Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

ВОЗМОЖНОСТЕЙ СПОРТСМЕНОВ

ДИАГНОСТИКА АНАЭРОБНЫХ И АЭРОБНЫХ

ПЛАН

1. Основные положения методики контроля анаэробных и аэробных механизмов обеспечения мышечной деятельности.

2. Контроль мощности и емкости анаэробных процессов.

3. Контроль мощности, подвижности и емкости аэробных процессов.

4. Контроль экономичности энергообеспечения мышечной деятельности.

1. При оценке энергетических возможностей организ­ма спортсмена в качестве нагрузок чаще всего ис­пользуется дозированная работа циклического ха­рактера, выполняемая на велоэргометре и тредба­не. В условиях таких нагрузок легко дозиро­вать мощность работы, разместить на обследуе­мом спортсмене различные датчики и приборы, обеспечивающие разностороннее исследование функциональных возможностей. Следует учитывать, что беговые и велоэргомет-рические нагрузки дают наиболее точную инфор­мацию при обследованиях бегунов и велосипедис­тов, так как для спортсменов этих специализаций нагрузка является специфической. Хорошие ре­зультаты удается получить и при обследованиях конькобежцев, лыжников, футболистов. Вдругих видах сплрта специалисты стара­ются проводить обследования и в условиях специ­фических нагрузок. В плавании, например, приме­няется дозированное плавание на привязи или в гидродинамическом канале; в гребле — в естественных условиях или в специальном бассейне; в различных видах борьбы используются нагрузки с дозированным количес­твом стандартных бросков манекена и т. п.

Часто оценку функциональных возможностей спортсмена в условиях таких нагрузок осущес­твляют не по показателям, зарегистрированным во время работы, а по реакциям важнейших функци­ональных систем организма в ближайшем восста­новительном периоде.

Планируя режим работы при исследовании возможностей анаэробных и аэробного процес­сов, исходят из необходимости назначения рабо­ты такой продолжительности и интенсивности, ко­торая обеспечила бы предельную активизацию со­ответствующих процессов.

При исследовании мощности анаэробного алактатного (креатинфосфатного) процесса наиболее целесообразными являются нагрузки продолжительностью от 15 до 30 с. Суммарный объем работы, выполненный в течение такого времени, позволяет полностью достичь предель­ного уровня проявления анаэробных алактатных возможностей, а способность к поддержанию работоспособности в конце нагрузки в значитель­ной степени отражает емкость анаэробного алак­татного процесса.

Аналогичным образом поступают и при оценке мощности анаэробного лактатного (гликолитического) процесса. Продолжительность наг­рузки в этом случае увеличивается до 45—90 с. Помимо суммарного объема работы, для оценки мощности анаэробного процесса регистрируются максимальный кислородный долг и его лактатная и алактатная фракции, концентрация лактата, сдвиги кислотно-основного состояния

При исследовании мощности и емкости анаэ­робного лактатного процесса взятие пробы выды­хаемого воздуха и регистрация легочной вентиляции проводятся в течение 20—30 мин. Взятие крови для последующего оп­ределения максимальной концентрации лактата и других показателей, свидетельствующих о мощ­ности анаэробного лактатного процесса, целесо­образно осуществлять на 4-, 6-, 8-й мин восста­новления (Булатова, 1996).

Определение емкости анаэробного лактатного процесса предусматривает увеличение продолжи­тельности нагрузки до 3—5 мин, при этом наибо­лее рациональным представляется интервальный режим работы: 4x1 мин с предельно допустимой интенсивностью и прогрессивно уменьшающимися интервалами отдыха: 120, 60, 30 с. Кроме суммар­ного объема работы, выполненной в данном тес­те, следует регистрировать суммарное избыточное выделение лактата. Для этого осуществляют взя­тие крови для анализа на 1-, 4-, 8-, 12-, 16-, 20-й мин. По разнице между суммарной величиной вы­деленного в течение данного времени лактата и суммой выделения лактата за это же время в ус­ловиях покоя оценивают величину избыточного выделения лактата.

В отличие от исследования анаэробных воз­можностей изучение мощности и емкости аэ­робного процесса, а также экономичности и устойчивости требует значительно более про­должительных нагрузок. Исследования могут про­водиться в условиях непрерывных длительных наг­рузок, в отдельных случаях достигающих 60— 120 мин (например, при определении способности организма к удержанию высокого уровня потреб­ления кислорода). Однако наиболее популярными являются нагрузки со ступенчато-увеличиваю­щейся мощностью работы до момента достижения индивидуально возможных величин потребления кислорода (уровень критической мощности). Ра­бота на уровне критической мощности продолжа­ется до отказа спортсмена от поддержания нагрузки на заданном уровне мощности (Thoden, 1991; Weinberg, Gould, 2003).

2. Основными и наиболее часто применяемыми показателями при определении анаэробной производительности являются общий алактатный и лактатный кислородный долг, максимальное количество лактата в мышцах и аретериальной крови, а также кислотно-щелочное равновесие артериальной крови.

Общий, алактатный и лактатный кислород­ный долг используется соответственно для оценки мощности анаэробного процесса в целом, мощности алактатного и лактатного процессов.

Известно, что после напряженной работы, тре­бующей предельной мобилизации анаэробных воз­можностей спортсменов, часть кислородного долга возмещается быстро, однако некоторая часть, свя­занная с утилизацией лактата, возмещается в тече­ние 40—60 мин и дольше. Кислородный долг, воз­мещаемый сразу после снятия нагрузки, называет­ся алактатным; долг, связанный с утилизацией мо­лочной кислоты, — лактатным. При этом некоторое неопределенное дополнительное потребления кислорода обусловлено ресинтезом различных функциональных и структурных белков. В связи с этим величина избыточного потребления кислорода после анаэ­робной работы даже с учетом «кислородного экви­валента» лактата не отражает в полной мере уровень анаэробных возможностей. Однако нес­мотря на это регистрация общего кислородного долга и его алактатной (примерно 15—18 % обще­го 0₂-долга) и лактатной (примерно 82—85 % об­щего 0₂-долга) фракций позволяет получить доста­точно объективную информацию об анаэробных возможностях спортсменов, прежде всего о емкос­ти соответствующих процессов.

У мужчин, не занимающихся спортом, макси­мальные величины общего кислородного долга составляют в среднем 5—6 л, у женщин — 3—4 л. У хорошо тренированных к анаэробной работе спортсменов эти величины повышаются соответ­ственно до 13—15 и 8—10 л, а у отдельных выда­ющихся спортсменов, специализирующихся в ви­дах спорта, предъявляющих особо высокие требо­вания к гликолитическим возможностям спортсме­нов, могут достигать 20—22 и даже 24—26 л.

Максимальное количество лактата в мышцах и артериальной крови является важнейшим и на­иболее популярным показателем, используемым для оценки анаэробных возможностей спортсме­нов. В зависимости от интенсивности и продолжи­тельности работы в тестах максимальные величины лактата могут характеризовать мощность (кратков­ременные нагрузки большой анаэробной мощнос­ти) или мощность и емкость (субмаксимальная ана­эробная работа продолжительностью до 3—5 мин) анаэробного гликолитического процесса.

У лиц, не занимающихся спортом, максималь­ные значения лактата в артериальной крови обычно не превышают 5—6 ммоль-л^-1, у хорошо тренированных спортсменов могут достигать 10— 15 ммоль-л^-1, а у выдающихся спортсменов, специ­ализирующихся в видах спорта, предъявляющих особо высокие требования к возможностям анаэ­робного гликолитического процесса, — 20—24 и даже 24—28 ммоль-л^-1.

Кислотно-основное равновесие артериаль­ной крови (pH). Концентрация ионов водорода в крови (pH) в наибольшей степени зависит от со­держания в ней лактата, а также от парциального напряжения С0₂ и буферных возможностей крови. В состоянии покоя pH артериальной крови у спортсменов и у лиц, не занимающихся спортом, практически одинаково и в норме составляет около 7,35—7,45. У спортсменов, тренирующих выносливость, снижение pH при стандартных наг­рузках меньше по сравнению с нетренированны­ми. Вместе с тем при максимальных анаэробных нагрузках снижение pH у спортсменов больше, чем у неспортсменов. В отдельных случаях pH ар­териальной крови у спортсменов высокой квали­фикации может снизиться до 6,7—6,5.

3. Для оценки мощности и емкости аэробных про­цессов используется значительное количество достаточно информативных биологических пока­зателей. В их числе есть комплексные показатели (например, максимальное потребление кислорода, максимальная вентиляция легких, порог анаэроб­ного обмена, сердечный выброс и др.), позволяю­щие дать интегральную оценку аэробных возмож­ностей, и локальные (например, количество МС-волокон, артериовенозная разница по кислороду, объем митохондриальной массы и др.), с по­мощью которых могут быть оценены отдельные возможности системы внешнего дыхания, крови, кровообращения, мышечного аппарата и дана комплексная оценка возможностей системы тран­спорта кислорода. Рассмотрим отдельные показа­тели, наиболее часто применяемые в процессе контроля выносливости спортсменов.

Максимальное потребление кислорода (V0₂max). Этот показатель отражает скорость максимального потребления кислорода и используется для оценки мощности аэробного процесса. Регистрируются абсолютные показатели макси­мального потребления кислорода (V0₂max, л-мин^-1), которые находятся в прямой зависимос­ти от массы тела спортсмена, и относительные (V0₂max, мл-мин~¹-кг~¹), находящиеся в обратной зависимости от массы тела: чем выше уровень максимального потребления кислорода, тем выше доля аэробного энергообеспечения при выполне­нии стандартной работы и ниже относительная мощность аэробного процесса, выраженная в про­центах от максимального уровня. Спортсмены вы­сокого класса отличаются исключительно высоки­ми величинами V0₂max: абсолютные значения у мужчин могут достигать 6—7 л-мин^-1, относитель­ные — 85—95 мл-мин^_1-кг^-1, у женщин соответ­ственно 4—4,5 л-мин~¹ и 65—72 мл-мин^_1-кг~¹.

Максимальная легочная вентиляция (V_F, л-мин^-1) используется для оценки мощности систе­мы внешнего дыхания. Предельные показатели ре­гистрируются в условиях произвольной вентиля­ции и обычно составляют у нетренированных муж­чин 110—120 л-мин^-1, у женщин — 90— 100 л-мин^-1. У спортсменов высокого класса ре­гистрируются исключительно высокие величины: до 190—200 л-мин^-1 и более — у мужчин, до 130—140 л-мин"¹ и более — у женщин.

Время достижения максимальных для дан­ной работы показателей потребления кислоро­да отражает способность к быстрой мобилизации возможностей аэробного процесса, скорости раз­вертывания функциональных реакций подвиж­ности аэробной системы энергообеспечения. У не­тренированных спортсменов максимальные для данной работы величины потребления кислорода регистрируются обычно через 2—3 мин после ее начала. Спортсмены высокого класса, особенно специализирующиеся в гребле, беге на дистанци­ях 400, 800 и 1500 м, плавании на дистанциях 100, 200 и 400 м, способны к значительно более интен­сивной мобилизации аэробного процесса и часто достигают предельных показателей уже через 30—40 с после ее начала.

Увеличение скорости развития аэробного процесса, как и его влияние на долю энергообес­печения работы за счет аэробного пути, можно проследить по смещению кривой потребления кислорода вверх и уменьшению кислородного дефицита при выполнении стандартной нагрузки.

Порог анаэробного обмена (ПАНО) наступа­ет, когда мощность аэробного процесса оказыва­ется недостаточной для дальнейшего энергообес­печения работы. Происходит активное включение анаэробного гликолитического процесса в энерго­обеспечение, что сопровождается накоплением лактата.

В спортивной практике ПАНО оценивается по величине потребления кислорода при постоян­ном уровне лактата в крови (около 4 ммоль-л^-1) в процентах по отношению к уровню V0₂max. У нетренированных лиц порог анаэробного обме­на находится примерно на уровне 50—55 % V0₂max. У спортсменов высокого класса (напри­мер, бегунов-стайеров, велосипедистов-шоссей-ников) может достигать 75 % V0₂max, а у отдельных выдающихся спортсменов 85—90 % V0₂max (Fox et al., 1993; Withers et al., 2000; Weinberg, Gould, 2003).

Продолжительность работы на уровне ПАНО служит хорошим показателем оценки емкости аэ­робного процесса. Нетренированные спортсмены обычно не могут работать на этом уровне более 5—6 мин, у спортсменов высокого класса, специа­лизирующихся в видах спорта, предъявляющих высокие требования к аэробной производитель­ности, продолжительность работы на уровне ПАНО может достигать 1,5—2 ч.

Уровень мочевины в крови используется при косвенной оценке емкости аэробной системы энергообеспечения после продолжительной и нап­ряженной тренировочной деятельности, приводя­щей к исчерпанию углеводных ресурсов организ­ма и мобилизации белка.

Мочевина, определяемая в крови, является ко­нечным продуктом катаболизма белков, образую­щихся в печени в результате связывания аммиака, выделяющегося при дезаминировании амино­кислот. Норма мочевины в крови, определяемая у спортсменов после дня отдыха, утром в состоянии относительного покоя, составляет у женщин от 4,5 до 5,5 ммоль-л^-1, у мужчин — от 5,0 до 6,5 ммоль-л^-1, в зависимости от вида спорта, пери­ода годичного цикла подготовки, рациона питания и индивидуальных особенностей организма. Моче­вина в крови является интегральным показателем, определение ее уровня в крови позволяет оценить переносимость тренировочных нагрузок предыду­щего дня или целого микроцикла. Разработаны принципы практического использования этого по­казателя для контроля за ходом тренировочного процесса и оценки адаптации к тренировочным нагрузкам. Если утренний уровень мочевины пре­вышает 7 ммоль-л^-1 для мужчин или 6 ммолыл^-1 для женщин, то это свидетельствует о чрезмернос­ти нагрузки. Содержание мочевины в крови в пре­делах 6—7 ммоль-л^-1 для мужчин или 5 — 6 ммоль-л^-1 для женщин указывает на то, что трени­ровочная нагрузка предшествующего дня или мик­роцикла была адекватной функциональному сос­тоянию организма. Более низкие величины следу­ет рассматривать как признак недостаточной нап­ряженности нагрузки, полученной спортсменом (Яковлев, 1978; Мохан и др., 2001).

Время удержания максимальных для дан­ной работы величин легочной вентиляции (V) также используется для оценки емкости аэроб­ного процесса. Легочную вентиляцию на уровне 80 % максимальной спортсмены высокой квали­фикации способны поддерживать в течение 10—15 мин, а выдающиеся стайеры — до 30— 40 мин и более, нетренированные лица — до 3— 5 мин.

О повышении эффективности легочной венти­ляции принято судить по вентиляционному эквива­ленту 0₂, т. е. по объему легочной вентиляции на один литр потребленного кислорода (V_E/V0₂). В результате тренировки у квалифицированных спортсменов наблюдается тенденция к снижению количества вентилируемого воздуха при одина­ковом потреблении кислорода по сравнению с нетренированными лицами.

Сердечный выброс (л/мин) отражает способ­ность сердца прокачивать большое количество кро­ви по сосудам и определяется количеством крови, выбрасываемым в сосудистую систему за 1 мин. В состоянии покоя сердечный выброс обычно состав­ляет 4,5—5,5 л-мин^-1, у тренированных лиц незна­чительно (на 5—10 %) меньше, чем у нетрениро­ванных. При предельных физических нагрузках сердечный выброс возрастает в несколько раз: унетренированных — в среднем в 4 раза (до 18— 20 л-мин^-1), а у спортсменов высокого класса, спе­циализирующихся в видах спорта, требующих вы­сокого уровня аэробной производительности, — в 8—10 раз (до 40—45 л-мин^-1 и более).

Систолический выброс (мл) используется для оценки мощности системы центральной гемодина­мики и определяется количеством крови, выбра­сываемым желудочками сердца при каждом сок­ращении. В условиях покоя у нетренированных лиц систолический объем составляет 60—70 мл, у тренированных — 80—90 мл, у спортсменов высо­кой квалификации — 100—110 мл. При выполне­нии максимальной работы систолический объем увеличивается у нетренированных лиц до 120— 130 мл, у тренированных — до 150—160 мл, у вы­дающихся спортсменов — до 200—220 мл.

Систолический объем возрастает пока ЧСС не превышает 180—190 уд-мин^-1, а у особо подготов­ленных спортсменов — даже до 200—220 уд-мин^-1. Дальнейший прирост ЧСС, как правило, сопровождается уменьшением систолического выброса (Hoffman, 2002).

Объем сердца (мл) у нетренированных муж­чин составляет 11,2 мл на 1 кг массы тела, у жен­щин — 8—9 мл-кг^-1. У спортсменов высокого класса (бегунов на длинные дистанции, велогон­щиков, лыжников) часто отмечается объем сер­дца, достигающий у мужчин 15,5—16 мл-кг^-1, или 1100—1200 мл и более (зарегистрированы случаи, когда сердце выдающихся спортсменов достигало 1300—1400 и даже 1500—1700 мл, а у женщин — 1200 мл) (Weinberg, Gould, 2003; Wilmore, Costill, 2004).

Частота сердечных сокращений (уд-мин^-1). В процессе контроля обычно регистрируются по­казатели ЧСС в покое, при стандартной нагрузке, а также максимальные показатели ЧСС. Снижение ЧСС в покое в определенной мере отражает про­изводительность и экономичность функционирова­ния сердечно-сосудистой системы. У не занимаю­щихся спортом ЧСС в покое составляет обычно 70— 80 уд-мин^-1, у спортсменов высокой квалифи­кации может снижаться до 40—50 и даже 30— 40 уд-мин^-1.

При стандартной нагрузке у высокотрениро­ванных спортсменов отмечаются более низкие ве­личины ЧСС по сравнению с нетренированными лицами, а при предельных нагрузках ЧСС у не за­нимающихся спортом обычно не превышает 175— 190 уд-мин^-1, в то время как у бегунов-стайеров, велосипедистов-шоссейников, лыжников макси­мальные показатели ЧСС могут достигать 210— 230 и даже 250 уд-мин^-1 и более (Fox et. al., 1993; Platonov, 2002).

Способность сердца к напряженной работе в течение длительного времени во многом отражает емкость аэробного процесса. Спортсмены, отличающиеся особо высоким уровнем адаптации сердца, способны в течение 2—3 ч работать при ЧСС 180—200 уд-мин^-1, систолическом выбросе 170—200мл, сердечном выбросе 35—42л, т.е. поддерживать околопредельные (90—95 % мак­симально доступных величин) показатели сердеч­ной деятельности очень длительное время. Нетре­нированные лица, имея почти в два раза меньшие величины систолического выброса и минутного объема крови, способны поддерживать их лишь в течение 5—10 мин (Platonov, 2002; Wilmore, Cos­till, 2004).

Артериовенозная разница по кислороду при нагрузках, предъявляющих максимальные тре­бования к аэробным процессам, является важным показателем утилизации кислорода работающими мышцами.

Адаптационные перестройки гемодинамического и метаболического характера приводят к тому, что у спортсменов высокого класса (напри­мер, у велосипедистов-шоссейников, лыжников, бегунов на длинные дистанции) отмечаются различия в содержании кислорода в артериаль­ной и венозной крови, достигающие 18—19 %, в то же время у нетренированных лиц при пре­дельных нагрузках отмечаются величины, обычно не превышающие 10—11 % (Seeley et al., 2003).

Капилляризация мышечных волокон. Сте­пень капилляризации мышечных волокон отража­ет аэробную производительность мышц, определя­ет емкость кровотока в рабочих мышцах и воз­можности передачи энергетических веществ (прежде всего, кислорода) через капиллярно-кле­точные мембраны. В результате тренировки увели­чивается число капилляров, приходящихся на од­но мышечное волокно. Среднее число капилляров на 1 мм² поперечника мышечных волокон у нетре­нированных составляет 325, а у спортсменов — 400—450. У квалифицированных спортсменов мышечное волокно может быть окружено пятью-шестью капиллярами, у женщин — четырьмя-пятью, в то время как у не занимающихся спортом — двумя-тремя капиллярами (Коц, 1986; Wilmore, Costill, 2004).

Композиция и структурные особенности мышечных волокон прямо связаны с возмож­ностями спортсмена к проявлению различных ви­дов выносливости. Установление в структуре мышечной ткани повышенного количества МС-волокон отражает биологические предпосылки мышц к выносливости при работе аэробного ха­рактера, а БСа- и БСб-волокон — к выносливос­ти при работе анаэробного характера. Увели­чение площади волокон того или иного типа в по­перечном срезе мышц отражает прирост вынос­ливости к работе аэробного или анаэробного ха­рактера.

4. В спортивной практике наиболее широко применяется регистрация механической эффективности работы (определяется как отно­шение количества энергии, необходимой для вы­полнения работы, к реально затраченному коли­честву энергии на ее выполнение). В условиях стандартных нагрузок механическая эффективность работы выше у спортсменов высокой ква­лификации и колеблется в пределах 25—27 %, у лиц, не занимающихся спортом, — в пределах 20-22 %.

Кислородная стоимость работы оценивается по количеству кислорода, затраченного на еди­ницу мощности нагрузки (мл 0₂-Вт~¹). У спортсме­нов высокого класса кислородная стоимость ра­боты на 40—60 % выше, чем у лиц, не занимаю­щихся спортом.

Более всестороннему контролю экономич­ности способствует регистрация значительного ко­личества локальных показателей, ориентиро­ванных на оценку экономичности отдельных фун­кций, определяющих механическую эффектив­ность работы и экономичность энергетических процессов. К таким показателям относятся: гемодинамический и вентиляционный эквиваленты, по­казатель кислородной стоимости дыхания, пульсо­вая стоимость работы и др.

Гемодинамический эквивалент (усл. ед.) представляет собой отношение сердечного выбро­са к потреблению кислорода и отражает эффектив­ность утилизации кислорода из крови, протекаю­щей к работающим органам. У спортсменов высо­кого класса, отличающихся высокой эффективнос­тью системы утилизации кислорода, часто регис­трируются величины порядка 6,25—6,50 усл. ед., в то время как у спортсменов, специализирующихся в скоростно-силовых видах спорта, а также у лиц, не занимающихся спортом, гемодинамический эк­вивалент обычно не опускается ниже 8—9 усл. ед.

Вентиляционный эквивалент (усл. ед.) пред­ставляет собой отношения легочной вентиляции к потреблению кислорода, отражает эффективность утилизации кислорода из воздуха, поступающего в легкие. У спортсменов высокого класса эффектив­ность утилизации кислорода выше (24,5 усл. ед.), чем у нетренированных лиц и представителей ско­ростно-силовых видов спорта (30—35 усл. ед.)

Показатель кислородной стоимости дыхания (мл 0₂/л 0₂) характеризует механическую эффек­тивность аппарата внешнего дыхания, определяется отношением потребления кислорода, затраченного на работу дыхательных мышц, к потреблению кис­лорода во время работы. Под влиянием тренировки кислородная стоимость дыхания существенно сни­жается и у спортсменов высокой квалификации сос­тавляет 2,6 мл 0₂/л 0₂, тогда как у малотрениро­ванных спортсменов — 4,8—5 мл 0₂/л 0₂.

Пульсовая стоимость работы (уд.) характери­зуется общим количеством сердечных сокращений при выполнении стандартной по мощности и дли­тельности работы. Регистрируется суммарная час­тота сердечных сокращений, затраченная на вы­полнение заданной работы за вычетом ЧСС покоя. Наиболее точная характеристика имеет место в том случае, если определяется избыточное коли­чество сердечных сокращений, зарегистрирован­ное как во время выполнения работы, так и в вос­становительном периоде.