Определение физической (мышечной) работоспособности

Физическая работоспособность является одним из важнейших критериев для суждения о готовности организма к осуществлению его основных функций, показателем тренированности, общего состояния, тонуса, показателем способности организма противостоять каким-либо неблагоприятным воздействиям среды обитания.

Из множества прямых и непрямых методов определения физической работоспособности при массовых исследованиях наиболее приемлем так называемый «степ-тест» (гарвардский степ-тест), который в отличие от других методов, в частности, предполагающих тестирование при максимальных физических нагрузках и требующих специального, иногда достаточно сложного и дорогостоящего оборудования, может использоваться при обследовании контингента различной степени тренированности, прост в исполнении и не требует сложной аппаратуры.

Сущность данного нагрузочного теста заключается в том, что после дозированной физической нагрузки измеряется скорость восстановления ЧСС, которая и определяет физическую работоспособность, тренированность, функциональные возможности организма, в частности, центральной, сердечно-сосудистой и других систем.

Следует отметить, что в отдельных руководствах и монографиях степ-тест рекомендуется использовать для оценки функционального состояния сердечно-сосудистой системы, что вполне правомерно. Однако в практике физиологических исследований данный показатель традиционно и более часто используется для характеристики мышечной (физической) работоспособности.

Существует множество модификаций степ-теста, главным образом, учитывающих степень тренированности, пол, возраст, функциональное состояние наблюдаемых. Чаще всего используется при наблюдениях так называемый трехминутный степ-тест. При проведении степ-теста испытуемому предлагается в течение 3-х минут подниматься на платформу (ступеньку), высота которой дифференцируется в зависимости от длины ног, определяемая от вертельной точки до пола. Дифференциация высоты платформы осуществляется следующим образом:

· при длине ног до 90 см – высота платформы 20 см;

· при длине ног до 90-99 см – высота платформы 30 см;

· при длине ног до 100-109 см – высота платформы 40 см;

· при длине ног до 110 см и более – высота платформы 50 см.

Следует отметить, что неучет длины ног, а значит отсутствие дифференцирования высоты платформы при проведении степ-теста – наиболее распространенная грубая ошибка исследователей. Вполне справедливо, что, например, подъем на платформу высотой 50 см испытуемых с длиной ног 90 и 110 см потребует в значительной степени разных усилий испытуемых, а значит, обусловит разную реакцию ССС при объективно идентичной работоспособности испытуемых. Это значит, что при сравнении показателей будут получены некорректные результаты. Особенно это важно в гигиенических натурных экспериментах, когда сравниваются результаты степ-теста у когорт контрольных и основных групп для выявления каких-либо неблагоприятных воздействий.

Дается команда попеременно переставлять на платформу левую, а затем правую ногу. В таком же порядке переставляются ноги на пол. Подъем на платформу и спуск с нее регламентируются исследователем секундомером счетом «раз-два», «раз-два» и т. д. в течение 3-х минут. Суммарное время подъема и спуска - 2 с.

В исследованиях может применяться платформа, площадь которой позволяет проводить исследование одновременно четырех человек. Однако при этом каждого испытуемого должен наблюдать отдельный исследователь, который после дозированной физической нагрузки производит контроль восстановления ЧСС «своего» наблюдаемого. Способ проведения исследования выбирается исходя из конкретных условий, в частности, в зависимости от возможности обеспечения наблюдений необходимым числом исследователей. Задание должно выполняться испытуемым в легкой спортивной одежде.

По результатам исследований определяется индекс степ-теста (ИСТ), который может рассчитываться двумя методами. Первый из них предполагает измерение скорости восстановления ЧСС 3 раза, второй (упрощенный) - 1 раз. Расчет ИСТ по первому и второму методам проводится по формулам:

Первый метод

                      (24)

Второй метод

                               (25)

ИСТ- индекс степ-теста, условные единицы;

t- продолжительность физической нагрузки, с (180 с);

Р₁ - ЧСС от 60 до 90 с после нагрузки;

Р₂ - ЧСС от 120 до 150 с после нагрузки;

Р₃ - ЧСС от 180 до 210 с после нагрузки;

100; 5,5; 2 - эмпирические коэффициенты.

Следует указать, что в формулы заносится значение ЧСС именно за 30 с. Оценка результатов проводится по следующей оценочной шкале (таблица 2):

Таблица 2 - Шкала оценки физической (мышечной) работоспособности по индексу степ-теста

Для детского контингента дозированная нагрузка при проведении степ-теста снижается соответственно возрасту.

При проведении степ-теста очень важно учитывать реальные возможности наблюдаемых выполнения задания, которые определяются индивидуальным физическим развитием, тренированностью. В связи с этим при отказе выполнения задания или при прекращении его выполнения испытуемым из-за невозможности продолжения работы исследователь не должен настаивать на проведении степ-теста или его продолжения.

Предложены расчетные методы, используя которые можно определить результатам степ-теста такие показатели, как:

· работа (нагрузка) в единицу времени;

· мощностьфизическойнагрузки (PWC₁₇₀ – Physical Working Capacity).

· максимальное потребление кислорода (МПК);

Работа (нагрузка) в единицу времени (W) – интегральный показатель, характеризующий физическую работоспособность и состояние кардиореспираторной системы. Для определения W могут быть использованы различные модификации степ-теста, в частности, определяется количество подъемов на платформу в течение 1-й мин. Рассчитывается показатель по формуле:

                                (26)

W – нагрузка, кгм/мин;

BW – масса тела, кг;

Н – высота ступеньки, м;

1,33 – поправочный коэффициент, учитывающий физические затраты на спуск с платформы, которые составляют 1/3 затрат на подъем.

Расчет данного показателя и его оценка производятся при динамических наблюдениях и в сравниваемых группах (когортах).

Показатель мощности физической нагрузки (PWC₁₇₀, W₁₇₀, субмаксимальный тест Валунда-Шестранда, абсолютная механическая мощность) рекомендован ВОЗ для определения физической работоспособности по достижению ЧСС 170 уд/мин, при которой ЧСС после врабатываемости устанавливается на уровне 170 уд/мин. Данный уровень нагрузки и является показателем PWC₁₇₀ (W₁₇₀).

Как правило, мощность физической нагрузки определяется с помощью велоэргометра, который далеко не всегда можно использовать при экспрессных физиологических исследованиях вне стационарных условий. В связи с этим, предложены расчетные методы определения PWC₁₇₀ (W₁₇₀) по данным ИСТ. Наиболее часто для расчета показателя используется следующая формула:

                   (27)

PWC₁₇₀ – абсолютная механическая мощность, Вт;

ИСТ – индекс степ-теста;

2,67; 18 – эмпирические коэффициенты.

В разных источниках величина PWC₁₇₀  приводится или в кгм/мин или в Вт. Для перевода показателя из кгм/мин в Вт полученная величина PWC₁₇₀ в кгм/мин делится на коэффициент 6,12.

В качестве ориентиров при оценке результатов определения PWC₁₇₀ могут быть использованы следующие величины:

· для женщин – 422-900 кгм/мин;

· для мужчин – 850-1100 кгм/мин;

· для спортсменов, как правило, - 1100-2100 кгм/мин.

Более информативным показателем для оценки физической работоспособности по PWC₁₇₀ является удельная механическая мощность, которая определяется путем деления абсолютной механической мощности на величину массы тела в кг. Нормальным значением данного показателя является 2,1 Вт/кг и более.

Максимальное потребление кислорода (МПК) является основным показателем кардиореспираторной системы и представляет собой наибольшее количество кислорода, которое человек способен потребить в течение одной минуты. МПК – это мера аэробной мощности и физической (мышечной работоспособности).

Применяют многочисленные прямые и непрямые методы определения МПК. Однако многие из этих методов громоздки и не позволяют отнести их к экспресс-методам, которые бы могли быть использованы вне стационарных условий.

Самый простой непрямой, расчетный метод определения МПК, предполагает использование формуле, которая базируются на значении показателя PWC₁₇₀, в частности, рассчитанном по данным ИСТ:

                                             (28)

МПК – максимальное потребление кислорода, л/мин;

PWC₁₇₀ – мощность физической нагрузки, кгм/м или Вт/мин.

1,7; 1240 – эмпирические числа.

Нормативные величины МПК у здоровых людей находятся в пределах 2,8-3,10 л/мин. У спортсменов и регулярно занимающихся физической работой людей МПК может доходить до 3-5 л/мин.

Более информативным показателем является МПК, рассчитанное на 1 кг массы тела (удельное МПК, ). Оценка физической работоспособности по этому показателю производится по следующим критериям:

· низкая – 27  и менее;

· пониженная – 28-32 ;

· удовлетворительная – 33-40 ;

· высокая – 40  и более.