12. Изучение физиологических функций человека в условиях воздействия различных факторов и функциональной активности

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФИЗИЧЕСКОЙ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ЧЕЛОВЕКА

При комплексной оценке здоровья и физического развития человека наиболее приемлемым является определение его физической работоспособности (ФРС), как одного из довольно информативных показателей. Преимущество данного показателя по сравнению с другими заключается в том, что он комплексно отражает физическое развитие человека, функциональное состояние и интегративную взаимосвязь между его функциональными и физиологическими системами (кардио-респираторной, нервно-мышечной, эндокринной и др.) и энергетические возможности организма.

Определение ФРС проводят по показателю PWC₁₇₀ (Physical Working Capacity), определяемому методом степ-теста или велоэргометрии, который отражает мощность работы, которую способен выполнить человек при частоте пульса 170 уд/мин. Сущность данного теста заключается в том, что частота сердечных сокращений, как одного из факторов, обеспечивающих кровоснабжение работающих органов и систем, находится в прямой линейной зависимости от мощности выполняемой работы. При этом прямая зависимость между мощностью работы и частотой сердечных сокращений сохраняется до 170 в минуту, после чего кривая зависимости приобретает экспоненциальный характер. При исследовании ФРС у детей младшего школьного возраста определяют PWC₁₇₀.

Проба проводится путем выполнения двух нагрузок, из которых первая мощностью 1 Вт/кг (6,12 кгм/мин на 1 кг массы тела) и вторая - в 2 раза выше (2 Вт/кг или 12,24 кгм/мин на 1 кг массы тела).

Работа 12.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФИЗИЧЕСКОЙ РАБОТОСПОСОБНОСТИ

МЕТОДОМ СТЕП-ТЕСТА

Ц е л ь р а б о т ы: освоить методику определения ФРС при помощи степ-теста и определить ее величину у испытуемого.

Д л я р а б о т ы н е о б х о д и м ы: ступенька с регулируемой высотой, метроном, секундомер. Объект исследования - человек.

Х о д р а б о т ы

Перед выполнением работы испытуемый вначале апробирует порядок подъемов на ступеньку и спусков с нее под ритм метронома. С первым ударом метронома на ступеньку ставится левая нога, со вторым правая, с третьим - левая нога опускается на пол, с четвертым - правая.

Устанавливают высоту ступеньки 30 см. Рассчитывают число подъемов (n) на ступеньку в минуту, используя формулу:

N = 1,20 х Р х h х n , где:

N - мощность работы, кгм/мин;

Р - масса тела испытуемого, кг;

h - высота ступеньки, м;

1,20 - коэффициент, учитывающий работу при спуске со ступеньки (для детей он равен 1,33).

Испытуемый массой 65-70 кг первую нагрузку выполняет в течение 3 мин с частотой 15 подъемов в мин при частоте ударов метронома 60 в минуту. В течение первых 10 секунд после окончания нагрузки подсчитывают частоту пульса (Р₁ ) После 3 минутного отдыха испытуемый выполняет вторую нагрузку, увеличенную по сравнению с первой в 2 раза (частота подъемов на ступеньку 30 в минуту при частоте ударов метронома 120

в минуту), после окончания которой снова подсчитывают частоту пульса (Р₂ ).

Расчет величины ФРС производят по формуле В.Л. Карпмана:

170 - Р₁

PWC₁₇₀. = N₁+ (N₂ - N₁) х ——————— , где:

Р₂ - Р₁

N₁ и N₂ - мощность первой и второй нагрузки (кгм/мин).

Р₁ и Р₂ - частота пульса в конце первой и второй нагрузки (уд/мин).

При обследовании детей пользуются ступенькой с регулируемой высотой (М.В.Чичко, 1990). Необходимая ее высота для каждого испытуемого определяется с учетом длины ноги, что обеспечивает наиболее физиологические условия движения при подъемах и спусках. Для этого измеряют

Рис.25 Зависимость высоты

ступеньки (см) от длины ноги(см)

длину ноги (от головки бедренной кости до подошвы) и по номограмме Хеттингера и Родаля (рис.25) определяют высоту ступеньки.

Таблица оценки физической работоспособности

взрослого человека

Оценка	PWC170 , кгм/мин		PWC170 на 1 кг массы, кгм/мин
	Мужчины	Женщины	Мужчины	Женщины

Выше

средней 1200 750 17,0 12,0

Средняя 1000-1200 650-750 15,0-17,0 10,0-12,0

Ниже

средней 1000 650 15,0 10,0

В выводе отметить величину ФРС испытуемого и дать оценку, используя данные таблицы.

Работа 12.2. ВЕЛОЭРГОМЕТРИЯ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФИЗИЧЕСКОЙ

РАБОТОСПОСОБНОСИ ПО PWC₁₇₀ ТЕСТУ

Ц е л ь р а б о т ы: освоить методику определения физической работоспособности методом велоэргометрии по PWC₁₇₀ тесту и определить ее величину у испытуемого .

Д л я р а б о т ы н е о б х о д и м ы: велоэргометр, часы, секундомер, весы медицинские. Объект исследования - человек.

Х о д р а б о т ы

Перед началом работы студенты изучают инструкцию по эксплуатации велоэргометра.

1. Включить прибор при помощи тумблера в сеть, в результате чего возникает свечение ламп индикации сумматора.

2. Переключателем на пульте установить нагрузку 32 Нм и в течение 10 минут прогреть электросистему.

3. Нажать клавишу "СБРОС", при этом на индикаторных лампах должны высвечиваться три нуля ("000").

4. Отрегулировать положение седла по росту.

5. Переключателем на пульте установить требуемую нагрузку. При каждом последующем изменении нагрузки в сторону уменьшения повернуть переключатель в положение 1,6 Нм, а затем установить требуемую нагрузку. Значение нагрузки в Нм указаны на панели пульта:

1,6 - 10 Вт 24 - 150 Вт

4,0 - 25 Вт 28 - 175 Вт

8,0 - 50 Вт 32 - 200 Вт

12 - 75 Вт 48 - 300 Вт

16 - 100 Вт 64 - 400 Вт

20 - 125 Вт

6. Подсчитывают частоту пульса у обследуемого в состоянии покоя в положении сидя. Затем в течение 5 минут он выполняет первую нагрузку

(N₁), величина которой зависит от его массы (смотри таблицу).

Мощность первой нагрузки в зависимости

от массы испытуемого

Масса тела в кг

Мощность в кгм/мин

Примечания

59 и меньше 300

60-64 400 Для перевода в кгм/мин

65-69 500 в ватты необходимо число

70-74 600 кгм/мин разделить на 6,12

75-79 700

80 и больше 800

Частота вращения педалей сохраняется постоянной и равна 60 об/мин, которую он контролирует по тахометру, а при необходимости и по количеству оборотов, отражающихся на сумматоре. В последние 30 секунд выполняемой нагрузки подсчитывают частоту пульса (уд/мин) - F₁. Затем после 3 минутногоотдыха обследуемый выполняет вторую нагрузку (N₂) в течение 5 минут, величина которой зависит от F₁ и определяется по таблице. За последние 30 секунд опять подсчитывают частоту пульса уд/мин).

7. После окончания работы повернуть переключатель нагрузки в положение 1,6 Нм и тумблером "СЕТЬ" отключить напряжение.

Расчет PWC₁₇₀ производят по формуле:

170 - F₁

PWC₁₇₀ = N₁ + (N₂ - N₁) х ———— , где:

F₂ -F₁

PWC₁₇₀ - мощность физической нагрузки в кгм/мин;

N₁ и N₂ - мощность первой и второй нагрузок (кгм/мин);

F₁ и F₂ - частота пульса в конце первой и второй нагрузок (уд/мин).

После выполнения второй нагрузки записать результаты, рассчитать по указанной формуле общую величину PWC₁₇₀ и на килограмм массы тела.

Мощность второй нагрузки в зависимости

от ЧСС при первой нагрузке

Мощность работы	Мощность работы при второй нагрузке кгм/мин
при первой	ЧСС при первой нагрузке уд/мин
нагрузке, кгм/мин	80-89	90-99	100-109	110-119	120-129

400 1100 1000 900 800 700

500 1200 1100 1000 900 800

600 1300 1200 1100 1000 900

700 1400 1300 1200 1100 1000

800 1500 1400 1300 1200 1100

Сравнить полученные данные с данными таблицы и сделать заключение.

Работа 12.3. ДИНАМОМЕТРИЯ. ИЗМЕРЕНИЕ СИЛОВЫХ

КАЧЕСТВ ЧЕЛОВЕКА

Одним из показателей физического развития организма является сила мышц. Оценку силовых качеств человека осуществляют методом динамометрии (кистевой и становой), позволяющей определить максимальную мышечную силу, показатель силы, уровень работоспособности мышц и показатель ее снижения.

А. Кистевая динамометрия

Ц е л ь р а б о т ы: освоить методику кистевой динамометрии. Определить силу мышц кисти, показатель силы, уровень работоспособности мышц и показатель ее снижения у испытуемого.

Д л я р а б о т ы н е о б х о д и м ы: кистевой динамометр, секундомер. Объект исследования человек.

Х о д р а б о т ы

а) Определение максимальной силы мышц.

Испытуемый берет динамометр в правую руку, отводит ее от туловища под прямым углом. Вторая рука опущена вниз вдоль туловища и расслаблена. Динамометр трижды сжимается с максимальным усилием без рывка, сначала правой, затем левой рукой. Наибольшее отклонение стрелки динамометра будет показателем максимальной силы мышц кисти.

б) Определение показателя силы (ПС).

Данный показатель определяют по формуле:

сила мышц кисти (кг)

ПС = ——————————— х 100

масса тела (кг)

Полученные результаты:

Сила мышц правой руки кг

Показатель силы ед

Сила мышц левой руки кг

Показатель силы ед

Удовлетворительный показатель силы мышц кисти составляет для:

женщин - 50 ед

мужчин - 55 ед

в) Определение уровня работоспособности мышц.

Испытуемый выполняет 10-кратные максимальные усилия вышеуказанным способом с частотой 1 раз в 5 сек. Вычисляется средний уровень работоспособности мышц кисти по формуле:

Р = (f₁+ f₂ + f₃... + fn) / n , где:

Р - уровень работоспособности;

f₁, f₂ и т.д. - показатели динамометра (кг) при отдельных мышечых усилиях

n - количество попыток.

Рис.26. Динамика изменений уровня силовой выносливости в процессе 10-кратных мышечных усилий. По оси ординат - сила мышц (кг); по оси абсцисс - последовательность мышечных усилий (n).

В выводах оценить силу мышц испытуемого, указать, от чего зависит сила мышц. По результатам 10-кратных усилий вычертить график, который выявит характер снижения работоспособности мышц: на оси абсцисс отложить порядковые номера усилий, на оси ординат - показатели динамометрии при каждом усилии (рис 26). Сравнить результаты нескольких испытуемых.

г) Определение показателя снижения уровня работоспособности.

Определения данного показателя проводится по формуле:

S = [(f₁ - fmin)/fmax ] х 100 , где;

S - показатель снижения уровня работоспособности;

f₁ - величина начального мышечного усилия;

fmin - минимальная величина мышечного усилия;

fmax - максимальная величина мышечного усилия.

Б. Становая динамометрия.

Становая динамометрия позволяет оценить силу мышц-разгибателей спины.

Ц е л ь р а б о т ы: освоить методику становой динамометрии и определить силу мышц спины у испытуемого.

Д л я р а б о т ы н е о б х о д и м ы: становой динамометр. Объект исследования - человек.

Х о д р а б о т ы

Испытуемый становится на подставку для упора ног. Крюк динамометра соединяется с подставкой через соединительную планку в зависимости от роста таким образом, чтобы испытуемый, держа ноги выпрямленными в коленных суставах, наклонил туловище примерно на 30 градусов относительно вертикали. Для определения становой силы испытуемый стремится выпрямить туловище и с этой целью со всей силой тянет рукоятку вверх. Динамометр должен работать в режиме фиксированных показаний (фиксирующая ручка находится в положении "Ф". Для установления стрелки динамометра в нулевое положение необходимо плавно переставить ручку в положение "Н").

На кафедре физиологии человека ГоГМИ разработано специальное устройство фиксации показаний станового динамометра (А.И.Киеня, Н.М.Ермолицкий, 1994) в связи с ненадежностью заводского механизма фиксирования показаний. Упрощенный фиксатор встроен в стекло передней панели динамометра и представляет собой круглую ручку, совмещенную с подвижной стрелкой и упором на ней. Перед началом определения становой силы необходимо совместить фиксирующую (светлую) стрелку с нулевой отметкой на шкале динамометра поворотом круглой ручки в центре стекла передней панели прибора. При проведении пробы упрощенный фиксатор автоматически указывает значение максимальной становой силы. После окончания работы фиксирующую стрелку устанавливают на нулевое деление поворотом круглой ручки.

Определение становой силы проводят 3 раза и берут максимальную величину (кг). Для оценки показателя становой силы находят отношение силы мышц-разгибателей спины к массе испытуемого.

Результаты:

Сила мышц-разгибателей спины кг

Становая сила больше массы испытуемого в раз.

Удовлетворительным показателем силы мышц-разгибателей спины принято считать величину становой силы, превышающей собственный вес:

для мужчин в 2 раза;

для женщин в 1,5 раза.

В выводе сделать заключение о становой силе испытуемого.

Работа 12.4. ИЗУЧЕНИЕ ПЕРЕРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СОСУДИСТЫХ

РЕАКЦИЙ ОРГАНИЗМА МЕТОДОМ ПЛЕТИЗМОГРАФИИ

Колебания кровенаполнения органов и частей тела находятся в тесной зависимости от деятельности сердца, происходят синхронно с его сокращениями и связаны с состоянием соматической и вегетативной нервной системы. Пульсовые изменения кровенаполнения органа называются объемным пульсом, который регистрируется с помощью метода плетизмографии.

На плетизмограмме (ПТМ) различают волны трех типов: волны первого порядка, или пульсовые, отражающие деятельность сердца; волны второго порядка, или дыхательные, соответствующие колебаниям артериального давления во время вдоха и выдоха; волны третьего порядка не имеют строгой периодичности, они отражают изменения периферического кровообращения в процессе взаимодействия организма с постоянно меняющимися условиями окружающей среды. Волны третьего порядка регистрируются при температурных воздействиях, физической работе, ориентировочном, оборонительном и других рефлексах, эмоциях различного характера и умственном напряжении.

Метод плезмографии позволяет оценивать периферический кровоток и перераспределительные сосудистые реакции в частях тела, в слизистых оболочках, в поверхностных сосудах под влиянием различного рода воздействий.

Ц е л ь р а б о т ы: освоить методику плетизмографии и изучить периферические

перераспределительные сосудистые реакции у испытуемого в различных условиях.

Д л я р а б о т ы н е о б х о д и м ы: плетизмограф ФПГ-02 с датчиком, регистратор

(электрокардиограф ЭК1К-01 или самописец), инструкции по эксплуатации приборов, пузырь со льдом, грелка с горячей водой. Объект исследования - человек.

Х о д р а б о т ы

Собрать установку, состоящую из плетизмографа с фотоэлектрическим датчиком и электрокардиографа. При этом вход электрокардиографа соединяется проводом с выходом плетизмографа (или с выходом канала 1), расположенным на задней панели. Подключить приборы к сети и нажать кнопку "СЕТЬ" плетизмографа и кнопку " " электрокардиографа. Кнопку "АРУ 1" плетизмографа установить в нажатое состояние, кнопку "КАНАЛ"- в отжатое состояние, кнопку "КАЛИБР"- в нажатое. Разъем фотоэлектрического датчика плетизмографа присоединить к гнезду "ВХОД 1". Укрепить датчик плетизмографа на среднюю фалангу одного из пальцев руки, испытуемый при этом находится в положении сидя на стуле, в спокойном состоянии. После этого подключить фотоэлектрический датчик отжатием кнопки "КАЛИБР" фотоплетизмографа. Записывается плетизмограмма на скорости движения бумажной ленты 25 мм/с нажатием крайней левой кнопки электрокардиографа в нижнем ряду, с регистрацией 5-7 сердечных циклов в каждом из указанных ниже положений:

1. При положении исследуемого сидя. Рука находится на столе в расслабленном состоянии.

2. Поднять руку с датчиком вверх и сразу же записать ПТМ.

3. После восстановления амплитуды плетизмограммы через 1-1,5 мин руку с датчиком опустить максимально вниз (к полу), записать ПТМ и отметить на бумаге регистратора.

4. После восстановления амплитуды плетизмограммы через 1-1,5 мин на внутреннюю поверхность предплечья руки с датчиком наложить пузырь со льдом. Зарегистрировать изменения ПТМ через 2-3 мин и восстановление плетизмограммы через 3 мин после прекращения холодового воздействия.

5. Приложить грелку с горячей водой на внутреннюю поверхность предплечья, записать ПТМ через 2-3 мин.

Вырезать и вклеить в тетрадь небольшие отрезки ПТМ или зарисовать ее. Сравнить ПТМ, записанные при различных условиях, обратить внимание на изменение амплитуды каждого зубца и изолинии записи. Отметить зависимость кровенаполнения исследуемой части тела от температурных и других воздействий.

В выводе дать объяснения наблюдаемым изменениям на ПТМ.