СПОСОБ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ПОСТРОЕНИЯ ТРЕНИРОВОЧНОГО ПРОЦЕССА ДЛЯ БОЛЬНЫХ ИШЕМИЧЕСКОЙ БОЛЕЗНЬЮ СЕРДЦА Российский патент 2012 года по МПК A61B5/00 

Изобретение относится к медицине, лечебной физкультуре, в частности развитию аэробной работоспособности, и может быть использовано в качестве методики индивидуализированного построения тренировочного процесса у больных ишемической болезнью сердца. Разработанная методика позволяет спроектировать тренировочный процесс, обеспечивающий достоверный прирост аэробной работоспособности у больных, и проводить длительные адекватные индивидуально планируемые нагрузки, способствующие повышению общей выносливости и профилактике осложнений ишемической болезни сердца.

В медицинской практике достаточно давно для реабилитации больных ишемической болезнью сердца (ИБС) используются физические нагрузки в различных формах: ходьба, бег, тредмил, велотренировки и т.п. Основными проблемами этого метода до настоящего времени остаются: точное дозирование мощности и объема тренировочных нагрузок, индивидуальное построение режима занятий.

Известен способ реабилитации больных ИБС путем дозирования уровня нагрузки во время ходьбы, основанного на взаимосвязи между мощностью выполняемой работы и общими энергозатратами организма в единицу времени (ккал в минуту), которые рассчитываются косвенным путем по показателям поглощения кислорода [1]. Недостатком является то, что в таблице представлены энергозатраты здоровых людей, не совпадающие с энергозатратами больных ИБС.

Известен способ реабилитации больных ИБС путем физических тренировок ходьбой, при котором индивидуальный темп определяется с помощью формулы регрессии: Х=0.042Н+0.15Ч+65.5, где Х - искомый темп ходьбы (шагов в минуту), Н - максимальная мощность нагрузки, выполненной в течение 3 минут (кгм/мин), Ч - частота сердечных сокращений (ЧСС/мин) на высоте нагрузки при велоэргометрии (ВЭМ) [1]. Однако этот способ недостаточно эффективен, так как не учитывается масса больного, что, несомненно, влияет на индивидуальную мощность нагрузки при ходьбе; не учитывается также индивидуальная длина шагов, вследствие чего уменьшается точность дозирования мощности нагрузки.

Существует ряд способов определения мощности нагрузки для развития аэробной работоспособности, предусматривающих определение индивидуальной тренирующей нагрузки по ЧСС, как показателю потребления кислорода миокардом. Рекомендуются различные уровни нагрузки ходьбой, при которой частота сердечных сокращений достигает 70-90% от ее пороговой величины [1], 75-85% от пороговой [2], 70-85% от пороговой [3, 4], 90% от пороговой [5], или прирост ЧСС составляет 50-70% от максимального, определенного при велоэргометрии [6]. Недостатком этих способов является то, что не учитывается различие динамики ЧСС при ходьбе и стандартной велоэргометрии с фиксированной частотой оборотов педалей. Для ходьбы характерен подсознательный выбор частоты и длины шагов, при которых энергозатраты сводятся к минимуму [7], и, соответственно, меньшему приросту ЧСС, в отличие от принудительного постоянства параметров работы на велоэргометре, что обусловливает неэкономные энергетические затраты.

Известен способ [8] выполнения аэробных физических нагрузок при частоте сердечных сокращений менее 150-160 уд/мин и/или концентрации лактата в крови менее 4 ммоль/л и длительности отдыха 1-3 дня. Однако подобный способ физических тренировок обладает существенным недостатком - мощность нагрузки и продолжительность ее выполнения, а также длительность отдыха подбираются эмпирически.

Известен способ реабилитации больных ИБС путем определения эргометрических эквивалентов ходьбы, что позволяет переходить от показателей мощности, полученных при ВЭМ, к составлению индивидуальных программ дозированной ходьбы [9]. Для этой цели рекомендуют пользоваться таблицей эквивалентных нагрузок, в которой определенной мощности тренировочной нагрузки в зависимости от массы тела (М) пациента соответствует определенное число шагов в минуту. Недостатком способа является то, что при его обосновании не принимается во внимание зависимость ЧСС при сравнении различных видов физической работы от их амплитудно-частотной характеристики (АЧХ). При работе на велоэргометре частота вращения педалей может быть оптимальной и неоптимальной. В результате при неизменной мощности нагрузки в первом случае наблюдается достоверно меньший прирост ЧСС [10]. Авторы способа не указывают на применение модуляции частоты педалирования (ЧП) при ВЭМ, необходимой вследствие того, что при ходьбе, как естественном виде двигательной активности, наблюдается минимизация энергозатрат, а значит и ЧСС, за счет оптимальной АЧХ локомоций.

Авторами [11] предложен способ реабилитации больных ишемической болезнью сердца путем определения индивидуального интервала скорости ходьбы между привычной и рассчитанной с учетом массы тела, исходя из мощности нагрузки, равной 50% от пороговой при ВЭМ. В случае если привычная скорость обусловливает мощность выполняемой работы, превышающую максимальную выполненную ступень нагрузки при ВЭМ, при тренировках вместо нее используется скорость ходьбы, соответствующая мощности этой ступени. Пациенту предлагаются ежедневные нагрузки ходьбой продолжительностью не менее 2 часов. Способ позволяет использовать привычную скорость в зависимости от ее эргометрического выражения и толерантности к физической нагрузке пациента, а также адекватно изменять двигательный режим в соответствии с динамикой пороговой мощности. Недостатками способа являются: отсутствие контроля состояния пациента в процессе длительных нагрузок ходьбой; отсутствие возможности контролировать характер (аэробный, анаэробный) энергетических процессов во время физических нагрузок; произвольный выбор интервалов отдыха между повторными нагрузками без учета индивидуальной длительности фаз восстановительного периода.

Из известных решений наиболее близким по назначению и сущности к заявляемому способу является способ индивидуального построения тренировочного процесса [12], выбранный в качестве прототипа. Способ заключается в определении порога анаэробного обмена по частоте сердечных сокращений и частоте дыхания и отличается тем, что мощность физической нагрузки составляет 85-90% от уровня порога анаэробного обмена, выполнение физической нагрузки продолжается 2 минуты в состоянии, соответствующем порогу анаэробного обмена, а длительность отдыха соответствует времени достижения максимальной работоспособности в восстановительном периоде, определяемому по специальной формуле.

Недостатком обозначенного способа является то, что показана его применимость исключительно в отношении здоровых и физически развитых юношей и девушек, что не позволяет переносить полученные результаты на людей старшего возраста, а также использовать указанные формулы для построения режима тренировочных занятий для больных ишемической болезнью сердца.

Положительным результатом заявляемого способа является индивидуализация всех звеньев тренировочного процесса для развития аэробной работоспособности больных ишемической болезнью сердца, для которых жизненно важными являются длительные адекватные индивидуально планируемые нагрузки, способствующие повышению общей выносливости и профилактике осложнений ишемической болезни сердца.

Сущность изобретения заключается в том, что предлагается способ, при котором перед началом тренировочного процесса у всех испытуемых трижды, с интервалом в неделю, в стандартном субмаксимальном нагрузочном тесте [13] проводится тестирование уровня пороговой мощности, а также порога анаэробного обмена (ПАНО) с использованием в качестве критерия его достижения сочетание резкого прироста частоты дыхания вследствие excess CO₂ [14] с увеличением концентрации лактата в капиллярной крови в 2-3 раза от исходного уровня. По исходному уровню физической работоспособности, определяемой относительной к массе тела величиной пороговой мощности, испытуемые разделяются на три группы: с низкой (1,1÷1,30 Вт/кг), средней (1,31÷1,46 Вт/кг) и высокой (1,47÷1,85 Вт/кг) работоспособностью. Для расчета дозируемой на занятии мощности индивидуальной физической нагрузки используется среднее арифметическое полученных результатов тестирования зоны ПАНО у каждого испытуемого.

Для физических тренировок используется велоэргометрический комплекс, включающий велоэргометр, электрокардиограф, спирограф, компьютер со специальным программным обеспечением. Комплекс позволяет непрерывно регистрировать частоту сердечных сокращений и частоту дыхания, рассчитывать мощность нагрузки и объем выполненной работы.

На каждом тренировочном занятии участники исследования после 3-5 мин разминки с мощностью нагрузки 25-30 Вт выполняют непрерывно возрастающую велоэргометрию с частотой педалирования в среднем около 60 об/мин и мощностью от 25 до 50 Вт до достижения 80-85% ПАНО, определенного при тестировании. Длительность общей нагрузки составляет 10-15 мин и определяется достижением зоны аэробно-анаэробного перехода, выявляемой по приросту частоты дыхания за текущую минуту более чем на 20% на фоне относительной стабилизации частоты сердечных сокращений. На уровне ПАНО работа продолжается 2-3 мин, после чего в течение 3-5 мин осуществляется заминка с выполнением нагрузки мощностью 25-30 Вт.

Во время занятия проводится непрерывный контроль ЭКГ в 12-ти стандартных отведениях и частоты дыхания. Уровень артериального давления (АД) измеряется перед занятием, каждые 3 минуты тренировки, при достижении зоны аэробно-анаэробного перехода, а также каждую минуту после завершения занятия до достижения исходного уровня.

Для определения оптимального времени интервалов между занятиями все испытуемые выполняют по три микроцикла тренировок. В первом микроцикле время отдыха между тренировками составляет 66÷77 часов, во втором - 42÷53 часа, в третьем - 21÷28 часов. В результате проведенного исследования выявляется зависимость относительного прироста работоспособности от длительности отдыха между тренировками. Относительный прирост работоспособности рассчитывается как разность между показателями ПАНО текущей и предыдущей тренировки, поделенной на показание ПАНО предыдущей тренировки.

Для определения фазы сверхвосстановления проводится аппроксимация полученных значений с использованием в качестве математической модели функции затухающих колебаний:

где А - прирост работоспособности в момент времени t;

A₀ - начальная амплитуда работоспособности (в момент t₀);

φ₀ - начальная величина угла колебания (фаза в момент t₀);

α - коэффициент изменения амплитуды;

Т - период.

Коэффициенты A₀, α, Т для каждой группы испытуемых подбираются методом наименьших квадратов. Показания ПАНО снимаются в середине тренировки, что является началом отсчета времени t₀ перед фазой сверхвосстановления. Сдвиг фазы φ₀ в момент снятия показаний ПАНО принимается за π/2, что связано со смещением функции sin в момент работы (середина периода работы). Фаза сверхвосстановления приходится на отрезок t∈[Т/2, 3Т/2] - начало фазы t_нач=0,75Т, конец фазы t_кон=1,5Т. Из (1) определяются корни уравнения по формуле:

Для расчета максимума фазы сверхвосстановления используется уравнение (3), найденное из условия определения максимума функции - производная А'(t) приравнивается нулю, и корни уравнения проверяются на выполнение условия экстремума.

Подстановкой (3) в (1) определяется амплитуда фазы сверхвосстановления:

Пример. Для построения формул расчета параметров тренировочного процесса в соответствии с заявляемой методикой были проведены наблюдения за группой из 26 испытуемых, больных ИБС (мужчин - 21; женщин - 5) в возрасте от 36 до 59 лет. Перед началом тренировки у испытуемых трижды, с интервалом в неделю, в стандартном субмаксимальном нагрузочном тесте проведено определение уровня ПАНО с использованием в качестве критерия его достижения сочетание резкого прироста частоты дыхания вследствие excess СО₂ с увеличением концентрации лактата в капиллярной крови в 2-3 раза от исходного уровня. В группе здоровых концентрация лактата при достижении ПАНО возрастала в среднем от 1,1±0,04 в покое до 3,4±0,03 ммоль/л, в группе больных ИБС - соответственно от 1,0±0,04 до 3,2±0,05 ммоль/л.

Проведением расчетов для каждого из испытуемых - больных ИБС с различным уровнем работоспособности (таблица 1) определялись параметры начала, окончания, максимума и амплитуды фазы сверхвосстановления работоспособности после тренировочной нагрузки, а также функция зависимости прироста аэробной работоспособности от интервала межтренировочного отдыха (таблица 2).

Таблица 1 Параметры фазы сверхвосстановления для испытуемых с разным уровнем работоспособности Исходный уровень работоспособности (Вт/кг) Параметры фазы сверхвосстановления Начало (час) Конец (час) Максимум (час) Амплитуда (%) Низкий - 1,1÷1,30 28,6±0,2 47,6±0,2 36,4±0,2 17,1±0,5 Средний - 1,31÷1,46 27,1±0,1 45,1±0,2 34,5±0,2 15,9±0,5 Высокий - 1,47÷1,85 26,7±0,2 44,6±0,2 33,9±0,2 14,0±0,5

Таблица 2 Зависимость прироста аэробной работоспособности от интервала межтренировочного отдыха Исходный уровень работоспособности (Вт/кг) Функции зависимости прироста аэробной работоспособности от интервала межтренировочного отдыха 1,1÷1,30 1,31÷1,46 1,47÷1,85

С помощью полученных функций, изменяя продолжительность отдыха (t) между тренировками в пределах от 30 до 40 часов, можно прогнозировать прирост работоспособности пациента. Таким образом, разработанная методика позволяет прогнозировать тренировочный процесс, обеспечивающий прирост аэробной работоспособности у больных ИБС, и проводить длительные адекватные индивидуально планируемые нагрузки, способствующие повышению общей выносливости и профилактике осложнений ишемической болезни сердца.

Источники информации

1. Николаева Л.Ф. Реабилитация больных ишемической болезнью сердца / Л.Ф.Николаева, Д.М.Аронов. - М.: Медицина, 1988. - 288 с.

2. Adams W.C., McHenry M.M., Bernauer E.M. Long-term physiologic adaptations to exercise with special reference to performance and cardiorecpiratory function in health and disease // Amer. J. Cardiol. - 1974. - V.33. - P.765-775.

3. Haber P., Niederberger М., Eder H. u.a. Erfahrungen mit Schwimmen zur Bewegungstherapie nach Myokardinfarkt // Ann. Cardiol. Angiol. - 1982. - V.31. - №3. - P.191-199.

4. Buck K. De, Houston N., Hoskell N. et al. Exercise training soon after myocardial infarction // Amer. J. Cardiol. - 1979. - V.44. - №7. - P.1223-1229.

5. Bengtsson K. Rehabilitation after myocardial infarction // Scand. I. rehab. Med. - 1983. - V. 15. - №1. - Р.1-9.

6. Гольдберг Г.А. Оптимальные интенсивность, длительность тренировок и продолжительность прогулочной ходьбы при долечивании больных инфарктом миокарда в санатории / Г.А.Гольдберг, В.М.Подхомутников // Кардиология. - 1987. - N 3. - С.52-55.

7. Шумаков В.И. Моделирование физиологических систем организма / В.И.Шумаков, В.Н.Новосельцев, М.П.Сахаров, Е.Ш.Штенгольд. - М.: Медицина, 1971. - 352 с.

8. Кучкин С.П. Аэробная производительность и методы ее повышения / С.П.Кучкин, С.А.Бакулин. - Волгоград: ВГИФК, 1985. - 127 с.

9. Клячкин Л.М. Опыт построения программ физических тренировок при реабилитации больных ишемической болезнью сердца в кардиологическом санатории / Л.М.Клячкин, А.Г.Голунова // Кардиология. - 1985. - №11. - С.79-82.

10. Набиулин М.С. Способ определения индивидуальной тренирующей нагрузки для больных инфарктом миокарда на велотренажере / М.С.Набиулин, Г.Г.Ефремушкин // Советская медицина. - 1990. - №3. - С.56-59.

11. Кутькин В.М. Способ реабилитации больных ишемической болезнью сердца / В.М.Кутькин, М.С.Набиулин, С.В.Дмитриев // Патент РФ №2122826, 1998.

12. Варшавский Б.Я. Способ индивидуального построения тренировочного процесса / Б.Я.Варшавский, С.А.Ельчанинова, А.Г.Золовкина, А.Г.Калачев, П.И.Ладанов // Патент РФ №2272561, 2006. - Бюл. №9.

13. Аронов Д.М., Лупанов В.П. Функциональные пробы в кардиологии / Д.М.Аронов, В.П.Лупанов. - М.: МЕДпресс-информ, 2002. - 296 с.

14. Ладанов П.И. Управление развитием аэробной работоспособности с помощью индивидуализированных физических нагрузок в зоне аэробно-анаэробного перехода: автореф. дис.… канд. биол. наук. - Новосибирск, 2000.

Изобретение относится к медицине, лечебной физкультуре и реабилитации. По исходному уровню физической работоспособности, определяемой относительной к массе тела величиной пороговой мощности, испытуемые разделяются на три группы: с низкой 1,1÷1,30 Вт/кг, средней 1,31÷1,46 Вт/кг и высокой 1,47÷1,85 Вт/кг работоспособностью. Мощность индивидуальной физической нагрузки составляет 80-85% от среднего арифметического ПАНО, устанавливаемого у каждого испытуемого во время тестирования. Развитие аэробной работоспособности определяют по относительному приросту величины порога анаэробного обмена, а интервалы отдыха между тренировками составляют от 30 до 40 часов и рассчитываются для каждого больного исходя из параметров - начало, конец, максимум фазы сверхвосстановления по математической формуле. Способ позволяет построить индивидуальный тренировочный процесс с адекватными индивидуально спланированными нагрузками, способствующими повышению общей выносливости и профилактике осложнений ишемической болезни сердца. 1 пр., 2 табл.

Способ индивидуального построения тренировочного процесса для людей с низкой, средней и высокой работоспособностью, отличающийся тем, что он предназначен для пациентов старшего возраста и может быть использован для тренировочных занятий у больных ишемической болезнью сердца с низкой - 1,1÷1,30 Вт/кг, средней - 1,31÷1,46 Вт/кг и высокой - 1,47÷1,85 Вт/кг исходной работоспособностью, определяемой относительной к массе тела величиной пороговой мощности, при этом мощность физической нагрузки во время тренировки на велоэргометре составляет 80-85% от уровня порога анаэробного обмена, устанавливаемого по резкому увеличению частоты дыхания и концентрации лактата в капиллярной крови не менее чем в два раза на фоне стабилизации частоты сердечных сокращений, при этом развитие аэробной работоспособности определяется по относительному приросту величины порога анаэробного обмена, а интервалы отдыха между тренировками составляют от 30 до 40 ч и рассчитываются для каждого больного исходя из параметров - начало, конец, максимум фазы сверхвосстановления по формуле

где t_макс - время наступления максимума фазы сверхвосстановления;
α - коэффициент изменения амплитуды колебаний зависимости между приростом аэробной работоспособности и длительностью периодов отдыха между занятиями;
π - константа;
Т - период зависимости между приростом аэробной работоспособности и длительностью отдыха между занятиями.