СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЯ ФИЗИЧЕСКОЙ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ЧЕЛОВЕКА Российский патент 2013 года по МПК A61B3/02 

Изобретение относится к спортивной медицине и предназначено для определения уровня физической работоспособности человека.

Известен способ определения уровня физической работоспособности человека путем определения мощности физической нагрузки в Вт, при которой достигается максимальное потребление кислорода и его значение выходит на плато [1, 2].

Недостатком способа является то, что показатель максимального потребления кислорода отражает не столько работоспособность организма, сколько интегральную активность окислительных механизмов, причем между этими двумя понятиями нельзя ставить знак равенства [3].

Известен способ определения уровня физической работоспособности человека путем определения мощности физической нагрузки в Вт, при которой частота сердечных сокращений (ЧСС) устанавливается на уровне 170 ударов в минуту [4, 5].

Недостатком способа является недостоверное определение уровня физической работоспособности. Так величины PWC₁₇₀ у гимнастов высокой квалификации колеблются в тех же пределах, что и у нетренированных людей, хотя физическая работоспособность у них не одинакова [6].

Известен способ определения уровня общей физической работоспособности путем выполнения мышечной нагрузки в виде степ-теста в течение 12 мин, по окончании которого в первые 30 с на 2-й, 3-й и 4-й минутах отдыха подсчитывают ЧСС и рассчитывают индекс 12-минутного степ-теста путем деления величины механической работы, выполненной обследуемым во время степ-теста, на удвоенную сумму ЧСС [7].

Недостатком способа является то, что регистрируя реакцию частоты сердечных сокращений на физическую нагрузку, нельзя определенно сказать, отражает ли она состояние исполнительного органа - сердца, или связана с особенностями вегетативной регуляции сердечной деятельности [2].

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ определения уровня физической работоспособности человека, заключающийся в том, что испытуемому задают тест с постоянной нагрузкой и предъявляют последовательность парных световых импульсов длительностью 200 мс, разделенных начальным межимпульсным интервалом, равным 70 мс, повторяющихся через постоянный временной интервал 1 с; периодически методом последовательного приближения определяют пороговый межимпульсный интервал, при котором два импульса в паре сливаются в один; время тестирования определяют по времени резкого уменьшения значений порогового межимпульсного интервала, уровень физической работоспособности определяют по объему выполненной работы A в Дж по формуле:

A=W·t,

где W - мощность нагрузки в Вт; t - время тестирования в сек [8].

Недостатком способа является определение уровня физической работоспособности при нагрузке, не адекватной функциональному состоянию человека. В данном способе величина нагрузки при определении уровня физической работоспособности человека принимается равной 100% должного максимального потребления кислорода, определяемого по номограммам Б.П. Преварского. Известно, что нагрузка, определяемая по номограммам, является усредненной. Однако одинаковые по интенсивности и длительности воздействия могут быть стресс-факторами для одного человека и не обладать этими свойствами для другого. По данным А.Н. Корженевского и соавторов [9] применение нагрузок одинакового объема и интенсивности приводит к росту функциональных возможностей лишь у 30-40% тренирующихся - у тех, для кого нагрузка оказалась оптимальной. Для более тренированных спортсменов эти нагрузки неэффективны, а для недостаточно подготовленных - неадекватны и ведут к переутомлению.

Технический результат предлагаемого способа заключается в повышении достоверности определения уровня физической работоспособности путем задания нагрузки, адекватной функциональному состоянию испытуемого.

Технический результат достигается тем, что испытуемому задают тест с постоянной нагрузкой и предъявляют последовательность парных световых импульсов длительностью 200 мс, разделенных начальным межимпульсным интервалом, равным 70 мс, повторяющихся через постоянный временной интервал 1 с; периодически методом последовательного приближения определяют пороговый межимпульсный интервал, при котором два импульса в паре сливаются в один; время тестирования определяют по времени резкого уменьшения значений порогового межимпульсного интервала, уровень физической работоспособности определяют по объему выполненной работы A в Дж по формуле:

A=W·t,

где W - мощность нагрузки в Вт; t - время тестирования в сек,

причем новым является то, что вначале испытуемому задают тест с постоянной нагрузкой, равной 75% должного максимального потребления кислорода, затем тестирование повторяют через двое суток отдыха с нагрузкой, увеличенной на 50 Вт, до тех пор, пока график динамики порогового межимпульсного интервала не будет иметь нисходящий тренд; уровень физической работоспособности определяют по предыдущему графику порогового межимпульсного интервала, имеющему «плато».

На фиг.1 представлена временная диаграмма последовательности парных световых импульсов, предъявляемых испытуемому в процессе тестирования, где t_и - длительность светового импульса; τ - длительность межимпульсного интервала; T - длительность временного интервала повторения парных световых импульсов.

На фиг.2 представлена временная диаграмма изменения длительности межимпульсного интервала при определении его порогового значения.

На фиг.3-6 представлены графики динамики порогового межимпульсного интервала при тестировании испытуемого Т., на фиг.7-9 - испытуемого Б.

Предлагаемый способ определения уровня физической работоспособности человека осуществляется следующим образом. Испытуемому задают тест с постоянной нагрузкой, равной 75% должного максимального потребления кислорода, и предъявляют последовательность парных световых импульсов длительностью 200 мс, разделенных начальным межимпульсным интервалом, равным 70 мс, повторяющихся через постоянный временной интервал 1 с (фиг.2, интервал времени 0-T₁).

В процессе тестирования периодически методом последовательного приближения определяют пороговый межимпульсный интервал, при котором два импульса в паре сливаются в один (фиг.2, интервал времени T₁-T₂). По полученным значениям порогового межимпульсного интервала строят график его динамики в координатах «значение порогового межимпульсного интервала - время тестирования». Время тестирования определяют по времени резкого уменьшения значений порогового межимпульсного интервала.

Тестирование повторяют через двое суток отдыха с нагрузкой, увеличенной, согласно рекомендациям [10] на 50 Вт, до тех пор, пока график динамики порогового межимпульсного интервала не будет иметь нисходящий тренд.

Уровень физической работоспособности определяют по предыдущему графику порогового межимпульсного интервала, имеющему «плато», по объему выполненной работы A в Дж по формуле:

А=W·t,

где W - мощность нагрузки в Вт; t - время тестирования в сек.

Предлагаемый способ позволяет повысить достоверность определения уровня физической работоспособности человека, определяя его при нагрузке, адекватной функциональному состоянию испытуемого.

Выход графика порогового межимпульсного интервала в процессе тестирования на «плато» свидетельствует о том, что центральная нервная система находится в квазистационарном режиме, то есть процессы регуляции вегетативных функций во всех органах и системах организма закончены и весь организм действительно находится в состоянии оптимальной работоспособности. В квазистационарном режиме наблюдается вариабельность значений порогового межимпульсного интервала, обусловленная стохастичностью центральной нервной системы как сложного биологического объекта.

Изменения в организме, обусловленные развитием утомления, заключаются в дискоординации процессов в органах и системах организма, увеличении физиологической стоимости работы [11]. Состояние центральной нервной системы, осуществляющей регуляцию процессов, происходящих в организме человека, меняется. Центральная нервная система переходит в состояние напряженности, о чем свидетельствует резкое уменьшение порогового межимпульсного интервала между двумя импульсами в паре.

Таким образом, предлагаемый способ отличается от известных новым свойством, обусловливающим получение положительного эффекта.

Пример 1. Испытуемый Т., 22 лет, кандидат в мастера спорта по лыжным гонкам, выполнил тестирование с использованием велоэргометра модели «Kettler X1» №7681-000 в положении сидя со скоростью педалирования 60 об/мин. Величина нагрузки постоянной мощности принята равной 195 Вт, соответствующей 75% должного максимального потребления кислорода, определяемого по номограммам Б.П. Преварского. Во время тестирования врачом выполнялся постоянный контроль состояния испытуемого по его внешнему виду, частоте сердечных сокращений и артериальному давлению, изменения которых служили врачу основанием для прекращения тестирования. Определение порогового межимпульсного интервала выполнялось в начале тестирования и через каждые 2 минуты педалирования.

Тестирование прекращено по требованию врача. Данные значений порогового межимпульсного интервала в процессе тестирования представлены в таблице 1, график динамики значений порогового межимпульсного интервала - на фиг.3.

Таблица 1 Время тестирования, мин 0 2 4 6 8 10 12 14 Значение порогового межимпульсного интервала, мс 7,9 7,5 6,7 6,5 6,1 5,9 5,8 5,9 Время тестирования, мин 16 18 20 22 24 26 28 30 Значение порогового межимпульсного интервала, мс 5,8 5,8 5,8 5,9 5,8 5,8 5,9 5,7 Время тестирования, мин 32 34 36 38 40 42 44 46 Значение порогового межимпульсного интервала, мс 5,8 5,7 5,7 5,8 5,7 5,9 5,8 5,8 Время тестирования, мин 48 50 52 54 56 58 60 62 Значение порогового межимпульсного интервала, мс 5,7 5,9 5,8 5,7 5,7 5,8 5,8 5,7 Время тестирования, мин 64 66 68 70 72 74 76 78 Значение порогового межимпульсного интервала, мс 5,8 5,8 5,8 5,7 5,8 5,7 5,7 5,7 Время тестирования, мин 80 82 84 86 88 90 - - Значение порогового межимпульсного интервала, мс 5,8 5,8 5,7 5,8 5,7 5,7 - -

Анализ графика динамики порогового межимпульсного интервала в процессе тестирования показывает, что на графике отсутствует резкое уменьшение значений порогового межимпульсного интервала. Это свидетельствует о том, что состояние центральной нервной системы в процессе тестирования не меняется, утомление испытуемого при данной нагрузке, исходя из состояния центральной нервной системы, за время тестирования не наступает.

Испытуемый Т. повторил тестирование через двое суток отдыха с нагрузкой, равной 245 Вт, соответствующей 94% должного максимального потребления кислорода, определяемого по номограммам Б.П. Преварского.

Данные значений порогового межимпульсного интервала в процессе тестирования представлены в таблице 2, график динамики значений порогового межимпульсного интервала - на фиг.4.

Таблица 2 Время тестирования, мин 0 2 4 6 8 10 12 14 Значение порогового межимпульсного интервала, мс 8,2 7,2 6,7 5,9 5,6 5,5 5,6 5,6 Время тестирования, мин 16 18 20 22 24 26 28 30 Значение порогового межимпульсного интервала, мс 5,5 5,5 5,5 5,6 5,4 5,5 5,6 5,4 Время тестирования, мин 32 34 36 38 40 42 44 46 Значение порогового межимпульсного интервала, мс 5,5 5,6 5,5 5,6 5,5 5,6 5,5 5,4 Время тестирования, мин 48 50 52 54 56 58 60 62 Значение порогового межимпульсного интервала, мс 5,5 5,4 5,4 5,3 5,3 5,2 5,2 5,3 Время тестирования, мин 64 66 68 70 72 74 76 78 Значение порогового межимпульсного интервала, мс 5,2 5,2 5,2 5,3 5,2 5,2 5,2 5,1 Время тестирования, мин 80 82 84 - - - - - Значение порогового межимпульсного интервала, мс 5,0 4,6 4,1 - - - - -

Анализ графика порогового межимпульсного интервала в процессе тестирования позволяет определить время тестирования по времени резкого уменьшения значений порогового межимпульсного интервала, равное 80 минутам. В это время необходимо закончить тестирование, иначе дальнейшая нагрузка приведет к переутомлению.

Испытуемый Т. повторил тестирование через двое суток отдыха с нагрузкой, равной 295 Вт, соответствующей 114% должного максимального потребления кислорода, определяемого по номограммам Б.П. Преварского.

Данные значений порогового межимпульсного интервала в процессе тестирования представлены в таблице 3, график динамики значений порогового межимпульсного интервала - на фиг.5.

Таблица 3 Время тестирования, мин 0 2 4 6 8 10 12 14 Значение порогового межимпульсного интервала, мс 7,8 6,4 5,7 5,3 5,2 5,3 5,3 5,2 Время тестирования, мин 16 18 20 22 24 26 28 30 Значение порогового межимпульсного интервала, мс 5,2 5,3 5,2 5,2 5,3 5,3 5,2 5,2 Время тестирования, мин 32 34 36 38 40 42 44 46 Значение порогового межимпульсного интервала, мс 5,1 5,1 5,0 5,0 5,1 5,0 5,0 5,1 Время тестирования, мин 48 50 52 54 56 58 60 62 Значение порогового межимпульсного интервала, мс 5,0 5,0 4,9 5,0 4,9 5,0 4,7 4,0

Анализ графика порогового межимпульсного интервала в процессе тестирования позволяет определить время тестирования по времени резкого уменьшения значений порогового межимпульсного интервала, равное 58 минутам. В это время необходимо закончить тестирование, иначе дальнейшая нагрузка приведет к переутомлению.

Испытуемый Т. повторил тестирование через двое суток отдыха с нагрузкой, равной 345 Вт, соответствующей 132% должного максимального потребления кислорода, определяемого по номограммам Б.П. Преварского.

Тестирование прекращено по требованию врача. Данные значений порогового межимпульсного интервала в процессе тестирования представлены в таблице 4, график динамики значений порогового межимпульсного интервала - на фиг.6.

Таблица 4 Время тестирования, мин 0 2 4 6 8 10 12 14 Значение порогового межимпульсного интервала, мс 8,0 6,5 5,6 5,3 5,2 5,0 5,1 4,9 Время тестирования, мин 16 18 20 22 24 26 28 30 Значение порогового межимпульсного интервала, мс 5,0 4,8 4,7 4,7 4,5 4,5 4,5 4,4 Время тестирования, мин 32 34 36 38 40 42 44 46 Значение порогового межимпульсного интервала, мс 4,4 4,2 4,3 4,1 4,1 4,2 4,1 4,0 Время тестирования, мин 48 50 - - - - - - Значение порогового межимпульсного интервала, мс 4,1 3,9 - - - - - -

Анализ графика порогового межимпульсного интервала в процессе тестирования показывает, что нагрузка, равная 345 Вт, соответствующая 132% должного максимального потребления кислорода, для испытуемого Т. является чрезмерной, так как график имеет нисходящий тренд.

Уровень физической работоспособности определили по предыдущему графику порогового межимпульсного интервала, имеющему «плато» (фиг.5), по объему выполненной работы A в Дж по формуле:

А=W·t=1026,6 Кдж,

где W - мощность нагрузки, равная 295 Вт; t - время тестирования, равное 3480 сек (таблица 3).

Пример 2. Испытуемый Б., 20 лет, 1 разряд по лыжным гонкам, выполнил, аналогично испытуемому Т., тестирование при нагрузке постоянной мощности, равной 195 Вт, соответствующей 75% должного максимального потребления кислорода, определяемого по номограммам Б.П. Преварского.

Тестирование прекращено по требованию врача. Данные значений порогового межимпульсного интервала в процессе тестирования представлены в таблице 5, график динамики значений порогового межимпульсного интервала - на фиг.7.

Таблица 5 Время тестирования, мин 0 2 4 6 8 10 12 14 Значение порогового межимпульсного интервала, мс 7,4 6,8 6,5 6,4 6,1 6,0 5,8 5,7 Время тестирования, мин 16 18 20 22 24 26 28 30 Значение порогового межимпульсного интервала, мс 5,8 5,7 5,6 5,6 5,7 5,6 5,7 5,5 Время тестирования, мин 32 34 36 38 40 42 44 46 Значение порогового межимпульсного интервала, мс 5,6 5,4 5,5 5,5 5,4 5,5 5,6 5,6 Время тестирования, мин 48 50 52 54 56 58 60 62 Значение порогового межимпульсного интервала, мс 5,5 5,5 5,4 5,4 5,5 5,3 5,3 5,4 Время тестирования, мин 64 66 68 70 72 74 76 78 Значение порогового межимпульсного интервала, мс 5,3 5,3 5,4 5,3 5,4 5,4 5,4 5,3 Время тестирования, мин 80 82 84 86 88 90 - - Значение порогового межимпульсного интервала, мс 5,4 5,3 5,3 5,4 5,4 5,3 - -

Анализ графика динамики порогового межимпульсного интервала в процессе тестирования показывает, что на графике отсутствует резкое уменьшение значений порогового межимпульсного интервала. Это свидетельствует о том, что состояние центральной нервной системы в процессе тестирования не меняется, утомление испытуемого при данной нагрузке, исходя из состояния центральной нервной системы, за время тестирования не наступает.

Испытуемый Б. повторил тестирование через двое суток отдыха с нагрузкой, равной 245 Вт, соответствующей 94% должного максимального потребления кислорода, определяемого по номограммам Б.П. Преварского.

Данные значений порогового межимпульсного интервала в процессе тестирования представлены в таблице 6, график динамики значений порогового межимпульсного интервала - на фиг.8.

Таблица 6 Время тестирования, мин 0 2 4 6 8 10 12 14 Значение порогового межимпульсного интервала, мс 7,8 6,9 6,6 6,1 5,9 5,6 5,6 5,5 Время тестирования, мин 16 18 20 22 24 26 28 30 Значение порогового межимпульсного интервала, мс 5,6 5,5 5,4 5,5 5,5 5,4 5,5 5,4 Время тестирования, мин 32 34 36 38 40 42 44 46 Значение порогового межимпульсного интервала, мс 5,4 5,3 5,4 5,4 5,3 5,4 5,3 5,3 Время тестирования, мин 48 50 52 54 56 58 60 62 Значение порогового межимпульсного интервала, мс 5,4 5,3 5,3 5,4 5,3 5,3 5,2 5,3 Время тестирования, мин 64 66 68 70 72 74 - - Значение порогового межимпульсного интервала, мс 5,2 5,2 5,2 5,0 4,7 4,2 - -

Анализ графика порогового межимпульсного интервала в процессе тестирования позволяет определить время тестирования по времени резкого уменьшения значений порогового межимпульсного интервала, равное 68 минутам. В это время необходимо закончить тестирование, иначе дальнейшая нагрузка приведет к переутомлению.

Испытуемый Б. повторил тестирование через двое суток отдыха с нагрузкой, равной 295 Вт, соответствующей 114% должного максимального потребления кислорода, определяемого по номограммам Б.П. Преварского.

Тестирование прекращено по требованию врача. Данные значений порогового межимпульсного интервала в процессе тестирования представлены в таблице 7, график динамики значений порогового межимпульсного интервала - на фиг.9.

Таблица 7 Время тестирования, мин 0 2 4 6 8 10 12 14 Значение порогового межимпульсного интервала, мс 7,6 6,6 6,2 5,9 5,4 5,2 5,0 5,0 Время тестирования, мин 16 18 20 22 24 26 28 30 Значение порогового межимпульсного интервала, мс 4,9 4,8 4,8 4,9 4,8 4,7 4,8 4,6 Время тестирования, мин 32 34 36 38 40 42 44 46 Значение порогового межимпульсного интервала, мс 4,6 4,4 4,5 4,4 4,5 4,3 4,4 4,2 Время тестирования, мин 48 50 52 54 56 - - - Значение порогового межимпульсного интервала, мс 4,2 4,3 4,1 4,1 4,0 - - -

Анализ графика порогового межимпульсного интервала в процессе тестирования показывает, что нагрузка, равная 295 Вт, соответствующая 114% должного максимального потребления кислорода, для испытуемого Т. является чрезмерной, так как график имеет нисходящий тренд.

Уровень физической работоспособности определили по предыдущему графику порогового межимпульсного интервала, имеющему «плато» (фиг.8), по объему выполненной работы A в Дж по формуле:

А=W·t=999,6 Кдж,

где W - мощность нагрузки, равная 245 Вт; t - время тестирования, равное 4080 сек (таблица 6).

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить достоверность определения уровня физической работоспособности человека, вычисляя его при нагрузке, адекватной функциональному состоянию испытуемого.

Источники информации

1. Фарфель B.C., Михайлов В.В. Максимальное потребление кислорода как показатель объема окислительных процессов и общей работоспособности организма. - Киев: Наук, думка, 1966. - 254 с.

2. Карпман В.Л., Белоцерковский З.Б., Гудков И.А. Тестирование в спортивной медицине. - М.: Физкультура и спорт, 1988. - 208 с.

3. Зайцева В.В., Сонькин В.Д., Бурчик М.В. и др. Оценка информативности эргометрических показателей работоспособности. // Физиология человека. - 1997. - Т.23. - №6. - С.58-63.

4. Карпман В.Л., Белоцерковский З.Б., Любина В.Г. PWC₁₇₀-проба для определения физической работоспособности. // Теор. и практ. физич. культ. - 1969. - №10. - С.37-40.

5. Карпман В.Л., Белоцерковский З.Б., Гудков И.А. Исследование физической работоспособности у спортсменов. - М: Физкультура и спорт, 1974. - 95 с.

6. Аулик И.В. Определение физической работоспособности в клинике и спорте: 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Медицина, 1990. - 192 с.

7. Патент 2309722 РФ, A61H 1/00, A61B 5/00, A61B 5/024. Способ определения уровня общей физической работоспособности. / М.Ф. Сауткин (РФ) - Опубл. 11.10.2007.

8. Патент 2372063 РФ, МПК A61F 9/00, A61B 3/02. Способ оценки уровня физической работоспособности человека. / Полевщиков М.М., Роженцов В.В. (РФ) - Опубл. 10.11.2009.

9. Корженевский А.Н., Дахновский B.C., Подливаев Б.А. Диагностика тренированности борцов. // Теория и практика физической культуры. - 2004. - №2. - С.28-32.

10. Зайцева В.В., Сонькин В.Д., Бурчик М.В., Корниенко И.А. Оценка информативности эргометрических показателей работоспособности. // Физиология человека. - 1997. - Т.23. - №6. - С.58-63.

11. Смирнов К.М. Напряженность труда. // Успехи физиологических наук. - 1984. - Т.15. - №1. - С.76-99.

Изобретение относится к спортивной медицине. Задают тест с постоянной нагрузкой и предъявляют последовательность парных световых импульсов длительностью 200 мс, разделенных начальным межимпульсным интервалом, равным 70 мс, повторяющихся через постоянный временной интервал 1 с. Периодически методом последовательного приближения определяют пороговый межимпульсный интервал, при котором два импульса в паре сливаются в один. Время тестирования определяют по времени резкого уменьшения значений порогового межимпульсного интервала, уровень физической работоспособности определяют по объему выполненной работы A в Дж, как произведение мощности нагрузки на время тестирования. При этом вначале испытуемому задают тест с постоянной нагрузкой, равной 75% должного максимального потребления кислорода, затем тестирование повторяют через двое суток отдыха с нагрузкой, увеличенной на 50 Вт, до тех пор, пока график динамики порогового межимпульсного интервала не будет иметь нисходящий тренд; уровень физической работоспособности определяют по предыдущему графику порогового межимпульсного интервала, имеющему «плато». Способ повышает достоверность оценки физической работоспособности, что достигается за счет задания адекватной нагрузки. 9 ил., 7 табл., 2 пр.

Способ определения уровня физической работоспособности человека, заключающийся в том, что испытуемому задают тест с постоянной нагрузкой и предъявляют последовательность парных световых импульсов длительностью 200 мс, разделенных начальным межимпульсным интервалом, равным 70 мс, повторяющихся через постоянный временной интервал 1 с; периодически методом последовательного приближения определяют пороговый межимпульсный интервал, при котором два импульса в паре сливаются в один; время тестирования определяют по времени резкого уменьшения значений порогового межимпульсного интервала, уровень физической работоспособности определяют по объему выполненной работы A, Дж, по формуле
A=W·t,
где W - мощность нагрузки, Вт; t - время тестирования, с, отличающийся тем, что вначале испытуемому задают тест с постоянной нагрузкой, равной 75% от должного максимального потребления кислорода, затем тестирование повторяют через двое суток отдыха с нагрузкой, увеличенной на 50 Вт, до тех пор, пока график динамики порогового межимпульсного интервала не будет иметь нисходящий тренд; уровень физической работоспособности определяют по предыдущему графику порогового межимпульсного интервала, имеющему «плато».