CC BY
9сравнительный анализ проб с циклической работой, выполняемой по замкнутому циклу мощности, и «до отказа»
УДК/UDC 796.01:612
Поступила в редакцию 28.02.2020 г.
Кандидат биологических наук, профессор В.А. Вишневский1 Кандидат педагогических наук, доцент В.В. Апокин1 Кандидат педагогических наук, профессор В.А. Григорьев1
1 Сургутский государственный университет, Сургут
COMPARATIVE ANALYSIS OF CYCLE WORK TESTS IN CLOSED POWER LOOP AND "TO MUSCULAR FAILURE"
PhD, Professor V.A. Vishnevsky1
PhD, Associate Professor V.V. Apokin1 PhD, Professor V.A. Grigoryev1
1 Surgut State University, Surgut
Информация для связи с автором: apokin_vv@mail.ru
Аннотация
Цель исследования - осуществить сравнительный анализ двух проб в зависимости от работы верхними и нижними конечностями. Методика и организация исследования. В работе приняло участие 36 студентов (21 юноша и 15 девушек) в возрасте 18±1,07 года. Все испытуемые участвовали в четырех сериях испытаний. В первой серии выполнялись проба с циклической работой по замкнутому циклу мощности с помощью нижних конечностей на велоэргометре TechnoGym с шагом 15 Вт по 1 мин на каждой ступеньке. На втором этапе аналогичная работа осуществлялась с помощью верхних конечностей с 30 Вт для юношей и с 15 Вт - для девушек. В двух последующих сериях проводился тест «до отказа» с шагом 15 Вт сначала ногами, а затем руками. Частота сердечных сокращений регистрировалась в конце каждой ступеньки с помощью кардиотестера фирмы Polar. Анализ петли гистерезиса осуществлялся с помощью специально разработанной авторами программы.
Результаты исследования и выводы. Основные параметры петли гистерезиса при выполнении циклической работы по замкнутому циклу мощности верхними конечностями достоверно выше, чем нижними. При этом у девушек при выполнении пробы руками наблюдается более значительное использование функциональных резервов и увеличение угла а, но меньшая внутренняя работа (S) и более быстрое восстановление (в). Все базовые показатели петли гистерезиса имеют устойчивую связь с пульсовым долгом. Работа верхними конечностями характеризуется меньшей мощностью и пульсом отказа, но большей пульсовой стоимостью. Девушки имеют меньшую мощность отказа, одинаковую с юношами ЧСС отказа и, соответственно, большую пульсовую стоимость нагрузки. Мощность отказа, приходящаяся на единицу костно-мышечного поперечника, в целом выше для рук. При этом девушки в этом показателе уступают юношам при работе нижними конечностями и практически равны при выполнении пробы руками. Наибольшее количество корреляционных связей параметров петли гистерезиса связано с такими показателями пробы «до отказа», как мощность отказа, пульсовая стоимость, мощность отказа, приходящаяся на единицу костно-мышечного поперечника ног и рук.
Ключевые слова: работа по замкнутому циклу мощности; работа «до отказа».
Annotation
Objective of the study was to perform a comparative analysis of two cycle work tests in the closed power loop: involving the upper and lower limbs. Methods and structure of the study. Sampled for the study were the 18±1.07 year-old students (n=36, including 21 young males and 15 females), who were subjected to four batteries of tests. The first battery included a closed power loop cycle work test performed on the TechnoGym cycle ergometer with the load increased and decreased in 15W steps, each step taking 1 minute. In the second battery, similar workload was performed with the help of the upper limbs: 30W - for the young males, 15W - for the females. In the next two batteries of tests, 15W workload was performed "to failure", first - with the help of the lower limbs, then - with the help of the upper ones. The subjects' heart rate was recorded after each load step using the Polar cardio tester. The hysteresis loop generated by the test was analyzed by the author's software.
Results of the study and conclusions. The key parameters of the hysteresis loop in the upper-limb cycle work in the closed power loop were significantly higher than those in the lower-limb one. At the same time, when performing the workload with the upper limbs only, the females used most of their functional reserves and their a angle increased. Yet, there was less intensive internal work (S) and faster recovery (P). All the baseline values of the hysteresis loop are greatly associated with the pulse debt. The upper-limb cycle work was characterized by the lower power and failure pulse rates, but a greater pulse cost. The females were found to have a lower failure rate, "failure" HR similar to that in the young males, and a higher pulse cost. The failure rate per unit of musculoskeletal cross-section is generally higher for the upper limbs. At the same time, when working with the lower limbs, the females were inferior to the young males in terms of this indicator and almost caught up with them when performing the test with their upper limbs. The greatest number of correlations between the hysteresis loop parameters was associated with such indicators of the probe "to failure" as failure rate, pulse cost, and failure rate per unit of the musculoskeletal cross-section of the upper and lower limbs.
Keywords: cycle work test in closed power loop; work "to failure".
Введение. Данное исследование является продолжением работ, посвященных изучению прогностических возможностей основных параметров петли гистерезиса в пробе с циклической работой, выполняемой по замкну-
тому циклу мощности [1-3]. Предметом данного исследования является сравнительный анализ данной пробы с работой «до отказа», выполняемой как с помощью ног, так и рук.
Цель исследования - осуществить сравнительный анализ двух проб в зависимости от работы верхними и нижними конечностями.
Методика и организация исследования. В исследовании приняло участие 36 студентов (21 юноша и 15 девушек) в возрасте 18±1,07 года. Все испытуемые участвовали в четырех сериях испытаний. В первой серии выполнялись проба с циклической работой по замкнутому циклу мощности с помощью нижних конечностей на велоэргометре TechnoGym с шагом 15 Вт по 1 мин на каждой ступеньке. Исходная мощность подбиралась с учетом массы тела по В. Л. Карп-ману [4]. На втором этапе аналогичная работа осуществлялась с помощью верхних конечностей с 30 Вт для юношей и с 15 Вт - для девушек. В двух последующих сериях проводился тест «до отказа» с шагом 15 Вт сначала ногами, а затем руками. Частота сердечных сокращений регистрировалась в конце каждой ступеньки с помощью кардиотестера фирмы Polar. Анализ петли гистерезиса осуществлялся с помощью специально разработанной нами программы [1, 2]. Оценивались как базовые параметры (угол наклона изоакселераци-онной нагрузочной фазы а, угол наклона изоакселерацион-ной фазы снижения нагрузки в, площадь петли гистерезиса S), так и ряд расчетных показателей. На основе обхватов и кожно-жировых складок бедра, голени, предплечья и плеча определялся кожно-мышечный поперечник соответствующих сегментов. Сравнительный анализ и прогностические возможности отдельных параметров петли гистерезиса осуществлялись на основе описательной статистики, t- критерия Стьюдента, корреляционного анализа.
Результаты исследования и их обсуждение. Наиболее общие результаты исследования представлены в табл. 1.
Сопоставительный анализ свидетельствует, что основные параметры петли гистерезиса при выполнении циклической работы по замкнутому циклу мощности верхними конечностями достоверно выше, чем нижними. Таким образом, ситуация во многом напоминает ранее выявленный факт, что при одинаковой мощности нагрузки реакция вегетативных систем при работе руками выше, чем ногами [7], что связывают с различиями в массе скелетных мышц [5, 6]. При этом у девушек при выполнении пробы руками наблюдается более значительное использование функциональных резервов и увеличение угла а, но меньшая внутренняя работа (S) и более быстрое восстановление (в). Все базовые показатели
петли гистерезиса имеют устойчивую связь с пульсовым долгом. Угол а: при работе ногами юноши г = 0,683, р < 0,01, девушки г = 0,747, р < 0,01; при работе руками юноши г = 0,501, р < 0,05, девушки г = 0,822, р < 0,01. Угол р: при работе ногами юноши г = -0,478, р < 0,05, девушки г = -0,505, р<0,05; при работе руками юноши г = -0,656, р < 0,01, девушки г = -0,514, р < 0,05. Площадь петли гистерезиса S: при работе ногами юноши г = 0,755, р <0,01, девушки г = 0,713, р < 0,01; при работе руками юноши г = 0,525, р <0,05, девушки г = 0,735, р<0,01. При этом наибольшая разница в пульсовом долге юношей и девушек наблюдается при работе руками: при работе ногами юноши - 0,189±0,072 уд/Вт, девушки - 0,265±0,100 уд/Вт; при работе руками юноши - 0,431±0,124 уд/Вт, девушки -0,822±0,333 уд/Вт. Взаимосвязи между параметрами петли гистерезиса при работе верхними и нижними конечностями хотя и достоверные, но слабые.
Основные показатели пробы «до отказа» представлены в табл. 2. Работа верхними конечностями характеризуется меньшей мощностью и пульсом отказа, но большей пульсовой стоимостью. Девушки имеют меньшую мощность отказа, одинаковую с юношами ЧСС отказа и, соответственно, большую пульсовую стоимость нагрузки. Мощность отказа, приходящаяся на единицу костно-мышечного поперечника, в целом выше для рук. При этом девушки достоверно отличаются от юношей только при работе нижними конечностями.
Углы наклона нагрузочной фазы (а) при выполнении работы «до отказа» с помощью ног и рук достоверно не отличаются от аналогичных показателей циклической работы, выполняемой по замкнутому циклу мощности (см. табл. 1). При этом угол а при работе по замкнутому циклу мощности нижними конечностями отрицательно связан с мощностью отказа (г = -0,438, р < 0,01) и положительно - со средней пульсовой стоимостью работы «до отказа» (г = 0,461, р < 0,01). Он же положительно коррелирует с углом наклона нагрузочной фазы (г = 0,412, р < 0,05), пульсовой стоимостью работы руками «до отказа» (г = 0,455, р < 0,01) и отрицательно - с мощность отказа (г = -0,482, р < 0,01) и мощностью, приходящейся на единицу костно-мышечного поперечника предплечий (г = -0,385, р < 0,05). Угол а при работе по замкнутому циклу мощности руками имеет многочисленные связи с параметрами работы руками «до отказа»: углом а (г = 0, 636, р < 0,01); мощностью отказа (г = 0, 602, р < 0,01); пульсовой стоимостью (г = 0, 582, р < 0,01);
Таблица 1. Результаты анализа петли гистерезиса в различных вариантах пробы
□ и
£ г. CL
ч—
О OJ и
2 CL ' -о с
га
^
О (U .с Н
Показатели петли гистерезиса M±a
a в S
Велоэргометрия, выполняемая по замкнутому циклу мощности с помощью ног (ЧСС: начальная - 120±13, на вершине нагрузки - 156±16, в конце пробы - 149±18 уд/мин)
В целом 0,517±0,085 Юноши 0,509±0,089 Девушки 0,528±0,080 В целом 0,136±0,091 Юноши 0,122±0,084 Девушки 0,157±0,098 В целом 911,5±328,4 Юноши 916,1±381,2 Девушки 905,0±248,7
Велоэргометрия «до отказа» с помощью ног (ЧСС отказа - 176±29 уд/мин)
В целом 0,505±0,114 Юноши 0,489±0,133 Девушки 0,527±0,080
Велоэргометрия, выполняемая по замкнутому циклу мощности с помощью рук (уд/мин)
В целом 0,785±0,111* Юноши 0,732±0,093* Девушки 0,860±0,090*# В целом 0,468±0,115* Юноши 0,412±0,080* Девушки 0,546±0,113*# В целом 7572,5±1274,1* Юноши 8331,8±1038,1* Девушки 6509,5±665,5*#
Велоэргометрия «до отказа» с помощью рук (ЧСС отказа - 163±13 уд/мин)
В целом 0,749±0,151** Юноши 0,678±0,105** Девушки 0,849±0,152**
* - изменения достоверны по сравнению с работой по замкнутому циклу мощности ногами, р < 0,05; ** - изменения достоверны по сравнению с работой ногами «до отказа», р < 0,05;
# - изменения достоверны по сравнению с юношами.
http://www.teoriya.ru
№5 • 2020 Май | May
Таблица 2. Основные параметры пробы «до отказа»
Показатели в целом, юноши, девушки) Работа ногами Работа руками
Мощность отказа (Вт) 176,3±29,6; 193,6±19,5; 152,0±23,9 89,2±17,5*; 99,3±13,8*; 75,0±11,3*
ЧСС отказа (уд/мин) 176±11;177±12; 176±11 163±13*; 163±15*; 163±11*
Пульсовая стоимость работы в момент отказа (уд/Вт) 1,158±0,302; 0,997±0,136; 1,383±0,331 2,526±0,858*; 2,067±0,482*; 3,170±0,864*
Nотказа / Костно-мышечный поперечник бедра (Вт/см2) 0,933±0,247; 1,039±0,249; 0,785±0,156**
Nотказа / Костно-мышечный поперечник голени (Вт/см2) 2,126±0,521; 2,321±0,526; 1,854±0,382**
Nотказа / Костно-мышечный поперечник предплечья (Вт/см2) 2,213±0,833; 2,022±0,401; 2,480±1,172
Nотказа / Костно-мышечный поперечник плеча (Вт/см2) 1,647±0,408; 1,692±0,402 1,583±0,423
ЧССотказа / Nотказа / Костно-мышечный поперечник ног (уд/Вт/см2) 287,8±67,2; 256,7±49,7; 331,3±65,4**
ЧССотказа / Nотказа / Костно-мышечный поперечник рук (уд/Вт/см2) 184,1±39,9; 184,5±41,6 183,5±38,9
* - изменения достоверны по сравнению с работой «до отказа» ногами, р < 0,05; ** - изменения достоверны по сравнению с юношами.
костно-мышечными поперечниками предплечий (г = -0,472, р<0,01) и плеч (г = -0,498, р < 0,01). Аналогичные связи прослеживаются и для мощности отказа (г = -0,525, р<0,01) и пульсовой стоимости (г = 0,502, р < 0,01) работы «до отказа» ногами.
Угол наклона фазы снижения нагрузки р при работе ногами имеет слабые связи с мощностью (г = 0,335, р<0,05), пульсовой стоимостью (г = 0,435, р<0,01), костно-мышечным поперечником бедра (г = -0,427, р<0,01) и голени (г = -0,403, р < 0,05) при работе «до отказа». Связи с параметрами работы «до отказа» руками сильнее: с мощностью единицы костно-мышечного поперечника рук - г = 0, 633, р<0,01; с пульсом на единицу костно-мышечного поперечника рук - г = 0,575, р<0,01. При работе руками этот угол слабо коррелирует с мощностью отказа (-г = 0,361, р 0,05) и пульсовой стоимостью (г = -0,341, р < 0,05) работы «до отказа» ногами и рядом показателей работы «до отказа» руками: углом а (г = 0,346, р<0,05); мощностью, приходящейся на единицу костно-мышечного поперечника предплечий - г=0,356, р< 0,05; пульсом, приходящимся на единицу костно-мышечного поперечника рук - г = 0,400, р<0,05.
Площадь петли гистерезиса S при работе ногами взаимосвязана с мощностью отказа на единицу массы тела (г = -0,459, р < 0,01) и единицу костно-мышечного поперечника ног (г = -0,362, р < 0,05) при работе «до отказа» ногами, а также с мощностью отказа (г = -0,335, р<0,05), мощностью (г=0, 647, р<0,01) и пульсом (г = 0,678, р<0,01) на единицу костно-мышечного поперечника рук. Площадь петли гистерезиса S при работе руками коррелирует только с мощностью (г = 0, 653, р<0,01) и пульсовой стоимостью (г = 0,614, р<0,01), приходящимися на единицу костно-мышечного поперечника рук.
Самостоятельный интерес представляют показатели мощности ^отказа/Костно-мышечный поперечник) и эффективности (ЧССотказа^отказа/Костно-мышечный поперечник) костно-мышечного поперечника верхних и нижних конечностей. Применительно к мышцам ног юноши имеют большую мощность единицы ткани бедра (г = 0,513, р<0,01) и голени (г = 0,449, р<0,01) и меньшую пульсовую стоимость (г = -0,555, р < 0,01). Мощность единицы костно-мышечного поперечника бедра (г = -0,877, р<0,01) и голени (г = -0,803, р<0,01) имеет отрицательную связь с эффективностью единицы костно-мышечного поперечника ног в целом. В отношении мышц рук такая зависимость не выявляется. Мощность единицы ткани бедра отрицательно коррелирует со средней пульсовой стоимостью угла а (г = -0,511,
p< 0,01) и в (r = -0,521, p< 0,01) при циклической работе, выполняемой руками по замкнутому циклу мощности. Для голени такая связь составляет, соответственно, r= -0,509, p <0,01 и r = -0,516, p<0,01. Аналогичным образом пульсовая стоимость угла а при работе руками «до отказа» связана с мощностью костно-мышечного поперечника бедра (r = -0,560, p < 0,01) и голени (r = -0,492, p<0,01).
Вывод. Полученные результаты расширяют наши представления о прогностических возможностях параметров петли гистерезиса применительно к пробе, выполняемой верхними и нижними конечностями по замкнутому циклу мощности в сравнении с работой «до отказа». Изученные пробы удачно дополняют друг друга. Это позволяет в отдельных случаях использовать пробу с циклической работой, выполняемой по замкнутому циклу мощности, как альтернативу работе «до отказа», которая сопряжена с определенными сложностями и рисками.
Литература
1. Вишневский В.А. К проблеме прогностических возможностей пробы с циклической работой, выполняемой по замкнутому циклу мощности / В.А. Вишневский // Теория и практика физ. культуры. - 2017. - № 11. - С. 83-85.
2. Вишневский В.А. Прогностические возможности пробы, связанной с циклической работой по замкнутому циклу мощности / В.А. Вишневский, В.В. Апокин, Т.Е. Гафиятуллин // Теория и практика физ. культуры. - 2019. - № 9. - С. 90-92.
3. Давиденко Д.Н. Методика оценки мобилизации функциональных резервов организма по его реакции на дозированную нагрузку / Д.Н. Давиденко, Г.В. Руденко, В.А. Чистяков // Учебные записки университета им. П.Ф. Лесгафта. - 2010. - Вып. № 12 (70). - С. 52-57.
4. Карпман В.Л. Тестирование в спортивной медицине / В.Л. Карп-ман, З.Б. Белоцерковский, И.А. Гудков. - М.: Физкультура и спорт, 1988. - С. 21-46.
References
1. Vishnevskiy V.A. K probleme prognosticheskikh vozmozhnostey proby s tsiklicheskoy rabotoy, vypolnyaemoy po zamknutomu tsiklu moschnosti [Cyclic workout test with closed power loop: performance forecast application]. Teoriya i praktika fiz. Kultury, 2017. No. 11. pp. 83-85.
2. Vishnevskiy V.A. Prognosticheskie vozmozhnosti proby svyazannoy s tsiklicheskoy rabotoy po zamknutomu tsiklu moshchnosti [Cyclic workout test with closed power loop: performance forecast application]. Teoriya i praktika fiz. kultury. 2019. No. 9. pp. 90-92.
3. Davidenko D.N., Rudenko G.V., Chistyakov V.A. Metodika otsenki mobilizatsii funktsionalnykh rezervov organizma po ego reaktsii na dozirovannuyu nagruzku [Methods for assessing mobilization of body functional reserves by its response to graded load]. Uchebnye zapiski universiteta im. P.F. Lesgafta. 2010. no. 12 (70). pp. 52-57..
4. Karpman V.L., Belotserkovskiy Z.B., Gudkov I.A. Testirovanie v sportivnoy meditsine [Testing in sports medicine]. Moscow: Fizkultura i sport publ., 1988. pp. 21-46.
