Методика расчета алгоритмов физической нагрузки при использовании тренажеров нового поколения

Современная технология физической реабилитации исполь­зует алгоритмы физической нагрузки, которые включают ко­личественные параметры, формирующие конкретную ее физиологическую направленность, обеспечивая эффективное воздей­ствие на организм травмированного (больного).

Модели алгоритмов физической нагрузки силового харак­тера реализованы через количественно-временные формулы, рассчитанные с учетом особенностей упражнений, выполняе­мых пациентами на тренажерах Нп, и их функциональным со­стоянием (В.К. Зайцев, 1998, 2001). Общая количественно-вре­менная формула алгоритма физической нагрузки для сеанса физической реабилитации с использованием тренажеров Нп и интервального метода физического воздействия на организм можно представить в виде (с учетом зависимости «F % Р — время»):

АLтр = [(Тс • Н/Т₁) • К/Т₂] • М/Т₃, (1)

где АLтр — алгоритм физической нагрузки силового характера при использовании тренажеров Нп;

Тс — заданное время, с, выполнения одного упражнения;

Н — заданное количество циклов (раз) выполнения упраж­нения;

Т₁ — длительность паузы отдыха между выполнением уп­ражнений;

К — количество повторений в одной серии;

Т₂ — длительность пауз отдыха между повторениями;

М — количество серий;

Т₃ — длительность пауз отдыха между выполнением се­рий.

Использование количественно-временных формул при мо­делировании физической нагрузки позволяет рассчитать ее ко­личественные параметры с определением:

1 — длительности выполнения упражнений, т.е. «чистое» время выполнения упражнений (работы), Та:

Та = Т_с • Н • К • М, (2)

2 — времени пауз отдыха, Т_по между повторениями:

Т_по = Т₁ - (Н - 1), (3)

3 — времени пауз отдыха, Т_пс, между сериями:

Т_пс = Т₃ • (М - 1), (4)

4 — суммарное время алгоритма, Т_алг, при завершении за­нятия после воздействия данной нагрузки:

Т_алг = Т₃ - (М - 1), (5)

5 — суммарное время алгоритма, Т_алг, при продолжении занятия:

Т_алг = Т₃•М, (6)

6 — общее суммарное время, ∑Т_алг, воздействия физи­ческой нагрузки данного алгоритма определяется по формуле:

∑Т_алг = Та + Т_по + Т_пс, (7)

7 — определение физиологической направленности алго­ритма физической нагрузки осуществляется путем расчета ко­эффициента соотношения, rs, между суммой времени всех пауз отдыха (Т_по + Т_пс) и «чистым» временем выполнения упраж­нений. Та:

rc = (Т_ПО + Т_ПС)/Та, (8)

Величина соотношения (Т_по + Т_пс) / Т_а является задаю­щим параметром алгоритма физической нагрузки, на основе которого осуществляются расчеты воздействий физической нагрузки на организм травмированного (больного человека) с учетом его состояния, при разработке, как программ физичес­кой реабилитации, так и программ подготовки спортсменов.

Общие требования к методике применения физических уп­ражнений. Перед назначением занятий лечебной гимнастикой определяются задачи использования физических упражнений, подбираются средства и формы занятий для их решения. Во всех случаях важно соблюдать принципы сочетания общего и местного воздействия физических упражнений, помня, что выздоровление всегда во многом зависит от общего состояния организма больного. Методика применения физических упраж­нений в каждом конкретном случае зависит от диагноза и ста­дии заболевания, индивидуальных особенностей больного, уров­ня его физической подготовленности, возраста и сопутствую­щих заболеваний, т. е. опирается на принцип индивидуального подхода. Вместе с тем в методике ЛФК необходимо придер­живаться и других общепедагогических дидактических прин­ципов: сознательности и активности, доступности, наглядности, систематичности, регулярности, постепенности увеличения нагрузок и от простого к сложному. Нередко больные и выздо­равливающие имеют недостаточный опыт физической культу­ры, поэтому следует особенно тщательно придерживаться этих принципов. Иначе ЛФК не только не улучшит течение заболе­вания и последующую реабилитацию, а вызовет нежелатель­ные осложнения и отвратит больного от использования физи­ческих упражнений.

Важнейшим принципом методики применения физичес­ких упражнений в целях лечения и реабилитации является их дозировка, учитывающая общий объем и интенсивность фи­зической нагрузки. Интенсивность физических упражнений может быть малой, умеренной, большой и максимальной (В.К. Добровольский). К упражнениям малой интенсивности относятся движения небольших мышечных групп, выполняе­мые преимущественно в медленном темпе: движения паль­цев, мелких суставов; физиологические сдвиги при этом не­значительные. К упражнениям умеренной интенсивности от­носятся движения, выполняемые средними и крупными мы­шечными группами в медленном и среднем темпе: упражне­ния на гимнастических снарядах, тренажерах с утяжелением, ускорением, ходьба, бег, ходьба на лыжах и т.п. Эти упраж­нения предъявляют значительные требования к сердечно-со­судистой, дыхательной и нервно-мышечной системам, вызы­вая значительные физиологические сдвиги, которые восста­навливаются в течение десятков минут. Упражнения макси­мальной интенсивности характеризуются вовлечением в рабо­ту большого числа мышц и быстрым темпом движений: бег на скорость, значительные нагрузки на тренажерах, спортив­ные игры и др. При этом наблюдаются субмаксимальные и максимальные сдвиги пульса, частоты дыхания. Восстанов­ление затягивается на часы и дни.

Дозировка физических упражнений зависит от заболевания, его стадии и функционального состояния различных систем организма, прежде всего сердечно-сосудистой и дыхательной систем.

Способы дозировки физической нагрузки. По мнению В. Н. Мошкова, «под дозировкой в лечебной физкультуре сле­дует понимать установление суммарной дозы (величины) физической нагрузки при применении как одного физического уп­ражнения, так и какого-либо комплекса (утренняя гимнастика, занятие лечебной гимнастикой, прогулка и др.)». Физическая нагрузка должна быть адекватна функциональным возможно­стям больного и не быть ни чрезмерно малой, ни чрезмерно большой, так как в одном случае не окажет достаточного ле­чебного эффекта, а в другом — ухудшит состояние больного.

Физическая нагрузка в ЛФК дозируется путем выбора ис­ходных положений, подбора физических упражнений, их про­должительности, количеством повторений каждого упражне­ния, темпом, амплитудой движений, степенью силового на­пряжения, сложностью движений, их ритмом, количеством общеразвивающих и дыхательных упражнений, использовани­ем эмоционального фактора и плотности нагрузки в занятиях лечебной гимнастикой.

Важным элементом в регулировании нагрузки при заняти­ях физическими упражнениями является исходное положение тела. В лечебной физической культуре выбор исходных поло­жений зависит от двигательного режима, назначенного врачом. Различают три основных исходных положения — лежа, сидя и стоя, каждое из которых имеет свои варианты: лежа на спине, на животе, на боку; сидя в постели, на стуле, на ковре с пря­мыми ногами; сидя в постели или на стуле со спущенными ногами; стоя на четвереньках и получетвереньках; стоя без опоры; стоя с опорой на костыли, палки, «ходилки», на брусья, с опорой на перекладину и гимнастическую стенку, спинку сту­ла, и т.д. Например, при заболевании сердечно-сосудистой и дыхательной систем исходными могут быть положения лежа, полулежа с высоким положением головы, сидя, стоя; при по­вреждении позвоночника — лежа на спине и на животе, в по­ложении на четвереньках, полулежа, стоя.

Подбор физических упражнений и определение их продол­жительности производят с учетом принципа постепенности — от легкого к трудному, от простого к сложному, а также осо­бенностей течения болезни и физической подготовленности больного.

Продолжительность физических упражнений определяется фактическим временем, затрачиваемым больным на их выпол­нение, и зависит от сложности упражнений.

Количество упражнений в комплексе и количество повторений каждого зависит от особенностей течения болезни, характера и вида упражне­ний, входящих в данный комплекс, и продолжительности их выполнения. Количество повторений гимнастических упраж­нений для мелких мышечных групп может быть большим, чем для крупных. Темп движения, или быстрота их выполнения, различны. Существуют медленный, средний и быстрый темп движения. В условиях стационара применяют медленный и средний темп, на поликлиническом и санаторном этапах реа­билитации — медленный, средний и быстрый темпы. Умень­шение или увеличение амплитуды движений также позволяет регулировать физическую нагрузку. Степень усилия при вы­полнении движений также влияет на величину нагрузки. При занятиях лечебной физкультурой необходимо постепенно уве­личивать нагрузки в упражнениях по мере овладения ими и роста функциональных возможностей организма. Степень слож­ности движений также влияет на величину нагрузки. При заня­тиях ЛФК необходимо постепенно усложнять упражнения по мере овладения ими и роста функциональных возможностей организма. Ритм движений, или система их чередований, ока­зывает большое влияние на работоспособность. Правильно по­добранный ритм движений отдаляет наступление утомления, способствует уменьшению нагрузки на нервную систему за счет выработки автоматизма.

Соотношение общеразвивающих и дыхательных упражне­ний зависит от периода заболевания. По мере выздоровления уменьшают количество дыхательных упражнений, увеличивая число специальных упражнений. На занятиях физическими уп­ражнениями важно вызвать у больного положительные эмо­ции, что повышает лечебно-оздоровительный эффект и отда­ляет наступление утомления.

Большое значение при дозировке физической нагрузки имеет ее плотность. Плотность нагрузки определяют отноше­нием длительности времени фактического выполнения упраж­нений к длительности всего занятия. На занятиях лечебной гимнастикой плотность нагрузки должна составлять 50—60%, в санаторно-курортных условиях при тренировочном двигатель­ном режиме она может достигать 75% и более. Включая в за­нятия дыхательные упражнения и упражнения на расслабление мышц, чередуя упражнения для различных групп мышц, можно поддерживать высокую плотность занятия, не вызывая утомления у занимающихся.

Формы ЛФК. Различают несколько форм проведения заня­тий ЛФК:

* утренняя гигиеническая,

* лечебная гимнастика,

* са­мостоятельные занятия физическими упражнениями,

* лечебная дозированная ходьба и восхождение (терренкур),

* массовые формы оздоровительной физической культуры, дозированные плавание, гребля, бег и др.

Занятие лечебной гимнастикой является основной формой восстановления функций пострадавшего органа и всего орга­низма в целом и состоит из трех частей — вводной, основной и заключительной. Во вводной части даются элементарные гим­настические и дыхательные упражнения, подготавливающие больного к возрастающей физической нагрузке. Основной раз­дел занятия лечебной гимнастикой решает наиболее важные лечебные задачи и включает специальные и общеразвивающие упражнения, оказывающие положительное воздействие на по­страдавший орган и весь организм больного. Специальные уп­ражнения подбираются с учетом формы заболевания, его кли­нического течения, общего состояния больного. В заключитель­ную часть занятия лечебной гимнастикой включаются элемен­тарные гимнастические и дыхательные упражнения, способ­ствующие расслаблению мышечных групп и снижению общей физической нагрузки.

Утренняя гигиеническая гимнастика для больного организ­ма — это специально подобранный комплекс физических уп­ражнений, способствующий переводу организма из состояния сна—торможения к активному режиму дня.

Самостоятельные занятия физическими упражнениями про­водятся больными, умеющими правильно выполнять их и со­знательно относящимися к качеству выполнения каждого уп­ражнения. Такие больные должны иметь комплекс физичес­ких упражнений, составленный специалистом по ЛФК, с уче­том характера заболевания и их индивидуальных особеннос­тей. Эта форма широко применяется для восстановления утра­ченных функций опорно-двигательного аппарата в клинике не­рвных болезней, травматологии и др. Занятия проводятся не­сколько раз в день.

Лечебная дозированная ходьба показана для нормализации походки больного после травм и заболеваний нервной систе­мы, опорно-двигательного аппарата, а также при нарушениях обмена веществ, для тренировки сердечно-сосудистой и дыха­тельной систем. Дозируется лечебная ходьба скоростью пере­движения, длиной дистанции, рельефом местности. Дозиро­ванное восхождение (терренкур) — лечение дозированной ходь­бой с постепенным подъемом и спуском на специальных марш­рутах. Применяется при заболеваниях сердечно-сосудистой, дыхательной систем, нарушениях обмена веществ, при трав­матических поражениях опорно-двигательного аппарата и не­рвной системы. В зависимости от крутизны подъема маршру­ты терренкура делятся на группы: с углом подъема от 4 до 10°, с углом подъема 11—15° и с углом подъема 16—20°. Наиболее известны маршруты терренкура в Кисловодске, Ессентуках, Сочи.

Дозированные плавание, гребля, ходьба на лыжах, катание на коньках и другие могут являться не только средством ЛФК (как разновидность физических упражнений), но и ее самосто­ятельной формой. Они рассчитаны на дальнейшую тренировку функций пораженных органов и всего организма в целом, а также повышение работоспособности выздоравливающих. При­меняются индивидуально с учетом показаний, противопоказа­ний и соответствующих дозировок. В последнее время широко используются в реабилитации спортсменов, лиц молодого и среднего возрастов.

К массовым формам оздоровительной физической культу­ры относятся элементы спортивных игр, ближний туризм, эле­менты спорта, экскурсии, массовые физкультурные выступле­ния, праздники. Эти формы применяются в период окончатель­ного выздоровления и тренировки всех органов и систем орга­низма, подбираются индивидуально. Массовые формы ЛФК применяются не только с лечебной и реабилитационной, но и с профилактической целью, особенно в группах «Здоровье» и для занятий с лицами пожилого возраста.

Периоды ЛФК и соответствующие им режимы двигательной активности. Методика физических упражнений изменяется на протяжении курса лечения и реабилитации в зависимости от характера заболевания, его течения, состояния и физической подготовленности больного, а также от типа лечебно-профи­лактического учреждения (стационар, поликлиника, санаторий). ЛФК широко используется в процессе физической реабилита­ции и ее применение условно делится на соответствующие пе­риоды — отрезки времени, характеризующие анатомо-функциональное состояние поврежденного органа и всего организма в целом. В соответствии с этим различают три периода.

2 Второй период (функциональный) — период восстановле­ния функций, когда анатомически орган в основном восстанов­лен, а функция его по-прежнему резко нарушена. Например, при переломе иммобилизация снята, костная мозоль образова­на, но движения в суставах ограничены. Задачи второго перио­да: 1) ликвидация морфологических нарушений; 2) восстанов­ление функции больного органа; 3) формирование компенса­ций. В это время физиологическая кривая нагрузки многовершинная, исходные положения разные. Отношения дыхатель­ных упражнений к общеразвивающим и специальным 1:2. Темп средний. В занятие включается 50% общеразвивающих и дыха­тельных упражнений.

3 Третий период (тренировочный) — этап окончательного вос­становления функции не только пострадавшего органа, но и все­го организма в целом. Например, после перелома костей пред­плечья наступило полное восстановление — костная мозоль ок­репла, подвижность в суставах приблизилась к норме, но боль­шие физические нагрузки — висы, упоры, поднятие тяжестей больной выполнить не может. Необходимо постепенно восстановить возможность выполнения этих упражнений. Задачи тре­тьего периода: 1) ликвидация остаточных морфологических и функциональных нарушений; 2) адаптация к производственным и бытовым нагрузкам; 3) тренировка всего организма.

В третьем периоде физиологическая кривая нагрузки мно­говершинная, исходные положения различные. Темп медлен­ный, средний и быстрый. Отношение дыхательных упражне­ний к общеразвивающим и специальным 1:3. В занятие вклю­чается 75% специальных упражнений и 25% — общеразвивающих и дыхательных.

Режимы двигательной активности. Во время госпитализа­ции больных в лечебно-профилактических учреждениях (боль­ница, клиника, госпиталь, отделение реабилитации и диспан­сер) виды двигательного режима соответствуют периодам ЛФК. В первый период больным назначается постельный ре­жим: а) строгий постельный режим для обеспечения больному полного покоя. Питание и туалет с помощью обслуживающего персонала; б) постельный облегченный режим, при котором разрешается поворачиваться и садиться в постели, выполнять движения конечностями, самостоятельно принимать пищу. Туа­лет с помощью обслуживающего персонала.

Во второй период — полупостельный режим (палатный), при котором больной половину дневного времени проводит в положении сидя, ходит по палате и в туалет. И в третий пери­од ЛФК — свободный режим, при котором больной почти все дневное время проводит сидя, стоя, в ходьбе.

В санаториях, домах отдыха и профилакториях назнача­ются следующие двигательные режимы: 1) щадящий режим, в котором применение физических упражнений соответствует свободному режиму в стационаре. Разрешается ходьба в пределах санатория, прогулки, но половина дня должна про­водиться в положении сидя; 2) щадящетренирующий (тонизирующий режим), при котором назначаются экскурсии, массовые развлечения, игры, танцы, купания, прогулки по окре­стностям санатория; 3) тренирующий режим, при котором разрешают длительные прогулки (ближний туризм) и учас­тие во всех мероприятиях, проводимых в указанных лечеб­ных учреждениях.

Организация ЛФК. Организация возлагается на врача-спе­циалиста и инструктора (методиста) по ЛФК с привлечением медицинского персонала (врачей, медицинских сестер) лечеб­ного учреждения. Врачебно-физкультурные диспансеры райо­на, города, области проводят методическое руководство рабо­той всех звеньев лечебно-профилактических учреждений, где работают специалисты по ЛФК. В обязанности врача ЛФК вхо­дит: проводить осмотры больных, назначенных на ЛФК, до, после, а иногда и во время лечения и реабилитации; опреде­лять методику занятий (формы, средства ЛФК, дозировку фи­зических упражнений); руководить и контролировать работу ин­структоров (методистов) ЛФК; давать консультации врачам по вопросам ЛФК, организовывать и проводить санитарно-просветительную работу среди больных и населения. Врач ЛФК присутствует на занятиях с больными и осуществляет врачебно-педагогический контроль за занимающимися. Инструктор (методист) ЛФК организует и проводит занятия лечебной гим­настикой (индивидуальные и групповые) в палате, кабинете или залах ЛФК, на спортивных площадках и верандах. Врач и ин­структор (методист) ЛФК ведут установленную документацию (форма №42, записи в истории болезни), проводят антропометрические и другие исследования, определяют и анализиру­ют эффективность лечения, составляют комплекс и схемы уп­ражнений лечебной гимнастики.

Схемы занятий лечебной гимнастикой разрабатывают при­менительно к основным группам заболеваний по следующей форме: 1) разделы занятий лечебной гимнастикой; 2) порядко­вый номер групп упражнений; 3) исходное положение больно­го; 4) содержание раздела; 5) дозировка — количество упраж­нений в каждой группе; 6) целевая установка, методические указания. Примерные комплексы упражнений лечебной гим­настики должны соответствовать содержанию схемы, отвечать принципу индивидуального подхода к больному и составлять­ся по следующей форме: 1) разделы занятия лечебной гимнас­тикой; 2) порядковый номер групп упражнения; 3) исходное положение больного, 4) описание упражнения; 5) дозировка — количество повторений каждого упражнения и т.п.; б) методи­ческие указания (особенности выполнения упражнений, дыха­ния, темп и т.д.).

Врач лечебной физкультуры отвечает за обеспечение необ­ходимым оборудованием мест для проведения занятий, а ин­структор (методист) лечебной физкультуры является матери­ально ответственным лицом. Зал для проведения групповых занятий по лечебной физической культуре должен иметь пло­щадь 30—40 м², комната для индивидуальных занятий — 16-20 м². Кроме того, должен быть кабинет врача, душевая, раз­девалка, кладовая.

Для занятий на воздухе оборудуются спортивные площад­ки. В отделениях реабилитации, в санаториях и на курортах зал лечебной физкультуры должен быть площадью около 60 м². Желательно иметь также мастерские для трудотерапии, марш­руты терренкура, бассейны, лыжные и водные станции, катки, пляжи и другие сооружения. В залах отделения реабилитации устанавливают гимнастические стенки, шкафы для хранения спортивного инвентаря: гимнастических палок, резиновых и волейбольных мячей, булав, гантелей и т.п. В зале лечебной физкультуры должны быть установлены несколько пролетов гимнастической стенки, гимнастические скамейки, наклонные плоскости, кушетки; стол со скользящей поверхностью (для разработки движений в суставах пальцев больных в травмато­логической и неврологической клиниках); блоковые установ­ки, баскетбольные корзины, большое зеркало, различные при­способления для разработки подвижности суставов и пальцев кисти. В кабинете лечебной физкультуры должны быть нагляд­ные пособия по методике лечебной физкультуры при различ­ных заболеваниях и травмах.

Показания и противопоказания к применению ЛФК. ЛФК показана при всех заболеваниях: в клинике внутренних и нерв­ных болезней, в травматологии, при хирургической патологии, гинекологических и других заболеваниях. Противопоказания крайне ограничены и носят в большинстве случаев временный характер. Это касается заболеваний, сопровождающихся общим тяжелым состоянием больного вследствие шока, инфекции, большой потери крови, тяжелого ранения и т.д. Противопока­заниями к применению ЛФК также являются: сильные боли, опасность возникновения кровотечения, повышение темпера­туры тела выше 37,5 "С и консервативное лечение злокачествен­ных опухолей.

Оценка воздействия и эффективности ЛФК. По данным врачебно-педагогических наблюдений (с исследованием реакции пульса, частоты дыхания и артериального давления) выявля­ются общая нагрузка на организм больного в занятиях физи­ческими упражнениями. На основании этих данных строится физиологическая кривая нагрузки — так называют графическое изображение степени влияния физических упражнений на организм. Нормальная физиологическая кривая физической нагруз­ки характеризуется снижениями и подъемами, подъемы соот­ветствуют учащению (ЧСС) сердечных сокращений, сниже­ние — урежению (ЧСС) сердечных сокращений под влиянием дыхательных упражнений или пауз отдыха, упражнений в ре­лаксации мышц.

Методы врачебно-педагогической оценки влияния ЛФК на организм больного зависят от заболевания, средств, форм ЛФК и включают наблюдения за изменениями в общем состоянии больного, изменением ЧСС на высоте нагрузки в период от­дыха, в деятельности сердечно-сосудистой, дыхательной сис­тем, за появлением одышки, утомления. Для учета эффектив­ности влияния физических упражнений на организм больного могут быть использованы функционально-диагностические методы. Так, в травматологической клинике такими методами будут: антропометрические измерения (окружность конечнос­тей на разных уровнях, динамометрия, гониометрия), электро­миография, миотонометрия и др., при заболеваниях сердечно­сосудистой системы — электрокардиография, пульсометрия и др. Помимо перечисленных методов для учета функциональ­ного состояния организма под влиянием физических упражне­ний применяются функциональные пробы, специфичные для различных заболеваний.

Полученные при обследованиях субъективные и объектив­ные данные оцениваются на основе сопоставления результатов в начале и конце периода наблюдения.