где Y_jmax - значение частоты сердечных сокращений в j-м временном интервале восстановительного периода на воздействие максимальной нагрузки; m - число временных интервалов восстановительного периода, а затем по величине отклонения определяют степень тренированности организма (2). Недостатком известного способа является то, что он является весьма неточным, вид нагрузки в нем конкретно не определен, он не учитывает специфики разных видов спорта, что не позволяет использовать данный способ для сравнительной оценки тренированности в различных видах спорта. Это обусловлено тем, что способ ограничен динамической оценкой частоты сердечных сокращений в восстановительном периоде после нагрузки или в периоде погашения кислородного долга, связанного с предшествовавшей максимальной физической нагрузкой, при этом не учитывается то, что в погашении кислородного долга также участвует система внешнего дыхания со своими индивидуальными ограничениями.

Известен способ оценки степени тренированности организма, основанной на интегральной оценке его «внешней» стороны через определение показателей интенсивности нагрузки и времени его воздействия, отличающийся тем, что определение интенсивности нагрузки организма осуществляют через интегральные показатели мощности и времени воздействия на организм как в процессе одной тренировки так и на протяжении всей карьеры спортсмена, которые определены из математической зависимости: J=a+Nb₁+tb₂, где J - показатель интенсивности нагрузки организма; а - эмпирический коэффициент приведения; N - мощность работы, кгм·мин/кг; t - время работы, мин; b₁ - эмпирический коэффициент приведения для выявления соотношения между показателями интенсивности нагрузок с «внутренней» стороны и мощностью механической работы b₁=(Y_max-Y_min):(X_max-X_min); где Y_max-Y_min - разница между максимальной и минимальной интегральной интенсивностью нагрузок с «внутренней» стороны; X_max-X_min - разница между максимальной и минимальной мощностью работ; b₂ - эмпирический коэффициент приведения для определенного времени воздействия на организм b₂=(Y_max-Y_min):(t_max-t_min), где (t_max-t_min) - разница между временем максимальной и минимальной нагрузок (3). Недостатком известного способа является то, что он не учитывает вид спорта, которым занимается спортсмен, что, в частности, не позволяет судить о соответствии его тренированности данному виду спорта. Кроме того, описание патента не содержит определения терминов «внешняя сторона» и «внутренняя сторона», что затрудняет осуществление способа.

Известен способ оценки тренированности спортсменов, включающий преодоление спортсменом возможного расстояния бегом за 12 мин по ровной местности, без подъемов и спусков (как правило, на стадионе), фиксацию пройденного спортсменом расстояния, определение по таблице с учетом возраста оценку физической тренированности по 6 градациям: очень плохо, плохо, удовлетворительно, хорошо, отлично. Бег останавливают, если у испытуемого возникли признаки перегрузки (резкая отдышка, головокружение, боль в области сердца и др.) (4). Недостатком известного способа является то, что он непригоден для оценки тренированности спортсменов в видах спорта, связанных с циклической анаэробной мышечной деятельностью, сопровождающейся волевыми задержками дыхания, и ациклической мышечной деятельностью с резкими изменениями мощности нагрузки силовой или скоростной направленности.

Известен способ оценки выносливости спортсменов, включающий бег на длинную дистанцию фиксированного размера и бег на короткую эталонную дистанцию спортсмена, определение времени, затраченного на первую и вторую, определение коэффициента выносливости по формуле KB=t:t_k, где: t - время преодоления всей дистанции; t_k - лучшее время на эталонном отрезке. Чем меньше коэффициент выносливости, тем выше уровень развития выносливости (5). Известный способ имеет те же недостатки, что и предыдущий.

Известен способ определения физической работоспособности, включающий последовательное выполнение на велоэргометре или трендбане или в степ-тесте двух 5-минутных нагрузок заданной умеренной мощности с интервалом 3 минуты, различающихся по величине нагрузки; регистрацию частоты сердечных сокращений в конце первой и второй нагрузки, определение величины максимального потребления кислорода по формуле: МПК=1,7PWC₁₇₀+1240 для нетренированных лиц и спортсменов скоростно-силовых видов спорта либо по формуле МПК=2,2PWC₁₇₀+1070 для высококвалифицированных спортсменов циклических видов спорта, где PWC₁₇₀ - количество работы выполненной при частоте сердечных сокращений 170 уд/мин определяется по формуле:

1. где: W₁ и W₂ - мощность первой и второй нагрузки; F₁ и F₂ - ЧСС в конце первой и второй нагрузки. В зависимости от величины МПК с учетом возраста по таблице выделяют пять категорий физического состояния: очень плохое, плохое, удовлетворительное, хорошее, отличное (6). Недостатком известного способа является то, он не позволяет корректно оценить тренированность спортсменов в различных видах спорта. Это обусловлено тем, что он не содержит прямую оценку индивидуальной реакции респираторной системы спортсмена на нагрузки, т.к. оценка максимального потребления кислорода построена корреляционной связи ее с количеством выполненной при ЧСС 170 уд/мин работе, и данная связь определена на популяции здоровых людей, но физически нетренированных людей. Определение PWC170 предполагает учет реакции кардиореспираторной системы, но при этом определяют только реакцию сердечно-сосудистой системы по ЧСС, а реакцию респираторной системы не определяют. Представленная выше формула для определения PWC170 построена на аппроксимации выполненный работы к ЧСС 170 уд/мин, которая на практике не является достижимой для многих спортсменов при нагрузке. Кроме того, известный способ не позволяет оценить тренированность при видах спорта, связанных с циклической аэробной мышечной деятельностью, сопровождающейся волевыми задержками дыхания, например, для пловцов, у которых специальная физическая тренированность привязана к горизонтальному положению тела при плавании и существенным изменением ритма дыхания. Также имеются значительные индивидуальные колебания показателя PWC170, связанные с антропометрическими особенностями, половыми различиями, влиянием факторов возраста, наследственности, повседневного уровня физической активности и т.д.

Известен способ оценки тренировочного эффекта у спортсменов, включающий проведение до и после тренировочного цикла тестирования со ступенчато возрастающей нагрузкой на велоэргометре с одновременным измерением частоты сердечных сокращений (ЧСС) и легочной вентиляции (ЛВ) на каждой ступени. При смещении обеих кривых легочной вентиляции вниз после нагрузки относительно исходных уровней делают заключение о благоприятном развертывании адаптационных процессов в организме спортсмена; при смещении кривой ЧСС после нагрузки вниз при неизменной кривой ЛВ или смещении кривой ЛВ после нагрузки вниз при неизменной ЧСС делают заключение об относительно положительных результатах тестирования; при отсутствии существенных изменений ЧСС и ЛВ после нагрузки делают заключение об индифферентных результатах тестирования; при смещении кривой ЛВ после нагрузки вниз, а ЧСС - вверх или наоборот, смещении кривой ЛВ после нагрузки вверх, а ЧСС вниз, относят реакции к неопределенным; при смещении кривой ЧСС после нагрузки вверх при неизменной ЛВ делают заключение о снижении производительности сердечно-сосудистой системы; при смещении кривой ЛВ после нагрузки вверх при неизменной ЧСС, делают заключение о снижении у спортсмена локально-мышечной выносливости; при смещении после нагрузки кривых ЧСС и ЛВ вверх, делают заключение об абсолютно отрицательном тренировочном эффекте (7). Данный способ непригоден при оценке и сравнении тренированности спортсменов в разных видах спорта, где тренируются разные мышечные группы.

Наиболее близким к заявленному является способ определения тренированности спортсмена, включающий измерение массы спортсмена (М), синхронное измерение частоты сердечных сокращений (ЧСС) и минутного объема дыхания (МОД), определение мультипликативного показателя состояния тренированности спортсмена по формуле:

где МОД - минутный объем дыхания, л/мин; ЧСС - частота сердечных сокращений, ед./мин; М - масса спортсмена, кг. Мультипликативный показатель состояния тренированности спортсмена U_м определяют многократно у одного и того же спортсмена либо у группы спортсменов, оценивают стандартное отклонение σ от среднего значения U_м в группе спортсменов или в серии индивидуальных показателей U_м одного и того же спортсмена; если величина U_м ниже (U_м-σ) у данного обследуемого делают вывод о хорошей тренированности и возможности увеличения нагрузки для данного спортсмена; если величина U_м выше (U_м+σ) делают вывод об избыточности нагрузки для данного спортсмена (8). Недостатком известного способа является то, что он ориентирован только на спортсменов конькобежцев, для которых характерен циклический аэробный тип мышечной деятельности и непригоден для видов спорта, характеризующихся другими типами мышечной деятельности. Другим недостатком является отсутствие в описании сущности изобретения указания на вид нагрузки при оценке тренированности спортсмена. Как следует из рисунков, сопровождающих описание сущности, этой нагрузкой является бег в три четверти силы, а оценка этой величины является субъективной, что снижает значимость результатов тестирования по заявленному способу. Третьим недостатком известного способа является отсутствие заключения о тренированности спортсмена при величине U_М в интервале от (U_м-σ) до (U_м+σ).

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является создание универсального способа определения тренированности спортсмена в видах спорта, различающихся по видам мышечной деятельности.

Техническим результатом является выявление различия в реакции кардиореспираторной системы спортсмена на три основных вида мышечной деятельности, характерных для различных видов спорта: циклическая аэробная мышечная деятельность, сопровождающаяся волевыми задержками дыхания (плавание и др.); циклическая аэробная мышечная деятельность без волевых задержек дыхания (лыжный спорт, биатлон, бег и спортивная ходьба на средние и длинные дистанции и др.); ациклическая мышечная деятельность с резкими изменениями мощности нагрузки силовой или скоростной направленности (бокс, борьба, тяжелая атлетика и др.).

Решение поставленной задачи достигается тем, что все измерения проводят в состоянии мышечного покоя, минутный объем дыхания измеряют в исходном состоянии и в конце функциональной нагрузки с нарастающей ингаляционной гиперкапнией при содержании углекислого газа 7.5 об. % в составе вдыхаемого воздуха, частоту сердечных сокращений измеряют в исходном состоянии и в конце функциональной нагрузки с нарастающей ингаляционной гипоксией при содержании кислорода 11 об. % в составе вдыхаемого воздуха; оценивают хемореактивный индекс тренированности кардиореспираторной системы организма по формуле:

где МОДв - минутный объем дыхания в исходном состоянии при дыхании обычным воздухом, л/мин.; МОДгк - минутный объем дыхания л/мин при гиперкапнии для уровня 7.5 об. % углекислого газа в составе вдыхаемого воздуха; ЧССв - частота сердечных сокращений в исходном состоянии, уд./мин при дыхании обычным воздухом; ЧССг - частота сердечных сокращений, уд./мин при гипоксии для уровня 11 об. % кислорода в составе вдыхаемого воздуха; при величине ХИТ в интервале 28-38% включительно делают заключение о хорошей тренированности спортсмена, за пределами указанного интервала - о недостаточной тренированности спортсмена в видах спорта, связанных с циклической аэробной мышечной деятельностью, сопровождающейся волевыми задержками дыхания; при величине ХИТ в интервале 44-58% включительно делают заключение о хорошей тренированности спортсмена, за пределами указанного интервала - о недостаточной тренированности спортсмена в видах спорта, связанных с циклической аэробной мышечной деятельностью без волевых задержек дыхания; при величине ХИТ в интервале 62-78% включительно делают заключение о хорошей тренированности спортсмена, за пределами указанного интервала - о недостаточной тренированности спортсмена в видах спорта, связанных с ациклической мышечной деятельностью с резкими изменениями мощности нагрузки силовой или скоростной направленности; к видам спорта, связанным с циклической аэробной мышечной деятельностью, сопровождающейся волевыми задержками дыхания, относят плавание; к видам спорта, связанным с циклической аэробной мышечной деятельностью без волевых задержек дыхания, относят бег на лыжах, бег и спортивную ходьбу на средние и длинные дистанции, биатлон; к видам спорта, связанным с ациклическими упражнениями с резкими изменениями мощности нагрузки силовой или скоростной направленности, относят бокс, борьбу, тяжелую атлетику; при проведении функциональной нагрузки с нарастающей ингаляционной гиперкапнией содержание кислорода в емкости для дыхания искусственно поддерживают на постоянном уровне 30 об. %; при проведении функциональной нагрузки с нарастающей ингаляционной гипоксией содержание кислорода в емкости для дыхания плавно понижают в течение 20 минут от уровня его содержания в атмосферном воздухе до 11 об. %; первой проводят функциональную нагрузку с нарастающей ингаляционной гиперкапнией, затем - функциональную нагрузку с нарастающей ингаляционной гипоксией; перерыв между первой и второй функциональными нагрузками составляет не менее 30 минут для восстановления частоты сердечных сокращений и минутного объема дыхания до исходного уровня.

Раскрытие изобретения

Способ определения тренированности спортсмена включает измерение минутного объема дыхания и частоты сердечных сокращений в состоянии мышечного покоя. Минутный объем дыхания измеряют в исходном состоянии и в конце функциональной нагрузки с нарастающей ингаляционной гиперкапнией при содержании углекислого газа 7.5 об. % в составе вдыхаемого воздуха. Частоту сердечных сокращений измеряют в исходном состоянии и в конце функциональной нагрузки с нарастающей ингаляционной гипоксией при содержании кислорода 11 об. % в составе вдыхаемого воздуха. Затем оценивают хемореактивный индекс тренированности кардиореспираторной системы организма по формуле:

где МОДв - минутный объем дыхания в исходном состоянии при дыхании обычным воздухом, л/мин.; МОДгк - минутный объем дыхания л/мин при гиперкапнии для уровня 7.5 об. % углекислого газа в составе вдыхаемого воздуха; ЧССв - частота сердечных сокращений в исходном состоянии, уд./мин при дыхании обычным воздухом; ЧССг - частота сердечных сокращений, уд./мин при гипоксии для уровня 11 об. % кислорода в составе вдыхаемого воздуха.

При величине ХИТ в интервале 28-38% включительно делают заключение о хорошей тренированности спортсмена в видах спорта, связанных с циклической аэробной мышечной деятельностью, сопровождающейся волевыми задержками дыхания. За пределами указанного интервала делают заключение о недостаточной тренированности спортсмена в видах спорта, связанных с данным видом мышечной деятельности.

При величине ХИТ в интервале 44-58% включительно делают заключение о хорошей тренированности спортсмена в видах спорта, связанных с циклической аэробной мышечной деятельностью без волевых задержек дыхания. За пределами указанного интервала делают заключение о недостаточной тренированности спортсмена в видах спорта, связанных с данным видом мышечной деятельности.

При величине ХИТ в интервале 62-78% включительно делают заключение о хорошей тренированности спортсмена в видах спорта, связанных с ациклической мышечной деятельностью с резкими изменениями мощности нагрузки силовой или скоростной направленности. За пределами указанного интервала делают заключение о недостаточной тренированности спортсмена в видах спорта, связанных с данным видом мышечной деятельности.

К видам спорта, связанным с циклической аэробной мышечной деятельностью, сопровождающейся волевыми задержками дыхания, относят плавание. К видам спорта, связанным с циклической аэробной мышечной деятельностью без волевых задержек дыхания, относят бег на лыжах, бег и спортивную ходьбу на средние и длинные дистанции, биатлон. К видам спорта, связанным с ациклическими упражнениями с резкими изменениями мощности нагрузки силовой или скоростной направленности, относят бокс, борьбу, тяжелую атлетику.

При проведении функциональной нагрузки с нарастающей ингаляционной гиперкапнией содержание кислорода в емкости для дыхания искусственно поддерживают на постоянном уровне 30 об. %.

При проведении функциональной нагрузки с нарастающей ингаляционной гипоксией содержание кислорода в емкости для дыхания плавно понижают в течение 20 минут от уровня его содержания в атмосферном воздухе до 11 об. %.

Первой проводят функциональную нагрузку с нарастающей ингаляционной гиперкапнией, затем функциональную нагрузку с нарастающей ингаляционной гипоксией, т.к. период восстановления после состояния гипоксии является достаточно длительным, что существенно увеличивает время, необходимое на осуществление заявленного способа.

Перерыв между первой и второй функциональными нагрузками составляет не менее 30 минут для восстановления частоты сердечных сокращений и минутного объема дыхания до исходного уровня.

Функциональную нагрузку с нарастающей ингаляционной гиперкапнией осуществляют способом возвратного дыхания в эластичную замкнутую емкость, причем содержание кислорода в емкости искусственно поддерживают в течение функциональной нагрузки на постоянном уровне 30 об. %.

Функциональную нагрузку с нарастающей ингаляционной гипоксией осуществляют путем дыхания из замкнутой емкости, изначально наполненной атмосферным воздухом, причем в ходе функциональной нагрузки содержание кислорода в емкости плавно понижают в течение 20 минут до 11 об. %.

До начала обследования предварительно в течение 30 минут дают возможность спортсмену привыкнуть к условиям помещения с температурой 23-25°С, затем измеряют исходные ЧСС и МОД до начала функциональной нагрузки.

Функциональную нагрузку с нарастающей ингаляционной гиперкапнией выполняют по стандартной схеме с возвратным дыханием в емкость объемом 5 л, предварительно заполненную газовой смесью состава: 5 об. % углекислого газа - СО₂, 30 об. % кислорода - О₂ и 60 об. % азота - N₂ (9). В течение данной функциональной нагрузки концентрацию О₂ в емкости искусственно поддерживают на уровне 30 об. % с непрерывным ее контролем в пробах газа из емкости любым подходящим газоанализатором, например, в составе эргоспирометрической системы Oxycon Pro®. При этом также непрерывно регистрируют концентрацию СО₂ с помощью любого капнографа или подходящего газоанализатора, например, в составе эргоспирометрической системы Oxycon Pro®. При достижении концентрации СО₂ 7.5 об. % в составе вдыхаемого воздуха обследование завершают и фиксируют значения показателей МОД.

После 30 минутного перерыва, необходимого для восстановления МОД и ЧСС до исходного уровня, испытуемый 5 минут дышит через маску обычным воздухом. После этого проводят непрерывную регистрацию в течение 5 минут ЧСС с последующим усреднением значений показателей ЧСС для исходного состояния (ЧССв). Затем проводят функциональную нагрузку с нарастающей ингаляционной гипоксией в пролонгированной модификации с плавным понижением содержания О₂ в дыхательной смеси согласно (10, 11). Для этого используют емкость объемом 250 л, которую исходно заполняют атмосферным воздухом и соединяют с источником гипоксической газовой смеси с концентрацией О₂ 10 об. % в N₂, например, с газовым баллоном с нужной концентрацией газовой смеси, или с выходной трубкой гипоксикатора - устройства, переоборудованного из кислородного концентратора NewLife компании AirStep (США) согласно свидетельству на полезную модель №24098 от 27.07.2002 г. С началом гипоксического воздействия включают подачу газовой смеси с постоянным и избыточным относительно легочной вентиляции потоком (15 л/мин), что позволяет стандартизировать динамику гипоксического воздействия для всех обследованных лиц. Через 20 минут при концентрации О₂ во вдыхаемой смеси 11 об. % измеряют ЧСС. Оптимальным является четырехкратная регистрация ЧСС в течение минуты с последующим усреднением для снижения эффекта текущей вариабельности показателя. В формулу подставляют значения ЧСС в исходном состоянии (ЧССв) и в конце функциональной нагрузки (ЧССг).

Перечень фигур, чертежей и иных материалов

Рисунок 1. Результаты расчетов средних величин ХИТ и 95%-го доверительного интервала для индивидуальных внутригрупповых изменений ХИТ, полученных для трех обследованных групп спортсменов. Обозначения: квадратами на вершинах столбиков обозначены средние величины ХИТ для каждой группы; вертикальными отрезками при них - ±95% доверительный интервал; горизонтальными стрелками - межгрупповые разделительные уровни величин ХИТ: стрелка I с величиной ХИТ 60% разграничивает спортсменов группы 2 от группы 3, а стрелка II с величиной ХИТ 40% разграничивает спортсменов группы 1 от группы 2.

Осуществление изобретения

Обследовано 36 спортсменов, разделенных на следующие группы:

Группа 1 - спортсмены, занимающиеся видами спорта, связанными с циклической анаэробной мышечной деятельностью, сопровождающейся волевыми задержками дыхания: плаванием - 12 человек.

Группа 2 - спортсмены, занимающиеся видами спорта, связанными с циклической аэробной мышечной деятельностью без волевых задержек дыхания: лыжным бегом на средние и длинные дистанции - 11 человек.

Группа 3 - спортсмены, занимающиеся видами спорта, связанными с ациклической мышечной деятельностью с резкими изменениями мощности нагрузки силовой или скоростной направленности: всего 13 человек, в том числе боксом - 5 человек, борьбой - 5 человек; тяжелой атлетикой - 3 человека.

Каждый спортсмен последовательно проходил функциональные нагрузки согласно заявленному способу с нарастающей ингаляционной гиперкапнией и нарастающей ингаляционной гипоксией с последующей оценкой индивидуального хемореактивного индекса тренированности (ХИТ) кардиореспираторной системы организма. На рис. 1, приведены средние значения ХИТ по каждой группе спортсменов, их колебания в пределах 95% внутригруппового доверительного интервала значений ХИТ, а также определены пограничные значения ХИТ, обозначенные стрелками I и II.

Ниже, в таблице 1 представлены средние значения ХИТ для каждой из групп спортсменов, границы значений ХИТ в каждой из групп в пределах 95% доверительного интервала и минимальные и максимальные значения ХИТ у спортсменов в каждой группе.

Как видно из рисунка и таблицы 1, три указанные вида мышечной деятельности четко различаются по реакции кардиореспираторной системы, оцениваемой индексом ХИТ, что позволяет использовать величину ХИТ для определения тренированности спортсмена в зависимости от вида мышечной деятельности.

При анализе спортивных успехов спортсменов, входящих в обследованные группы установлено, что наиболее профессиональные спортсмены, добившиеся высоких результатов в своем виде спорта, имеют величину ХИТ, приближающуюся к средним значениям ХИТ в своей группе. Величина ХИТ хорошо тренированных спортсменов находится в пределах 95% доверительного интервала, что соответствует интервалу значений, указанному в таблице для каждого вида мышечной деятельности. Значения ХИТ недостаточно тренированных спортсменов, имеющих более низкую спортивную квалификацию и более низкие успехи в соревнованиях, находятся за пределами 95% доверительного интервала в пределах области значений ХИТ, соответствующей данному виду мышечной деятельности.

Данные таблицы 1 могут быть продемонстрированы на следующих примерах из групп спортсменов, на основании величин ХИТ которых получена данная таблица.

Пример 1. Спортсмен Н., пловец. Согласно заявленному способу ХИТ=29. Сделано заключение о хорошей тренированности спортсмена, что подтверждается тем, что указанный спортсмен имеет звание заслуженного мастера спорта и является призером олимпийский игр.

Пример 2. Спортсмен К., пловец. Согласно заявленному способу ХИТ=37. Сделано заключение о хорошей тренированности спортсмена, что подтверждается тем, что указанный спортсмен имеет звание заслуженного мастера спорта международного класса и является призером чемпионата мира.

Пример 3. Спортсмен С., пловец. Согласно заявленному способу ХИТ=40. Сделано заключение о недостаточной тренированности спортсмена, что подтверждается тем, что указанный спортсмен имеет третий спортивный разряд, в ходе тренировок нормативов более высокого спортивного разряда не достиг.

Пример 4. Спортсмен П., дайвер. Согласно заявленному способу ХИТ=39. Сделано заключение о недостаточной тренированности спортсмена, что подтверждается тем, что указанный спортсмен имеет третий спортивный разряд, в ходе тренировок нормативов более высокого спортивного разряда не достиг.

Пример 5. Спортсмен Д., дайвинг. Согласно заявленному способу ХИТ=24. Сделано заключение о недостаточной тренированности спортсмена, что подтверждается тем, что указанный спортсмен имеет первый спортивный разряд, в ходе тренировок нормативов кандидата в мастера спорта не достиг.

Пример 6. Спортсмен Б., лыжный бег. Согласно заявленному способу ХИТ=54. Сделано заключение о хорошей тренированности спортсмена, что подтверждается тем, что указанный спортсмен является мастером спорта и призером универсиады России.

Пример 7. Спортсмен Г., легкая атлетика. Согласно заявленному способу ХИТ=56. Сделано заключение о хорошей тренированности спортсмена, что подтверждается тем, что указанный спортсмен является мастером спорта и призером универсиады России.

Пример 8. Спортсмен Е., лыжный бег. Согласно заявленному способу ХИТ=61. Сделано заключение о недостаточной тренированности спортсмена, что подтверждается тем, что указанный спортсмен имеет третий спортивный разряд, в ходе тренировок нормативов более высокого спортивного разряда не достиг.

Пример 9. Спортсмен Л., легкая атлетика. Согласно заявленному способу ХИТ=40. Сделано заключение о недостаточной тренированности спортсмена, что подтверждается тем, что указанный спортсмен имеет первый спортивный разряд, в ходе тренировок нормативов более высокого спортивного разряда не достиг.

Пример 10. Спортсмен Ф., борьба. Согласно заявленному способу ХИТ=69. Сделано заключение о хорошей тренированности спортсмена, что подтверждается тем, что указанный спортсмен является мастером спорта, призером чемпионата России.

Пример 11. Спортсмен Е., бокс. Согласно заявленному способу ХИТ=67. Сделано заключение о хорошей тренированности спортсмена, что подтверждается тем, что указанный спортсмен является кандидатом в мастера спорта, участником чемпионата России.

Пример 12. Спортсмен В., бокс. Согласно заявленному способу ХИТ=61. Сделано заключение о недостаточной тренированности спортсмена, что подтверждается тем, что указанный спортсмен имеет первый спортивный разряд, в ходе тренировок нормативов более высокого спортивного разряда не достиг.

Пример 13. Спортсмен И., борьба. Согласно заявленному способу ХИТ=51. Сделано заключение о недостаточной тренированности спортсмена, что подтверждается тем, что указанный спортсмен имеет третий спортивный разряд, в ходе тренировок нормативов более высокого спортивного разряда не достиг.

Пример 14. Спортсмен И., бокс. Согласно заявленному способу ХИТ=86. Сделано заключение о недостаточной тренированности спортсмена, что подтверждается тем, что указанный спортсмен имеет третий спортивный разряд, в ходе тренировок нормативов более высокого спортивного разряда не достиг.

Теоретическое обоснование работоспособности заявленного способа.

Работоспособность заявленного способа основана на том, что авторами впервые установлена зависимость хемореактивного индекса тренированности кардиореспираторной системы от вида мышечной деятельности, по которому существуют различия между отдельными видами спорта. Хемореактивный индекс тренированности кардиореспираторной системы является интегральным показателем, позволяющим выявить различные типы реагирования кардиореспираторной системы на гипоксию и гиперкапнию.

Известно, что кардиореспираторная система выполняет важнейшую функцию газообмена в организме. При различных видах мышечной тренировки в организме человека создаются условия, характеризующиеся различным уровнем гипоксемии и гиперкарбии внутренней среды организма, что приводит к компенсаторным реакциям системы дыхания и сердечнососудистой системы. Эти реакции формируются в результате раздражения специфических хеморецепторов нервных структур, локализованных периферически - в сосудистом русле в области каротидного синуса, и центрально - в продолговатом мозге. Имеются косвенные данные, что на раздражение периферических хеморецептов в основном отвечает сердечнососудистая система, а на раздражение центральных - респираторная система. В заявленном способе использована возможность оценить индивидуальную специфическую физическую тренированность организма по хемореактивным свойствам его кардиореспираторной системы путем проведения тестовых обследований с использованием ингаляционных газовых смесей с изменяемой концентрацией кислорода или углекислого газа.

В отличие от прототипа, где одновременно измеряют ЧСС и МОД при нагрузке, в заявленном изобретении при гиперкапнической нагрузке учитывают только величину МОД, а при гипоксической нагрузке - только величину ЧСС.

Для подтверждения того, что приросты МОД при нарастающей ингаляционной гипоксии и приросты ЧСС при нарастающей ингаляционной гиперкапнии существенно ослаблены в сравнении с показателями, используемыми в формуле изобретения, был проведен дополнительный анализ с расчетом «дополняющего показателя хемореактивного индекса тренированности» ХИТ-0. Он рассчитывался по той же предложенной формуле для ХИТ, но путем подстановки начальных и конечных величин МОД при нарастающей ингаляционной гипоксии и начальных и конечных величин ЧСС при нарастающей ингаляционной гиперкапнии. Результаты расчетов ХИТ-0 для тех же спортсменов представлены в таблице 2.

Результаты эксперимента показали, что максимальные величины ХИТ-0, полученные для обследованных лиц 3-ей группы с наиболее высокой верхней границей 95% доверительного интервала не превышают 14%, что в 2 раза ниже нижней границы 95% доверительного интервала для 1 группы спортсменов, отличающейся наиболее низкими величинами ХИТ. Следовательно, реакции МОД при нарастающей ингаляционной гипоксии и ЧСС при нарастающей ингаляционной гиперкапнии выражены существенно слабее и не различаются между группами спортсменов, что позволяет исключить их из расчетов в формуле для хемореактивного индекса тренированности ХИТ.

Авторами заявленного изобретения экспериментально установлено, что реакции МОД при нарастающей ингаляционной гипоксии и ЧСС при нарастающей ингаляционной гиперкапнии выражены существенно слабее и не различаются между группами спортсменов, характеризующихся различными видами мышечной деятельности, что подтвердило правомочность использования для расчета хемореактивного индекса тренированности кардиореспираторной системы только реакций сердечно-сосудистой системы (ЧСС) при нарастающей ингаляционной гипоксии и только реакций респираторной системы (МОД) при нарастающей ингаляционной гиперкапнии.

Несмотря на то, что успехи спортсмена на соревновании определяются в значительной мере постоянными тренировками, имеются сведения о том, что существует наследственная обусловленность реакций кардиореспираторной системы на нагрузку, например, на гипоксию (12, 13). Это позволило в заявленном способе не прибегать к использованию физических нагрузок разной интенсивности и направленности, а заменить их моделированием нагрузки в состоянии мышечного покоя с использованием моделей гипоксии и гиперкапнии. Главным достоинством предлагаемого способа определения тренированности является его универсальная пригодность для использования при разных видах спортивных занятий: по типу выполняемых движений - циклических и ациклических, а также по выраженности важного тренируемого элемента - волевого управления паттерном дыхания.

Заявленный способ может служить основой для рекомендаций в центрах спортивной и профилактической медицины, кабинетах восстановительной медицины в соответствии с персонализированным функциональным статусом кардиореспираторной системы организма.

Список использованных источников

1. USA, Patent. No. 7722504 Method for measuring physical fitness and creating athletic training regimens for particular sports. May 25, 2010. A63B 71/00.

2. Патент на изобретение РФ №2142250 Способ оценки степени тренированности организма. МПК А61В 5/00, А61В 5/02. Опубл. 10.12.1999.

3. Патент на изобретение РФ №2374982 Способ оценки тренированности организма. МПК А61В 5/00. Опубл. 10.12.2009.

4. Зациорский, В.М. Физические качества спортсмена: Учеб. для студентов вузов / М.: Физкультура и спорт, 1970. - 200 с.

5. Холодов, Ж.К. Теория и методика физического воспитания и спорта: Учеб. для студентов вузов / М.: Академия, 2000. - 480 с.

6. Михайлов В.М. Нагрузочное тестирование под контролем ЭКГ: велоэргометрия, тредмилл-тест, степ-тест, хотьба - изд. 2 / Иваново: ОАО Изд-во «Талка», 2008. - 548 с.

7. Патент на изобретение РФ 2454923 Способ оценки тренировочного эффекта у спортсменов. МПК А61В 5/00. Опубл. 10.07.2012.

8. Патент на изобретение РФ №2226355 Способ определения тренированности спортсмена. МПК А61В 5/02. Опубл. 10.04.2004.

9. Read D.J.C. A clinical method for assessing the ventilatory response to carbon dioxide. // Australas Ann. Med. 1967. V. 16. P. 20.

10. Кривощеков С.Г., Диверт В.Э., Мельников B.H. и др. Сравнительный анализ реакций газообмена и кардиореспираторной системы пловцов и лыжников на нарастающую нормобарическую гипоксию и физическую нагрузку // Физиология человека. 2013. Т. 39, №1. С. 117.

11. Диверт В.Э., Кривощеков С.Г. Кардиореспираторные реакции при нарастающей нормобарической ингаляционной гипоксии у здорового человека // Физиология человека. 2013. Т. 39, №4. С. 82.

12. Серебровская Т.В. Чувствительность к гипоксическому и гиперкапническому стимулу как отражение индивидуальной реактивности организма человека. // Патол. физиол. и экспер. терапия. 1985. №5. С. 65.

13. Колчинская А.З. Дыхание при гипоксии. Физиология дыхания. СПб.: Наука. 1994. 589 с.

Claims

1. Способ определения тренированности спортсмена, включающий измерение минутного объема дыхания и частоты сердечных сокращений при функциональной нагрузке, отличающийся тем, что все измерения проводят в состоянии мышечного покоя, минутный объем дыхания измеряют в исходном состоянии и в конце функциональной нагрузки с нарастающей ингаляционной гиперкапнией при содержании углекислого газа 7.5 об. % в составе вдыхаемого воздуха, частоту сердечных сокращений измеряют в исходном состоянии и в конце функциональной нагрузки с нарастающей ингаляционной гипоксией при содержании кислорода 11 об. % в составе вдыхаемого воздуха; оценивают хемореактивный индекс тренированности кардиореспираторной системы организма по формуле:

где МОДв - минутный объем дыхания в исходном состоянии при дыхании обычным воздухом, л/мин.; МОДгк - минутный объем дыхания л/мин при гиперкапнии для уровня 7.5 об. % углекислого газа в составе вдыхаемого воздуха; ЧССв - частота сердечных сокращений в исходном состоянии, уд./мин при дыхании обычным воздухом; ЧССг - частота сердечных сокращений, уд./мин при гипоксии для уровня 11 об. % кислорода в составе вдыхаемого воздуха; при величине ХИТ в интервале 28-38% включительно делают заключение о хорошей тренированности спортсмена, за пределами указанного интервала - о недостаточной тренированности спортсмена в видах спорта, связанных с циклической аэробной мышечной деятельностью, сопровождающейся волевыми задержками дыхания; при величине ХИТ в интервале 44-58% включительно делают заключение о хорошей тренированности спортсмена, за пределами указанного интервала - о недостаточной тренированности спортсмена в видах спорта, связанных с циклической аэробной мышечной деятельностью без волевых задержек дыхания; при величине ХИТ в интервале 62-78% включительно делают заключение о хорошей тренированности спортсмена, за пределами указанного интервала - о недостаточной тренированности спортсмена в видах спорта, связанных с ациклической мышечной деятельностью с резкими изменениями мощности нагрузки силовой или скоростной направленности.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что к видам спорта, связанным с циклической аэробной мышечной деятельностью, сопровождающейся волевыми задержками дыхания, относят плавание.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что к видам спорта, связанным с циклической аэробной мышечной деятельностью без волевых задержек дыхания, относят бег на лыжах, бег и спортивную ходьбу на средние и длинные дистанции, биатлон.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что к видам спорта, связанным с ациклическими упражнениями с резкими изменениями мощности нагрузки силовой или скоростной направленности, относят бокс, борьбу, тяжелую атлетику.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при проведении функциональной нагрузки с нарастающей ингаляционной гиперкапнией содержание кислорода в емкости для дыхания искусственно поддерживают на постоянном уровне 30 об. %.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при проведении функциональной нагрузки с нарастающей ингаляционной гипоксией содержание кислорода в емкости для дыхания плавно понижают в течение 20 минут от уровня его содержания в атмосферном воздухе до 11 об. %.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что первой проводят функциональную нагрузку с нарастающей ингаляционной гиперкапнией, затем - функциональную нагрузку с нарастающей ингаляционной гипоксией.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перерыв между первой и второй функциональными нагрузками составляет не менее 30 минут для восстановления частоты сердечных сокращений и минутного объема дыхания до исходного уровня.