Пресс-центр
Нагрузка при выполнении физических упражнений
В числе понятий, существенных для характеристики средств и методов физического воспитания, одним из основных является «нагрузка». Это понятие отчасти совпадает с такими понятиями, как «упражнение», «работа» и т.п., но не тождественно им. Оно характеризует преимущественно величину запросов, предъявляемых организму упражнением, — то, насколько они велики и в какой мере они посильны для выполняющего упражнение (соответственно различают предельную, большую, среднюю, малую и другие степени нагрузки).
Составляя обобщенное представление о нагрузке, связанной с выполнением различных упражнений, отвлекаются от частных особенностей их формы и содержания и принимают во внимание лишь то, что позволяет оценить в целом степень запросов, предъявляемых ими организму.
Понятие «нагрузка» отражает тот очевидный факт, что выполнение любого физического упражнения связано с переводом функционального состояния организма на более высокий, чем в покое, уровень активности и в этом смысле является надбавкой, нагружающей функциональные системы и вызывающей, если она достаточно велика, утомление. Нагрузка в данном отношении — это дополнительная по сравнению с покоем степень функциональной активности организма, привносимая выполнением упражнения (или упражнений), а также степень переносимых при этом трудностей. Эффект физических упражнений закономерно связан с параметрами предъявляемых ими нагрузок. Отсюда —необходимость тщательного анализа и оценки, нормирования и регулирования нагрузок.
«Внешняя» и «внутренняя» стороны нагрузки
Показателями нагрузки при выполнении физических упражнений являются, с одной стороны, величины, характеризующие совершаемую работу в ее внешне выраженных размерах (продолжительность упражнения, количество работы в физико-механическом смысле, преодолеваемое расстояние, скорость движений и т. д.); с другой — величины функциональных и связанных с ними сдвигов в организме, вызываемых упражнением (степень увеличения частоты сердечных сокращений, легочной вентиляции, потребления кислорода, ударного и минутного объемов крови и т.д.). Первые, условно говоря, относятся к «внешней» стороне нагрузки, вторые — к ее «внутренней» стороне (точнее к реакции на нагрузку). И те, и другие показатели важны для оценки и направленного регулирования нагрузок в процессе физического воспитания.
«Внешние» показатели нагрузки нужно учитывать уже потому, что именно на них ориентируются, намечая доступные и необходимые величины нагрузок, с ними сопоставляют ответные реакции организма и соответственно нормируют предъявляемые нагрузки.
«Внутренние» показатели нагрузки говорят о степени мобилизации функциональных и приспособительных возможностей организма во время упражнений и в результате их выполнения, позволяют углубленно оценить соответствие (либо несоответствие) нагрузки его возможностям и с учетом этого определить ее целесообразную меру. В этих показателях отражается не только сама нагрузка, но и ответная реакция организма на нее. Следовательно, для адекватной оценки нагрузки и ее эффекта при выполнении физических упражнений необходимо учитывать в единстве как «внешнюю», так и «внутреннюю» стороны ее.
Между «внешней» и «внутренней» сторонами нагрузки при относительно одинаковом исходном состоянии организма существует определенная соразмерность: одни и те же по внешним параметрам нагрузки связаны практически с одними и теми же величинами функциональных сдвигов; чем больше нагрузки по своим внешним параметрам, тем значительнее функциональные сдвиги в организме; чем меньше первые, тем меньше и вторые. Однако при неодинаковом исходном состоянии организма, различном уровне предварительной подготовленности и различной реактивности организма такой соразмерности не наблюдается.
Так, по мере увеличения работоспособности в результате систематических упражнений нагрузка одна и та же с «внешней» стороны становится постепенно все меньшей с «внутренней» стороны (например, многократно повторяемая нагрузка в беге одной и той же продолжительности и с одной и той же скоростью сопровождается от занятия к занятию все меньшей мобилизацией функций сердечно-сосудистой системы, т. е. становится в этом отношении менее напряженной, поскольку происходит адаптация к ней).
Объем и интенсивность нагрузки
Общая величина нагрузки производна от ее объема и интенсивности. В самом широком смысле понятие «объем нагрузки» относится к ее протяженности во времени и суммарному количеству работы, выполняемой в процессе упражнения или ряда упражнений (работа здесь понимается не только в механическом, а также в физиологическом и вообще в деятельностном смысле); понятие же «интенсивность нагрузки» связано с напряженностью работы и степенью ее концентрации во времени. Конкретный смысл этих понятий и параметры объема и интенсивности уточняются применительно к виду упражнений, а также в зависимости от того, оценивается ли нагрузка в отдельном упражнении или в некоторой совокупности упражнений.
Параметры объема и интенсивности нагрузки в отдельном упражнении
Если рассматривать каждое физическое упражнение как некоторый воздействующий фактор, то понятие объема связанной с ним нагрузки будет относиться, прежде всего, к длительности воздействия, а интенсивности — к силе воздействия. При этом их показателями, которые чаще всего учитываются в практике, являются следующие.
В принципе соотношение объема и интенсивности нагрузки при выполнении физических упражнений характеризуется обратно пропорциональной зависимостью: чем больше объем нагрузки, задаваемой в упражнении, тем меньше ее интенсивность, и наоборот, чем больше интенсивность нагрузки, тем меньше ее объем.
Закономерное «свертывание» параметров объема нагрузки по мере того, как ее интенсивность приближается к предельным величинам (или наоборот), объясняется, в частности, существенными физиологическими и биохимическими особенностями работы различной продолжительности и мощности, что, как известно, послужило основанием для классификации упражнений по «зонам относительной мощности» (В. С. Фарфель и др.). Некоторые их характеристики приведены в табл. 1.
Нагрузки с предельно возможными параметрами объема и интенсивности применяются сравнительно не часто, особенно в массовой практике занятий физическими упражнениями. Достаточно большие нагрузки обеспечиваются обычно различными комбинациями этих параметров, например большой и субмаксимальной интенсивности с относительно небольшими объемами (что характерно для упражнений скоростного и скоростно-силового характера) или умеренной и большой интенсивности с относительно большими объемами (что характерно для упражнений, направленных на развитие выносливости). Как уже говорилось, величину нагрузки в каждом отдельном упражнении можно представить в виде произведения величин ее объема и интенсивности, взятых в определенной пропорциональности*.
* Математически такой способ исчисления нагрузки будет корректным при условии, что параметры объема и интенсивности выражены в определенных величинах, которые нормированы по шкале, устанавливающей их соразмерность (пропорциональность). В настоящее время это удается сделать далеко не во всех случаях.
Параметры суммарной нагрузки в совокупности упражнений. Оценить с «внешней» стороны суммарные объем и интенсивность нагрузки при повторении одного и того же упражнения или при выполнении ряда однотипных упражнений, если они в каждом отдельном случае замерены и выражены в соизмеримых показателях, сравнительно несложно. Для этого достаточно суммировать частные слагаемые нагрузки. Значительно сложнее оценить суммарную нагрузку при выполнении нескольких или многих разнохарактерных упражнений. Суммарный объем нагрузки в данном случае чаще всего оценивают с «внешней» стороны по сумме времени, затраченного на все упражнения в течение отдельного занятия или ряда занятий (за неделю, за месяц и т. д.). Ясно, однако, что получаемые в итоге величины общего объема нагрузки дают лишь весьма приблизительное представление о ней (например, час бега и час, затраченный на гимнастические упражнения, — явно неравнозначные слагаемые, поэтому, суммируя их, нельзя получить корректной оценки общего объема нагрузки в данных упражнениях). То же самое относится к такому широко используемому показателю суммарной интенсивности различных упражнений, как моторная плотность занятий (отношение времени, занятого непосредственно упражнениями, к общему времени занятия, в процентах). Тем не менее эти и подобные им показатели суммарной нагрузки пока не теряют своего практического значения. Они могут давать некоторую полезную информацию, если учитываются в единстве с содержательным анализом занятий и дополняются оценкой суммарной нагрузки с ее «внутренней» стороны (в частности, по суммарной пульсовой и энергетической стоимости упражнений).
Есть основания считать, что параметры объема и интенсивности суммарной нагрузки в совокупности упражнений соотносятся друг с другом приблизительно так же, как и в отдельном упражнении, т.е. обратно пропорционально: чем больше суммарный объем нагрузки в рамках данного занятия, тем меньше в принципе может быть ее общая интенсивность, и наоборот: чем выше общая интенсивность нагрузки в занятии, тем меньше ее суммарный объем. Но полная аналогия тут неправомерна.
Дело в том, что, во-первых, в обшей массе нагрузок, связанных с различными упражнениями и сочетаемых с различными по величине интервалами отдыха, всегда возможно множество вариантов соотношения частных параметров объема и интенсивности.
Во-вторых, при нормировании общей нагрузки в занятиях практически никогда не используется в равной мере весь диапазон возможных величин объема и интенсивности нагрузок (от самых минимальных до самых больших). Согласно имеющимся обобщенным данным, в практике физического воспитания сравнительно небольшое место занимают нагрузки с интенсивностью менее 30% от максимально возможной, основной объем их обычно сочетается с 60-80-процентной интенсивностью. Нередко распределение суммарного объема нагрузок в системе занятий по зонам интенсивности статистически напоминает так называемое нормальное (Гауссово) распределение (сравнительно небольшая доля общего объема приходится на зоны невысокой и предельной интенсивности, основная же его доля связана с относительно высокой интенсивностью). Обобщенные количественно-качественные критерии нагрузки. Сложность точной количественной оценки всех параметров нагрузки и фактически целостный характер реагирования на нее выполняющего упражнения побуждают прибегать к обобщенным критериям, объединяющим ряд объективных и субъективных признаков тяжести ее воздействия. Примером может служить широко известная примерная классификация нагрузок по степени вызываемого ими общего утомления и чувства усталости (табл. 2).
Существенно, что при таком подходе учитывается, пусть хотя бы приблизительно, и психический компонент нагрузки. Надежные способы его оценки пока находятся в стадии поиска. Для приближенной оценки пользуются эмпирически разработанными шкалами психической напряженности нагрузки (в условных рангах, баллах и т. п.). Излишне пояснять, что такого рода критерии могут быть полезны для нормирования нагрузок лишь в сочетании с объективными данными, которые возможно точно отражали бы параметры объема и интенсивности нагрузки с ее «внешней» и «внутренней» стороны.
Фрагмент из книги:
Матвеев Л. П. Теория и методика физической культуры. — М.: Физкультура и спорт, 1991
Источник
Данные частоты сердечных сокращений при выполнении физических упражнений являются показателем
Сердце каждого человека испытывает различные бытовые, рабочие, спортивные нагрузки и чтобы не навредить ему избыточными нагрузками каждый человек должен знать возможности своего сердца и правильно использовать тренировочный, реабилитационный процесс по укреплению деятельности своего сердца. Физическое воспитание является обязательным условием для формирования здорового организма. Процесс физического воспитания должен быть индивидуален и безопасен.
Все большее число здоровых людей понимает, что заниматься здоровьем своего сердца необходимо пока оно еще здорово. И одним из оздоровительных направлений является физическая тренировка сердечнососудистой системы. При этом нередки случаи сердечных катастроф на высоте физической нагрузки даже среди лиц с тренированным сердцем. Для оценки возможностей своего сердца, определения рисков кардиопатологии необходимо понимание физиологии работы сердца в условиях изменяющихся нагрузок.
При занятиях физической культурой, бытовыми и трудовыми физическими нагрузками аксиомой является соответствие предъявляемых организму нагрузок, возможностям их выполнения. Это влечет за собой необходимость оценки возможностей своего сердца, контроля реакции сердца на нагрузку. Аксиомой также является прямая зависимость мощности нагрузки от достигаемой ЧСС [7]. Систола сердца реализуется в пульсовую волну, поэтому ЧСС в процессе выполнения различных нагрузок контролируется по пульсу. Однако имеющаяся система оценки и контроля нагрузок по пульсу не обеспечивает безопасности и рациональности нагрузок на сердце.
Клиническая шкала оценки пульса предполагает разделение его на норму, брадикардию и тахикардию. Такой шкалой оценки пульса при физнагрузках пользоваться нельзя, так как не хватает нужных величин ЧСС.
Спортивная шкала оценки пульса предполагает определение максимальных значений пульса человека и исходя из него построение тренировочного процесса. Максимальная ЧСС при максимальной нагрузке призвана обеспечить максимальную потребность организма в кислороде. Знание максимальной ЧСС позволяет определить, какие нагрузки сердце способно перенести. Традиционно определение максимальной ЧСС связано с проведеним нагрузочного теста (ВЭМ) до субмаксимальных нагрузок, однако клинически и технологически это исследование доступно не всем желающим. Использование эмпирической формулы расчета максимальной ЧСС по Карвонену (ЧССmax = 220 – Возраст) и (ЧСС субмак. = 220 – Возраст * К), где К – 0.85 для здоровых и тренированных, 0.75 – для не тренированных лиц и с заболеваниями не обеспечивает должный уровень достоверности, индивидуальности и безопасности использования полученных данных в повышении толерантности сердца к физическим нагрузкам..
Цель и задачи исследования
Целью исследования явилась необходимость поиска новых критериев оценки и контроля сердечной деятельности при физических нагрузках, способствующих индивидуализации, рационализации и безопасности физических нагрузок на сердце человека и обеспечивающих высокий уровень достоверности применяемых диагностических критериев.
Материалы и методы исследования
Материалом исследования явились результаты реакции сердечной деятельности человека на различные переносимые физические нагрузки. Анализ данных включал в себя регистрацию ЭКГ, как в состоянии покоя, так и после различных по мощности физических нагрузок, проб с гипервентиляцией, определением индивидуальных характеристик ЧСС, в том числе и с помощью дополнительных показателей. Полученная оценка сердечной деятельности базировалась на показателях реакции сердца самого испытуемого человека, что обеспечивало ее высокую индивидуализацию.
Результаты исследования и их обсуждение
В процессе выполнения нагрузки сердце отвечает увеличением ЧСС-пульса, проходя различные этапы физиологического ответа на нагрузку. Для оценки максимальных возможностей сердца к увеличению ЧСС, составления индивидуальной, безопасной ЧСС тренировочного режима шкала оценки ЧСС должна включать в себя определение пяти показателей пульса-ЧСС.
Рис. 1. 1. ЧСС покоя. 2. ЧСС hwr. 3. Пороговая ЧСС. 4. Максимальная ЧСС. 5. ЧСС тренировочного режима
ЧСС покоя. ЧСС покоя это не только цифра, но и состояние, состояние покоя при котором сердце находится в физиологическом равновесии между систолой и диастолой сердца. Это состояние характеризуется не одной цифрой пульса, а диапазоном ЧСС при котором сердце находится в состоянии покоя. Поэтому необходимо проверять имеющийся диапазон зарегистрированного пульса на предмет выявления верхней границы диапазона ЧСС покоя. Необходимость ее определения связана с использованием времени систолы сердца для расчета максимальной ЧСС. Физиологическим покоем можно считать состояние жизнедеятельности организма, когда между работой и отдыхом миокарда имеется определенный баланс. Оценить физиологичность фазы сокращения и отдыха миокарда, для каждой ЧСС, позволяет индекс фазы отдыха миокарда – ФОМ, выраженный в процентах к сердечному циклу.
Индекс ФОМ = (сегмент ТР : R-R)*100
В состоянии физиологического покоя сердечной деятельности индекс ФОМ составляет от 35 % до 50 %. При активизации сердечной деятельности фаза отдыха миокарда уменьшается. На ЭКГ (рис. 2) сердечная деятельность находится в состоянии покоя. На ЭКГ (рис. 3) несмотря на спокойные цифры пульса, индекс ФОМ указывает на активизацию сердечной деятельности.
Для расчета максимальной ЧСС используется время систолы сердца из верхней границы диапазона ЧСС покоя. Например: На ЭКГ имеются ЧСС с колебанием от 62 до 74 отвечающие критерию ЧСС покоя. В расчет максимальной ЧСС необходимо будет взять показатель систолы сердца с ЧСС – 74.
ЧСС работы сердца без фазы отдыха (ЧССhwr). Рабочий цикл сердца состоит из фазы сокращения (интервал Р–Т) и фазы отдыха (сегмент ТР.) (рис. 4). Увеличение ЧСС сопровождается сокращением времени всех зубцов, и интервалов ЭКГ вплоть до контакта систолы предсердий и желудочков (контакт зубцов Т. и Р.) (рис. 5). После этих значений ЧСС сердце начинает работать без фазы отдыха и эта ЧСС обозначается, как ЧСС hwr (heart without rest).
Сердце не должно долго работать без отдыха, так как его работа без отдыха ведет к метаболическим нарушениям в кардиомиоцитах. Определить ЧСС hwr можно непосредственно доведя ЧСС под визуальным контролем до требуемого контакта зубцов Р. и Т. используя пробу с нагрузкой или гипервентилляцией. На рис. 6 исходное состояние, на рис. 8 отсутствие сегмента ТР.
Рис. 6 Рис. 7 Рис. 8
Также определить ЧСС hwr можно и по простой динамике показателей ЭКГ (ЧСС и сегмента ТР.) в покое и после любой произвольной нагрузки или гипервентиляции. На ЭКГ того-же человека взяты начальная ЭКГ (рис. 6) и промежуточная ЧСС (рис. 7). Имея показатели ЧСС и сегмента ТР. в покое (ЧСС1 – 80 и ТР1 – 220 мс.) и их динамику при незначительной нагрузке (ЧСС2 – 101 и ТР2 – 125 мс.) производим расчет ЧССhwr.
Дополнительное число ЧСС составляет – 28. ЧСС hwr данного человека, при которой сердце начинает работать без фазы отдыха, составляет (101 + 28 = 129), что достаточно точно соотносится с определенной ЧССhwr по прямому контакту зубцов Т. и Р.
Пороговая ЧСС это – частота сердечных сокращений, за границами которой возникает внутрисердечный гемодинамический конфликт, между систолами предсердий и желудочков, запускающий аритмогенные механизмы [6].
Применяя законы физиологии, пороговую ЧСС можно определить по динамике ЭКГ в ответ на любую доступную нагрузку или гипервентилляцию приводящую к увеличению ЧСС на 25-30-40 ударов сердца по сравнению с исходной ЧСС. Вычисление пороговой ЧСС по результатам разницы показателей ЭКГ между ЭКГ покоя и ЭКГ нагрузки, наиболее точно отображает индивидуальные возможности сердца конкретного человека с его индивидуальной реакцией сердечной деятельности на нагрузку [1].
ЧСС пороговая = ЧСС2+ ЧСС дополнительная [2]
На ЭКГ здорового мужчины 62 лет зарегистрированы ЧСС 80, интервал P-Q – 170 мс, индекс PQs – 40 %.
После нагрузки в 10 приседаний зарегистрирована динамика ЭКГ в виде ЧСС 95 и интервалa P-Q – 157 мс, сегмент PQ составляет – 57 мс индекс PQs – 36.3 %.
ЧСС доп. = PQ2:[(P-Q 1 – P-Q.2 ):(ЧСС 2 – ЧСС1)] [2]
Реакция на нагрузку физиологическая. Риска развития внезапного нарушения ритма при тахикардии нет. Пороговая ЧСС в данном примере составляет – 161 в одну минуту.
Максимально возможная ЧСС. Определить границу максимальной ЧСС для конкретного здорового человека можно используя интервал его систолы сердца (P-T) ЭКГ покоя. Метод доступен всем из ЭКГ покоя, кроме случаев патологии электрической систолы сердца и тахикардии.
Реакция сердца на нагрузку отражается уменьшением электрической систолы сердца до определенных границ, что и позволяет ее использовать в определении максимальной ЧСС.
В процессе максимального физиологического увеличения ЧСС происходит сокращение всех интервалов, сегментов, зубцов ЭКГ и интервал Р–Т сокращается в среднем на одну треть (27-35 %), от состояния покоя. [5] При максимально возможном синусовом ритме интервал Р-Т сокращается до 300-330 мс и максимальная ЧСС может достигать до 180-198 ударов в 1 минуту. Для вычисления максимально возможной ЧСС для конкретного человека используется формула
ЧСС максимальная = 600000 : [(Р-Т покоя : 3)*2.] [3]
На представленной ЭКГ (рис. 11) в состоянии покоя при ЧСС 61 время систолы сердца (интервал Р-Т) составляет 560 мс. Время интервала Р-Т, при максимальной ЧСС составит 373 мс, что позволяет для данного человека определить его максимально возможную ЧСС как 160 в 1 минуту.
На ЭКГ (рис. 12) отображен традиционный тест с физической нагрузкой для этого же человека, который определил его максимальную ЧСС в 161 в минуту. Корреляция между максимальной ЧСС определенной по интервалу Р-Т и нагрузочному тесту в данном примере составила 99,3 %.
ЧСС тренировочного режима. Зная возможности своей сердечной деятельности при нагрузке, каждый человек может определить свои границы тренировочной ЧСС дающие укрепление выносливости сердца при физических упражнениях и обеспечивающей безопасность занятий физкультурой.
Для основной части здорового нетренированного населения ведущего обычный режим бытовых нагрузок ЧСС тренировочного режима определяется исходя из ЧССhwr.
1. ЧСС тр. режима = ЧССhwr * (0,75) или (0,85)
Для занимающихся спортом, тяжелым физическим трудом ЧСС тренировочного режима может быть расчитана исходя из пороговой ЧСС.
2. ЧСС тр. режима = пороговая ЧСС * 0,85
Физическая тренировка и реабилитация сердечной деятельности должна строго опираться на ЧСС тренировочного режима и чем тренированнее организм, тем шире полоса ЧСС тренировочного режима.
В анализе и контроле состояния сердечной деятельности при физических нагрузках необходимо делать акцент не столько на абсолютных цифрах пульса, сколько на местоположении пульса в системе оценки активности сердечной деятельности [4].
– ЧСС покоя – это ЧСС находящаяся в границах физиологического покоя организма.
– ЧСС физиологической активации сердечной деятельности – ЧСС находящаяся в границах от верхнего показателя ЧСС покоя до ЧССhwr.
– ЧСС избыточной активации сердечной деятельности – ЧСС находящаяся в границе от ЧССhwr до пороговой ЧСС.
– ЧСС тревожной активизации сердечной деятельности – ЧСС находящаяся в границе от пороговой ЧСС до максимальной ЧСС.
– ЧСС критической активации сердечной деятельности – ЧСС превышающая максимальную ЧСС.
– ЧСС тренировочного режима – показатели ЧСС безопасного режима тренировок.
Выводы
1. Для расчета ЧСС тренировочного режима, обеспечивающего рациональный, индивидуальный и безопасный уровень физических нагрузок для сердца не обходимо использовать показатели из ЭКГ конкретного человека, а именно ЧСС покоя, ЧССhwr, пороговая ЧСС, ЧССmax.
2. Показатели пороговой ЧСС, ЧССhwr и ЧСС тренировочного режима являются динамическими величинами и меняются в зависимости от состояния тренированности, выносливости, толерантности миокарда к нагрузкам. Повышение выносливости миокарда сдвигает эти показатели вправо. Величина максимальной ЧСС это физиологический предел и он в основном остается без изменений.
Источник