Искусственная гипоксия как дополнительное средство воздействия на организм спортсмена в целях повышения уровня функциональной подготовленности
Аннотация
Данная статья затрагивает недостаточно изученный и противоречивый аспект спортивной подготовки — влияние искусственного гипоксического фактора, создаваемого специальными техническими устройствами на повышение физической работоспособности спортсменов. В проведенных исследованиях рассматривается возможность применения гипоксических палаток для имитации «горных» условий и нахождения в них атлетов в течение большей части суток в сочетании с тренировками, проводимыми как на равнине, так и в условиях среднегорья. Используя результаты исследований, были предложены и апробированы две методики искусственного гипоксического воздействия: ступенчато-возрастающая (стандартная) и индивидуальная, учитывающая реакцию организма спортсмена на высоту и выполняемую физическую работу.
Введение
Комбинированная методика использования проживания в условиях искусственной гипоксии в сочетании с тренировками на равнине или в среднегорье впервые стала применяться в спортивной подготовке сильнейших спортсменов ГДР циклических видов спорта еще с конца 1970 г. Последователями развития этого направления гипоксической подготовки являются представители скандинавских стран. Женская сборная команда России по лыжным гонкам искусственное гипоксическое воздействие («высотные» дома) применяла в спортивной подготовке в 1995-1997 гг. («Вуокатти», Финляндия; «Трисиль», Норвегия; «Галливаре», Швеция).
Анализ отечественного и зарубежного опыта подготовки высококвалифицированных спортсменов предполагает, что искусственная гипоксия способствует повышению возможностей кислородтранспортной системы и не нарушает процесса совершенствования других сторон подготовленности [1, 2, 3, 7].
К настоящему времени накоплен большой объем исследовательской информации по проблеме гипоксической подготовки спортсменов, при которой они находятся в условиях искусственной гипоксии большую часть суток, а тренируется в условиях равнины или среднегорья. Тем не менее многие вопросы, связанные с применением гипоксического фактора, до сих пор остаются не полностью раскрытыми. Это связано с наличием большого количества переменных величин, влияющих на результат гипоксического воздействия. К главным из них относятся: количество времени проводимого спортсменом в условиях искусственной гипоксии, уровень и характер изменения используемых высот, спортивный стаж, состояние атлета и многие другие составляющие.
Основные методы исследования
Библиографический поиск, теоретический анализ и обобщение материалов данных информационных источников.
Комплекс методов наблюдения, опроса, экспертных оценок и анализа документальных материалов.
Методы расчета алгоритмов предлагаемых для использования вариантов искусственного гипоксического воздействия.
Комплекс методов анализа функционального состояния организма спортсменов: тестирование, газоанализ, пульсометрия, биохимический анализ.
Математико-статистические методы обработки результатов исследования.
Изменение уровня функциональной подготовленности определялось по результатам лабораторных тестирований в ступенчато-возрастающем тесте «до отказа», проводимым на беговой дорожке с использованием вышеперечисленных методик. Из большого перечня доступных показателей физической работоспособности были выбраны наиболее информативные: МПК (VO2max) — максимальное потребление кислорода и ПАНО (VO2) — потребление кислорода на уровне порога анаэробного обеспечения.
Дополнительно применялась стандартная методика определения концентрации гемоглобина в крови (Hb), а также производилось измерение показателя «общей гемоглобиновой массы» (t-Hbmass), в основе которого лежит использование методики возвратного дыхания монооксида углерода (СО).
Параметры физической нагрузки для обеих групп были идентичные, контроль осуществлялся мониторами сердечного ритма производства «Polar», Финляндия.
Теоретическое и методологическое обоснование
Гипоксический фактор, в своей сущности, — интегральный показатель воздействия различных типов гипоксии на «гипоксическое» состояние организма человека. В конкретном случае мы рассматриваем данное явление в свете использования «среднегорья» или «высокогорья», а точнее сказать — условий пониженного содержания кислорода в атмосферном воздухе как дополнительного средства тренировочного процесса.
Опираясь на результаты исследований зарубежных и отечественных специалистов [2, 4, 5, 6, 8], были предложены два варианта использования искусственного гипоксического воздействия: ступенчато-возрастающая (стандартная) и индивидуальная, учитывающая особенности переносимости спортсменом «высотных» условий и выполняемых предлагаемых физических нагрузок.
Оба варианта предполагают проведение двух предварительных тестов по определению начальной высоты над уровнем моря (в случае тренировок на равнине), на которой спортсмену целесообразно находиться в данный период времени.
Первым выполняется тест по определению индекса гипоксической восприимчивости (I-HypB6000) с имитацией высоты 6000 м. над уровнем моря [1].
I-Hyp В6000 = Tс / Тв,
где:
Тс — время снижения SpO2 до 80% насыщения артериальной крови кислородом.
Тв — время восстановления SpO2 до 96% или исходного уровня насыщения артериальной крови кислородом.
Значения индекса в диапазоне от 0 до 1,9 у.е. оцениваются в 0 баллов; от 2 до 3 у.е. получают — 1 балл; свыше 3 у.е. — 2 балла.
Второй тест — определение индекса гипоксической переносимости (I-Hyp П3000) с имитацией высоты в 3000 м над уровнем моря и регистрацией показателя SpO2 (в %) после 10-ти минутного пребывания на ней.
Значения этого показателя: менее 87% — оценивались в 0 баллов, диапазон 88-93% имел 1 балл и более 94% -2 балла.
По результатам двух вышеперечисленных тестов (по сумме баллов) определялась начальная высота, в условия которой необходимо поместить спортсмена (табл. 1).
В качестве основы ступенчато-возрастающей методики была использована процедура повышения высоты нахождения в палатках на постоянную величину, равную 300 м, через каждые 3 дня. Например, начальная высота определена в 1500 м над уровнем моря, через 3 дня -1800 м и так далее, до 3000 м над уровнем моря. Протокол использования ступенчато-возрастающего (стандартного) гипоксического воздействия нашел отражение в табл. 2.
Для реализации индивидуальной методики использования искусственного гипоксического воздействия требуется проведение трех тестов в ежедневном режиме.
К двум вышеуказанным: по определению индекса гипоксической восприимчивости (I-Hyp В6000) и гипоксической переносимости (I-Hyp П3000), добавляется необходимость определения индекса восстановления (ИВ). ИВ — показатель, определяемый на основе частного анализа вариабельности сердечного ритма (HR), регистрируемого в период всего ночного сна портативным кардиомонитором «Bodyguard». Данный показатель автоматически вычисляется компьютерной программой «First beat Sport» (Финляндия), значения которого переводятся в баллы: диапазон от 0 до 39% оцениваются в 0 баллов; 40-69% — 1 балл и от 70 до 100% — 2 балла.
Алгоритм изменения «высотных» условий, используемых спортсменом на основании суммы баллов, набранных на трех вышеописанных тестах, представлен в табл. 3.
Организация и методы исследований
Исследования были осуществлены Олимпийским комитетом России совместно с АНО «Инновационный центр ОКР» и коллективом «Центр лыжного спорта» г. Иваново. Уникальность данной работы заключается в том, что три запланированных этапа исследований были встроены в тренировочный план полугодового периода подготовки спортсменов с 27 июля по 18 декабря 2012 г. В исследованиях приняли участие 12 спортсменов со стажем спортивной подготовки не менее 5 лет, прошедших отбор в сборную команду Ивановской области по лыжным гонкам и постоянно участвующих в различных всероссийских соревнованиях.
Первый этап (29.07.2012-03.10.2012) включал в себя шесть лабораторных исследований функциональной подготовленности, проводимых в условиях «нормоксии» и «гипоксии», и двух учебно-тренировочных сборов: с/б «Бельмекен», Болгария (08.08-29.08) и с/б «Раубичи», Белоруссия (08.09-25.09).
На данном этапе решались следующие задачи:
1. Формирование экспериментальной и контрольной групп тестовой команды по результатам лабораторных тестирований.
2. Оценка воздействия естественной гипоксии на организм спортсменов тестовой команды.
3. Отработка процедуры проведения тестов, необходимых для реализации предлагаемых методик (УТС на с/б «Раубичи», Белоруссия).
4. Апробация разработанных алгоритмов предлагаемых вариантов искусственного гипоксического воздействия.
Второй этап (04.10-05.11) включал в себя два лабораторных тестирования и тренировочное мероприятие на с/б «Вуокатти» (Финляндия) (0 м над уровнем моря). На данном этапе определялось влияние ступенчато-возрастающей методики использования искусственного гипоксического воздействия на повышение функционального уровня подготовленности. Вышеуказанная методика предполагала проживание спортсменов экспериментальной группы в гипоксических палатках, «высотные» условия в которых изменялись в соответствии с разработанным алгоритмом (плюс 300 м каждые последующие 3 дня). Начальная высота была определена в 1500 метров над уровнем моря.
Спортсмены контрольной группы не подвергались искусственному гипоксическому воздействию.
Тренировочная работа проводилась в условиях равнины и была единой для спортсменов обеих групп.
Третий этап (06.11-18.12), проводимый в «Обертауне» (Австрия) (1500 м над уровнем моря), включал в себя спортивно-тестовое мероприятие и два лабораторных тестирования функционального состояния спортсменов. На данном этапе определялась эффективность использования экспериментальной группой дополнительного искусственного гипоксического воздействия с учетом индивидуальных особенностей спортсмена. Реализация вышеуказанной методики предполагала проживание в гипоксических палатках по разработанному алгоритму процедуры установления в них «высотных» параметров и тренировками в естественных «горных» условиях. Спортсмены контрольной группы не применяли дополнительного искусственного гипоксического воздействия.
Обсуждение результатов
По результатам проведенных тестирующих процедур в условиях нормоксии и гипоксии (1500 м над уровнем моря) квалифицированные спортсмены, специализирующиеся в лыжных гонках, были разбиты на экспериментальную и контрольную группы по 6 человек в каждой.
Средние значения показателей аэробной производительности для членов экспериментальной группы составили: МПК = 4,48 м/мин, ПАНО = 3,21 л/мин для условий нормоксии и МПК = 4,05 л/мин, ПАНО = 3,15 л/мин для условий гипоксии (1500 м над уровнем моря). В контрольной группе данные показатели имели следующие значения: МПК = 4,21 л/мин, ПАНО = 2,97 л/мин (нормоксия) и, соответственно, МПК = 3,86 л/мин, ПАНО = 2,91 л/мин в условиях гипоксии.
Показатели, от которых в основном зависит перенос кислорода от легких к органам и тканям имели следующие средние значения: по экспериментальной группе: Hb = 153,3; t-Hbmass = 921; по контрольной группе: Hb = 150,2; t-Hb„mss = 851,4.
Анализ результатов ЭКО-1 и ЭКО-2, проводимых до и после УТС на с/б «Бельмекен» (Болгария), говорит об адекватной реакции организма спортсменов обеих групп на естественную «горную» подготовку. Так, в экспериментальной группе прирост значений показателя МПК составил 4,7%, а Hb — 9,9%; в контрольной — 4,5% и 9,4%, соответственно.
В последующий период времени, на учебно-тренировочном сборе в «Вуокатти» (Финляндия), производилась отработка тестовых процедур и апробация разработанных алгоритмов двух вариантов использования искусственного гипоксического воздействия. Для экспериментальной группы был определен вариант «индивидуального» гипоксического воздействия, для контрольной — «стандартный», с начальной высотой 1500 м над уровнем моря. В итоге более эффективным оказался «стандартный» вариант — прирост МПК составил 7,2% против 2,5%, в то время как показатели Hb и t-Hbmass остались практически без изменений (Hb = 162,5 и 162,7 в экспериментальной группе; 152,5 и 152,8 — в контрольной). Дополнительно можно констатировать факты большей простоты исполнения и более длительного сохранения эффекта «высотной» подготовки (до 1,5 месяца).
На заключительном III этапе исследований предполагалось выявить влияние дополнительного искусственного гипоксического воздействия с учетом индивидуальных возможностей, в сочетании с тренировками в условиях «среднегорья» на высоте 1500 м над уровнем моря на физическую работоспособность спортсменов. Лабораторные обследования (ЭКО-4 и ЭКО-5), результаты которых были положены в основу определения эффективности использования вышеуказанной методики, зафиксировали следующие изменения в значениях изучаемых показателей:
В экспериментальной группе, использующей дополнительный гипоксический фактор: МПК = -1,6%, ПАНО = +3,0%, Hb = -3,12%, t-Hbmass = -1,7%.
В контрольной группе: МПК = +1,8%, ПАНО = +0,8%, Hb = +2,6%, t-Hbmass = -1,1%.
Разнонаправленность изменений изучаемых показателей в экспериментальной группе, с одной стороны, предположительно говорит о не эффективности используемой методики, но, с другой стороны, можно предположить, что ежедневные процедуры необходимых тестирований по определению «высотных» условий для проживания в гипоксических палатках негативно повлияли на общее состояние спортсменов. Таким образом, фактор проведения тренировочных занятий в условиях гипоксии (1500 м над уровнем моря), является основным, влияющим на повышение физической работоспособности.
Выводы
Искусственная гипоксия сохраняет эффект «горной» подготовки, в течение более длительного периода времени нахождения спортсмена в условиях равнины (замедление деадаптации).
Ступенчато-прогрессирующая (стандартная) методика искусственного гипоксического воздействия наиболее проста и доступна для реализации.
Тренировка в условиях гипоксии является основным фактором, влияющим на повышение физической работоспособности спортсменов.
Литература
Волков Н.И. Биоэнергетика напряженной мышечной деятельности человека и способы повышения работоспособности спортсменов / автореф. дис. … д-ра биол. наук. — М., 1990. — 101 с.
Иорданская Ф.А. Гипоксия в тренировке спортсменов и факторы, повышающие ее эффективность. -М.: Советский спорт, 2015. — 160 с.
Платонов В.Н. Система подготовки спортсменов в олимпийском спорте. — К.; Олимп. лит., 2015. — Кн. 2. — 752 с.
Суслов Ф.П., Гиппенрейтер Е.Б. Подготовка спортсменов в горных условиях. — М., СпортАкадемПресс, 2001. — 175 с.
Heinicke K, Heinicke I., Schmidt W, Wolfarth B. Three-week traditional altitude training increases hemoglobin mass and red cell volume in elite biathlon athletes // Int i Sports Med. 2005 June; 26 (5). — Pp. 5-350.
Levine B.D., Stray-Gundersen J, Chapman R.F. «Living high-training low» altitude training improves sea level performance in male and female elite runners // Journal of Applied Physiology, 2001, 83 (1). — Pp. 12-102.
Millet G.P., Roels B., Schmitt L. et al. Combining hypoxic methods for peak performance // Sports Med. -2010. — Vol. 40. — Pp. 1-25.
Wehrlin J., Zuest P., Hallen J., Marti B. Live high-train low for 24 days increases hemoglobin mass and red cell volume in elite endurance athletes // J. Appl Physiol, 2006; 100 (6):1938-45.
References
Volkov N.I. Bioenergetics of intense muscular activity in man and the ways to improve the performance of athletes / author. dis. … Dr. biol. Sciences. — M., 1990. — 101 p.
Iordanskaya F.A. Hypoxia in training athletes and the factors that increase its efficiency. — M.: Soviet Sport, 2015. — 160 p.
Platonov V.N. The system of training athletes in Olympic sports. — K.; Olympus. Lit, 2015. — B. 2. — 752 p.
Suslov F.P., Gippenreiter E.B. Training athletes in the mountains. — M., SportAkademPress, 2001. — 175 p.
Heinicke K, Heinicke I., Schmidt W, Wolfarth B. Three-week traditional altitude training increases hemoglobin mass a
