CC BY
27МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ СПОРТИВНОЙ ТРЕНИРОВКИ
УДК 612.273.1
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАРДИОРЕСПИРАТОРНОГО
НАГРУЗОЧНОГО ТЕСТА СПОРТСМЕНОВ ВЫСОКОЙ КВАЛИФИКАЦИИ
А. Л. Захаревич, Л. С. Сосна, Ю. Э. Питкевич, Д. С. Пфейфер,
А. С. Кузикевич,
Государственное учреждение «Республиканский научно-практический центр
спорта»
Аннотация
В статье представлены практические аспекты кардиореспираторного нагрузочного тестирования в качестве высокотехнологичного метода определения уровня аэробной работоспособности. Описана методика проведения теста для спортсменов высокой квалификации. Приведены данные исследования 33 спортсменов высокой квалификации, представителей единоборств, современного пятиборья, велоспорта. Проведенное исследование демонстрирует различия показателей пикового потребления кислорода, частоты сердечных сокращений на уровне порога анаэробного обмена у спортсменов, специализирующихся в различных видах спорта
COMPARATIVE ANALYSIS OF INDEXES OF CARDIORESPIRATORY STRESS
TEST OF HIGHLY QUALIFIED SPORTSMEN
Abstract
Practical aspects of cardiorespiratory stress test as high-tech method of the aerobic capacity level's determination are represented in the article. The method of the test running for the highly qualified sportsmen is described. The research data of 33 highly qualified sportsmen, representatives of combat sports, modern pentathlon, cycling, were given. The undertaken research demonstrates differences in the VO2 peak indexes, heart rate at the anaerobic metabolism threshold of the different sports' sportsmen.
Введение
Тест с физической нагрузкой (нагрузочный тест - НТ) - универсальное средство оценки физической работоспособности и определения механизмов нарушения толерантности к физической нагрузке [1]. В практике спортивной медицины и спортивной науки интерпретация результатов НТ подразумевает оценку работоспособности, учет как медицинских, так и биологических параметров, влияющих на особенности деятельности организма спортсмена.
При анализе результатов НТ атлетов с целью оценки общей работоспособности приоритетными становятся не так называемые «ЭКГ - признаки», а такие показатели, как мощность выполненной нагрузки, общий объем выполненной работы, динамика артериального давления (АД) и частоты сердечных сокращений (ЧСС), порог анаэробного обмена (ПАНО), максимальное потребление кислорода (МПК), динамика уровня лактата и др. как во время теста, так и в восстановительный период.
Кардиореспираторные НТ (КРНТ, эргоспирометрия) относятся к группе высокотехнологичных тестов, требующих которых дорогостоящего оборудования для определения газообмена и устройства для дозирования физической нагрузки (эргометр). При эргоспирометрии регистрируются следующие показатели: фракция кислорода, углекислого газа и объем выдыхаемого воздуха. В комплексе с ЧСС на основании этих
трех данных рассчитываются другие параметры, которые обрабатываются автоматически в режиме on-line.
МПК является одним из наиболее информативных показателей функционального состояния кардиореспираторной системы, ее резервов, аэробного потенциала организма и уровня здоровья. МПК характеризует высшую границу доступного организму уровня окислительных процессов, предельно усиленных мышечной работой [2, 3].
Различают абсолютные и относительные показатели МПК. Абсолютные показатели МПК (л/мин) находятся в прямой связи с массой тела. В видах спорта, требующих больших аэробных затрат, возможности спортсмена правильнее оценивать по относительному МПК [4, 5].
Вопрос использования критерия ПАНО в системе подготовки спортсменов отличается многообразием подходов к его количественной оценке [6-9].
Распространены методы оценки ПАНО на основе регистрации физиологических и метаболических показателей в условиях тестов со ступенчато повышающейся нагрузкой, на основе определённых показателей (изменение мощности и скорости нагрузки, временных интервалов и т.д.). Конечным продуктом анаэробного гликолиза является молочная кислота, поэтому об интенсификации анаэробного обмена и достижении спортсменом уровня ПАНО судят по её накоплению в крови (лактатный порог).
Альтернативные способы определения ПАНО основаны на изменении т.н. вентиляторного порога, который определяется по динамике показателей внешнего дыхания (легочной вентиляции (УЕ) или объёма выдыхаемого СО2, величины дыхательного коэффициента: RER - УСО2/УО2, производных показателей дыхания и кровообращения (неметаболический излишек СО2), ЧСС, поскольку при достижении пороговой мощности нарушается линейность зависимости данных показателей от характеристик работы атлета.
Несмотря на широкое распространение методов определения ПАНО в спортивной медицине и науке данный вопрос не теряет свою актуальность.
Цель исследования: сравнительный анализ показателей спировелоэргометрии, а также сопоставление значений ЧСС на уровне вентиляторного (респираторного) и лактатного ПАНО, полученных в ходе выполнения КРНТ спортсменами высокой квалификации различных видов спорта.
Организация и методы исследования. Исследования проводились на базе РНПЦ спорта Республики Беларусь в лабораториях медико-биологических исследований и биохимии. В тестировании принимали участие высококвалифицированные спортсмены (МС, МСМК, ЗМС), представители современного пятиборья (n=10), единоборств (n=10), велоспорта (n=13). Возраст испытуемых составил 17 - 30 лет. Период подготовки - подготовительный.
Для определения уровня аэробных возможностей спортсменов и порога анаэробного обмена проведена спировелоэргометрическая проба со ступенчатовозраста-ющей нагрузкой. Мощность первой ступени составила 125 Вт, длительность каждой ступени - 2 минуты. Во время теста осуществлялось мониторирование ЭКГ, ЧСС, АД на каждой ступени, показателей газоанализа. Критерий остановки пробы: отказ спортсмена от дальнейшего выполнения физической нагрузки в связи с максимальным утомлением. Проба с физической нагрузкой осуществлялась на системе эргоспи-рометрии Schiller. Все спортсмены прошли углубленное медицинское обследование, не выявившее заболеваний сердечно-сосудистой, дыхательной и других систем, которые могли бы повлиять на результаты КРНТ.
Измерение содержания лактата в сыворотке крови определяли с помощью анализатора лактата и глюкозы Biosen C-line. Для оценки динамики лактата выполняли забор в конце каждой ступени без остановки тестирования. Построение лактатной кривой с определением пульсовых зон осуществлялось с использованием программы «Биохим-Эксперт», разработанной на базе лаборатории биохимии.
Лактатный порог дифференцировали по содержанию лактата, равному 4 ммоль/л, респираторный (вентиляторный) - по величине RER (= 1,0).
Статистическая обработка данных была выполнена с помощью пакета программ 81айзйса 10.0 и М8 Ехе1. Нормальность распределения показателей в каждой из сравниваемых групп определяли с помощью критерия Шапиро-Уилка. Для сравнения показателей использовали непараметрический критерий Краскела-Уоллиса. В случае выявления различий при сравнении всех групп с помощью критерия Крас-кела-Уоллиса для более точного описания наблюдаемых тенденций использовали критерий Манна-Уитни, позволяющий оценить различия показателей при сравнении групп попарно. Результаты считались статистически значимыми при р<0,05.
Для оценки согласованности результатов (ЧСС на уровне ПАНО) двух методов (по газоанализу и лактату) использовали методику Бланда-Альтмана. Для каждой пары измерений рассчитывали разность; среднее значение разности характеризовало систематическое расхождение, а стандартное отклонение разности - согласованность методов.
Результаты и их обсуждение
Необходимо подчеркнуть, что случаев остановки теста по медицинским показаниям не отмечено. Нарушения ритма или проводимости, а также диагностически значимая девиация сегмента 8Т во время пробы не зарегистрированы ни у одного спортсмена.
Значения медиан (Ме) некоторых показателей спировелоэргометрии у представителей велоспорта, современного пятиборья, единоборств представлены в таблице 1. Исходно сидя на велоэргометре до нагрузки ЧСС у единоборцев составила 67,5 уд/мин, у велосипедистов и пятиборцев - 77 и 73 уд/мин соответственно. Достоверных различий (р<0,05) между видами спорта по значению исходной ЧСС не выявлено.
По результатам спировелоэргометрии уровень физической работоспособности у представителей единоборств оценен выше среднего, у представителей велоспорта и современного пятиборья - как высокий. Максимально достигнутая мощность в тесте составила 237,5, 325 и 275 Вт соответственно. Значение максимально достигнутой мощности в тесте у представителей велоспорта было выше на 36,8 и 18,2%, чем у спортсменов единоборств и современного пятиборья (р<0,05). Статистически достоверных различий значений максимальной мощности в тесте между представителями пятиборья и единоборств выявлено не было (р<0,05).
Таблица 1 - Показатели спировелоэргометрии представителей единоборств, велоспорта и современного пятиборья (Ме)
Показатели Единоборства Велоспорт Современное пятиборье
Время работы, мин 11 18 14
Максимально достигнутая мощность нагрузки, Вт 237,5 325 275
ЧСС исходно сидя, уд/мин 67,5 77 73
ЧСС на 1-й ступени, уд/мин 109 105 110
ЧСС при RER= 1, уд/мин 151,5 174 165
ЧСС при Ьа=4ммоль/л, уд/мин 140 176 149
Максимально достигнутая ЧСС, уд/мин 160,5 181 178
VO2 ПАНО, мл/мин 3231 3884 3294
VTOz ПАНО, мл/мин 3248 3916 3316
VO2 на пике нагрузки, мл/мин 3340 4116 3921
VCO2 на пике нагрузки, мл/мин 3420 4290 4198
КП на пике нагрузки, 19,55 22,9 22,1
VO2 peak, мл/кг/мин 40,9 59,4 51,15
По результатам сравнительного анализа показателей КРНТ трех групп спортсменов были выявлены статистически значимые различия по следующим показателям: максимально достигнутая мощность в тесте, максимально достигнутая ЧСС, ЧСС на уровне ПАНО, абсолютные показатели потребления кислорода и выделения углекислого газа на пике нагрузки (VO2 peak,VCO2 peak), относительные показатели потребления кислорода на пике нагрузки, потребление O2 и выделение CO2 на уровне ПАНО.
Значение максимально достигнутой ЧСС (рисунок 1) у представителей единоборств составило 160,5 уд/мин, спортсменов велоспорта - 181 уд/мин, современного
пятиборья - 178 уд/мин (р<0,05). Максимальная ЧСС была выше на 12,8% у представителей велоспорта, чем у единоборцев (р<0,01). У спортсменов пятиборцев значения вышеуказанного показателя выше на 9,83%, чем у единоборцев (р<0,01). Между группами велосипедистов и пятиборцев по данному показателю достоверных различий выявлено не было (р>0,05).
ЧСС на уровне ПАНО (по RER) составило 174 уд/мин у представителей велоспорта, что на 5,5% выше, чем у представителей современного пятиборья (165 уд/мин) и на 14,9% выше, чем у представителей единоборств (151,5 уд/мин) (р<0,05). Статистически недостоверная разница наблюдалась при сравнении этого показателя среди пятиборцев и единоборцев, при этом у единоборцев значение ЧСС на уровне ПАНО оказалось на 8,2% меньше (р>0,05).
Достоверные различия значений ЧСС на уровне ПАНО (по лактату) были выявлены для всех трех групп. Значение данного показателя среди представителей велоспорта составило 176 уд/мин, что выше на 25,7% по сравнению с представителями единоборств (140 уд/мин) и на 18,1% выше, чем у пятиборцев (165 уд/мин). У спортсменов современного пятиборья ЧСС на уровне ПАНО (по лактату) на 6% выше по сравнению с единоборцами (р<0,05).
Рисунок 1 - Показатели максимально достигнутой ЧСС, ЧСС на уровне ПАНО у представителей единоборств, современного пятиборья, велоспорта
Значения потребления О2 на ПАНО у представителей велоспорта составило 3884 мл/мин, что на 20,2% выше по сравнению с единоборцами (3231 мл/мин) и на 17,9% выше по сравнению с пятиборцами (3294 мл/мин) (р<0,05). Статистически значимых различий по данному показателю между представителями единоборств и современного пятиборья выявлено не было (р>0,05).
Рисунок 2 - Относительные показатели потребления кислорода на пике нагрузки у представителей единоборств, современного пятиборья, велоспорта
Согласно результатам сравнительного анализа в группе спортсменов единоборств относительные показатели VO2 peak ниже на 45,2 и 20,0% по сравнению с представителями велоспорта и современного пятиборья соответственно (p<0,01). Статистически значимых различий по данному показателю между представителями велоспорта и современного пятиборья выявлено не было (р>0,05).
На графике Бланда-Альтмана видно, что в так называемый коридор среднего ±1,96 стандартного отклонения попадают почти все значения (рисунок 3). Это подтверждает наличие согласованности между результатами методов в целом. В то же время анализ каждого отдельного случая показывает наличие разницы, причем разнонаправленной .
О К
к
(D Е
к Щ
н
% ^
ё (5ч Я щ
О О
t* да
и
й
Я
п;
CJ
Г-
Щ
&Ч
о р
к &
та Н
ш
о
60 - о
J0 - + 1 96SD
20 - о с
0 - о ° 0 О mean
-20 - и о- а * ° У ° о в □ а t- В с о -1/96 SD
-40
т т г 120 140 160 1Е0
Среднее ариф метическое ЧСС на уровне Г1 АН О
по лактату и по RER уд/мин
Рисунок 3 - График Бланд-Алтмана для значений ЧСС на уровне ПАНО по лактату и по ЫЕЫ
При оценке индивидуальных показателей ЧСС на уровне ПАНО выявлено, что 3 спортсмена велоспорта не достигли ПАНО, как по лактату, так и по ЫЕЫ. Проба у данных спортсменов прекращена ввиду локального мышечного утомления. У остальных спортсменов данного вида спорта вентиляторный порог предшествовал лактатному в 15,4% наблюдений, в 23,1% случаев лактатный порог предшествовал вентиляторному, совпали значения ЧСС на уровне ПАНО по двум методам у 5 спортсменов (38,5%). Таким образом, при оценке индивидуальной согласованности лактатного и вентиляторного методов соответствие результатов выявлено в 61,5% случаев (8 спортсменов).
Наибольшие различия (90% наблюдений) выявлены у представителей единоборств: вентиляторный порог предшествовал лактатному в 10% наблюдений, и в 80% лактатный порог предшествовал вентиляторному, совпадение порогов выявлено у 1 атлета (10%).
У представителей современного пятиборья вентиляторный порог предшествовал лактатному в 20% наблюдений, в 60% случаев лактатный порог предшествовал вентиляторному, совпали значения ЧСС на уровне ПАНО по двум методам у 2 спортсменов (20%).
Полученные данные по результатам оценки значения ЧСС на уровне лактатного и вентиляторного порогов свидетельствуют о значительном количестве разногласий результатов тестирования аэробно-анаэробного перехода с использованием лактатного и вентиляционного порогов (по величине ЫЕЫ).
Заключение
На аэробную работоспособность влияет специфика нагрузки, характерная для занятий различными видами спорта. Наиболее высокие аэробные возможности выявлены у представителей циклических видов спорта.
Вполне удовлетворительное в целом совпадение результатов измерений показывает, что целесообразно использовать уровень лактата и величину RER для определения ПАНО. Однако данные методы не являются взаимозаменяемыми. На наш взгляд, это связано с различными биохимическими и физиологическими механизмами возникновения порогов, а также с отличиями в конкретных технологиях измерений и расчетов. В этой связи при анализе динамики ПАНО у одного и того же спортсмена или при сравнении спортсменов и групп между собой всегда следует пользоваться какой-либо одной методикой.
При анализе показателей КРНТ важно учитывать не только физиологические особенности организма спортсмена, но и вид спорта. Анализ полученных результатов дает возможность учитывать как медицинские, так и биологические параметры, влияющие на особенности готовности спортсменов к стартам. Итог КРНТ - формирование заключения о функциональном состоянии организма спортсмена с определением тренировочных зон интенсивности нагрузки (индивидуализация тренировочного процесса) и возможностью прогнозирования спортивного результата.
Таким образом, КРНТ с измерением показателей газообмена - современная диагностическая методика, предоставляющая информацию об уровне физической работоспособности (с определением ПАНО, количественного значения МПК/У02 peak, а также функционального состояния дыхательной и сердечно-сосудистой систем.
Список использованных источников
1. Мустафина, М.Х. Кардиореспираторный нагрузочный тест / М.Х. Мустафина, А. В. Черняк // Практическая пульмонология. - № 3. - 2013. - С. 56-62.
2. Рылова, Н.В. Уровень максимального потребления кислорода как показатель работоспособности спортсменов, специализирующихся в различных видах спорта / Н.В. Рылова, А.А. Бик-тимирова, А.С. Назаренко // Практическая медицина. -№9 (85). - 2014. - С. 147-150.
3. Постникова, Л.Б. Возможности кардиопульмонального нагрузочного тестирования в оценке физической работоспособности и функционального состояния дыхательной системы у здоровых лиц / Л.Б. Постникова, И. А. Доровской, В. А. Костров, И.В. Долбин, А.А. Федоренко // Вестник современной клинической медицины. - №1. - 2015. - С. 35-42.
4. Биктимирова, А.А. Применение кардиореспираторного тестирования в спортивной медицине / А.А. Биктимирова, Н.В. Рылова, А.С. Самойлов // Практическая медицина. - №3 (79). -2014.- С. 50-53.
5. Chia, M. Maximal оxygen uptake in athletes: аНотеШс scaling versus ratio-scaling in relation to body mass / М. Chia, A.R. Aziz // Annals academy of medicine. - Vol. 37, № 4. - 2008. -Р. 300-306.
6. Beaver, W. A new method for detecting anaerobic threshold by gas exchange / W. Beaver, K .Wasserman, B. Whipp // Journal of applied physiology. - Vol. 60, № 6. - 1986. - Р. 2020-2027.
7. Селуянов, В.Н. Определение анаэробного порога по данным легочной вентиляции и вариативности кардиоинтервалов / В.Н. Селуянов, Е.М. Калинин, Г.Д. Пак, В.И. Маевская, А.Н. Конрад // Физиология человека. - № 6. - 2011. - С. 106-110.
8. Селуянов, В.Н. Физиологические механизмы и методы определения аэробного и анаэробного порогов / В.Н. Селуянов, Е.Б. Мякинченко, Д.Г. Холодняк, С.М. Обухов // Теория и практика физ. культуры. - № 10. - 1991. - С. 10-18.
9. Determination of the anaerobic threshold by a non-invasive field test in runners / F. Conconi, M. Ferrari, P.G. Ziglio, P. Droghetti, L.Codeca // Journal of applied physiology. - №52 (4). -1982. - P. 869-873.
31.10.2017
