CC BY
8ПОЛОВЫЕ РАЗЛИЧИЯ В КАРДИОРЕСПИРАТОРНОИ СИСТЕМЕ И КАДЕНЦИИ ХОДЬБЫ ЛЮДЕИ ПОЖИЛОГО ВОЗРАСТА
УДК/UDC 796.012.412.3: 620.95
Поступила в редакцию 30.03.2022 г.
Информация для связи с автором: logsi@list.ru
Кандидат биологических наук, доцент А.С. Снигирев1 Доктор биологических наук, профессор С.И. Логинов2 Кандидат биологических наук А.С. Кинтюхин1 Кандидат педагогических наук А.Ю. Николаев1
Сургутский государственный университет, Сургут 2Владимирский государственный университет, Владимир
SEX DiFFERENCES iN THE CARDiORESPiRATORY SYSTEM AND WALKiNG CADENCE iN THE ELDERLY
PhD, Associate Professor A.S. Snigirev1 Dr. Biol., Professor S.I. Loginov2 PhD A.S. Kintyuhin1 PhD A.Yu. Nikolaev1
1 Surgut State University, Surgut
2 Vladimir State University, Vladimir
Аннотация
Цель исследования - выяснить зависимость расхода энергии от каденции ходьбы в выборке людей пожилого возраста г. Сургута. Методика и организация исследования. В выборке пожилых людей (11=31. возраст 64,7±5,26 лет) изучена взаимосвязь каденции ходьбы с ее метаболической стоимостью в пределах 3-6 МЕТ. Участники ходили по беговой дорожке со скоростью 2^7 км/ч в течение 5 мин на каждой скорости. Регистрировали потребление кислорода, частоту дыхания и сердечных сокращений, определяли параметры шага (длительность полного шага, амплитуда моды, индекс ходьбы, длительность шага, длительность опоры ноги, длительность переноса ноги). Измеряли длину ноги, длину и массу тела. Результаты исследования и выводы. Установлено, что с увеличением скорости ходьбы величина исследуемых показателей возрастает р<0,05). Зависимость затрат энергии (Е, МЕТ) от величины каденции ходьбы (КХ, шаг/мин) отображается уравнениями вида: Е=15,9-0,32КХ+0,002КХ2 у мужчин и Е=16,3-0,34КХ+0,002КХ2 у женщин. Индекс ходьбы при изменении скорости от 2 до 6 км/ч увеличивается в 7,1 раза у мужчин и в 10,2 раза у женщин, что может свидетельствовать о напряжении нейролокомоторных механизмов регуляции ходьбы с возрастающей скоростью. В условиях Севера людям пожилого возраста можно рекомендовать ходьбу с каденцией 100-125 шаг/мин в диапазоне интенсивности от 3 до 5 МЕТ с индексом ходьбы в пределах 960-1000 у.е. у мужчин и женщин. Ходьба с затратами 6 МЕТ нежелательна.
Ключевые слова: каденция, ходьба, индекс ходьбы, потребление О2, пожилые.
Abstract
Objective of the study was to find out the dependence of energy consumption on walking cadence in a sample of elderly people in the city of Surgut. Methods and structure of the study. In a sample of elderly people (n=31, age 64.7±5.26 years), the relationship between walking cadence and its metabolic cost in the range of 3-6 METs was studied. Participants walked on the treadmill at a speed of 2^7 km/h for 5 minutes at each speed. Oxygen consumption, respiratory rate and heart rate were recorded, and step parameters were determined (full step duration, mode amplitude, walking index, step duration, leg support duration, leg swing duration). Leg length, body length and weight were measured.
Results and conclusions. It has been established that with an increase in walking speed, the value of the studied parameters increases (t test, p<0.05). The dependence of energy expenditure (E, MET) on the magnitude of the walking cadence (KH, step / min) is displayed by equations of the form: E = 15.9-0.32KH + 0.002KH2 for men and E = 16.3-0.34KH + 0.002KH2 in women, the Walking index with a change in speed from 2 to 6 km/h increases by 7.1 times in men and 10.2 times in women, which may indicate the tension of the neurolocomotor mechanisms of regulation of walking with increasing speed. In the conditions of the North, elderly people can be recommended to walk with a cadence of 100125 steps / min in the intensity range from 3 to 5 METs with a walking index in the range of 960-1000 c.u. in men and women. Walking at a cost of 6 METs is undesirable.
Keywords: cadence, walking, walking index, O consumption, elderly.
□ и
£ г. CL
4—
О OJ и
CL ' -о с
га
^
О (U .с Н
Введение. Популяция людей пожилого возраста (от 60 до 74 лет по классификации ВОЗ) составляет почти четверть всего населения России [3]. По имеющимся данным, эта категория имеет высокую потребность в физической активности, но не имеет возможности участвовать в ее организованных формах подобно студентам, которые в рамках учебного процесса посещают занятия физической культурой [1]. Лица пожилого возраста в этом смысле могут надеяться только на себя и посещать спортивные залы и бассейны или заниматься в фитнес-центрах на платной основе для сохранения здоровья.
Ходьба как средство оздоровительной физической культуры предпочтительна для этой категории, так как не требует помещений и больших дополнительных финансовых за-
трат. С этой целью ее рекомендуют выполнять с умеренной и высокой интенсивностью в диапазоне от 3 до 6 МЕТ [4]. Однако механизм действия темпа ходьбы, определяемого длиной шага и ритма ходьбы, задаваемого частотой шагов, у лиц пожилого возраста недостаточно понятен. Вместе эти два параметра характеризуют каденцию ходьбы (шаг/мин) [6], которая при ходьбе на расстояние больше одного километра непрерывно выбирается человеком непроизвольно по принципу преферендума [8].
Цель исследования - выяснить зависимость расхода энергии от каденции ходьбы в выборке людей пожилого возраста г Сургута.
Методика и организация исследования. В исследовании приняли участие пожилые люди (п=31, из них
58
http://www.teoriya.ru
№5^ 2022 Май | May
13 мужчин в возрасте 64,2±3,76 лет и 18 женщин в возрасте 62,3±6,75 лет). Все участники до начала исследования подписали информированное согласие. На момент исследования противопоказаний к тестам c физической нагрузкой не имели. Независимой переменной являлась ходьба на беговой дорожке Matrix со скоростью 2x7 км/ч по 5 мин на каждой скорости, общая продолжительность теста - 30 мин. Для определения параметров дыхания и основного обмена использовали метаболограф Fitmate Pro фирмы COSMED (Италия).
В качестве зависимых переменных регистрировали частоту дыхания (ЧД, раз/мин), относительное потребление кислорода (ОПО2, мл/мин/кг), частоту сердечных сокращений (ЧСС, уд/мин). Данные П02 и ЧСС усредняли каждые 15 с, передавали на персональный компьютер для отображения и сохраняли во внутренней базе данных для последующего анализа. Шаги регистрировали с помощью видеокамеры GoPro Hero 6 Black, с частотой 120 кадров/с. Рассчитывали длительность полного шага (ДПШ, с), амплитуду моды (АМ, %), индекс ходьбы (ИХ, у. е.), длительность шага (ДШ, мм), измеряли длину ноги (м), длину и массу тела (м, кг). Индекс ходьбы рассчитывали по формуле: ИХ = АМо/(2*МохйХ), где Мо - значение модального класса в секундах; АМо - амплитуда моды в %; dX - вариационный размах (разность между наибольшим и наименьшим значением интервала), с.
Статистическую обработку проводили с помощью пакета программ Statistica, v.10 (StatSoft, США). Предварительно оценивали нормальность распределения. Рассчитывали среднее арифметическое (Х), среднеквадратическое отклонение (SD), 0,95 доверительный интервал (±0,95 ДИ), проводили регрессионный анализ. Для оценки достоверности наблюдаемых различий использовали двусторонний t-test для связанных и несвязанных групп, а также непараметрический критерий Уилкоксона, Манна-Уитни при уровне значимости p<0,05.
Таблица 1. Возраст и антропометрические показатели, X ± SD
Показатели Мужчины, n=13 Женщины, n=18
Возраст, лет 64,2±3,76 62,3±6,75
Длина тела, м 1,75±0,045 1,62±0,08*
Масса тела, кг 84,4±9,7 78,5±12,9
ИМТ, кг/м2 27,5±3,38 29,8±4,47
Длина ноги, м 0,88±0,03 0,84±0,03*
Условные обозначения: * - уровень значимости различий по сравнению с данными у мужчин.
Результаты исследования и их обсуждение. В исследуемой выборке индивидов пожилого возраста мужчины имели существенно большие длину тела и длину ноги (р<0,05), но не отличались от женщин по возрасту, массе тела и индексу массы тела (табл. 1).
По мере увеличения скорости ходьбы до 3 км/ч существенно повышалась величина относительного потребления кислорода (мужчины) и ЧСС (женщины), а при скорости 4 км/ч и далее возрастали все остальные показатели, кроме показателя концентрации кислорода в выдыхаемом воздухе у мужчин. Частота дыхания была исходно высокой и существенно возрастала только при скорости 6 км/ч. Гендерные различия между показателями ЛВ отмечены при скорости движения 6 и 7 км/ч, ЧСС - на скорости 5 и 6 км/ч, ОПО -7 км/ч (табл. 2).
При увеличении скорости ходьбы изменялась временная и биомеханическая структура шага. Увеличивались: амплитуда моды, длина шага, индекс ходьбы (р<0,05). Уменьшались: длительность полного шага и опоры ноги (<0,05). Показатели длительности переноса ноги не менялись (табл. 3).
Оценка метаболической стоимости каденции ходьбы выявила различные результаты у мужчин и женщин пожилого возраста. По данным регрессионного анализа, зависимость затрат энергии (Е, МЕТ) от величины каденции ходьбы (КХ, шаг/мин) отображается уравнением вида: Е=15,9-0,32 КХ+0,002 КХ2 у мужчин и Е=16,3-0,34 Х+0,002 КХ2 у женщин, где Е - расход энергии в МЕТ, КХ - величина каденции в шаг/мин; 0,32, 0,34, 0,0002 -эмпирические коэффициенты.
При ходьбе умеренной интенсивности в 3 МЕТ пожилые мужчины делали в среднем 100, а женщины - 103 шаг/мин. С нагрузкой в 6 МЕТ многие мужчины и женщины не справлялись, поэтому каденцию оценивали при затратах энергии в 5 МЕТ При интенсивности ходьбы в 5 МЕТ мужчины выполняли в среднем 122 шаг/мин, а женщины - 125 шаг/мин (см. рисунок).
Мы представляем одну из заключительных работ серии исследований по выяснению взаимоотношений между показателями, характеризующими каденцию ходьбы людей разного возраста с позиций биоэнергетики и биомеханики с учетом пола.
В предыдущей работе [1] установлено, что каденция ходьбы молодых индивидов составляла при 3 МЕТ (умеренная интенсивность) 96 шаг/мин у женщин и 92 шаг/мин у мужчин,
Таблица 2. Динамика показателей кардиореспираторной системы людей пожилого возраста в покое и при разной скорости ходьбы на тред-миле (X±SD), п=31.
Показатели Скорость ходьбы, км/ч
2 3 4 5 6 7
Мужчины, 64,2±3,76 (n=13)
ЧД, экс/мин 21,4±4,1 22,1±4,4 22,9±5,3 23,9±5,4 25,8±5,4А 28,8±6,2А*
ЛВ, л/мин 20,3±4,5 23,8±5,4 27,1±5,9А 31,4±6,9А 37,4±6,8А* 48,4±10,1А*
ОПО2, мл/кг/мин 9,5±1,8 11,3±1,8А 12,7±2,1 ▲ 15,1±2,4А 18,4±2,6А 23,4±2,8А*
КО2, % 16,5±0,5 16,6±0,6 16,5±0,65 16,4±0,7 16,3±0,6 16,3±0,6
ЧСС, уд/мин 91,3±14,5 93,8±13,7 101±13,8 106,7±13,9А* 116,4±15,0А * 131,6±18,4А
Женщины, 62,3±6,75 (n=18)
ЧД, экс/мин 22,4±1,9 24,3±3,2 25,7±4,2 24,2±3,9 24,3±4,4А 23,4±3,2А
ЛВ, л/мин 18,1±2,4 23,5±3,7 27,2±6,3А 32,6±6,8А 32,5±6,2А 34,2±4,9А
ОПО2, мл/кг/мин 8,2±1,9 10,1±2,6 12,8±2,8А 14,7±3,2А 18,9±5,1А 27,2±3,1А
КО2, % 16,6±0,6 16,7±0,6 16,5±0,3 16,5±0,3 16,5±0,2 16,7±0,2
ЧСС, уд/мин 87,3±7,5 101,9±9,2А 109,6±11,3А 115,9±8,94А 125,6±15,2А 130,4±14,2
Условные обозначения: ▲ - уровень значимости различий по сравнению с данными при 2 км/ч у мужчин и женщин, * - уровень значимости различий между показателями мужчин и женщин, р<0,05. (X±SD) - среднее арифметическое и стандартное отклонение. ЧД - частота дыхания, экс/мин, ЧСС - частота сердечных сокращений, уд/мин, ЛВ - легочная вентиляция, л/мин, ОПО2 - относительное потребление кислорода, мл/мин/кг, КО2 - концентрация кислорода в выдыхаемом воздухе, %.
№5 • 2022 Май | May
http://www.teoriya.ru
Таблица 3. Динамика параметров ходьбы пожилых людей при разной скорости движения на тредмиле (X±SD), п=31
Показатели Скорость ходьбы, км/ч
2 3 4 5 6 7
Мужчины, 64,2±3,76 (n=13)
ДПШ, с 0,56±0,11 0,54±0,16 0,52±0,12 0,46±0,1А 0,43±0,11А 0,45±0,03А*
АМ, % 21,7±6,3 23,6±9,4А* 32,0±7,8А* 38,6±5,8А* 45,6±11,1 ▲ 42,3±12,0А*
ИХ, у.е. 229,6±124,5 650,9±347А 882,7±303,1А 1337,2±276,5А 1629,9±387,2А 1378,5±642,7А
ДШ, мм 522,4±23,9 523,8±20,9 560,7±30,7 521,7±66,2 625,6±33,7А 648,5±61,5А
ДОН, с 0,39±0,11* 0,15±0,03А * 0,14±0,03А * 0,12±0,03ж* 0,074±0,02А* 0,021±0,02А
ДПН, с 0,20±0,06 0,19±0,06 0,2±0,05 0,18±0,04 0,17±0,04 0,18±0,02
Женщины, 62,3±6,75, (n=18)
ДПШ, с 0,52±0,08 0,47±0,1 0,43±0,08А 0,42±0,05А 0,38±0,05А 0,39±0,02А
АМ, % 19,1±4,9 29,4±4,5А 42,5±12,1 ▲ 48,6±7,5А 51,6±15,1 ▲ 52,5±4,9А
ИХ, у.е. 195,9±83,8 595,8±84,2А 1000,8±78,4А 1528,1±458,4А 1983,6±711А 1467,6±465,8А
ДШ, мм 534,5±33,6 556,9±22,1 568,2±38,5А 544,6±36,9 661,1±46,0А 656,6±51,8А
ДОН, с 0,24±0,08 0,08±0,03А 0,08±0,03А 0,095±0,02А 0,034±0,02А 0,024±0,014А
ДПН, с 0,18±0,05 0,19±0,04 0,17±0,045 0,16±0,04 0,15±0,04 0,16±0,014
□ и
£ г. CL
ч—
О 0J и
CL ' -о с
га
^
О (U .с Н
Условные обозначения: ДПШ - длительность полного шага (сек), ИХ - индекс ходьбы (у.е.), ДШ - длина шага (мм), ДОН - длительность опоры ноги (с), ДПН - длительность переноса ноги (с), ▲ - достоверно при уровне значимости p<0,05, между 2 км/ч и 3-7 км/ч; * - уровень значимости различий между показателями мужчин и женщин, p<0,05.
На этом основании можно предполагать о развивающемся напряжении регуляторных механизмов.
Вывод. Таким образом, в условиях Севера людям пожилого возраста можно рекомендовать ходьбу с каденцией 100-125 шаг/мин в диапазоне интенсивности от 3 до 5 МЕТ с индексом ходьбы в пределах 960-1000 у. е. Ходьба с затратами 6 МЕТ нежелательна.
Литература
1. Логинов, С.И. Каденция и биоэнергетика ходьбы молодых людей на Севере / С.И. Логинов, А.С. Кинтюхин, М.Я. Брагинский и др. // Теория и практика физ. культуры. - 2019. - № 11. - С. 93-95.
2. Логинов С.И. Гендер-зависимые ассоциации биомеханики и вариабельности ходьбы людей среднего возраста / С.И. Логинов, А.С. Кинтюхин, А.С. Снигирев и др. // Теория и практика физ. культуры. - 2020. - № 5. - С. 92-94.
3. Население России по полу и возрасту: статистика, распределение. // Statdata.ru. Электронный ресурс. Дата обращения 11.03.2020.
References
1. Loginov S.I., Kintyuhin A.S., Braginsky M.Ya. et al. Kadenciya i bio-energetika hodby molodyh lyudej na Severe [Cadence and bioener-getics of walking of young people in the North]. Teoriya i praktika fiz. kultury. 2019. No. 11. pp. 93-95.
2. Loginov S.I., Kintyuhin A.S., Snigirev A.S. et al. Gender-zavisimye as-sociacii biomekhaniki i variabelnosti hodby lyudej srednego vozrasta [Gender-dependent associations of biomechanics and walking variability in middle-aged people]. Teoriya i praktika fiz. kultury. 2020. No. 5. pp. 92-94.
3. Naselenie Rossii po polu i vozrastu: statistika, raspredelenie. Stat-data.ru. [The population of Russia by sex and age: statistics, distribution. Statdata.ru.] [Electronic resource]. Date of access: 11.03.2020.
4. Amagasa S., Fukushima N., Kikuchi H., Oka K., Chastin S., Tudor-Locke C., Owen N., Inoue S. Older Adults' Daily Step Counts and Time in Sedentary Behavior and Different Intensities of Physical Activity. // J. Epidemiol. 2021. V. 31. №> 5. P. 350-355. doi: 10.2188/jea. JE20200080.
5. O'Brien M.W., Kivell M.J., Wojcik W.R., D'Entremont G.R., Kimmerly D.S., Fowles J.R. Influence of Anthropometrics on Step-Rate Thresholds for Moderate and Vigorous Physical Activity in Older Adults: Scientific Modeling Study. // JMIR Aging. 2018. Dec 13. 1(2):e12363. doi: 10.2196/12363.
6. Tudor-Locke C., Ducharme S.W., Aguiar E.J., Schuna J.M. Jr, Bar-reira T.V. et al. Walking cadence (steps/min) and intensity in 41 to
60-year-old adults: the CADENCE-adults study. // Int. J. Behav. Nutr. Phys. Act. 2020. 17(1):137. doi: 10.1186/s12966-020-01045-z.
7. Tudor-Locke C., Mora-Gonzalez J., Ducharme S.W., Aguiar E.J., Schuna J.M. Jr, Walking cadence (steps/min) and intensity in
61-85-year-old adults: the CADENCE-Adults study. // Int. J. Behav. Nutr. Phys. Act. 2021. 18(1):129. doi: 10.1186/s12966-021-01199-4.
8. Tudor-Locke C., Schuna J.M., Han H., Aguiar E.J., Larrivee S., Hsia D.S., Ducharme S.W., Barreira T.V., Johnson W.D. Cadence (steps/ min) and intensity during ambulation in 6-20 year olds: the CADENCE-kids study // Int. J. Behav. Nutr. Phys. Act. 2018. V. 15. N 1. 20. doi: 10.1186/s12966-018-0651-y.
Зависимость расхода энергии в МЕТ от величины каденции ходьбы у мужчин (А) и женщин (Б) пожилого возраста
что соответствовало их комфортным ощущениям при ходьбе. При 6 МЕТ (высокая интенсивность) каденция составляла 141 шаг/мин у мужчин и 142 шаг/мин у женщин и для многих была некомфортной.
В другой нашей работе [2] показано, что каденция ходьбы индивидов среднего возраста при 3 МЕТ равнялась 75 шаг/мин у мужчин и 86 шаг/мин у женщин. При 6 МЕТ каденция составляла 126 шаг/мин у мужчин и 132 шаг/мин у женщин. Очевидно, что у лиц среднего возраста величина каденции уменьшается при тех же затратах энергии, что может свидетельствовать о снижении работоспособности организма испытуемых данной выборочной совокупности.
Ваналогичном исследованиизначения каденции (шаг/мин) с затратами энергии в 3 МЕТ составляли 110 шаг/мин и при 6 МЕТ - 130 шаг/мин) [5]. В работах C. Tudor-Locke с соавторами отмечены эвристические значения каденции размером 96 шаг/мин при 3 МЕТ и 119 шаг/мин при 6 МЕТ у индивидов в возрасте 18-20 лет [8]. У лиц среднего возраста (41-60 лет) при 3 и 6 МЕТ каденция составляла 100 и 130 шаг/мин [6]. У пожилых индивидов в возрасте 61-85 лет пороги частоты шагов в 100, 110 и 120 шагов в минуту были связаны с 3, 4 и 5 MET, соответственно. Большинство протестированных пожилых людей не достигли интенсивности >6 MET, поэтому авторы (точно так же, как и мы) отметили, что данные не позволяют установить критические значения, соответствующие этому уровню интенсивности затраты энергии [7].
Вместе с метаболической характеристикой оптимальной каденции мы определили вариабельность шагов при разных скоростях движения. Интегральным показателем может выступать индекс ходьбы, рассчитанный нами на основе анализа временных рядов длительности полного шага. Индекс ходьбы увеличивался по мере роста скорости ходьбы с 2 до 7 км/ч в 7,1 раза у мужчин и в 10,2 раза у женщин.
http://www.teoriya.ru
№5^ 2022 Май | May
