VO2max, МПК. Все, что следует об этом знать. VO2 max — максимальное поглощение кислорода Как повысить потребление кислорода

Физическое здоровье и его критерии

В силу специфики процесса физического воспитания предметом нашего внимания является в основном физическое здоровье, которое может характеризоваться следующими состояниями :

состояние с достаточными функциональными (адаптационными) резервами;

донозологические состояния, при которых функционирование организма обеспечивается за счет более высокого, чем в норме, напряжения регуляторных систем;

преморбидные состояния, которые характеризуются снижением функциональных резервов организма;

состояния срыва адаптации, каждое из которых характеризуется наличием того, или иного заболевания.

По В.И. Вернадскому , организм человека представляет собой открытую термодинамическую систему, устойчивость (жизнеспособность) которой определяется ее энергопотенциалом, и чем больше мощность и емкость энергопотенциала, тем выше уровень физического здоровья индивида.

Установлено наличие трех путей энергетического обеспечения мышечной деятельности :

МПК как наиболее важный количественный показатель здоровья

Энергетические возможности фосфогенного пути очень ограничены и исчерпываются за 7-8 сек. работы. Гликолитический путь энергетического снабжения заключается в анаэробном расщеплении углеводов и накоплении молочной кислоты. Этот путь используется в начале работы, и его энергетические возможности незначительны (около 1000 кДж/кг) и исчерпываются примерно за 40 сек. работы. Остается основной путь энергетического обеспечения мышечной деятельности - окислительное фосфорилирование , связанное с потреблением кислорода. Этот путь энергетического обеспечения фактически не ограничен и регламентируется только производительностью систем, обеспечивающих доставку кислорода к тканям.

Известно, что потребление кислорода возможно только до определенного предела, который зависит от функционального состояния кардиореспираторной системы. Важным показателем развития этой системы является величина максимального потребления кислорода (МПК) . МПК (или «кислородный потолок») - наибольшее количество кислорода, которое организм в состоянии потребить во время интенсивной мышечной работы. Эта величина является показателем аэробной производительности. Величина МПК зависит от взаимодействия многих систем организма и в первую очередь от систем дыхания, кровообращения и движения. Поэтому МПК является наиболее интегральным показателем, характеризующим способность организма при максимальном напряжении удовлетворять потребность тканей в кислороде, и выступает в качестве одного из наиболее важных количественных показателей здоровья.

Показатель МПК находится также в большой корреляционной зависимости с некоторыми показателями здоровья (рис. 14.1
).

Например, в 1938 г. в США МПК у мужчин 20-30 лет равнялся примерно 48 мл/кг в мин., а в 1968 - лишь 37 мл/кг в мин., т.е. ниже безопасного уровня здоровья. И в это время США занимали одно из первых мест в мире по заболеваемости и смертности от сердечно-сосудистых заболеваний. Представляют интерес данные о величине МПК у населения стран с различным уровнем двигательной активности. Так, наиболее высокие значения МПК отмечаются у жителей Швеции (до 58 мл/кг в мин.) - страны с традиционно высоким уровнем развития массовой физической культуры. На втором месте американцы (49 мл/кг в мин.). Самый низкий показатель МПК у населения Индии (36,8 мл/кг в мин.), большая часть которого склонна к пассивному, созерцательному образу жизни.

Для примера приведем показатели МПК у спортсменов различных спортивных специализаций (табл.14.1).

Непосредственное определение МПК требует специального оборудования, что в практике массовых исследований сделать очень непросто. Косвенную оценку МПК у мужчин (табл. 14.2) и женщин (табл. 14.3) в зависимости от возраста можно получить, используя тест Купера (1979), по которому определяют дистанцию, преодолеваемую человеком бегом за 12 минут.

Можно также определить должные величины МПК (ДМПК) , т.е. средние значения нормы для данного возраста и пола, которые рассчитываются по нижеследующим формулам.

Для мужчин:

ДМПК = 52 - (0,25 × возраст)

Для женщин:

ДМПК = 40 -(0,20 × возраст)

По степени отклонения ваших показателей МПК от должных (рассчитанных по формуле) можно будет судить об уровне вашего физического состояния (табл. 14.4).

Считается, что пороговыми величинами МПК , гарантирующими стабильное здоровье, являются 42 мл/кг в мин. у мужчин и 35 мл/кг в мин. у женщин .

Для количественной оценки энергопотенциала организма человека применяется также показатель резерва - «двойное произведение» (ДП) - индекс Робинсона :

, где:

ЧСС - частота сердечных сокращений;

АДс - систолическое артериальное давление.

ДП характеризует систолическую работу сердца. Чем больше этот показатель на высоте физической нагрузки, тем больше функциональная способность мышц сердца.

Можно использовать этот показатель и в покое для тех же целей, основываясь на хорошо известной закономерности «экономизации функций» при возрастании максимальной аэробной способности. Поэтому, чем ниже ДП в покое, тем выше максимальные аэробные возможности и, следовательно, уровень физического здоровья индивида .

Адаптационно-энергетический потенциал (АЭП) человека

На наш взгляд, заслуживает внимания и экспресс-метод оценки здоровья, основанный на измерении адаптационно-энергетического потенциала (АЭП) человека.

В качестве тестовой нагрузки предлагается использовать глубокие приседания, выполняемые с субмаксимальной нагрузкой в течение 1 минуты . Приседания выполняются с установкой - «Как можно больше приседаний за 1 мин». Мощность нагрузки достигает 3-4 Вт/кг. Безопасность теста обеспечивается индивидуальным способом дозирования нагрузки по самочувствию. При затруднениях во время выполнения теста темп приседаний уменьшается до возможного.

Процедура измерения следующая. До нагрузки, сразу после ее выполнения и через 1 минуту у испытуемого в положении сидя измеряют ЧСС за 10 сек. и систолическое АД. Затем определяется интегральный показатель эффективности адаптации (ИПЭА) :

Кэ - коэффициент экономичности;

Кв - коэффициент восстановления.

, где:

h - рост, м;

n - число приседаний;

ЧСС - частота сердечных сокращений в конце нагрузки.

Являясь генетически детерминированной величиной, АЭП характеризует жизненные силы организма, меру здоровья индивида. На индивидуальную динамику АЭП в процессе жизни влияет двигательная активность, среда обитания, перенесенные заболевания, характер питания, вредные привычки и т.д. Наивысшие значения АЭП (около 70) зафиксированы у высококвалифицированных спортсменов, специализирующихся в видах спорта, где ведущим физическим качеством является выносливость. У женщин АЭП в среднем на 10-15% ниже, чем у мужчин.

Безопасным уровнем АЭП, обеспечивающим нормальное функционирование организма, его защиту от негативных влияний среды и проявления генетически обусловленных факторов риска развития неинфекционных заболеваний, является величина 35 - для мужчин и 30 - для женщин.

Оценка адаптационного потенциала и состояния здоровья

В практике оценки уровня здоровья используется также индекс функциональных изменений (ИФИ) системы кровообращения , или адаптационный потенциал (АП) . АП рассчитывается без проведения нагрузочных тестов и позволяет давать предварительную количественную оценку уровня здоровья обследуемых.

АП системы кровообращения определяется по формуле:

АП = 0,011 × ЧСС + 0,14 × САД + 0,008 × ДАД + 0.009 × МТ - 0,009 × Р + 0,014 × В - 0,2, где:

ЧСС - частота сердечных сокращений в относительном покое (количество ударов за 1 минуту);

САД - систолическое артериальное давление (мм рт. ст.);

ДАД - диастолическое артериальное давление (мм рт. ст.);

МТ - масса тела (кг);

Р - рост (см);

Для оценки адаптационных возможностей и функционального состояния организма человека особый интерес представляют данные о колебаниях характеристик сердечного ритма (СР) , которые позволяют дать интегральную информацию о состоянии организма в целом и быть своеобразным индикатором для оценки функционального состояния регуляторных систем.

С этой целью определяют вариабельность сердечного ритма (ВСР) , т.е. изменчивость продолжительности интервалов R-R последовательных циклов сердечных сокращений за определенные промежутки времени и выраженность колебаний ЧСС по отношению к ее среднему уровню.

В настоящее время определение ВСР признано наиболее информативным, неинвазивным методом количественной оценки вегетативной регуляции сердечного ритма и функционального состояния организма. Динамический ряд значений продолжительности сердечного цикла может быть представлен разнообразными математическими моделями. Наиболее простым и доступным является временной анализ, который при изучении ритмокардиограммы проводится статистическими и графическими методами . Графические методы используют для анализа вариационной пульсограммы (гистограммы). Статистические методы делят на две группы: полученные непосредственным измерением NN-интервалов (Рис. 14.2
) и полученные сравнением различных NN-интервалов.

Различают следующие типы вариационных пульсограмм (гистограмм) распределения ритма сердца (рис. 14.3
):

Вариационные пульсограммы (гистограммы) отличаются параметрами моды, вариационного размаха, а также по форме, симметрии, амплитуде .

Мода (Мо) - наиболее часто встречающиеся значения R-R-интервала, которые соответствуют наиболее вероятному для данного периода времени уровню функционирования систем регуляции. В стационарном режиме Мо мало отличается от М (средних значений кардиоинтервалов). Их различие может быть мерой нестационарности и коррелирует с коэффициентом асимметрии.

Амплитуда моды (АМо) - доля кардиоинтервалов, соответствующая значению моды. Физиологический смысл указанных параметров заключается в том, что они отражают влияние центрального контура регуляции на автономный по нервным (Амо) и гуморальным (Мо) каналам.

Вариационный размах (Х) - разность между длительностью наибольшего и наименьшего R-R-интервалов. Это показатель деятельности контура автономной регуляции ритма сердца, который целиком связан с дыхательными колебаниями тонуса блуждающего нерва.

Для определения степени адаптации сердечно-сосудистой системы к случайным или постоянно действующим агрессивным факторам и оценки адекватности процессов регуляции предложен ряд параметров, являющихся производными классических статистических показателей (индексы Р.М. Баевского ):

ИВР - индекс вегетативного равновесия

ВПР - вегетативный показатель ритма

ПАПР - показатель адекватности процессов регуляции

ИН - индекс напряжения регуляторных систем

Полученные при исследовании данные можно сравнить с табличными (табл. 14.6).

Задача регистрации и обработки данных, характеризующих ВСР, значительно облегчается при наличии соответствующего аппаратного комплекса.

С этой целью, в частности, в Самарском государственном аэрокосмическом университете имени академика С.П. Королева (СГАУ) разработаны приборы (типа «ЭЛОКС») (рис. 14.4 ), обеспечивающие с помощью оптического пальцевого датчика (рис. 14.5 ) непрерывное определение и цифровую индикацию значения степени насыщения гемоглобина крови кислородом (SpO 2) и значения частоты сердечных сокращений (ЧСС), а также - отображение фотоплетизмограммы и тренда насыщения гемоглобина кислородом на графическом жидкокристаллическом дисплее и сигнализацию выхода указанных значений за установленные пределы. Приборы позволяют подключать ПЭВМ для определения показателей ВСР путем анализа последовательного ряда длительности кардиоциклов (NN-интервалов) методом скользящей выборки, а также анализа стандартной по длительности (5 минут) выборки на основе программы «ELOGRAPH».

Фотоплетизмографический датчик пальцевого типа (рис. 14.5) представляет собой зажим, состоящий из двух элементов 1 и 2, скрепленных осью 3, фиксируемый на пальце пружиной 4. В элементе 1 установлены излучатели, а в элементе 2 - фотоприемник, снабженный выпуклой линзой. Датчик подключается к прибору с помощью кабеля 6 с разъемом 5.

Результаты измерений отображаются на экране монитора, заносятся в память ПЭВМ и при необходимости могут быть распечатаны (рис. 14.6
).

Экспресс оценка уровня физического здоровья

Удобной и доступной является также экспресс-оценка (в баллах) уровня физического здоровья (состояния) у мужчин и женщин (табл. 14.7).

Продолжительность предстоящей жизни как мера здоровья

Абсолютной мерой жизнеспособности организма (количества здоровья) является продолжительность предстоящей жизни . Иначе говоря, мерой здоровья является продолжительность предстоящей жизни (при ее идеальных и стабильных условиях), и чтобы отразить специфику старения, необходимо знать соответствие календарного возраста (КВ) возрасту биологическому (БВ).

Для определения БВ используются «батареи тестов» различной степени сложности, с помощью которых последовательно:

рассчитывают значение БВ для данного индивида (по набору клинико-физиологических показателей);

рассчитывают должное значение БВ для данного индивида (по его календарному возрасту);

сопоставляют действительную и должную величины БВ (т.е. определяют, на сколько лет обследуемый опережает или отстает от сверстников по темпам старения).

Полученные оценки являются относительными: точкой отсчета служит популяционный стандарт - средняя величина степени старения в данном КВ для данной популяции. Такой подход позволяет ранжировать лиц одного КВ по степени «возрастного износа» и, следовательно, по «запасу» здоровья.

Предложено ранжировать оценки здоровья, опирающиеся на определение БВ, в зависимости от величины отклонения последнего от популяционного стандарта:

1 ранг - от -15 до -9 лет;

2 ранг - от -8,9 до -3 лет;

3 ранг - от -2,9 до +2,9 года;

4 ранг - от +3 до +8,9 года;

5 ранг - от +9 до +15 лет.

Таким образом, 1 ранг соответствует резко замедленному, а 5 - резко ускоренному темпу старения; 3 ранг отражает примерное соответствие БВ и КВ. Лиц, отнесенных к 4 и 5 рангам по темпам старения, надлежит включать в угрожаемый по состоянию здоровья контингент.

Методика определения БВ

Разработаны 4 варианта методики различной степени сложности: 1-й вариант наиболее сложен, требует специального оборудования и может быть реализован в условиях стационара или хорошо оснащенной поликлинике (диагностическом центре); 2-й вариант менее трудоемок, но также предусматривает использование специальной аппаратуры; 3-й вариант опирается на общедоступные показатели, его информативность в определенной мере повышена за счет измерения жизненной емкости легких (ЖЕЛ), что возможно при наличии спирометра; 4-й вариант не требует использования какого-либо диагностического оборудования и может быть реализован в любых условиях.

«Батарея тестов» для определения БВ.

Артериальное давление систолическое . (СОЗ) определяется по специальному вопроснику.

На первые 27 вопросов даются ответы «да» и «нет», а на последний - «хорошее», «удовлетворительное», «плохое» и «очень плохое».

Далее подсчитывается число неблагоприятных для анкетируемого ответов на первые 27 вопросов и прибавляется 1 балл, если на последний вопрос дан ответ «плохое» или «очень плохое». Итоговая сумма дает количественную характеристику самооценки здоровья: 0 - при «идеальном» здоровье; 28 - при «очень плохом» самочувствии .

Рабочие формулы для расчета БВ

При расчете БВ величины отдельных показателей должны быть выражены в следующих единицах измерения :

АДс , Адд и Адп - в мм. рт. ст.;

Сэ и См - в м/с;

ЖЕЛ - в мл;

ЗДв , ЗДвыд и СБ - в с;

А - в диоптриях;

ОС - в дБ;

ТВ - в усл. ед. (число правильно заполненных ячеек);

СОЗ - в усл. ед. (число неблагоприятных ответов);

МТ - в кг;

КВ - в годах.

1-й вариант

Мужчины:

БВ = 58,9 + 0,18 × АДс - 0,07 × Адд - 0,14 × Адп - 0,26 × Сэ + 0,65 × См - 0,001 × ЖЕЛ + 0,005 × Здвыд - 0,08 / А + 0,19 × ОС - 0,026 × СБ - 0,11 × МТ + 0,32 × СОЗ - 0,33 × ТВ.

Женщины:

БВ = 16,3 + 0,28 × АДс - 0,19 × Адд - 0,11 × Адп + 0,13 × Сэ + 0,12 × См - 0,003 × ЖЕЛ - 0,7 × Здвыд - 0,62 × А + 0,28 × ОС - 0,07 × СБ + 0,21 × МТ + 0,04 × СОЗ - 0,15 × ТВ.

2-й вариант

Мужчины:

БВ = 51,5 + 0,92 × См - 2,38 × А + 0,26 × ОС - 0,27 × ТВ.

Женщины:

БВ = 10,1 + 0,17 × АДс + 0,41 × ОС + 0,28 × МТ - 0,36 × ТВ.

3-й вариант

Мужчины:

БВ = 44,3 + 0,68 × СОЗ + 0,40 × АДс - 0,22 × Адд - 0,004 × ЖЕЛ - 0,11 × ЗДв + 0,08 × Здвыд - 0,13 × СБ.

Женщины:

БВ = 17,4 + 0,82 × СОЗ - 0,005 × АДс + 0,16 × Адд + 0,35 × Адп - 0,004 × ЖЕЛ + 0,04 × ЗДв - 0,06 × Здвыд - 0,11 × СБ.

4-й вариант

Мужчины:

БВ = 27,0 + 0,22 × АДс - 0,15 × ЗДв + 0,72 × СОЗ - 0,15 × СБ.

Женщины:

БВ = 1,46 + 0,42 × Адп + 0,25 × МТ + 0,70 × СОЗ - 0,14 × СБ.

(БВ). С помощью вышеприведенных формул вычисляются величины БВ для каждого обследованного. Для того чтобы судить, в какой мере степень постарения соответствует КВ обследуемого, следует сопоставить индивидуальную величину БВ с должным БВ (ДБВ), который характеризует популяционный стандарт возрастного износа.

Вычислив индекс БВ: ДБВ , можно узнать, во сколько раз БВ обследуемого больше или меньше, чем средний БВ его сверстников. Вычислив индекс БВ - ДБВ , можно узнать, на сколько лет обследуемый опережает своих сверстников по выраженности старения или отстает от них.

Если степень постарения обследуемого меньше, чем степень постарения (в среднем) лиц равного с ним КВ, то БВ: ДБВ < 1, а БВ - ДБ < 0 .

Если степень постарения обследуемого больше, чем степень постарения лиц равного с ним КВ, то БВ: ДБВ > 1 ; а БВ - ДБВ > 0 .

Если степень постарения его и сверстников равны, то БВ: ДБВ = 1 , а БВ - ДБВ = 0 .

Величина ДБВ вычисляется по приведенным ниже формулам.

1-й вариант

Мужчины: ДБВ = 0,863 × КВ + 6,85.

Женщины: ДБВ = 0,706 × КВ + 12,1.

2-вариант

Мужчины: ДБВ = 0,837 × КВ + 8,13.

Женщины: ДБВ = 0,640 × КВ + 14,8.

3-й вариант

Мужчины: ДБВ = 0,661 × КВ + 16,9.

Женщины: ДБВ = 0,629 × КВ +15,3.

4-й вариант

Мужчины: ДБВ = 0,629 × КВ + 18,6.

Женщины: ДБВ = 0,581 × КВ + 17,3.

При оценке уровня здоровья необходимо учитывать (сопоставлять) объективные и субъективные показатели, поскольку между ними могут быть принципиальные расхождения. Так, например, исследования, проведенные на студентах, показали, что у студентов с низкой степенью адаптации выявлена большая однородность субъективной картины здоровья и большее соответствие объективным физиологическим данным.

У студентов промежуточной группы и группы с удовлетворительной степенью адаптации (т.е. студентов с лучшим объективным состоянием здоровья) отмечалось частичное несоответствие субъективных и объективных показателей, что в большей степени было выражено в промежуточной группе. Поэтому при оценке уровня (состояния) здоровья необходим комплексный подход с использованием объективных и субъективных показателей.

Определение максимального потребление кислорода - МПК. Физические возможности организма, его мышечная работоспособность в значительной мере зависит от потребления кислорода. Чем выше способность организма использовать кислород, тем при определенных условиях, выше физические возможности организма, его здоровье и устойчивость по отношению к неблагоприятным факторам среды. МПК позволяет составить объективное суждение о функциональном состоянии кардиореспораторной системы и физической работоспособности.

Величина МПК зависит от различных факторов, но, прежде всего, от функционального состояния системы внешнего дыхания, диффузной способности легких и легочного кровообращения. Кроме этих факторов огромное значение имеют гемодинамические показатели, состояние кислородной емкости крови, активность ферментативных систем, количество работающих мышц (не менее двух третей всей мышечной массы), а также вся система регуляции. МПК определяют прямыми или косвенными, непрямыми методами.

Прямое определение МПК сводится к выполнению обследуемым работы с нарастающей мощностью при одновременном определении величины поглощения кислорода. Момент, когда, несмотря на нарастание мощности работы, цифра поглощения кислорода прекращает увеличиваться, указывает на достижение МПК. Такое исследование должно проводиться в лаборатории при наличии соответствующих эргометров и диагностической аппаратуры, а также средств купирования развития острых состояний.

Непрямое определение МПК. Поскольку максимальные нагрузки небезразличны для организма обследуемого, особенно при повторных исследованиях, МПК определяют путем выполнения умеренной работы с соответствующим перерасчетом. При этом исходят из того, что между ЧСС и величиной потребления кислорода во время работы существует довольно строгая линейная зависимость и что МПК достигается при ЧСС, равной 170-200 ударов в 1 мин.

Профессор Астранд разработал для ориентировочного определения МПК по ЧСС при однократной стандартной нагрузке на велоэргометре или при выполнении степ-теста (высота ступеньки составляет 40 см для мужчин и 33 см для женщин) длительностью 5 мин использовать нормограмму.

Таблица 3.10. Оценка МПК у нетренированных здоровых людей

Таким образом, выполнив нагрузку, во время которой ЧСС достигает 150160 уд/мин, можно с помощью данной нормограммы определить величину МПК.

Профессор В.Л.Карпман предложил рассчитывать аэробные способности по нижеприведенным формулам.

МПК =1,7 * PWC170.+1240 (для физкультурников);
МПК =2,2 * PWC170.+1070 (для спортсменов, которые тренируются на выносливость),

Где МПК выражается в мл/мин, а PWC170 - в кгм/мин.

Для сравнения аэробных способностей различных лиц между собой используют относительные показатели МПК, т.е. с учетом массы тела исследуемого (МПК/масса тела). В среднем МПК у молодых нетренированных мужчин составляет 44-51 мл/мин/кг, у женщин - 3538 мл/мин/кг.
Максимальное потребление кислорода у представителей различных видов спорта существенно отличается. Средние значения этого показателя представлены в табл. 3.11.

Таблица 3.11. Максимум потребления кислорода (мл/кг /мин) у квалифицированных спортсменов

Преимуществом этих тестов является их простота и доступность, однако, в связи с тем, что эти тесты требуют значительного (почти максимального) напряжения основных функциональных систем организма, их не следует проводить без предварительной тренировки, то есть без подготовки организма к нагрузкам. Для здоровых нетренированных лиц возрастом 30 лет и старше необходима тренировка не менее 6-ти недель. Результаты беговых тестов К.Ооорег оцениваются по предложенным автором таблицам, в которых время преодоления дистанции в 1,5 мили или расстояние, которое пробегает испытуемый за 12 мин соответствует определенному уровню МПК.

Таблица 3.12. Зависимость между результатами 12-минутного теста и МПК по к. куперу

Таблица 3.13. Градации максимальной аэробной способности (функциональные классы) в зависимости от расстояния, пробегаемого за 12 мин (км) по к.куперу

Основные критерии здоровья

Здоровье - это не только отсутствие болезней, но и определенный уровень физической подготовленности и функционального состояния организма. Основным критерием здоровья человека следует считать его энергопотенциал, т.е. возможность потреблять энергию из окружающей среды, накапливать ее и мобилизовать для обеспечения физиологических функций. Чем больше организм может накопить энергии, а также чем эффективнее ее расходование, тем выше уровень здоровья человека. Так как доля аэробной (с участием кислорода) энергопродукции является преобладающей в общей сумме энергетического обмена, то именно максимальная величина аэробных возможностей организма является основным критерием физического здоровья и жизнеспособности. Из физиологии известно, что основным показателем аэробных возможностей организма является величина потребляемого кислорода в единицу времени (МПК). Соответственно, чем выше показатель МПК, тем большим здоровьем обладает человек. Для более полного понимания этого момента, давайте подробно разберем, что такое МПК и от чего оно зависит.

Максимальное потребление кислорода (МПК)

МПК - это такое количество кислорода, которое организм способен усвоить (потребить) в единицу времени (берется за 1 минуту). Не надо путать с тем количеством кислорода, которое человек вдыхает легкими, т.к. только часть этого кислорода, в конечном счете, поступает к органам. Понятно, что чем больше организм способен усвоить кислорода, тем больше у него вырабатывается энергии, которая расходуется как на поддержание внутренних потребностей организма, так и на совершение внешней работы. Возникает вопрос, неужели именно количество кислорода усвояемого организмом в единицу времени является фактором, лимитирующим нашу работоспособность и определяющим уровень здоровья. Как это не странно может показаться на первый взгляд, но это именно так. Теперь надо разобрать от чего зависит величина МПК. Поскольку механизм этого процесса заключается в поглощении кислорода из окружающей среды, доставки его к органам и потреблении кислорода самими органами (в основном скелетными мышцами), то зависеть МПК будет в основном от двух факторов: функции кислородтранспортной системы и способности скелетных мышц усваивать поступающий кислород. В свою очередь, кислородотранспортная система включает систему внешнего дыхания, систему крови и сердечно-сосудистую систему. Каждая из этих систем вносит свой вклад в величину МПК, а нарушение какого-нибудь звена в этой цепочке может сразу отрицательно сказаться на всем процессе. Связь между величиной МПК и состоянием здоровья впервые была обнаружена американским врачом Купером. Он показал, что люди имеющие уровень МПК 42 мл/мин/кг и выше, не страдают хроническими заболеваниями и имеют показатели артериального давления в пределах нормы. Более того, была установлена тесная взаимосвязь величины МПК и факторов риска ишемической болезни сердца: чем выше уровень аэробных возможностей (МПК), тем лучше показатели артериального давления, холестеринового обмена и массы тела. Минимальная предельная величина МПК для мужчин 42 мл/мин/кг, для женщин - 35 мл/мин/кг, что обозначается как безопасный уровень соматического здоровья. В зависимости от величины МПК выделяют 5 уровней физического состояния (таблица).

Для более точного определения уровня физического состояния принято оценивать его по отношению к должным величинам МПК (ДМПК), соответствующим средним значениям нормы для данного возраста и пола.

Определение фактической величины МПК возможно двумя способами:

• 1. Прямой метод (с помощью прибора - газоанализатора)
• 2. Косвенный метод (с использованием функциональных тестов)

Определение МПК прямым методом достаточно сложно и требует наличия дорогостоящей аппаратуры, поэтому он не получил широкого распространения. Расчет МПК косвенным методом имеет небольшую погрешность, которой можно пренебречь, а в остальном, он является очень доступным и информативным методом, что делает его наиболее применяемым в различных физкультурно-оздоровительных учреждениях и реабилитационных центрах. Для определения МПК косвенным методом наиболее часто используется тест PWC170, определяющий физическую работоспособность человека.

МПК выражает предельную для данного человека "пропускную" способность системы транспорта кислорода и зависит от пола, возраста, физической подготовленности и состояния организма.

К косвенным методам определения МПК относятся метод Астранда; определение по формуле Добельна; по величине PWC170 и др.

Для определения уровня физической работоспособности могут быть использованы тесты с максимальной и субмаксимальной нагрузкой: максимальное потребление кислорода (МПК), PWC170, Гарвардский степ-тест и др.

У среднего нетренированного молодого человека VO2 max равен примерно 45 мл/кг/мин. У женщины – 38 мл/кг/мин. У знаменитого лыжника Бьорн Дэли он равен 96 мл/кг/мин, а у лошади - 180 мл/кг/мин.

Потребление кислорода при мышечной работе увеличивается, как известно, пропорционально ее мощности. Однако такая зависимость имеет место лишь до определенного уровня мощности. При некоторых индивидуально предельных ее значениях (так называемой критической мощности) резервные возможности кардиореспираторной системы оказываются исчерпанными и потребление кислорода более уже не увеличивается даже при дальнейшем повышении мощности мышечной работы. Таким образом, максимальное потребление кислорода можно зарегистрировать только при нагрузках критической или надкритической мощности, когда функциональная мобилизация системы транспорта и утилизации кислорода достигает максимума (так называемого кислородного потолка). О максимизации аэробного обмена свидетельствует плато на графике зависимости потребления кислорода от мощности мышечной работы.

Каждое звено кардиореспираторной системы, которая объединяет комплекс систем и органов, может определять достаточность транспорта кислорода при нагрузке и, следовательно, играть лимитирующую роль. Однако в реальных условиях главным лимитирующим звеном в системе транспорта кислорода при интенсивной мышечной работе является система кровообращения.

Максимальное потребление кислорода - это то наибольшее количество кислорода, выраженное в миллилитрах, которое человек способен потреблять в течение 1 мин. Для здорового человека, не занимающегося спортом, МПК составляет 3200 - 3500 мл/мин, у тренированных лиц МПК достигает 6000 мл/мин.

Абсолютным критерием достижения испытуемым уровня максимального потребления кислорода(кислородного «потолка»), как уже было отмечено, является наличие «плато» на графике зависимости величины потребления кислорода от мощности физической нагрузки.

Наряду с абсолютным критерием существуют и косвенные критерии достижения МПК. К их числу относятся:

• увеличение содержания лактата в крови свыше 100 мг;
• увеличение дыхательного коэффициента (отношения количества выделенного углекислого газа к количеству потребленного кислорода в единицу времени) свыше 1;
• повышение ЧСС до 180-200 уд/мин.

Схема графического определения МПК и «критической мощности» (WK!) при ступенчато повышающейся мощности нагрузки (W) до отказа [Аулик И. В., 1979]

Максимальное потребление кислорода зависит от массы работающей мускулатуры и состояния системы транспорта кислорода и отражает общую физическую работоспособность (теснейшим образом связано с изменением уровня физической подготовленности человека).

До 20 лет происходит увеличение величины МПК, с 25 до 35 лет - стабилизация и с 35 лет - постепенное снижение МПК. К 65 годам максимальное потребление кислорода уменьшается примерно на треть.

МПК зависит от генетических факторов, возраста и пола. У женщин в зрелом возрасте МПК в среднем ниже, чем у мужчин, на 20-30 %; эта разница несколько сглаживается в юном и пожилом возрасте. Диапазон вариаций величин МПК у женщин значительно меньше, чем у мужчин.

И у мужчин, и у женщин МПК тесно связано с уровнем тренированности, возрастом и массой тела (в еще большей степени с мышечной массой), поэтому его измеряют также и в относительных единицах - мл/кг/мин. Если сравнивать МПК, отнесенное на единицу мышечной массы, у мужчин и женщин одного возраста и уровня тренированности, то различия могут оказаться несущественными.

Определение МПК в настоящее время используется для решения вопросов профессиональной пригодности, оценки тренированности спортсменов, диагностики состояния сердечно-сосудистой системы и органов дыхания. Считается, что в течение рабочего дня энерготраты на физическую активность не должны превышать 25-35 % от уровня максимальной аэробной мощности. Превышение допустимо лишь на некоторый ограниченный период времени, длительность которого обратно пропорциональна интенсивности энергообмена. Например, при нагрузках на уровне около 50 % от МПК в течение полного рабочего дня работа может продолжаться без ущерба для здоровья не более 12 нед, а при нагрузках на уровне 65-70 % от МПК - не более 2-3 дней. Поэтому, если известна индивидуальная величина МПК, можно с достаточной надежностью рассчитать допустимые уровни интенсивности нагрузок (трудовых, тренировочных и т. п.). С этой целью используются таблицы энерготрат при разных видах деятельности и таблицу предельно допустимого времени для нагрузок разной интенсивности.

Предельная длительность физических нагрузок разной интенсивности (Карпман В. Л. и др., 1988)

Методы непрямого определения МПК

Как уже указывалось, прямое определение максимального потребления кислорода осуществляется в процессе сложного и довольно громоздкого эксперимента. Изматывающий характер процедуры определения МПК делает невозможным частое изучение этого информативного показателя физической работоспособности. Помимо этого, субъективное отношение испытуемого к обследованию и, часто, его нежелание выполнять предельные нагрузки существенно отражаются на возможности точно определить максимум аэробной производительности. В связи со сказанным понятна актуальность использования методик расчета величины МПК непрямыми методами.

Непрямые методы измерения МПК основаны на принятии положения о линейной зависимости между мощностью нагрузки, с одной стороны, и ЧСС или текущим потреблением кислорода - с другой. Во время дозированной нагрузки у испытуемых подсчитывают ЧСС, а МПК получают путем экстраполяции кривой зависимости «нагрузка - ЧСС». Обычно для этой цели используются формулы или номограммы.

К использованию непрямых методов измерения МПК прибегают, если нет соответствующей аппаратуры для прямого измерения МПК, в случаях, когда противопоказаны большие физические нагрузки (например, в пожилом возрасте), а также в повседневной практике.

Результаты многих исследований свидетельствуют о том, что непрямые методы измерения МПК являются достаточно точными. Поэтому к их использованию можно прибегать и при обследовании хорошо тренированных спортсменов, за исключением тех, спортивные результаты которых прямо зависят от состояния системы транспорта кислорода.

Номограмма Астранда

В настоящее время наиболее распространенными из существующих непрямых способов определения максимального потребления кислорода являются следующие.

Метод Астранда (1960) основан на использовании номограммы. Испытуемый выполняет однократную нагрузку на велоэргометре или путем подъемов на ступеньку (высота которой составляет 40 см для мужчин и 33 см для женщин) с постоянной частотой, составляющей 22,5 подъема в минуту (90 ударов метронома в минуту). На 5-й минуте нагрузки регистрируется ЧСС. Если это сделать невозможно, ЧСС подсчитывают в течение первых 10 с восстановления после нагрузки. Затем по номограмме находят соответствующее значение МПК.

Определение МПК по результатам . Величина PWC170 и величина МПК каждая в отдельности характеризуют физическую работоспособность человека. Между ними имеется взаимосвязь, близкая к линейной (коэффициент корреляции, по данным разных авторов, равен 0,7-0,9). В. Л. Карпманом предложена формула:

МПК = 1,7PWC170 + 1240.

Для спортсменов высокой квалификации и тренирующихся на выносливость эта формула имеет вид:

МПК = 2,2PWC170 + 1070.

По данным автора, величины МПК, полученные путем этого расчета, дают ошибку, не превышающую ±15 % величины МПК, полученной прямым методом. Расчетные (косвенные) методы менее точны, чем прямые, однако они очень удобны для использования в повседневной практике.

Как повысить МПК

К сожалению, современные ученые пришли к выводу, что во многом этот показатель наследуется. А главная неприятность в том, что вы наследуете также способности улучшать этот показатель. А ведь именно от уровня потребления кислорода мышцами зависит, например, то, как быстро вы умеете бегать и как долго можете держать эту скорость. То есть ваши родители уже определили за вас насколько ваше тело восприимчиво к тренировкам. И поэтому если ваш сосед за год улучшил свой результат в марафоне на 25 минут, а вы все еще «сидите» в группе четырех часовых марафонцев, не стоит думать, что все зависит от уровня нагрузки и количества километров в неделю. Это может значить, что ваш организм менее восприимчив к нагрузкам. Вам надо проанализировать ваши данные и поменять стиль тренировок. Многочисленные исследования доказали, что все реагируют по разному на одни и те же нагрузки. У некоторых после 5 недель беговых тренировок по 50 минут 4 раза в неделю, VO2max увеличивается на 40 %, а у некоторых не увеличивается вообще.

Можем ли мы улучшить VO2max и как это сделать, если природа нас обделила талантом и сильной сердечнососудистой системой? Безусловно, лимит VO2max есть у каждого. Но если вы стремитесь к повышению своих результатов, если хотите быстрее и дольше бегать, вам надо работать над улучшением этого показателя. Может вам понадобиться немного больше времени, чтобы выйти на свой пик VO2max, чем другим более удачливым бегунам, например, родившимся в семье кенийских фермеров. Но ставить на себе крест, если у вас не все получается не стоит. Прогресс возможен и причем даже у людей старше 50 лет.

В 2007-2008 годах норвежские ученые провели самые масштабные в истории по количеству участников эксперимента тесты динамики VO2max и выявили, что при регулярном тренировочном процессе любой человек рано или поздно достигнет хорошего уровня этого показателя. Не элитного, но на уровне 65-75 мл/кг/мин. Эти исследования проводились среди мужчин и женщин от 20 до 90 лет (кол-во участников - 4631 человек). Анализ такой подробной базы данных показателя VO2 max и дал ученым право утверждать, что, несмотря на определенные генетикой пределы, вы можете улучшить свою спортивную форму и даже в 60 лет иметь этот показатель выше, чем у 20-ти летнего юноши, ведущего малоподвижный образ жизни. Но самое приятное в том, что норвежцы на базе этой статистики подтвердили общеизвестный факт, что хорошая физическая форма (хороший уровень VO2max) снижает уровень рисков сердечнососудистых заболеваний, тромбозов и проблем с вегетативной нервной системой организма.

Улучшить показатель VO2max может каждый. Спортивные физиологи в один голос утверждают, что интервальные тренировки являются сильнейшим фактором в этом процессе. Делайте усилия на пределах ваших возможностей, с перерывами на отдых. Например, 6-8 интервалов быстрого бега на 400-800 метров с перерывами на легкий бег или ходьбу в течение 1-2 минут. на 20-30 минут также является отличной тренировкой.

Но самый быстрый способ улучшить форму – бег по холмам. Усилие при подъеме в гору не только «раскачивает» пульс до предельных размеров, но и дает нагрузку на мышцы ног. Найдите довольно крутой подъем на 60-100 метров. Забегайте на эту горку на полной скорости, а вниз «трусите» в свое удовольствие. Если вам повезло и рядом с домом есть холмистый маршрут для пробежки, можете не только делать на нем длинные медленные тренировки, но и бегать фартлеки. Бегите с разным темпом подъемы и спуски, один раз делая максимальное усилие на подъемах и отдыхая на спусках, в другой раз наоборот. Вы увидите, что «горные» тренировки дадут довольно быстрый эффект и прибавят вам не только мощи, но и выносливости. Знаменитая марафонка Гретте Вайц регулярно бегала горки в пригороде Осло, где она жила. Она бегала по холмам и зимой и летом, не смотря на погоду и обледенение, считая бег по холмам главной тренировкой недели.

Работая над улучшением VO2 max, не забывайте, что главное – правильно . Здесь километраж имеет меньшее значение, чем полное восстановление.

Можно ли улучшить скорость и выносливость, если от природы VO2 max у вас низкий и плохо поддается улучшению? Да можно, утверждает физиолог Мэтт Фитцджеральд. В этом случае, вам надо дополнить тренировочные графики силовыми упражнениями на мышцы ног и корпуса, наращивая с помощью этого капиллярную сеть, доставляющую кислород к мышцам. Работайте над экономичностью бега, больше времени уделяя специальным беговым упражнениям на технику бега. Снижайте вес и жировую массу. Здесь логика та же, что и в автомобиле. Не факт, что машина с большим объемом двигателя в литрах будет быстрее, чем ее более маленькая конкурентка. Многое в скорости разгона автомобиля зависит от его веса и его КПД, то есть от того насколько эффективно автомобиль использует литры бензина и свои лошадиные силы. Анализируя свои спортивные и физиологические параметры, несмотря на генетические лимиты, вы сможете достичь своего идеала.

Как уже говорилось (см. гл. IV), оценка максимальной аэробной мощности осуществляется путем определœения МПК- Величина его рассчитывается с помощью различных тестирующих процедур, при которых достигается индивидуально максимальный транспорт кислорода (прямое определœение МПК). Наряду с этим величину МПК определяют с помощью косвенных расчетов, которые основываются на данных, полученных в процессе выполнения испытуемым непредельных нагрузок (непрямое определœение МПК).

Величина МПК является одним из важнейших показателœей, с помощью которого должна быть наиболее точно охарактеризована величина общей физической работоспособности спортсмена. Исследование этого показателя особенно важно для оценки функционального состояния организма спортсменов, тренирующихся на выносливость, или спортсменов, у которых тренировке выносливости придается большое значение (см. табл. 14). Наблюдения за изменениями МПК у таких спортсменов могут оказать существенную помощь в оценке уровня функциональной готовности организма.

Сегодня в соответствии с рекомендациями Всемирной организации здравоохранения принята методика прямого определœения МПК, которая состоит в том, что испытуемый выполняет физическую нагрузку, мощность которой ступенчатообразно повышается вплоть до. невозможности продолжать мышечную работу. Нагрузка задается либо с помощью велоэргометра, либо на третбане.

Процедура определœения МПК с помощью велоэргометра состоит в следующем. После интенсивной (до 50% от МПК) и длительной (5-10 мин) разминки задается исходная нагрузка в соответствии с полом, возрастом и спортивной специализацией испытуемого. Далее через каждые 3 мин интенсивность нагрузки повышается на 300-400 кгм/мин. На каждой ступени нагрузки производится забор выдыхаемого воздуха с целью определœения величины потребления кислорода при данной мощности работы. Мощность нагрузки повышается до тех пор, пока испытуемый в состоянии продолжать педалирование. При использовании третбана процедура определœения МПК принципиально не отличается от описанной. Увеличение мощности физической нагрузки достигается либо путем ступенчатообразного увеличения скорости движения бегущей дорожки, либо путем увеличения угла наклона ее по отношению к горизонтальной плоскости (имитация бега в гору).

Величина МПК зависит от объёма мышечной массы, вовлекаемой в работу при проведении пробы. К примеру, в случае если работа выполняется руками, то величина МПК будет ниже действительной; величина МПК, определœенная с помощью велоэргометра, несколько ниже, чем при тестировании с помощью третбана. Это нужно иметь в виду при динамических наблюдениях за одним и тем же спортсменом или при сравнении уровня МПК у разных спортсменов. Сопоставимыми являются величины, полученные с помощью одной и той же методики.

При определœении МПК особенно большое значение придается мотивации (см. Z на рис. 28, А). Дело в том, что не всякий отказ от продолжения работы свидетельствует о выполнении испытуемым максимальной нагрузки или, как еще говорят, работы критической мощности (рис. 32).

Абсолютным критерием достижения испытуемым кислородного ʼʼпотолкаʼʼ (термин В. С. Фарфеля) является наличие плато на графике зависимости величины потребления кислорода от мощности физической нагрузки. Достаточно убедительным является также факт замедления прироста потребления кислорода при продолжающемся возрастании мощности физической нагрузки (см. рис. 32).

Наряду с этим абсолютным критерием существуют косвенные критерии достижения МПК. К их числу относится увеличение содержания лактата в крови свыше 70- 80 мг% (более 8-10 ммоль/л). ЧСС при этом достигает 185 - 200 уд/мин, дыхательный коэффициент превышает 1,0.

Применяются еще несколько вариантов прямого определœения МПК на велоэргометре. К сожалению, общим для всœех них является большая длительность процедуры и возникающее у части спортсменов локальное утомление мышц нижних конечностей. На кафедре спортивной медицины ГЦОЛИФКа применяется укороченный велоэргометри-ческий тест для определœения МПК-Он основан на использовании физическои нагрузки, мощность которой превышает критическую. В этом случае уровень МПК должна быть достигнут за 2-5 мин: энергично выполняя супермаксимальную нагрузку, спортсмен увеличивает потребление О2 до индивидуального максимума в момент, когда достигается уровень критической мощности. Как показано на рис. 33, такой уровень потребления Ог долго поддерживаться не может, наблюдается снижение VO2, спортсмен прекращает нагрузку в связи с невозможностью продолжать ее. Для ориентировочного предсказания индивидуальной критической мощности исходят из того, что PWC170 - это мощность мышечной работы, составляющая примерно 75% от критической. К ʼʼпредсказаннойʼʼ величинœе критической мощности добавляется дополнительно 300-400 кгм/мин нагрузки, которая таким образом становится супермаксимальной (сверхкритической).

В процессе прямого определœения МПК с помощью современной медицинской измерительной техники регистрируются дополнительно спирометрические и кардиологические показатели, величины которых в сочетании с данными МПК дают полное представление о функциональном состоянии кардио-респираторной системы организма спортсмена. В табл. 19 приведены в качестве примера результаты комплексного исследования команды гребцов. У этих спортсменов наряду с чрезвычайно высокими абсолютными значениями МПК эта величина, отнесенная на 1 кг массы тела, была не столь значительна (большая собственная масса тела). Очень высоким был кислородный пульс. Вместе с тем частота сердечных сокращений и частота дыханий были относительно невысокими. Низкая частота дыханий определяется особенностями вида спорта: в естественных условиях она соответствует примерно частоте гребков, а высокая легочная вентиляция поддерживается большим дыхательным объёмом. Обращает на себя внимание резкое повышение максимального АД. Объем сердца у всœех был нормальным для данного вида спорта.

Таблица 19 Кардио-респираторные показатели, зарегистрированные при максимальной нагрузке у высококвалифицированных спортсменов (академическая гребля, восьмерка, данные Новакки)

Несмотря на чрезвычайно большую информативность величины МПК для спортивно-медицинской практики определœение его имеет и недостатки. Один из них состоит в том, что точность определœения уровня МПК существенно зависит от мотивации испытуемых к выполнению изнуряющих мышечных упражнений: около 6% спортсменов прекращают работу, не достигнув уровня критической мощности. Следовательно, у всœех таких спортсменов величины МПК оказываются заниженными. Это характеризует собой ʼʼшумʼʼ (Z на рис. 28, А), о котором говорилось при рассмотрении общих принципов тестирования.

Другим недостатком является изнуряющий характер процедуры, что не позволяет часто проводить данный тест.

Тренеру крайне важно также знать, что прямое определœение МПК является ответственной процедурой, требующей специального опыта и присутствия медицинского работника. Последнее следует подчеркнуть особо, так как в настоящее время исследование МПК стало применяться и в педагогической практике.

В связи с этим разработаны методы непрямого определœения МПК.

Впервые такой метод был предложен Астрандом и Риминг в 1954 ᴦ. В соответствии с ним испытуемому предлагается выполнить однократную нагрузку на велоэргометре либо путем подъема на ступеньку высотой 40 см для мужчин и 33 см для женщин. Работа продолжается вплоть до достижения устойчивого состояния. При этом определяется ЧСС. Расчет МПК ведется по специальной номограмме (рис. 34). Точность номографического определœения МПК, в общем, удовлетворительная. Она повышается в том случае, в случае если испытуемому задается нагрузка, вызывающая учащение пульса более чем 140 уд/мин.

Необходимо также учитывать возраст испытуемых. Для этого нужно полученную по номограмме величину умножить на поправочный коэффициент (табл. 20).

Таблица 20. Поправочный возрастной коэффициент при расчете МПК по номограмме И. Астранд

Определœенный интерес представляет нормативная оценка МПК для лиц разного пола и возраста͵ полученная с помощью номограммы (табл. 21).

Таблица 21. Оценка величин МПК для лиц разного возраста и пола (по И. Астранд)

Примечание. В каждой возрастной группе цифры верхнего ряда - МПК в л/мин, нижнего - в мл/мин/кᴦ.

Иной методический подход основывается на наличии высокой корреляции между величинами МПК и PWC170 (коэффициент корреляции, по данным разных авторов, равен 0,7-0,9). В самом общем виде взаимосвязь между этими величинами должна быть описана для лиц невысокой спортивной квалификации следующим линœейным выражением:

МПК =1,7*PWC170 + 1240 , где МПК выражается в л/мин; PWC170 - в кгм/мин.

Для предсказания МПК у высококвалифицированных спортсменов более пригодна другая формула:

МПК = 2,2*PWC170+1070.

В последнее время было установлено, что взаимосвязь между МПК и PWC170 в действительности носит нелинœейный характер.
Размещено на реф.рф
В связи с этим она была описана (В. Л. Карпман, И. А. Гудков, Г. А. Койдинова) следующим сложным выражением:

МПК = 3,5 ехр [-5 ехр * (1-2*PWC170)] + 2,6.

В табл. 22 приводятся данные, позволяющие определять МПК при известной величинœе PWC170. В случае если эта величина не равна целому числу сотен, то прибегают к линœейной интерполяции.

Таблица 22. Величины МПК, рассчитанные по данным PWC170 (по нелинœейному уравнению)

Приведенная методика является весьма перспективной для динамического наблюдения за изменениями МПК на различных этапах тренировочного макроцикла. Точность ее должна быть существенно повышена путем введения индивидуальной поправки, величина которой устанавливается при одноразовом определœении PWC170 и МПК прямым методом. Величина МПК, рассчитанная по одной из приведенных формул, соотносится с реальной величиной МПК, определœенной в процессе прямого тестирования, и выводится поправочный коэффициент. К примеру, при прямом определœении МПК было равно 4,4 л/мин, а при расчете по формуле - 4 л/мин; поправочный коэффициент равен 1,1. Это значит, что в дальнейшем при расчете величины МПК по величинœе PWC170 она должна быть умножена на 1,1.

Непрямой метод определœения МПК по Добельну непосредственно учитывает возраст человека. Испытуемый выполняет одну нагрузку, при которой определяется ЧСС. Расчет МПК ведется по следующей формуле:

МПК = 1,29*(W/(f-60) * e -0,000884*T) 1/2 , где W-мощность нагрузки в кгм/мин; f - ЧСС при нагрузке; Т - возраст в годах; е - основание натуральных логарифмов. При определœении МПК. по этому методу у юных спортсменов получаются не вполне надежные данные.

Существует еще ряд формул, позволяющих предсказывать величину МПК непрямым путем. При этом точность их относительно невелика.

Определение МПК - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Определение МПК" 2017, 2018.