Схема оценки работоспособности

Периоды работоспособности	Субъективное состояние	Клинико-физиологические показатели	Психофизиологические показатели	Профессиональная работоспособность	Функциональное состояние организма	Степень сни-жения работо-способности по интеграль-ному критерию
Врабатывание	улучшается	улучшается	улучшается	улучшается	Нормальное состояние утомления	До 16 %
Стабильная рабо-тоспособ- ность	Хорошее	Устойчивость показателей	Устойчивость показателей	Сохраняется на стабильном уровне
Неустойчивая работоспособность	Ухудшается	Разнонаправленные сдвиги вегетативных функций. Ухудшение показателей функциональных проб	Разнонаправленные сдвиги показателей; некоторые константы не изменяются	Незначительное снижение	Переходное состояние	16-19%
Прогрессирующее снижение работоспособности	Постоянное ощущение усталости, не проходящее после дополнительного отдыха	Однонаправленное ухудшение всех показателей, величины которых могут выходить за пределы физиологических колебаний. При функциональных пробах - значительное снижение показателей, а также появление атипичных реакций	Однонаправленное ухудшение всех показателей	Выраженное снижение, появление грубых ошибок в работе	Патологическое состояние переутомления	Более 19%

Тесты с субмаксимальной мощностью нагрузок осуществляются с регистрацией физиологических показателей во время работы или после ее окончания. Тесты данной группы технически проще, но их показатели за­висят не только от проделанной работы, но и от особенностей восстанови­тельных процессов. К их числу относятся хорошо известные пробы С. П. Летунова, Гарвардский степ-тест, тест Мастера и др. Принципиальная осо­бенность этих проб заключается в том, что между мощностью мышечной работы и длительностью ее выполнения имеется обратно пропорциональ­ная зависимость, и с целью определения физической работоспособности для таких случаев построены специальные номограммы.

В практике физиологии труда, спорта и спортивной медицины наиболее широкое распространение получило тестирование физической работоспо­собности по ЧСС. Это объясняется в первую очередь тем, что ЧСС являет­ся легко регистрируемым физиологическим параметром. Не менее важно и то, что ЧСС линейно связана с мощностью внешней механической работы, с одной стороны, и количеством потребляемого при нагрузке кислорода - с другой.

Анализ литературы, посвященной проблеме определения физической работоспособности по ЧСС, позволяет говорить о следующих подходах. Первый, наиболее простой, заключается в измерении ЧСС при выполнении физической работы какой-то определенной мощности (например, 1000 кГм·мин^-1). Идея тестирования физической работоспособности в данном случае состоит в том, что выраженность учащения сердцебиения обратно пропорциональна физической подготовленности человека, т. е. чем чаще сердечный ритм при нагрузке такой мощности, тем ниже работоспособ­ность человека, и наоборот.

Второй подход состоит в определении той мощности мышечной рабо­ты, которая необходима для повышения ЧСС до определенного уровня. Такой подход является наиболее перспективным. Вместе с тем он техниче­ски более сложен и требует серьезного физиологического обоснования.

Сложности физиологического обоснования такого подхода к тестиро­ванию физической работоспособности обусловлены несколькими моментами: возможными предпатологическими изменениями сердечно­сосудистой системы; различными типами кровообращения, при которых одинаковое кровоснабжение мышц может обеспечиваться различной вели­чиной ЧСС; неодинаковой физиологической ценой учащения сердечной деятельности при физических нагрузках, определяемой так называемым законом исходных величин и т. д.

Среди спортсменов эти различия в значительной степени сглаживаются сходством возраста, хорошим здоровьем, тенденцией к брадикардии в по­кое, расширением функциональных резервов сердечно-сосудистой системы и возможностей их использования при физических нагрузках. Это обстоя­тельство, по-видимому, определило широкое использование в современном спорте теста PWC₁₇₀ (PWC - это первые буквы английского термина "физическая работоспособность" - Physical Working Capacity), который ориентирован на достижение определенной ЧСС (170 сердечных сокраще­ний в 1 минуту). Испытуемому предлагается выполнение на велоэргометре или в степ-тесте 2-х пятиминутных нагрузок умеренной мощности с ин­тервалом 3 мин. после которых измеряют ЧСС. Расчет показателя PWC₁₇₀ производится по следующей формуле:

где: W₁ и W₂ - мощность первой и второй нагрузки; f₁ и f₂ - ЧСС в конце первой и второй нагрузки.

В настоящее время считается общепринятым, что ЧСС равная 170 уд·мин^-1, с физиологической точки зрения характеризует собой начало оп­тимальной рабочей зоны функционирования кардиореспираторной систе­мы, а с методической - начало выраженной нелинейности на кривой зави­симости ЧСС от мощности физической работы. Существенным физиоло­гическим доводом в пользу выбора уровня ЧСС в данной пробе служит и тот факт, что при частоте пульса больше 170 уд·мин^-1 рост минутного объ­ема крови если и происходит, то уже сопровождается относительным сни­жением систолического объема крови.

Проба PWC₁₇₀ рекомендована Всемирной организацией здравоохране­ния для оценки физической работоспособности человека. Перспективы ис­пользования этой пробы в спорте очень широки, так как принцип ее приго­ден для определения как общей, так и специальной работоспособности спортсменов.

Другой широко распространенной пробой является разработанный в США Гарвардский степ-тест. Этот тест рассчитан на оценку работоспо­собности у здоровых молодых людей, так как от исследуемых лиц требует­ся значительное напряжение. Гарвардский тест заключается в подъемах на ступеньку высотой 50 см для мужчин и 41 см для женщин в течение 5 ми­нут в темпе 30 подъемов в 1 мин (2 шага в 1 с). После окончания работы в течение 30 с второй минуты восстановления подсчитывают количество ударов пульса и вычисляют индекс Гарвардского степ-теста (ИГСТ) по формуле:

 

 

Более точно можно рассчитать ИГСТ, если пульс считать 3 раза - в пер­вые 30 секунд 2-й, 3-й и 4-й минут восстановления. В этом случае ИГСТ вычисляют по формуле:

 

 

где: t - время восхождения на ступеньку (с),

f₁ f₂, f₃ - число пульсовых ударов за 30 с 2-й, 3-й и 4-й мин восстанов­ления.

Оценку работоспособности проводят по таблице 2.

Одним из распространенных и точных методов является определение физической работоспособности по величине максимального потребления кислорода (МПК). Этот метод высоко оценивает Международная биологи­ческая программа, которая рекомендует для оценки физической работоспособности использовать информацию о величине аэробной производи­тельности.

Таблица 2.

Оценка физической работоспособности по индексу Гарвардского степ-теста (по И. В. Аулик, 1979).

 

ИГСТ	Оценка
	Слабая
55-64	Ниже средней
65-79	Средняя
80-89	Хорошая
	Отличная

 

Как известно, величина потребляемого мышцами кислорода эквива­лентна производимой ими работе. Следовательно, потребление организмом кислорода возрастает пропорционально мощности выполняемой работы. МПК характеризует собой то предельное количество кислорода, которое может быть использовано организмом в единицу времени.

Аэробная возможность (аэробная мощность) человека определяется, прежде всего, максимальной для него скоростью потребления кислорода. Чем выше МПК, тем больше (при прочих равных условиях) абсолютная мощность максимальной аэробной нагрузки. МПК зависит от двух функ­циональных систем: кислород-транспортной системы (органы дыхания, кровь, сердечно-сосудистая система) и системы утилизации кислорода, главным образом - мышечной.

Максимальное потребление кислорода может быть определено с помо­щью максимальных проб (прямой метод) и субмаксимальных проб (непрямой метод). Для определения МПК прямым методом используют­ся чаще всего велоэргометр или тредбан и газоанализаторы. При примене­нии прямого метода от испытуемого требуется желание выполнить работу до отказа, что не всегда достижимо. Поэтому было разработано несколько Методов непрямого определения МПК, основанных на линейной зависимости МПК и ЧСС при работе определенной мощности. Эта зависимость выражается графически на соответствующих номограммах. В дальнейшем обнаруженная взаимосвязь была описана простым линейным уравнением, широко используемым с научно-прикладными целями для нетренирован­ных лиц и спортсменов скоростно-силовых видов спорта:

МПК=1,7 PWC₁₇₀+1240.

 

Для определения МПК у высококвалифицированных спортсменов цик­лических видов спорта В. Л. Карпман (1987) предлагает следующую фор­мулу:

МПК=2,2 PWC₁₇₀+1070.

 

По мнению автора, и PWC₁₇₀, и МПК примерно в равной степени харак­теризуют физическую работоспособность человека: коэффициент корреля­ции между ними очень высок (0.7 -0.9 по данным различных авторов), хотя взаимосвязь этих показателей и не носит строго линейного характера. Тем не менее, названные константы могут быть рекомендованы в практических целях для анализа тренировочного процесса.

 

5.3. Связь физической работоспособности с направленностью тренировочного процесса в спорте.

 

Определение физической работоспособности по тесту PWC₁₇₀ широко вошло в практику спортивной физиологии и медицины. В связи с этим по­высилась актуальность вопроса о диагностическом и прогностическом зна­чении теста, о том в какой мере этот неспецифический показатель может быть использован для поиска оптимального тренировочного процесса спортсменов различной специализации.

К настоящему времени имеется достаточное количество исследований этого вопроса. В общей форме ответ наметился уже при анализе антропо­метрических данных спортсменов, которые довольно тесно сопряжены с направленностью тренировочного процесса. Так, В. Л. Карпман и соавторы (1988) высказали предположение (и подтвердили его простыми формулами для боксеров и борцов) о линейной зависимости между массой тела и аб­солютными величинами PWC₁₇₀.Вместе с тем они отметили, что относи­тельные значения (в расчете на 1 кг веса) с нарастанием массы тела даже имеют тенденцию к снижению, по-видимому, за счет увеличения жировой ткани (баскетболисты, ватерполисты). А наибольшие относительные вели­чины PWC₁₇₀ наблюдаются у спортсменов, тренирующих качество вынос­ливости. Для борцов и боксеров В. Л. Карпман с соавторами (1988) пред­ложил следующие формулы:

 

PWC₁₇₀ (для боксеров) = 15.0 Р +300,

PWCi7o (для борцов) =19.0 Р +50, где: Р - масса тела.

 

Возможно, спортивная практика и подтверждает такую закономерность, но раскрыть физиологическую сущность ее с помощью данных формул не представляется возможным.

Р. А. Сванишвили (1984) пришел к заключению, что спортсмены скоростно-силовой группы (борцы, боксеры, гимнасты) отстают по показателям PWC₁₇₀ и МПК даже от менее квалифицированных лыжников, гребцов. футболистов. По данным Б. В. Ендальцева и соавт. (1984), физическая ра­ботоспособность лыжников выше, чем бегунов как в обычных условиях, так и в "климатической" камере при температуре +40°С, а затем на "высоте" 3000м.

Универсальная зависимость ЧСС от мощности работы позволяет в цик­лических видах спорта оценивать специальную работоспособность по сдвигам ЧСС в определенном диапазоне (методом телепульсометрии) и по скорости перемещения спортсмена.

Необходимо также коснуться одной методической стороны теста PWC₁₇₀, которая обозначалась и при анализе собственного материала и на которую, по нашему мнению, пока обращается недостаточное внимание. Это - вопрос о специфичности для спортсмена самой тестовой нагрузки.

Очевидно, что работа на тредбане или велоэргометре будет более привыч­ной (и более экономной) для велосипедистов, бегунов, лыжников, чем для спортсменов других специализаций. Возможно, что с этим частично связа­ны и упоминавшиеся уже различия параметров физической работоспособ­ности между группой боксеров, борцов, гимнастов и группой лыжников, гребцов, футболистов (Р. А. Сванишвили). Примерно по таким же сообра­жениям Ю. Б. Ульянов и В. И. Филимонов (1983) считают общепринятый тест PWC₁₇₀ недостаточно информативным для ряда видов спорта и пред­лагают раздельное выполнение нагрузки как ногами, так и руками. Авторы приводят и соотношение физической работоспособности нижних и верхних конечностей, которое претерпевает существенные возрастные изменения.

 

5.4. Резервы физической работоспособности.

 

Актуальность данного раздела обусловлена тем, что современные выс­шие спортивные достижения невозможны без максимального напряжения физических и духовных сил человека. Следовательно, знание этих законо­мерностей необходимо как тренеру, физиологу и спортивному врачу, так и самому спортсмену.

Общефизиологическое значение этой проблемы состоит в том, что на примере спортивной деятельности она раскрывает значение пластичности нервной системы как для реакций срочной адаптации, так и для формиро­вания сложных функциональных систем долговременного значения (И. П. Павлов, Л. А. Орбели, П. К. Анохин). Если при этом учесть высказанную еще И. М. Сеченовым мысль об универсальности мышечного сокращения, как важнейшего жизненного акта, то становится очевидным, что проблема резервов физической работоспособности сопряжена со многими фунда­ментальными законами общей физиологии человека.

Наиболее важной характеристикой резервных возможностей организма является адаптационная сущность, эволюционно выработанная способ­ность организма выдерживать большую, чем обычно нагрузку (Бресткин М. П., 1968). Исследование физической работоспособности спортсмена (особенно высшей квалификации) дает уникальный фактический материал для оценки и анализа функций организма в зоне видовых предельных на­пряжений. Поэтому можно считать, лимитирующими факторами физиче­ской работоспособности спортсмена являются индивидуальные пределы использования им своих структурно-функциональных резервов различных органов и систем. В таблице 3 (данные различных авторов) представлены основные сведения по характеристике функциональных резервов при фи­зической работе разной мощности. Из материалов этой таблицы следует, что основными резервами являются функциональные возможности ЦНС, нервно-мышечного аппарата, кардиореспираторной системы, метаболиче­ские и биоэнергетические процессы. Очевидно, что при различных мощно­стях работы и в разных видах спорта степень участия этих систем будет неодинаковой (табл. 3).

При работе максимальной мощности ввиду ее кратковременности главным энергетическим резервом являются анаэробные процессы (запас АТФ и КрФ, анаэробный гликолиз, скорость ресинтеза АТФ), а функцио­нальным резервом - способность нервных центров поддерживать высокий темп активности, сохраняя необходимые межцентральные взаимосвязи. При этой работе мобилизуются и расширяются резервы силы и быстроты.

При работе субмаксимальной мощности биологические активные ве­щества нарушенного метаболизма в большом количестве поступают в кровь. Действуя на хеморецепторы сосудов и тканей, они рефлекторно вы­зывают максимальное повышение функций сердечно-сосудистой и дыха­тельной систем. Еще большему повышению системного артериального то­нуса способствуют вазодилятаторы гипоксического происхождения, спо­собствующие одновременно увеличению капиллярного кровотока.

Функциональными резервами при работе субмаксимальной мощности являются буферные системы организма и резервная щелочность крови -важнейшие факторы, тормозящие нарушение гомеостаза в условиях гипок­сии и интенсивного гликолиза; дальнейшее усиление работы кардиореспи­раторной системы. Значимым остается гликолитический вклад в биоэнергетику работающих мышц и выносливость нервных центров к интенсивной работе в условиях недостатка кислорода.

При работе большой мощности физиологические резервы в общем те же, что и при субмаксимальной работе, но первостепенное значение имеют следующие факторы: поддержание высокого (околопредельного) уровня работы кардиореспираторной системы; оптимальное перераспределение крови; резервы воды и механизмов физической терморегуляции. Ряд авто­ров (Степочкина Н. А., 1984; Коц Я. М., 1986; Панов В. Г., 1968) энергети­ческими резервами такой работы считают не только аэробные, но и ана­эробные процессы, а также метаболизм жиров.

При работе умеренной мощности резервами служат пределы выносли­вости ЦНС, запасы гликогена и глюкозы, а также жиры и процессы глю-конеогенеза, интенсивно усиливающиеся при стрессе. К важным условиям длительного обеспечения такой работы относят и резервы воды и солей, и эффективность процессов физической терморегуляции.

Общие сведения о резервных возможностях различных звеньев системы транспорта кислорода представлены в таблице 4. Из таблицы 4 видно, что наибольшим (двадцатикратным) резервом адаптации обладает система внешнего дыхания. Но даже при таких ее функциональных возможностях она может вносить определенный вклад в ограничение физической работо­способности спортсмена (Гандельсман А. Б., 1980; Пономарев В. П., 1981, и др.).

Аппарат кровообращения занимает особое место, поскольку является основным лимитирующим звеном транспорта кислорода. Кроме того, сер­дечно-сосудистая система служит тонким индикатором цены адаптации организма к различным факторам внешней среды и к физическим нагруз­кам. Об этой же ее роли свидетельствуют формирование так называемого "спортивного сердца" и участившиеся в последнее время предпатологические и патологические изменения функции сердца при высоких спортив­ных нагрузках. К числу таких изменений можно отнести нарушения сер­дечного ритма, возникновение синдрома дистрофии миокарда вследствие физического перенапряжения и другие сдвиги.

Таблица 3.

Функциональные резервы при физической работе различной мощности.

Мощность работы	Авторы
Максимальная	Субмаксимальная	Большая	Умеренная
Гликолиз, КрФ; резервы нервно-мышечной системы	Буферные системы, нейро-гумаральная регуляция функций по поддержанию гомеостаза	Резервы кардио-респирато-рной системы, глюкозы, аэро-бных процессов и гомеостаза	Резервы водно-солевого обмена, глюкозы; глюконеогенез, использование жиров	А.С. Мозжухин, 1979
Запасы АТФ и КрФ	Аэробно-анаэробный обмен, глюкоза	Аэробно-анаэробный обмен, гликоген мышц	Аэробный обмен; глюкоза крови, запасы гликогена	Н.А. Степочкина,1984
Анаэробный обмен; запасы АТФ и КрФ	Анаэробный обмен, потребление кислорода	Усиление функ ций кардио-респираторной системы, аэроб-ный обмен	Аэробный обмен, ограниченные энерготраты	Н.А. Фомин, 1984
Фосфагенная энергетическая система	Аэробно-анаэробный обмен, резервы кар-дио-респиратор-ной системы	Аэробно-анаэробный обмен, запасы глюкозы и гликогена	Резервы глюкозы, гликогена; использование жиров; емкость окислительных системы	Я.М. Коц,
Алактатный энергетический резерв	Лактатный энергетический резерв	Резервы аэробно-энаэробного обмена	Резервы окислительного фосфорилирования, использование жиров	В.М. Калинин, 1992

 

Таблица 4.

Предельные сдвиги в висцеральных системах при мышечной работе (по В. П. Загрядскому, 3. К. Сулимо-Самуйлло, 1976).

Показатели	В покое	При физической работе	Кратность изменений
Частота сердечных сокращений в мин.
Артериальное давление, мм рт. ст. систолическое
Артериальное давление, диастолическое
Артериальное давление, пульсовое
Ударный объем крови, мл
Минутный объем крови, мл	4.5
Артериовенозная разница по кисло­роду, об.%
Частота дыхания в мин.
Глубина дыхания, л	0.5
Минутный объем дыхания, л
Потребление кислорода, л • мин-1	0.25
Выделение углекислого газа, л • мин-1	0.2

В таблице 5 показано, что сердечно-сосудистая система обладает мощ­ным резервом перераспределения кровотока, и по его суммарной мощно­сти на первом месте стоит скелетная мускулатура.

 

 

Таблица 5.

Распределение кровотока в покое и при физических нагрузках различной интенсивности (по Н. м. Амосову и Н. А. Брендету, 1975).

Органы	Покой	Физическая нагрузка
Легкая	Средняя	Тяжелая
Мл·мин-1	%	Мл·мин-1	%	Мл·мин-1	%	Мл·мин-1	%
Органы брюшной полости
Почки
Мозг
Сердце
Скелетная мускулатура
Кожа
Другие органы
Итого

 

Среди всех органов и тканей мышцы занимают главенствующее поло­жение по своему влиянию на центральную гемодинамику. Это объясняется большой массой скелетных мышц (около 40% массы тела) и их способно­стью к быстрому изменению уровня функциональной активности в широ­ких пределах: в состоянии покоя кровоток в поперечно-полосатых мышцах составляет 15-20% от минутного объема крови (МОК), а при тяжелой рабо­те он может достигать 80-85% от МОК.

В нашу задачу не входил анализ биохимических основ физической ра­ботоспособности спортсменов. Этой проблеме посвящены многие работы биохимиков спорта. Но есть два биохимических аспекта, без которых не­возможно рассматривать физиологические резервы работоспособности че­ловека. Во-первых, это биоэнергетическое обеспечение мышечного сокра­щения, которое выступает в роли резервного фактора при нагрузке различ­ной мощности и направленности физической работы. Второй аспект - это регулирующая роль метаболитов, образующихся при мышечной деятель­ности, которые являются пусковым звеном (через хеморецепторы) центра­лизации кровообращения, препятствующей нарушению тонуса сосудов. Сдвиги биохимических констант при напряженной мышечной работе (метаболический ацидоз, гипоксия и гипоксемия, гиперкапния) являются также важнейшими факторами рефлекторной и гуморальной регуляции различных звеньев кадиореспираторнои системы, включая дыхательный и сосудо-двигательный центры.

Все перечисленные выше функциональные резервы физической работо­способности должны рассматриваться не изолированно, а во временной, динамической взаимосвязи. Поэтому построение и тренировочного процесса и восстановительных мероприятий и реабилитации должно быть то­же динамическим и комплексным, учитывающим разнообразие адаптив­ных перестроек в организме спортсмена при физических нагрузках и зако­номерную последовательность их включения и функционирования на всех этапах его жизнедеятельности.