Показатели вентиляционной стоимости при диагностике специальной анаэробной работоспособности легкоатлетов, специализирующихся в беге

Показатели вентиляционной стоимости при диагностике специальной анаэробной работоспособности легкоатлетов, специализирующихся в беге на средние дистанции
Аннотация. На основе анализа динамики частоты сердечных сокращений и параметров внешнего дыхания во время работы и восстановления у высококвалифицированных спортсменов при выполнении ими предельных нагрузок с помощью современного оборудования были рассчитаны показатели вентиляционного прихода, вентиляционного долга и вентиляционного запроса упражнения. Установлено, что показатели вентиляционной стоимости упражнения близко воспроизводят изменения основных параметров кислородного запроса при мышечной работе и могут быть использованы в целях квантификации и нормирования физических нагрузок в спорте.

Ключевые слова: вентиляционная стоимость упражнения, вентиляционный приход, вентиляционный долг, спортивная работоспособность, аэробные и анаэробные возможности, уровень спортивных достижений.

Введение. Анаэробная работоспособность - один из главных факторов, определяющих результаты в беге на средние дистанции. Прошедшее столетие в развитии рекордных достижений в беге сопровождалось концентрацией усилий, направленных на повышение роли фактора анаэробной работоспособности. В этом направлении были достигнуты большие успехи, но в теории и практике этого вида спорта за прошедшие 100 лет были изучены и апробированы все основные варианты направленного тренирующего воздействия на эти факторы. По данным Дэвида Дила, одного из родоначальников биоэнергетических исследований в беге, за последние 40 лет каких-либо существенных изменений в показателях максимальной анаэробной работоспособности в беге не происходит [9; 10]. Адаптационные возможности в развитии этого качества у ведущих спортсменов мира уже исчерпаны. Дэвид Дил считает, что повышение работоспособности в этом виде спорта в ближайшие 20-30 лет будет обусловлено за счет анаэробной работоспособности, вызванной применением более эффективных методов тренировки, а также дополнительных эргогенических средств и успешным использованием изменяющихся биоклиматических условий. изыскание более эффективных средств и методов развития анаэробной работоспособности. С этой точки зрения проведение специальных исследований, ориентированных на изучение факторов, определяющих анаэробную работоспособность легкоатлетов, и позволяющих вносить необходимые коррективы в процесс развития этих способностей при подготовке высококвалифицированных спортсменов, представляется вполне актуальным и имеющим важное значение для дальнейшего совершенствования современной теории и практики данного вида спорта.

Целью настоящего исследования явилось изучение динамических изменений показателей вентиляционной стоимости и тканевой спектроскопии в упражнениях разной мощности и предельной продолжительности у спортсменов, специализирующихся в беге на средние дистанции.

Методика и организация исследования. 25 спортсменов высокой квалификации (возраст от 18 до 27 лет, рост от 175 до 186см, вес от 63 до 85кг), специализирующихся в беге на средние дистанции, выполнили серию однократных упражнений на велоэргометре с предельной продолжительностью 10 и 30 секунд. Кроме того, все эти спортсмены прошли испытания по программе стандартных лабораторных тестов, выполнение которых обеспечивало комплексную оценку их аэробной и анаэробной работоспособности в критических режимах мышечной деятельности: в тесте «ступенчатого повышения нагрузки» для определения величины максимального потребления кислорода и критической мощности [12; 13], в тесте «однократной предельной работы» (Вингейт тест) для определения анаэробной гликолитической емкости и мощности [5; 7; 10] и в тесте «максимальной анаэробной мощности» для определения алактатной анаэробной мощности [1; 11]. Газовые объемы и состав вдыхаемого воздуха измеряли с помощью мониторной системы «CORTEX «фирмы «MetaLayser», Германия. Частоту сердечных сокращений (ЧСС) регистрировали с помощью пульсовых мониторов «Teem Polar», Финляндия. Измерение величины процентного содержания оксигемоглобина в работающих мышцах (StO2) выполняли с помощью монитора насыщения тканей кислородом «InSpectra». Непрерывную регистрацию показателей уровня легочной вентиляции в течение 3х минут до, во время работы и в течение 5 минут восстановительного периода выполняли в режиме каждого выдоха с использованием волюметра «SV3000», Россия. При проведении графоаналитических расчетов кривых динамики уровня легочной вентиляции во время работы и в период восстановления использовались стандартные пакеты компьютерных программ Statistica и Microsoft Excel [2].

Результаты исследования и их обсуждение. Общая картина динамики уровня легочной вентиляции при однократном выполнении спортсменом теста МАМ представлена на рисунке 1. На данном графике продемонстрирован расчет показателей вентиляционной стоимости упражнения, адекватно отражающий изменения энергетического запроса выполняемой работы. Рис. 1. Кривая изменения уровня легочной вентиляции во время работы и восстановления и расчет показателей вентиляционной стоимости упражнения

По оси ординат - уровень легочной вентиляции, л/мин; по оси абсцисс - время, мин. Заштрихованная область в период работы соответствует сумме «вентиляционного излишка работы» (AVEW), затушеванная область под кривой восстановления соответствует величине «вентиляционного излишка восстановления» (AVER). Общая вентиляционная стоимость упражнения равна сумме: XAVE = AVEW + Aver.

Наиболее точные результаты показателей вентиляционной стоимости упражнения могут быть получены в стандартизированных лабораторных тестах на велоэргометре (тест «максимальной анаэробной мощности» - МАМ и «однократной предельной работы» - Вингейт тест). На рисунке 2 представлена динамика уровня легочной вентиляции при выполнении спортсменом теста МАМ. Полученные данные о динамике вентиляционного ответа говорят о том, что значение вентиляционного «излишка», характеризующего количество потребления кислорода, которое поступает в организм спортсмена при выполнении нагрузки, непрерывно возрастает от повторения к повторению. Размеры вентиляционного долга увеличиваются в период восстановления с каждым новым повторением упражнения. Наиболее высокие значения уровня легочной вентиляции, как правило, отмечаются в период 15-20 секунд после окончания упражнения. Это означает, что метаболические стимулы, связанные с поставкой кислорода в ткани, увеличиваются с каждым повторением, а суммарный кислородный долг при этом возрастает. Рис. 2. Динамика показателей легочной вентиляции при выполнении лабораторных испытаний в тесте МАМ на велоэргометре

Динамика показателей тканевой утилизации кислорода в тесте МАМ представлена на рисунке 3. Необходимо отметить, что динамика показателей кислородного насыщения точно отражает динамику утилизации кислорода во время выполнения работы. Начало падения оксигенации в работающих мышцах отмечается в первые секунды выполнения упражнения, а восстановление данного показателя наблюдается сразу после завершения упражнения. Суммарное падение степени оксигенации строго отражает локальное повышение кислородной задолженности в работающих мышцах во время выполнения теста «максимальной анаэробной мощности» - МАМ. Рис. 3. Динамика показателей тканевой оксигенации при выполнении лабораторных испытаний в тесте МАМ на велоэргометре восстановление тканевой оксигенации в пределах первых 2х минут после окончания упражнения и достаточно быстрая ее стабилизация до исходного уровня в последующие три минуты восстановления.

Наиболее разительные изменения видны в параметрах вентиляционной стоимости анаэробной нагрузки в тесте «однократной предельной работы» - («Wingate test»), рисунок 4. Величины вентиляционного долга заметно выше, 183 чем в тесте МАМ. Выполнение данного теста характеризуется повышением гликолиза и накопления молочной кислоты в работающих мышцах, что приводит к замедлению процессов в период «срочного» восстановления, охватывающего первые пять минут после завершения работы (в целях оплаты «алактатного» кислородного долга). Рис. 4. Динамика показателей легочной вентиляции при выполнении лабораторных испытаний в тесте «Wingate» на велоэргометре

Картина, подтверждающая вышеотмеченные сдвиги в показателях уровня легочной вентиляции, наблюдается и в процессе насыщения тканей кислородом при выполнении того же «Wingate» теста на велоэргометре, рисунок 5. Отмечается относительно быстрое Рис. 5. Динамика показателей тканевой оксигенации при выполнении лабораторных испытаний в тесте «Wingate» на велоэргометре

Заключение. 1. Показатели вентиляционной стоимости упражнения с большой точностью воспроизводят основные зависимости от параметров относительной мощности и предельной продолжительности работы. 2. Одновременная регистрация показателей вентиляционной стоимости и тканевой спектроскопии при выполнении упражнений предельной анаэробной мощности на велоэргометре позволяют получить точную количественную оценку и нормативы для физических нагрузок различного физиологического воздействия, требующих от спортсменов проявления анаэробной работоспособности.

Литература
1. Алтухов Н. Д., Волков Н. И. Оценка уровня порога анаэробного обмена у спортсменов при выполнении напряженной мышечной деятельности в лаборатории и естественных условиях по показателям параметров внешнего дыхания / Н. Д. Алтухов // Теория и практика физ. Культуры: журнал в журнале. - 2008. - № 11. - С. 51-54.
2. Боровиков В.П., Боровиков И.П. Statistica - Статистический анализ и обработка данных в среде Windows. М., 1997.
3. Волков Н.И. Кислородный запрос и вентиляционная стоимость мышечной работы / Н.И. Волков, Н.Д. Алтухов, С.В. Козырь // Вопросы экспериментальной и клинической физиологии дыхания: Сб. науч. тр. — Тверь: Твер. гос. ун -т, 2007. С. 64-73.
4. Волков Н.И., Савелев И.А. Кислородный запрос и энегретическая стоимость напряженно мышечной деятельности / Н.И. Волков // Физиология человека: М. - Т. 28, №1/2012. - С. 61-93.
5. Bar-Or O. The Wingate anaerobic test. An update on methodology, reliability and validity / Bar-Or O. // Sports Med. - 1994. - V.35. - P. 381.
6. Billat V., Hammard L., Koralsztein J. P., Morton R. H. Differential modeling of anaerobic and aerobic metabolism in the 800-m and 1.500-m run / V. Billat // J. Appl. Physiol. - 2009. - № 107. - P. 478-487.
7. Bosquet L., Pellhors P. R., Duchene A., Dupont J., Leger R. Anaerobic running capacity determined from a 3-parameter systems model: relationship with other anaerobic indices and with running performance in the 800-m run / L. Bosquet // Int. J. Sports Med. - 2007. - № 28. - P. 495-500.
8. Bret C., Messonnier L. Differences in lactate exchange and removal abilities in athletes specialisied in different track running (100 to 1500 m) / C. Bret // Int. J. Sports med. - 2003. № 24. - P. 108-113.
9. Dill D.B. The economy of muscular exercise// Physiol. Rev. - 1936. - V. 16. - P. 263-291.
10. Dill D.B. A longitudial study oi 16 champion runners// o. Sport Med. - 1967. -V. 7. - P. 4-27.
11. Fujihara U., Hildebrandt J.R. Cardiorespiratory transients in exercising man. II Linear models / Fujihara U.// J.appl. Physiol. - 1973. - V. 35. - P. 68-76.
12. Inbar I., Bar-Or O., Skinner J.S. The Wingate anaerobic test. / Inbar I.// Champain: Human Kinetics. - 1996. - P. 120.
13. Legaz-Arrese A, Mungrna-Izquierdo D, Carranza-Garria LE, Torres-Davila CG. Validity of the Wingate anaerobic test for the evaluation of elite runners. / Legaz-Arrese // Int. J. Sports med. - 2011. № 25 (93). - P. 19-24. /Section of Physical Education and Sport, University of Zaragoza, Zaragoza, Spain.
14. Romer L. M., Polkey M. I. Exercise-induced respiratory muscle fatigue: implications for performance / L. M. Romer // J. Appl.Physiol. - 2008. - № 104. - P. 879-888.
15. Verges S., Bachasson D., Wuyam B. Effect of acute hypoxia on respiratory muscle fatigue in healthy humans / S. Verges // Respiratory Research. - 2010.- №11.- P. 109-112.
16. Whipp B.J., Ward S.A. Ventilatory Control Dynamics during Muscular Exercise in Man / Whipp B.J.// Int. J. Sports Med. - 1980. - V.1. - P. 146.

Корниенко Т.Г.