способ оценки уровня физической работоспособности человека

Формула изобретения

Способ определения уровня физической работоспособности человека, заключающийся в том, что испытуемому задают тест с постоянной нагрузкой и предъявляют последовательность парных световых импульсов длительностью 200 мс, разделенных начальным межимпульсным интервалом, равным 70 мс, повторяющихся через постоянный временной интервал 1 с; периодически методом последовательного приближения определяют пороговый межимпульсный интервал, при котором два импульса в паре сливаются в один; время тестирования определяют по времени резкого уменьшения значений порогового межимпульсного интервала, уровень физической работоспособности определяют по объему выполненной работы А в Дж по формуле:

A=W·t,

где W - мощность нагрузки, Вт;

t - время тестирования, с.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине и медицинской технике и предназначено для определения уровня физической работоспособности человека.

Известен способ определения уровня физической работоспособности человека путем определения мощности физической нагрузки в Вт, при которой достигается максимальное потребление кислорода, и его значение выходит на плато [1, 2].

Недостатком способа является то, что показатель максимального потребления кислорода отражает не столько работоспособность организма, сколько интегральную активность окислительных механизмов, причем между этими двумя понятиями нельзя ставить знак равенства [3].

Известен способ определения уровня физической работоспособности человека путем определения мощности физической нагрузки в Вт, при которой частота сердечных сокращений (ЧСС) устанавливается на уровне 170 ударов в минуту [4, 5].

Недостатком способа является недостоверное определение уровня физической работоспособности. Так, величины PWC₁₇₀ у гимнастов высокой квалификации колеблются в тех же пределах, что и у нетренированных людей, хотя физическая работоспособность у них не одинакова [6].

Известен способ определения уровня общей физической работоспособности путем выполнения мышечной нагрузки в виде степ-теста в течение 12 мин, по окончании которого в первые 30 с на 2-й, 3-й и 4-й минутах отдыха подсчитывают ЧСС и рассчитывают индекс 12-минутного степ-теста путем деления величины механической работы, выполненной обследуемым во время степ-теста, на удвоенную сумму ЧСС [7].

Недостатком способа является то, что, регистрируя реакцию частоты сердечных сокращений на физическую нагрузку, нельзя определенно сказать, отражает ли она состояние исполнительного органа - сердца или связана с особенностями вегетативной сердечной деятельности [2].

Ни один из известных способов не может быть принят в качестве прототипа к предлагаемому способу определения уровня физической работоспособности человека.

В регуляторных процессах, происходящих в организме человека, доминирующая роль принадлежит центральной нервной системе, поэтому при оценке состояния человека необходимо оценивать состояние самой центральной нервной системы [8]. В качестве психофизиологических параметров, характеризующих состояние центральной нервной системы, используются психофизиологические параметры состояния зрительного анализатора, так как эффективность его функционирования зависит, прежде всего, от уровня функционирования центральной нервной системы [9].

Технический результат предлагаемого способа определения уровня физической работоспособности человека заключается в повышении достоверности оценки.

Технический результат достигается тем, что испытуемому задают тест с постоянной нагрузкой и предъявляют последовательность парных световых импульсов длительностью 200 мс, разделенных межимпульсным интервалом, равным 70 мс, повторяющихся через постоянный временной интервал 1 с; периодически методом последовательного приближения определяют пороговый межимпульсный интервал, при котором два импульса в паре сливаются в один; время тестирования определяют по времени резкого уменьшения значений порогового межимпульсного интервала, уровень физической работоспособности определяют по объему выполненной работы А в Дж по формуле

A=W·t,

где W - мощность нагрузки в Вт; t - время тестирования в с.

На фиг.1 представлена временная диаграмма последовательности парных световых импульсов, предъявляемых испытуемому в процессе тестирования, где t_и - длительность светового импульса; - длительность межимпульсного интервала; Т - длительность временного интервала повторения парных световых импульсов.

На фиг.2 представлена временная диаграмма изменения длительности межимпульсного интервала при определении его порогового значения.

На фиг.3 представлен график динамики порогового межимпульсного интервала при тестировании.

Предлагаемый способ определения уровня физической работоспособности человека осуществляется следующим образом. Испытуемому задают тест с постоянной нагрузкой и предъявляют последовательность парных световых импульсов длительностью 200 мс, разделенных начальным межимпульсным интервалом, равным 70 мс, повторяющихся через постоянный временной интервал 1 с (фиг.2, интервал времени 0-T₁ ).

В процессе тестирования периодически методом последовательного приближения определяют пороговый межимпульсный интервал, при котором два импульса в паре сливаются в один (фиг.2, интервал времени Т₁-Т₂). Время тестирования определяют по времени резкого уменьшения значений порогового межимпульсного интервала.

Уровень физической работоспособности определяют по объему выполненной работы А в Дж по формуле

A=W·t,

где W - мощность нагрузки в Вт; t - время тестирования в с.

Предлагаемый способ определения уровня физической работоспособности человека позволяет повысить достоверность оценки.

При предъявлении испытуемому последовательности парных световых импульсов длительностью t_и, разделенных межимпульсным интервалом > _пор, off-система зрительного анализатора после окончания первого импульса возбудится и сформирует сигнал, свидетельствующий о его окончании, поэтому у испытуемого возникает субъективное ощущение раздельности двух световых импульсов.

При уменьшении длительности межимпульсного интервала между двумя световыми импульсами восприятие зрительных импульсов затрудняется из-за влияния обратной маскировки, заключающейся в ухудшении восприятия первого по времени импульса вследствие предъявления второго импульса в непосредственной пространственно-временной близости с первым, а также прямой маскировки, при которой первый импульс влияет на качество восприятия второго [10]. Поэтому при уменьшении длительности межимпульсного интервала между двумя световыми импульсами до значения = _пор off-система зрительного анализатора после окончания первого импульса не успевает возбудится и сформировать сигнал, свидетельствующий о его окончании, и у испытуемого возникает ощущение субъективного слияния двух световых импульсов в паре в один.

Во время ответов на световые стимулы появляется вначале рецептивное поле (РП) нейрона небольшого размера. Затем регистрируемое РП расширяется, после чего ослабляется, фрагментируется и исчезает. Статистическая оценка показала, что исчезновение регистрируемого РП нейрона приходится на период от 100 до 200 мс после появления светового стимула [11]. После исчезновения РП нейронные структуры приходят в исходное состояние и становятся готовыми к восприятию нового стимула [12], поэтому длительность световых импульсов принята равной 200 мс.

Так как формирование зоны возбуждения РП заканчивается через 60-70 мс после предъявления светового стимула [12], длительность межимпульсного интервала принята равной 70 мс. При такой длительности межимпульсного интервала off-система зрительного анализатора после окончания первого светового импульса возбудится и сформирует сигнал, свидетельствующий о его прекращении.

При межстимульном интервале, равном 500 мс, эффекты маскировки отсутствуют или слабо выражены [13]. Для устранения эффекта маскировки между парами световых импульсов парные световые импульсы повторяются через постоянный временной интервал 1 с.

Изменения в организме, обусловленные развитием утомления, заключаются в дискоординации процессов в органах и системах организма, увеличении физиологической стоимости работы [14]. Состояние центральной нервной системы, осуществляющей регуляцию процессов, происходящих в организме человека, меняется. Центральная нервная система переходит в состояние напряженности, о чем свидетельствует резкое уменьшение порогового межимпульсного интервала между двумя импульсами в паре.

Таким образом, предлагаемый способ отличается от известных новым свойством, обусловливающим получение положительного эффекта.

Пример. Испытуемый З., 20 лет, кандидат в мастера спорта по лыжным гонкам, выполнил тестирование с использованием велоэргометра модели ВЭ-05 "Ритм" ТУ 200 УССР 45-86 в положении сидя со скоростью педалирования 60 об/мин. Величина нагрузки постоянной мощности принималась равной 220 Вт, соответствующей 100% должного максимального потребления кислорода, определяемого по номограммам Б.П. Преварского. Во время тестирования врачом выполнялся постоянный контроль состояния испытуемого по его внешнему виду, частоте сердечных сокращений и артериальному давлению, изменения которых служили врачу основанием для прекращения тестирования. Определение порогового межимпульсного интервала выполнялось в начале тестирования и через каждые 2 минуты педалирования.

Данные значений порогового межимпульсного интервала в процессе тестирования представлены в таблице, график динамики значений порогового межимпульсного интервала - на фиг.3.

Таблица
Время тестирования, мин	0	2	4	6	8	10
Значение порогового меж-	8,1	7,6	7,2	7,0	6,9	6,9
импульсного интервала, мс
Время тестирования, мин	12	14	16	18	20	22
Значение порогового меж-	6,9	6,8	6,8	6,9	6,9	6,9
импульсного интервала, мс
Время тестирования, мин	24	26	28	30	32	34
Значение порогового меж-	6,9	6,9	7,0	7,2	7,2	7,3
импульсного интервала, мс
Время тестирования, мин	36	38	40	42	44	-
Значение порогового меж-	7,4	7,3	7,2	6,8	5,9	-
импульсного интервала, мс

Анализ графика порогового межимпульсного интервала в процессе тестирования позволяет определить время тестирования по времени резкого уменьшения значений порогового межимпульсного интервала, равное 42 минутам. В это время необходимо закончить тестирование, иначе дальнейшая нагрузка приведет к переутомлению.

Уровень физической работоспособности определили по объему выполненной работы А в Дж по формуле

A=W·t=554,4 KДж,

где W - мощность нагрузки, равная 220 Вт; t - время тестирования, равное 2520 с.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет достоверно определить уровень физической работоспособности человека.

Источники информации

1. Фарфель В.С., Михайлов В.В. Максимальное потребление кислорода как показатель объема окислительных процессов и общей работоспособности организма. - Киев: Наук. думка, 1966. - 254 с.

2. Карпман В.Л., Белоцерковский З.Б., Гудков И.А. Тестирование в спортивной медицине. - М.: Физкультура и спорт, 1988. - 208 с.

3. Зайцева В.В., Сонькин В.Д., Бурчик М.В. и др. Оценка информативности эргометрических показателей работоспособности // Физиология человека. - 1997. - Т. 23. - № 6. - С.58-63.

4. Карпман В.Л., Белоцерковский З.Б., Любина В.Г. PWC₁₇₀-пpoбa для определения физической работоспособности // Теор. и практ. физич. культ.- 1969. - № 10. - С.37-40.

5. Карпман В.Л., Белоцерковский З.Б., Гудков И.А. Исследование физической работоспособности у спортсменов. - М.: Физкультура и спорт, 1974. - 95 с.

6. Аулик И.В. Определение физической работоспособности в клинике и спорте: 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Медицина, 1990. - 192 с.

7. Патент 2309722 РФ, А61Н 1/00, А61В 5/00, А61В 5/024. Способ определения уровня общей физической работоспособности. / М.Ф.Сауткин (РФ). Опубл. 11.10.2007.

8. Маслов Н.Б., Блощинский И.А., Максименко В.Н. Нейрофизиологическая картина генеза утомления, хронического утомления и переутомления человека-оператора // Физиология человека. - 2003. - Т. 29. - № 5. - С.123-133.

9. Кравков С. В. Глаз и его работа. Психофизиология зрения, гигиена освещения. - 4-е изд., перераб. и доп. - М. - Л.: Изд-во АН СССР, 1950. - 531 с.

10. Кропотов Ю.Д., Пономарев В.А. Реакция нейронов и вызванные потенциалы в подкорковых структурах мозга при зрительном опознании. Сообщение IV. Эффект маскировки зрительных стимулов // Физиология человека. - 1987. - Т. 13. - № 4. - С.561-566.

11. Шевелев И.А. Временная переработка сигналов в зрительной коре // Физиология человека. - 1997. - Т. 23. - № 2. - С.68-79.

12. Подвигин Н.Ф. Динамические свойства нейронных структур зрительной системы. Л.: Наука, 1979. - 158 с.

13. Тароян Н.А., Мямлин В.В., Генкина О.А. Межполушарные функциональные отношения в процессе решения человеком зрительно-пространственной задачи // Физиология человека. - 1992. - Т. 18. - № 2. - С.5-14.

14. Смирнов К.М. Напряженность труда // Успехи физиологических наук. - 1984. - Т. 15. - № 1. - С.76-99.