СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИЧЕСКОЙ РАБОТОСПОСОБНОСТИ И ТОЛЕРАНТНОСТИ К ФИЗИЧЕСКОЙ НАГРУЗКЕ Российский патент 1994 года по МПК A61B5/00 

Изобретение относится к медицинской функциональной диагностике, точнее к способам контроля физической работоспособности человека и его толерантности к физической нагрузке, и может быть использован для моделирования дозированной нагрузки спортсмена.

Известен способ контроля толерантности организма человека к физической нагрузке путем воздействия на человека динамической нагрузкой определения корреляционной ритмограммы и индекса функции состояния в покое, при котором дополнительно определяют корреляционную ритмограмму и индекс функции состояния в начале нагрузки, на высоте нагрузки и в восстановительном периоде больше или равном 9, в начале нагрузки больше 1, на высоте нагрузки больше 0,5 определяют высокую толерантность организма к физической нагрузке.

Однако данному способу присущи недостатки, заключающиеся в том, что точность контроля недостаточно высока ввиду отсроченности оценки результатов измерений относительно момента измерения.

Известен способ контроля толерантности к физической нагрузке путем воздействия динамической нагрузки на человека.

При реализации способа априорно определяют по клиническим показаниям функциональный класс испытуемого, измерение массы испытуемого, определение удельной мощности на килограмм его массы и воздействие изменяющейся нагрузки, а именно задают непрерывно нарастающую ступенчатую нагрузку с продолжительностью ступени по 3 мин мощностью 75-100 - 125-150 Вт до достижения субмаксимальной частоты сердечных сокращений по возрасту согласно тесту Шеффилда, по достижении субмаксимальной частоты сердечных сокращений или других критериев прекращения пробы динамическую нагрузку заканчивают и после восстановления проводят оценку исследования по величине смещения параметра прекращения пробы и анализируют состояние испытуемого, относя его к определенному функциональному классу.

Однако известный способ не обладает достаточно высокой точностью, так как в нем сложно учитывать задаваемую нагрузку в пределах ступени и толерантность к физической нагрузке в Ваттах у лиц с разной массой тела, оценивается без поправки на массу тела, т. е. контроль в данном случае недостаточно объективен, а следовательно, недостаточно точен.

Целью изобретения является повышение точности контроля физической работоспособности и толерантности к физической нагрузке.

Цель достигается тем, что в известном способе контроля физической работоспособности и толерантности к физической нагрузке, включающем априорное определение по критическим показаниям приближенно функциональный класс испытуемого, измерение массы испытуемого, определение удельной мощности на килограмм его массы, воздействие с помощью изменяющейся динамической нагрузки на испытуемого, контролирование его состояния и определение функционального класса испытуемого, по определенному приближенно 1,2,3,4 функциональному классу испытуемого, определяют угол условного подъема в пределах 4-5, 3-4, 2-3 и менее 2 градусов соответственно и удельную, приходящуюся на 1 кг массы, высоту подъема по формуле
h = = g·ω·R·K·t·sinα, где ω - угловая скорость вращения педалей;
R - радиус ведущего колеса стандартного велосипеда;
k - передаточный коэффициент;
m - масса испытуемого;
g - ускорение свободного падения;
t - текущее время;
α- угол условного подъема;
Н - высота подъема.

Задают последовательно нагрузку в соответствии с этой формулой и при достижении критерия прекращения пробы по фактически достигнутой удельной высоте подъема на 1 кг массы испытуемого 0,5, 0,4-0,3, 0,3-0,1 менее 0,1 включают испытуемого соответственно в 1,2,3,4 функциональный класс.

Данный способ позволяет повысить точность контроля физической работоспособности и толерантности к физической нагрузке благодаря тому, что задавая угол условного подъема в соответствии с определенными клиническими показаниями можно более точно спрогнозировать реакцию организма на физическую нагрузку, а фиксирование удельной высоты подъема по моменту времени достижения критерия прекращения пробы обеспечивает высокую точность измерения.

Кроме того, по сравнению с аналогами и прототипом способ более нагляден и удобен для обработки результатов измерений с помощью ЭВМ.

Не обнаружено решений, обладающих признаками, сходными с отличительными признаками предлагаемого решения, на основании чего можно сделать вывод о соответствии предлагаемого решения критерию "существенные отличия".

На чертеже представлена схема устройства, реализующего способ.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, включает (фиг. 1) блок питания 1, велосипедный узел велоэргометра 2, электрокардиограф 3, вычислительное устройство, включающее пульт управления 4, таймер 5, программатор 6, задатчик дискретной нагрузки 7, датчик оборотов 8, блок индикации 9, АЦП 10 и сумматор 11.

В этом устройстве выходы пульта управления 4 связаны со входами сумматора задатчика дискретной нагрузки 7 и таймера 5. Выходы таймера 5 соединены со входами блока индикации 9 и программатора 6. Выходы последнего связаны с электрокардиографом и входами задатчика дискретной нагрузки. Задатчик дискретной нагрузки 7 своими выходами соединен со входами блока индикации 9 и блока питания, соединенного с электромагнитом велосипедного узла велоэргометра 2. При этом цепь питания электромагнита соединена с АЦП 10, выходы которого связаны со входом сумматора 11. Другой вход сумматора 11 соединен с датчиком оборотов, выходы которого соединены с входами блока индикации 9.

Способ посредством описанного устройства осуществляется следующим образом. Перед определением физической работоспособности и толерантности к физической нагрузке априорно определяют приближенно по клиническим показаниям функциональный класс испытуемого. При этом измеряют массу испытуемого и удельную мощность на 1 кг его массы. По определенному приближенно 1,2,3,4 функциональному классу испытуемого определяют угол условного подъема в пределах 4-5, 3-4, 2-3 и менее 2 градусов соответственно. Определяют удельную, приходящуюся на 1 кг массы, высоту подъема для каждого из функциональных классов по формуле
h = = g·ω·R·K·t·sinα , где ω - угловая скорость вращения педалей;
R - радиус ведущего колеса стандартного велосипеда;
К - передаточный коэффициент;
m - масса испытуемого;
g - ускорение свободного падения;
t - текущее время;
α - угол условного подъема;
Н - высота подъема.

При контроле испытуемого усаживают на велосипедный узел велоэргометра 2 и задают требуемую нагрузку, что осуществляется путем подачи соответствующей команды с пульта управления 4 вычислительного устройства на задатчик дискретной нагрузки 7. С помощью датчика числа оборотов 8 по устройству индикации 9 контролируют задаваемую нагрузку, а с помощью электрокардиографа 3 контролируют состояние испытуемого.

После этого испытуемому задают последовательно нагрузку по три минуты мощностью 50, 75, 100, 125 и 150 Вт. При этом осуществляют контроль состояния испытуемого, например, по частоте сердечных сокращений с помощью электрокардиографа 3.

Эти величины мощности соответствуют нагрузкам общепринятым 2, 4 критериям прекращения пробы по мощности и в данном способе приведены к углам условного подъема с учетом массы испытуемого.

Задавая различные углы в соответствии с заданным профилем можно моделировать движение испытуемого по местности на предлагаемом абстрактном спортивном велосипеде. В приведенном автоматическом устройстве нагрузка в соответствии с рассчитанными углами задается программатором 6 и задатчиком дискретной нагрузки 7 по интервалам времени, отмеренным таймером 5. При достижении критерия прекращения пробы - в данном случае частоты сердечных сокращений - испытания прекращают и оценивают работоспособность и толерантность к физической нагрузке по реально проделанной работе.

По полученным данным судят о количественных индексах велоэнергометрии и относят испытуемого к тому или иному функциональному классу в соответствии с данными, приведенными в табл. 1.

Данные по объему выполняемой работы в килоджоулях на 1 кг массы испытуемого и соответствующий им функциональный класс больного основан на методике, разработанной ВКНЦ.

С помощью пульта управления 4 автоматически контролируется весь процесс испытаний, информация о результатах испытаний представляется на дисплее блока индикации 9. Для большей наглядности информацию целесообразно представлять графически. Наибольшую наглядность при использовании предлагаемого способа можно достичь путем проведения парной велоэргометрии.

П р и м е р. Практически предлагаемый способ был реализован следующим образом. Больной А. 50 лет, история болезни N 2125, 1989 г. Диагноз: ИБС, стенокардия напряжения и покоя. Постинфарктный (1987) кардиосклероз, Н_ост. Больной страдает стенокардией напряжения в течение 4 лет, в 1987 г. перенес инфаркт миокарда в задней стенке левого желудочка. Ежедневно возникало до 10-15 приступов и эквивалентов стенокардии покоя и малых усилий. На ЭКГ покоя рубцовые изменения в области задней стенки левого желудочка, масса больного 90 кг.

Приближенно определенный функциональный класс II-III. Поэтому ему были определены углы условного подъема 0,79, 1,4^о и максимальный 2,1^оудельная высота подъема 0,21 м/кг. Больному была задана нагрузка 50-75-100 Вт, что соответствует заданным углам условного подъема в градусах. Во время ВЭМ через 9 мин была достигнута субмаксимальная частота сердечных сокращений по тесту Шеффилда 150 в 1 мин, что явилось критерием прекращения пробы. При этом удельная работа равна 0,1 КДж/кг, удельная высота подъема 0,2 м/кг.

Больной Б. 50 лет, история болезни N 1247. Диагноз: ИБС, стенокардия малых усилий. Постинфартный (1986 г. ) кардиосклероз, Н_ост, приступы стенокардии до 7-10 раз в день, на ЭКГ признаки рубцовых изменений в задней стенке левого желудочка. Масса больного 50 кг.

Приближенно определенный функциональный класс II-III и соответственно конечный угол подъема 4,2^о. Во время ВЭМ через 9 мин от начала пробы на мощности 100 Вт достигнута субмаксимальная частота сердечных сокращений по тесту Шеффильда 150 в 1 мин, что явилось критерием прекращения пробы. При этом совершенная испытанием работа равна 0,20 КДж/кг и удельная высота подъема 0,35 м/кг.

Сравнительный анализ примеров ДФН N 2,2 в рассмотренных случаях по известным способам показывает одинаковую толерантность к физической нагрузке по пороговой мощности 100 Вт. Однако с учетом предложенного способа, т. е. с учетом определения высоты подъема и угла наклона, можно сделать вывод, что второй испытуемый (больной Б. ) при ДФН более эффективно выполняет пробу: поднял себя на большую удельную высоту (0,2 м/кг и 0,35 м/кг) и, следовательно, может быть отнесен к более высокому функциональному классу.

При проведении парной ВЭМ больному А. через 18 дней терапии селективным бетаблокаторами: угол наклона увеличился до 2,5 град. , что позволяет судить в индексе ВЭМ количественно об эффективности проведенного курса лечения. Таким образом, применение предлагаемого способа позволило в дальнейшем повысить эффективность лечебных мероприятий, что обеспечивается более правильной тактикой ведения больного и количественными показателями эффективности лечения.

Применение предлагаемого способа позволяет с большой точностью и объективизацией определить физическую работоспособность и толерантность к физической нагрузке у лиц с разной массой тела за счет возможности контроля по достижению определения условной высоты подъема.

Способ может быть с большой эффективностью применен в системах автоматического контроля состояния испытуемого. Предложенный способ более нагляден и может применяться с учебно-методическими целями при обучении медицинских работников, использоваться в спортивной, авиационной, космической медицине для тренировочных занятий и для лечебной физкультуры при реабилитационных мероприятиях.

Способ позволяет привести к "единому знаменателю" разные мощности нагрузки у лиц с разной массой тела, что дает возможность соотнести их между собой. По индексам ВЭМ можно обоснованно назначать маршруты теренкуров в санаториях. Способ может быть использован при тренировке для моделирования рельефа местности для велосипедистов.

Способ определения физической работоспособности и толерантности к физической нагрузке, включающей априорное определение функционального класса испытуемого, определение удельной высоты подъема путем задания ступенчатой нагрузки, соответствующей углу условного подъема, фиксирование момента достижения критерия прекращения пробы по фактически достигнутой удельной высоте подъема и определение уточненного функционального класса испытуемого. 1 ил. , 1 табл.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИЧЕСКОЙ РАБОТОСПОСОБНОСТИ И ТОЛЕРАНТНОСТИ К ФИЗИЧЕСКОЙ НАГРУЗКЕ, включающий априорное определение 1-, 2-, 3-, 4-го функционального класса по клиническим показаниям, измерение массы испытуемого, определение удельной мощности на 1 кг его массы, воздействие с помощью велоэргометра измеряющейся динамической нагрузкой, отличающийся тем, что определяют соответственно функциональному классу угол подъема в пределах 4 - 5, 3 - 4, 2 - 3 и менее 2^o и удельную h, приходящуюся на 1 кг массы высоту подъема по формуле
h = = g·ω·R·K·t·sinα,
где ω - угловая скорость вращения педалей;
R - радиус ведущего колеса стандартного велосипеда;
K - передаточный коэффициент;
m - масса испытуемого;
g - ускорение свободного падения;
t - текущее время;
α - угол условного подъема;
H - высота подъема,
при этом задают последовательно нагрузку в соответствии с формулой и при достижении критерия прекращения пробы по фактически достигнутой удельной высоте подъема на 1 кг массы 0,5; 0,4 - 0,3; 0,3 - 0,1, менее 0,1 включают испытуемого в 1-, 2-, 3-, 4-й функциональный класс.