Современные методы функциональной диагностики в спорте

В.Л. Сивохов, Е.Л. Сивохова

СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ДИАГНОСТИКИ В СПОРТЕ

1. Выбор и обоснование методов функциональной диагностики Современная система подготовки спортсменов высшей квалификации требует оперативного контроля адаптационных реакций организма и оценки резервных возможностей, анализа динамики процессов адаптации и управления тренировкой без перенапряжения и срыва адаптации. Решение этих задач возможно только при адекватной диагностике текущего функционального состояния основных органов и систем с оценкой энергетического метаболизма. Такие постоянные наблюдения позволяют отследить динамику и степень выраженности процессов адаптации, обеспечивают целенаправленное применение средств восстановления и варьирование тренировочных нагрузок в зависимости от текущего состояния [Мирсон 1981]. Для этого системы диагностики физической работоспособности должны отвечать следующим требованиям:

1. Адекватный выбор методов диагностики, дающих интегральную оценку состояния основных систем организма.

2. Минимальное отвлечение спортсмена от тренировочного процесса.

3. Получение экспресс-информации о состоянии организма.

4. Обследование в местах размещения или тренировок спортсменов.

5. Исключение инвазивных методов во время исследования.

6. Цифровая информация для оперативного управления.

Всем этим требованиям соответствует аппаратно-программный комплекс «Омега-спорт-2», состоящий из устройства регистрации исходных параметров, программы обработки результатов и формулировки конечного заключения и использующий следующие методы диагностики и параметры:

1. Центральная нервная система — анализ медленно-волновой активности головного мозга и данных сенсомоторных реакций:

- уровень функциональных возможностей;

- устойчивость нервных процессов;

- тонус сенсомоторных центров;

- время зрительной моторной реакции.

2. Сердечно-сосудистая система и вегетативная нервная система - математический анализ сердечного ритма:

- степень напряжения регуляторных механизмов;

- уровень резервных возможностей;

- качество адаптации системы к внешним воздействиям;

- волновая структура ритма;

- баланс взаимодействия симпатического и парасимпатического отделов нервной системы;

- реакция на нагрузки.

3. Система дезинтоксикации и гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая система - анализ медленно-волновой активности головного мозга:

- степень напряжения регуляторных механизмов;

- уровень функционирования регуляторных механизмов.

4. Система энергообеспечения - анализ амплитудно-временных характеристик ЭКГ зубцов в покое, уровень функционирования гликолитического, аэробного и алактатного механизмов энергообеспечения по факторам мощности и емкости.

5. Нервно-мышечная система - анализ параметров прыжков с места:

- уровень скоростно-силовых качеств и взрывной силы;

- уровень скоростно-силовых и координационных характеристик в серии прыжков за 10 сек.;

- уровень скоростных возможностей (спринтерский бег 10 сек. на контактной платформе с оценкой количества шагов и времени контакта).

6. Физическая работоспособность в субмаксимальной зоне выносливости с определением адаптации по восстановлению.

Результаты тестирования оцениваются по 6-балльной системе, что позволяет получать оперативную информацию о спортсмене в течение 30 мин. Весь объем исследований проводится не только в лаборатории, но и в условиях учебно-тренировочных сборов в зависимости от этапа подготовки.

Анализ многокомпонентной оценки результатов позволяет:

1. Выявить зависимость между основными показателями гемодинамической регуляции, параметрами физической работоспособности, адаптации к нагрузке и состоянием нервно-мышечного аппарата.

2. Дать количественную характеристику состоянию здоровья.

3. Выявить «слабые звенья», лимитирующие работоспособность.

4. Определить текущее функциональное состояние.

5. Оценить адаптационные возможности организма и диапазон приспособительных реакций к различным раздражителям.

6. Создать модельную характеристику спортсмена данного вида спорта.

Данный объем исследований позволяет индивидуально корректировать тренировочный процесс, оценивать эффективность восстановительных мероприятий и существенно влиять на проведение отбора и ориентации в спорте.

2. Математический анализ сердечного ритма как метод диагностики срочной и долговременной адаптации

Проблема адаптации организма человека к физической нагрузке приобретает в настоящее время все большую актуальность. Для получения максимальной информации о функциональном состоянии систем организма по «минимуму данных» и выбора наиболее информативных методов анализа адаптационных изменений физиологических функций при наибольшей простоте их регистрации таким методом является математический анализ сердечного ритма по данным кардиоритмограммы [Илюхина 1986].

Опыт применения кардиоритмографии в оценке функционального состояния организма показал, что метод информативен, он может использоваться в текущем контроле адаптационных изменений в организме человека при любой его

деятельности. Сдвиги в показателях работы сердечно-сосудистой системы позволяют судить о функциональном состоянии организма.

Нами проведено более десяти тысяч обследований физкультурников и спортсменов. Математический анализ И-И интервалов кардиоритмограммы проводился комплексной диагностической программой «Омега-спорт-2».

Оценка включает: степень напряжения регуляторных механизмов, их резерв и качество адаптации системы к внешним воздействиям; волновую структуру ритма и баланс отделов вегетативной нервной системы.

Анализ сердечного ритма производится с помощью скаттерограммы, гистограммы и спектрального анализа быстрых и медленных волн, регулирующих сердечный ритм. Для измерения степени напряжения регуляторных механизмов рассчитывается «индекс напряжения» (ИН) регуляторных систем организма Баевского [Баевский 1986]. Этот показатель функционального состояния организма удобен для практической работы тренера, однако согласно многочисленным исследованиям ИН лишь в 80 % случаев позволяет получить правильное представление о функциональном состоянии спортсмена.

Индекс напряжения неинформативен при перетренировке спортсмена по парасимпатическому типу, он дает информацию, противоположную функциональному состоянию, потому что свой вклад в разброс интервалов И-И вносят как дыхательные, так и более медленные волны сердечного ритма, и одни и те же его показатели достигаются как за счет дыхательной аритмии, так и из-за медленно-волновых процессов при малой амплитуде дыхательных волн. Данный феномен перенапряжения определяется по скаттерограмме, по кругообразному или неправильному разбросу точек на фоне высоких показателей моды (Мо). Таким образом, можно наблюдать 3 вида КРГ и соответственно адаптационных возможностей организма:

- нормальный ритм - высокая долговременная адаптация;

- ригидный ритм - симпатическое нарушение адаптации;

- парасимпатический ритм - парасимпатическое нарушение адаптации.

Для определения срочной адаптации организма спортсмена к физической

нагрузке в комплексную диагностическую программу «Омега-спорт-2» включен тест: кардиоритмография с оценкой следующих параметров пробы:

- реакция на нагрузку (нормальная, чрезмерная);

- эффективность процессов восстановления (высокая, средняя, низкая);

- расходование резервов (экономичное, повышенное).

Большое значение для оценки адаптации имеет оценка эффективности процессов восстановления. Диагностический комплекс «Омега-спорт-2» позволяет выявить все возможные виды состояний спортсмена: полное восстановление, когда ИИ и Мо за время регистрации 100 циклов ЭКГ достигают уровня покоя, не-довосстановление, когда эти показатели не достигают этих значений, а также фазу суперкомпенсации, когда показатели кардиоритмограммы после нагрузки превосходят исходные значения в покое, что характеризует высокую степень адаптации организма к физической нагрузке.

Математический анализ сердечного ритма позволяет определять:

- предболезненное состояние;

- наличие или отсутствие функциональных резервов организма;

- устойчивость к стрессам;

- адаптацию к внешним воздействиям;

- степень готовности организма к запланированным нагрузкам.

Данный метод диагностики позволяет достаточно полно исследовать срочную и долговременную адаптацию организма к внешним воздействиям.

3. Диагностика адаптации организма к физическим и психоэмоциональным нагрузкам на основе анализа медленно-волновой активности головного мозга

Анализ медленноволновой активности головного мозга (омегаметрия) - метод неинвазивной оценки функционального состояния организма, предложенный В.А. Илюхиной, в состоянии оперативного покоя и после незначительной «возмущающей» нагрузки (два приседания) позволяет определить функциональное состояние корковых процессов ЦНС [Заболоцких, Илюхина 1999; Илюхина 1986]. Исследование омега-потенциала в состоянии оперативного покоя характеризует:

- качество и адекватность адаптивных систем головного мозга;

- функциональный резерв и устойчивость нервной системы;

- уровень бодрствования.

При гомеостазе внутренней среды организма омега-потенциал покоя находится в пределах 20-40 мВ, его устойчивость сохраняется и после «возмущающей нагрузки», что говорит о высокой степени долговременной адаптации ЦНС к физическим и психическим нагрузкам.

Динамика омега-потенциала в течение 7 мин. после «возмущающей» нагрузки характеризует интенсивность обменных процессов в кардиореспираторной системе, висцеральных органах и гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковых системах.

При стрессовых нагрузках из-за срыва долговременной адаптации омега-потенциал покоя может «упасть» до минусовых значений, а после «возмущающей» нагрузки отмечается снижение либо повышение графика (1-4 мин.) в зоне активации потенциалов висцеральных органов по типу «слабого звена». В спорте чаще всего наблюдается «западение» графика омега-потенциала до отрицательных значений в зоне гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковых систем (47 мин. графика). Это характеризует состояние истощения после стрессовой работы.

Анализ медленно-волновой активности головного мозга с помощью омега-потенциала в состоянии оперативного покоя позволяет определять:

- адаптивные реакции ЦНС;

- степень устойчивости к физическим и психическим нагрузкам;

- уровень бодрствования;

- состояние после функциональной нагрузки;

- функциональное состояние системы газообмена и кровообращения;

- функциональное состояние висцеральных органов;

- функциональное состояние гормональной системы.

4. Сравнительные характеристики функционального состояния и адаптационных изменений организма школьников и юных спортсменов

В последнее время наблюдается неблагоприятная тенденция снижения физического развития работоспособности и долговременной адаптации организма подростков к физической и психической нагрузкам, значительно снижается устойчивость к стрессам. Данные явления происходят в связи со значительным сокращением занятий физической культурой в школах, летних лагерях, сокращением количества ДЮСШ.

Нами с использованием аппаратно-программного комплекса «Омега-спорт-2» проведены обследования группы из 20 школьников 11-13 лет (10 мальчиков и 10 девочек), не занимающихся активно физическими упражнениями и 20 юных спортсменов (10 мальчиков-футболистов ДЮСШ «Звезда» и 10 девочек-гимнас-ток из ДЮСШ «Юный динамовец»). Углубленные медицинские обследования включали:

- определение массы тела на весах с анализатором жировой ткани ТБЕ-551 ТАШТА (Япония);

- определение функциональных возможностей и функционального резерва методом кардиоинтервалографии (индекс напряжения Баевского);

- определение уровня энергообеспечения методом дифференцированной ЭКГ по Душанину (анаэробный индекс);

- исследование центральной нервной системы с помощью квазистационарно-го омега-потенциала в состоянии оперативного покоя;

- тестирование физической работоспособности в субмаксимальной зоне выносливости (велоэргометрический тест);

- исследование скоростно-силовых и координационных возможностей с помощью специальной контактной платформы;

- исследование тонуса сенсомоторных центров (скорости, устойчивости реакции, индекса функциональных возможностей анализаторов).

Результаты тестирования оценивались по 6-балльной системе с расчетом индивидуальной суммы баллов и средних значений по каждой группе.

Анализ индивидуальных и групповых оценочных данных показывает, что нетренированные школьники - девочки и мальчики - значительно уступают юным спортсменам-гимнасткам и футболистам по всем результатам тестов: содержанию жировой ткани, низкому функциональному резерву - индексу напряжения Баевского, физической работоспособности (PWCl70, МПК), адаптации и нагрузке на выносливость (индекс восстановления), взрывной силе, скоростносиловым координационным возможностям, скорости реакции и функциональным возможностям анализаторов [Сивохов, Сивохова 2005].

Данное исследование позволяет сделать следующие выводы:

Функциональное состояние и адаптационные возможности школьников 1113 лет находятся на низком уровне и значительно уступают круглогодично тренирующимся юным спортсменам 11-13 лет.

Круглогодичная тренировка и постоянный медицинский контроль позволяют юным спортсменам достигать достаточно высоких показателей функционального состояния.

Многофункциональная диагностика с помощью аппаратно-программного комплекса «Омега-спорт-2» позволяет достаточно полно исследовать функциональные возможности детей и подростков.

5. Многокомпонентная оценка функционального состояния футболистов высокой квалификации

Квалифицированные спортсмены в игровых видах спорта должны быть не только технически подготовленными, иметь высокие скоростно-силовые показатели, но и обладать хорошей координацией. Специфика спортивных игр основана на быстро меняющихся соревновательных условиях и требует максимальных взрывных усилий. Футбол требует для достижения спортивного результата более разносторонней подготовки, а следовательно, комплексной оценки качества функциональных характеристик, согласованности деятельности различных систем организма.

Целью исследования была диагностика и изучение функциональных особенностей у футболистов высшей квалификации на разных этапах тренировочного процесса с помощью аппаратно-программного комплекса «Омега-спорт-2». Под наблюдением находились 46 спортсменов (2 команды) в возрасте от 18 до 32 лет. Всего проведено 186 тестирований, включавших полный комплекс описанной выше системы функциональной диагностики.

Анализ результатов полученных данных позволил:

- выявить зависимость между основными показателями гемодинамической регуляции, параметрами физической работоспособности и состоянием нервно-мышечного аппарата;

- дать количественную оценку здоровья;

- определить текущее функциональное состояние;

- оценить адаптационные возможности организма и диапазон приспособительных реакций к различным раздражителям;

- выявить «слабые звенья», лимитирующие работоспособность;

- создать модельную характеристику функционального состояния.

Таким образом, данный объем исследований позволяет осуществлять индивидуальную коррекцию тренировочного процесса с учетом «слабых звеньев», оценивать эффективность восстановительных мероприятий и влиять на отбор спортсменов при комплектовании команды.

6. Комплексная оценка функционального состояния хоккеистов

высокой квалификации

Специфика хоккея с мячом основана на высоких показателях выносливости и требует максимальных взрывных усилий и высокой степени координации движений при согласованной деятельности различных систем организма, количественная характеристика которых возможна только при комплексной диагностике функционального состояния основных органов и систем. Для решения этих задач были проведены диагностика и изучение функциональных особенностей у хоккеистов высшей квалификации на разных этапах тренировочного процесса с помощью аппаратно-программного комплекса «Омега-спорт-2». Под наблюдением находились 106 спортсменов (4 команды) высшей и первой лиг чемпиона-

та России по хоккею с мячом в возрасте от 17 до 36 лет. Проведено 546 тестирований, которые включали полную описанную выше программу.

Анализ комплексной оценки результатов тестирования функционального состояния спортсменов-хоккеистов позволил определить основные функциональные показатели и характеристики физической работоспособности и состояния здоровья на разных этапах подготовки и оценить «слабые звенья», лимитирующие работоспособность.

Заключение

Проведенные исследования позволяют подтвердить обоснованность выбора средств и методов функциональной диагностики для оптимизации учебно-тренировочной и спортивной соревновательной деятельности. Программа «Омега-спорт-2» хорошо зарекомендовала себя на практике. В 1999-2006 гг. проведено более 6 тысяч тестирований ведущих спортсменов различных видов спорта и всех сборных команд Иркутской области по игровым видам, результаты которых были успешно реализованы для достижения высоких спортивных результатов.

Библиографический список

1. Баевский, Р. М. Ритм сердца у спортсменов / Р. М. Баевский. - М.: ФиС, 1986.

2. Заболоцких, И.Б. Омегаметрия в оценке экстремальных состояний: сб. науч. трудов / И.Б. Заболоцких, В. А. Илюхина. - СПб.: Институт мозга человека РАН, 1999.

3. Земцовский, Э.В. Спортивная кардиология / Э.В. Земцовский. - М.: ФиС, 1985.

4. Илюхина, В.А. Сверхмедленные физиологические процессы и межсистемные взаимодействия в организме / В.А. Илюхина, З.Г. Хабаева. - М.: Наука, 1986.

5. Меерсон, Ф.З. Адаптация, стресс и профилактика / Ф.З. Меерсон. - М.: Наука, 1981.

6. Сивохов, В.Л. Сравнительные характеристики функционального состояния и адаптационных изменений организма школьников и юных спортсменов / В.Л. Сивохов, Е.Л. Сивохова // Междунар. науч. метод. конф. «Восток-Россия-Запад. Физическая культура и спорт в развитии здоровьеформирующих и здоровьесберегающих технологий», 9-12 июн. 2005. - Иркутск: ИрГТУ, 2005. - С. 117-126.