Возрастание индекса J является также и признаком перетренированности, переутомления.
12-минутный тест Купера
Т ест выполняется на ровной, измеренной трассе (стадионе). Испытуемый или группа испытуемых преодолевают максимально возможную дистанцию за 12 минут. После 12-минутной работы определяется дистанция, которую они смогли преодолеть за это время. Результаты оцениваются по следующим таблицам:
У испытуемого, в состоянии относительного покоя и в положении сидя, определяется для контроля исходная ЧСС, затем он в течение 5-ти минут выполняет первую нагрузку. В последние 30 секунд работы с помощью электрокардиографа, или за 10-15 секунд сразу после нагрузки, пальпаторно подсчитывается ЧСС1. После отдыха выполняется вторая, более высокая, нагрузка, и аналогичным путем подсчитывается ЧСС2. Величины ЧСС должны определяться как можно точнее.
Показатель работоспособности расчитывается по той же формуле (1):
PWC 170 = W1+(W2-W1) (170-ЧСС1) \ (ЧСС2-ЧСС1)
Мощность первой (W1) и второй (W2) нагрузки при восхождении на ступеньки определяется по формуле:
Полученные абсолютные значения физической работоспособности (в кгм/мин) не учитывают особенностей физического развития людей. Известно, что уровень физической работоспособности зависит не только от тренированности, но и от таких факторов, как пол, возраст, размеры тела, наследственность, состояние здоровья и т. д. Поэтому для того. чтобы можно было сравнивать уровень физической работоспособности у людей не только различного возраста и пола, но и с различной массой тела, расчитывают относительные величины PWC AF на 1 кг массы тела (в кгм/мин кг). Для этого полученное по формуле (1) абсолютное значение показателя физической работоспособности необходимо разделить на значение показателя веса тела (в кг).
Оценка физической работоспособности у людей различного возраста и пола (обобщенные данные)
Определение показателя максимального потребления кислорода (МПК) по результатам теста PWC 170
МПК = (1,7 Х PWC 170 + 1240) \ P,
Оценка физического состояния в зависимости от МПК у людей различного возраста и пола (обобщенные данные)
Физическая работоспособность в пробе PWC170 выражается в величинах той мощности физической нагрузки, при которой ЧСС достигает величины 170 уд/мин. Выбор именно этого значения ЧСС основан на следующих двух положениях.
Первое положение заключается в том, что зона адекватного функционирования кардиореспираторной системы с физиологической точки зрения ограничивается диапазоном изменения ЧСС от 100—110 до 170—180 уд/мин. Следовательно, с помощью этой пробы можно установить ту интенсивность физической нагрузки, которая «выводит» деятельность сердечно-сосудистой системы, а вместе с ней и всей кардиореспираторной системы, в область оптимального функционирования.
Второе положение базируется на том, что взаимосвязь между ЧСС и мощностью выполняемой физической нагрузки имеет линейный характер у большинства здоровых людей вплоть до ЧСС, равной 170 уд/мин. При более высокой ЧСС линейный характер зависимости между ЧСС и мощностью физической нагрузки нарушается.
В Каролинском университете, где проба PWC170 была впервые внедрена в практику, она проводилась следующим образом. Испытуемый выполнял на велоэргометре непрерывную работу с повышающейся через каждые 6 мин (ступенчато) мощностью вплоть до ЧСС, равной 170 уд/мин (величина ЧСС определялась на последней минуте каждой ступени). Частота вращения педалей поддерживалась постоянной, равной 60—70 оборотов в минуту. Однако такая процедура проведения пробы была весьма обременительной для испытуемого и занимала много времени. Все это не способствовало широкому распространению пробы.
В дальнейшем величину PWC170 стали определять более простым способом, используя для этого две или три нагрузки умеренной мощности. Величина PWC170 в этом случае находится путем графической экстраполяции. Для этого испытуемому предлагается выполнить две нагрузки разной мощности (W, и W2). На последней минуте этих нагрузок определяется ЧСС (соответственно f1 и f2). Далее в системе прямоугольных координат откладываются точки, соответствующие ЧСС при работе на указанных мощностях. Учитывая, что между ЧСС и мощностью физической нагрузки имеется линейная взаимосвязь, через эти точки проводится прямая линия до пересечения ее с линией, соответствующей ЧСС, равной 170 уд/мин. Из полученной таким образом точки опускается перпендикуляр на ось абсцисс. Координата пересечения этого перпендикуляра и оси абсцисс соответствует величине PWC170.
Графическое определение величины PWC170 имеет определенный недостаток — неизбежны погрешности, возникающие в процессе графических работ. В связи с этим было предложено простое математическое выражение, позволяющее определить величину PWC170, аналитически (без построения графиков):
где PWC170 — мощность физической нагрузки на велоэргометре, при которой достигается ЧСС, равная 170 уд/мин; W, и W2 — мощность первой и второй нагрузок, кгм/мин или Вт; f1 и f2 — ЧСС в конце первой и второй нагрузок.
Первая нагрузка обычно имеет небольшую мощность. Величину этой мощности подбирают индивидуально в зависимости от возраста и массы тела испытуемого по табл. 5.
После первой нагрузки испытуемый, сидя на велоэргометре, отдыхает в течение 3 мин, затем ему предлагается выполнить вторую, более интенсивную нагрузку. Выбор мощности второй нагрузки в значительной мере определяет точность экстраполяционного определения PWCI70. Очевидно, что чем ближе будет ЧСС во время второй нагрузки к величине 170 уд/мин, тем точнее будет определена величина PWC170. При этом оптимальную мощность для второй нагрузки можно подобрать на основании данных о ЧСС во время первой нагрузки по табл. Продолжительность первой и второй нагрузок равна 5 мин. Вся процедура исследования занимает около 13 мин.
Ориентировочные значения мощности первой нагрузки, рекомендуемые для определения PWC170 у здоровых нетренированных лиц [Карпман В. Л. и др., 1988]
Мощность первой нагрузки, Вт
Ориентировочные значения мощности второй нагрузки, рекомендуемые при определении PWC170 [Карпман В. Л. и др., 1988]
Мощность первой нагрузки, Вт
Мощность второй нагрузки, при ЧСС первой нагрузке, Вт
Для получения адекватных результатов необходимо строго придерживаться изложенной методики.
Как видно, нагрузка, используемая в пробе PWC170, задается в сравнимых, имеющих физическую размерность величинах. В этом отношении проба PWC170 выгодно отличается от гарвардского степ-теста. Второе важное достоинство теста PWC170 состоит в том, что задаваемые нагрузки далеки от предельных и поэтому их выполнение испытуемыми не представляет больших трудностей и не требует особой мотивации.
Определение физической работоспособности с помощью теста PWC170 позволяет получить обширную информацию, которая может быть использована как для характеристики резервов организма испытуемого, так и для динамического наблюдения за его физической подготовленностью. Учитывая, что при этом может изменяться масса тела испытуемых, а также для нивелирования индивидуальных различий в массе у разных людей, величины PWC170 рассчитываются на 1 кг массы тела. В этом случае размерность показателя — Вт/кг.
У здоровых молодых нетренированных мужчин величины PWC170 колеблются в пределах 115—180 Вт, а у женщин — 75— 125 Вт. Относительная величина PWC170 нетренированных лиц составляет в среднем 2,5 Вт/кг у мужчин и 1,7 Вт/кг у женщин. У спортсменов эти величины значительно выше и достигают у некоторых 300—400 Вт, а относительные величины — 5,0 Вт/кг.
Величина PWC170 может быть определена не только путем экстраполяции, но и прямым путем. В последнем случае имеется в виду определение той мощности физической нагрузки, при которой ЧСС реально достигает величины 170 уд/мин. Для этого испытуемый выполняет нагрузку на велоэргометре, а его ЧСС находится под контролем автокардиолидера или кардиомонитора. Путем произвольного повышения мощности можно увеличить ЧСС до любого заданного уровня, в рассматриваемом случае до 170 уд/мин. Многочисленными исследованиями доказано, что величины PWCl70, определенные прямым и экстраполяционным путями, практически одинаковы.
Для определения физической работоспособности у нетренированных взрослых людей может быть использован модифицированный вариант велоэргометрического теста PWC170 — проба PWCap (А — age, F— frequency).
Суть модификации состоит в том, что у лиц разного возраста в большом диапазоне непредельной мышечной работы наблюдается практически линейная зависимость между ЧСС и мощностью физической нагрузки. Это позволяет использовать известные положения, лежащие в основе теста PWC170, при определении физической работоспособности у всех людей (вне зависимости от возраста) с патологически ненарушенным автоматизмом клеток синусового узла. Однако индикаторный пульс при этом не должен оставаться постоянным, так как при любых сопоставимых нагрузках степень повышения ЧСС у здоровых нетренированных людей практически одинакова. Это нивелирует уровень физической работоспособности у лиц диаметрально разного возраста, оцениваемой по данным одного постоянного значения индикаторного пульса, будь то, например, 150 или 170 уд/мин.
В связи со структурной и функциональной возрастной инволюцией миокарда, изменением нейрогуморальной регуляции сердечной деятельности и другими причинами возможности повышения ЧСС становятся с возрастом все более ограниченными, поэтому на уровне предельных физических нагрузок в каждом последующем десятилетии жизни ЧСС повышается в меньшей степени, чем в предыдущем. Если для молодых людей ЧСС, равная 170 уд/мин, характеризует оптимальное функционирование сердечно-сосудистой системы, то у людей зрелого и пожилого возраста она может свидетельствовать уже о максимальной реакции на физическую нагрузку. У них адаптация и к субмаксимальным физическим нагрузкам, вызывающим подъем ЧСС до таких же, как у молодых людей, величин, сопровождается более напряженным режимом деятельности системы кровообращения. Об этом, в частности, можно судить по результатам измерения системного АД. Во время мышечной работы у лиц старшего возраста систолическое и диастолическое АД выше, чем у молодых, при одной и той же ЧСС. Поэтому, вероятно, будет выше и значение показателя, характеризующего сопротивление работе левого желудочка,— артериальный импеданс. Эти различия в сердечной деятельности касаются и ряда других физиологических показателей, характеризующих тяжесть физической нагрузки — например, способа энергетического обеспечения работающих мышц, соотношения между аэробными и анаэробными источниками удовлетворения кислородных запросов организма.
Все это говорит о том, что диапазон изменения ЧСС в зоне оптимального функционирования системы кровообращения (в частности, ЧСС, характеризующая начало этой зоны) индивидуален для каждой конкретной возрастной группы. Поэтому при определении физической работоспособности у лиц старших возрастных групп представляется оправданным ориентироваться на мощность физической нагрузки, при которой ЧСС равна не 170 уд/мин, как у молодых, а меньшей величине.
Значение ЧСС, равное 170 уд/мин, соответствует примерно 87 % от максимального ее значения у молодых людей. Есть предположение, что у лиц старшего возраста начало зоны оптимального функционирования системы кровообращения характеризует ЧСС, соответствующую примерно тому же проценту от максимальных для этого возраста величин. Значения ЧСС для лиц с десятилетним возрастным диапазоном могут быть установлены по табл. 7 либо (более точно) по формуле:
ЧССинд = (220 — возраст) • 0,87,
где ЧССинд — индикаторное значение ЧСС.
Такой подход имеет некоторые ограничения, связанные с тем, что данные, характерные для предельных режимов физической нагрузки, используются для нормирования ЧСС при непредельных нагрузках. Однако недостаточная точность в выборе индикаторной ЧСС, характеризующей начало зоны оптимального функционирования системы кровообращения, в таком случае компенсируется возможностью оценивать физическую работоспособность в возрастном аспекте, а также возможностью сопоставлять эти данные с результатами определения МПК, показателями производительности системы кровообращения, целым рядом других морфофункциональных характеристик сердца (максимальным ударным и минутным объемом крови во время физической нагрузки, объемом сердца, объемом полости левого желудочка, массой его миокарда и т. д.).
Методика проведения пробы PWCAF, последовательность действий, критерии прекращения нагрузки и противопоказания к ее использованию в основном аналогичны тем, которых придерживаются при определении величины PWC170.
Максимальная ЧСС и соответствующая ей индикаторная ЧСС, используемая при определении физической работоспособности [Карпман В. Л. и др., 1988]
Величина ЧСС, уд/мин
максимальная, рассчитанная по формуле: 220 — возраст
индикаторная, используемая в тестах PWC170 и PWCаf
Физическая работоспособность в пробе PWC170 выражается в величинах той мощности физической нагрузки, при которой ЧСС достигает величины 170 уд/мин. Выбор именно этого значения ЧСС основан на следующих двух положениях.
Первое положение заключается в том, что зона адекватного функционирования кардиореспираторной системы с физиологической точки зрения ограничивается диапазоном изменения ЧСС от 100—110 до 170—180 уд/мин. Следовательно, с помощью этой пробы можно установить ту интенсивность физической нагрузки, которая «выводит» деятельность сердечно-сосудистой системы, а вместе с ней и всей кардиореспираторной системы, в область оптимального функционирования.
Второе положение базируется на том, что взаимосвязь между ЧСС и мощностью выполняемой физической нагрузки имеет линейный характер у большинства здоровых людей вплоть до ЧСС, равной 170 уд/мин. При более высокой ЧСС линейный характер зависимости между ЧСС и мощностью физической нагрузки нарушается.
В Каролинском университете, где проба PWC170 была впервые внедрена в практику, она проводилась следующим образом. Испытуемый выполнял на велоэргометре непрерывную работу с повышающейся через каждые 6 мин (ступенчато) мощностью вплоть до ЧСС, равной 170 уд/мин (величина ЧСС определялась на последней минуте каждой ступени). Частота вращения педалей поддерживалась постоянной, равной 60—70 оборотов в минуту. Однако такая процедура проведения пробы была весьма обременительной для испытуемого и занимала много времени. Все это не способствовало широкому распространению пробы.
В дальнейшем величину PWC170 стали определять более простым способом, используя для этого две или три нагрузки умеренной мощности. Величина PWC170 в этом случае находится путем графической экстраполяции. Для этого испытуемому предлагается выполнить две нагрузки разной мощности (W, и W2). На последней минуте этих нагрузок определяется ЧСС (соответственно f1 и f2). Далее в системе прямоугольных координат откладываются точки, соответствующие ЧСС при работе на указанных мощностях. Учитывая, что между ЧСС и мощностью физической нагрузки имеется линейная взаимосвязь, через эти точки проводится прямая линия до пересечения ее с линией, соответствующей ЧСС, равной 170 уд/мин. Из полученной таким образом точки опускается перпендикуляр на ось абсцисс. Координата пересечения этого перпендикуляра и оси абсцисс соответствует величине PWC170.
Графическое определение величины PWC170 имеет определенный недостаток — неизбежны погрешности, возникающие в процессе графических работ. В связи с этим было предложено простое математическое выражение, позволяющее определить величину PWC170, аналитически (без построения графиков):
где PWC170 — мощность физической нагрузки на велоэргометре, при которой достигается ЧСС, равная 170 уд/мин; W, и W2 — мощность первой и второй нагрузок, кгм/мин или Вт; f1 и f2 — ЧСС в конце первой и второй нагрузок.
Первая нагрузка обычно имеет небольшую мощность. Величину этой мощности подбирают индивидуально в зависимости от возраста и массы тела испытуемого по табл. 5.
После первой нагрузки испытуемый, сидя на велоэргометре, отдыхает в течение 3 мин, затем ему предлагается выполнить вторую, более интенсивную нагрузку. Выбор мощности второй нагрузки в значительной мере определяет точность экстраполяционного определения PWCI70. Очевидно, что чем ближе будет ЧСС во время второй нагрузки к величине 170 уд/мин, тем точнее будет определена величина PWC170. При этом оптимальную мощность для второй нагрузки можно подобрать на основании данных о ЧСС во время первой нагрузки по табл. Продолжительность первой и второй нагрузок равна 5 мин. Вся процедура исследования занимает около 13 мин.
Ориентировочные значения мощности первой нагрузки, рекомендуемые для определения PWC170 у здоровых нетренированных лиц [Карпман В. Л. и др., 1988]
Мощность первой нагрузки, Вт
Ориентировочные значения мощности второй нагрузки, рекомендуемые при определении PWC170 [Карпман В. Л. и др., 1988]
Мощность первой нагрузки, Вт
Мощность второй нагрузки, при ЧСС первой нагрузке, Вт
Для получения адекватных результатов необходимо строго придерживаться изложенной методики.
Как видно, нагрузка, используемая в пробе PWC170, задается в сравнимых, имеющих физическую размерность величинах. В этом отношении проба PWC170 выгодно отличается от гарвардского степ-теста. Второе важное достоинство теста PWC170 состоит в том, что задаваемые нагрузки далеки от предельных и поэтому их выполнение испытуемыми не представляет больших трудностей и не требует особой мотивации.
Определение физической работоспособности с помощью теста PWC170 позволяет получить обширную информацию, которая может быть использована как для характеристики резервов организма испытуемого, так и для динамического наблюдения за его физической подготовленностью. Учитывая, что при этом может изменяться масса тела испытуемых, а также для нивелирования индивидуальных различий в массе у разных людей, величины PWC170 рассчитываются на 1 кг массы тела. В этом случае размерность показателя — Вт/кг.
У здоровых молодых нетренированных мужчин величины PWC170 колеблются в пределах 115—180 Вт, а у женщин — 75— 125 Вт. Относительная величина PWC170 нетренированных лиц составляет в среднем 2,5 Вт/кг у мужчин и 1,7 Вт/кг у женщин. У спортсменов эти величины значительно выше и достигают у некоторых 300—400 Вт, а относительные величины — 5,0 Вт/кг.
Величина PWC170 может быть определена не только путем экстраполяции, но и прямым путем. В последнем случае имеется в виду определение той мощности физической нагрузки, при которой ЧСС реально достигает величины 170 уд/мин. Для этого испытуемый выполняет нагрузку на велоэргометре, а его ЧСС находится под контролем автокардиолидера или кардиомонитора. Путем произвольного повышения мощности можно увеличить ЧСС до любого заданного уровня, в рассматриваемом случае до 170 уд/мин. Многочисленными исследованиями доказано, что величины PWCl70, определенные прямым и экстраполяционным путями, практически одинаковы.
Для определения физической работоспособности у нетренированных взрослых людей может быть использован модифицированный вариант велоэргометрического теста PWC170 — проба PWCap (А — age, F— frequency).
Суть модификации состоит в том, что у лиц разного возраста в большом диапазоне непредельной мышечной работы наблюдается практически линейная зависимость между ЧСС и мощностью физической нагрузки. Это позволяет использовать известные положения, лежащие в основе теста PWC170, при определении физической работоспособности у всех людей (вне зависимости от возраста) с патологически ненарушенным автоматизмом клеток синусового узла. Однако индикаторный пульс при этом не должен оставаться постоянным, так как при любых сопоставимых нагрузках степень повышения ЧСС у здоровых нетренированных людей практически одинакова. Это нивелирует уровень физической работоспособности у лиц диаметрально разного возраста, оцениваемой по данным одного постоянного значения индикаторного пульса, будь то, например, 150 или 170 уд/мин.
В связи со структурной и функциональной возрастной инволюцией миокарда, изменением нейрогуморальной регуляции сердечной деятельности и другими причинами возможности повышения ЧСС становятся с возрастом все более ограниченными, поэтому на уровне предельных физических нагрузок в каждом последующем десятилетии жизни ЧСС повышается в меньшей степени, чем в предыдущем. Если для молодых людей ЧСС, равная 170 уд/мин, характеризует оптимальное функционирование сердечно-сосудистой системы, то у людей зрелого и пожилого возраста она может свидетельствовать уже о максимальной реакции на физическую нагрузку. У них адаптация и к субмаксимальным физическим нагрузкам, вызывающим подъем ЧСС до таких же, как у молодых людей, величин, сопровождается более напряженным режимом деятельности системы кровообращения. Об этом, в частности, можно судить по результатам измерения системного АД. Во время мышечной работы у лиц старшего возраста систолическое и диастолическое АД выше, чем у молодых, при одной и той же ЧСС. Поэтому, вероятно, будет выше и значение показателя, характеризующего сопротивление работе левого желудочка,— артериальный импеданс. Эти различия в сердечной деятельности касаются и ряда других физиологических показателей, характеризующих тяжесть физической нагрузки — например, способа энергетического обеспечения работающих мышц, соотношения между аэробными и анаэробными источниками удовлетворения кислородных запросов организма.
Все это говорит о том, что диапазон изменения ЧСС в зоне оптимального функционирования системы кровообращения (в частности, ЧСС, характеризующая начало этой зоны) индивидуален для каждой конкретной возрастной группы. Поэтому при определении физической работоспособности у лиц старших возрастных групп представляется оправданным ориентироваться на мощность физической нагрузки, при которой ЧСС равна не 170 уд/мин, как у молодых, а меньшей величине.
Значение ЧСС, равное 170 уд/мин, соответствует примерно 87 % от максимального ее значения у молодых людей. Есть предположение, что у лиц старшего возраста начало зоны оптимального функционирования системы кровообращения характеризует ЧСС, соответствующую примерно тому же проценту от максимальных для этого возраста величин. Значения ЧСС для лиц с десятилетним возрастным диапазоном могут быть установлены по табл. 7 либо (более точно) по формуле:
ЧССинд = (220 — возраст) • 0,87,
где ЧССинд — индикаторное значение ЧСС.
Такой подход имеет некоторые ограничения, связанные с тем, что данные, характерные для предельных режимов физической нагрузки, используются для нормирования ЧСС при непредельных нагрузках. Однако недостаточная точность в выборе индикаторной ЧСС, характеризующей начало зоны оптимального функционирования системы кровообращения, в таком случае компенсируется возможностью оценивать физическую работоспособность в возрастном аспекте, а также возможностью сопоставлять эти данные с результатами определения МПК, показателями производительности системы кровообращения, целым рядом других морфофункциональных характеристик сердца (максимальным ударным и минутным объемом крови во время физической нагрузки, объемом сердца, объемом полости левого желудочка, массой его миокарда и т. д.).
Методика проведения пробы PWCAF, последовательность действий, критерии прекращения нагрузки и противопоказания к ее использованию в основном аналогичны тем, которых придерживаются при определении величины PWC170.
Максимальная ЧСС и соответствующая ей индикаторная ЧСС, используемая при определении физической работоспособности [Карпман В. Л. и др., 1988]
Величина ЧСС, уд/мин
максимальная, рассчитанная по формуле: 220 — возраст
индикаторная, используемая в тестах PWC170 и PWCаf