Способ определения уровня здоровья и физической работоспособности человека

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для определения уровня здоровья и физической работоспособности человека.

Известен способ определения параметров физической работоспособности человека, включающий выполнение испытуемым определенного объема работы и получения уровня физиологических показателей организма для последующего сравнения их с нормативными значениями [1].

Недостатком этого способа является сложность аппаратуры, реализующей способ, что в свою очередь ограничивает массовость его применения, например для контроля уровня здоровья в домашних условиях.

Известен способ определения направленности динамики работоспособности спортсмена, включающий регистрацию частоты сердечных сокращений и потребности кислорода во время велоэргометрических нагрузок, ежеминутное измерение значений ряда показателей кардиореспираторной системы, введение полученных данных в уравнение регрессии и вычисление по нему показателя работоспособности [2].

Недостатком данного способа является ограниченность его применения, а именно использование в медицинских учреждениях с привлечением к работе квалифицированного медицинского персонала.

Прототипом является способ определения физической работоспособности человека путем предъявления дозированной физической нагрузки в виде вставания из положения сидя, измерения интенсивности вставаний и пути, пройденного центром тяжести человека, и вычисления мощности нагрузки по формуле [3].

Недостатком прототипа является сложность определения центра тяжести тела человека, а также трудность определения пути, пройденного центром тяжести, поскольку этот путь будет зависеть от траектории движения туловища человека при подъеме из положения сидя. Кроме того, интенсивность нагрузки (вставаний) не может однозначно определять мощность нагрузки по приведенной в прототипе формуле. Два одинаковых по весу и росту человека, приседая с одинаковой интенсивностью, получат приблизительно одинаковые значения параметров мощности нагрузки, ходя для одного из них эта нагрузка может быть предельной, а для другого - умеренной. Более того, человек может сначала вставать интенсивно, а затем замедлить темп, благодаря чему частота пульса уменьшится, а следовательно, при том же среднем показателе темпа вставаний значение пульса окажется ниже, что внесет погрешность в окончательный результат.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, а именно повышение точности определения уровня здоровья и работоспособности человека, упрощение способа и реализующей его аппаратуры, а также обеспечение возможности его широкого применения среди населения.

Задача решается тем, что в способе определения уровня здоровья и физической работоспособности человека, включающем предъявление дозированной физической нагрузки для развертывания функций сердечно-сосудистой и дыхательной систем, получение косвенных данных о работе последних и вычисление по этим данным требуемого результата, после выполнения физической нагрузки испытуемого подвергают задержке дыхания на вдохе - апноэ-1, предоставляют отдых, повторно подвергают задержке дыхания на вдохе - апноэ-2 и по соотношению продолжительности апноэ-2 к продолжительности апноэ-1 определяют уровень здоровья человека и его физическую работоспособность.

Дозированную физическую нагрузку предъявляют в виде приседания и отжимания. Задержку дыхания производят до момента, требующего волевого усилия для продолжения процедуры эпноэ. Отдых предоставляют на время, за которое функции сердечно-сосудистой и дыхательной систем после снятия у здоровых людей предъявленной физической нагрузки приходят в нормальное исходное состояние. За уровень отличного здоровья и физической работоспособности, равный единице, принимают соотношение апноэ-2 к апноэ-1, равное соотношению показателей гипоксических проб у людей, полученных соответственно с задержкой дыхания на вдохе и на выдохе. За уровень здоровья и физической работоспособности, равный нулю, принимают соотношение апноэ-2 к апноэ-1, равное 1,05 и ниже, и равное 3,25 и выше. За уровень хорошего здоровья и физической работоспособности, величина которого меньше 1, но больше или равна 0,7, принимают соотношение апноэ-2 к апноэ-1, значение которого меньше 2,05, но больше или равно 1,75, и больше 2,25, но меньше или равно 2,55. За уровень удовлетворительного здоровья и физической работоспособности, величина которого меньше 0,7, но больше или равна 0,4, принимают соотношение апноэ-2 к апноэ-1, значение которого меньше 1,75, но больше или равно 1,45, и больше 2,55, но меньше или равно 2,85. За уровень неудовлетворительного здоровья и физической работоспособности, величина которого меньше 0,4, но больше или равна 0,1, принимают соотношение апноэ-2 к апноэ-1, значение которого меньше 1,45, но больше или равно 1,15, и больше 2,85, но меньше или равно 3,15.

Из уровня техники не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками заявленного изобретения и оказывающие такое же, как и они, влияние на технический результат, состоящий в повышении точности определения уровня здоровья и работоспособности человека, упрощение способа и реализующей его аппаратуры, а также обеспечение возможности его широкого применения среди населения.

Сущность изобретения отражают операции:

- подвергают испытуемого после выполнения физической нагрузки задержке дыхания на вдохе - апноэ-1;

- предоставляют отдых;

- повторно подвергают задержке дыхания на вдохе - апноэ-2;

- по соотношению продолжительности апноэ-2 к продолжительности апноэ-1 определяют уровень здоровья человека и его физическую работоспособность;

- предъявляют дозированную физическую нагрузку в виде приседания и отжимания;

- производят задержку дыхания до момента, требующего волевого усилия для продолжения процедуры эпноэ;

- предоставляют отдых на время, за которое функции сердечно-сосудистой и дыхательной систем после снятия у людей с высоким уровнем здоровья предъявленной физической нагрузки приходят в нормальное исходное состояние;

- принимают за уровень отличного здоровья и физической работоспособности, равный единице, соотношение апноэ-2 к апноэ-1, равное соотношению показателей гипоксических проб у людей, полученных соответственно с задержкой дыхания на вдохе и на выдохе;

- принимают за уровень здоровья и физической работоспособности, равный нулю, соотношение апноэ-2 к апноэ-1, равное 1,05 и ниже, и равное 3,25 и выше;

- принимают за уровень хорошего здоровья и физической работоспособности, величина которого меньше 1, но больше или равна 0,7, соотношение апноэ-2 к апноэ-1, значение которого меньше 2,05, но больше или равно 1,75, и больше 2,25, но меньше или равно 2,55;

- принимают за уровень удовлетворительного здоровья и физической работоспособности, величина которого меньше 0,7, но больше или равна 0,4, соотношение апноэ-2 к апноэ-1, значение которого меньше 1,75, но больше или равно 1,45, и больше 2,55, но меньше или равно 2,85;

- принимают за уровень неудовлетворительного здоровья и физической работоспособности, величина которого меньше 0,4, но больше или равна 0,1, соотношение апноэ-2 к апноэ-1, значение которого меньше 1,45, но больше или равно 1,15, и больше 2,85, но меньше или равно 3,15.

Указанные операции позволяют достичь следующих преимуществ по сравнению с прототипом.

Выполнение испытуемым после выполнения физической нагрузки задержки дыхания на вдохе - апноэ-1 способствует нарастанию кислородного долга, образовавшегося в результате выполнения дозированной физической нагрузки, что позволяет судить о степени устойчивости организма к воздействию этой нагрузки. Известно (см., например, Фомин Н.А. Физиология человека. - М.: Просвещение, 1982. - С.84), что энергетическая стоимость работы может быть выражена показателем суммарного кислородного запроса, который складывается из объемов кислорода, поглощенного во время работы и в восстановительном периоде. При выполнении дозированной нагрузки повышенный кислородный запрос не удовлетворяется, поэтому образуется кислородный долг, представляющий собой разность между величиной кислородного запроса и потреблением кислорода организмом. Между функциями сердечно-сосудистой и дыхательной систем и величиной максимального потребления кислорода при мышечной работе имеется определенная зависимость (см. там же, с.83), что позволяет использовать показатель кислородного долга в качестве интегративного показателя деятельности этих систем, которые в свою очередь определяют уровень здоровья и физической работоспособности человека.

Таким образом, апноэ-1 заставляет работать организм в гипоксических условиях, т.е. при нарастающем кислородном долге. При этом продолжительность апноэ-1 будет тем меньше, чем больше оказался кислородный долг при физической нагрузке, поскольку у человека существуют предельные величины кислородного долга.

Предоставление отдыха формирует восстановительный период для организма, в течение которого кислородный долг (полностью или частично) ликвидируется.

Продолжительность повторной задержки дыхания на вдохе - апноэ-2 позволяет определить степень восстановления функций сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Чем меньшая часть кислородного долга ликвидирована в течение восстановительного периода, тем меньше окажется время апноэ-2.

Определение уровня здоровья человека и его физической работоспособности по соотношению продолжительности апноэ-2 к продолжительности апноэ-1 позволяет исключить влияние возможного разброса величины интенсивности дозированной нагрузки на конечный результат. Допустим, что испытуемый выполнял физическую нагрузку с умеренной интенсивностью, в течение отдыха восстановил функции сердечно-сосудистой и дыхательной систем до нормального исходного значения (полностью), выполнил апноэ-2 и получил определенный результат после деления апноэ-2 на апноэ-1. Если бы он выполнял указанную нагрузку с большей интенсивностью, то образовавшийся кислородный долг оказался бы больше, чем при нагрузке средней интенсивности, что повлекло бы за собой уменьшение продолжительности апноэ-1. При этом предоставленного отдыха не хватило бы уже для полного восстановления функций сердечно-сосудистой и дыхательной систем (работа большей интенсивности требует большего кислородного запроса, а следовательно, при том же потреблении организмом кислорода образуется больший кислородный долг), и в результате этого продолжительность апноэ-2 также оказалась бы меньшей, чем при нагрузке с умеренной интенсивностью. Однако отношение апноэ-2 к апноэ-1 осталось бы приблизительно прежним, так как изменение апноэ-1 и апноэ-2 происходит примерно в одинаковой пропорции.

Таким образом, возможное различие в интенсивности выполняемой физической нагрузки незначительно сказывается на конечном результате.

Предъявление дозированной физической нагрузки в виде приседания и отжимания позволяет включить в работу большую часть основных мышц человека и получить при этом более объективную оценку его уровня здоровья и физической работоспособности. Однако в случае, когда верхние или нижние конечности не могут выполнять свои функции в полном объеме по какой-либо причине, приходится предъявлять физическую нагрузку испытуемому только в виде приседаний или отжиманий.

Проведение задержки дыхания до момента, требующего волевого усилия для продолжения процедуры эпноэ, позволяет испытуемому лучше контролировать свое состояние при выполнении апноэ, так как указанное волевое усилие сигнализирует о том, что гипоксическая фаза приближается к концу, а кислородный долг - к своему пределу. Это обеспечивает хорошую повторяемость результатов обследования конкретного человека и повышает их достоверность.

Предоставление отдыха на время, за которое функции сердечно-сосудистой и дыхательной систем после снятия у людей с высоким уровнем здоровья предъявленной физической нагрузки приходят в нормальное исходное состояние, дает возможность выявлять людей с пониженным уровнем здоровья и физической работоспособности, которым для восстановления требуется больший период времени. Результатом неполного восстановления станет меньшая продолжительность апноэ-2 и соответственно более низкий результат.

Принятие за уровень отличного здоровья и физической работоспособности, равный единице, соотношения апноэ-2 к апноэ-1, равное соотношению показателей гипоксических проб у людей, полученных соответственно с задержкой дыхания на вдохе и на выдохе, позволяет более объективно определить уровень здоровья у человека. После снятия дозированной физической нагрузки и последующего выполнения на вдохе апноэ-1 в легких испытуемого за счет образовавшегося кислородного долга быстро расходуется имеющийся кислород, поэтому это апноэ можно по своему действию приравнять к выпонению задержки дыхания на выдохе. Отношение показателей указанных гипоксических проб у 17-18 летних юношей и девушек, устойчивость к недостатку воздуха у которых приближается к показателям взрослых людей, равно 2,16 (см. там же, с.85). С учетом погрешности ±5-% этот показатель изменяется от 2,05 до 2,25. В указанный диапазон укладывается соотношение гипоксических проб, взятых на вдохе и выдохе у различных возрастных групп людей, поэтому этот показатель можно считать унифицированным. Поэтому за уровень здоровья и физической активности, равный единице, целесообразно принимать отношение апноэ-2 к апноэ-1, которое находится в пределах от 2,05 до 2,25.

Принятие за уровень здоровья и физической работоспособности, равный нулю, соотношения апноэ-2 к апноэ-1, равное 1,05 и ниже, и равное 3,25 и выше, дает возможность более объективно определить очень низкий уровень здоровья людей. Если обычная для здоровых людей физическая нагрузка становится практически непосильной для человека с очень низким уровнем здоровья, то апноэ-1 у этого человека будет очень маленьким. Поэтому после предоставленного отдыха даже при частичном восстановлении и сравнительно малой продолжительности апноэ-2, отношение апноэ-2 к апноэ-1 оказывается в 1,5-2 раза выше, чем у людей с высоким уровнем здоровья. Исходя из этого соотношение апноэ-2 к апноэ-1, равное 3,25 и выше, целесообразно принять за нулевой уровень. Люди, у которых за период отдыха восстановление функций сердечно-сосудистой и дыхательной систем происходит очень незначительно, величина апноэ-2 приближается к значению апноэ-1, поэтому их отношение стремится к единице. Исходя из этого соотношение апноэ-2 к апноэ-1, равное 1,05 и ниже, также целесообразно принять за нулевой уровень.

Диапазоны 1,05-2,05 и 2,25-3,25 делятся по существу на три равных интервала: 1,75-2,05 и 2,25-2,55; 1,45-1,75 и 2,55-2,85; 1,15-1,45 и 2,85-3,15, определяющие соответственно уровни хорошего, удовлетворительного и неудовлетворительного здоровья и физической работоспособности.

Изобретение поясняется чертежом.

На чертеже изображена диаграмма для определения уровня здоровья и физической работоспособности.

На горизонтальной оси отложены значения отношений апноэ-2 к апноэ-1, на вертикальной - показатели уровня здоровья и физической работоспособности человека.

Способ реализуют следующим образом.

Испытуемому предъявляют дозированную физическую нагрузку, например в виде приседаний, подвергают затем задержке дыхания на вдохе - апноэ-1 и фиксируют его продолжительность. При этом задержку дыхания производят до момента, требующего у испытуемого волевого усилия для продолжения процедуры эпноэ. Затем ему предоставляют отдых в течение времени, за которое функции сердечно-сосудистой и дыхательной систем после снятия у людей с высоким уровнем здоровья предъявленной физической нагрузки приходят в нормальное исходное состояние. Повторно подвергают испытуемого задержке дыхания на вдохе - апноэ-2 и фиксируют его продолжительность. При этом апноэ-2 производят до момента, требующего у испытуемого волевого усилия для продолжения этой процедуры. Вычисляют отношение продолжительности апноэ-2 к продолжительности апноэ-1 и определяют уровень здоровья человека и его физическую работоспособность в зависимости от того, к какому интервалу принадлежит это отношение.

Удобно и более наглядно определять уровень здоровья человека и его физическую работоспособность по диаграмме, проведя сначала вертикаль из точки, соответствующей отношению апноэ-2 к апноэ-1, до пересечения с линией диаграммы, а потом - горизонталь до пересечения с осью ординат.

Внедрение изобретения позволит создать технологию донозологического мониторинга резервов здоровья и работоспособности населения, которая будет малозатратной и общедоступной для поликлиник и медицинских пунктов учебных заведений. Кроме того, поскольку такая технология ориентирована на практически здоровую часть населения, опирается на неинвазивные методы измерения и показатели организма, хорошо понятные населению, то она способна выполнять функцию повышения медико-гигиенических знаний населения и стимулировать его здоровый жизненный стиль.

Литература

1. А.с. СССР № 1149938, МПК А61В, 5/22, 1985 - аналог.

2. А.с. СССР № 1752341, МПК А61В, 5/22, 1992 - аналог.

3. А.с. СССР № 1602456, МПК А61В, 5/22, 1990 - прототип.

1. Способ определения уровня здоровья и физической работоспособности человека, включающий предъявление дозированной физической нагрузки для развертывания функций сердечно-сосудистой и дыхательной систем, получение косвенных данных о работе последних и вычисление по этим данным требуемого результата, отличающийся тем, что после выполнения физической нагрузки испытуемого подвергают задержке дыхания на вдохе - апноэ-1, предоставляют отдых, повторно подвергают задержке дыхания на вдохе - апноэ-2 и по соотношению продолжительности апноэ-2 к продолжительности апноэ-1 определяют уровень здоровья человека и его физическую работоспособность, при этом за уровень отличного здоровья и физической работоспособности, принимают соотношение апноэ-2 к апноэ-1, находящееся в пределах от 2,05 до 2,25, соотношение апноэ-2 к апноэ-1, равное 1,05 и ниже, и равное 3,25 и выше, свидетельствует о незначительном восстановлении функций сердечно-сосудистой и дыхательной систем после снятия предъявленной нагрузки и о непосильной величине последней.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дозированную физическую нагрузку предъявляют в виде приседания.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что дозированную физическую нагрузку предъявляют в виде отжимания.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что дозированную физическую нагрузку предъявляют в виде приседания и отжимания.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что задержку дыхания производят до момента, требующего волевого усилия для продолжения процедуры апноэ.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что отдых предоставляют на время, за которое функции сердечно-сосудистой и дыхательной систем после снятия у людей с высоким уровнем здоровья предъявленной физической нагрузки приходят в нормальное исходное состояние.

7. Способ по пп.1-6, отличающийся тем, что за уровень хорошего здоровья и физической работоспособности, принимают соотношение апноэ-2 к апноэ-1, значение которого меньше 2,05, но больше или равно 1,75 и больше 2,25, но меньше или равно 2,55.

8. Способ по пп.1-6, отличающийся тем, что за уровень удовлетворительного здоровья и физической работоспособности, принимают соотношение апноэ-2 к апноэ-1, значение которого меньше 1,75, но больше или равно 1,45 и больше 2,25, но меньше или равно 2,85.

9. Способ по пп.1-6, отличающийся тем, что за уровень неудовлетворительного здоровья и физической работоспособности, принимают соотношение апноэ-2 к апноэ-1, значение которого меньше 1,45, но больше или равно 1,15 и больше 2,85, но меньше или равно 3,15.