Контроль здоровья спортсменов: медико-биологические исследования

При подготовке высококвалифицированных спортсменов сегодня требуется научно обоснованный комплексный подход для решения стоящих перед тренером и спортсменом задач. Медико-биологический контроль здоровья спортсменов используются в повышении тренированности и спортивных результатов спортсменов.

Цель биологического контроля

Цель биологического контроля – повышение эффективности спортивной тренировки за счёт оптимизации физической нагрузки. Оптимизация нагрузок происходит на основе объективной оценки функциональной подготовленности спортсмена.

При подготовке спортсменов на разных этапах ставятся разные задачи, в соответствии с ними определяют цель и в каком виде осуществляется контроль здоровья.

Всего различают четыре вида контроля: оперативный (срочный), текущий, этапный, углублённый.

Оперативный контроль подразумевает проверку оперативных состояний — срочных реакций организма спортсмена на нагрузку во время отдельных тренировочных занятий и соревнований.

Текущий контроль здоровья проводится по заранее намеченному плану или после того, как спортсмен приступил к тренировкам после какого-либо заболевания или по заявке тренера. Его цель — выявление того, как спортсмен переносит максимальные тренировочные нагрузки (одно занятие, недельный цикл и т.д.)

Этапный контроль проводится в сроки основных периодов годичного тренировочного цикла. Помимо лабораторного обследования, исследование ведётся в процессе тренировки. При этом ставятся задачи — оценить состояние здоровья, изучить динамику тренированности и переносимость тренировок.

Углублённое медицинское обследование проводится один раз в год для того, чтобы в комплексе оценить подготовленность спортсмена и состояние его здоровья.

 

Показатели контроля здоровья у спортсменов

Показатели, которые используются в каждом виде контроля, должны быть информативными и надёжными, они должны соответствовать:

– специфике вида спорта;

– возрасту и квалификации испытуемых;

– направленности тренировочного процесса.

В тех видах спорта, которые связаны с проявлением выносливости (плавание, спортивная ходьба (исследования влияния «Леветон Форте» на тестовой группе спортсменов), велоспорт, гребля, лыжные гонки, бег на длинные дистанции и др.), в основном исследуются показатели, которые характеризуют состояние сердечно-сосудистой и дыхательной систем, обменных процессов. С помощью них возможно наиболее точно оценить потенциальные возможности спортсменов в достижении высоких спортивных результатов.

В скоростно-силовых видах спорта, задачей которых является умение проявлять кратковременное мышечное напряжение (спринтерский бег, легкоатлетические прыжки, метание ядра, тяжёлая атлетика, отдельные дисциплины велоспорта, конькобежного спорта, плавания и др.), как средство контроля используют показатели, которые характеризуют состояние нервно-мышечного аппарата, центральной нервной системы, скоростно-силовых компонентов двигательной функции, проявляющихся в специальных тестовых упражнениях.

В тех видах спорта, в которых достижения в основном обусловлены деятельностью анализаторов, подвижностью нервных процессов, обеспечивающих точность, размеренность движений во времени и пространстве (гимнастика, акробатика, фигурное катание, прыжки в воду, все виды спортивных игр, стрельба и др.) во время контроля используют широкий комплекс показателей. Они описывают точность воспроизведения временных, пространственных и силовых параметров специфических движений, способность к обработке информации, к быстрому принятию решений, эластичность мышц, подвижность суставов, координационные возможности и т.п.

В комплексный медико-биологический контроль здоровья спортсменов входят биохимические исследования.

 

Биохимический контроль здоровья

Биохимический контроль выполняет такие задачи, как:

– оценка уровня общей и специальной тренированности спортсмена;

– контроль восстановления после тренировки;

– оценка эффективности новых методов и средств развития скоростно-силовых качеств, повышение выносливости, ускорение восстановления и т.п.;

– оценка состояния здоровья спортсмена, обнаружение начальных симптомов заболеваний.

Особенность проведения биохимических исследований в спорте состоит в том, что они проводятся в сочетании с физической нагрузкой. Это связанно с тем, что когда тренированный спортсмен находится в состоянии покоя, его биохимические параметры находятся в пределах нормы и практически не отличаются от аналогичных параметров любого здорового человека. Но под влиянием физической нагрузки характер и выраженность биохимических сдвигов во многом зависят от уровня тренированности и функционального состояния спортсмена. Именно по этой причине контроль здоровья спортсмена во время проведения биохимических исследований включается в себя следующие пробы для анализа:

– до контрольной физической нагрузки,

– во время выполнения физической нагрузки,

– после её завершения,

– в разные сроки восстановления.

 

 

 

 

Разновидность физических нагрузок

Физические нагрузки, которые используются для тестирования, можно условно поделить на два вида:

– стандартные и

– максимальные.

Стандартные физические нагрузки должны быть дозированными. Параметры их определены заранее. Во время проведения биохимического контроля в группе спортсменов эти нагрузки должны быть хорошо воспроизводимыми и доступными для всех испытуемых. Такими нагрузками могут быть: Гарвардский степ-тест, работа на велоэргометре и других тренажёрах, бег на тредбане.

Когда используется Гарвардский степ-тест, заранее задаются: высота скамейки, частота восхождения и время выполнения данного теста.

Гарвардский степ-тест — способ оценить уровень физической подготовленности человека посредством реакции его сердечно-сосудистой системы на физическую нагрузку. Название степ-теста дано в честь Гарвардского университета. Именно его учёные в 1942 году разработали этот тест. Он применяется для оценки физических возможностей перед началом спортивных занятий, особенно бега, для разработки программы тренировок, а также с целью оценки их эффективности.

Велоэргометр — тренажёр-велосипед, функционал которого позволяет осуществлять контроль здоровья и регулировать уровень нагрузки с повышенной точностью. При выполнении стандартной работы на велоэргометре и других тренажёрах, задаётся усилие, с которым производится вращение педалей, или масса отягощения, темп выполнения нагрузки и продолжительность нагрузки.

Тредбан — устройство, работающее по принципу беговой дорожки и производящие контроль здоровья кровеносной системы. Предназначен для медико-биологических исследований оценки физической работоспособности человека. При работе на тредбане задаётся угол наклона дорожки, скорость движения ленты и время, отводимое на выполнение нагрузки.

В качестве стандартной работы часто используются циклические упражнения, например, спортивная ходьба, плавание, гребля, бег на лыжах, езда на велосипеде, бег на коньках и т.п. Эти упражнения выполняются всеми испытуемыми с одинаковой скоростью за определённое время или на одной и той же дистанции.

Из всех перечисленных стандартных нагрузок наиболее предпочтительна работа на велотренажёре, так как объём выполненной работы может быть определён наиболее точно и мало зависит от массы тела испытуемого.

Во время оценки уровня тренированности с помощью стандартных нагрузок желательно выбирать группы спортсменов одинаковой квалификации. Стандартная нагрузка используется для оценки эффективности тренировок спортсмена.

 

Определение максимальной интенсивности спортсмена

Максимальные или предельные физические нагрузки не имеют заранее заданного объёма. Они выполняются:

– с заданной эффективностью в течение максимального времени, которое возможно для каждого испытуемого или

– в течение конкретного времени, или

– на заданной дистанции с максимальной мощностью или скоростью.

Объём нагрузки в этих случаях определяется тренированностью спортсмена.

В виде максимальной нагрузки можно использовать упомянутые выше Гарвардский степ-тест, велоэргометрическую пробу, бег на тредбане, которые выполняются до отказа. Отказом считают снижение заданного темпа. Нагрузкой до отказа считаются также соревновательные нагрузки в некоторых видах спорта.

Стандартные и максимальные нагрузки могут быть:

–  непрерывными,

– ступеньчатыми,

– интервальными.

Для того, чтобы оценить общую тренированность спортсмена, чаще используются стандартные нагрузки, не специфичные для данного вида спорта.

Оценка специальной тренированности чаще всего проверяется с применением упражнений, которые свойственны соответствующей спортивной специализации.

Сложность тестирующих нагрузок определяется в соответствии с задачами, которые осуществляет биохимического контроль здоровья спортсмена.

Для того, чтобы оценить анаэробную работоспособность, применяются нагрузки в зоне максимальной и субмаксимальной мощности. А аэробные возможности спортсмена определяют с помощью больших и умеренных нагрузок.

 

Биохимические сдвиги

Чем ниже уровень тренированности спортсмена, тем больше возникающие после выполнения стандартной нагрузки биохимические сдвиги. Именно из-за этого одинаковая по объёму стандартная работа вызывает выраженные биохимические сдвиги у слабо подготовленных испытуемых и мало влияет на биохимические показатели хорошо тренированных атлетов.

Например, резкое увеличение содержания в крови лактата после стандартной нагрузки указывает на низкие возможности аэробного энергообразования, и из-за этого мышцам пришлось для энергообеспечения выполняемой работы в значительной мере использовать гликолитический синтез АТФ (аденазинтрифосфата).

У спортсменов с высоким уровнем тренированности хорошо развито аэробное энергообеспечение, и оно при выполнении стандартной нагрузки является основным источником энергии, в связи с этим потребность в гликолитическом способе образования АТФ мала, что в итоге проявляется лишь незначительным повышением в крови концентрации лактата.

Уменьшение концентрации молочной кислоты на разных этапах подготовки одного и того же спортсмена после одинаковой стандартной работы говорит о росте тренированности и аэробных возможностей организма. Отсутствие снижения или возрастание содержания лактата в крови, напротив, указывают на неэффективность тренировочного процесса.

После выполнения максимальной нагрузки биохимические изменения чаще всего пропорциональны степени подготовленности спортсменов. Это объясняется тем, что испытуемые высокой квалификации выполняют максимальную работу большего объёма, и их организм менее чувствителен к возникающим биохимическим и функциональным сдвигам. В этом случае резкое возрастание уровня молочной кислоты (лактата) в крови после максимальной нагрузки в зоне субмаксимальной мощности свидетельствует о высоких возможностях гликолитического пути восстановления АТФ (аденазинтрифосфата) и об устойчивости организма к повышению кислотности.

Незначительный подъём содержания молочной кислоты в крови, наблюдаемый после максимальных нагрузок субмаксимальной мощности, наоборот, указывает на слабое развитие гликолиза и на слабую устойчивость организма к накоплению молочной кислоты (лактата). В связи с этим у слабо подготовленных спортсменов «отказ» при выполнении максимальной работы наступает раньше, что находит отражение в объёме проделанной работы и глубине возникающих в организме сдвигов. При этом наблюдается низкий спортивный результат.

 

 

 

 

Объекты биохимического контроля

Объектами биохимического контроля являются: кровь, моча, выдыхаемый воздух, слюна, пот, биоптат мышечной ткани.

 

Анализ крови у спортсмена

Для проведения анализа крови у спортсмена обычно используют капиллярную, взятую из пальца или мочки уха.

Венозную кровь исследуют в тех случаях, когда необходимо определить много биохимических показателей и для анализа требуется большое количество крови.

Забор крови для биохимического анализа чаще всего производится до выполнения физической нагрузки и после её завершения. Иногда для изучения динамики биохимических сдвигов во время выполнения работы, а также для оценки восстановительных процессов взятие крови может проводиться в разные моменты работы и восстановления.

В спортивной практике при анализе крови определяются следующие показатели:

– количество форменных элементов;

– концентрация гемоглобина;

– водородный показатель;

– щелочной резерв крови;

– концентрация белков плазмы;

– концентрация глюкозы;

– концентрация лактата;

– концентрация жира и жирных кислот;

– концентрация кетоновых тел;

– концентрация мочевины.

Необходимо отметить, что при оценке результатов биохимических исследований нужно обязательно учитывать характер выполненной физической работы.

 

Анализ мочи у спортсмена

В связи с возможностью инфицирования при взятии крови в последнее время проводится анализ мочи у спортсмена.

Для проведения биохимических исследований может быть использована суточная моча, а также порции мочи, полученные до и после выполнения физических нагрузок.

В суточной моче обычно определяют креатининовый коэффициент — выделение креатинина с мочой за сутки в расчёте на 1 кг массы тела. У мужчин выделение креатинина колеблется в пределах 18-32 мг/сутки-кг, у женщин — 10-25 мг/сутки-кг. Креатининовый коэффициент характеризует запасы креатинфосфата в мышцах и связывается с мышечной массой. Поэтому величина креатининового коэффициента позволяет оценить возможности креатинфосфатного восстановления АТФ (аденазинтрифосфота) и степень развития мускулатуры. По этому показателю можно также оценить, как увеличиваются запасы креатинфосфата и нарастание мышечной массы у отдельных спортсменов во время тренировочного процесса.

Для проведения биохимического анализа используют порции мочи, которые берутся до и после нагрузки. При этом непосредственно перед выполнением тестирующих нагрузок испытуемые должны полностью опорожнить мочевой пузырь, а сбор мочи после нагрузки осуществляется через 15-30 минут после её выполнения. Для оценки протекания восстановительных процессов исследуются порции мочи, которые получены на следующее утро после выполнения тестирующей нагрузки.

Как показали исследования, значительно большие сдвиги под влиянием физической нагрузки обнаруживаются в моче. Например, уровень лактата (молочной кислоты) в крови повышается после выполнения работы немногим более чем в 2 раза, в то время как в моче отмечается увеличение содержания лактата в 11 раз. Это различие можно объяснить так: в моче во время выполнения физических нагрузок постепенно накапливаются поступающие из крови химические соединения, которые после окончания работы приводят к резкому увеличению их содержания в моче.

Кроме того, физические нагрузки вызывают не только изменение содержания в моче её ингредиентов, но и приводят к появлению в ней веществ, отсутствующих в состоянии покоя, — так называемых патологических компонентов.

 

Показатели общего анализа мочи у спортсменов

В спортивной практике при проведении анализа мочи, полученной до и после выполнения тестирующих нагрузок, обычно определяются следующие физико-химические и химические показатели:

– объём;

– плотность;

– кислотность;

– сухой остаток;

– лактат;

– мочевина;

– показатели свободнорадикального окисления;

– патологические компоненты.

Оценка обнаруженных изменений в порциях мочи после выполнения тестирующих нагрузок производится исходя из их характера. У хорошо подготовленных спортсменов стандартные нагрузки ведут к небольшому изменению физико-химических свойств и химического состава мочи. У малотренированных, напротив, эти сдвиги очень велики. После выполнения максимальных нагрузок более заметные изменения показателей мочи происходят у спортсменов высокой квалификации.

За последнее время при анализе мочи всё чаще применяются методы экспресс-диагностики. Эти на первый взгляд простые методы позволяют быстро проводить исследование мочи в любых условиях, главное — теперь это могут делать не только специалисты-биохимики, но и тренеры и сами спортсмены. Благодаря экспресс-методам можно быстро определить в порциях мочи все необходимые параметры. Единственный минус, который допускает экспресс контроль здоровья — низкая чувствительность используемых методик.

К методам экспресс-контроля также относится цветная осадочная реакция по Я.А. Кимбаровскому. Эта реакция проводится так: к порции мочи добавляют раствор азотнокислого серебра. Во время последующего нагревания выпадает окрашенный осадок. Интенсивность реакции Кимбаровского выражается в условных единицах с использованием специальной цветной шкалы, исходя из цвета и насыщенности окраски получаемого осадка. Величины цветной окрашенной реакции по Кимбаровскому (ЦОРК) связывают с интенсивностью биохимических и физиологических сдвигов, которые происходят под влиянием физической нагрузки и изменения содержания мочевины в крови. Поэтому благодаря ЦОРК можно опосредованно судить о концентрации мочевины в крови.

 

 

 

 

Анализ выдыхаемого воздуха

Для анализа выдыхаемого воздуха сбор проводится с помощью маски с клапаном, который позволяет направлять выдыхаемый воздух в специальный дыхательный мешок. Благодаря приборам-газоанализаторам в выдыхаемом воздухе определяют содержание кислорода и углекислого газа. С помощью сравнения содержания этих газов во выдыхаемом и во вдыхаемом, то есть в атмосферном воздухе, рассчитывают следующие показатели:

– максимальное потребление кислорода;

– кислородный приход;

– алактатный кислородный долг;

– лактатный кислородный долг;

– дыхательный коэффициент.

Для определения максимального потребления кислорода и кислородного прихода выдыхаемый воздух собирается во время выполнения работы, а для расчёта кислородного долга — после завершения работы.

 

Анализ слюна у спортсмена

Анализ слюны у спортсмена проводят достаточно редко. Для того, чтобы получить слюну, испытуемые ополаскивают ротовую полость определённым количеством воды.

Наиболее часто в слюне определяют величину Ph и активность фермента амилазы. По активности этого фермента судят о том, насколько эффективен углеводный обмен, так как существует определённая связь между активностью амилазы слюны и активностью тканевых ферментов обмена углеводов.

 

Анализ пота

Биохимический анализ пота проводится тоже довольно редко. Для того чтобы собрать пот, используется хлопчатобумажное белье, в котором испытуемый выполняет физическую нагрузку, или же после завершения работы испытуемого вытирают хлопчатобумажным полотенцем. После этого бельё или полотенце замачивают в дистиллированной воде, где растворяются компоненты пота. Концентрированный раствор, который получен после выпаривания в вакууме, подвергают химическому анализу.

Исследование пота даёт возможность оценить состояние минерального обмена, так как, в первую очередь, с потом из организма выделяются минеральные вещества.

 

Анализ мышечной ткани. Исследование биоптата

Для того чтобы сделать анализ мышечной ткани, проводится исследование биоптата: под местным обезболиванием над исследуемой мышцей делают разрез кожи и специальной иглой берут маленький кусочек мышцы объемом 2-3 мм³. Полученный биоптат подвергают микроскопическому и биохимическому анализу.

При микроскопическом исследовании определяют соотношение между типами мышечных волокон, количество миофибрилл и их толщину, количество митохондрий и их размер, развитие саркоплазматической сети в отдельных мышечных клетках.

Благодаря биохимическому исследованию появляется возможность определить содержание важнейших химических соединений и активность ферментов.

Микробиопсия проводится как в состоянии покоя, так и после выполнения тестирующих нагрузок.

Но исследования биоптата мышечной ткани требует дорогостоящей аппаратуры и реактивов, а также участия высококвалифицированных специалистов. Поэтому эти исследования проводятся только в крупных лабораториях.

Подводя итог всему вышесказанному, необходимо отметить, что для каждого конкретного случая выбор тестирующих нагрузок и биохимический контроль здоровья зависит от вида спорта, спортивной квалификации испытуемых, периода тренировочного процесса, наличия соответствующих тренажёров и оснащённости биохимической лаборатории.