Физическая работоспособность
Содержание
Физическая нагрузка и физическая работоспособность [ править | править код ]
Физическая нагрузка не всегда соответствует выполненной механической работе. Наряду с динамическим компонентом (движение, перемещение в пространстве тела или его частей), в реализации которого участвуют концентрические и эксцентрические сокращения мышц, обычно выполняется также статический компонент (поддержание позы) с изометрическими сокращениями. Хотя в последнем случае нет видимого укорочения мышцы (т. е. с точки зрения физики механическая работа не производится), в мышечных клетках тем не менее происходит постоянное движение актиновых и миозиновых миофиламентов и, следовательно, выполняется мышечная работа. Таким образом, необходимо различать механическую работ) и тот физиологический эффект, который она оказывает на организм.
Физическая работоспособность — это способность человека к выполнению физической работы, о чем судят прежде всего на основании реакций его физиологических систем. При этом определяющими факторами являются тренированность и врожденные способности. Кроме этого, на работоспособность влияют возраст, пол, общее состояние здоровья, конституция и мышечная масса, а также влияние окружающей среды [например, время дня (циркадианные ритмы), температура, содержание кислорода в воздухе].
Границы физической работоспособности определяются по тому, как долго может выполняться определенная мышечная работа и насколько хорошо регулируются физиологические функции, ответственные за снабжение мускулатуры кислородом и питательными веществами. Умеренная работа может выполняться неопределенно долго. В этом случае сохраняется достаточное кровоснабжение работающих мышц. Таким образом, одним из лимитирующих факторов при такой нагрузке является реакция кровеносных сосудов на продукты метаболизма.
Повышению физической работоспособности способствуют:
Способ измерения физической работоспособности называется эргометрия. Читайте подробнее: Методы исследования физической работоспособности.
Морфофункциональная и метаболическая характеристика физической работоспособности [ править | править код ]
Источник:
Учебное пособие для ВУЗов «Спортивная физиология».
Автор: И.И. Земцова Изд.: Олимпийская лит-ра, 2010 год.
В обычных условиях жизни и профессиональной деятельности человек использует лишь небольшую часть возможностей своей физической работоспособности (ФР). Более полно она проявляется в спорте, борьбе за жизнь, в случаях стрессового состояния и др. (Булич, Муравов, 2003; Левушкин, 2001; Чумаков, 1999).
Физическая работоспособность является интегральным выражением функциональных возможностей организма человека, входит в понятие здоровья и характеризуется рядом объективных факторов, таких как состав тела и антропометрические показатели; мощность, емкость и эффективность механизмов энергопродукции; функциональные возможности мышц и вегетативных систем; состояние опорно-двигательного аппарата, эндокринной системы и др.
Уровень физической работоспособности в значительной степени индивидуален и зависит от наследственных, а также других факторов пола, возраста, состояния здоровья, двигательной активности, спортивной специализации.
Методы оценки анаэробной и аэробной физической работоспособности [ править | править код ]
Количественной мерой оценки физической работоспособности являются единицы работы (эргометрические показатели): килограммометры (кгм), ватты (Вт), джоули (Дж), ньютон (Н). Для непрямой оценки используют функциональные показатели вегетативных систем (Втмор, Косттл, 2003; Белоцерковский, 2005; Солодков, Сологуб, 2005).
Поскольку энергообеспечение механической работы происходит одновременно аэробным и анаэробным путями, ФР, по преимущественному вкладу различных механизмов ресинтеза АТФ, разделяют на три вида:
- физическую работоспособность аэробную (ФРа);
- физическую работоспособность анаэробную (ФРан);
- физическую работоспособность со смешанным типом энергообеспечения (ФРсм).
Физическая работоспособность аэробная — это способность человека выполнять длительную циклическую глобальную работу, требующую значительного напряжения аэробных окислительных процессов. Показателями ФРа являются объем, мощность или предельное время выполняемой работы (в спорте — спортивный результат).
Вклад аэробного механизма энергообеспечения можно измерять путем регистрации V02max. Этот показатель для нетренированных женщин зрелого возраста составляет в среднем 2,8 л-мин -1 (49 мл-кг -1 -мин -1 ), а для мужчин — 4,0 л-мин -1 (57 мл-кг -1 -мин -1 ). Максимальные значения V02max наблюдаются прежде всего у представителей лыжного спорта (гонки) — 5—6 л-мин -1 (до 90 мл-кг -1 мин -1 ) и более.
В достижении высокого уровня ФРа важную роль играют возможности функциональных звеньев системы транспорта кислорода в организме и его утилизации. Высокая ФРа обеспечивается увеличением газообмена в 20—25 раз, при этом J1B возрастает до 120 л-мин -1 , увеличивается ЧД до 50—60 дыханий за 1 мин и глубина дыхания. Усиление диффузионной способности легких позволяет большему количеству кислорода поступать в кровь. Повышение концентрации гемоглобина, наблюдаемое при этом, способствует увеличению кислородной емкости крови.
ФРа обеспечивается усилением центрального кровообращения: ЧСС до 170 уд-мин -1 , СО — до 120 мл и МОК — до 22 л; возрастает кровоток в работающих мышцах до 100—150 мл-мин -1 на 100 г массы мышц. Увеличение этих показателей способствует поступлению в мышцы большего количества кислорода. В тканях организма, прежде всего в мышечной, расширяются возможности аэробного ресинтеза АТФ за счет увеличения количества и размера митохондрий, количества миоглобина, активности ферментов аэробного окисления, накопления гликогена и внутриклеточных липидов.
Физическая работоспособность анаэробная — это способность человека выполнять кратковременную работу с максимально мощным сокращением мышц, что требует максимального напряжения алактатного и лактатного механизмов энергопродукции. В связи с этим различают два вида ФРан:
- алактатная анаэробная, фосфагенная (обеспечивается за счет энергии распада АТФ и КФ);
- лактатная анаэробная, гликолитическая (обеспечивается за счет энергии, образующейся в процессе анаэробного гликолиза).
Проявляется ФРан в скоростно-силовых возможностях, ее показателями являются предельная скорость выполнения движений, а также уровень максимальной скорости освобождения энергии во время анаэробных реакций (для лиц зрелого возраста она равняется 50 ккал-кг -1 -мин -1 ). Более распространенной является оценка вклада анаэробного механизма в процесс энергообеспечения физической работы по количеству кислорода, потребляемого после работы сверх уровня потребления в состоянии покоя (кислородный долг). Этот показатель можно определить только с использованием газоанализатора и измерить быстрый компонент кислородного долга (алактатный) и медленный (лактатный), которые, соответственно, характеризуют вклад обоих анаэробных механизмов в энергообеспечение работы (Дубровский, 2005).
Также распространенным показателем, отражающим вклад анаэробного гликолиза в энергообеспечение физической работы, является максимальный уровень молочной кислоты в крови, что характеризует максимальную мощность гликолитического механизма. Для определения этого показателя на третьей и седьмой минутах после окончания физической нагрузки берут кровь из пальца и с помощью фотометров измеряют содержание молочной кислоты в крови. Этот показатель может достигать 26 ммоль-л -1 .
Обеспечение высокого уровня ФРан осуществляется, в основном, благодаря высоким возможностям центральной нервной регуляции мышечной деятельности, высокой способности мышц к скоростно-силовым проявлениям, емкости и мощности фосфагенной энергетической системы работающих мышц. Аэробные механизмы, нуждающиеся в некотором времени для своей реализации, а также системы обеспечения поступления кислорода не успевают выйти на высокий уровень функционирования и потому доля их участия в энергообеспечении — около 5 %.
Физическая работоспособность со смешанным типом энергообеспечения — это способность человека выполнять физическую работу в режимах деятельности двигательного аппарата, приближенных к максимальным. Механизмы энергообеспечения работают в максимальных (аэробные и гликолитические) и близких к максимальным (алактатный) режимах.
Показателями ФРсм являются близкие к максимальным уровни мощности усилий мышц и скорости движения, максимально возможные уровни молочной кислоты в крови (до 26 ммоль-л -1 ), величины кислородного долга (КД)—до 20 л и более.
Высокий уровень ФРсм возможен при значительном усилении функций организма и обусловлен проявлением скоростной выносливости. Выполнение нагрузки сопровождается максимально возможным напряжением функции внешнего дыхания и кровообращения, что обеспечивает максимально возможное поступление кислорода к работающим мышцам. V02 увеличивается до максимальных величин, но кислородный запрос полностью не удовлетворяется и потому растет КД. Высокая мощность такой нагрузки нуждается в интенсификации анаэробного энергообеспечения, при этом особенно повышаются требования к гликолитическому процессу.
Работоспособность ограничивается накоплением молочной кислоты и потому важное значение имеют два фактора: емкость буферных систем и увеличение количества малочувствительных к снижению pH изоферментов (Буланов, 2002; Henricsson, 1992; Williams, 1990).
Общая физическая работоспособность у детей и подростков [ править | править код ]
Наиболее высокие относительные значения показателя общей физической работоспособности регистрируют у детей в возрасте 7-9 лет. До 12 лет они остаются относительно стабильными, а в возрасте 13-15 лет отчетливо снижаются. Причем даже тренирующиеся подростки в возрасте 13-15 лет имеют меньшие относительные значения PWC170, чем дети 7-12 лет. В пубертатном периоде — наиболее низкая экономичность функционирования сердечно-сосудистой системы, что обусловливает необходимость строгой регламентации в этом возрасте объема и интенсивности используемых тренировочных нагрузок.
Взаимосвязь общей физической работоспособности с показателями физического развития наиболее отчетлива в возрасте 13-15 лет, особенно у тренирующихся подростков.
В возрасте 10-12 лет взаимосвязь абсолютных значений PWC170 с антропометрическими показателями статистически недостоверна.
Исходя из этого, в возрасте 10-15 лет следует ориентироваться только на относительные значения PWC170. Причем необходимо иметь в виду, что в возрасте 13-15 лет у нетренирующихся подростков наблюдают значимую отрицательную взаимосвязь как абсолютной, так и относительной величины PWC170 с исходными значениями ЧСС.
У детей в возрасте 7-9 лет абсолютные значения PWC170 не вызывают существенной взаимосвязи с длиной, массой и поверхностью тела. Исходя из этого, в данном возрасте целесообразно использовать абсолютные значения PWC170, так как колебания в относительных величинах этого показателя связаны в основном с различиями не в сердечной производительности, а в массе тела.
Из беговых тестов и регистрируемых в них показателей наиболее тесную взаимосвязь с показателем PWC170 вызывает расчетная величина параметра пульс/ скорость при 3-4-минутном беге на пульсе 140-150 уд./мин.
В возрасте 7-9 и 10-12 лет показатели реакции сердечно-сосудистой системы на кратковременную (30 с) нагрузку не отражают истинного уровня экономичности аэробного энергообеспечения, критерием которой служит показатель PWC170. Причем значения исходного пульса в 10-12 лет более информативны в этом плане, чем нагрузочная и срочная постнагрузочная реакция ЧСС и АД. В возрасте же 13-15 лет начинает отчетливо выражаться как идентичность реакции ЧСС на кратковременную и достаточную для выхода на стеди-стейтный уровень нагрузку, так и внутрисистемная взаимосвязь рабочих и послерабочих изменений пульса и АД.
Исходя из этого, использование показателей функционального состояния сердечно-сосудистой системы в качестве косвенного критерия общей физической работоспособности оправданно не раньше чем в возрасте 13-15 лет. В период же с 7 до 12 лет подобный способ прогнозирования общей физической работоспособности малообоснован.
Методы определения уровня общей физической работоспособности у людей среднего и пожилого возраста [ править | править код ]
В целях определения уровня общей физической работоспособности у людей среднего и пожилого возраста ориентировочно могут быть использованы простейшие бытовые пробы, упрощенные варианты отдельных лабораторных проб и определение общепризнанного показателя общей физической работоспособности PWC170, который применительно к данному контингенту называют PWCaF (от англ. age frequency — соответствующий возрасту).
В качестве простейших бытовых проб рекомендованы:
- определение ЧСС при подъеме на 4-й этаж типового многоэтажного дома в индивидуально возможном темпе (ЧСС 150 уд/мин — неудовлетворительная подготовленность);
- измерение ЧСС при подъеме на 4-й этаж за 2 мин (при ЧСС Читайте также [ править | править код ]
Источник
Определение уровня физического состояния индивидуума
Актуальным аспектом современной медицины является ее профилактическая направленность, предупреждение заболеваний путем воздействия на факторы риска. Одним из ведущих факторов риска в развитии заболеваний сердечно-сосудистой системы, принявшим масштаб эпидемии, является гиподинамия, наблюдающаяся более чем у 1/3 мужского взрослого населения и более чем у 40% женщин в нашей стране. Поэтому рекомендации по повышению уровня двигательной активности являются официально утвержденными и обязательными для практикующего врача при лечении болезней сердечно-сосудистой системы и их профилактике.
Определение двигательного режима — врачебное назначение, должно проводиться индивидуально с учетом уровня физического состояния (УФС) пациента, так как назначение неадекватной физической нагрузки может отрицательно сказаться на его здоровье: привести к ухудшению течения основного заболевания или к появлению симптомов перетренированности. Недостаточная же физическая активность не даст должного тренирующего, лечебного и профилактического эффекта. В связи с этим актуальным является вопрос определения УФС для обоснования и назначения оптимального двигательного режима (ОДР).
Имеется значительное количество различных методов оценки уровня физического состояния. Практика показала, что в ряде случаев при оценке уровня физического состояния одного пациента различными способами, результаты могут не совпадать и даже противоречить друг другу. Это затрудняет работу врача, делает необъективными его рекомендации в отношении назначения ОДР. Особенно ярко эта тенденция прослеживается при заполнении «Врачебно-контрольной карты физкультурника и спортсмена» — УФ № 061У, в которой определен перечень обязательных исследований. Исходя из вышеизложенного была определена цель и задачи исследования.
Определить, какой из методов оценки уровня физического состояния пациента, предложенный в УФ № 061У наиболее объективно отражает состояние пациента и может быть выбран как приоритетный при рекомендации оптимального двигательного режима.
Задачи:
- Определить уровень физического состояния в группе здоровых людей с применением различных методов оценки;
- Определить уровень физической работоспособности индивидуумов в обследуемой группе;
- Методом математического анализа установить сопоставимость значений УФС, найденных различными методиками;
- Определить, какой метод оценки уровня физического состояния наиболее достоверно отражает уровень работоспособности у здоровых людей.
Материалы и методы.
Для достижения поставленной цели было обследовано 108 человек — 1-2 медицинской группы, в возрасте 22-26 лет, в том числе 36 мужчин и 72 женщины, что составило соответственно 33,3% и 66,7%. Исследования проводились с сентября по май в первую половину дня с 9.00 до 12.00 часов. У обследуемых проводился сбор медицинского и спортивного анамнеза, стоматоскопическое и физикальное исследование, определение уровня физического состояния, проведение функционального тестирования. Полученные результаты обрабатывались с применением компьютерных программ Excel, Statistica. Определение достоверности (р) различий абсолютных показателей, результатов корреляционного анализа проводилось при помощи критерия Стьюдента (t), относительных — по критерию Фишера (F).
Определение уровня физического состояния проводилось следующими способами:
1. Определение уровня физического состояния по Е.А. Пироговой:
ЧСС — частота сердечных сокращений, уд. в. мин. в покое;
АД ср. — артериальное давление среднее в покое, мм рт. ст. Находится по формуле:
АДд — артериальное давление диастолическое, мм рт. ст.;
АДс — артериальное давление систолическое, мм рт. ст.;
В — возраст в годах;
МТ — масса тела, кг;
Рост — рост, см;
Полученное цифровое значение оценивается по таблице с градацией на 5 уровней: 0,255-0,375 — «низкий», 0,255-0,375 — «ниже среднего», 0,376-0,525 — «средний», 0,526-0,675 — «выше среднего», 0,826 и более — «высокий».
2. Оценка уровня физического (соматического) здоровья по Г.Л. Апанасенко:
Проводится комплексная оценка уровня физического здоровья по специальным таблицам с подсчетом общего количества баллов. Принимаются во внимание масса тела, рост, жизненная емкость легких, результаты динамометрии, ЧСС покоя, АДс, время восстановления ЧСС после 20 приседаний за 30 сек, (в сек).
Полученное цифровое значение оценивается по таблице с градацией на 5 уровней: ≤ 4 — «низкий», 5-9 — «ниже среднего», 10-13 — «средний», 14-16 — «выше среднего», 17-21 — «высокий».
3. Оценка уровня физического состояния по С.А. Душанину с соавт.:
Проводится комплексная оценка уровня физического состояния с помощью специального опросника со специальной системой подсчета баллов. Принимаются во внимание возраст, вес, уровень артериального давления и ЧСС в покое, восстановление пульса после 20 приседаний за 40 сек, употребление алкоголя и курение, количество регулярных аэробных тренировок в неделю.
Полученное цифровое значение оценивается с градацией на 6 уровней: менее 20 баллов — «очень плохое», 20-50 балов — «плохое», 51-105 баллов — «неудовлетворительное», 106-160 баллов — «удовлетворительное», 161 — 300 баллов — «хорошее», более 300 баллов — «очень хорошее».
4. Определение физической работоспособности проводилось при помощи пробы Руффье:
(30 приседаний в течение 45 с) с расчетом индекса Руффье — Диксона (ИРД, усл. ед.) по формуле:
Уровень физической работоспособности по ИРД оценивается как: «хороший» от 0 до 2,9 усл.ед.; «средний» от 3,0 до 5,9 усл. ед.; «удовлетворительный» от 6,0 до 8,0 усл.ед.; «плохой» — выше 8 усл. ед.
Гипотеза исследования.
Как видно из представленных формул, определение уровня физического состояния в основном базируется на математических расчетах, где в качестве исходных значений используются морфометрические показатели и физиологические параметры, измеренные в состоянии покоя. В ряде случаев во внимание принимается восстанавливаемость пульса после незначительной физической нагрузки (20 приседаний), а в методе С.А. Душанина с соавт. оценивается так же спортивный анамнез — наличие регулярных аэробных нагрузок. В то же время известно, что ведущим показателем функционального состояния организма и объективным критерием здоровья является уровень общей физической работоспособности (ФР).
Физическая работоспособность — понятие комплексное. Складывается из многих факторов: телосложения, антропометрических показателей, мощности, емкости и эффективности механизмов энергопродукции аэробным и анаэробным путем, силы и выносливости мышц, нервно-мышечной координации, состояния опорно-двигательного аппарата, состояния эндокринной системы, психического статуса, мотивации и др. и определяется путем функционального тестирования.
Было выдвинуто предположение, что за наиболее объективный метод определения уровня физического состояния должен быть принят тот, результаты которого в цифровом выражении наиболее значимо коррелируют с результатами определения уровня физической работоспособности.
Результаты определения уровня физического состояния по различным методикам представлены в табл. 1.
Как видно из представленной таблицы, количественное распределение обследуемых по уровням физического состояния значительно различается при применении различных методик определения физического состояния, как у женщин, так и у мужчин.
Так, при применении методики Апанасенко большинство женщин имеет УФС низкий и ниже среднего — 72,5%. Женщин с высоким уровнем не выявлено.
А при определении уровня физического состояния по Пирогову большинство женщин имеют высокий уровень; количество женщин с низким уровнем достоверно уменьшается в 7,8 раза, имеющих УФС ниже среднего — более, чем в 31 раз. Та же тенденция — у мужчин: при определении УФС по Пироговой в 10,3 раза увеличивается количество мужчин с высоким и выше среднего УФС, в 6,2 раза снижается количество мужчин с низким УФС и в 1,6 раза — с УФС ниже среднего по сравнению с результатами определения состояния по методике Апанасенко, р А
