Визначення та оцінка загальної фізичної працездатності та аеробної продуктивності. Толерантність до фізичних навантажень.

Терміном «фізична працездатність» (англ. “physical working capacity”) позначають потенційну здатність людини проявити максимум фізичного зусилля в статичній, динамічній або змішаній роботі. При статичній роботі м'язове скорочення не пов'язане з рухом частин тіла. Скорочення м'яза, при якому він розвиває напругу і не змінює своєї довжини, називається ізометричним. Мірою статичної сили є максимум ізометричної напруги. Якщо зовнішній опір при м'язовому скороченні долається (підняття вантажу), то м'яз коротшає і відбувається рух. Максимальний опір, при якому м'язи долають на всьому шляху відповідний рух, є мірою концентричної сили і позначається як динамічна. При змішаній роботі присутнє поєднання ізометричної та ізотонічної напруги.

З боку серцево-судинної системи ізометричне навантаження скорочення м`язів без руху спричиняє навантаження лівого шлуночка (ЛШ) тиском. Серцевий викид у цьому випадку зростає менше, ніж при ізотонічному навантаженні, що зумовлено обмеженням м`язового кровотоку. При ізотонічному навантаженні виникає об’ємне навантаження ЛШ.

У повсякденному житті та в своїй професійній діяльності людина використовує тільки невелику частину своєї фізичної працездатності. У спорті, коли кваліфікований спортсмен в умовах змагань встановлює особистий рекорд, вона виявляється на більш вищому рівні. Таким чином, будь-який прояв фізичної працездатності і навіть «максимум зусилля» є умовною величиною й її слід розглядати як відносну.

Розрізняють прямі і непрямі методи визначення фізичної працездатності. Прямі методи припускають виконання випробовуваним різних фізичних вправ, які є специфічними для того або іншого виду спорту. Дані фізичні вправи (тести) дозволяють судити про силу і витривалість м'язів, загальної витривалості організму, швидкості та здатності підтримувати швидкість і потужність при зміні напряму руху. До непрямих методів визначення фізичної працездатності відноситься проведення тесту PWC₁₇₀ (степергометрія, велоергометрія, застосування в якості дозованого навантаження тредбана або тредміла).

Навантаження – це фізіологічний стрес, здатний виявити порушення з боку серцево-судинної системи, яких немає у спокої, тому його можна використовувати для оцінки функціонального стану системи кровообігу. Навантажувальні тести передбачають реєстрацію показників безпосередньо під час виконання навантаження і дозволяють отримати кількісну оцінку функціонального стану організму. Навантажувальне тестування є серйозною процедурою, оскільки передбачає використання достатньо інтенсивних фізичних навантажень. Проведення даних функціональних проб вимагає спеціальної підготовки персоналу, урахування показань та протипоказань для їх призначення, відповідного обладнання кабінету і дотримання певних умов для забезпечення безпеки тестування та отримання вірогідної інформації.

Навантажувальні тести проводяться в таких випадках:

У спортивній медицині:

1.Визначення функціонального резерву і функціональних здібностей кардіореспіраторної системи спортсменів;

2.Спортивний відбір для видів спорту;

3.Визначення ефективності тренувань в періоди тренувального процесу;

4.Складання тренувальних програм;

5.Прогнозування спортивних результатів, особливо у видах спорту, що сприяють розвитку витривалості.

У клініці:

1.Оцінка функціонального стану організму людини;

2.Виявлення прихованих (латентних) форм захворювання, особливо серцево-судинної системи (ІХС, порушення ритму серця та ін.);

3.Вибір та корекція рухового режиму;

4.Оптимізація індивідуальних програм фізичної реабілітації;

5.Оцінка ефективності курсу реабілітаційного лікування;

6.Визначення придатності до трудової діяльності (лікарсько-трудова експертиза).

Види навантажень.

При тестуванні найбільш поширені наступні види навантажень:

1.Безперервне навантаження рівномірної інтенсивності. Потужність роботи може бути однаковою для всіх обстежуваних або встановлюється залежно від стану здоров'я, статі, віку та фізичної підготовленості.

2.Ступінчатоподібне-підвищуване навантаження, з інтервалами відпочинку після кожної ступені. Збільшення потужності й тривалості інтервалів варіюється від задач дослідження.

3.Безперервна робота, що рівномірно (або майже рівномірно) підвищується, з швидкою зміною подальших ступенів без інтервалів відпочинку.

4.Безперервне ступінчатоподібне навантаження, що підвищується, без інтервалів відпочинку, при якій кардіореспіраторні показники досягають стійкого стану на кожному ступені.

При проведенні навантажувальних тестів використовується дозоване м`язове навантаження, яке добирається індивідуально до кожного обстежуваного з урахуванням віку, статі, стану здоров`я, функціональних можливостей та інш. Важливою умовою навантажувального тестування є можливість точного вимірювання та дозування фізичних навантажень. Потужність чи інтенсивність навантаження визначається у ватах (Вт) чи кілограмометрах за хвилину (кгм/хв.). Один Вт дорівнює 6,12 кгм/хв. Найбільш точним є дозування навантажень з урахуванням маси тіла. Рекомендується розпочинати тестування з 0,5-1,5 Вт/кг (в залежності від віку, статі, фізичної підготовки та ін.), на наступних ступенях – збільшувати навантаження на 0,5-1,0 Вт/кг.

Тривалість навантаження на кожному ступеню роботи залежить від часу досягнення стійкого стану (steady state), тобто стабілізації показників, незважаючи на продовження роботи: у спортсменів цей стан настає приблизно через 2 хвилини, у осіб, що не займаються спортом – приблизно через 5 хвилин після початку виконання роботи певної потужності.

Рекомендуються такі величини початкової потужності:

- для дітей - початкова потужність 25 Вт, потім 50, 75, 100 Вт і т.д:

- для чоловіків - спочатку 50 Вт, потім 100, 150 Вт і т.д;

- для жінок – спочатку 25 Вт, потім 50, 75, 100 Вт і т.д.

Для спортсменів, залежно від виду спорту й кваліфікації початкова потужність складає 100 або 150 Вт, для спортсменок – 75 або 100 Вт. Рекомендоване навантаження для осіб, що не займаються спортом, похилого віку і фізично ослаблених складає 50 Вт.

При проведенні рухових тестів, особливо у осіб, що не займаються спортом, в умовах максимальних навантажень, можуть виникнути різні ускладнення, в більшості випадків пов'язані з перевантаженням обстежуваного. Для їх попередження необхідно дотримуватися певних правил і завжди бути готовим до надання обстежуваному невідкладної допомоги.

Верхня межа ЧСС в субмаксимальному тесті залежить від віку досліджуваних. У віці 20-29 років – 170 уд/хв, 30-39 років – 160 уд/хв, 40-49 років – 150 уд/хв, 50-59 років – 140 уд/хв, 60 років і більше - 130 уд/хв.

Слід помітити, що при великих навантаженнях пароксизмальна тахікардія або мерехтіння шлуночків може виникнути навіть у відносно здорових людей. Тому всі члени бригади, що проводить обстеження, повинні бути добре підготовлені до надання першої допомоги.

Тестування навантаження проводять у присутності лікаря, який вибирає величину навантаження і дає вказівки до її припинення. При проведенні наукових досліджень до складу бригади входять не менше 3-4 чоловік.

У приміщенні, де проводиться обстеження, повинен бути апарат для штучної вентиляції легенів, дефібрілятор і кушетка, на якій, при необхідності укладають обстежуваного.

Для лікування аритмії, вираженої гіпо- або гіпертензії, стенокардії, гострій серцевій недостатності повинні бути медикаменти.

Перед тестуванням слід уточнити історію хвороби обстежуваного і зняти ЕКГ спокою.

Пацієнт не повинен їсти та палити протягом 2-3 годин перед дослідженням. Для виявлення порушень тонусу судин слід виміряти рівень АТ в положенні сидячи на велоергометрі. Потрібно проінструктувати пацієнта щодо способу виконання проби і пояснити ступінь ризику та можливі ускладнення дослідження.

Абсолютні протипоказання до навантажувального тестування:

- гострий період будь-якого захворювання;

- підвищена температура тіла;

- загрозливий або свіжий інфаркт міокарда і тримісячний період початкової реконвалесценції;

- гострий міокардит;

- симптомний аортальний стеноз;

- нестабільна стенокардія;

- неконтрольовані серцеві аритмії, які викликають симптоми або порушення геодинаміки;

- декомпенсована серцева недостатність;

- гостра тромбоемболія або інфаркт легенів;

- виражена дихальна недостатність;

- гострий тромбофлебіт;

- відсутність згоди пацієнта.

Залежно від мети навантажувального тестування (НТ) може бути субмаксимальним (коли досягнута ЧСС становить 75-90 % від максимальної для даного віку і статі) і максимальним. Субмаксимальну ЧСС розраховують за формулою:

ЧСС субмакс. = (220 – вік (років) x 0,85.

Максимальне НТ переважно здійснюють:

1.з метою ранньої діагностики ІХС у пацієнтів з факторами ризику і/або атиповим больовим синдромом у вигляді стрес-тесту;

2. для виявлення стенокардії “великих напруг” у фізично тренованих осіб;

3.для уточнення рівня працездатності у спортсменів, військових, певних інших професійних груп.

Максимальну ЧСС розраховують за формулою:

ЧСС макс. = 220 – вік (років) із стандартним відхиленням до 10-12 ударів за хвилину. Під час виконання НТ реєстрацію ЕКГ здійснюють наприкінці кожної сходинки навантаження, не припиняючи педалювання. Вимірювання АТ бажано здійснювати щохвилини і обов’язково, наприкінці кожної сходинки навантаження (за 20-30 с до її закінчення). Після проби пацієнтам, які витримали високе навантаження, необхідно продовжити педалювання з малою потужністю протягом 1-2 хвилин. Це дозволяє запобігти виникненню колапсу, спричиненого генералізованої периферичною вазодилятацією і різким зменшенням венозного повернення крові. При проведенні навантажувального тестування оцінюється такий показник, як толерантність до фізичних навантажень, тобто здатність людини виконувати інтенсивне фізичне навантаження без ознак перенапруження. Поява таких ознак свідчить про поріг толерантності. При виникненні хоча б жодної з клінічних або функціональних ознак порогу толерантності, навантаження необхідно негайно припинити.

Клінічні ознаки порогу толерантності:

· помірна або тяжка стенокардія;

· відчуття нестачі повітря, значна задишка (більша, ніж 30 дихальних рухів за 1 хвилину), ядуха;

· симптоми з боку ЦНС (атаксія, запаморочення, передсинкопе);

· ознаки недостатньої периферичної перфузії (ціаноз, блідість, холодний піт, судоми в нижніх кінцівках, минуща кульгавість);

· значна слабкість, втома, прохання пацієнта зупинити НТ.

Функціональні ознаки порогу толерантності:

· досягнення розрахункової субмаксимальної або максимальної ЧСС;

· депресія сегмента ST (горизонтальна або косонизхідна ≥ 1 мм);

· елевація сегмента ST ≥ 1 мм у відведеннях без зубців Q (крім V₁ та aVR);

· відсутність підвищення систолічного АТ або його зниження ≥ 10 мм рт. ст. при збільшенні потужності навантаження, яке супроводжується або не супроводжується ознаками ішемії міокарда;

· шлуночкова тахікардія, часта шлуночкова екстрасистолія, суправентрикулярна тахікардія, атріовентрикулярна блокада II або III ступеня, брадіаритмія, поява блокади будь-якої ніжки пучка Гіса;

· підвищення систолічного АТ понад 230 мм рт. ст. і/або діастолічного АТ понад 115 мм рт. ст.

Крім клінічних та функціональних ознак, коли треба припинити навантаження, є ще технічні труднощі контролю ЕКГ або систолічного АТ, при яких треба негайно припинити тестування.

Визначення фізичної працездатності за тестом PWC₁₇₀

Функціональну пробу, засновану на визначенні м'язового навантаження, при якій ЧСС підвищується до 170 уд/хв, позначають як пробу Sjöstrand або як тест PWC₁₇₀ (від перших букв англійського позначення терміна "фізична працездатність" – Physical Working Capacity).

Визначення фізичної працездатності за допомогою тесту PWC₁₇₀ базується на двох відомих з фізіології м'язової діяльності фактах:

1.частішання серцебиття при м'язовій роботі прямо пропорційне її інтенсивності (потужності);

2.ступінь частішання серцебиття в будь-якому фізичному навантаженні зворотньопропорційний здатності досліджуваного виконувати м'язову роботу даної інтенсивності (потужності), тобто фізичній працездатності.

З цього випливає, що ЧСС при м'язовій роботі може бути використана як надійний критерій фізичної працездатності людини.

Є два шляхи визначення фізичної працездатності за реакцією пульсу на фізичне навантаження:

a) за допомогою оцінки ЧСС при виконанні стандартної м'язової роботи;

б) за допомогою перебування величини потужності того навантаження, при якій ЧСС збільшується до деякого стандартного рівня.

Другий спосіб більш обґрунтований, тому що лежить в основі визначення фізичної працездатності за тестом PWC₁₇₀. У відношенні вибору ЧСС, рівної 170 уд/хв, то це визначається тим, що при даній частоті ще зберігається оптимальне функціонування серцево-судинної системи. Іншими словами, при ЧСС до 170 уд/хв є пряма лінійна залежність між потужністю виконуваної м'язової роботи і ЧСС, а утворення аденозинтрифосфорної кислоти йде за рахунок аеробного окислення. При більш високій ЧСС лінійний характер цього взаємозв'язку порушується внаслідок активізації анаеробних (гліколітичних) механізмів енергетичного забезпечення м'язової роботи.

У практиці застосовують два варіанти тесту PWC₁₇₀: тест, у якому навантаження виконується у вигляді сходження на сходинку, – степ-тест і велоергометрія.