СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТРЕНИРОВАННОСТИ СПОРТСМЕНА Российский патент 2004 года по МПК A61B5/02 

Изобретение относится к медицине, в частности - спортивной медицине и может быть использовано для повышения эффективности тренировочных процессов, также может быть использовано для определения уровня физического состояния, например, новобранцев, военнослужащих и лиц тяжелых физических профессий: шахтеров, лесорубов и т.д., в том числе - при дистанционном контроле в естественных условиях.

Известен способ количественной регистрации объемных показателей внешнего дыхания у человека в процессе мышечной деятельности на основе спирографического принципа, т.е. путем измерения характеристик струи дыхательного воздуха. Реализуется этот принцип двумя путями: прямым (с непосредственным измерением дыхательного объема - спирограф, мешок Дугласа) и непрямым, основанным на определении параметров воздушного потока - напора (турбинка), градиента давлений по ходу воздушной струи (дифференциальный манометр), охлаждающего действия воздуха (термистор) и др. см. В.В.Розенблат и др. Динамическая радиореопневмография и ее применение в спорте./ Физиология человека, т. 5, № 4, 1979, с. 708. Все эти методы, обеспечивая хорошую достоверность результатов, требуют, однако, наличия дыхательной маски на лице испытуемого или загубника. Между тем присутствие такой маски в естественных условиях спортивной и трудовой деятельности сопряжено с рядом неудобств, и не только психологического порядка. В частности, при интенсивных нагрузках и соответствующих им значительных объемах легочной вентиляции сопротивление дыханию при пользовании маской настолько возрастает, что может вносить существенные искажения в получаемые данные (повышение физической нагрузки, изменения в соотношениях кардиореспираторных показателей), а также исключает возможность длительных наблюдений.

Также известен радиотелеметрический способ с регистрацией дыхания путем импедансной пневмографии. Общеизвестна теснейшая функциональная связь систем кровообращения и дыхания в обеспечении энергетических потребностей организма при мышечной работе. Повышение уровня нагрузки закономерно приводит к увеличению сдвигов показателей со стороны обеих систем. Эти данные говорят о наличии определенных индивидуальных особенностей адаптации систем энергообеспечения к физической нагрузке: у одних лиц отмечаются более выраженные сдвиги со стороны сердечно-сосудистой, у других - со стороны дыхательной системы (Физиология человека, т. 11, № 1, 1985, с. 102-105 - прототип).

При всей привлекательности этого способа, по нему нельзя однозначно судить о тренированности спортсмена, т.к. частота сердечных сокращений (ЧСС) и минутный объем дыхания (МОД) слабо коррелируют между собой. Если пользоваться величинами ЧСС и МОД по отдельности, то в одних случаях адаптация к нагрузке характеризуется весьма значительным нарастанием МОД при умеренном повышении ЧСС, а в других - обратным соотношением.

Отмечено, что применение минутного объема кровообращения МОК (или сердечного выброса) вместо ЧСС при ЧСС больше 100 уд/мин ничего не дает, т.к. систолический объем почти не меняется, а методически чрезвычайно сложно и неточно определяется. При этом отмечается адаптация организма к физической нагрузке у одних людей за счет сердечно-сосудистой системы, у других - за счет дыхания, причем корреляция показателей дыхания и кровообращения может быть как положительная, так и отрицательная. Следовательно, общепринятая оценка дифференциального функционирования респираторной и циркулярной систем маскирует потенциальную возможность оценки КПД энергообеспечения организма кардиореспираторной системой в целом.

Технической задачей изобретения является повышение качества тренировочного процесса.

Технический результат достигается тем, что в способе определения тренированности и оптимизации физических нагрузок спортсменов, основанный на измерении частоты сердечных сокращений (ЧСС) и минутного объема дыхания (МОД), дополнительно измеряют массу спортсмена и вычисляют мультипликативный показатель состояния тренированности спортсмена по формуле

где МОД - минутный объем дыхания, л/мин;

ЧСС - частота сердечных сокращений, ед/мин;

М - масса спортсмена, кг;

x и y - любые положительные числа.

Непосредственно процесс измерения происходит следующим образом. Проводится измерение ЧСС и МОД посредством размещения на грудной клетке пациента (в данном случае конькобежца) электродов, применяемых в импеданской пневмографии, выполняющих роль датчиков. Сигнал от них выделяется в соответствующих каналах обработки информации импеданского пневмографа и электрокардиографа 3, с выхода которых сигналы поступают на модулятор, где преобразуются в выбранную временную, частотную или фазовую модуляцию несущей передатчика, после чего эта информация передается в эфир по радиоканалу или ИК-каналу через антенну или ИК светодиод. В приемном блоке (у тренера и/или врача) поступающая информация через приемную антенну А или ИКФД поступает на приемник, где усиливается и поступает на блоки определения ЧСС и дыхания, где декодируется и по первой и второй информационным шинам соответственно поступает на микроконтроллер, который непрерывно производит вычисление (с частотой квантования) мультипликативного показателя состояния тренированности спортсмена.

Для достижения цели производится измерение основных параметров внешнего дыхания - ЧД, ДО и МОД (последняя может определяться как сумма ДО за 1 мин или произведение ЧД на среднеарифметическую величину ДО за 1 мин) одновременно и синхронно с основными параметрами сердечно-сосудистой системы - ЧСС, минутным объемом крови - МОК, ударным объемом крови - УО. Затем параметры дыхания и кровообращения перемножаются и их среднегеометрическая величина нормируется на 1 кг массы тела. В общем виде интегральная оценка Им:

Формула отражает физиологический факт транспортировки кислорода из воздуха последовательно респираторной и циркулярной системами, имеет размерность "л/мин/кг".

Для практического использования формулы необходимо учесть:

- проблемность получения и целесообразности данных МОК и УО;

- линейную, в первом приближении, связь с нагрузкой на организм как МОД, так и ЧСС, что требует устранения квадратичной характеристики при их перемножении;

- динамический диапазон МОД - до 10-20 раз, ЧД, ДО и ЧСС - 2-4 раза, что требует сбалансированного учета вклада этих параметров в формулу интегральной оценки энергообеспечения организма.

Поэтому эмпирическая формула преобразована в более пригодную для применения:

Такой мультипликативный показатель позволяет проводить сравнение межиндивидуально в группе при одной и той же нагрузке, а также отследить динамику состояния организма при многократных измерениях у одного обследуемого.

При групповых исследованиях определяется стандартное отклонение интегральной оценки по группе, и в случае выхода Uм за верхний предел +σ у данного обследуемого делается вывод об избыточности нагрузки. В случае выхода за нижний предел -σ делается вывод о недостаточности нагрузки и возможности ее увеличения для данного обследуемого.

При изучении индивидуальной динамики увеличение тренированности отражается в минимизации Uм.

В случае необходимости нормировки Uм на единицу нагрузки, например, на 1000 кгм/мин, при велоэргометрической пробе, величина этой нагрузки может быть введена в знаменатель формулы.

Рассмотрим, например, использование единой сбалансированной интегральной оценки на данных обследованных 6 конькобежцев, для двух видов нагрузок: разминка и бег в 3/4 силы. Анализ параметров, сведенных в таблицу, показывает, что выполнение одинаковых упражнений у одного идет за счет форсирования дыхания, у другого - за счет сердечно-сосудистой системы. Индивидуальная оценка "стоимости нагрузки" усложнена, что подтверждается фиг.1. Использование нормированной интегральной оценки упрощает сравнительный анализ, что продемонстрировано на фиг.1 и 2. С ростом нагрузки интегральная оценка также меняется, но не одинаково у разных обследуемых (фиг.2). Можно считать, что обследуемый В не справлялся с заданием, в то время как Н явно недогружен. Эти оценки совпали с оценкой тренера.

Вычисляемый мультипликативный показатель (МП) передается для отражения в цифровой форме на дисплей. В микроконтроллер посредством клавиатуры вводятся: масса спортсмена, возраст, конституция, которые используются для задачи уставок, с которыми сравнивается МП. Если МП ниже U’’пop (см. фиг.2), то это хорошая тренированность, если же выше U’пop, то это перетренированность.

Таким образом, данный способ позволяет объективно оценить состояние тренированности спортсмена и скорректировать физические нагрузки в нужную сторону, поддерживая оптимальную физическую форму, путем минимизации Uм.

Изобретение относится к медицине, в частности спортивной медицине и может быть использовано для повышения эффективности тренировочных процессов, также может быть использовано для определения уровня физического состояния, например, новобранцев, военнослужащих и лиц тяжелых физических профессий: шахтеров, лесорубов и т.д., в том числе - при дистанционном контроле в естественных условиях. Способ определения тренированности спортсменов основан на измерении ЧСС и МОД. Дополнительно измеряют массу спортсмена и определяют мультипликативный показатель состояния тренированности спортсмена по формуле: где МОД - минутный объем дыхания, л/мин; ЧСС - частота сердечных сокращений, ед/мин; М - масса спортсмена, кг. Способ позволяет объективно оценивать тренированность спортсмена и повысить тем самым качество тренировочного процесса. 2 ил., 1 табл.

Способ определения тренированности спортсмена, основанный на измерении частоты сердечных сокращений (ЧСС) и минутного объема дыхания (МОД), отличающийся тем, что дополнительно измеряют массу спортсмена и вычисляют мультипликативный показатель состояния тренированности спортсмена по формуле

где МОД - минутный объем дыхания, л/мин;

ЧСС - частота сердечных сокращений, ед./мин;

М - масса спортсмена, кг.