НЕПРЯМЫЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАКСИМАЛЬНОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ КИСЛОРОДА И ФИЗИЧЕСКОЙ РАБОТОСПОСОБНОСТИ НА ОСНОВЕ СУБМАКСИМАЛЬНЫХ НАГРУЗОЧНЫХ ТЕСТОВ
Предложен ряд непрямых методов определения максимального потребления кислорода и физической работоспособности, которые, хотя и менее точны, чем непосредственные, но с известными оговорками удовлетворяют требованиям практики.
НОМОГРАММА АСТРАНДА — РИМИНГ
Для непрямого определения максимального потребления кислорода на основе субмаксимальных степ-теста и теста на велоэрго-метре можно использовать номограмму Астранда — Риминг (1954), основанную на линейной зависимости между частотой пульса при определенном уровне нагрузки и величиной потребления кислорода (рис. 18). Та же номограмма, пересчитанная для определения максимального потребления кислорода на основе субмаксимального нагрузочного теста на в^лоэргометре, представлена в табл. 9.
Частота сердечных сокращений при одном и том же уровне нагрузки зависит от пола и возраста. Как уже указывалось, при
61
йш-я
•1050
•1200
одинаковом физическом уси-
Наг/уш1,хгм/мин лии частота серДеЧНЫХ СОКрЗ-
щений у женщин большая, чем у мужчин. С возрастом, как известно, максимальная частота сердечных сокращений уменьшается. При выполнении одной и той же нагрузки у 35-летнего и 60-летнего человека частота пульса может быть одинаковой (например, 160 в 1 мин). Однако для 60-летнего эта величина пульса, а следовательно, и нагрузки, будет предельной, и максимальное потребление кислорода у него составит 2 л/мин, а для 35-летнего с максимальной частотой пульса 190 в 1 мин данная нагрузка лишь субмаксимальная, и максимальное потребление кислорода у него может быть около 3 л/мин.
Учитывая возрастные особенности, I. Аз1гап<1 (1960) внесла возрастные поправочные коэффициенты, на которые должна быть умножена величина максимального потребления кислорода, определенная
* по номограмме. Возрастные
••?* коэффициенты приведены в
^,-ш табл- 10-
_) © С учетом коррекции номограмма Астранда— Риминг дает отклонения от данных прямого определения максимального потребления кислорода, не превышающие 10—15 % (Р. Аз1гапс1 и К. ЕодаЫ, 1970).
Для определения максимального потребления кислорода по номограмме Астранда — Риминг на основе степ-теста необходимо учесть частоту сердечных сокращений на последней минуте стандартного теста Риминг с 22 подъемами в 1 мин в течение 6 мин (высота ступеньки для мужчин 40 см, для женщин — 33 см).
Масса тела женщин отмечается на шкале «степ-тест», градуированной до 90 кг (шкала В). На этом уровне проводится горизонтальная линия вправо на шкалу Уог (шкала 7). Величина массы тела мужчин откладывается непосредственно на шкале 1, левая ее часть градуирована до 100 кг. Затем отмеченная точка на шкале 1 соединяется прямой линией с точкой на шкале частоты
62
Рис. 18. Номограмма Астранда — Риминг для определения максимального потребления кислорода на основе субмаксимального степ-теста и теста на велоэргометре:
М — мужчины, Ж — женщины (по I. Аз(гапа, 1960)
-# ЮО--ЗД
'•м
сердечных сокращений (шкала 2), которая соответствует частоте сердечных сокращений на последней минуте теста с учетом пола. В месте пересечения линии со шкалой тах Уо2 (шкала 3) отсчитывается максимальное потребление кислорода (л/мин), которое затем умножается на возрастной поправочный коэффициент (табл. 10).
В результате получают величину максимального потребления кислорода у обследуемого.
Для определения максимального потребления кислорода при тесте на велоэргометре учитывают величину нагрузки (кгм/мин) на субмаксимальном уровне и частоту сердечных сокращений во время нее. На шкале нагрузки номограммы Астранда — Риминг отмечают уровень этой субмаксимальной нагрузки с учетом пола. Для мужчин — это крайняя правая шкала А, градуированная до
Таблица 9. Определение максимального потребления кислорода по частоте сердечных сокращений при нагрузках на велоэргометре у мужчин и женщин
Мужчины
Максимальное потребление кислоро- Максимальное потребление
да, л/ынн кислорода, л/мин
Частота Частота
сердечных сердечных
сокраще- в X X Ж я сокраще- X X X X
ний с X 3 •V, X г я а ний X я X X а
я 2* § ** § 3 §~я §! §л х х
§ *• О *-<6 м О> V 25 !2 & 34 ОТ * (р. 1-1 Ж 2 к
120 2,2 3,5 4,8 _ 148 2,4 3,2 4,3 5,4
121 2,2 3,4 4,7 — 149 2.3 3,2 4,3 5,4
122 2,2 3,4 4,6 — 150 2,3 3,2 4.2 5.3
123 2,1 3,4 4,6 — 151 2,3 3,1 4.2 5,2
124 2,1 3,3 4,5 6,0 152 2,3 3,1 4,1 5,2
125 2,0 3,2 4,4 5,9 153 2.2 3,0 4,1 5Л
126 2,0 3,2 4,4 5,8 154 2,2 3,0 4,0 5,1
127 2,0 3,1 4,3 5,7 155 2,2 3,0 4,0 5,0
128 2,0 3.1 4,2 5,6 156 2,2 2,9 4.0 5,0
129 ,9 3,0 4,2 5,6 157 2,1 2,9 3,9 4,9
130 ,9 3,0 4.1 5,5 158 2.1 2,9 3,9 4,9
131 ,9 2,9 4,0 5,4 159 2.1 2,8 3,8 4,8
132 ,8 2,9 4.0 5,3 160 2,1 2,8 3,8 4,8
133 .8 2,8 3,9 5,3 161 2,0 2,8 3.7 4,7
134 ,8 2,8 3,9 5,2 162 2,0 2,8 3.7 4,6
135 ,7 2,8 3.8 5,1 163 2.0 2,8 3.7 4,6
136 ,7 2,7 3,8 5.0 164 2,0 2,7 3,6 4.5
137 ,7 2,7 3,7 5,0 165 2.0 2,7 3,6 4,5
138 ,6 2,7 3,7 4,9 166 ,9 2,7 3,6 4,5
139 ,6 2,6 3,6 4,8 167 .9 2.6 3,5 4,4
140 ,6 2,6 3,6 4,8 6,0 168 ,9 2,6 3,5 4,4
141 — 2,6 3,5 4,7 5,9 169 ,9 2,6 3.5 4.3
142 — 2,5 3,5 4,6 5.8 170 ,8 2,6 3.4 4.3
143 — 2,5 3,4 4,6 5,7 — — —— — —
144 _ 2.5 3^ 4,5 5,7 — — —— — —
145 — 2.4 ЗД 4,5 5,6 — — —— — —
146 — 2,4 3,3 4,4 5,6 — — —— — —
147 — 2.4 3,3 4,4 5,5 — — —— , — __
63
Продолжение табл. 9
Женщины
Максимальное потребление кислорода, л/мин Частота Максимальное потребление кислорода, л/мин
сердеч-
1 1 ных сок- X Я я
ных сокращений я 5 К 1 г | К г ращений 2 я г ^ 4 Д
5 ^ о * 1 о г §5 ' ЙЁ Ф Ьй *ё 0* !#ё §Ё I К К **
КО ш 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 2,6 2,5 2,5 2,4 2,4 2,3 2,3 2,2 2,2 2,2 2,1 2,1 2,0 2,0 2,0 2,0 ,9 ,9 ,8 ,8 ,8 ,8 1,7 1,7 1,7 3,4 3,3 3,2 3,1 3,1 3,0 3,0 2,9 2,8 2.8 2,7 2,7 2,7 2,6 2.6 2.6 2,5 2,5 2,4 2,4 2,4 2,3 2,3 2,2 2,2 4,1 4,0 3,9 о,9 3,8 3,7 3,6 3,5 3,5 3,4 3,4 3,4 3,3 3,2 3,2 3,1 3,1 3,0 3,0 2,9 2,8 2,8 2,8 2,7 2,7 4,8 4,8 4,7 4,6 4,5 4,4 4,3 4,2 4,2 4,1 4,0 4,0 3,9 3,8 3,8 3,7 3,6 3,6 3,5 3,5 3,4 3,4 3,3 3,3 3,2 4,8 4,8 4,7 4,6 4,5 4,4 4,4 4,3 4,2 4,2 4,1 4,0 4,0 3,9 3,9 3,8 3,8 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 1,6 1,6 1,6 2,2 2,1 2,1 2,1 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 1,9 ,9 ,9 ,8 ,8 ,8 ,8 ,8 ,7 ,7 ,7 ,7 ,6 ,6 ,6 1,6 2,6 2,6 2,6 2,6 2,5 2,5 2,5 2,4 2,4 2,4 2,3 2,3 2,3 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 2,1 2,1 2,1 2,1 2,0 2,0 2,0 3,2 3,1 3,1 3,0 3,0 3,0 2,9 2,9 2,8 2,8 2,8 2,7 2,7 2,7 2,6 2,6 2,6 2,6 2,5 2,5 2,5 2,4 2,4 2,4 2,4 3,7 3,6 3,6 3,5 3,5 3,4 3,4 3,3 3,3 3,2 3,2 3,2 3,1 3,1 3,0 3,0 3,0 2,9 2,9 2,9 2,8 2,8 2,8 2,8 2,7
145 1,6 2,2 2.7 3,2 3,/ — — — — — —
Примечание. Данные таблицы должны быть скорригированы по возрасту — см. табл. 10 (по I. Аз*гап<], 1960).
1500 кгм/мин, для женщин — более короткая вторая справа шкала Б, градуированная до 900 кгм/мин. Из точки отметки нагрузки проводится горизонтальная линия влево на шкале Ус>2 (шкала /). Для упрощения горизонтальные линии, соединяющие эти две шкалы, уже нанесены на номограмму на уровне наиболее распространенных нагрузок для мужчин и женщин с интервалом 150 кгм/мин. Далее эта точка на шкале 1 соединяется прямой линией с точкой на шкале 2, соответствующей частоте сердечных сокращений при данной нагрузке с учетом пола. В месте пересечения линии со шкалой 3 отсчитывается величина максимального потребления кислорода (л/мин), которая умножается на поправочный возрастной коэффициент. Полученные данные максимального потребления кислорода для стандартизации целесообразно отнести к массе тела (мл/мин/кг).
«**,**, по НОМограмме Астранда—Риминг (I. Аз1гапс1, 1960)
Возраст, лет Поправочный коэффициент
15 1,1
25 1,00
35 0,87
40 0,83
45 0,78
50 0,75
55 0,71
60 0,68
65 0,65
Естественно точность показа- Таблица 10. Возрастные поправочные телей максимального потребле-ния кислорода, определенных по номограмме на основе теста на велоэргометре, возрастает по мере увеличения нагрузок. Поэтому %агрузки должны быть на суб-|аксимальном уровне — в преде-Ьх 75 % максимальной аэробной рособности.
рассмотрим несколько кон-эетных примеров использования эмогрмшы Астранда — Риминг определения максимального Потребления кислорода по ре-
(ульта*гам субмаксимальных на-рузочных тестов.
Ст^-тест. 1. У мужчины 45 лет, массой 75 кг, при выполнении стандартного минутого степ-теста частота сердечных сокращений составила 150 в 1 мин. & шкфе массы мужчин, совмещенной со шкалой потребления кислорода (шка-:а 1) , жгмечается точка 75 кг, которая соединяется прямой линией с точкой 150 :я мжкчин на шкале 2. В месте пересечения этой линии со шкалой 3 отсчиты-[аетсяреличина максимального потребления кислорода, составляющая 3,4 л/мин. темшна умножается на поправочный коэффициент для возраста 45 лет 'абл.УЮ) : 3,4X0,78=2,65 л/мин. Таким образом, величина максимального по-блеяия кислорода для обследуемого составляет 2,65 л/мин, а в пересчете на кг массы — 35,3 мл/мин/кг.
2. У женщины 35 лет, массой 66 кг, при выполнении 6-минутного степ-теста стоуа пульса возросла до 162 в 1 мин. На шкале степ-теста отмечается масса юледуемой. Эта точка соединяется горизонтальной линией со шкалой / (отмет-1,65). Затем отмеченная точка на шкале 1 соединяется прямой линией с отмет-й 162 в 1 мин для женщин на шкале 2 и в месте пересечения этой линии со :калой 3 отсчитывается величина максимального потребления кислорода — ,4 л/мин. Этот показатель умножается на возрастной поправочный коэффициент 4хО,87), и определяется величина максимального потребления кислорода об-[едуемой, составившая 2,08 л/мин, или 31,61 мл/мин/кг.
Тест на велоэргометре. 1. Мужчина 35 лет выполнил на велоэргометре на->узку 1200 кгм/мин. При этом частота пульса у него достигла 166 в 1 мин. От-1етка 1200 кгм/мин на шкале нагрузки для -мужчин (шкала А) соединяется гори-Ьнтальной линией со шкалой 1, а затем эта точка соединяется с отметкой 166 ля мужчин на шкале 2, как показано пунктирной линией на рис. 18. Эта линия ересекает шкалу 3 на отметке 3,6 л/мин. Полученная величина умножается на озрастной поправочный коэффициент (3,6 л/минХО,87) и определяется макси-альное потребление кислорода, которое в данном случае составляет 3,13 л/мин.
2. Женщина 20 лет после ряда ступенчатых возрастаний нагрузки выполнила а велоэргометре нагрузку 625 кгм/мин. Частота пульса у нее достигла 156
мин. Отметка 625 кгм/мин на шкале нагрузки для женщин (шкала Б) соеди-яется горизонтальной линией со шкалой /. Эта точка соединяется с отметкой 156 ля женщин на шкале 2, как показано пунктирной линией на рис. 18. В месте ересечения линии со шкалой 3 отсчитывается показатель — 2,4 л/мин. Это и есть еличина максимального потребления кислорода, так как в возрасте 20 лет воз-астная поправка не требуется ^коэффициент 1,0 по табл. 10).
3. Мужчина 35 лет при тесте на велоэргометре достиг нагрузки 900 кгм/мин. астота сердечных сокращений составила 156 в 1 мин. По табл. 9 (с. 63) опреде-чется максимальное потребление кислорода, которое равно 4 л/мин. При умно-ении на возрастной поправочный коэффициент (0,87) определяется величина аксимального потребления кислорода 3,48 л/мин.
64
65
ГРАФИК АНДЕРСЕНА И СМИТ-СИВЕРСТЕНА
Непрямой метод определения максимального потребления кислорода и максимальной работы, основанный на взаимосвязи этих показателей и их линейного соотношения с частотой сердечных сокращений, предложен также К. Апйегзеп и Е. 5гш1:п-51уег51еп (1966).
Для того используется специальный график (рис. 19). Учитывается частоста сердечных сокращений в период устойчивого состояния для каждого из 3—4 этапов возрастающей субмаксимальной нагрузки. •
Нагрузка должна быть в преедлах 40—75 % максимального потребления кислорода, т. е. в диапазоне от 110 до 150—170 сердечных сокращений с учетом возраста.
На графике на уровне каждого из возрастающих этапов нагрузки отмечается частота пульса (не менее 3—4 отметок). Затем эти точки максимально приближенно соединяются прямой линией, которая экстраполируется на максимальную частоту сердечных сокращений с учетом возраста или на частоту сердечных сокращений 170. Таким образом, получают величины максимального потребления кислорода и максимальной работы или же величины максимального потребления кислорода и максимальной работы, отнесенные к частоте сердечных сокращений 170, 150 в 1 мин.
махсшалыюя частота.
сердечных_ сокращении. _ ______
чао
Например, как показано на рис. 19, при тесте на велоэргометре во время нагрузки 150 кгм/мин частота сердечных сокращений составила 105 в 1 мин,
при 300 кгм/мин —120 в 1 мин и при 600 кгм/мин— 140 в 1 мин.
Четыре точки максимально приближенно соединены прямой, которая позволяет экстраполировать результаты исследования (пунктирная линия) на максимальную для данного возраста частоту сердечных сокращений или частоту сердечных сокращений 170 в 1 мин.
В приведенном примере экстраполяция нагрузок и потребления кислорода произведена на максимальную частоту сердечных сокращений 185 в 1 мин.
Максимальное потребление кислорода составило 2,7 л/мин, максимальная нагрузка — 1200 кгм/мин.
О 300 Ш 900 Шкии/шш ИитнеиЙнкпь ро&ипы 1
Ц5 1 1$ г & л/мин Потребление кислорода.
Рис. 19. График для непрямого определения максимальной работы и максимального потребления кислорода на основе субмаксимальных нагрузочных тестов (по К. Апйегзеп и 5тШ1-51уег81еп, 1966)
66
Недостатком метода является избыточная роль нижних точек на прямой, так как частота пульса при умеренных нагрузках подвержена значительному влиянию эмоциональных факторов и условий внешней среды.
НОМОГРАММА ШЕФАРДА ДЛЯ ОЦЕНКИ ТЕСТА НА ТРЕДМИЛЛЕ
При проведении теста на тредмилле точно определить выполненную работу нельзя, поэтому необходимо найти зависимость между потреблением кислорода, скоростью движения на тредмилле и наклоном.
Эта зависимость нелинейная и сложная. Например, даже при ходьбе по горизонтальной плоскости со скоростью 3—6,5 км/ч энергетические затраты возрастают в линейной зависимости от скорости, а при скорости, превышающей 6,5 км/ч, энергетические затраты увеличиваются пропорционально квадрату скорости (Н. Мопос!, 1973).
К. ЗперЬагс! (1969) создал номограмму, которая позволяет определить общие кислородные затраты в расчете на 1 кг массы тела при различных скорости движения и уклоне на тредмилле (рис. 20).
На правой шкале номограммы отмечается скорость движения
мл/мин/кг 5ТРЛ 55г
Скорость на тредмилле
!!
0- \°
1-
2- 1
3- -2
5- 3
6- •Ч
7-
8- -5
9-
10- -8
11- -7
12-
•д
Рис. 20. Номограмма для определения общих кислородных затрат при тесте на тредмилле (по К. ЗЬерЬагс!, 1969)
67
на тредмилле (в км/ч), а на средней шкале — угол наклона (в %). Эти две точки соединяются, и линия продолжается на левую шкалу, на которой получают данные об общих кислородных затратах организма (в мл/мин/кг).
Например, если обследуемый выдержал на тредмилле скорость 6 км/ч при уклоне 5%, то общие кислородные затраты в этом случае составили 32 мл/мин/кг.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАКСИМАЛЬНОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ КИСЛОРОДА И ФИЗИЧЕСКОЙ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ПО ФОРМУЛАМ
Для непрямого определения максимального потребления кислорода по частоте сердечных сокращений во время субмаксимальных нагрузок на велоэргометре ^. УОП ОбЬе1п, I. Аз1гапд и А. Вег-§1:гбт (1967 предложили следующую формулу:
тах Уо2=1,29
{-60
„—0,00884 Г
где
на-
Выбор именно этого уровня Т, уд/мин
N — нагрузка на велоэргометре (в кгм/мин); / — частота сердечных сокращений на 6-й минуте этой
грузки;
Т — возраст обследуемого;
е — основание натурального логарифма (2,718...). В последнее время все большее внимание привлекают функциональные тесты с определением физической работоспособности и величины потребления кислорода при частоте сердечных сокращений 170 в 1 мин. Тесты рекомендованы ВОЗ для широкого внедрения.
нагрузки обусловлен линейной зависимостью между частотой сердечных сокращений и интенсивностью мышечной работы в пределах частоты сердечных сокращений до 170 в 1 мин (рис. 21). В указанных пределах зависимость удовлетворительно аппроксимируется линейным уравнением /=0,056#+84 (В. Л. Карп-ман с соавт., 1974). При более высоких нагрузках эта зависимость становится нелинейной и точность экстраполяции физической работоспособности по частоте сердечных сокращений на разных уровнях нагрузки уменьшается.
300
2500Н,кгм1мин
Рис. 21. Зависимость частоты сердечных сокращений (Г) от мощности мышечной работы (по В. Л. Карпману с соавт., 1974)
68
Для непрямого определения физической работоспособности при частоте сердечных сокращений 170 в 1 мин на основе частоты сердечного ритма при двух нарастающих уровнях нагрузок В. Л. Карпман с соавторами (1969) предложили следующую фор-
мулу:
где ./VI — мощность первой нагрузки; N2 — мощность второй нагрузки; /1 — частота сердечных сокращений у обследуемого при
первой нагрузке; ^2 — тот же показатель при второй нагрузке.
Например, при тесте на велоэргометре во время нагрузки 300 кг/мин частота сердечных сокращений составила 120 в 1 мин, а при нагрузке 600 кг/мин — 145 в 1 мин. Подставив эти значения в формулу, можно установить, что ФРС^о в данном случае составляет 1200 кгм/мин.
Аналогично ФРС 170 может быть определено и потребление кислорода при пульсе 170 в 1 мин, по данным двух измерений потребления кислорода, в процессе работы меньшей интенсивности. В. Л. Карпман, 3. Б. Белоцерковский и И. А. Гудков (1974) предлагают следующую формулу:
170—/,
где Уо2(1) — потребление кислорода при первой нагрузке; У°2(п~~ потребление кислорода при второй нагрузке;
^1 и /^ — частота пульса при первой и второй нагрузках.
Таким же образом можно определить ФРС 1$о или У0^(т), заменив в формуле 170 на 150.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29