Методы тестирования аэробной производительности

Максимальные размеры аэробной производительности борцов наиболее полно отражаются в величине МПК. Помимо измерения МПК возможна оценка аэробной работоспособности с использованием многих других показателей, в частности показателей, основанных на измерениях «рабочего» потребления кислорода, показателей мощности и количества внешней работы, выполненной в аэробных условиях; показателей, характеризующих работу аппарата внешнего дыхания, сердечно-сосудистой системы и системы крови.

Кроме того, применяются комплексные оценки, включающие в себя перечисленные выше показатели одновременно. Равноценность различных методов исследования аэробной производительности спортсменов имеет большое теоретическое и практическое значение.

Определяется МПК либо непосредственным прямым измерением в ходе мышечной деятельности, обязательным условием которой является работа до утомления с участием значительного числа мышечных групп, либо косвенными, предсказательными способами, основанными на зависимости некоторых параметров работы субмаксимальной мощности от потребления кислорода. Каждое из этих двух направлений имеет свои сильные и слабые стороны.

Применяются несколько основных методических модификаций (Н. И. Волков) определения величины МПК:

• 1) метод однократной нагрузки, вызывающей полное утомление в течение 5—6 мин;
• 2) метод повторных испытаний с увеличивающейся раз от разу нагрузкой, продолжительность которой ограничивается временем достижения максимума аэробной производительности;
• 3) метод ступенчатого увеличения нагрузки на последовательных этапах однократно выполняемой работы, вплоть до «выравнивания» кривой потребления кислорода;
• 4) метод непрерывного линейного увеличения мощности работы, продолжающегося до тех пор, пока не будет достигнуто «выравнивание» кривой потребления кислорода;
• 5) метод двухили трехкратного ступенчатого возрастания нагрузки, вплоть до значений максимальной аэробной производительности.

В качестве тестирующей мышечной нагрузки обычно используются циклические упражнения, включающие в работу значительные мышечные группы. Как правило, это разновидности бега, различные шаговые пробы, работа на различных эргометрических устройствах и другие виды нагрузок.

Тредбан, или бегущая дорожка, представляет собой устройство типа ленточного транспортера, причем конструкцией предусмотрено регулирование скорости движения дорожки (а значит, и скорости бега испытуемого) и ее наклона (что создает нагрузку, эквивалентную бегу в гору). Около тредбана располагается необходимая аппаратура, с помощью которой у испытуемого регистрируются нужные физиологические и биохимические показатели (ЧСС, забор проб крови, выдыхаемого воздуха и др.).

Шаговые пробы, или степ-тесты, весьма просты, но довольно надежны и информативны. Испытуемый совершает восхождение на ступеньку под сигнал метронома. Высота восхождений обычно варьируется от 22 до 50 см, частота — от 6 циклов в 1 мин вплоть до максимальной. Время работы, как правило, не превышает 5—6 мин. Следует отметить, что при субмаксимальной мощности степ-теста потребление кислорода прежде всего зависит от веса тела испытуемого, высота восхождений часто связывается с длиной тела.

Выполняемую работу можно легко подсчитать, поскольку известны вес испытуемого и расстояние перемещения веса, равное произведению высоты ступеньки на частоту восхождений, с помощью которых можно регулировать задаваемую нагрузку. Так называемая отрицательная работа, т. е. мышечная нагрузка при опускании со ступеньки, по данным различных авторов, составляет от 25 до 33% от положительной работы, связанной с подъемом собственного веса тела. Результаты испытаний с помощью степ-теста особенно информативны при многократном тестировании одного и того же спортсмена, поскольку по их динамике можно в определенной степени судить о степени подготовленности.

Велоэргометрические устройства содержат элементы обычного велосипеда (руль, педали, цепная передача, седло и др.). Усилия, необходимые для педалирования, регулируются механическим, электромагнитным или электрическим устройством. Кроме тормозного усилия регистрируется частота педалирования. Регистрирующие процедуры подобраны так же, как и при использовании бега по тредбану или стептеста.

Следует, однако, указать на мнение некоторых авторов о том, что при работе на велоэргометре мощность ее ограничивается не со стороны дыхательной и сердечно-сосудистой систем организма, а развитием локального утомления в работающих мышцах ног.

Одним из необходимых условий при тестировании МПК является предварительная разминка продолжительностью до 10 мин, интенсивность ее на уровне 50% от МПК.

При прямом определении МПК важна мотивация испытуемых на предстоящее напряженное упражнение. По данным профессора В. Л. Карпмана с сотрудниками, около 6% спортсменов обычно прекращают нагрузку, явно не достигнув уровня, сколько-нибудь близкого к МПК, а у значительного числа испытуемых величина МПК базируется лишь на косвенных признаках максимализации аэробного обмена. Видимо, неслучайно при тестировании МПК с использованием специфических нагрузок, соответствующих избранному виду спорта, нередко регистрируются более высокие показатели МПК, чем при использовании неспецифических нагрузок (велоэргометр, тредбан и т. п. — табл. 7.7).

Таблица 7.7.

Результаты измерений потребления кислорода у борцов (по В. И. Милешкину, Э. А. Матвеевой).

В. П. Климин и А. А. Шепилов при определении максимума потребления кислорода у борцов использовали в качестве нагрузок специфические упражнения (броски чучела) и работу на велоэргометре. Результаты оказались равноценными, поэтому при тестировании МПК у борцов можно рекомендовать как специфические нагрузки, при проведении которых приходится преодолевать определенные технические трудности, так и неспецифические — велоэргометр, степ-тест, тредбан.

Поскольку прямое тестирование МПК довольно сложная процедура и, кроме того, частое применение ее невозможно, то все более широкое распространение в исследованиях аэробной производительности получили разнообразные косвенные, предсказательные методы. Идея этих методов состоит в использовании выявленных закономерностей между величиной потребления кислорода, с одной стороны, и показателями деятельности сердечно-сосудистой и дыхательной систем, а также параметрами внешней работы, с другой.

Наибольшей прогностической ценностью обладают различные показатели деятельности сердца и системы кровообращения. Высокая связь между ЧСС и потреблением кислорода дает возможность использовать пульс для оценки величины аэробной производительности. Из других показателей деятельности сердечно-сосудистой системы, используемых для предсказания уровня МПК, следует назвать минутный и ударный объем крови, общее количество гемоглобина, а также ряд комбинированных показателей, где отражается сразу несколько сторон сердечной деятельности.

Среди показателей деятельности дыхательной системы наибольшей диагностической ценностью для аэробной производительности обладают максимальная вентиляция легких, вентиляционный эквивалент, коэффициент диффузионной способности легких, дыхательный коэффициент.

Уровень достигнутой мощности упражнений и общее количество работы в совокупности с функциональными показателями также часто применяются для предсказания максимума потребления кислорода.

Главным недостатком косвенных методов определения МПК является то, что они, как правило, рассчитаны не на спортсменов. Неслучайно сопоставление их с прямыми методами тестирования МПК не всегда дает удовлетворительные результаты (В. П. Климин, И. А. Письменский, А. А. Шепилов, В. Л. Карпман, 3. Б. Белоцерковский, И. А. Гудков). Поэтому, на наш взгляд, косвенные методы могут использоваться для изучения динамики работоспособности, для тестирования же МПК целесообразно применять прямые методы.

В последние 10—15 лет широкое распространение получил тест PWC₁₇₀, который был предложен скандинавскими учеными Шестрандом и Валундом. PWC названо по первым буквам английского термина — Phisical Working Capacity (физическая работоспособность).

Идея, которая заложена при создании теста PWC₁₇₀, заключается в том, что мощность внешней физической работы линейно связана с ЧСС в диапазоне последней от 130 до 170 уд/мин. В этом же диапазоне существует аналогичная связь между потреблением кислорода и пульсом. Поэтому получив две точки в прямоугольной системе координат, по осям которой нанесены значения ЧСС и мощности работы (причем совсем не обязательно для этого выполнять нагрузку, вызывающую значительную активизацию деятельности сердечно-сосудистой системы, чему сопутствует ЧСС на уровне 170 уд/мин), можно получить указанный показатель расчетным путем.

В. Л. Карпман с сотрудниками приводит следующую формулу для определения величины PWC_l70:

где JVj и N₂ — мощность первой и второй нагрузок; /_х и /₂ — пульс в конце первой и второй нагрузок.

При этом рекомендуется следующий порядок проведения пробы PWC₁₇₀:

• 1) изучение медицинского и спортивного анамнеза испытуемого, антропометрические измерения и при необходимости другие исследования в статических условиях. Подготовка аппаратуры (велоэргометра, электрокардиографа) к работе;
• 2) определение у испытуемого частоты пульса в условиях мышечного покоя (в положении сидя);
• 3) первая нагрузка (iV_x). Продолжительность ее 5 мин; мощность работы подбирается в соответствии с табл. 7.8. Частота педалирования 60—75 об/мин;
• 4) определение ЧСС при первой нагрузке/_х в течение последних 30 с работы;
• 5) трехминутная пауза (отдых) между первой и второй нагрузками;
• 6) вторая нагрузка (N₂). Мощность работы определяется по табл. 7.8. Продолжительность работы 5 мин; частота педалирования 60— 75 об/мин;
• 7) определение частоты пульса при второй нагрузке (f₂) проводится так же, как и при первой;
• 8) расчеты индивидуальной величины PWC_X70 путем подставки экспериментальных значений iV_x, N₂,/_x и/₂ в вышеуказанную формулу.

Таблица 7.8

Ориентировочные значения мощности мышечной работы (кгм/мин), рекомендуемые для определения PWC_voy спортсменов (по В. Л. Карпману, 3. Б. Белоцерковскому, И. А. Гудкову).

Результаты обследований борцов с использованием пробы PWC₁₇₀ представлены в табл. 7.9, где даны и некоторые морфологические признаки. Как отмечают авторы, у борцов зафиксировано значительное рассеивание данных, что вполне понятно и объяснимо, так как это связано с различиями в морфофункциональной организации, которые у представителей разных весовых категорий варьируют очень широко. Заметим, однако, что такое сопоставление не совсем правомерно, поскольку вес у представителей разных видов борьбы значительно отличался. Известно, что у борцов с увеличением веса тела повышаются и абсолютные показатели работоспособности.

В. Л. Карпман с сотрудниками, основываясь на результатах сопоставления величин PWC₁₇₀ и МПК (полученных прямым способом) у борцов, предложили для более точной оценки МПК у борцов высокой квалификации эмпирическую формулу и табл. 7.9, позволяющую определить величину МПК по данным PWC₁₇₀. На наш взгляд эта методика может с успехом использоваться при определении МПК у борцов.

Таблица 7.9

Физическая работоспособность и некоторые другие анатомофизиологические показатели борцов (по В. Л. Карпману, 3. Б. Белоцерковскому, Н. Г. Гудкову).

Оценку физической работоспособности борцов, представляющих все международные виды борьбы, по показателям теста PWC₁₇₀ провел В. А. Геселевич (табл. 7.10).

Таблица 7.10

Физическая работоспособность борцов (по В. А. Геселевичу).

Что касается возрастной динамики показателей теста PWC₁₇₀, то Геселевич приводит следующие данные (в кгм/мин • кг): 15—16 лет — 19, 17—18 лет — 20, 19—25 лет — 19,9.

Представляют интерес уравнения регрессии, с помощью которых можно рассчитывать «должные» величины физической работоспособности для борцов разных весовых категорий (Геселевич):

• • вес 51—70 кг: Lg PWC₁₇₀ = 0,681 + 1,79 LgW;
• • вес 70—100 кг: Lg PWC₁₇₀ = 1,737 + 0,781 LgW;
• • вес свыше 100 кг: Lg PWC₁₇₀ = 0,844 + 1,22 LgW,

где W — собственный вес тела борца в момент обследования.

Неоднократно предпринимались попытки использовать в тесте PWC_l70 специфическую нагрузку. Геселевич и другие использовали специфическую силовую нагрузку по следующей формуле: 4 мин — работа, 1 мин — отдых и вновь 4-минутная работа. Подсчитывалось количество работы и затем рассчитывался PWC₁₇₀. Позднее ими был предложен следующий тест: в качестве специфической нагрузки самбисты и дзюдоисты выполняли мельницу с партнером, борцы-вольники — проход в ноги с подъемом несопротивляющегося партнера, борцы классического стиля — проходы на туловище с отрывом чучела определенного веса. Первая часть специфической нагрузки продолжается 4 мин, темп ее — один прием за 10 с. Затем 3-минутный отдых и вновь 4-минутная специфическая нагрузка, но темп бросков вдвое больше (5 с на бросок). Выполненная работа в каждой из нагрузок слагается из веса поднимаемого партнера (чучела), умноженного на среднюю высоту подъема (регистрируется по сетке, на фоне которой проводится испытание) и количество подъемов за 1 мин. К этой величине приплюсовывается ¼ часть, соответствующая отрицательной работе — опускание партнера (чучела). Остальные расчетные операции — в соответствии с методическими установками теста PWC₁₇₀.

Абсолютные и относительные показатели физической работоспособности, оцениваемой по тесту PWC₁₇₀ у борцов разных весовых групп, представлены в табл. 7.11.

Таблица 7.71

Показатели физической работоспособности у борцов (по В. А. Геселевичу).

В спортивной борьбе определение максимальной аэробной емкости пока еще не нашло широкого применения.

В настоящее время в литературе часто встречаются ссылки на результаты, полученные при обследованиях спортсменов с помощью Индекса Гарвардского степ-теста (ИГСТ), который вначале предназначался для обследования физического и функционального состояния военнослужащих (табл. 7.12).

Таблица 7.12

Величины МПК, определенные по результатам PWC₁₇₀(no В. Л. Карпману с сотрудниками).

Суть теста в том, что испытуемый после предварительной разминки выполняет восхождения на ступеньку, высота которой и длительность работы дифференцируются в зависимости от возраста и телосложения, оцениваемого по величине поверхности тела. Частота восхождения для всех одинаковая — 30 подъемов в 1 мин. После выполнения теста в первые 30 с на 2, 3 и 4-й минутах восстановления регистрируется пульс. ИГСТ рассчитывается либо по полной формуле:

либо по сокращенной:

где t — время восхождения в секундах; /_х /₂ /₃ — количество сокращений сердечной мышцы за первые 30 с на 2, 3 и 4-й минутах восстановления; либо по номограммам.

В последнее время Гарвардский степ-тест стал использоваться и при обследованиях борцов высокой квалификации (мастера спорта и мастера спорта международного класса). Информативность ИГСТ специально проверяли М. С. Фидаров и И. Ф. Бурдин. Исследователи предложили следующую шкалу оценки результатов: 55 — плохая подготовленность, от 55 до 64 — ниже средней, от 64 до 79 — выше средней, от 80 до 89 — хорошая, выше 90 — отличная подготовленность. Испытания по тесту выявили достоверные различия в ИГСТ между группами мастеров спорта и мастеров спорта международного класса.

Существует также много методов оценки выносливости, предназначенных для массовых обследований. Например, С. П. Спиридонов и А. Г. Бурындин предложили оценивать общую выносливость борцов по критериям, представленным в табл. 7.13.

Таблица 7.13

Критерии оценки выносливости борцов (по С. П. Спиридонову, А. Г. Бурындину).

Объективная оценка аэробных возможностей борцов является основой для планирования тренировочных нагрузок.