Нагадаємо, що здоров'я - це не тільки відсутність хвороб, але і певний рівень фізичної тренованості, підготовленості, функціонального стану організму, що є фізіологічної основою фізичного і психічного благополуччя. Виходячи з концепції фізичного (соматичного) здоров'я (Г. Л. Апанасенко, 1988). основним його критерієм слід вважати енергопотенціал біосистеми, оскільки життєдіяльність будь-якого живого організму залежить від можливості споживання енергії з навколишнього середовища, її акумуляції і мобілізації для забезпечення фізіологічних функцій. По B. І. Вернадського, організм являє собою відкриту термодинамічну систему, стійкість якої (життєздатність) визначається її енергопотенціалом. Чим більше потужність і ємність реалізованого енергопотенціалу, а також ефективність його витрати, тим вище рівень здоров'я індивіда. Так як частка аеробного енергопродукції переважає у сумі енергопотенціалу, то саме максимальна величина аеробних можливостей організму є основним критерієм його фізичного здоров'я і життєздатності.
Таке поняття біологічної сутності здоров'я повністю відповідає нашим уявленням про аеробного продуктивності, яка є фізіологічною основою загальної витривалості і фізичної працездатності (їхній розмір детермінована функціональними резервами основних систем життєзабезпечення - кровообігу і дихання). Таким чином, основним критерієм здоров'я можна вважати величину МПК даного індивіда. Саме МПК є кількісним виразом рівня здоров'я, показником «кількості» здоров'я. Крім МПК важливим показником аеробних можливостей організму є рівень порога анаеробного обміну (ПАНО), який відображає ефективність аеробного процесу. ПАНО відповідає такій інтенсивності м'язової діяльності, при якій кисню уже не вистачає для повного енергозабезпечення, різко посилюються процеси безкисневого (анаеробного) освіти енергії за рахунок розщеплення речовин, багатих енергією (креатинфосфату і глікогену м'язів), і накопичення молочної кислоти. При інтенсивності роботи на рівні ПАНО концентрація молочної кислоти в крові зростає від 2,0 до 4,0 ммоль / л, що є біохімічним критерієм ПАНО.
Величина МПК характеризує потужність аеробного процесу, тобто кількість кисню, яку організм здатний засвоїти (спожити) в одиницю часу (за 1 хв). Вона залежить в основному від двох факторів: функції киснево-транспортної системи і здатності працюючих скелетних м'язів засвоювати кисень. Ємність крові (кількість кисню, що може зв'язати 100 мл артеріальної крові за рахунок з'єднання його з гемоглобіном) в залежності від рівня тренованості коливається в межах від 18 до 25 мл. У венозної крові, оттекшей від працюючих м'язів, міститься не більше 6 - 12 мл кисню (на 100 мл крові). Це означає, що висококваліфіковані спортсмени при напруженій роботі можуть споживати до 15 - 18 мл кисню з кожних 100 мл крові. Якщо врахувати, що при тренуванні на витривалість у бігунів і лижників хвилинний обсяг крові може зростати до 30 - 35 л / хв, то зазначена кількість крові забезпечить доставку до працюючих м'язів кисню і його споживання до 5,0 - 6,0 л / хв. Це і є величина МПК. Таким найбільш важливим фактором, що визначає і лімітуючим величину максимальної аеробного продуктивності, є киснево-транспортна функція крові, яка залежить від кисневої ємності крові, а також скорочувальної і «насосної» функції серця, що визначає ефективність кровообігу. Не менш важливу роль відіграють і самі "споживачі" кисню - працюючі кісткові м'язи. За своєю структурою і функціональними можливостями розрізняють два типи м'язових волокон - швидкі і повільні. Швидкі (білі) м'язові волокна - це товсті волокна, здатні розвивати велику силу і швидкість м'язового скорочення, але не пристосовані до тривалої роботи на витривалість. У швидких волокнах переважають анаеробні механізми енергозабезпечення. Повільні (червоні) волокна пристосовані до тривалої малонотенсивной роботі за рахунок великого числа кровоносних капілярів, змісту міоглобіну (м'язового гемоглобіну) і більшої активності окисних ферментів. Це окисні м'язові клітини, енергозабезпечення яких здійснюється аеробним шляхом (за рахунок споживання кисню).
Оскільки склад м'язових волокон в основному генетично обумовлений, при виборі спортивної спеціалізації цей фактор повинен обов'язково враховуватися. Так, у бігунів на довгі дистанції і марафонців м'язи нижніх кінцівок на 70 - 80% складаються з повільних окисних волокон і тільки на 20 - 30% - з швидких анаеробних. У бігунів-спринтерів, стрибунів і метальників співвідношення складу м'язових волокон протилежне. Ще одна складова аеробного продуктивності організму - запаси основного енергетичного субстрату (м'язового глікогену), які визначають ємність аеробного процесу, тобто здатність тривалий час підтримувати рівень споживання кисню, близький до максимального. Це так зване час утримання МПК. Запаси глікогену в скелетних м'язах у нетренованих людей становлять близько 1,4%, а у майстрів спорту - 2,2%. Вони можуть збільшуватися під впливом тренування на витривалість від 200 до 300 - 400 г, що еквівалентно 1200 - 1600 ккал енергії (1 г вуглеводів при окисленні дає 4,1 ккал). Максимальні значення аеробного потужності ДУМАЮ відзначено в бігунів на довгі дистанції і лижників, а ємності - у марафонців і велосипедистів-шосейники, тобто в таких видах спорту, які вимагають максимальної тривалості м'язової діяльності.
Зв'язок між аеробними можливостями організму і станом здоров'я вперше була виявлена американським лікарем Купером (1970). Він довів, що люди, які мають рівень МПК 42 мл / хв / кг і вище, не страждають хронічними захворюваннями і мають показники артеріального тиску в межах норми. Більш того, було встановлено тісний взаємозв'язок величини МПК і факторів ризику ІХС: чим вище рівень аеробних можливостей, тим краще показники артеріального тиску, обміну холестерину і маси тіла. Таким чином, ендогенні фактори ризику ІХС формуються лише при зниженні аеробних можливостей до певної межі. Гранична (порогова) величина МПК для чоловіків - 42 мл / хв / кг, для жінок - 35 мл / хв / кг, що позначається як безпечний рівень соматичного здоров'я. Є дані, що величина аеробних можливостей може бути дуже інформативним критерієм прогнозування смерті не тільки від серцево-судинних захворювань, але і в результаті злоякісних новоутворень (Б. М. Липовецький, 1985). У зв'язку з цим в даний час намітилася тенденція кількісного підходу до оцінки рівня здоров'я (Н. М. Амосов, Я. А. Бендет, 1984).
За Н. М. Амосову, «кількість» здоров'я визначається сумою резервних потужностей киснево-транспортної системи (МПК). Залежно від величини МПК для нетренованих людей виділяються 5 функціональних класів, або рівнів, фізичного стану. Абсолютні значення МПК залежить від маси тіла, тому в жінок ці показники на 20 - 30% нижче, ніж у чоловіків. Однак при порівнянні відносних показників на 1 кг маси тіла ці відмінності в значній мірі нівелюються. Цікаві дані про величину максимальної аеробного потужності у населення країн з різним рівнем рухової активності. Найбільш високі значення МПК відзначаються у жителів Швеції (58 мл / кг), країни з традиційно високим рівнем розвитку масової фізичної культури. На другому місці - американці (49 мл / кг). Найнижчий показник аеробного продуктивності - у населення Індії (36,8 мл / кг), велика частина якого схильна до пасивного, споглядального способу життя. Такими є результати досліджень, виконаних в рамках Міжнародної біологічної програми.
Для більш точного визначення рівня фізичного стану прийнято оцінювати його по відношенню до належним величинам МПК (ДМПК), відповідним середнім значенням норми для даного віку і статі. Їх можна розрахувати за такими формулами: для чоловіків: ДМПК52- (0,25 х вік), для жінок: ДМПК44- (0,20Х вік). Знаючи належну величину МПК для даного індивіда і його фактичне значення, можна визначити% ДМПК:% ДМПКМПК \ ДМПК. Визначення фактичної величини МПК прямим методом досить складно, тому в масовій фізичній культурі широкого поширення набули непрямі методи визначення максимальної аеробного продуктивності розрахунковим шляхом. Найбільш інформативним є тест PWC170 - фізична працездатність при пульсі 170 уд / хв.
Випробуваному пропонуються дві відносно невеликі навантаження на велоергометрі (по 5 хв кожна, з інтервалом відпочинку 3 хв). В кінці кожного навантаження (після досягнення стійкого стану) підраховується частота серцевих скорочень. Розрахунок здійснюється за формулою: PWC170N1 + (N2-N1) * (170-f1 / f2-f1), де N1 - потужність першого навантаження; N2 - потужність другого навантаження; f1 - ЧСС в кінці першого навантаження; f2 - ЧСС в кінці другого навантаження. Розрахункова величина МПК (л / хв) визначається за формулою В. Л. Карпмана для осіб з невисоким ступенем тренованості: МПК1,7. PWC170 + 1240. Розрахунок МПК за формулою Добельна вимагає виконання одноразової навантаження субмаксимальної потужності на велоергометрі або в Степ-тесті: МПК1,29 * корінь з N / f-60 * T, де Т - вікової коефіцієнт; f - частота серцевих скорочень на 5-й хвилині роботи; N - потужність навантаження. На такому ж принципі заснований тест Астранда-Ріммніг. Випробуваний виконує протягом 5 хв одноразову навантаження субмаксимальної потужності на велоергометрі (ЧСС приблизно 75% від максимальної) або в Степ тесті (сходження на сходинку висотою 40 см для чоловіків і 33 см - для жінок). В кінці навантаження визначається величина ЧСС. Розрахунок ведеться по номограмі Астранда-Ріммінг. Знаючи потужність виконаної роботи і ЧСС, по номограмі можна визначити передбачуваний рівень МПК. Наприклад, у обстежуваної жінки при потужності навантаження 600 кгм / хв в кінці 5-ї хвилини ЧСС становила 156 уд / хв. На номограмі точки, відповідні потужності 600 кгм / хв і ЧСС 156 уд / хв (для жінок), з'єднуємо прямою лінією. На перетині її з лінією МПК знаходимо величину максимального споживання кисню (в нашому прикладі - 2,4 л / хв).
Для обліку віку випробуваного отриману величину потрібно помножити на поправочний вікової коефіцієнт. При масовому обстеженні осіб, що займаються оздоровчою фізичною культурою, величину МПК і рівень фізичного стану можна визначити за допомогою 1,5-мильного тесту Купера в природних умовах тренування. Для виконання цього тесту необхідно пробігти з максимально можливою швидкістю дистанцію 2400 м (6 кіл по 400 метровій доріжці стадіону). При зіставленні результатів тесту з даними, отриманими при визначенні PWC170 на велоергометрі (Б. Г. Мільнер, 1985), було виявлено високий рівень кореляційної залежності між ними, що дозволило розрахувати лінійне рівняння регресії: PWC170 (33,6-1,3Tk) + -1,96, де Tk - тест Купера в частках хвилини (наприклад, результат тесту 12 хв 30 с дорівнює 12,5 хв), а PWC170 вимірюється в кгм / хв / кг. Знаючи величину тесту PWC170, за формулою можна розрахувати МПК і визначити рівень фізичного стану випробуваного. Приблизний рівень МПК можна визначити і за допомогою 12 хвилинного тесту Купера, так як між швидкістю бігу і споживанням кисню також існує пряма кореляційна залежність. Для цього потрібно виміряти відстань, яке випробовуваний здатний пробігти за 12 хв по доріжці стадіону з максимальною швидкістю.
Необхідно пам'ятати, що даний тест не можна застосовувати непідготовленим які займаються. Оцінка рівня фізичного стану може здійснюватися як за величиною МПК, а й за прямими показниками фізичної працездатності. До них відносяться тест PWC170 і субмаксимальної тест. Ці показники вимірюються в одиницях потужності виконуваної роботи (кгм / хв або Вт). З віком функціональні можливості апарату кровообігу знижуються, тому потужність роботи визначається: для людей 40 років - при ЧСС 150 уд / хв, PWC170, 50 років - 140, 60 років - 130 уд / хв. В середньому нормальними показниками тесту PWC170 у молодих чоловіків вважається потужність навантаження 1000 кгм / хв, у жінок - 700 кгм / хв. Більш інформативні абсолютні, а відносні значення тесту - потужність роботи на 1 кг маси тіла: для молодих чоловіків середня норма дорівнює 15,5 кгм / хв / кг, для жінок -10,5 кгм / хв / кг.
Вельми цінні дані про функціональний стан організму можна отримати при проведенні максимального велоергометричного тесту, який передбачає поетапне збільшення навантаження до максимально можливої (для даного індивіда). При проведенні велоергометричного тесту у 1000 робочих Г. Л. Апанасенко (1988) прийшов до висновку: порогової величині фізичної працездатності, що гарантує стабільне здоров'я, відповідає потужність навантаження на останньому щаблі тесту, рівна для чоловіків 2,8, а для жінок - 2,0 Вт / к * (відповідно 42 і 35 мл / кг ДУМАЮ). За даними Б. А. Пирогової (1985), критичної кордоном потужності, показаної в максимальному велоергометріческом тесті, вважається величина, рівна 190 Вт (або 3 Вт / кг для чоловіків і 2 Вт / кг для жінок). Зменшення показників фізичної працездатності нижче зазначених величин призводить до прогресуючого зростання захворюваності. Слід зазначити, що в процесі занять оздоровчою фізичною культурою як функціональної проби використовується субмаксимальної тест, за проектною потужністю навантаження відповідний 75% від належної вікової величини МПК.
Оскільки між споживанням кисню і частотою серцевих скорочень є тісний залежність, то збільшення навантаження в тесті виробляється до рівня ЧСС, відповідного 75% від МПК. Потужність роботи, показана нині величині ЧСС, і вважається максимальною для даного випробуваного. При проведенні субмаксимального велоергометричного тесту (75% МПК) у здорових чоловіків 30 - 80 років отримані наступні результати. Хоча показники фізичної працездатності найбільш об'єктивно відображають рівень фізичного стану, для його оцінки можуть використовуватися і інші методи, засновані на кореляційної залежності між величиною МПК і основними функціональними показниками систем життєдіяльності організму. Так, кількість здоров'я можна орієнтовно визначити, користуючись бальною системою оцінок рівня фізичного стану. Залежно від величини кожного функціонального показника нараховується певна кількість балів (від 2 до 7).
При цьому відзначалися зниженняскорочувальної і "насосної" функцій серця, підвищення артеріального тиску. У чоловіків старше 50 років з УФС нижче середнього (75% ДМПК) в ряді випадків діагностовано атеросклероз і коронарна хвороба серця, деякі з них перенесли інфаркт міокарда. Таким чином, безпечний рівень соматичного здоров'я, що гарантує відсутність хвороб, мають лише люди з високим рівнем фізичного стану. Зниження УФС супроводжується прогресуючим зростанням захворюваності і зниженням функціональних резервів організму до небезпечного рівня, що межує з патологією. Слід зазначити, що відсутність клінічних проявів хвороби ще не свідчить про наявність стабільного здоров'я. Середній рівень фізичного стану, очевидно, може розцінюватися як критичний. Подальше зниження Уфі вже веде до клінічного прояву хвороби з відповідними симптомами. Таким чином, рівень соматичного (фізичного) здоров'я відповідає цілком певному рівню фізичного стану. У зв'язку з цим найважливішим завданням вітчизняної охорони здоров'я є обстеження всього дорослого населення з метою діагностики УФС і його підвищення за допомогою засобів оздоровчої фізичної культури.