СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АДЕКВАТНОСТИ РЕАКЦИИ ОРГАНИЗМА НА ВНЕШНЕЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ Российский патент 1995 года по МПК G01N33/48 

Изобретение относится к биологии и вычислительной технике. Оно может быть использовано в спорте для наблюдения за состоянием организма спортсмена при различных тренировочных нагрузках с последующей выдачей рекомендаций тренеру о физических и временных компонентах нагрузок (тип загрузки, ее величина, продолжительность, объем) для построения оптимального по эффективности тренировочного процесса.

Известно, что адекватность адаптации к любому внешнему воздействию в конечном итоге зависит от энергетических возможностей человека, от мощности и эффективности механизмов энергомеостаза организма.

Единственным естественным фактором, способным реально и на долгий срок повысить энергетические возможности человека, является двигательная деятельность.

В специальной литературе, по физиологии спорта наиболее действенным критерием эффектов адаптационных процессов в системе энергообеспечения двигательной деятельности считается аэробно-анаэробный переход, т.н. порог анаэробного обмена. Этот момент времени, когда или из-за прироста мощности работы, или из-за утомления для энергообеспечения работы начинает привлекаться механизм анаэробного гликолиза.

Известен способ определения анаэробного порога по концентрации молочной кислоты в капиллярной крови. Недостаток его заключается в необходимости многократного забора крови у человека во время работы с постепенно повышающейся нагрузкой; отрицательным моментом является травматичность, потенциальная возможность заражения СПИДом, необходимость иметь приборы, реактивы для определения уровня молочной кислоты, невозможность получения информации о достижении момента анаэробного порога непосредственно в процессе выполнения нагрузки.

Из известных способов наиболее близким к предлагаемому является способ определения анаэробного порога "по Конкони". Он основан на определении точки изменения тенденции повышения частоты сердечных сокращений при ступенчатом повышении интенсивности физической работы. Однако, изменения адаптированности сердечно-сосудистой системы к нагрузкам могут приводить к снижению информативности и надежности данного метода при определении анаэробного порога. Этот способ дает ошибки при работе с юными спортсменами. Он не позволяет получать результат во время работы, предполагая графическое нахождение соответствующей точки вручную или автоматически, но после теста.

Упомянутые способы предусматривают стандартность внешней нагрузки и требуют времени для анализа данных после тестирования. Они не дают возможности наблюдать аэробно-анаэробный переход непосредственно в процессе тренировки.

Целью изобретения является упрощение процесса оценки состояния организма, определение точки перехода анаэробного порога при повышении и понижении мощности работы при любой форме нагрузки в реальном масштабе времени и предохранение организма человека от вредных воздействий нагрузки.

На чертеже представлен график динамики показателя эффективности регуляции энергогомеостаза.

Предложенный способ позволяет осуществить получение и оценку важнейшего показателя жизнедеятельности организма показателя эффективности регуляции энергогомеостаза (ПЭРЭГ) в реальном масштабе времени, т.е. непосредственно в процессе выполнения работы; способ позволяет определить момент достижения анаэробного порога и указать на ситуацию в организме, когда положительное развитие адаптационных реакций, ведущее к повышению энергетического потенциала, меняется на отрицательное, свидетельствующее о начинающейся дезадаптации.

Способ показал высокую эффективность и чувствительность к изменениям состояния организма не только при спортивных нагрузках, но и при напряженной интеллектуальной деятельности; при любом внешнем возмущающем воздействии на организм.

Для решения поставленной задачи использовано изменение внутренней и внешней температур человека в процессе работы.

Параллельно с показателями температуры тела фиксировались: выполненная механическая работа, проводились газометрические исследования, определялись биохимические показатели, характеризующие особенности и активность катаболической и анаболической составляющих метаболизма, степень участия анаэробных механизмов в энергообеспечении работы и ряд других показателей, связанных с энергопродукцией в организме в процессе развития адаптационной реакции на нагрузку.

Математический анализ экспериментального материала, полученного на спортсменах всех уровней квалификации и людях, не занимающихся спортивной деятельностью, выявил высокие достоверные корреляции между показателем ПЭРЭГ и общеупотребительными биохимическими показателями (лактат, пируват, фосфор неорганический, азот аминный, мочевина). Это позволило получить данные, доказавшие надежность определения момента переключения энергообеспечения организма с преимущественно аэробного способа энергопродукции на смешанный, с задействованием анаэробного гликолиза так называемого анаэробного порога а именно, по динамике ПЭРЭГ.

Наиболее распространенной и общепринятой оценкой анаэробного порога является уровень лактата крови, равный 4,0 ммоль на литр (4 ммл/л). В предлагаемом способе такому уровню соответствуют нулевое цифровое значение ПЭРЭГ.

При реализации способа осуществляется контроль адаптационных процессов в организме человека при физической и умственной деятельности. Выделено три типа количественно-качественных вариантов протекания адаптационных реакций зон соответствия выполняемой нагрузки или внешнего воздействия возможностям механизмов адаптации, имеющимся в организме в каждый конкретный момент времени.

Первая зона является зоной резервных возможностей организма. При этом имеются "запасы" в системах обеспечения жизнедеятельности и сбалансированность процессов в организме с некоторым преобладанием восстановительных процессов и регуляций. Возможности механизмов адаптации выше текущих требований к ним. Физическая нагрузка или другое внешнее воздействие могут быть увеличены до интенсивности (мощности).

Вторая зона является зоной оптимальной реакции организма на внешние воздействия. Сбалансированы процессы выработки энергии и восстановления при максимальном, но эффективном напряжении регуляторных функций и развивающихся адаптационных реакциях; возможности механизмов адаптации соответствуют текущим требованиям. В данном случае воздействующий фактор не должен увеличиваться по интенсивности, но может продолжать действовать до момента выхода организма в зону перенапряжения.

Третья зона является зоной функционирования организма в состоянии перенапряжения. Наблюдается потеря эффективности регуляций, устойчивости функционирования, усиление процессов дезинтеграции функций; возможности механизмов адаптации ниже текущих требований к ним, организм переходит в низкоэнергетическое состояние. Начинается дезадаптация воздействующий фактор должен быть значительно уменьшен по интенсивности или исключен совсем до перехода организма в первую зону.

При функционировании организма в первой зоне положительные сдвиги адаптационных реакций в направлении долговременного развития более высокоэнергетического состояния происходят, но их темпы не велики.

Во второй зоне темп развития устойчивого высокоэнергетического состояния является максимально доступным для данного организма.

В третьей зоне создаются условия для перевода организма в устойчивое низкоэнергетическое состояние со снижением адаптационных возможностей, повышением риска заболеваний.

Значения показателя эффективности регуляции энергогомеостаза определяются в соответствии со следующим выражением:
F(i) 12,135·{K·[ts(i)-te(i)] где ts(i) среднее значение температуры кожи в момент времени i;
ts(i-1) среднее значение температуры кожи в момент времени, предшествующий i-му;
te(i) среднее значение температуры воздуха над работающими мышцами;
dt интервал времени измерения значения температур в секундах;
К коэффициент теплопроводности мышечной ткани;
12,135 масштабный коэффициент.

Использование предложенного способа рассмотрим на следующем примере.

Спортсмен выполняет тренировочную программу на эргометре "Concept", которая представляет собой работу в постепенно "утяжеляющихся" условиях.

Первоначально заданная небольшая мощность, которую спортсмен удерживает в течении 3-х минут, повышается на определенную величину в последующие 3 мин. Подобных "утяжеляющихся" трехминутных ступеней всего пять. Каждая последующая ступень выполняется спортсменом при нарастающих изменениях в системе энергомеостаза.

Динамика показателя эффективности регуляции энергомеостаза F(i) отображена на чертеже.

Изменение кривой F(i) с первой по восьмую минуту, лежащее ниже нулевой линии, указывает на задействованность только аэробных энергопроизводящих процессов.

На 9-й минуте кривая F(i) пересекает "нулевую" линию. Точка пересечения является показателем перехода процессов преимущественно аэробного энергообеспечения на смешанное-аэробно-анаэробное.

Изобретение относится к биологии и вычислительной технике. Оно может быть использовано в практике спорта высших достижений и массовых форм физической культуры, в клинической медицине и медицине здорового образца жизни, при работе, отборе людей для работы в экстремальных условиях и их реабилитации. Целью изобретения является упрощение процесса оценки состояния организма, определение точки перехода анаэробного порога с учетом повышения и понижения мощности работы при любой форме нагрузки в реальном масштабе времени и предохранение организма человека от вредных воздействий нагрузок. Способ включает измерения значений температуры поверхности кожи и воздуха над работающими мышцами человека, усреднение замеренных значений за определенный период времени и вычисление значения показателя эффективности регуляции гомеостаза; по вычислинным значениям определяют момент перехода организма в состояние перенапряжения и необходимость снижения величины внешних воздействий или полного их исключения. 1 ил.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АДЕКВАТНОСТИ РЕАКЦИИ ОРГАНИЗМА НА ВНЕШНЕЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ путем физико-химического исследования пациента в течение 15 мин с интервалом в 3 мин с последующим графическим вычислением состояния энергогомеостаза, отличающийся тем, что проводят исследование температуры на поверхности работающей мышцы и одновременно температуру внешней среды, а состояние энергогомеостаза вычисляют по формуле

где F(i) состояние энергогомеостаза;
ts(i) среднее значение температуры кожи в момент времени, ts(i-1) среднее значение температуры кожи в момент, предшествующий i-му;
te(i) среднее значение температуры воздуха над работающими мышцами;
dt интервал времени измерения значений температуры в секундах;
K коэффициент теплопроводности мышечной ткани;
12,135 масштабный коэффициент,
при этом если вычисленное значение меньше величины 2,0, то организм имеет резервные возможности, если вычисленное значение находится в диапазоне -2,0^oC +2,0, то организм характеризуется оптимальной реакцией на внешние воздействия и, если вычисленное значение превышает значение +2,0, то организм находится в состоянии перенапряжения, при этом величина внешних воздействий снижают или полностью исключают.