Функциональные методы исследования и функциональные пробы

Функциональными методами исследования называют группу специальных методов исследования, используе­мых для оценки и характеристики функционального состояния организма. Использование этих методов в раз­личных сочетаниях лежит в основе функциональ­ной диагностики, сущность которой заключается в изуче­нии реакции (реакция — ответное действие) на какое-либо дозированное воздействие. Изучение этой реакции основано на сопоставлении физиологических показателей, определяемых в покое и характеризующих состояние конкретной функции при минимальных к ней требова­ниях, с состоянием этих же показателей в измененных условиях, создаваемых искусственно путем использова­ния различного характера нагрузок.

Изучаемые в покое показатели можно определять в трех стандартных условиях. Первое — условия основ­ного обмена — исследование проводится обязательно ут­ром, натощак, причем последний прием пищи разрешается накануне вечером не позднее 20 часов. Второе — условия обмена покоя — исследование проводится при условиях основного обмена, но разрешается легкий завт-

рак. Если в этих условиях (основного обмена или обмена покоя) исследование проводится во врачебном кабинете или в другом месте, куда исследуемый должен прийти или приехать, непосредственно перед исследованием необходим часовой отдых в изолированном помещении. И наконец третье — исследование проводится в любое время дня, через час после приема пищи и с обязательным отдыхом непосредственно перед исследованием.

В зависимости от того, какие показатели изучаются, используются различные условия исследования в покое. Если для изучения какого-либо показателя необходимо исследовать его в условиях основного обмена, данные этого показателя, подученные в других условиях, дают неверные результаты. Так, например, условия основного обмена обязательно требуются при определении погло­щения кислорода и выделения углекислоты при оценке основного обмена. С другой стороны, определение показателей физического развития не требует каких-либо специальных условий.

Данные, полученные в покое, являются исходными. Степень и характер изменений данных, полученных в покое, а также под влиянием различных воздействий, позволяет оценивать состояние функции исследуемого органа или системы организма.

Тут следует остановиться на двух важных понятиях. Речь идет о «функциональных возможностях» и «функ­циональных способностях» организма — понятиях раз­ных, которые, однако, нередко путают, считая их сино­нимами. Функциональная возможность — это статиче­ское понятие, определяемое в покое. К показателям, характеризующим функциональные возможности, отно­сятся, например, все антропометрические данные, жиз­ненная емкость лекгих (ЖЕЛ) и т. д. Они говорят о том, какими возможностями обладает тот или иной спорт­смен. Например, чем более высоким ростом обладает юноша или девушка, тем большую возможность они имеют хорошо играть в баскетбол. Однако, чтобы хорошо играть в баскетбол, надо уметь этот рост использовать, а этому надо учиться, т. е. тренироваться. Тогда функ­циональные возможности превратятся в функциональные способности.

Очевидно, что чем больше функциональные возмож­ности, тем потенциально больше и функциональные спо­собности спортсмена. Однако спортсмен с меньшими Функциональными возможностями, но умеющий исполь-

4-763

зовать их лучше, чем спортсмен с большими функцио­нальными возможностями, может обладать большими, чем последний, функциональными способностями. Наибо­лее четко это можно показать на примере функции ды­хания. Так, большая величина ЖЕЛ — это только возможность функции дыхания, говорящая о том, что ее обладатель может глубоко дышать, поскольку у него большая дыхательная поверхность легких. А функ­циональную способность системы внешнего дыхания оп­ределяет умение использовать свою ЖЕЛ, а именно мак­симальная вентиляцая легких (МВЛ), представляющая со.бой то количество коздуха, которое человек способен вентилировать в единицу времени при максимально глу­боком и частом дыхании. Если у спортсмена ЖЕЛ неве­лика, необходимо прежде всего путем специальных уп­ражнений постараться ее увеличить. Если это почему-либо невозможно, нужно научить его так использовать свои, хотя и небольшие, функциональные возможности, т. е. небольшую ЖЕЛ, чтобы добиться достаточно высо­ких функциональных способностей, т. е. высокой МВЛ. Разграничение понятий «функциональная возмож­ность» и «функциональная способность» важно для пра­вильной оценки отдельных показателей. Оно позволяет ориентировать тренера и спортсмена в каких случаях надо прежде развить функциональные возможности, а затем полноценно их использовать.

Некоторые показатели, определенные в покое, могут дать известное представление о функциональном состоя­нии сами по себе, без проведения функциональной пробы. Это относится прежде всего к показателям физического развития, а также к целому ряду таких показателей вегетативных систем, которые могут быть выражены в единицах измерения.

Для этого следует рассматривать эти показатели по отношению к какому-то стандарту (норме). Чтобы пра­вильно оценить, например, значение величины ЖЕЛ в покое и решить, нужно ли сначала стремиться к ее увели­чению и насколько или следует приступить к обучению ее максимального использования, необходимо решить, соответствует ли она норме. Однако диапазон нормы для ЖЕЛ очень велик (от 3,5 до 8 л) и такая аба-трактная норма не позволяет решить этот вопрос в отношении данного конкретного лица. Возникает необходимость сузить диапазон нормы и приблизить ее к конкретному индивидууму. Иначе говоря, надо теоретически рассчи-

тать норму изучаемого показателя для определенного лица, обладающего рядом ему присущих свойств. Это должна быть не стандартная, средняя величина, рассчи­танная для определенной группы лиц, а индивидуальная. С этой целью используются основные параметры, харак­теризующие данное конкретное лицо, в первую очередь пол, рост, масса тела и возраст, и на их основе рассчиты­вается индивидуальная для данного лица величина, кото­рая получила название должной, т. е. той величины, ко­торая должна у него быть. Естественно, что чем больше антропобиологических свойств данного лица можно учесть при таком расчете, тем точнее будет должная величина. Поскольку все свойства, характеризующие че­ловека, учесть невозможно, должные величины в извест­ной мере условны. Однако они прочно вошли как в кли­ническую, так и в спортивно-медицинскую практику, пол­ностью себя оправдали и могут быть рекомендованы к широкому использованию при врачебном контроле.

В настоящее время разработаны расчеты должных величин для ЖЕЛ, МВЛ, поглощения кислорода, раз­меров сердца, ряда параметров электрокардиограммы и других показателей. Для расчета должных величин, характеризующих функцию дыхания, существуют спе­циальные справочные таблицы [Агапов Ю. А., 1963; Затюшков А. И., 1965].

Показатели, по которым имеются разработанные рас­четы должных величин, следует выражать не в абсолют­ных цифрах, а в процентах фактически определенной величины к должной. Функциональная значимость таких цифр значительно увеличивается. В самом деле, одина­ковая величина ЖЕЛ у двух спортсменов, равная, на­пример, 5000 мл, может составить для одного 85%, а для другого 125% по отношению к должной. Функциональное значение одинаковой величины фактической ЖЕЛ в этих случаях будет совершенно различным, поэтому врачебная ее оценка и тактика тренера по отношению к каждому спортсмену должна быть разной. Сопоставляя фактиче­ские данные с должными, можно выявить влияние спор­тивной специализации, характера деятельности, наличие патологических изменений и т. д.

Огромная положительная роль должных величин в функциональной диагностике очевидна. Однако необхо­димо ясно представлять себе границы, в которых их применение рационально. К сожалению, все более широ­кое использование должных величин привело к тому, что

4**

их начали беспредельно «совершенствовать». Это «совер­шенствование» проявляется прежде всего в стремлении строить должные величины не только на основных антро-побиологических характеристиках индивидуума (что не­обходимо и составляет принципиальную суть этих вели­чин как метода оценки), но и с учетом многих разных факторов, в частности экологических, социальных и др. Авторы таких расчетов полагают, что этим достигается более высокая точность в функциональной характерис­тике представителей специальных контингентов (спорт­смены, лица определенных профессий и т. п.), которые отличаются от остального населения вследствие влияния на них каких-либо специфических факторов. Такой под­ход к использованию должных величин представляется принципиально неверным, так как извращает суть этих величин, назначение которых состоит как раз в том, что­бы индивидуализировать представление о норме для дан­ного лица как представителя определенного биологиче­ского вида, и не более. Ведь только с помощью должных величин можно выявить значение различных факторов, в частности профессий, которые влияют на изменение исследуемых показателей.

В спортивной медицине также неоднократно высказы­валась идея создания специализированных должных величин для спортсменов на том основании, что долж­ные величины, разработанные на незанимающихся спор­том, не соответствуют фактическим величинам, свой­ственным спортсменам, и потому якобы для них негодны. Однако ведь только с помощью общепринятых должных величин можно установить влияние физических упражне­ний на любые показатели. Использование общеприня­тых должных величин ЖЕЛ и соотношение их с фактиче­скими позволило [Дембо А. Г.,Шапкайц Ю. М., 1974] выявить влияние различной направленности тренировоч­ного процесса на величину тех и других показателей функции внешнего дыхания у спортсменов различных спе­циализаций. Совершенно очевидно, что применение спе­циализированных должных величин ЖЕЛ такую возмож­ность исключает, и потому создание их принципиально ошибочно и нецелесообразно.

При любой функциональной пробе могут исследовать­ся самые разные показатели, характеризующие измене­ния состояния различных органов и систем. Степень этих изменений и определяет характер и уровень реакции на воздействующий фактор. Как и изучаемые показатели,

воздействующие факторы могут быть различными в зависимости от тех задач, которые поставлены перед данным конкретным функциональным исследованием. Од­нако, как уже говорилось, воздействующий фактор дол­жен быть строго дозированным, ибо только тогда при изучении влияния физической культуры и спорта на ор­ганизм человека представляется возможным сравнивать реакцию как у разных лиц, так и у одного и того же лица при различном его функциональном состоянии.

Схема проведения функциональной пробы такова: прежде всего определяются в покое исходные данные тех показателей, которые предстоит исследовать, затем изучаются характер и степень изменения этих показа­телей, происходящих под воздействием той или иной функ­циональной пробы, и, наконец, анализируется длитель­ность и характер восстановительного периода, в течение которого исследуемые показатели возвращаются к исход­ным величинам. В последнее время появилась возмож­ность определять изменения ряда показателей непосред­ственно во время проведения функциональной пробы или во время тренировочной нагрузки методом телеметрии. Этот метод, несомненно, перспективен, хотя еще нет пол­ной ясности, как следует трактовать некоторые измене­ния исследуемых показателей, определяемые во время физической нагрузки. Во всяком случае, прежде чем ре­комендовать этот метод для широкого применения, необ­ходимо провести еще определенную исследовательскую работу.

Для того чтобы определить уровень функционального состояния — функциональную способность органов, сис­темы органов или организма в целом — используются различные функциональные пробы: с физическими на­грузками различного характера, объема и интенсивности, с изменением внешней среды, к которым относятся дыхательные или гипоксемические пробы, фармакологи­ческие, алиментарные или пищевые и так называемые прочие пробы, например, ортостатические и др. При любой функциональной пробе могут исследоваться изменения функций различных органов и систем, степень которых определяет характер и уровень реакции на воз-Действующий фактор.

Какими бы ни были пробы, они должны отвечать определенным требованиям, а именно они должны быть однотипными, стандартными и дозируемыми. Только при этих условиях можно сравнивать данные, полученные у

разных лиц или у одного и того же человека в разное время, т. е. в динамике.

Оценка степени реакции на любую нагрузку должна обязательно учитывать интенсивность и длительность на­грузки. Ведь качественной разницы в реакции на нагруз­ку у лиц с различным уровнем функционального состоя­ния нет, разница есть только количественная. Одинаковое учащение сердечных сокращений (ЧСС), дыхания (ЧД) можно получить как у больного, так и у спортсмена, если первому дать нагрузку в 10—20 шагов, а другому бег на 100 м. Поэтому при оценке реакции надо всегда знать интенсивность и длительность нагрузки, и только тогда эта оценка будет объективной.

Изучение реакции организма на любой дозированный фактор выявляет степень и механизмы приспособления к искусственно изменяемым условиям, объем и степень скрытых изменений функции, а также, что особенно важ­но, пути и длительность восстановления.

При пробах с физической нагрузкой используются бег, ходьба, приседания, подъем и спуск со ступеньки определенной высоты (степ-тест) и др. В лабораторных условиях, во врачебном кабинете используются бег и ходьба на месте.

При проведении этих проб дозирование нагрузки оп­ределяется тремя обстоятельствами: длительностью, тем­пом и качеством ее выполнения. При беге или ходь­бе на месте степень нагрузки дозируется количеством шагов в 1 мин и числом минут, за которые эта проба проводится. Чаще всего при беге речь идет о 2- или 3-ми­нутной длительности с частотой 180 шагов в 1 мин. Обычно такой бег проводится под метроном, причем сле­дует обращать внимание на то, чтобы угол сгибания бед­ра был равен 70°, угол сгибания голени с бедром 45— 50° при свободных движениях рук, согнутых в локтевых суставах (как при обычном беге). Широко используется также проба с приседаниями, причем необходимо делать достаточно глубокие приседания. При каждом из них руки вытягиваются вперед, а при вставании опуска­ются. Доза этой пробы определяется числом приседаний в 1 мин и длительностью пробы в минутах. Может быть использована ходьба по лестнице, дозируемаая по числу и высоте ступенек и длительности, а также под­скоки и т. п. Широко применяется проба Мастера или степ -тест. Это подъем и спуск на одно- или двух­ступенчатую лестницу с определенным числом восхож-

 

дений и спусков в 1 мин (обычно 36) в течение 1, 2, 3 мин и более. В этой пробе, зная массу тела, высоту ступенек и частоту подъемов, можно рассчитать выполненную исследуемым работу в килограммометрах.

Очевидно, что при всех этих пробах степень нагрузки дозируется недостаточно точно. Точную дозировку физи­ческой нагрузки можно получить в ваттах, используя метод эргометрии. В настоящее время созданы различные эргометры — ножные и ручные — для верти­кального и горизонтального положения исследуемого. Они позволяют дозировать физическую нагрузку в ваттах или килограммометрах за любое заданное исследовате­лем время.

Наиболее широко как в спортивной, так и в клиниче­ской медицине используется методика велоэргомет-р и и, которая может проводиться и лежа. Эта мето­дика, несомненно, является наиболее перспективной, так как позволяет легко и точно дозировать нагрузку от очень небольшой до значительной.

Следует упомянуть также о тредбанах, представ­ляющих собой движущийся с заданной скоростью пол (от разной скорости ходьбы до различной скорости бега). Поскольку испытуемый при этом находится на одном мес­те, существенно облегчается определение самых различ­ных показателей, причем непосредственно во время вы­полнения физической нагрузки.

Исследование сердечно-сосудистой системы является основным во врачебном контроле. Это объясняется двумя обстоятельствами. Прежде всего сердечно-сосуди­стая система — основная система, состояние функции которой ограничивает жизнедеятельность человека. Так, например, в то время как опорно-двигательный аппарат еще не исчерпал своих возможностей и мог бы еще рабо­тать, именно сердечно-сосудистая система не позволяет это сделать, так как не в состоянии обеспечить в этих условиях нормальное кровоснабжение. Иными словами, сердечно-сосудистая система лимитирует возможности опорно-двигательного аппарата. В настоящее время раз­работан и апробирован ряд экспресс-методов оценки функции сердечно-сосудистой системы и в меньшей сте­пени дыхательной и нервной систем. На этом следует остановиться подробнее.

Как известно, физическая нагрузка требует существен­ного повышения функции сердечно-сосудистой системы, от которой (вместе с системами дыхания и крови) зави-

сит обеспечение работающих мышц достаточным количе­ством кислорода и выведение из тканей углекислоты. Иначе говоря, при физической нагрузке необходимо до­ставлять на периферию возможно большее количество крови. Сердечно-сосудистая система обладает рядом ме­ханизмов, обеспечивающих выполнение этой задачи. Пре­жде всего это гемодинамические факторы: увеличение ЧСС, систолического выброса за счет расширения поло­стей сердца, ускорение кровотока в 3 раза (эритроцит проходит большой круг кровообращения за 8 с вместо 24 с в покое), увеличение массы циркулирующей крови, а также изменение АД. Степень изменения гемо-динамических показателей зависит в значительной мере от их исходных величин в состоянии покоя. Из всех гемодинамических показателей наиболее простыми и нашедшими широкое применение являются исследование

ЧСС и АД.

Сердце спортсмена обладает способностью приспо­сабливаться к длительной физической нагрузке главным образом за счет увеличения систолического объема и меньше за счет увеличения ЧСС. Такое приспособление экономически выгодно, так как требует меньших усилий для достижения большего эффекта. У нетренированных лиц это приспособление происходит больше за счет увели­чения ЧСС. Однако при физической нагрузке, требующей максимального напряжения в течение короткого време­ни (например, при спринте), сердце спортсмена может сокращаться с частотой, доходящей до 200 в ми­нуту.

В норме при функциональной пробе с физической нагрузкой происходят однонаправленные изменения АД

и ЧСС.

АД реагирует на нагрузку повышением максималь­ного давления, что указывает на увеличение силы сердеч­ных сокращений, и некоторым снижением минимального АД, так как уменьшается периферическое сопротив­ление вследствие расширения артериол, что обеспечивает доступ большего количества крови к работающим мыш­цам. Соответственно повышается пульсовое давление, что косвенно свидетельствует об увеличении ударного объема сердца, учащается пульс. Все эти изменения возвраща­ются к исходным данным в течение 3—5 мин, причем чем быстрее это происходит, тем лучше функция сердечно­сосудистой системы. Такая реакция называется нормо-тонической и является благоприятной. Чем интенсивнее

выполняемая нагрузка, тем выраженнее изменения ЧСС и АД.

Однако разные величины сдвигов ЧСС, АД и длитель­ности восстановления их до исходных цифр зависят не только от интенсивности применяемой функциональной пробы, но и от физической подготовленности обсле­дуемого.

Степень изменений ЧСС на первой минуте после на­грузки определяется в процентах к исходной величине. ЧСС в покое принимается за 100%, разница в ее вели­чинах до и после нагрузки — за X. Составив пропорцию, определяют, на какую величину (%) увеличилась ЧСС.

При нормотонической реакции на функциональную пробу с 20 приседаниями ЧСС увеличивается в пределах 60—80% от исходного показателя, после 2-минутного бега — не более чем на 100%. Увеличение ЧСС выше этих цифр свидетельствует об ухудшении функциональ­ной способности сердца. Максимальное АД не должно возрастать более чем на 15—30%, а минимальное — уменьшаться более чем на 10—35%.

Пульсовое давление при пробе с 20 приседаниями не должно повышаться больше чем на 60—80%, при 15-се-кундном беге — более чем на 80—100%, при 3-минут­ном беге — более чем на 100—120% по сравнению с исходными показателями. Процент увеличения пульсо­вого давления не должен значительно отставать от про­цента учащения пульса.

Соответствие реакции пульса изменениям АД опре­деляется путем сравнения процента увеличения ЧСС с изменением всех основных параметров, характеризую­щих АД.

При нормотонической реакции ^процент увеличения ЧСС соответствует проценту увеличения пул~ьсового дав­ления, ■ которое отражает изменение максимального и минимального АД и косвенно характеризует увеличение ударного объема сердца.

Реакции пульса и АД на физическую нагрузку у спортсменов могут быть различными. Помимо нормото­нической, встречается еще 4 типа реакций: гипотониче­ская, гипертоническая, реакция со ступенчатым подъе­мом максимального артериального давления и дистони-ческая (рис. 3).

Гипотоническая, или астеническая, реакция заключается в относительно значительном уве­личении ЧСС, при этом максимальное АД повышается

 

незначительно или даже снижается, минимальное АД обычно не изменяется и, следовательно, пульсовое дав­ление если и увеличивается, то незначительно. Такая реак­ция считается неблагоприятной. Она свидетельствует о том, что повышение функции кровообращения, обуслов­ленное физической нагрузкой, происходит не за счет увели­чения ударного объема (поскольку пульсовое давление повышается незначительно или не изменяется), а за счет увеличения ЧСС. Процент увеличения ЧСС при этом типе реакции составляет 120—150%, в то время как пуль­совое давление повышается всего на 12—25% или даже снижается. Очевидно, что изменение ЧСС не соответ­ствует изменениям пульсового давления. Такая реакция наблюдается у спортсменов при функциональной непол­ноценности сердечно-сосудистой системы, при переутом­лении, после перенесенных заболеваний и т. д.

Гипертоническая реакция характеризуется значительным увеличением максимального АД (иногда свыше 200 мм рт. ст.), ЧСС и некоторым повышением ми­нимального АД. Таким образом, пульсовое давление не­сколько повышается, что, однако, не следует расценивать как увеличение ударного объема, поскольку в основе гипертонической реакции лежит повышение перифериче­ского сопротивления, а не его снижение, которое имеет место при нормотонической реакции. Именно этим повы­шением периферического сопротивления и объясняется

увеличение силы систолы, определяющее повышение мак­симального АД. Время восстановления при этой реакции замедлено.

К гипертонической реакции относится также повыше­ние минимального АД свыше 90 мм рт. ст. без значитель­ного увеличения максимального АД.

Гипертоническая реакция наблюдается у лиц, стра­дающих гипертонической болезнью или склонных к так называемым прессорным реакциям. Такая реакция неред­ко отмечается у спортсменов при выраженном физиче­ском перенапряжении или переутомлении.

Реакции со ступенчатым подъемом мак­симального АД проявляются в выраженном увели­чении ЧСС, при этом максимальное АД, измеренное непосредственно после физической нагрузки, ниже, чем на 2—3-й минуте восстановительного периода. Такая реакция характерна для сердца с ослабленной функцио­нальной способностью и обычно наблюдается после ско­ростных нагрузок. При этой реакции выявляется не­способность организма достаточно быстро обеспечить перераспределение крови, которое требуется для ра­ботающих мышц. Ступенчатая реакция отмечается у спортсменов при переутомлении и обычно сопровожда­ется жалобами на боли и тяжесть в ногах после физи­ческой нагрузки, быструю утомляемость и т. д. Такая реакция может быть временным явлением, исчезающим при соответствующем изменении режима тренировки. Ступенчатый подъем максимального АД может стойко сохраняться у лиц старших возрастов при заболеваниях сердца и других состояниях, при которых ухудшается приспособительная реакция сердечно-сосудистой системы к скоростной нагрузке.

Дистоническая реакция характеризуется тем, что при значительном увеличении ЧСС и существенном (иногда выше 200 мм рт. ст.) повышении максимального АД минимальное АД, определяемое слуховым методом Короткова, доходит до 0, т. е. определяется феномен беско­нечного тона. Этот феномен не отражает истинного уров­ня минимального АД, которое фактически существенно выше. Тон этот является следствием звучания стенок сосудов, амплитуда и частота колебаний которых изме­няется под влиянием различных факторов. Феномен бес­конечного тона иногда наблюдается у лиц, перенесших инфекционные заболевания, при утомлении и т. д. В нор­ме этот феномен встречается у подростков и юношей и

реже у лиц среднего возраста. Он может выслушиваться у здоровых спортсменов после очень тяжелой мышечной

работы.

Решение вопроса о том, физиологический ли этот тон или патологический, решается индивидуально в каж­дом конкретном случае. Если он держится после обыч­ной функциональной пробы не более 1—2 мин, то его можно считать физиологическим. Более длительное со­хранение бесконечного тона требует врачебного обсле­дования спортсмена для выявления причин его возник­новения.

Важнейшее значение имеет анализ восстанови­тельного периода после функциональных проб. Длительность его зависит прежде всего от интенсивно­сти нагрузки, от активности исследуемого лица при ее вы­полнении и от функционального состояния сердечно­сосудистой системы.

После функциональной пробы с 20 приседаниями восстановление ЧСС должно происходить в течение 2 мин, АД — к концу 3-й минуты. После функциональ­ной пробы с 2-минутным бегом на месте время восста­новления пульса и максимального АД удлиняется до 5 мин, минимального — до 2—4 мин.

Чем быстрее восстанавливаются до исходных величин ЧСС и уровень АД, тем выше функциональное состоя­ние сердечно-сосудистой системы. Поэтому, помимо оцен­ки изменений ЧСС и АД непосредственно после выпол­нения физической нагрузки, важно для окончательного определения функционального состояния сердечно-сосу­дистой системы учитывать длительность восстановитель­ного периода. Реакция на функциональную пробу с физи­ческой нагрузкой считается хорошей, если отмечаются нормотоническая реакция и нормальная длительность восстановительного периода.

Удовлетворительная реакция характеризуется тем, что изменение ЧСС и АД хотя и превышают нормативы, но происходят параллельно и длительность периода восстановления при пробе с 20 приседаниями не больше 3 мин, а при пробе с 2-минутным бегом — не более 5 мин. К неудовлетворительным реакциям (помимо гипотони­ческой, гипертонической, ступенчатой и дистонической с феноменом бесконечного тона, который длится больше 2 мин восстановительного периода) может относиться и нормотоническая реакция, если восстановление ЧСС и АД происходит позднее чем через 5—6 мин восстанови­шь

108

тельного периода. Все спортсмены с неудовлетворитель­ной реакцией на функциональные пробы требуют тща­тельного клинического обследования.

Пробы с изменением условий внешней среды — ды­хательные или гипоксемические пробы — заключаются в том, что исследуемый вдыхает вместо атмосферного воздуха, содержащего, как известно, 21% кислорода, газовые смеси с пониженным содержанием в них кисло­рода (от 8 до 18% в зависимости от поставленной иссле­дователем задачи). Значение гипоксемической пробы заключается в изучении реакции различных органов и систем на искусственно создаваемое снижение насыще­ния артериальной крови кислородом (артериальная гипо-ксемия), возникающее при таком дыхании. При этой реакции можно определить способность организма адап­тироваться к той или иной степени артериальной гипо-ксемии, выяснить пути компенсации возникающих при этом гипоксемических состояний тканей и т. п. Анализ этих данных позволяет оценить функциональное состоя­ние организма в целом. Следует отметить огромную роль школы С. П. Летунова в разработке оценки и анализе различных реакций пульса и АД на физическую нагрузку.

Вдыхание различных посоставу газо­вых смесей проводится из большого резинового меш­ка Дугласа через вентиль и мундштук с зажатым спе­циальным зажимом носом. Выдыхает обследуемый в ат­мосферу. Мешок Дугласа заполняется заготовленной предварительно газовой смесью (воздух с кислородом или азотом в определенной пропорции). Наиболее эф­фективной является смесь, содержащая 10% кислорода. Длительность пробы определяется задачей исследования.

Искусственное снижение оксигенации артериальной крови может быть достигнуто так называемой методи­кой возвратного дыхания, которая заключается в том, что обследуемый дышит в замкнутом пространстве, в которое включен поглотитель углекислоты. С каждым вдохом процент кислорода в этом замкнутом простран­стве уменьшается, поскольку обследуемый все время поглощает кислород, необходимый ему для обеспечения жизнедеятельности. Таким образом создается снижение кислорода во вдыхаемом воздухе и наступает артериаль­ная гипоксемия.

Следует отметить, что, хотя эти пробы и используют­ся достаточно широко, еще нет унифицированной мето­дики их проведения, Основной критерий — снижение

оксигенации артериальной крови — определяется не пря­мым путем, т. е. по содержанию кислорода в крови, взя­той из артерии, а косвенно — по длительности приме­нения того или иного метода. Вместе с тем степень сни­жения оксигенации артериальной крови зависит не толь­ко от длительности применения того или иного метода, но и от степени включения компенсаторных механизмов, от интенсивности окислительных процессов и. т. д., т. е. от факторов сугубо индивидуальных и разных у различных людей [Дембо А. Г., 1957]. Кроме того, характер реакции на каждый из этих методов различен и поэтому срав­нивать данные, полученные этими двумя методами, нельзя'.

Важно также иметь в виду, что при методике воз­вратного дыхания содержание кислорода во вдыхаемом воздухе может доходить до 5%, что приводит к резко выраженной артериальной гипоксемии. Вместе с тем сни­жение насыщения артериальной крови кислородом до 60% и ниже может вызывать необратимые изменения в клетках центральной нервной системы. Наиболее рацио­нально проводить такого рода исследования в барока­мере, позволяющей точно определять процент кислорода во вдыхаемом воздухе и исследовать все функции орга­низма. Однако эта методика недоступна для широкого использования. Учитывая возможные опасности чрезмер­ного снижения насыщения кислородом артериальной кро­ви и возникающей при этом гипоксии, проведение этих проб должно сопровождаться обязательным определе­нием насыщения артериальной крови кислородом. В настоящее время показано, что нет необходимости в исследовании артериальной крови, так как капиллярная кровь, взятая из нагретого кончика пальца руки, по сос­таву полностью идентична артериальной крови [Дем­бо А. Г., 1951]. Кроме того, существует метод оксигемо-метрии, позволяющий определять изменения насыщения артериальной крови кислородом бескровно [Крепе Е. М., 1959].

К дыхательным пробам относятся пробы с за­держкой дыхания на вдохе и выдохе. Эти пробы заключаются в том, что исследуемому предла­гают после вдоха или выдоха прекратить дыхание и зажать нос. Определяется максимальная длительность такой задержки, по которой судят о чувствительности организма к артериальной гипоксемии и гиперкапнии. Эта проба довольно широко распространена, однако име-

ет существенные недостатки. Прежде всего она сопро­вождается большим физическим напряжением, очень значительным повышением углекислоты крови и сущест­венным повышением АД. Кроме того, она небезопасна для исследуемого из-за возможного значительного паде­ния содержания кислорода в артериальной крови. С дру­гой стороны, падение содержания кислорода может быть и небольшим. Наконец, она субъективна, поскольку дли­тельность задержки дыхания зависит от воли исследуе­мого, который может ее прекратить в любой момент, заявив, что больше продолжать ее не может. Проверить это невозможно.

С появлением метода оксигемометрии, позволяющего бескровно, длительно и непрерывно наблюдать за изме­нением насыщения артериальной крови кислородом, основные недостатки пробы могут быть преодолены. Для этого следует проводить ее на максимальном выдохе в сочетании с оксигемометрическим наблюдением за изме­нениями насыщения артериальной крови кислородом. Максимальный выдох необходим потому, что после него в легких остается только остаточный объем, величина которого достаточно постоянна у каждого чело­века. Определяя одновременно с задержкой дыхания на выдохе степень падения насыщения артериальной крови кислородом, можно проводить эту пробу либо до падения насыщения на определенный (не максимальный) процент (6—10%) с учетом потребного на это времени, либо на определенное (не максимальное) время (30— 60 с) с учетом процента падения насыщения. При такой методике объективно и полноценно можно определять устойчивость организма к артериальной гипоксемии любой степени. При увеличении у спортсмена устойчиво­сти к гипоксии при исследовании уменьшается степень снижения насыщения артериальной крови кислородом при определенной заданной длительности задержки ды­хания или увеличивается время задержки дыхания, необходимое для снижения насыщения артериальной кро­ви кислородом на определенный процент.

Существуют специальные пробы, определяющие сое тояние бронхиальной проходимости Для этого исследуется так называемая форсированная жизненная емкость легких (ФЖЕЛ) и проба Тиффно — Вотчала. Форсированная ЖЕЛ определяется, как обыч­ная ЖЕЛ, но при максимально быстро совершаемом выдо­хе. В норме она должна быть на 200—300 мл меньше

ЖЕЛ, исследованной в обычных условиях. Увеличение этой разницы свидетельствует об ухудшении бронхиаль­ной проходимости. Проба Тиффно — Вотчала представ­ляет собой по существу ту же ФЖЕЛ, при которой изме­ряется объем воздуха, выдыхаемого при предельно быст­ром и полном выдохе за 1, 2 и 3 с. В норме за первую секунду выдыхается 80—85% обычной ЖЕЛ. Снижение этого процента свидетельствует об ухудшении бронхи­альной проходимости.

Что касается температурных проб, то обыч­но используется холодовая проба, которая проводится следующим образом. Одна рука обследуемого до сере­дины предплечья погружается в воду с температурой от +4 до +1°С. На другой руке измеряется АД до нача­ла пробы и после нее до возвращения давления к исход­ным цифрам. Эта проба используется главным образом для оценки состояния сердечно-сосудистой системы, в частности для оценки уровня АД (см. табл. 8).

Сущность фармакологических проб за­ключается во введении обследуемому внутрь, под кожу, внутримышечно или внутривенно различных безвредных для организма фармакологических веществ, вызывающих определенную закономерную реакцию, степень и характер которой изменяется в зависимости от функционально^ состояния организма. Такие пробы используются глав­ным образом при исследовании функционального состоя­ния сердечно-сосудистой системы, в частности для оценки особенностей и генеза различного рода изменений ЭКГ. В качестве фармакологических препаратов обычно ис­пользуют различные сосудорасширяющие средства, пре­параты, влияющие на тонус симпатической нервной систе­мы, атропин, глюкозу и некоторые другие медикаменты.

Пищевые или алиментарные пробы за­ключаются во введении в организм в определенных количествах различных пищевых веществ и изучении реакции на их введение. Речь идет об изменении биохи­мического состава крови, времени выделения этих ве­ществ с мочой и калом и др. К этой же группе относится так называемая водяная проба (проба на выведение). После того как исследуемый выпивает определенное количество жидкости, определяют темп и сроки ее вы­ведения.

Остальные пробы объединяются в группу «прочие». Среди них много различного рода проб, имеющих ограни­ченное значение.

Функциональные пробы для исследования состояния нервной системы, нервно-мышечного аппарата и других органов и систем при врачебном контроле описаны в главе V.

Все упомянутые функциональные пробы с физиче­ской нагрузкой называются неадекватными и неспецифи­ческими в отличие от адекватных или специфических проб, которые имитируют определенную конкретную спортивную деятельность. При неадекватных или неспе­цифических пробах используются движения, в одинако­вой степени свойственные или несвойственные различным видам спорта (ходьба, бег, подъем на лестницу и др.). К адекватным пробам относятся нагрузки, имитирующие спортивную деятельность, например, бой с тенью для боксеров, работа в гребном аппарате для гребцов, подъ­ем тяжести для штангистов и т. п.

Кроме того, пробы разделяются еще на одномомент­ные, когда используется воздействие одного какого-либо фактора, двухмоментные при применении двух разных или одинаковых факторов через определенный промежу­ток времени и комбинированные, которые включают в себя трехкратное и более воздействие одного или не­скольких различных факторов.

Наиболее типичным примером комбинированной про­бы с физической нагрузкой является широко известная проба Летунов а. В эту пробу входят 20 приседа­ний, затем 15-секундный бег в максимальном темпе и 3-минутный бег со скоростью 180 шагов в 1 мин. 20 при­седаний являются как бы разминкой, 15-секундный бег оценивает качество быстроты, 3-минутный бег — каче­ство выносливости.

Выбор функциональной пробы определяется задачами исследования и, конечно, зависит от возможностей ис­следователя. Этим же определяется, состояние каких именно функций и какой системы необходимо исследо­вать.

После каждой из проб можно изучать изменение функции любого органа или системы, поскольку любая нагрузка оказывает влияние на все органы и системы организма. Конечно, существуют специальные пробы, на основании которых определяются состояние функции одного определенного органа или системы или конкретно нескольких — так называемые сочетанные пробы. Однако и такие пробы, хотя и в меньшей степени, оказывают влияние на весь организм в целом.

При исследовании сердечно-сосудистой системы опре­деляются, помимо уже упомянутых выше изменений ЧСС, АД в большом круге, еще АД в малом круге кро­вообращения, различные гемодинамические показатели (ударный и минутный объем крови), широко использу­ются электрокардиологические методики (электро-, фо-но-, эхо- и другие кардиографии).

При исследовании дыхательной системы определяются изменения частоты и глубины дыхания (ЧД и ГД), ЖЕЛ и ее производных, МВЛ, поглощения кислорода и выде­ления углекислоты, диффузионной способности легких, ос­новных параметров механики дыхания; при исследовании нервной системы — изменения состояния рефлексов, веге­тативной нервной системы, хронаксии, мышечного тонуса и т. д. При исследовании системы мочеотделения — коли­чество и состав мочи. При исследовании системы крови — биохимические показатели крови, количество лейкоцитов, эритроцитов и гемоглобина, формула крови и т. п.

Хотя все эти показатели можно изучать после каж­дой функциональной пробы, в настоящее время, как было указано, исследуются главным образом показатели сос­тояния функции сердечно-сосудистой и в меньшей сте­пени дыхательной и нервной систем.

Не следует думать, что спортивные врачи недооцени­вают или игнорируют необходимость исследования функ­ции других органов и систем. В настоящее время медицин­ская наука располагает достаточно точными методами определения функции всех систем и органов человека. Однако для оценки их функции используются подчас сложные, а главное, не позволяющие получить сразу необходимые данные методики, требующие трудоемких и занимающих достаточно много времени лабораторных анализов, специального оборудования и т. д.

Одной из важных задач функциональной диагностики в спорте является, помимо углубления и уточнения су­ществующих методов исследования сердечно-сосудистой, дыхательной и нервной систем, разработка экспресс-методов диагностики состояния других органов и систем организма. Это тем более важно, что в настоящее время описано возникающее при чрезмерной нагрузке перена­пряжение не только сердца, но и почек, системы кро­ви и т. д.

Несколько обособленно стоят функциональные пробы, определяющие физическую работоспособ­ность.

Физической работоспособностью называют «потен­циальную способность человека проявить максимум фи­зического усилия в статической, динамической или сме­шанной работе» [Аулик И. В., 1979]. При определении физической работоспособности определяют интеграль­ную величину, зависящую от функционального состояния по сути дела всех систем организма, т. е. организма в целом. Тот или иной уровень физической работоспособ­ности является следствием сочетания функций различ­ных систем организма. Поэтому установить долю участия той или иной системы в обеспечении того или иного уров­ня физической работоспособности невозможно, поскольку недостаточность функции одной какой-либо системы ком­пенсируется усилением функции другой. Речь идет не о состоянии тренированности, не о спортивной специальной работоспособности, а об общей работоспособности, су­ществующей в той или иной степени у каждого человека. Физическая работоспособность и тренированность — это не синонимы. Поэтому не следует считать, что только при высокой физической работоспособности можно по­казывать высокие спортивные результаты, как это неред­ко делается. Иначе говоря, если высокий уровень трени­рованности всегда сопровождается высоким уровнем работоспособности, то высокий уровень работоспособно­сти далеко не всегда соответствует высокому уровню тренированности.

Поскольку, как уже было указано, физическая работо­способность является показателем функции нескольких систем организма и, в частности, сердечно-сосудистой, дыхательной, системы крови, нервной системы и т. п., улучшение и ухудшение показателей работоспособности не дает возможности решить, за счет изменения функ­ции какой системы произошли эти изменения и каков удельный вес отдельных определяющих ее показателей. Благодаря огромным компенсаторным возможностям ор­ганизма, при высокой интегральной обобщающей вели­чине не следует считать, что всегда все составляющие ее системы обладают одинаково высоким уровнем функ­ционального состояния. Недостаточность одной из них компенсируется усилением функции другой системы. Больше того, повышение физической работоспособности по тесту PWC170 нередко сопровождается отрицательными изменениями электрокардиограммы, возникающими вследствие физического перенапряжения и исчезающими при снижении показателя PWCno-

Физическая работоспособность определяется теми же вариантами функциональных проб с физическими нагруз­ками, о которых говорилось выше. Это велоэргометрия (сидя и лежа), восхождения на ступеньки или степ-эрго-метрия и тредбан. Кроме того, могут применяться при­боры, имитирующие спортивные нагрузки, применяющие­ся при так называемых адекватных пробах (см. выше). К пробам, определяющим физическую работоспособ­ность, относятся Гарвардский степ-тест, PWC170 и макси­мальное поглощение кислорода (МПК).

Сущность Гарвардского степ-теста (на­звание связано с местом, где он был разработан,— лабо­ратория утомления при Гарвардском университете) за­ключается в восхождении и спуске со ступеньки опреде­ленной высоты, различной для каждого возраста, в опре­деленном темпе в течение определенного времени. Обыч­но для мужчин высота ступеньки составляет 50 см, время 5 мин, темп 30 восхождений и спусков в 1 мин; для жен­щин соответственно 45 см, 4 мин при том же темпе. Высота ступеньки и время выполнения пробы изменяются в зависимости от возраста. Так, для детей младше 8 лет высота ступеньки должна быть 35 см, время — 2 мин, для 8—12-летних — соответственно 35 см и 3 мин, стар­ше 12 лет: для мальчиков высота ступеньки 50 см, для девочек 40 см, время для тех и других 4 мин.

После выполнения пробы в восстановительный период определяется трижды ЧСС за 30 с — первый раз в про­межуток от 60-й до 90-й секунды, затем — от 120-й до 150-й секунды и далее — от 180-й до 210-й секунды. Результаты этой пробы выражаются количественно по так называемому индексу Гарвардского степ-теста

(ИГСТ). Он равен, где f1- Частота сердечныхсокращений за 60—90-секундный промежуток восстановительного периода, f₂ — за 120—150-секундный промежуток и 1з — за 180—210-секундный промежуток, t •— фактическое время выполнения теста в секундах.

Если ИГСТ ниже 50, то физическая работоспособ­ность считается очень плохой, при цифрах 51—60 — пло­хой, 61—70 — достаточной, 71—80 — хорошей, 81—90— очень хорошей, больше 91 — отличной.

Следует иметь в виду, что если испытуемый прекра­щает восхождение на ступеньку раньше чем 5 мин, фик-

сируется только истинное время ее выполнения и расчет ИГСТ ведется по истинному времени его выполнения (t). Как видно из формулы расчета ИГСТ, его величина характеризует скорость восстановительных процессов после физической нагрузки. Чем выше индекс, тем быст­рее идет восстановление пульса.

Определение физической работоспособности по т е с т у Р W Ci7o сложнее, так как требует специальной аппара­туры, в частности велоэргометра, позволяющего точно дозировать нагрузку. Измерение ЧСС при этом исследо­вании производится непосредственно во время выполне­ния физической нагрузки. Свое название тест PWCno получил от первых букв английского термина — физи­ческая работоспособность — Physical Working Capacity. Этот тест рекомендован Всемирной организацией здра­воохранения для определения физической работоспособ­ности не только для здоровых, но и для больных.

Принцип теста PWCwo основан на том, что, по мне­нию его авторов [Съестранд и Валунд, 1947—1948], существует линейная зависимость между ЧСС и мощно­стью выполняемой работы. Это позволяет предсказать на основании выполняемой обследуемым по заданию ра­боты небольшой мощности, какой будет у него ЧСС при любой нагрузке большей интенсивности. Эта зависимость после ЧСС, равной 170, нарушается. Поскольку физио­логи считают, что ЧСС, равная 170 ударам в 1 мин, характеризует оптимальный по производительности ре­жим работы сердечно-сосудистой системы, физическая работоспособность определяется величиной мощности мышечной работы, при которой ЧСС достигает 170 уда­ров в 1 мин.

Методика определения теста PWCi₇o (видоизмененная в ГДОИФК) заключается в том, что исследуемый выпол­няет на велоэргометре последовательно с перерывом в 3 мин две нагрузки умеренной интенсивности по 5 мин каждая. В конце каждой из них в течение 30 сек подсчи-тывается ЧСС. При второй нагрузке ЧСС не должна превышать 150 ударов в минуту. ЧСС регистрируется на электрокардиографе с удлиненным проводом или телеметрически. Спортсменам рекомендуется нагрузка 300 и от 600 до 900 кгм/мин для женщин и 500 и от 900 до 1200 кгм/мин для мужчин; лицам, не занимающимся спортом, вдвое меньшая нагрузка.

Расчет PWCno производится по формуле, предло­женной В. Л. Карпманом и сотрудниками:

ллллллллл

 

 

 

где Wi и Wi — мощность первой и второй нагрузок (в кгм/мин), fi и f2 -— ЧСС во время первой и второй нагрузок.

Средняя величина PWCno для спортсменов-мужчин составляет 1520 кгм/мин, для женщин — 780 кгм/мин. Существуют стандарты PWCno для различных спортив­ных специализаций. По этим стандартам производится оценка полученных при этой пробе данных.

При проведении пробы PWC ЧСС не обязательно должна быть равна 170. С помощью этой пробы мощ­ность мышечной работы может быть определена при любой ЧСС — 130, 150 и т. д. В этих случаях в формулу расчета PWC вместо цифры 170 следует поставить дру­гую ЧСС (130, 150) и тогда эта проба будет называться PWCi3o, PWC150 и т. п. [см. Карпман В. Л. и соавт. Исследование физической работоспособности, ФИС, 1974; Аулик И. В. Определение физической работоспособности в клинике и спорте, Медицина, 1979].

Широко используется в настоящее время и иссле­дование МП К, которое является показателем обще­го максимального объема аэробных процессов, которые, могут совершаться в организме в единицу времени. МПК позволяет составить объективное суждение о функцио­нальном состоянии кардиореспираторных систем и физи­ческой работоспособности. Эта величина зависит от раз­личных факторов, но прежде всего от функционального состояния системы внешнего дыхания, диффузионной способности легких и легочного кровообращения. Кроме этих факторов, огромное значение имеют гемодинамиче-ские показатели, состояние кислородной емкости крови, активность ферментативных систем, количество работаю­щих мышц (оно должно составлять не менее двух третей всей мышечной массы тела), а также вся система регу­ляции. Существенное значение имеет и субъективное от­ношение исследуемого к этому исследованию.

Прямой способ исследования МПК сводится к вы­полнению обследуемым работы с нарастающей мощ­ностью при одновременном определении величины по­глощения кислорода. В какой-то момент исследования, несмотря на нарастание мощности работы, цифра погло­щения кислорода перестает увеличиваться. Эта цифра и представляет собой МПК. Она может достигать 5,5— 6,5 л кислорода в 1 мин при легочной вентиляции, рав-

Рис. 4. Номограмма Аст-ранда для ориентировоч­ного определения МПК по частоте сокращений сердца при однократной стандартной нагрузке на велоэргометре или при

выполнении степ-теста. Порядок расчета: провести горизонталь, пере­секающую шкалу «а» (при использовании велоэргомет-ра) в точке, соответствую­щей нагрузке, или шкалу «б» (при проведении степ-теста) в точке, соответству­ющей массе исследуемого лица. В степ-тесте подъемы совершаются на 4 счета (левой ногой на скамейку, правой на скамейку, левой на пол, правой на пол) в темпе 90 шагов в 1 мин. На шкале 1 отсчитывается потребление кислорода (ПК), соответствующее такой ра­боте. Затем проводится пря­мая линия через точку шка­лы 2, соответствующую час­тоте сокращений сердца, из­меренной после достижения ее постоянного уровня во время работы. Прямая пе­ресечет шкалу 3 в точке, соответствующей вероятно­му уровню МПК.

ной 180—220 л. Обычно такое исследование проводится в условиях, позволяющих дозировать мощность работы (при велоэргометрии). Можно, однако, использовать и другие виды нагрузки (степ-тест и др.).

Поскольку такого рода максимальные нагрузки небезразличны для организма обеледуемого, особенно при повторных исследованиях (см. дальше), МПК опре­деляет путем выполнения умеренной работы с соответ­ствующим перерасчетом. При этом исходят из того, что между ЧСС и величиной потребления кислорода во время работы существует довольно строгая линейная зависи­мость и что МПК достигается при ЧСС, равной 170— 200 ударам в 1 мин. Таким образом, определив величину поглощения кислорода во время работы при ЧСС, равной 140—160 ударов в 1 мин, можно по специальной номо­грамме рассчитать, какое МПК должно быть у данного лица. Такая номограмма разработана Астрандом (рис. 4).

 

 

Можно также определить МПК по PWCi₇o. Для за­нимающихся скоростно-силовыми видами спорта исполь­зуется формула: МПК= 1JX PWCno+ 1240; для спорт­сменов, тренировка которых направлена на развитие вы­носливости, МПК= 2,2XPWCi7₀+ 1070.