способ определения физической работоспособности

Формула изобретения

Способ определения физической работоспособности путем проведения физической нагрузки и регистрации частоты сердцебиений (ЧСС), отличающийся тем, что дополнительно определяют значение ЧСС, соответствующее максимуму потребления кислорода организмом, минимальную и максимальную должную ЧСС, а физическую работоспособность (ФР) определяют по формуле



где ЧСС_мпк - ЧСС, соответствующее максимуму потребления кислорода организмом человека;

ЧСС_макс.д - должная максимальная ЧСС;

ЧСС_мин - минимальное значение ЧСС, полученное по данным ЭКГ-мониторирования.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине, а именно к способам определения физической работоспособности, которая является одной из характеристик здоровья человека.

Физическая работоспособность - это способность организма совершать физическую работу, численно равную мощности нагрузки, при которой достигается максимальное потребление кислорода.

Известен способ определения физической работоспособности путем проведения стандартного нагрузочного тестирования и определения максимальной ЧСС, соответствующей максимуму потребления кислорода [Nomenclature and criteria for diagnosis of diseases of the heart and great vessels. The Criteria Committee of the New York Heart Association. Little, Brown and Company, Boston /New York/Toronto/London, 1994, 334 p.].

Недостатком этого способа является практически отсутствие в реальных условиях возможности верификации достижения уровня максимальной ЧСС. Только у спортсменов удается подтвердить достижение максимальной ЧСС за счет стабилизации ее значений, несмотря на дальнейшее увеличение нагрузки.

Известен способ оценки физической работоспособности больных с сердечно-сосудистыми заболеваниями (Амосов Н.М., Бендет Я.А. О количественной оценке и градациях физического состояния больных с сердечно-сосудистыми заболеваниями. //Кардиология. - 1975. - Т.15, 9. - С.19-26), заключающийся в том, что проводят нагрузочную пробу по любой известной методике. Нагрузку заканчивают по стандартным критериям прекращения пробы (Реабилитация больных с сердечно-сосудистыми нарушениями (специальные рекомендации для развивающихся стран). Доклад комитета экспертов ВОЗ. Серия техн. докладов ВОЗ 831 //Женева, 1995, 167 с,). Регистрируют ЭКГ, ЧСС. Определяют мощность нагрузки, при которой проба была прекращена. Достигнутая мощность нагрузки принимается за оценку работоспособности.

Известен способ оценки физической работоспособности больных ИБС (Аронов Д. М. , Сидоренко Б.А., Лупанов В.П., Матвеева Л.С., Шарфнадель М.Г. Актуальные вопросы классификации функционального состояния больных ИБС. //Кардиология. 1982. - Т.22, 1. С.5-10), выбранный нами в качестве прототипа, заключающийся в том, что проводят нагрузочную пробу по любой известной методике. Нагрузку заканчивают по стандартным критериям прекращения пробы. Регистрируют ЭКГ, ЧСС, АД. Определяют ЧСС, АД и величину двойного произведения, при котором проба была прекращена. Достигнутая величина двойного произведения как показатель, тесно коррелирующий с потреблением кислорода, принимают за оценку работоспособности.

К числу основных недостатков указанного способа, как, впрочем, и предыдущих, можно отнести отсутствие единых объективных критериев оценки пробы для больных и здоровых лиц.

Задачей изобретения является создание способа определения физической работоспособности у широкого круга лиц, как здоровых, так и больных, учитывающего максимум потребления кислорода организмом человека и позволяющего как унифицировать, так и повысить точность способа.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе определения физической работоспособности путем проведения физической нагрузки и регистрации ЧСС согласно изобретению дополнительно определяют значение ЧСС, соответствующее максимуму потребления кислорода организмом человека, определяют минимальную ЧСС и максимальную должную ЧСС, а физическую работоспособность определяют по формуле:



где ЧСС_мпк - ЧСС, соответствующая максимуму потребления кислорода организмом; ЧСС_{макс. д.}- должная максимальная ЧСС; ЧСС_мин - минимальная ЧСС.

Максимум потребления кислорода может быть определен любым доступным способом, например путем определения содержания лактата в сыворотке крови (Wasserman К. , Beaver W.L, Whipp B.J. Circulation. - 1990.- Vol.81, Suppl. 2. , р. 14-30) или путем проведения спировелоэргометрии (Флоря В.Г., Айдаргалиева Н.Е., Синицын В.Е. и др. Анаэробный порог у пациентов с хронической недостаточностью кровообращения. - Кардиология. - 1992. - Т. 32, 5. - С. 75-79). Он может быть также определен по результатам только нагрузочной пробы. Это обусловлено тем, что нагрузка заданной мощности определяет соответствующий уровень жизнеобеспечения органов и тканей, который прямо зависит от снабжения их необходимыми субстратами, в первую очередь кислородом. Общеизвестно, что между системным кровотоком, а также мощностью нагрузки и ЧСС существуют линейные регрессионные связи. Наличие таких связей на основе построения зависимости уровней ЧСС от мощности нагрузки отражает изменение системного кровотока и доставку кислорода. Линейный характер зависимостей свидетельствует о достаточном кислородном обеспечении организма, обнаружение нелинейной области рассматривается как включение анаэробного пути обмена веществ в организме, а точка перехода к нелинейности соответствует максимуму потребления кислорода организмом.

Способ осуществляется следующим образом. Проводят нагрузочную пробу на велоэргометре или тредмиле, или любом другом устройстве, задающем мощность нагрузки. Проба выполняется по любой методике проведения нагрузочных проб (для простоты выполнения способа - с длительностью ступени нагрузки не менее трех минут, необходимых для стабилизации значений ЧСС на данной ступени мощности нагрузки). В процессе нагрузки регистрируют ЭКГ и ЧСС. Пробу прекращают по стандартным критериям. Определяют значение ЧСС, соответствующее максимуму потребления кислорода, определенному любым способом. Например, соответственно мощности нагрузки определяют стабильные значения ЧСС любым способом, в том числе, берут значения ЧСС в конце каждой ступени нагрузки. Строят зависимость стабильных значений ЧСС от мощности нагрузки, определяют момент перехода линейной зависимости ЧСС к нелинейной и соответствующее значение ЧСС. Максимальное должное значение ЧСС может быть определено любым доступным способом, например путем использования нормативной для данного возраста и пола максимальной ЧСС, рекомендованной к применению Комитетом экспертов ВОЗ (Двигательные тесты для определения функционального состояния сердечно-сосудистой системы. Серия техн. докладов ВОЗ 388 //Женева, 1970, 38 с. ). Минимальное значение ЧСС также может быть определено любым доступным способом, например по результатам длительного ЭКГ-мониторирования. Физическую работоспособность определяют по формуле:



где ЧСС_мпк - ЧСС, соответствующая максимуму потребления кислорода организмом человека; ЧСС_{макс. д} - должная максимальная ЧСС; ЧСС_мин. - минимальная ЧСС.

На фиг. 1, 2 и 3 изображены зависимости уровней ЧСС от мощности ступени нагрузки и значения ЧСС, соответствующие переходу к нелинейным зависимостям, являющиеся характеристиками максимума потребления кислорода организмом.

Способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Пациенту Т., 57 лет, с диагнозом: практически здоров была выполнена ступенчато-возрастающая нагрузка в положении сидя на велоэргометре 380 В фирмы "Сименс-Элема", со скоростью педалирования 60 оборотов в минуту. Мощность начальной ступени 50 Вт с увеличением на 25 Вт для каждой последующей ступени. Длительность каждой ступени - 3 минуты. В процессе проведения пробы наряду с ЭКГ непрерывно регистрировалась ЧСС. В конце пятой ступени (150 Вт 3 мин) нагрузка была прекращена в связи с достижением максимальной ЧСС=171 уд/мин (порядка 100% максимальной). Минимальная за сутки по данным ЭКГ-мониторирования ЧСС= 50 уд/мин. Для пациента Т., относящегося к возрастной группе от 50 до 59 лет, из таблицы нормативов, рекомендованных к применению Комитетом экспертов Всемирной Организации Здравоохранения, взято максимальное значение ЧСС=170 уд/мин. Физическая работоспособность рассчитывалась по формуле:



Т.е. у пациента Т. работоспособность равна 100%.

Пример 2. Больному П., 48 лет, с диагнозом: стенокардия 1 функционального класса и длительностью заболевания три года была выполнена непрерывная ступенчато-возрастающая нагрузка в положении сидя на велоэргометре 380 В фирмы "Сименс-Элема", со скоростью педалирования 60 оборотов в минуту. Мощность начальной ступени 50 Вт с увеличением на 25 Вт для каждой последующей ступени. Длительность каждой ступени - 3 минуты. В конце седьмой ступени (200 Вт) нагрузка была прекращена в связи с достоверной ишемией миокарда (достижением значимого смещения ST в виде горизонтальной депрессии в отведениях II, avF и V5 >1 мм). Были определены значения ЧСС в конце каждой ступени нагрузки и построена зависимость этих значений от мощностей нагрузки, которая представлена на фиг.1 в виде крестиков, соединенных пунктирной линией. Сплошной прямой линией показана линейная зависимость ЧСС от мощности нагрузки. Момент перехода к нелинейности, или максимум потребления кислорода, соответствует ЧСС, равной 118 в мин. Определенная из результатов ЭКГ-мониторирования минимальная ЧСС, равная 76 в мин, приходится на 0 значение мощности нагрузки. Для больного П., относящегося к возрастной группе от 40 до 49 лет, из таблицы нормативов взято максимальное значение ЧСС=178 в мин. Физическая работоспособность рассчитывалась по формуле:



Пример 3. Больному В. , 52 лет с диагнозом: ИБС, стенокардия 3 ф.к. проведена непрерывная ступенчато-возрастающая нагрузочная проба в положении сидя на велоэргометре 380 В фирмы "Сименс-Элема" со скоростью педалирования 60 оборотов в минуту. Мощность начальной ступени 50 Вт с увеличением на 25 Вт для каждой последующей ступени. Длительность каждой ступени - 3 минуты. В конце третьей ступени (100 Вт) нагрузка была прекращена в связи с достоверной ишемией миокарда (достижением значимого смещения ST в виде горизонтальной депрессии в отведениях II, avF и V5 >1 мм). Определены значения ЧСС в конце каждой ступени нагрузки и построена зависимость этих значений от соответствующих мощностей нагрузки, которая представлена на фиг.2. Сплошной линией выделена область линейных изменений ЧСС и определена точка перехода, начиная с 50 Вт, линейной зависимости ЧСС к нелинейной. Соответствующее значение ЧСС, равное в данном случае 82 в мин, является характеристикой максимума потребления кислорода. Минимальная ЧСС=63 в мин (по данным ЭКГ-мониторирования). Нормативное максимальное значение ЧСС=170 в мин для б-го В. (возрастная группа от 50 до 59 лет). Физическая работоспособность рассчитывалась по формуле:



Пример 4. Больному К., 54 лет, с диагнозом: ишемическая болезнь сердца, хроническая сердечная недостаточность 2 ф.к. (по NYHA) и длительностью заболевания пять лет была выполнена непрерывная ступенчато-возрастающая нагрузка в положении сидя на велоэргометре 380 В фирмы "Сименс-Элема" со скоростью педалирования 60 оборотов в минуту. Мощность начальной ступени 50 Вт (прирост - 25 Вт), длительность ступени - 3 мин. В конце четвертой ступени (125 Вт) нагрузка была прекращена в связи с одышкой. Были определены значения ЧСС в конце каждой ступени нагрузки и построена зависимость этих значений от мощностей нагрузки, которая представлена на фиг.3. Момент перехода к нелинейности ЧСС, или максимум потребления кислорода, обнаруживаемый при нагрузке 75 Вт, соответствует ЧСС, равной 102 в мин. Минимальное значение ЧСС, определенное по результатам ЭКГ-мониторирования и равное 68 в мин, совпадает с 0 мощностью нагрузки. Для больного К., относящегося к возрастной группе от 50 до 59 лет, из таблицы нормативов взято максимальное значение ЧСС=170 в мин. Физическая работоспособность рассчитывалась по формуле:



Пример 5. Больной С. , 35 лет, с диагнозом: бронхиальная астма и длительностью заболевания три года была выполнена ступенчато-возрастающая нагрузка в положении сидя на велоэргометре 380 В фирмы "Сименс-Элема" со скоростью педалирования 60 оборотов в минуту. Мощность начальной ступени 30 Вт (прирост - 30 Вт). Длительность ступени - 3 мин. В конце третьей ступени (90 Вт) нагрузка была прекращена в связи с возникновением приступа удушья. Значение ЧСС, соответствующее максимуму потребления кислорода, определенному путем оценки потребления кислорода и выделения углекислого газа, равно 114 в мин. Минимальная ЧСС=66 в мин (по данным ЭКГ-мониторирования). Нормативное максимальное значение ЧСС=181 в мин для б-ой С. (возрастная группа от 30 до 39 лет). Физическая работоспособность рассчитывалась по формуле:



Преимуществами предлагаемого способа являются: возможность определения физической работоспособности на основе единого стандарта - с учетом максимума потребления кислорода организмом человека, а также простота, общедоступность, безопасность и возможность прекращения пробы до развития выраженной гипоксии. Таким образом, предлагаемый способ стабилен, точен, объективно отражает физическую работоспособность человека и может легко использоваться на практике.