СПОСОБ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ГОТОВНОСТИ СПОРТСМЕНА К СОРЕВНОВАНИЯМ Российский патент 1995 года по МПК G01N33/68 

Изобретение относится к спортивной медицине и может быть использовано для оценки и прогнозирования состояния организма спортсмена и степени адаптации организма к физическим нагрузкам.

Прогностические подходы актуальны в спортивной медицине, поскольку разработка оптимальных тренировочных программ возможна лишь при изучении механизмов адаптации организма к спортивной деятельности с использованием методов ранней диагностики состояния организма спортсмена. Возможность прогнозирования состояний живых организмов определяется их способностью к опережающему отражению действительности. Системы регуляции, обеспечивающие целостность организма, определяют развитие эргонтических корреляций, в том числе между ферментативной активностью клеток различных тканей и органов. Лимфоциты периферической крови, являясь клетками легкодоступной для исследования ткани, участвуют во многих обменных процессах и могут служить своеобразным ферментным "зеркалом" организма. По динамике ферментного статуса лимфоцитов оказалось возможным судить о течении иммунных процессов в организме, о развитии и прогнозе различных патологических состояний.

Известен способ оценки функционального состояния спортсменов для отбора спортсменов в конкретные виды спорта с субмаксимальной нагрузкой путем исследования крови до и после проведения требуемой нагрузки с выявлением активности дегидрогеназ сукцината (СДГ), лактата и α-глицерофосфата (ГФДГ) в лимфоцитах крови, при этом по определенной величине прироста указанных ферментов судят о возможностях спортсменов. Недостатком известного способа является то, что он может быть использован только при субмаксимальной нагрузке для отбора спортсменов в определенные виды спорта и не может применяться для оценки и прогнозирования состояния организма спортсмена в ходе тренировочного процесса при физических нагрузках различного вида, мощности и продолжительности.

Известен также способ оценки функционального состояния спортсменов, заключающийся в изучении в течение определенного времени активности СДГ и ГФДГ в лимфоцитах крови, по которым судят о функциональном состоянии спортсмена. В данном способе берутся показания у спортсменов в ходе тренировочного процесса, поэтому результаты исследований могут быть более объективными и возможными к использованию для прогностических целей. Однако цитохимические исследования ферментативной активности лимфоцитов крови у спортсменов с применением известного способа не позволяют выйти на уровень практического использования в целях прогнозирования в связи с тем, что полученные результаты неоднозначны для постановки прогноза состояния организма. Не удается найти достоверные закономерности, отражающие зависимость показателей ферментативной активности с результатами соревновательной деятельности спортсменов, и разработать критерии прогноза и оценки эффективности тренировочного процесса.

Целью изобретения является выявление закономерностей изменений показателей ферментативной активности лимфоцитов периферической крови у высококвалифицированных спортсменов при мышечной деятельности различного вида, мощности и продолжительности в годовом цикле тренировок и разработка критериев прогноза и оценки эффективности тренировочного процесса. Целью изобретения является также повышение точности и надежности прогностических данных о состоянии организма для практического применения при врачебном контроле за спортивной и трудовой деятельности человека.

Для достижения указанных целей в способе прогнозирования состояния организма спортсмена, заключающемся в изучении в ходе тренировочного процесса динамики активности СДГ- и α-ГФДГ-митохондриальной в лимфоцитах крови, определяют статические показатели нормальности распределения указанных ферментов в лимфоцитах путем вычисления асимметрии и эксцесса и по этим показателям прогнозируют состояние спортсмена, кроме того, после определения нормальности распределения дегидрогеназ в популяции лимфоцитов периферической крови определяют дискриминатор:
Z a₁x₁ + a₂x₂ +.a_px_p, где х₁.х_р отдельные значения признаков;
а₁.а_р дискриминантные коэффициенты, и по значениям дискриминатора прогнозируют состояние организма спортсмена.

На фиг. 1, 2, 3 даны результаты цитохимического анализа спортсмена в первом из рассматриваемых примеров, на фиг.4, 5 и 6 те же данные о спортсмене по второму из примеров.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Берут мазки крови, высушивают их и фиксируют в течение 30 с в насыщенном растворе трилона Б и 60% -ном водяном растворе ацетона. Затем мазки промывают и вновь высушивают при комнатной температуре. Затем мазки помещают в инкубационную среду, соответствующую исследуемым ферментам при t 37^оС на 1 ч. В состав среды входит субстрат, специфичный для дегидрогеназ и n-нитротетразолий фиолетовый, формазан которого дает крупные, округлые фиолетовые гранулы, хорошо различимые под микроскопом. Ядра клеток крови для удобства их идентификации окрашивают любыми ядерными красителями. Определение ферментативной активности и подсчет количества гранул формазана осуществляется в 50 лимфоцитах. Ферментативная активность выражается в среднем содержании гранул формазана в 1 лимфоците.

Дополнительно к ферментативной активности определяется нормальность распределения сукцинатдегидрогеназы и α-глицерефосфатдегидрогеназы митохондриальной в лимфоцитах крови, отражающая разнородность популяции лимфоцитов по ферментативной активности. В качестве показателей гетерогенности популяции подсчитываются коэффициенты асимметрии А и эксцесса Е (см. Г.Ф.Ланкин. Биометрия. М. Высшая школа, 1980, с. 117-121). При исследовании 50 клеток на 5% -ном уровне значимости критические значения коэффициентов А и Е для нормального распределения, соответственно, равны ±0,533; ± 0,848. Для наглядности показателей осуществляется геометрическая интерпретация динамики ферментативной активности лимфоцитов крови в виде фазового портрета в координатах А-Е.

Для выявления закономерностей динамики цитохимических показателей обследование проводилось у высококвалифицированных спортсменов разных видов спорта: фигуристов, гребцов, легкоатлетов-многоборцев и др. в течение годового цикла тренировок.

У практически здоровых людей, не занимающихся спортом, результаты исследований не показали статистически значимых сезонных, недельных и суточных изменений СДГ и α-ГФДГ-активности лимфоцитов. Анализ значений коэффициентов асимметрии и эксцесса у этих людей показал, что характер распределения гранул формазана в разное время меняется незначительно и согласуется с нормальным законом распределения.

В то же время у спортсменов в конце годового цикла тренировок отмечено заметное повышение ферментативной активности лимфоцитов, при этом различий между динамикой СДГ- и α-ГФДГ-активности клеток крови спортсменов, показавших различные спортивные результаты, не установлено.

Другая картина выявлена при изучении показателей нормального распределения. При их рассмотрении вырисовывается четкая определенность, заключающаяся в том, что спортсмены, показавшие в основных соревнованиях года хорошие результаты, имели значения коэффициентов асимметрии А и эксцесса Е в подготовительном периоде в состоянии относительного покоя (утром до нагрузки) в подавляющих случаях, соответствующие нормальному распределению (не выходили за границу критических величин). При этом отдельные значения могли повышать критические, что может быть объяснено различными факторами субъективного характера, однако общая картина показателей явно указывает на хорошую адаптацию спортсмена к данному тренировочному процессу. В соревновательный период колебания этих коэффициентов более значительны, что объяснимо максимальной физической и психической нагрузкой.

Для спортсменов, показавших неудовлетворительные результаты, характерно превышение критических значений коэффициентов асимметрии и эксцесса как в подготовительном, так и в соревновательном периоде.

П р и м е р 1. Спортсменка Л. 21 год. С восьми лет занималась легкой атлетикой, с 15-ти греблей; в 18 лет м.с. с 19-ти м.с.м.к. Серебряный призер двух предыдущих чемпионатов мира в байдарке-четверке. Предыдущий годовой цикл тренировки завершился в августе. После месяца отдыха начала подготовку к следующему спортивному сезону. Тренировалась шесть раз в неделю по 2-6 ч. Заболеваний, травм, перетренировок или физических перенапряжений не было, нагрузки переносила хорошо. В годовом цикле тренировок, начиная с января месяца, спортсменка иногда отмечала тупые боли в области сердца, тяжесть в правом подреберье во время и после интенсивных и физических нагрузок.

На фиг. 1 указаны фазовые портреты СДГ (левый график) и α-ГФДГ (правый) активности Л. Точками 10, 11, 1, 3, 6 обозначены А и Е в октябре, ноябре, январе, марте и июне месяце. На фиг.2 дана аппроксимация дегидрогеназной активности Л. в годовом цикле тренировок, где δ₁ и δ₂ обозначают погрешность аппроксимации СДГ- и α-ГФДГ-активности, соответственно. На фиг.3 даны фазовые портреты СДГ (левая колонка графиков) и α-ГФДГ (правые графики) активности Л. в ноябре (два верхних графика), в марте (средние графики) и июне (нижние графики) месяце. Точками 7; 18,5; 22; 7' обозначены значения А и Е в 7.00; 18.30; 22.30 пятого дня микроцикла, 7' в 7.00 шестого дня. На графиках фазовых портретов прямоугольниками выделены области нормального распределения. Ломаная линия со стрелками показывает динамику коэффициентов асимметрии и эксцесса во времени.

Исходные показатели СДГ-активности в начале подготовительного периода 18,8 г/лимф. К июню месяцу СДГ-активность возросла до 31,4 г/лимф. Особенностью изменений дегидрогеназной активности в ходе микроциклов на разных этапах подготовки у этой спортсменки являлось снижение СДГ- и α-ГФДГ-активности уже в начале подготовительного периода. В октябре месяце в первый день микроцикла СДГ- и α-ГФДГ-активность была 18,8 и 12,0 гр/лимф. соответственно, а в шестой день эти показатели снизились до 16,7 и 13,4 гр/лимф. Еще большее снижение СДГ- и α-ГФДГ-активности отмечалось в ноябре месяце: первый день микроцикла 18,7 и 15,0 г/лимф, шестой день 14,2 и 12,9 г/лимф. В течение пятого тренировочного дня в ноябрьском микроцикле отмечалось небольшое повышение СДГ-активности от 17,2 до 18,1 г/лимф. через полчаса после окончания последней тренировки и дальнейшее повышение до 20,6 г/лимф. Через четыре с половиной часа ГФДГ-активность составляла 15,6; 17,1 и 12,9 г/лимф. соответственно. В течение пятого тренировочного дня мартовского и июньского микроциклов отмечалось снижение дегидрогеназной активности. В июне месяце СДГ-активность снизилась с 28,7 до 22,1 г/лимф через полчаса после окончания тренировок и до 21,0 г/лимф. через четыре с половиной часа. Снижение α-ГФДГ-активности при этом от 17,8 до 16,1 и затем до 15,2 г/лимф.

Как видно из фиг.1 в ходе годового цикла лишь в октябре и ноябре месяце распределение лимфоцитов по СДГ- и α-ГФДГ-активности подчинялось нормальному закону. Начиная с января месяца отмечалась деформация нормальности закона распределения как в начале, так и в конце (см. фиг.3) микроцикла. Такая картина характерна для спортсменов, показавших неудовлетворительные спортивные результаты. На осенних и зимних всесоюзных соревнованиях спортсменка выступила хорошо. В марте месяце неудовлетворительно. Спортсменка выбыла из команды, не попала на чемпионат мира.

П р и м е р 2. Спортсменка Ш. 19 лет. С 9 лет занималась плаванием, с 13 лет греблей. В 17 лет м.с. с 18 м.с.м.к. Перетренировок или физических перенапряжений не было. Нагрузки переносила хорошо.

Результаты цитохимического анализа представлены на фиг.4, 5 и 6. На фиг. 4 даны фазовые портреты СДГ (левый график) и α -ГФДГ (правый) активности Ш. На фиг. 5 дана аппроксимация дегидрогеназной активности Ш. в годовом цикле тренировок, а на фиг. 6 фазовые портреты СДГ (левая колонка графиков) и α-ГФДГ (правые графики) активности Ш. в ноябре (два верхних графика), в марте (средние графики) и июне (нижние графики) месяце. Обозначения на графике те же, что и на фиг.1, 2 и 3.

Динамика дегидрогеназной активности в ходе годового цикла соответствовала динамике этих показателей у спортсменов, показавших хорошие результаты, так же как и динамика СДГ- и ГФДГ-активности в ходе годовых микроциклов и в течение тренировочного дня на разных этапах подготовки.

Как видно из фиг.4 в первые дни микроциклов на протяжении всего годового цикла характерно нормальное распределение лимфоцитов по СДГ- и α-ГФДГ-активности, за исключением деформации нормального распределения в октябре месяце по СДГ-активности. Коэффициенты асимметрии и эксцесса в пятый и шестой дни микроциклов на протяжении всего годового цикла также не часто выходили на критические значения. Эта спортсменка неудовлетворительно выпустила на всесоюзных осенних соревнованиях, но затем показывала хорошие спортивные результаты в соревновательный период.

Для разработки цитохимических критериев оценки и прогноза эффективности тренировочного процесса используется один из математических методов обработки медико-биологических показателей, а именно метод линейных дискриминантных функций, так как он предъявляет жесткие требования к обязательному набору признаков и наиболее пригоден при использовании прогноза по данным количественных лабораторных исследований. В основе метода лежит накопление прогностической информации путем суммирования отдельных значений признаков, умноженных на "весовой" коэффициент, который учитывает вариабельность показателя при сравниваемых состояниях. В качестве признаков дискриминатора используются средние значения СДГ- и α-ГФДГ-активности и значения их коэффициентов асимметрии и эксцессов, полученные в ходе годового цикла тренировок (всего 78 признаков).

Дискриминатор имеет вид
z a₁x₁ + a₂x₂ +.a_px_p, где х₁.х_р значения признаков;
а₁.а_р дискриминантные (весовые) коэффициенты.

Расчеты проводились по методике, предложенной С.А.Айвазяном и др. (см. Прикладная статистика. "Классификация и снижение размерности". М. 1989), в которой учитывается зависимость между признаками.

На практике такой большой объем исследований затруднителен. Поэтому проводилась 2-этапная работа по оптимизации количества используемых значений признаков. На первом этапе был проведен анализ весовых коэффициентов и числовых значений признаков с целью выявления их информативности, на втором дискриминаторные функции строились для различных комбинаций наиболее информативных признаков. В итоге был сделан вывод, что наиболее важными для прогноза спортивного результата являются исследования в середине и конце подготовительного периода и в начале соревновательного в первый и шестой дни недельных микроциклов, утром в покое. По оставшимся наблюдениям построена новая дискриминантная функция.

При анализе данных дискриминатора выявлено, что спортсмены, показавшие хорошие спортивные результаты имеют положительные значения дискриминатора. Спортсменам, показавшим неудовлетворительные результаты соответствуют отрицательные значения дискриминатора.

Предлагаемый способ позволяет повысить точность оценки состояния организма спортсменов, оценить степень адаптации к предложенному тренировочному циклу и вследствие этого прогнозировать уровень готовности спортсмена к предстоящим соревнованиям.

Использование: в спортивной медицине и может быть применено в практике врачебного контроля для прогнозирования готовности организма спортсмена в ходе тренировки к соревновательной деятельности. Сущность: у высококвалифицированных спортсменов в лимфацитах периферической крови в середине и конце подготовительного и в начале соревновательного периодов определяют активность дегидрогеназ сукцината и α-глицерофосфата, при этом определяют гетерогенность указанных показателей, после чего математически рассчитывают дискриминатор, по положительному значению которого прогнозируют достаточную функциональную готовность спортсмена к соревнованиям, а по отрицательному - недостаточную. 6 ил.

СПОСОБ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ГОТОВНОСТИ СПОРТСМЕНА К СОРЕВНОВАНИЯМ, включающий изучение в ходе тренировочного процесса активности дегидрогеназ сукцината и α -глицерофосфата в лимфоцитах периферической крови, отличающийся тем, что исследование проводят у высококвалифицированных спортсменов в середине и конце подготовительного и в начале соревновательного периодов, при этом определяют гетерогенность указанных показателей, после чего математически рассчитывают дискриминатор, по положительному значению которого прогнозируют достаточную функциональную готовность спортсмена к соревнованиям, а по отрицательному недостаточную.