5.2 Методи вимірювання стану функціонування окремих органів і систем організму

До цієї групи належить досить велика кількість методів, але ще більше методик, тобто процедури визначення певного показника, що передбачає використання декількох методів та засобів одержання необхідної інформації. Зупинимося детальніше на методах, які найчастіше використовуються у дослідженнях з фізичного виховання та спорту.

Пульсометрія –– метод визначення кількості скорочень серця. Кількість скорочень серця або частота серцевих скорочень (ЧСС) дозволяє оцінити стан роботи серця. Визначається за допомогою пальпації під час знаходження досліджуваного у спокої або в інших станах (у момент дії фізичного навантаження, під час відпочинку після дії навантаження). Процедура вимірювання із апаратури передбачає використання секундоміра та такі дії суб’єкта дослідження: 2–4 пальці накладають на зап’ястя (у ділянці, де чітко відчуваються поштовхи) лівої руки і злегка притискають судину. Найточніше ЧСС визначається протягом однієї хвилини, але можна вести лік за 10, 15, 20 або 30 с. У цьому випадку одержану кількість множать на число, що у сумі дає одну хвилину, –– наприклад, якщо ЧСС вимірювали протягом 10 с, тоді результат множать на 6, якщо протягом 15 с –– множать на 4 і т.д. Позначають результат як кількість сколихів протягом однієї хвилини –– ск ∙ хв^-1.

Інша ділянка вимірювання ЧСС –– на сонній артерії, фіксують пальпаторно, а найзручніше –– з правого боку шиї. В окремих випадках ЧСС вимірюють на скроні чи артерії стегна.

Якщо необхідно визначити ЧСС під час дії фізичного навантаження, то процедуру здійснюють одразу після виконання роботи, –– протягом перших 10 с відпочинку.

Сфігмоманометрія –– метод визначення величини артеріального тиску за допомогою спеціального приладу –– сфігмоманометра. Прилад є найбільш поширеним у практиці та складається з манжетки і пристрою, що відображає цифрове значення артеріального тиску (АТ). АТ –– це тиск крові в артеріях великого кола кровообігу.

Метод ґрунтується на аускультації (прослуховуванні) судин, які вібрують унаслідок проходження по ним крові. Для реалізації методу використовують фонендоскоп (для аускультації) та сфігмоманометр з манжеткою. Для одержання точного результату необхідно додержуватися таких правил: 1) рука повинна бути оголеною, а якщо це неможливо, то одяг не повинен стискати плече; 2) манжетку накладають на плече щільно, але не стискаючи його та щоб нижній край манжетки знаходився на 2–3 см вище від ліктьової ямки; 3) незалежно від положення тіла (сидячи, лежачи) плече весь час повинно знаходитися на рівні серця і бути відведеним від тулуба на кут до 45°; 4) при первинному вимірюванні АТ визначають на кожній руці, оскільки воно може бути різним у зв’язку з можливими аномаліями артеріальних судин, –– якщо різниця становить більше 10 мм рт. ст, це необхідно враховувати у подальшому: вимірювання здійснювати на руці, де значення АТ є більшим.

Під час вимірювання визначають максимальний (систолічний, СТ), мінімальний (діастолічний, ДТ) та пульсовий (ПТ) тиск. Реалізація методу передбачає такі дії суб’єкта дослідження. Манжетка накладається на руку, швидко надувається до зникнення пульсу у променевій артерії, фонендоскоп накладається на руку у ліктьовій ямці. Потім повітря з манжетки починають потрохи випускати, СТ фіксують манометром у момент появи у фонендоскопі перших звуків, ДТ –– у момент зникнення цих звуків. Різниця між значення СТ та ДТ свідчить про ПТ, який відображає рухову силу кровообігу.

Результат фіксують з точністю до 5 мм рт. ст (міліметрів ртутного стовпчика) у такому вигляді –– наприклад 120/70 мм рт. ст. У нормі СТ знаходиться у межах від 100 до 140, ДТ –– від 60 до 80, а ПТ –– від 40 до 70 мм рт. ст.

Спірометрія –– метод визначення життєвої ємності легень за допомогою спеціального приладу –– спірометра. Прилад буває водяним та сухим (портативним). Життєва ємність легень (ЖЄЛ) –– це обсяг повітря, який досліджуваний видихає під час максимального видиху після максимального вдиху. Відображає рухливість легень та грудної клітки. Суттєво залежить від віку, статі й довжини тіла. Процедура використання методу передбачає таке. Досліджуваний стає, випроставшись перед приладом. Кінець трубки спірометра з мундштуком знаходиться на рівні губ, ніс затиснутий пальцями. Виконується максимально глибокий вдих, мундштук вкладається у рот і плавно, повільно робиться максимальний видих. Зазвичай виконується два пробних видихи, потім з інтервалом 15– 20 с –– три залікових, після яких фіксують кращий результат. Величину ЖЄЛ визначають у мілілітрах (мл).

Динамометрія –– метод визначення абсолютної сили скелетних м’язів за допомогою спеціального приладу –– динамометра. Прилад буває кистьовим та становим, вимірюють фактично силу м’язів кисті та розгиначів спини відповідно. При використанні кистьового динамометра процедура вимірювання передбачає виконання досліджуваним таких дій. Пряму руку відводять у бік до рівня плеча, динамометр у кисті шкалою всередину стискають без ривка з максимальним зусиллям (рука не торкається тулуба). Зазвичай виконується три залікових спроби з інтервалом 30 с, після яких фіксують кращий результат.

При використанні станового динамометра досліджуваний обома ногами, що трохи зігнуті у колінних суглобах, стає на планку приладу, у рівних руках затискає ручку приладу, яку встановлюють індивідуально на рівні під колінними чашечками. Тулуб нахилений уперед (у межах 45° по відношенню до стегон), спина рівна з невеликим прогином у поперековому відділі хребта. Досліджуваний намагається повністю випростати спину, при цьому тяга відбувається повільно, руки лише утримують ручку і залишаються прямими, ноги у колінних суглобах не розгинають, навпаки п’ятами притискають планку приладу до підлоги. Зазвичай виконується дві залікових спроби з інтервалом 60 с, після яких фіксують кращий результат.

Одиниці фіксації результату в обох варіантах –– кг.

Крім зазначених показників, за допомогою розглянутих медико-біологічних методів визначають досить велику кількість інших показників, що характеризують функціональний стан окремих органів і систем організму. Зокрема, інформативні показники стану функціонування дихальної системи такі: належна ЖЄЛ (НЖЄЛ), динамічна спірометрія, хвилинний обсяг дихання (ХОД), максимальна вентиляція легень (МВЛ), максимальне споживання кисню (МСК), час затримки дихання та деякі інші.

НЖЄЛ дозволяє оцінити відповідність фактичної ЖЄЛ (ФЖЄЛ) досліджуваного його індивідуальним особливостям, а саме статі, віку, довжині й масі тіла. Для визначення НЖЄЛ спочатку встановлюють належний основний обмін (НОО, у ккал), використовуючи формулу:

НОО = А + Б,

де: А –– кількість кілокалорій в залежності від маси тіла (визначають за таблицею, додаток А.3); Б –– кількість кілокалорій в залежності від віку й довжини тіла (визначають за таблицею, додаток А.4 та А.5).

Для визначення НЖЄЛ використовують формулу:

НЖЄЛ = НОО ∙ k,

де: k –– коефіцієнт, що у юнаків і чоловіків становить 2,6, у дівчат і жінок –– 2,3, у дітей –– залежить від віку (додаток А.6).

Для визначення ФЖЄЛ (у %) використовують формулу:

ФЖЄЛ = ЖЄЛ (мл) ∙ 100/НЖЄЛ (мл).

Нормальною вважається ФЖЄЛ, що становить 100±15 % від НЖЄЛ і більше, тобто у межах 85–115 % і більше. Чим більше ФЖЄЛ переважає НЖЄЛ, тим кращими є можливості системи зовнішнього дихання при виконанні фізичних навантажень.

Динамічна спірометрія є показником, що відображає можливості дихальної системи під час виконання фізичного навантаження. З декількох методик найчастіше використовують пробу Розенталя, одна з причин –– простота і відсутність фізичного навантаження. У спокої п’ять разів вимірюють ЖЄЛ (у мл), кожне наступне відбувається точно за 15 с після попереднього. Функціональний стан дихальної системи оцінюють як добрий при збільшенні зі спробами ЖЄЛ, як задовільний –– за відсутності зміни, незадовільний –– при зменшенні ЖЄЛ.

Хвилинний обсяг дихання (ХОД) –– це кількість повітря, що надходить у легені протягом однієї хвилини. Під час виконання фізичного навантаження ХОД до певного рівня збільшується, причому прямо пропорційно зростанню потужності роботи. Оцінюється ХОД порівнянням величини його межі та потужності навантаження: чим більше останнє, тим досконалішою є функція зовнішнього дихання. У спокої ХОД становить 4–10 л, а під час напруженої фізичної роботи може зростати у 20–25 разів, досягаючи 150–180 л і більше.

Максимальна вентиляція легень (МВЛ) –– це максимальна кількість повітря, що проходить крізь легені протягом однієї хвилини при глибокому і частому диханні. Фактично МВЛ є інтегральним показником, що характеризує ЖЄЛ, бронхіальну провідність, силу видиху та інші функціональні особливості дихальної системи під час виконання роботи. У нормі МВП становить 80–230 л у чоловіків, 60–170 л у жінок.

Проба Штанге, як інша методика визначення стану функціонування дихальної системи, є інформативною і водночас однією з найпростіших. Передбачає такі дії досліджуваного і суб’єкта дослідження. Після звичайного вдиху досліджуваний затуляє ніс пальцями і затримує дихання наскільки зможе. Суб’єкт дослідження за допомогою секундоміру визначає час затримки дихання. Триваліше виконання завдання свідчить про кращі можливості дихальної системи досліджуваного.

Життєвий індекс (ЖІ) є показником відповідності стану функціонування дихальної системи індивідуальним особливостям досліджуваного. Визначається за формулою:

ЖІ (мл∙кг ^-1) = ЖЄЛ (мл) /маса тіла (кг).

У хлопчиків шкільного віку одержаний результат оцінюється як високий при ЖІ у межах 70 мл∙кг^-1 і більше, вищий від середнього –– у межах 61–69 мл∙кг^-1, середній –– 51–60, нижчий від середнього –– 46–50, низький –– 45 і менше. У таких дівчаток ЖІ є високим при значеннях, що знаходяться у межах 66 мл∙кг^-1 і більше, вищим від середнього –– у межах 56–65 мл∙кг^-1, середнім –– 48–55, нижчим від середнього –– 41–47, низьким –– 40 і менше.

У дорослих молодих людей і чоловіків ЖІ оцінюється як високий при значеннях у межах 66 мл∙кг^-1 і більше, вищий від середнього –– 61–65 мл∙кг^-1, середній –– 56–60, нижчий від середнього –– 51–55, низький –– 50 і менше.

У молодих дівчат і жінок ЖІ є високим, якщо його значення становлять 56 мл∙кг^-1 і більше, вищим від середнього –– 51–56 мл∙кг^-1, середнім –– 46–50, нижчим від середнього –– 41–45, низьким –– 40 і менше.

Максимальне споживання кисню (МСК) –– показник, що надійно характеризує аеробну працездатність, а його відносні значення (літрів на 1 кг маси тіла) –– також рівень соматичного здоров’я. Визначення цього надзвичайно важливого для практики фізичного виховання та спорту показника, може відбуватися прямим шляхом та опосередковано. З огляду на складність першого варіанту, пропонується методика опосередкованої діагностики МСК. Використовують біговий тест Купера –– 12-хвилинний біг на максимальну відстань (передбачає можливість у будь-який час переходити з бігу на ходьбу, а після такого активного відпочинку, –– знову на біг; головна умова –– за 12 хв подолати якнайбільшу відстань). Результат оцінюють порівнюючи його з визначеними фахівцями значеннями (табл. 5.2).

Інший, не менш надійний спосіб визначення МСК дітей, полягає у використанні даних, одержаних методом степергометрії при визначенні загальної фізичної працездатності дітей (PWC₁₅₀). Визначають МСК, використовуючи формулу:

МСК (л) = 1,29 × ,

де: W –– потужність навантаження, яку визначили під час степергометрії при оцінюванні PWC₁₅₀, F –– ЧСС одразу після виконання навантаження, k –– віковий коефіцієнт е^-0,00884×t, що міститься у таблиці 5.3.

Таблиця 5.2