Нагрузочные тесты - с точки зрения физиологии человека

Оглавление статьи:
  1. Общие критерии тестов
  2. Максимальные аэробные тесты
  3. Аэробные субмаксимальные тесты
  4. Анаэробные максимальные тесты
  5. Психофизиологические тесты
  6. Резюме
  7. Список использованной литературы

а) Общие критерии тестов. Нагрузочные тесты всегда сопряжены с риском для здоровья, который, безусловно, минимален у здорового человека; эти тесты должны быть специфичны для каждого вида спорта и максимально точны.

1. Физиологические нагрузочные тесты. Как любой диагностический метод, тесты для определения результативности в выполнении определенной физической работы сопряжены с риском для здоровья. При эргометрическом тесте vita maxima, проводимом до физического истощения, риск для здоровья минимален для здорового человека, но для больных он увеличен, и выполнение теста требует врачебного контроля.

2. Специфика. С помощью нагрузочных тестов определяют результативность выполнения лишь конкретной физической задачи. Потому тесты на «общую выносливость» не дают наглядной информации обо всех результатах на выносливость (например, бег, велосипед или плавание).

Из-за специфики последовательности выполняемых движений результат теста на велоэргометре говорит только о результативности езды на велосипеде, которая различается между положениями лежа и сидя. Если делать вывод о выносливости на основании других тестов, он будет связан с большими или меньшими погрешностями.

3. Точность измерения. Результаты теста редко верны на 100%. Поэтому важно проводить измерения максимально точно. Нужно знать, для какой физической активности наиболее подходит тот или иной тест. Дальнейшие результаты должны быть настолько объективными, насколько возможно, т. е. они должны быть как можно более независимыми от исследователя.

Так как многие тесты нуждаются в опытном проверяющем для их проведения и интерпретации, абсолютная объективность встречается очень редко.

б) Максимальные аэробные тесты. При выполнении максимальных тестов испытуемые должны работать на пределе своих возможностей.

1. Тест VO2макс. VO2макс долгое время рассматривали как общую меру «аэробной результативности» организма. Сегодня анаэробный порог и степень выносливости (см. ниже) имеют большее практическое значение по сравнению с VO2макс. Величину VO2макс измеряют при постоянной или постепенно увеличивающейся эргометрической нагрузке (рис. ниже).

Нагрузочные тесты
Потребление О2 до велоэргометрии и во время нее. Показатели стационарного состояния ступенчатого теста. VO2макс определяется как плато, т. е. несмотря на увеличение мощности VO2 остается неизменным

Средний показатель у взрослого человека массой 75 кг составляет около 3,5 л/мин или 47 мл/мин/кг. У тренированных профессиональных спортсменов показатели достигают почти в два раза больших значений (табл. 2).

Нагрузочные тесты

2. Порог анаэробного обмена. Формы тестов, а также определение анаэробного порога уже были описаны. В дальнейшем на практических примерах будет показано, как можно измерить порог анаэробного обмена с помощью только одного теста.

3. Ступенчатый тест. С помощью ступенчатого теста анаэробную пороговую мощность можно определить путем измерения минутного объема дыхания, респираторного коэффициента или дыхательного эквивалента. При этом о достижении или превышении порога анаэробного обмена свидетельствует:

- непропорциональное по отношению к увеличению работы возрастание минутного объема дыхания;
- повышение респираторного коэффициента выше 1;
- повышение дыхательного эквивалента.

Однако эти респираторные тесты показывают пороговые значения, которые оказываются ниже эффективной анаэробной пороговой мощности при максимальной стационарной концентрации лактата.

4. Лактатный тест. Надежным методом определения порога анаэробного обмена является лактатный тест. По сути это два следующих друг за другом ступенчатых теста с перерывом в 8 мин. Первый ступенчатый тест нужен для повышения концентрации лактата в крови до 10 ммоль/л. Во втором ступенчатом тесте определяют и фиксируют концентрацию лактата в крови в конце каждой ступени.

В начале второй стадии теста концентрацию лактата в крови снижается, поскольку потребление лактата превышает его производство. Позже процесс происходит в обратном направлении: продукция лактата превышает его элиминацию; концентрация лактата в крови снова растет. Развиваемая мышцами мощность в точке инверсии концентрации лактата (лактатный порог) хорошо соответствует порогу анаэробного обмена и эффективной пороговой мощности при максимальной стационарной концентрации лактата.

5. Тест Конкони. Тест Конкони менее сложен, поскольку наряду с производительностью измеряется только частота сердечных сокращений. В отличие от обычного ступенчатого теста (продолжительность ступеней теста одинакова) в тесте Конкони сохраняется неизменной выполненная на ступени теста работа. Это означает, что по мере увеличения нагрузки продолжительность стадий постепенно уменьшается.

Развиваемая мышцами мощность непосредственно перед выходом частоты сердечных сокращений, до того увеличивавшейся линейно, на плато должна соответствовать пороговой анаэробной мощности; однако данный тест выдает несколько завышенные показатели по сравнению с другими тестами.

6. Выносливость. Определение порога анаэробного обмена позволяет судить об объеме работы, которую человек может сделать при максимальной стационарной концентрации лактата. Ответ на вопрос, как долго может выполняться эта работа, с точки зрения физиологии труда очень информативен. Поэтому наряду с показателем порога анаэробного обмена важно максимальное время, в течение которого может поддерживаться анаэробная пороговая мощность (т. е. выносливость). Несмотря на баланс лактата, это не может продолжаться вечно и зависит от тренированности.

7. Тест на время. Еще одну возможность количественного определения работы на выносливость предлагает тест на время. Тест на время означает, что либо заданная работа должна быть выполнена в предельно короткое время, либо за определенный отрезок времени должна быть выполнена максимально большая работа. Этот тип теста в наибольшей степени соответствует соревнованию, поэтому его результаты имеют высокую валидность.

Тем не менее он хорошо воспроизводится только тренированными людьми, имеющими соответствующий опыт, поскольку нетренированный человек плохо может оценить свою результативность и либо утомится до окончания теста, либо будет сильно экономить силы (ошибочная антиципация).

8. Недостаток теста на время заключается в том, что между различными тестами невозможно сопоставить физиологические характеристики дыхания и кровообращения, поскольку испытуемые должны изменять их спонтанно, и поэтому процесс выполнения работы не стандартизирован.

9. Тест на ходьбу. В клинической практике для оценки выносливости пациентов часто определяют максимальное расстояние, пройденное за 6 или 12 мин (тест на время). Здоровый молодой человек преодолевает за 6 мин примерно 750 м. Преимущество теста в том, что для его проведения не требуется специального оборудования и условия его проведения приближены к реальной ситуации.

в) Аэробные субмаксимальные тесты. При проведении субмаксимальных тестов испытуемые не достигают пределов производительности.

1. Определение работоспособности по пробе PWC170. Если человек не хочет подвергаться максимальной нагрузке, то подходящим методом является косвенное определение работоспособности по пробе PWC170. В ходе его проведения определяют мощность, при развитии которой частота сердечных сокращений достигает значения 170/мин. Для этого частоту сердечных сокращений в стационарном (steady-state) состоянии измеряют как минимум при трех субмаксимальных уровнях развиваемой мощности.

PWC170 выводят посредством линейной экстраполяции частоты сердечных сокращений до значения 170/мин. Это значение было выбрано потому, что, с одной стороны, нужно определить максимально развиваемую мышцами мощность, а с другой стороны, нужно принимать во внимание диапазон линейного увеличения частоты сердечных сокращений. Следует помнить о том, что частота сердечных сокращений в области максимума увеличивается значительно медленнее, чем в линейной области, поэтому линейная экстраполяция до максимальной частоты сокращений была бы ошибочной.

2. Фактическое и заданное значение PWC170. Работу, выполняемую на велоэргометре и соответствующую частоте сердечных сокращений 170/мин (фактическое значение PWC170), можно сравнить на основе номограммы (заданное значение PWC170) со средними показателями нетренированного среднестатистического человека. Значение PWC170 зависит от возраста, роста и пола.

Для 25-летней женщины ростом 170 см заданное значение PWC170 составляет, например, 143 Вт; для мужчины того же возраста ростом 185 см — 208 Вт. У тренированных профессиональных спортсменов показатели в два раза больше.

г) Анаэробные максимальные тесты. При выполнении анаэробных максимальных тестов испытуемые также полностью выкладываются, но в течение короткого отрезка времени.

1. Максимальная анаэробная работоспособность является мерой для максимальной анаэробной продукции энергии, которая зависит от запасов креатинфосфата и гликогена, активности анаэробных ферментов, а также от количества волокон II типа.

2. Тест на определение максимальной силы. Максимальную силу можно определить изометрически (с максимальным усилием, поддерживаемым в течение 2-3 с; рис. ниже) или как максимальное число повторений 1 (repetition maximum - RM1).

Нагрузочные тесты
Максимальная сила в зависимости от скорости движения. Схематичное изображение эксцентрической, изометрической и концентрической мышечной активности. МТ — масса тела

RM, важный параметр в области силовых тренировок и физиотерапии, показывает, насколько часто человек способен развивать определенное усилие (например, при поднятии тяжестей) без пауз на отдых. RM1 означает следующее: усилие настолько велико, что может быть достигнуто только один раз, а возникшее при этом утомление не допускает немедленного повтора.

Только перерыв длительностью несколько минут позволяет устранить утомление благодаря восстановлению и повторить силовое действие. Сила, соответствующая RM1, приблизительно на 10% меньше, чем развиваемая при изометрическом сокращении.

3. Вингейт-тест. При выполнении Вингейт-теста испытуемый сначала доводит частоту вращений педалей на стационарном вертикальном велоэргометре до максимальных значений около 140 об./мин. По достижении этого уровня включается определенная тормозная сила (в зависимости от пола и массы тела человека), работая против которой испытуемый должен поддерживать частоту вращения педалей на прежнем уровне в течение 30 с. Каждые 5 с фиксируется промежуточная частота движений, из которой рассчитывают развиваемую мощность.

Как правило, максимальная мощность, или максимальная сила (мера максимального распада креатинфосфата), достигается через первые 5 с. Последующее снижение развиваемой мощности позволяет сделать вывод о сопротивляемости утомлению (способность к анаэробному гликолизу).

Если дополнительно через равные промежутки времени определяют концентрацию лактата во время отдыха (максимальный прирост достигается за 6-8 мин), можно оценить, какое количество энергии было выработано лактатным путем.

4. Риск для здоровья во время Вингейт-теста. К данному тесту можно допускать только здоровых тренированных людей. В отличие от теста на выносливость, при котором после прерывания работы прекращается и нагрузка на сердечно-сосудистую систему, при проведении Вингейт-теста ответные реакции дыхательной и кровеносной систем, зависимые от развиваемой мощности, достигают пиковых значений только после окончания теста.

В случае если уже выполненная работа впоследствии приводит, например, к перегрузке сердца (стенокардия из-за недостаточного обеспечения кислородом), возникают ситуации, представляющие угрозу для жизни.

д) Психофизиологические тесты. Люди, работающие физически, субъективно оценивают интенсивность своей работы.

1. Шкала Борга. Психофизиологические тесты находят все большее применение в тестовых программах физиологии труда. С помощью психометрических оценочных шкал, например шкалы Борга, определяют ощущение напряжения, соотнося напряжение, ощущаемое испытуемым, с соответствующим числом на оценочной шкале (рис. ниже).

Нагрузочные тесты
Модифицированная шкала Борга для определения ощущаемого напряжения. Задание: «Пожалуйста, укажите числовое значение, соответствующее вашему напряжению в данный момент»

2. Визуальная аналоговая шкала. В отличие от шкалы Борга на визуальной аналоговой шкале субъективное ощущение напряжения отмечается на линейной шкале, например штрихом. Такие шкалы ощущений дают необходимую информацию о психофизическом состоянии и обратной связи при выполнении тяжелой работы, например в отношении антиципации цели или опасной перегрузки организма.

е) Резюме. Нагрузочные тесты. Физиологические нагрузочные тесты всегда сопровождаются риском для здоровья, который для здоровых людей минимален. Тесты должны быть максимально объективными и точными. Результаты тестов по физиологии труда в первую очередь основываются на измерении производительности.

Из-за специфики компонентов, относящихся к работе (особенно моторного типа) переход к другой физической активности неизбежно сопровождается погрешностями в переносе. Различают максимальные тесты, при выполнении которых испытуемый доходит до пределов работоспособности, и субмаксимальные тесты, во время проведения которых преобладает аэробная продукция энергии. При выполнении максимальных тестов оценивается либо аэробный тип продукции энергии, либо анаэробный. С помощью все чаще используемых психофизиологических тестов определяют и субъективное ощущение напряжения.

- Рекомендуем ознакомиться далее "Моторное обучение и тренировка - с точки зрения физиологии человека"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 16.7.2026