CC BY
3
2. Гуменер П. И.. Штильман Е. В. // Гигиенические пробле- 3. Зинченко В. П., Леонова А. В., Стрелков Ю. К. Психо-мы компьютеризации общеобразовательной школы.— метрика утомления.— М., 1977.
М.. 1988.-С. 132-135. . /Побила 16.10.90
© Л. М. ТИХОМИРОВА, I". К. TEH, 1991 УДК 378.17
Л. М. Тихомирова, Г. К. Тен
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ОРГАНИЗМА СТУДЕНТОВ ПРИ АДАПТАЦИИ К ФИЗИЧЕСКИМ НАГРУЗКАМ
НИИ гигиены и профилактики заболевания среди детей и подростков ВНИЦ профилактической медицины Минздрава СССР,
Москва
Отбор студентов в студенческие отряды различного профиля с учетом адекватности их физических возможностей нагрузкам при различных видах деятельности в период трудового семестра по существу сводится к прогностической оценке адаптации организма студентов к физическим нагрузкам. Очевидно, что при проведении массовых обследований прогнозирование переносимости физических нагрузок должно осуществляться по данным несложных'и общедоступных методов исследования.
Объектом исследования служили 116 студентов Московского инженерно-физического института, работавшие в период трудового семестра монтерами пути на Московско-Курской дистанции Московской железной дороги. Возрастной состав, показатели физического развития и функционального состояния организма студентов представлены в табл. 1. Под динамическим наблюдением находился студенческий отряд из 39 человек, 12 из которых были в возрасте от 18 до 20 лет, 22 — от 21 года до 23 лет и 5 — от 24 до 26 лет. Исследование проводили трижды: в подготовительном периоде, в конце 2-й недели и на последней (5-й) неделе работы.
В качестве функциональной пробы использовали степ-тест [3]. Две нагрузки — первая мощностью около 3,5 Вт/кг (20 подъемов в минуту на ступеньку высотой 30 см в течение 3 мин) и вторая мощностью около 5,3 Вт/кг (30 подъемов в минуту в течение 3 мин на ту же ступеньку) — выполнялись последовательно без перерыва. По разнице частоты сердечных сокращений (ЧСС) после первой и второй нагрузок определяли величину Р'МС^о-
На основании полученных данных рассчитыва-
ли комплексные показатели функционального состояния организма. Коэффициент физиологической целесообразности (КФЦ) структурно-функциональных изменений сердца в процессе адаптации к физическим нагрузкам рассчитывали по формуле [2]:
КФЦ=
МПК HV '
где МПК= 1,7Х РШС170+1240 — максимальное потребление кислорода; НУ=1,1ХР^"С17о—24Х X 10'5Х (Р^УС17о)2—140 — объем сердца.
Индекс уровня физического развития (УФР) вычисляли по формуле [1]:
УФР- 700—ЗХ ЧСС—2,5Х АДСР—2,7Х возраст+0,28Х масса 350—2,6Х возраст+0,21 X рост
где АДср — среднее артериальное давление.
Другими расчетными показателями были силовой индекс (СИ) —отношение силы мышц наиболее сильной кисти к массе тела и отношение жизненной емкости легких (ЖЕЛ) к должной жизненной емкости ,легких (ДЖЕЛ), вычислявшейся по общепринятой формуле:
ДЖЕЛ= (27,6—0,11X возраст) X рост.
Для сравнительной оценки функционального состояния организма студентов в динамике трудового семестра был применен метод кластерного анализа. Целью данного метода являлась классификация исследуемой выборки, т. е. разделение на группы с заранее определенной мерой различий между лицами, входящими в одну группу, и между самими группами. Такая классификация называется «политехнической» и требует использования
Таблица
Возраст, показатели физического развития и функционального состояния организма студентов (М±о)
Возраст, годы
Число обследованных Рост, см Масса тела, кг ЖЕЛ. л Сила правой кисти, кг PWC.70, Вт/кг ЧСС в минуту
Ад, мм рт. ст.
систолическое диастолическое
18—20 37 21—23 57 24—26 22
179,3±7,4 174,9±7,0 172,4±5,2
72,5±9,7 72,5±5,6 69,6±5,3
4.5±0,8 4.5±0,7 4.5±0,4
53,8±9,7 51,5±6,4 51,8±10,5
2,2±0.3 2,1 ±0,3 2,4±0,4
68,0±8,9 65,7±6,7 65.2±6,3
118,3±9,0 117,3±7,9 121,6±11,1
78,8±6,5 74,7±7,0 78,8±2,7
Таблица 2
Матрица разностей между совокупностями свойств сравниваемых кандидатов
№
№
Л'«
№
1 —0,920 4,044 11 — 1,564 4,421 21 —0,576 3,578 .31 1,389 1,942
2 0,792 2,351 12 —2,086 4,464 22 — 1,785 4,467 32 0,071 3,015
3 0,914 2,128 13 — 1,939 4,417 23 0,398 2,210 33 1,201 2,375
4 —0,417 3,190 14 0,119 3,109 24 —2,206 4,382 34 2,668 0,710
5 0,270 2,506 15 — 1,662 4,192 25 1,226 1,623 35 —3,367 5,980
6 0,904 2,445 16 —0,074 3,091 26 0,176 2,859 36 0,378 2,710
7 0,457 2,477 17 0,385 3,190 27 — 1,514 3,659 37 -0,515 3,570 2,723
8 —0,208 3,227 18 — 1,422 3,992 28 0,619 3,085 38 —0,225
9 — 1,776 4,219 19 0,637 2,023 29 — 1,209 3,776 39 1,135 2,007
10 —0,484 3,363 20 0,346 2,645 30 1,426 . 1,857 Н — 2,972
метода количественной оценки различий между сравниваемыми субъектами с учетом всех принимаемых во внимание признаков [5].
Подобный подход обусловлен тем, что анализ результатов исследования, проведенного нами ранее, не позволил выделить какой-нибудь один из учитываемых показателей, по исходному уровню которого можно было бы прогнозировать функциональное состояние организма студентов в период трудового семестра. Так, показатель физической работоспособности, имеющий самые сильные корреляционные связи с показателями уровня функционального состояния сердечно-сосудистой и дыхательной систем организма, в процессе работы в студенческом отряде у 29,2 % обследованных снизился, у 54,1 % повысился, а у 16,6 % практически не изменился. При этом динамика данного показателя не зависела от исходного уровня. Очевидно, высокий УФР является необходимым условием благополучной адаптации к физическим нагрузкам, однако этого недостаточно для прогнозирования динамики функционального состояния организма.
Таким образом, для прогнозирования изменений функционального состояния организма в процессе адаптации к факторам окружающей среды необходимо использовать не один, хотя бы и очень важный, показатель, а некоторую совокупность свойств, которыми обладает данный
субъект. Причем в первую очередь должны учитываться показатели тех систем, которые отвечают за адаптацию к данному фактору.
Разность между совокупностями свойств двух субъектов определяли по формуле [4]:
' — т /V V \ 2
2 ( ) а]
/=| У а/
где п — число показателей, по которым субъект М лучше субъекта /V, с которым он сравнивается; т — число показателей, по которым субъект М хуже субъекта Л/; х¡, я,- — обозначение г-го и /-го свойства; а„ а( — коэффициенты весомости /-го и /-го свойств; а„ ст; — средние квадратиче-ские отклонения /-го и /-го свойств по всей исследуемой выборке, в которую входят М н N.
Приняты следующие обозначения: все кандидаты в члены студенческого отряда были обозначены цифрами, соответствующими их порядковым номерам; оценку каждого из них осуществляли по 5 параметрам, которые характеризовали: УФР —А; отношение ЖЕЛ/ДЖЕЛ — Б;
Таблица 3
Динамика показателей физического развития и функционального состояния организма студентов в период 3-го трудового семестра
(М±т)
Группа ! Группа II
Показатель подготовительный конец 2-й последняя подготовительный конец 2-й последняя
период недели неделя период недели неделя
ЧСС в минуту 64,1 ±7,0 63,6±3,1 69,4±7,9 65,7± 16,9 67,2±9,9 67,8±10,1
АД, мм рт. ст.:
систолическое 115,3±5,5 113,5±7,8 112,4±9,4 121,2±Ю,2 120,4±9,7 114,3±9,8
диастолическое 75,8±5,5 71,3±7,8 66,7± 11,5 77,2±6,8 71,4+6,5 70,2± 10,6
УФР 0,748±0,080 0,776±0,066 0,753±0,103 0,680±0,088 0,739±0,116 0,752±0,137
ЖЕЛ/ДЖЕЛ 1,016±0,111 1,016±0,172 0,997±0,138 1,000±0,159 0,958±0,157 1,010±С,123
СИ 76,9±9,3 66,8±13,2 67,8+9,0 67,5+6,2 55,5±6,9 64,3±7,9
РШС|70, Вт/кг 2,3±0,2 2,8±0,2 2,3±0,3 1,9±0,2 2,5±0,3 2,1 ±0,2
КФЦ 4,030±0,125 3,899±0,171 4,059±0,222 4,301 ±0,221 4,068±0,243 4,156±0,146
КФЦ — В; СИ —Г; Р\УС170 — Д. Коэффициент весомости а определяли с учетом степени важности /-го или /-го свойств в проводимом исследовании. За 1 была принята весомость наиболее важного свойства, а весомость остальных устанавливали экспертным методом сравнительно с ним. В нашем исследовании коэффициенты весомости выбранных параметров были следующими: аЛ — 0,4, об — 0,2, ав — 0,8, аг — 0,6, ад — 1. Эталонами, вокруг которых формировались кластеры, были гипотетические студенты: первый, названный лидером (Л), для которого условно было принято, что его уровни учитываемых признаков равны наибольшим величинам соответствующих параметров, полученных при обследовании всей выборки, и второй, все учитываемые показатели которого соответствовали существующим возрастным нормам (Н).
В табл. 2 приведена матрица результатов расчета разностей й при сравнении всех кандидатов сЛиН. Величина й является количествён-' ным показателем, не имеющим размерности и характеризующим обобщенный уровень функционирования организма при определенных уровнях функционирования различных его систем. Условием того, что уровень функционального состояния какого-либо кандидата (К) выше существующего нормативного уровня, являлось соотношение с?кн>0. Чтобы кто-нибудь из кандидатов попал в кластер с Л, необходимо было выполнение условия с?кл< т. е. разность, полученная
при сравнении данного кандидата с Л, должна была быть меньше '/г разности, полученной при сравнении Н с Л. Условием попадания какого-нибудь кандидата в один кластер с Н
являлось одно из соотношений если
¿нл> если с?кн<0.
Таким образом, кандидат К попадает в один кластер с Л, если по совокупности признаков он значительно превосходит существующий уровень возрастной нормы. Если превосходство не столь существенно или его совокупный уровень чуть ниже Н, то он попадает в один с ним кластер.
Так как ¿нл=2,972, то только 1 студент (№ 34) попал в кластер Л, поскольку его разность ¿34 при сравнении с лидером составляла 0,710 и была меньше '/г величины л, т. е. меньше 1,486. Из 20 студентов, имевших значение ^кн>0, у 19
оно было меньше 1,486 (^р) , поэтому они
вошли в кластер Н. Из 19 студентов, имевших значение ¿км<0, у 1 (№ 16) оно по модулю было меньше 0,1486 (0,05 ¿нл), и он также был включен в кластер Н, после чего общая численность кластера Н составила 20 человек.
Студенты, включенные в кластер Л (1 человек)
и Н (20 человек), были объединены в группу I, так как совокупные уровни функционального состояния их организма соответствовали существующему нормативному уровню или были выше. В связи с этим было сделано предположение, что в период работы в студенческом отряде у данной группы студентов процесс адаптации к физическим нагрузкам должен протекать благополучно.
Студенты, не вошедшие в кластер Л и Н (18 человек), имели совокупный уровень функционального состояния организма значительно ниже нормативного, поэтому они были объединены в группу II, и процесс адаптации к физическим нагрузкам у них предположительно должен был быть напряженнее, чем у студентов группы I.
В табл. 3 представлена динамика функционального состояния организма студентов двух групп в процессе работы в студенческом отряде.
Анализ полученных результатов показывает, что в подготовительном периоде средний уровень всех учитываемых параметров в группе I был достоверно выше, чем в группе II. К концу 2-й недели работы в строительном отряде эта разница практически нивелировалась, но к концу трудового семестра вновь возросла. Следовательно, для студентов группы II были характерны более резкие изменения уровня функционального состояния, чем для студентов группы I, что свидетельствует о большей цене адаптации для них, чем для студентов группы I. Необходимо отметить, что к концу работы в студенческом отряде уровень функционального состояния студентов группы II так и остался значительно ниже нормативного.
Таким образом, кластерный анализ позволяет проводить классификацию студентов с учетом нескольких признаков, характеризующих совокупный уровень функционирования организма и с достаточной долей вероятности прогнозировать функциональное состояние организма студентов в процессе адаптации к физическому труду.
Литература
1. Душанин С. А., Иващенко Л. Я., Пирогова Е. А. Тренировочные программы для здоровья.— Киев, 1985.
2. Карпман В. Л., Белоцерковский 3. Б., Гудков И. А. Тестирование в спортивной медицине.— М., 1988.—С. 75—95.
3. Самоконтроль физического состояния в процессе занятий физическим воспитанием: Метод, рекомендации / Сост. Африканов Л. А., Африканова Л. П., Смирнов Л. Н.— Рязань, 1986.
4. Славин М. Б. Методы системного анализа в медицинских исследованиях.—М., 1989,—С. 102—112.
5. Bailey К. Ц Behav. Sci.— 1985,— Vol. 30, N 2,— P. 98—107.
Поступила 04.01.91
Summary. The use of the claster analysis for the students
detachments to form is recommended.
