Модельные характеристики функциональной подготовленности паралимпийцев с поражением опорно-двигательного аппарата в зимних видах спорта

ВВЕДЕНИЕ

В рамках реализации Государственной программы «Развитие физической культуры и спорта»¹ проводится беспрецедентная по своему масштабу работа по совершенствованию адаптивной физкультуры и паралимпийского спорта. Привлекаются к физкультуре и спорту все больше детей-инвалидов, ветеранов СВО, получивших ранение в ходе боевых действий. В результате этой деятельности начала формироваться система многолетней подготовки спортсменов, приближающаяся по своей форме и требованиям к олимпийской подготовке, которая предполагает формирование и расширение механизмов долговременной адаптации к специфической мышечной деятельности высокой интенсивности.

Дальнейший рост результатов в паралимпийском спорте становится невозможным без современных исследований всех компонентов работоспособности, научно-методического (НМО) и медико- биологического (МБО) обеспечения [1].

Для обоснования критериев/маркеров отбора в рамках этапов многолетней подготовки особую актуальность приобретают модельные характеристики физической подготовленности: технические, тактические, психические параметры, показатели функциональной подготовленности (аэробной и анаэробной производительности) с учетом внешних ограничений, не имеющих отношения к спорту [2].

Согласно введенному в действие в 2022 г. Приказу Министерства спорта РФ № 6² внедрены педагогические нормативы для всех паралимпийских видов спорта, разрабатываются отдельные методики диагностики специальных характеристик по конкретным видам спорта [3][4]. Специалистами Санкт-Петербургского научно-исследовательского института физической культуры разработаны методические рекомендации для определения подготовленности спортсменов с поражением опорно-двигательного аппарата (ПОДА) в летних паралимпийских видах спорта [5], разработано теоретическое обоснование формирования модельных характеристик уровня подготовленности для спортсменов-паралимпийцев с ПОДА [1].

Однако данных по применению физиологических показателей работоспособности (максимальное потребление кислорода (МПК), потребление кислорода на уровне анаэробного порога (ПК АнП), величина частоты сердечных сокращений (ЧСС), мощность выполняемой работы при достижении АнП и их максимальные значения, являющихся неотъемлемой частью модельных характеристик спортсмена и обусловливающих уровень его специфической функциональной подготовленности, недостаточно. Эти параметры являются интегральными показателями, позволяющими оценить аэробную и анаэробную производительность спортсмена, совершенствование основных адаптационных механизмов к нагрузкам высокой интенсивности, переносимость и направленность тренировочных нагрузок как в годичном цикле, так и на этапах многолетней подготовки. Физиологические показатели работоспособности также позволяют изучить резервные возможности спортсмена и обеспечить эффективность управления тренировочным процессом в рамках последующих мезоциклов физической подготовки.

Зарубежные исследования по оценке модельных характеристик у спортсменов с ПОДА, как правило, проведены на малочисленных группах с преимущественным акцентом на инвалидизирующую патологию и модельные физиологические параметры спортсменов, выступающих в категории «сидя». В то же время для спортсменов с ПОДА, выступающих в категории «стоя», показатели работоспособности зачастую сравнивают с показателями элитных здоровых спортсменов.

Физиологические параметры спортсменов, выступающих в категории «сидя» (LW 5/7–12), без патологии спинного мозга не исследовались, тогда как эти спортсмены представляют наиболее популярные и многочисленные командные виды спорта в нашей стране: следж-хоккей, баскетбол на колясках, волейбол «сидя» и др. В некоторых публикациях отмечается необходимость дальнейшей работы над методами диагностики физиологических показателей данной группы спортсменов-паралимпийцев [6–8].

В свою очередь, модельные характеристики предполагают комплекс знаний не только о специфических особенностях телосложения, уровнях развития общих и специфических двигательных способностей, технико-тактической и психологической подготовленности, но и функциональной производительности спортсменов-паралимпийцев, обеспечивающих демонстрацию спортивных результатов мирового уровня; педагогические наблюдения будут неполными без физиологических показателей работоспособности, определяемых в рамках медико-биологического сопровождения.

Модельные характеристики спортсменов высокого класса могут быть использованы в качестве критериев отбора юных спортсменов и планирования тренировочного процесса на этапах начальной и углубленной специализированной подготовки, что особенно актуально в свете формирования системы классической многолетней подготовки спортсменов-паралимпийцев в нашей стране [9].

Основными направлениями комплексного контроля в практике научно-методического сопровождения процесса спортивной подготовки сборных команд Российской Федерации по паралимпийским видам спорта являются:

• оценка общей и специальной подготовленности, основанная на нормативных положениях федеральных стандартов спортивной подготовки и на специализированных упражнениях, максимально раскрывающих соревновательный потенциал спортсмена-паралимпийца;
• анализ выполнения тренировочного объема: исследуются спортивные дневники спортсменов с последующим сопоставлением с тренировочными программами, проводятся интервью и анкетирование тренерского состава;
• анализ технической подготовленности посредством цифровой видеосъемки;
• оценка физической работоспособности и состояния сердечно-сосудистой системы, результаты которой позволяют сформировать заключение об адаптационных возможностях паралимпийца и выявить его резервы;
• психофизиологические исследования [9].

Учет применения направлений комплексного контроля в системе спортивной подготовки позволяет уточнить особенности модельных характеристик в паралимпийском спорте³. Таким образом, определение модельных характеристик физической работоспособности спортсменов с ПОДА в зимних видах спорта является актуальным направлением исследований.

Цель исследования — определение модельных характеристик функциональной подготовленности спортсменов-паралимпийцев зимних видов спорта с ПОДА и разработка практических рекомендаций спортивной подготовки на текущий и следующий олимпийский цикл подготовки до 2030 г.

Задачи исследования:

1. Определить исследуемые группы спортсменов по видам спорта.
2. Распределить группы спортсменов по типу функциональных нарушений согласно применяемой спортивно-медицинской классификации в выбранных видах спорта.
3. Провести статистический анализ полученных данных с использованием программы SPSS Statistica23 с целью определения нормальности их распределения и, в зависимости от результатов, провести методом сигмальных или процентильных отклонений от выборочной средней величины / медианы оценку показателей различных компонентов функционального состояния спортсменов по следующим уровням: низкий, ниже среднего, средний, выше среднего и высокий.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Работа выполнена в условиях отделения спортивной медицины Федерального научно- клинического центра спортивной медицины ФМБА России. Проведен ретроспективный анализ (за период 2015–2025 гг.) протоколов тестирования 176 ведущих спортсменов-паралимпийцев России, членов сборной команды страны по лыжным гонкам и следж-хоккею (151 мужчина и 25 женщин). Обработано 1037 исследований.

Зимние виды спорта, которые включают спортсменов с ПОДА, представлены лыжными гонками «сидя» (LW 5/7–12) и «стоя» (LW 2–5/7), следж-хоккеем в категории «сидя» (LW 5/7–12), горными лыжами в категории «стоя» (LW 2–5/7) и керлингом на колясках (LW 5/7–12)⁴.

Функциональные показатели определяли по нагрузочному тесту, за основу которого принят протокол ступенчато-повышающего теста ВНИИФК для здоровых спортсменов⁵, модифицированный для спортсменов, выполняющих работу руками на ручном эргометре, что позволило в течение длительного временного промежутка проводить мониторинг показателей общей работоспособности и аэробной производительности в однородных группах спортсменов, тренирующихся согласно единому календарному плану подготовки в одинаковых условиях.

Для спортсменов, выступающих в категории «стоя» (LW 2–5/7) в лыжных гонках, применяли ступенчато-повышающий тест для выполнения предельной мышечной работы «до отказа» на беговом тредбане HP Cosmos с длительностью ступени 3 мин (для достижения стабилизации регулируемых показателей), мощностью нагрузки для мужчин и женщин — 100, 150, 200, 250 и далее Вт (скорость движения полотна 9,0, 10,2, 12,8, 14,4 и далее км/ч) соответственно каждой ступени, угол подъема полотна — 1С. Для спортсменов-лыжников, выступающих в категории «сидя» (LW 5/7–12), применялся ступенчато-повышающий тест на ручном эргометре с длительностью ступени 3 мин (для достижения стабилизации регулируемых показателей), мощностью нагрузки для мужчин: 40, 60, 80, 100 и далее Вт, для женщин: 20, 40, 60, 80 и далее Вт.

Для следж-хоккеистов (LW 5/7–12) использовали ступенчато-повышающий тест на ручном эргометре с длительностью ступени 3 мин (для достижения стабилизации регистрируемых показателей), мощностью нагрузки для мужчин 40, 60, 80, 100 и далее Вт [10].

Для горнолыжников и парасноубордистов до 2020 г. применяли ступенчато-повышающий тест для выполнения предельной мышечной работы «до отказа» на велоэргометре (Sсhiller, Швейцария) с длительностью ступени 3 мин (для достижения стабилизации регистрируемых показателей), мощностью нагрузки для мужчин: 100, 135, 170 и далее Вт, и женщин: 75, 100, 135 и далее Вт (табл. 1).

Показатели газообмена измеряли на протяжении всего теста газоанализатором Oxycon Pro (Erich Jaeger GmbH, Германия) и заканчивали после отказа спортсмена от выполнения работы. Регистрацию ЭКГ проводили при помощи диагностической рабочей станции CARDIOVIT CS-200 (Sсhiller, Швейцария) на протяжении всего теста, а также в течение 10 мин после его окончания с целью определения текущего состояния сердечно-сосудистой системы и функциональных изменений в сердечной мышце в условиях максимальной мышечной нагрузки и периода восстановления. Уровень АнП устанавливали по динамике легочной вентиляции и соотношению вентиляционных эквивалентов выделяемого СО₂ и потребляемого О₂ (RER = 1,0). В качестве показателей, характеризующих эффективность механизмов энергообеспечения мышечной деятельности, изучены:

N_max — предельная мощность, достигнутая в тесте, Вт;

МПК — максимальное потребление кислорода (показатель мощности максимальной аэробной производительности), мл/мин/кг;

ЧСС_max — частота сердечных сокращений при отказе от работы, уд/мин;

N_АнП — мощность анаэробного порога, Вт;

VО₂АнП — потребление кислорода на уровне анаэробного порога, мл/мин/кг;

ЧСС_АнП — частота сердечных сокращений на уровне АнП, уд/мин;

%АнП от МПК — процентное соотношение потребления кислорода на уровне анаэробного порога от максимального потребления кислорода теста;

V’E max, L/min — показатель экономичности выполнения движений^٦.

Все перечисленные параметры были выбраны для определения модельных характеристик.

Модельные характеристики показателей работоспособности определяли согласно классификационным группам (табл. 2).

В исследовании не рассчитывали модельные характеристики для женщин ввиду небольшого количества спортсменок в командах (табл. 2); выделение их в отдельную группу было бы статистически недостоверным, поэтому показатели их работоспособности объединены с показателями мужчин. При интерпретации нагрузочного теста в случае получения результатов «выше среднего» для женщин они рассматривались как «высокие».

Статистическую обработку данных проводили с использованием пакета прикладных программ Statistica v. 23.0 (StatSoftInc; США). Так как изучаемые количественные показатели имели ненормальное распределение (согласно критерию Колмогорова – Смирнова и Шапиро – Уилка), был применен метод центильных таблиц, основанный на непараметрическом статистическом анализе и не ограниченный характером распределения показателей [11][12]. С целью интерпретации полученных результатов было принято следующее деление центильных рядов [13]:

• до 3 центилей — область очень низких величин; такие показатели встречаются у спортсменов исследуемых групп в3% случаев. Эти значения могут быть расценены для спортсменов первого-второго года занятий как нормальные и являются точкой отсчета для дальнейшего спортивного роста;
• 3–10 центилей — область низких величин, встречающихся у спортсменов зимних видов спорта с ПОДА в7% случаев. Могут быть интерпретированы как хорошие и высокие для второго-третьего года тренировок на предварительном базовом этапе подготовки и 2–3 годах тренировок;
• 10–25 центилей — область величин «ниже среднего», встречающихся у спортсменов в выбранных видах спорта в15% случаев. Они могут быть квалифицированы как хорошие и высокие на 3–4 годах тренировочных занятий при переходе на специальный базовый период подготовки;
• 25–75 центилей — область средних величин, встречающихся у спортсменов с ПОДА в зимних видах спорта в50% случаев; расцениваются как хорошие и высокие на специальном базовом периоде и при переходе на этап подготовки к высшим достижениям (4–5 лет тренировок);
• 75–90 центилей — область величин «выше среднего», зафиксированных у спортсменов с ПОДА в выбранных видах спорта в15% случаев; могут интерпретироваться как высокие на этапе спортивного совершенствования, длительность этапа — 2 года;
• 90–97 центилей — область высоких величин, отмеченных у спортсменов зимних видов спорта с ПОДА в7% случаев; оцениваются как высокие на этапе спортивного совершенствования и при переходе на этап высших спортивных достижений;
• от 97 центилей — область очень высоких величин, встречающихся у выдающихся спортсменов в циклических видах спорта не более чем в3% случаев, соответствуют этапу высших спортивных достижений.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

В ходе выполнения работы на основании полученных данных нами разработаны модельные характеристики (референсные значения) показателей для будущих и настоящих спортсменов.

Для спортсменов лыжных гонок, выступающих «сидя» (LW 5/7–12), выполнявших тест руками, компоненты функционального состояния в нагрузочной ступенчато-возрастающей пробе были распределены по уровням, представленным в таблице 3.

При оценке показателей ЧСС при выполнении нагрузки (ЧСС МПК), особенно в циклических видах спорта, необходимо помнить о снижении показателей ЧСС при росте подготовленности, однако доказательством выполнения теста на предельную мощность является максимальное значение ЧСС, которое должно составлять 180 уд/мин и выше. Этот маркер достоверен только при оценке спортсменов высших достижений и спортивного совершенствования старше 18 лет; показатели экономичности выполнения движений оцениваются в обратной пропорции: чем выше показатель, тем ниже экономичность.

У лыжных гонщиков, выступающих в категории «стоя» (LW 2–5/7), выполнявших нагрузочный тест на тредмиле, выявлены величины показателей, близкие к значениям здоровых спортсменов (табл. 4).

По результатам нагрузочного тестирования горнолыжников и парасноубордистов с ПОДА модельные характеристики компонентов функционального состояния распределились следующим образом (табл. 5).

Модельные характеристики самой многочисленной группы спортсменов, следж-хоккеистов представлены в таблице 6.

Модельные характеристики показателей работоспособности отражают закономерности процесса подготовки спортсменов, дают возможность прогнозирования спортивных результатов и построения тренировочного процесса, а также обеспечивают основу для разработки и внедрения в практику новых технологий подготовки спортсменов. Полученные нами в ходе исследования модельные характеристики показателей работоспособности спортсменов с ПОДА можно использовать на всех этапах их многолетней подготовки. Так, для начальных этапов спортивной подготовки низкие (до 3 центилей) и ниже среднего (3–10 центилей) значения модельных характеристик могут быть интерпретированы как средние и выше среднего, в то же время на этапах спортивного совершенствования средние центильные уровни и выше среднего могут рассматриваться как высокие. Это связано с постепенным усложнением задач, развитием функциональных возможностей и переходом к более высоким уровням мастерства. Применение полученных показателей позволит осуществлять эффективное управление спортивной подготовкой спортсменов с различной спецификой тренировочного процесса в конкретном виде спорта.

Историческая преемственность, признанная авторами как обоснованная, предполагает, что при рассмотрении вопросов функциональных возможностей спортсменов с ПОДА необходимо максимально дистанцироваться от нозологических единиц, поскольку они, в случае отсутствия осложнений, не являются причиной для недопуска спортсмена к соревнованиям и тренировкам. Первостепенным в классификации спортсменов является максимальное уравнивание их функциональных возможностей при выполнении локомоций в выбранном виде спорта.

Тем не менее в керлинге на колясках и частично в лыжных гонках «сидя» при оценке функциональных возможностей спортсменов полностью отказаться от учета нозологических поражений невозможно, так как некоторые из них напрямую оказывают влияние на показатели работоспособности ввиду того, что большинство спортсменов перенесли в прошлом травму спинного мозга. В зависимости от уровня поражения спинного мозга результатом травмы оказывается нижняя параплегия или тетраплегия. К другим причинам инвалидности в этой группе спортсменов относятся полиомиелит и постполиомиелитный синдром, пороки развития, ампутации ног, а также нервно-мышечные заболевания и болезни опорно-двигательного аппарата [14][15].

В соответствии с олимпийской классификацией керлинг на колясках относится к прикладным видам спорта, и согласно Приказу Минздрава РФ от 23.10.2020 № 1144н нагрузочное тестирование на ручном эргометре проводится по протоколу PWC170, целью которого для этой категории спортсменов является выявление реакции сердечно-сосудистой системы на субмаксимальную нагрузку, поскольку оценить показатели работоспособности зачастую не представляется возможным: ЧСС второй нагрузки крайне редко при такой патологии превышает 30 уд/мин, что делает расчет МПК по формуле Карпмана недостоверным [16]. К тому же показатели общей работоспособности в прикладных видах спорта имеют вторичное значение и не являются определяющими для достижения высоких спортивных результатов, в связи с чем эта группа спортсменов в нашей работе не рассматривается и в процессе отбора спортсменов на очередные ступени многолетней подготовки мы рекомендуем пользоваться педагогическими модельными характеристиками [5].

Наиболее сложная категория спортсменов-паралимпийцев — спортсмены с поражением спинного мозга. Они имеют существенные физиологические особенности развития физических возможностей по сравнению со здоровыми спортсменами. Кроме того, эти отличия разнородны и зависят от уровня повреждения спинного мозга. Так, отмечена разница максимального потребления кислорода (МПК) у здоровых спортсменов и спортсменов-инвалидов. МПК — это интегральный показатель, отражающий выносливость и общую физическую работоспособность спортсмена по уровню мощности аэробного механизма энергообеспечения мышечной деятельности спортивного характера; он складывается из доставки кислорода к тканям (в первую очередь к скелетным мышцам) и потребления ими кислорода. Помимо этого, у спортсменов с травмой спинного мозга сердечный выброс на 10–25%, а ударный объем — на 15–30% ниже, чем у здоровых спортсменов.

В случаях поражения шейного отдела позвоночника выше уровня отхождения симпатических стволов часто отмечаются тетраплегия и артериальная гипотония, низкая максимальная ЧСС и сниженный венозный возврат за счет венозного застоя крови, что еще больше уменьшает сердечный выброс и ударный объем, вследствие чего снижается кислородное обеспечение тканей. Поэтому общепринятые гемодинамические показатели, такие как ЧСС и АД, при выполнении нагрузочного теста у спортсменов с ПОДА не могут применяться в качестве маркеров уровня физической работоспособности.

В сравнении со здоровыми спортсменами паралимпийцы с поражением спинного мозга имеют более низкую мышечную массу. Так, при тетраплегии, как правило, она ниже, чем при нижней параплегии. При атрофии мышц МПК тоже снижается; у спортсменов с параплегией величина МПК в среднем такая же, как и у людей, ведущих малоподвижный образ жизни, а у спортсменов с тетраплегией — еще ниже.

Приведенные данные обусловливают низкую толерантность мышц верхних конечностей к физическим нагрузкам как следствие неадекватности кровоснабжения, гипокинетической циркуляции и ограниченного аэробного энергетического ресурса. При нагрузке значительно быстрее достигается переход к анаэробному метаболизму.

Инвалиды, перенесшие спинномозговую травму, во время занятий физической культурой испытывают влияние ряда специфических факторов, которые обусловлены поражением центральной нервной системы и проявляются двигательной, сенсорной и вегетативной дисфункцией. Такими специфическими факторами риска являются: нестабильное положение туловища, гипотензивная реакция на физическую нагрузку, ортостатическая гипотензия, вегетативная дисрефлексия, мышечные спазмы, нарушение терморегуляции [17].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты исследования могут быть использованы врачами по спортивной медицине при оценке подготовленности обследуемых спортсменов при условии проведения нагрузочного тестирования по указанным в статье протоколам. Теоретическая значимость работы заключается в расширении представлений о физиологических диапазонах работоспособности спортсменов разного уровня подготовленности. Полученные данные могут широко применяться как в МБО, так и НМО спорта высших достижений. Кроме того, они могут быть использованы для отбора спортсменов (особенно взрослых) для занятий зимними видами спорта с целью определения этапов их многолетней подготовки, что наиболее актуально для участников СВО, не утративших спортивные физические кондиции в результате ранения и восстановления после него. Не менее актуальными полученные результаты могут стать для детей-инвалидов, начинающих тренироваться в зимних видах спорта в секциях адаптивного спорта и адаптивной физкультуры. Показатели, полученные при ручной эргометрии, имеют существенное практическое значение для отбора и подготовки в спорте высших достижений.

Вклад авторов. Все авторы подтверждают соответствие своего авторства критериям ICMJE. Наибольший вклад распределен следующим образом: И.В. Пастухова — проведение анализа показателей работоспособности паралимпийцев всех видов спорта в течение 10 лет, организация исследований, разработка и дальнейшее ведение базы данных, идея и план исследования; И.В. Круглова — формирование базы данных спортсменов, организация исследований в течение 10 лет, описание характеристики спортсменов, редактирование и подготовка итоговой версии статьи.