Оценка по уровню максимальных энергетических затрат. Эта группа классификаций подразделяет физический труд в зависимости от тяжести на различные категории, предусматривая для каждой из них определенные пределы энергетических затрат в кДж/мин (ккал/мин). По Л. ВГО\УП и О. Спшс1еп (1963), высшая степень трудности работы — при энергетических затратах, превышающих 33 кДж/мин (8 ккал/мин).
О. Сппз1еп5еп (1953) разделяет физическую работу на 5 классов трудности с увеличением энергетических затрат в каждом классе на 11 кДж/млн (2,5 ккал/мин). Наиболее интенсивная работа — при энергетических затратах, превышающих 52 кДж/мин (12,5 ккал/мин).
Оценка по отношению к аэробной способности. Среди этой группы следует особо выделить классификацию С. 5ои1а с соавторами (1961), которая подразделяет тяжесть физического труда по отношению к уровню аэробной способности человека. Учитываются ее колебания, связанные с возрастом, полом, физическим состоянием. Физическая активность подразделяется на 5 групп.
1. Изнурительная работа, превышающая по мощности аэробную способность. Истощение наступает через несколько минут.
2. Максимальная работа — в пределах 75—100% аэробной способности. Нагрузки такой интенсивности в производственных условиях являются исключительными.
3. Субмаксимальная работа — в пределах 50—75 % аэробной способности. Мышечная работа такой интенсивности применяется в шахтах, в тяжелой промышленности.
4. Интенсивная работа — в пределах 25—50 % аэробной способности. Это наиболее распространенная категория физических работ.
5. Легкая работа, требующая использования менее 25 % аэробной способности.
Сама по себе величина энергетических затрат на тот или иной вид физической деятельности не определяет еще ее переносимости; последняя зависит от времени, на протяжении которого необходимо выполнять нагрузку такой интенсивности. Для каждого энергетического уровня нагрузки имеются максимально возможная длительность и максимально допустимая длительность.
Максимально возможная длительность нагрузки уменьшается по мере возрастания интенсивности физических усилий, а следовательно, и энергетических затрат. Н. Мопос! (1973) собрал в литературе данные, из которых видно, что при среднем уровне энергетических затрат 1250 кДж/мин (300 ккал/мин) максимальная возможная длительность физической работы составляет лишь доли секунды, при затратах 460 кДж/мин (ПО ккал/мин)—5 с,
84
105 кДж/мин (25 ккал/мин) — 5 мин, 63 к^ / 2 3 1 ч, 52 кДж/мин (12,5 ккал/мин)—4 ^ ' П (10 ккал/мин) — 10 ч, 21 кДж/мин (5 ккал/мин)—*. 17 кДж/мин (4 ккал/мин) — 10 дней, 13 кДж/мин (3 ккал/мин; •• несколько месяцев, 11 кДж/мин (2,5 ккал/мин)—неопределенно длительное время для здорового человека.
При этом следует учитывать, что приведенные цифры относятся к среднему энергетическому уровню за 24 ч. Поэтому при пересчете энергетические затраты на профессиональную деятельность возрастут. Вместо 21, 17, 13, 11 кДж/мин (5, 4, 3, 2,5 ккал/мин) в среднем в течение 24 ч средний уровень профессиональных энергетических затрат на 8 ч соответственно повысится до 47,3, 34,3, 22,1, 15,9 кДж/мин (11,3, 8,3, 5,3, 3,8 ккал/мин), включая величину основного обмена.
Максимально допустимую длительность тяжелых физических нагрузок определить трудно, так как систематические перегрузки могут проявляться не только непосредственным переутомлением, но и отрицательными изменениями в дальнейшем. Поэтому приходится руководствоваться некоторыми общими положениями. Р. Воп]ег (1968) считает, что при продолжительности рабочего дня 81/2 ч нагрузка не должна превышать 33 % максимальной аэробной способности. Е. М1спае1 с соавторами (1961), О. ЬеЬтапп (1962), I. Аз1гапс1 (1967) допускают длительные производственные нагрузки интенсивностью до 40 % максимальной аэробной способности. Комитет экспертов ВОЗ ' указывает, что для здорового человека допустимый уровень длительной физической нагрузки равен величине, не превышающей 50 %, а для лиц, страдающих заболеваниями сердца,— 40 % максимального потребления кислорода.
Как указывает Н. Мопос! (1973), для профессиональной физической работы, повторяющейся в течение нескольких лет, специфические рабочие энергетические затраты не должны превышать 8400 кДж (2000 ккал) в день, что соответствует 18000/24 ч (4300 ккал/24 ч) общих затрат. Величина 8400 кДж (2000 ккал) на восьмичасовую активность соответствует примерно 22,1 кДж/мин (5,3 ккал/мин), включая основные затраты. Эти цифры относятся к взрослому здоровому мужчине и должны снижаться пропорционально уровню аэробной способности. Если энергетический уровень физических нагрузок превышает средний уровень 22,1 кДж/мин (5,3 ккал/мин), то длительность работы должна быть ограничена таким образом, чтобы дневные энергетические затраты на работу не превышали 8400 кДж (2000 ккал).
Человек может выполнять тот или иной вид мышечной работы в пределах доступных для него трат энергии. Этот предел определяется возможностями доставки необходимого количества кислорода для обеспечения возрастающего уровня обменных процессов, т. е. в первую очеред% — функциональным состоянием сердечно-сосудистой и дыхательной систем.
«Серия технических докладов В03>, 1964, № 270.
85
ми 17600—25 100 кД} легкие виды гЬ" *"^^ 10900с-^> •& с$
^20 -\17
г
а 6
ь г д
-\*
I
300 50100 150 200 250 300 Вт
^ис. 27. Уровень нагрузки при тесте на велоэргометре, соответствующая ему величина потребления кислорода и энергетические эквиваленты физической активности:
а — соревнования: лыжные по пересеченной местности, бег, плавание (мужчины); б — соревнования: лыжные по пересеченной местности, бег, плавание (женщины), бег — 16 км/ч; в — подъем на лестницу с грузом 14 кг, бег —13 км/ч; г — бег 11 км/ч, плавание кролем 50 м/мнн, чрезвычайно тяжелый физический труд; д — бег — 9 км/ч, ходьба — 8 км/ч, езда на велосипеде — 21 км/ч, подъем на лестни-ЦУ. рубка леса, тяжелый физический труд в промышленности; е — ходьба — 7 км/ч, физический труд в сельском хозяйстве, работа на шахте; ж — ходьба — 5 км/ч, работа в легкой промышленности, домашняя работа (по Р. Аз1гап<1 и К. КойаЫ, 1970)
Субмаксимальные нагрузочные тесты дают врачу возможность определить доступный каждому человеку уровень энергетических затрат. В результате такого нагрузочного теста поступает информация о переносимости физических нагрузок в единицах мощности (Вт, кгм/мин) или в виде величины максимального потребления кислорода (л/мин). Эти единицы легко можно перевести в единицы энергии с помощью энергетических эквивалентов (с. 31). Напомним, что для обеспечения энергетических затрат в 4 кДж (1 ккал) требуется около 200 мл кислорода и, следовательно, потребление кислорода 1 л/мин обеспечивает энергетические затраты в 21 кДж/мин (5 ккал/мин). Кроме того, существует взаимосвязь между мощностью усилия и величиной потребления кислорода.
Таким образом, при нагрузочном тесте каждому определенному уровню работы (в Вт или кгм/мин) соответствует определенная величина потребления кислорода (в л/мин), а значит, и величина энергетических затрат (в кДж/мин, ккал/мин). Взаимосвязь этих показателей для теста на велоэргометре приведена на рис. 27. На этом же рисунке показаны ориентировочные энергетические эквиваленты различной физической деятельности, рассчитанные для человека, имеющего массу 70—75 кг.
Руководствуясь графиком (рис. 27), например, на основании определения ФРС^о, можно ориентировочно установить величину потребления кислорода при нагрузке с частотой сердечных сокращений 170 в 1 мин— К0 2(170) и соответствующий уровень энергетических возможностей. Так, если ФРС^о при тесте на велоэргометре составляет 150 Вт (900 кгм/мин), то Уо2(1Щ — 2,1 л/мин, а уровень энергетических трат — 42 кДж/мин (11 ккал/мин).
Нагрузочные тесты могут играть важную роль при определении соответствия физических возможностей требованиям, предъявляемым работой, так как результаты кратковременных субмаксимальных нагрузочных тестов можно эсктраполировать на физическую способность в течение длительного периода.
При таких расчетах необходимо учитывать, что выполнение
86
.мог
Рис. 28. График Р. Вогцег для определения допустимой интенсивности и продолжительности физических нагрузок по величине максимального потребления кислорода
нагрузок с энергетическими за- 1 тратами на уровне максимального потребления кислорода возможно лишь на протяжении очень короткого времени (Л. ШеИз с соавт., 1957; Н. Могши, 1973, и др.)- При длительной нагрузке человек может выполнять работу с энергетическими затратами, соответствующими какой-то части его максимального потребления кислорода, определенного во время нагрузочного теста, причем по мере увеличения продолжительности работы этот коэффициент снижается.
Р. Вогц'ег (1968) и другие рассчитали, что при продолжительности рабочего дня 8'/2 ч допустимое среднее потребление кислорода может составлять не более '/з (33 %) величины максимального потребления кислорода, установленного 4-минутным нагрузочным тестом. При меньшей продолжительности рабочего дня указанное соотношение изменяется в сторону увеличения допустимых нагрузок в логарифмической зависимости. Для определения максимально допустимых нагрузок на протяжении разного времени на основе результатов субмаксимального нагрузочного теста служит график Р. Вогц'ег (рис. 28). Пользуясь этим графиком, на оси абсцисс отмечают величину максимального потребления кислорода (л/мин), рассчитанную на основании нагрузочного теста. На высоте 510 мин (8'/г ч) отмечают '/з этой величины, и эти точки соединяют линией. Если провести горизонтальную линию на уровне разного времени до пересечения с этой линией и из точки пересечения опустить вертикальную линию, то на оси абсцисс можно получить величину допустимых для обследуемого лица нагрузок (по потреблению кислорода) при работе данной продолжительности. Допустимую величину потребления кислорода с помощью энергетического эквивалента можно перевести в кДж/мин (ккал/мин) и определить энергетические возможности ^обследуе-мого для той или иной производственной или спортивной деятельности на протяжении разного времени.
Например, в результате теста установлено, что максимальное потребление кислорода у обследуемого 3 л/мин (см. рис. 28). При работе продолжительностью 8'/2 ч (510 мин) он сможет выполнять нагрузку с энергетическими затратами, не превышающими 1 л/мин потребления кислорода, или 21 кДж/мин (5 ккал/мин),
87
а при работе продолжительностью 1 ч интенсивность нагрузок может составить 1,9 л/мин потребления кислорода, или 40 кДж/мин (9,5 ккал/мин). Таким образом, обследуемый не сможет в течение всего рабочего дня выполнять земляные работы с затратами 38,5 кДж/мин (9,2 ккал/мин), но сможет выполнять их на протяжении 1 ч.
Нагрузочные тесты дают большие возможности для определения соответствия трудовых задач физическим возможностям человека. Однако следует подчеркнуть, что данные об энергетических затратах на различные виды деятельности в достаточной мере условны. Поэтому, особенно когда речь идет о больном с сердечнососудистым заболеванием, ничто не может заменить внимательного и квалифицированного наблюдения за переносимостью нагрузок в течение рабочего дня и после него.
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ГРАДАЦИИ
ФИЗИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ
ЗДОРОВЫХ ЛИЦ И БОЛЬНЫХ
С СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТЫМИ ЗАБОЛЕВАНИЯМИ
Основной показатель, отражающий функциональные возможности сердечно-сосудистой и дыхательной систем и физическое состояние в целом,— аэробная способность, т. е. величина максимального потребления кислорода. Этот показатель (л/мин, а точнее мл/мин/кг) или его энергетический эквивалент (кДж/мин, ккал/мин) относятся к ведущим в оценке и градациях физического состояния человека. Таким образом, субмаксимальные нагрузочные тесты, обеспечивающие информацию об аэробной способности, являются важнейшим методом оценки функционального состояния организма. Величина максимального потребления кислорода зависит от пола, возраста, физической подготовленности и варьирует в широких пределах. Нормальные величины максимального потребления кислорода у детей школьного возраста и у взрослых приведены в табл. 12 и 13.
Помещенные в табл. 12 и 13 данные получены при обследовании не очень больших контингентов, и в литературе имеются другие, в известной мере отличающиеся данные. Однако ими можно
Таблица 12. Максимальное потребление кислорода
у детей и подростков
(по Л. КШеп{гапг и Т. НеШп^ег, 1959)
Мальчики Девочки
Возраст, лет
л /мин мл/мин/кг л/мин мл/мин/кг
9 1,51 50 1,'22 40
11 1,93 50 1,49 39
13 2,35 50 2,03 43
15 3,17 53 2,02 38
17 3,7 54 2,19 38
88
Таблица 13 Максимальное потребление кислорода (мл/мин/кг) у взрослых (по К. Апо'егзеп с соавт., 1971)
Вэфют, лет Мужчины Женщины
20—29 44 36
30—39 42 34
40—49 39 33
50-59 36 29
60-69 32 ——
70—79 27 ——
воспользоваться для сравнения результатов обследования с должными величинами.
Одним из наиболее важных и наименее разработанных вопросов является выбор градаций при оценке физического состояния человека. Подразделение на категории физической годности крайне необходимо для выбора методики определения интенсивности физических тренировок, для производственных рекомендаций, оценки степени функциональной
недостаточности и эффективности реабилитации больных с сердечно-сосудистой патологией.
Наиболее информативны такой суммарный функциональный показатель, как величина максимального потребления кислорода, или, к примеру, величина потребления кислорода при нагрузках, приводящих к частоте сердечных сокращений 170 в 1 мин — 1/о2(170). а также его энергетические эквиваленты.
Для оценки функционального состояния организма по величине максимального потребления кислорода предложены различные градации. Так, например Г. Л. Стронгин и А. С. Турецкая (1972) на основе применения максимальных нагрузочных тестов у мужчин выделяют четыре группы физической работоспособности: низкую — при максимальном потреблении кислорода менее 26 мл/мин/кг, пониженную — при 26—28 мл/мин/кг, удовлетворительную — при 29—38 мл/мин/кг и высокую — при более 38 мл/мин/кг.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35