Автореферат: Соотношение между пульсовыми и субъективными показателями в оценке воздействия физических нагрузок у спортсменов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Соотношение между пульсовыми и субъективными показателями в оценке воздействия физических нагрузок у спортсменов

03.00.13. - физиология

Акимов Егор Борисович

Москва 2008

1. Общая характеристика работы

Актуальность. Среди биологических критериев, используемых для оценки функционального состояния организма во время или после восстановительных, тренировочных или тестирующих нагрузок, наиболее доступным, с практической точки зрения, является один из основных физиологических показателей - частота сердечных сокращений (ЧСС), информативно отражающая воздействие на организм как средовых, так и регуляторных факторов. Поэтому пульсовые показатели рекомендуют использовать для определения нагрузочности физических упражнений и оценки работоспособности в спортивной и оздоровительной тренировке, восстановительной медицине, лечебной физкультуре, реабилитации (Баевский Р.М., Волков Н.И., Граевская Н.Д., Иорданская Ф.И., Карпман В.Л., Коц Я.М., Полиевский С.А., Попов С.Н., Сонькин В.Д., Astrand P.-O. и мн. др.). С другой стороны, напряженность функциональных систем организма и двигательных заданий определяют и по сенсорно-субъективным критериям - на основании ощущений (восприятий) тяжести физической нагрузки, испытываемых человеком во время выполнения мышечной работы (Borg G. и др.). Разработанные в последние годы различные категориальные шкалы и методы (Borg G., 1982, 1998; Козловская И.Б. и др., 1998; Morgan W.P., 2001; Robertson R.J., 2004; Алексеев В.М., 2006 и др.), предложенные для определения субъективно воспринимаемой напряженности (СВН), отличаются вербальными, числовыми и визуальными параметрами. Кроме того, возможности и способы применения СВН у спортсменов, а также диагностическая значимость субъективных оценок и их корреляция с пульсовыми показателями (ЧСС), особенно у спортсменов высокой квалификации, изучены недостаточно полно.

Цель исследования - определение диагностических возможностей сенсорно-субъективных и пульсовых показателей для оценки напряженности функциональных систем организма при мышечной работе разной аэробной мощности у спортсменов.

Задачи исследования:

1. изучить зависимость оценки субъективно воспринимаемой напряженности, определяемой с помощью различных категориальных шкал, от интенсивности преимущественно аэробной мышечной работы;

2. сопоставить диагностические возможности субъективно воспринимаемой напряженности и ЧСС для оценки нагрузок у высококвалифицированных спортсменов в условиях естественной тренировки;

3. исследовать соотношение между субъективно воспринимаемой напряженностью, пульсовыми и метаболическими показателями при напряженной аэробной работе разной мощности у спортсменов различных специализаций;

4. определить возможности, закономерности и особенности пульсовых реакций и механических ответов в процессе мышечной работы с заданными уровнями субъективно воспринимаемой напряженности (продуцирование сенсорно-субъективной напряженности).

Научная новизна. Впервые проведено систематическое сравнительное исследование диагностических возможностей сенсорно-субъективных и пульсовых показателей для оценки напряженности выполняемой физической нагрузки у спортсменов высокой квалификации. Выявлена тесная корреляция между субъективно воспринимаемой напряженностью, пульсовыми показателями и мощностью аэробной мышечной работы у спортсменов. Определено, что линии связи между субъективно воспринимаемой напряженностью, оцениваемой по разным равномерным («прямолинейным») шкалам, и относительной рабочей ЧСС практически совпадают во всем диапазоне аэробных нагрузок. Установлены примерные уровни сенсорно-субъективной напряженности, соответствующие метаболическим порогам (лактатному и вентиляционному) у спортсменов разных специализаций. Показано, что выполнение спортсменами в разные дни аэробной мышечной работы на основе субъективных ощущений (продуцирование сенсорной напряженности) характеризуется надежностью и воспроизводимостью как физиологических реакций, так и биомеханических ответов.

Научно-практическая значимость. Тесное соотношение между сенсорно-субъективными и пульсовыми показателями во время выполнения мышечной работы дает основание рекомендовать использование субъективного шкалирования в качестве основного или вспомогательного метода для контроля нагрузочности упражнений и оценки функционального состояния организма спортсменов. Выявленная тесная корреляция между СВН, оцениваемой по разным «прямолинейным» шкалам, и относительной рабочей ЧСС, позволяет конвертировать оценки СВН для их сравнения и анализа. Показано, что продуцирование сенсорной напряженности на основе категориальных шкал может использоваться как отдельный и самостоятельный метод для программирования преимущественно аэробных тренировочных нагрузок. Полученные результаты позволяют рекомендовать применение оценок СВН: а) для примерного определения или программирования интенсивности нагрузок на уровне анаэробно-лактатного или вентиляционного порогов; б) в качестве субъективного критерия максимума аэробной способности во время тестирования спортсменов.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Субъективное ощущение (восприятие) тяжести мышечной работы, оцениваемое с помощью различных категориальных «прямолинейных» шкал (с разными диапазонами чисел, вербальными и визуальными обозначениями напряженности) у спортсменов является достаточно объективным и тесно коррелирует с пульсовыми показателями интенсивности физической нагрузки.

2. Субъективно воспринимаемая напряженность, определенная сразу после окончания тренировки, может использоваться как критерий усредненной нагрузочности всего тренировочного занятия, поскольку находится в прямой и достоверной корреляции со средней ЧСС за время тренировки.

3. Продуцирование нагрузки на основе прямолинейных категориальных шкал ее тяжести характеризуется надежностью и стабильностью, что позволяет широко использовать этот метод для программирования тренировочных нагрузок в аэробном диапазоне для спортсменов и опытных физкультурников. Продуцирование сенсорно-субъективной напряженности во время велоэргометрической работы спортсменов воспроизводит в разные дни очень близкие физиологические реакции и биомеханические ответы.

Апробация работы: результаты работы были представлены в 2005-2008 г.г. - на семинарах кафедры физиологии и конференциях ученых РГУФК, в 2006 г. - на Всероссийской научно-практической конференции «Перспективы развития спорта высших достижений до 2015 г», в 2007 г. - на Международной школе-конференции «Инновационные направления в физиологии двигательной системы и мышечной деятельности» (МГУ, г. Москва), в 2008 г. - на Международном конгрессе «Современный Олимпийский и Паралимпийский спорт и спорт для всех» (г. Москва).

По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ.

2. Методы и организация исследований

Методы исследования

1. Работа задавалась на велоэргометрах Monark (828Е, 894E), беговой дорожке Cosmos HP, гребном эргометре Concept II и в естественных условиях спортивной тренировки.

2. Пульсометрические показатели регистрировали с помощью мониторов сердечного ритма Polar S610, S810 или командной системы Team System.

3. Сенсорно-субъективную оценку осуществляли с помощью шкал Borg (1970, 1998), Morgan (2001), Питтсбургского университета, Robertson (2004), Алексеева (2006).

4. Газовый состав выдыхаемого воздуха определяли с помощью газоанализатора Metalyzer II (Германия).

5. Концентрацию лактата крови определяли прибором Biosen C_Line (Германия).

6. Результаты исследований обрабатывались с помощью общепринятых методов математической статистики.

Организация исследований

Всего было проведено 5 серий экспериментов, в которых участвовало 90 человек: спортсмены разных специализаций (лыжники, борцы, баскетболисты, гребцы с уровнем квалификации не ниже 1 разряда) и тренирующиеся студенты физкультурного вуза. Каждый из испытуемых выполнил в разные дни от 1 до 22 работ (n = 460).

Исследование «Зависимость СВН и пульсовых показателей от интенсивности аэробной мышечной работы» проводили с использованием 6 шкал и участием 6 регулярно тренирующихся мужчин (возраст 25,2 года ± 4, рост 177 см ± 6 , вес 75,7 кг ± 9). Шесть раз в разные дни выполнялась работа со ступенчато повышающейся нагрузкой на велоэргометре Monark с разными шкалами (по одной в один день) в очередности «латинский квадрат». Измерение ЧСС проводили непрерывно, оценку СВН - в последние 10 секунд каждой минуты и в конце работы (шкала располагалась перед испытуемым).

Таблица 1

Рис. 1 Шкала Robertson (OMNI Cycle Format), 2004

В исследовании «Возможности оценки плановых тренировочных нагрузок по СВН и ЧСС у высококвалифицированных спортсменов» приняли участие 12 мастеров спорта обоего пола (6 мужчин 23 лет ± 2 и 6 лыжниц 22 лет ± 1,3). У каждого из них на 17-ти - 22-х занятиях проводились измерения ЧСС и СВН: кросс по пересеченной местности 5 тренировок (7 ч), кросс с палками с имитацией лыжных ходов в подъемы 3 тренировки (4,5 ч), передвижение на лыжероллерах разными стилями - 14 тренировок (23 ч). ЧСС регистрировали с помощью мониторов сердечного ритма Polar S810i непрерывно, СВН оценивали по шкале Borg 6-20 (1970) сразу после окончания тренировочного занятия.

В исследовании «Соотношение между СВН, пульсовыми и метаболическими показателями при напряженной аэробной работе разной мощности у спортсменов» участвовали 38 спортсменов разных специализаций 19 лет ± 4, вес 83 кг ± 10, рост 183 см ± 12. Работа выполнялась на тредбане (борцы), велоэргометре (баскетболисты) и гребном эргометре (гребцы) со ступенчато нарастающей каждые 3 мин нагрузкой до отказа: тредбан - 1-я ступень 2,5 м/с, шаг 0,5 м/с, велоэргометр - 1-я ступень 75 Вт, шаг 75 Вт, гребной эргометр - 1-я ступень мужчины - 100 Вт, женщины - 50 Вт, шаг 50 Вт. Потребление кислорода и легочную вентиляцию (ЛВ) определяли в конце каждой ступени и в конце работы. Забор смешанной капиллярной крови для анализа концентрации лактата выполняли из пальца. СВН оценивалась испытуемыми по шкале 50-100.

В исследовании «Пульсовые реакции и биомеханические ответы при продуцировании сенсорной напряженности с заданными уровнями» приняли участие 34 человека. Продуцирование сенсорной напряженности (ПСН) изучалось с применением шкал 6-20 (Borg, 1970) и 50-100 (Алексеев, 2006) во время работы на велоэргометре. В 1-й день для тестирования работоспособности и ознакомления со шкалой выполнялась ступенчато нарастающая нагрузка вплоть до невозможности удерживать частоту педалирования (ЧП), близкую к 60 об/мин. В последующие дни выполнялось ПСН. Перерыв между тестами был от 2 до 7 дней. Все значения регистрируемых показателей были скрыты от испытуемых. Тестируемый, не видя ни показаний дисплея велоэргометра (Monark 828Е), ни положение его маятника, самостоятельно подбирал и в любой момент мог произвольно изменять сопротивление маховому колесу и ЧП. Величину сопротивления и ЧП фиксировали каждые 30 с, ЧСС, ЛВ и частоту дыхания (ЧД) измеряли непрерывно. ПСН с использованием шкалы Borg выполнили семь добровольцев (24 года ± 1,3, вес 69 кг ± 7,7, рост 175 см ± 6,7), которые продуцировали в течение 10 мин постоянный уровень СВН, равный 13 баллам («средняя»). ПСН с использованием шкалы 50-100 выполнялось 3 раза в разные дни (17 мужчин и 10 женщин, 23 года±1,6, вес 70 кг ± 12, рост 171 см ± 7). Группа 1 (5 мужчин и 5 женщин) работала в разные дни по 10 мин с уровнем 75 баллов, группа 2 (5 мужчин и 4 женщины) и группа 3 (6 мужчин и 2 женщины) продуцировали разные уровни тяжести, изменявшиеся каждые 5 мин. Режим группы 2 был 75-85-75 баллов (в среднем 78,3), группы 3 - 55-95-75 баллов (в среднем 75). Эти работы по 15 мин также выполнялись трижды. Разминкой служило педалирование 5 мин без нагрузки.

3. Результаты исследований и их обсуждение

1. Зависимость СВН и пульсовых показателей от интенсивности аэробной мышечной работы