Введение
Недостаточная физическая активность — один из важнейших факторов риска развития хронических неинфекционных заболеваний. Физическая активность, и особенно систематически выполняемые тренировки, предотвращают развитие ишемической болезни сердца, инсульта, диабета, некоторых видов рака, оказывают положительное влияние на многие факторы риска, включая артериальную гипертонию, дислипидемию, избыточную массу тела. Физические упражнения благодаря их вкладу в контроль факторов риска сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ) играют важную роль в снижении заболеваемости и смертности; недостаточная физическая активность повышает риск развития ССЗ на 20% [1]. В связи с этим повышение физической активности является одной из важных задач сохранения здоровья населения [2, 3].
Для поддержания здоровья и профилактики развития хронических неинфекционных заболеваний рекомендовано заниматься аэробной умеренной физической активностью не менее 150 мин в неделю или интенсивной не менее 75 мин в неделю [4]. Для занятий может быть использовано большое разнообразие физических нагрузок, включающих в основном аэробную мышечную работу [1]. Аэробная физическая активность (ходьба, бег, езда на велосипеде) — это неотъемлемая часть программ первичной и вторичной профилактики. В последние годы получили популярность водные виды тренировок, используемые как альтернатива наземной тренирующей нагрузке с целью повышения аэробных возможностей и общей выносливости. Водные виды тренировок имеют ряд преимуществ: небольшая нагрузка на суставы, низкая травматичность; водные тренировки — это идеальная форма физических упражнений для лиц, страдающих заболеваниями суставов и избыточной массой тела, а также для пожилых [5]. Положительный эмоциональный заряд водных групповых упражнений повышает мотивацию, что особенно важно для сохранения длительной приверженности занятиям.
Профилактический эффект физической активности зависит от частоты, продолжительности и интенсивности занятий [6]. Правильное назначение тренирующей нагрузки (дозирование) — ключевой фактор реализации положительных физиологических эффектов тренировочного процесса и обеспечения безопасности тренировок. Для достижения позитивного эффекта продолжительность выполнения аэробных упражнений должна быть не менее 20—30 мин, а интенсивность — не ниже умеренной [6].
Уникальные свойства водной среды (гидростатическое давление, вязкость), специфическое действие температурного режима и уровень погружения вносят существенные коррективы в реакцию сердечно-сосудистой системы на нагрузку во время водной аэробной тренировки. Имеются определенные методологические проблемы при планировании таких тренировок: нет, например, ясности, как результаты нагрузочного теста могут быть использованы при расчете интенсивности водной аэробной тренировки. Разработка персонифицированных подходов к назначению интенсивности и поддержанию ее уровня для разных видов водных тренировок является актуальной.
На практике регулирование интенсивности нагрузки во время тренировки основывается на оценке частоты сердечных сокращений (ЧСС) и появлении признаков утомления. Во всем мире для оценки субъективного восприятия уровня нагрузки широко используется шкала Борга [7]. Это вертикальная шкала с численными значениями от 6 до 20 баллов и словесным описанием возрастающей интенсивности нагрузки; она позволяет оценить совокупное субъективное ощущение изменений, возникающих в сердечно-сосудистой, скелетно-мышечной и легочной системах при выполнении физической нагрузки, являясь индикатором интенсивности выполняемых упражнений [8]. Показано, что шкала Борга коррелирует с ЧСС и максимальным потреблением кислорода (МПК) [9], что дает возможность использовать ее для назначения и контроля интенсивности тренировок, применяемых в различных реабилитационно-профилактических программах [10—14].
Цель исследования — оценка возможности использования шкалы Борга для назначения и контроля интенсивности водной аэробной тренировки, а также связи между шкалой Борга и ЧСС в водной среде.
Материал и методы
В исследование были включены 11 здоровых лиц (из них 3 — мужского пола), не принимающих медикаменты (табл. 1).
Таблица 1. Характеристика участников исследования (M±SD)
| Параметр/Parameter | Значение/Value |
| Возраст, годы Age, years | 46,4±7,5 |
| Индекс массы тела, кг/м2 Body mass index, kg/m2 | 27,0±2,8 |
| ЧСС в покое, уд/мин HR at rest, beats/min | 70,8±8,9 |
| АД систолическое, мм рт.ст. Systolic BP, mm Hg | 127,2±5,6 |
| АД диастолическое, мм рт.ст. Diastolic BP, mm Hg | 82,7±6,6 |
Примечание. АД — артериальное давление.
После подписания информированного согласия всем участникам проводилось физикальное обследование; кардиопульмональная проба выполнялась на тредмиле с определением параметров газообмена и ЧСС на пике нагрузки. При проведении теста использовались показания к его прекращению, рекомендованные Д.М. Ароновым [15].
Тренировка продолжительностью 45 мин состояла из вводного (5 мин), основного (30 мин) и заключительного периода (10 мин). Разминка включала разные виды ходьбы. Основная часть занятия состояла из базовых стандартных упражнений аэробной направленности, сгруппированных в периоды длительностью по 10 мин: бег на месте (поочередное сгибание ног в тазобедренных суставах); прыжки на месте с поочередным сведением и разведением ног во фронтальной плоскости; прыжки на месте с поочередным сведением и разведением ног в сагиттальной плоскости; махи ногами вперед-назад (в сагиттальной плоскости) и в стороны (во фронтальной плоскости); выпады в прыжке с наклоном корпуса в сагиттальной плоскости (с поочередной сменой ног). Заключительная часть включала упражнения на координацию, динамические растягивающие и дыхательные упражнения. Комплекс был составлен из стандартных упражнений, не требующих высокой двигательной подготовленности [16].
Температура воды в бассейне составляла 29 °C, уровень воды — от 1 м 30 см до 1 м 50 см.
За день до тренировки проводилось ознакомительное занятие, во время которого обследуемые осваивали выполнение упражнений и получали инструкции по использованию шкалы Борга.
Шкала Борга размещалась в виде плаката на стене перед участниками. Во время тренировки испытуемые должны были поддерживать уровень нагрузки, соответствовавший 12—14 баллам — от «умеренно» до «умеренно тяжело» [3, 6, 17]. Участники выполняли самостоятельный подсчет ЧСС в конце каждого периода и определяли уровни напряжения по шкале Борга.
Регулирование интенсивности нагрузки осуществлялось путем изменения темпа выполнения упражнений, амплитуды движений, добавления поворотов, выполнения упражнений в перемещении. Занятия проводили под руководством инструктора по лечебной физической культуре.
Интенсивность нагрузки (легкая, средняя, высокая) определялась согласно критериям Американского колледжа спортивной медицины [6].
Для расчета процента резерва ЧСС использовалась формула:
Статистическую обработку данных проводили в программе XLStat. Данные представлены в виде среднего значения и стандартного отклонения. Оценка взаимосвязи между переменными осуществлялась по коэффициенту корреляции Пирсона. Для сравнения относительных показателей (долей) использовался точный критерий Фишера. Уровень значимости p<0,05 рассматривали как достоверный.
Результаты
Результаты кардиопульмонального теста
Средняя ЧСС в покое составила 70,8±8,9 уд/мин. ЧСС на первом вентиляционном пороге в среднем равнялась 112±15,7 уд/мин. ЧССмакс по результатам кардиопульмонального теста составила 153,1±19,4 уд/мин. Максимальное потребление кислорода — 25,6±6,5 мл/кг/мин.
Показатели ЧСС и шкалы Борга во время тренировки
Показатели ЧСС во время тренировки составили в среднем 126,8±14,0 уд/мин. Интенсивность выполняемой нагрузки соответствовала 82% от максимальной ЧСС, определяемой в ходе кардиопульмональной пробы, и 68% от резерва ЧСС, что согласно классификации уровня физической активности Американского колледжа спортивной медицины [6] соответствовало высокому уровню интенсивности. Средняя оценка по шкале Борга составила 13,2±0,78 балла, что соответствовало высокому уровню нагрузки (или на границе между средним и высоким) согласно той же классификации.
При оценке взаимосвязи между ЧСС и шкалой Борга по трем периодам основной части тренировки была выявлена достоверная корреляционная связь средней степени выраженности в первом периоде тренировки (табл. 2).
Таблица 2. ЧСС и оценка по шкале Борга у обследуемых в основной части тренировки и корреляция между этими показателями
| Показатель Parameter | Время тренировки, мин Training time, min | ||
| 10 | 20 | 30 | |
| ЧСС, уд/мин HR, beats/min | 121,8±17,8 | 130,2±16,4 | 126,2±9 |
| Шкала Борга, баллы Borg score | 12,8±0,75 | 13,36±0,8 | 13,36±0,67 |
| R | 0,67 | 0,27 | 0,28 |
| P | 0,02 | >0,05 | >0,05 |
Далее был рассчитан процент совпадений при сопоставлении уровня интенсивности, измеренной по ЧСС и по шкале Борга (табл. 3).
Таблица 3. Совпадение определения уровня интенсивности нагрузки по шкале Борга и по ЧСС в основной части тренировки
| Параметр/Parameter | Шкала Борга, баллы/Borg scale, score | |
| 12—13 (средняя интенсивность) 12—13 (moderate intensity) | 14 (высокая интенсивность) 14 (high intensity) | |
| 40—60% резерва ЧСС (средняя интенсивность) 40—60% of HR reserve (moderate intensity) | 27% | 3% |
| 60—80% резерва ЧСС (высокая интенсивность) 60—80% of HR reserve (high intensity) | 33% | 36% |
При оценке интенсивности нагрузки в 12—13 баллов по шкале Борга почти в половине случаев испытуемые ощущали субъективно меньшую интенсивность нагрузки, чем выполняли на самом деле (выше 60% резерва ЧСС), тогда как при высокой интенсивности нагрузки по шкале Борга (14 баллов) наблюдался высокий процент совпадений между разными способами измерения (p<0,05).
Обсуждение
Интенсивность упражнений является важнейшим фактором, определяющим эффективность тренировки, позволяющим в результате регулярных занятий достичь повышения физической работоспособности и в конечном счете реализации всех положительных эффектов физических тренировок. Тренировки могут быть неэффективными при несоответствии интенсивности пороговому уровню. Так, в исследовании J. Cancela Carral и соавт. (2007) [18] 62 пожилые женщины были рандомизированы на 2 группы: водные тренировки в комбинации с силовыми тренировками (1-я группа) или с комплексом аэробных и направленных на развитие гибкости упражнений (2-я группа). После 5 мес тренировок по 45 мин 5 раз в неделю у участниц отсутствовали изменения МПК, хотя наблюдалось улучшение качества жизни и когнитивных функций в обеих группах и увеличение силы мышц в группе силового тренинга. Целью другого исследования [19] была оценка способности глубоководного бега поддержать эффект 10-недельных аэробных тренировок на суше. За 4 нед водных тренировок было отмечено уменьшение МПК на 7%, т.е. возвращение его к уровню до начала исследования. По-видимому, в этих исследованиях интенсивность тренировок была недостаточной (ниже пороговой интенсивности) или способы ее контроля не были адекватными.
Для реализации положительного эффекта аэробных тренировок следует применять упражнения не ниже средней интенсивности. Тренировки очень низкой или очень высокой интенсивности не рекомендуются. Для контроля уровня интенсивности во время групповых тренировок необходимы практичные и надежные инструменты — использование шкалы Борга является простым методом, позволяющим как назначить нагрузку, так и мониторировать уровень ее интенсивности во время занятия.
В настоящем исследовании интенсивность выполнения упражнений задавалась по шкале Борга на уровне 12—14 баллов соответственно общепринятым рекомендациям [3, 6, 17]. При оценке функциональных показателей во время тренировки интенсивность нагрузки была высокая по максимальной ЧСС (82%) и по резерву ЧСС (68%) согласно классификации Американского колледжа спортивной медицины, что подтверждает возможность достижения во время водных аэробных тренировок при назначении и поддержании уровня интенсивности по шкале Борга достаточного уровня нагрузки, необходимой для повышения общей выносливости, работоспособности сердечно-сосудистой и дыхательных систем и профилактического действия по влиянию на факторы риска ССЗ.
Кроме того, целью настоящего исследования была оценка взаимосвязи между ЧСС и шкалой Борга во время тренировки. Такая взаимосвязь показана во время выполнения в воде разных видов аэробной нагрузки в нескольких исследованиях. Так, достоверная корреляция при выполнении упражнений в воде наблюдалась в исследованиях C. Alberton и соавт. (2011) (r=0,65; p<0,001) и S. Pinto и соавт. (2015) (r=0,61; p=0,004) [20, 21]. Принципиальным отличием в дизайне этих исследований было использование кратковременной возрастающей по интенсивности нагрузки, тогда как в настоящем исследовании выполнялся полноценный комплекс упражнений, а тренировка была построена по общепринятой схеме.
Очень высокая корреляционная связь (r=0,858—0,996) между шкалой Борга и ЧСС показана в исследованиях, в которых на водном тредмиле проводили нагрузочный тест по ступенеобразно возрастающей методике [22, 23]. Такой вид нагрузки (кратковременная и возрастающая), по-видимому, приводит к максимальной степени выраженности корреляции между изучаемыми показателями.
Выявленное в настоящем исследовании снижение соотношения интенсивности нагрузки, оцененное по ЧСС и по шкале Борга в середине и конце тренировки, требует дальнейшего изучения. В первом периоде тренировки, продолжавшемся 10 мин, наблюдалась достоверная корреляция между ЧСС и шкалой Борга, по мере увеличения времени нагрузки степень корреляции уменьшалась. Такие различия могут быть связаны с возникновением усталости на фоне продолжительной нагрузки или со сложностью измерения пульса в водной среде.
Данные, полученные в настоящем исследовании, совпадают с результатами исследований, изучающих возможность применения шкалы Борга для регуляции интенсивности при тренировках на велоэргометре и при степ-тренировках [24—26], где также степень корреляции между изучаемыми показателями была невысокой. M. Chen и соавт. [27] по результатам проведенного метаанализа 64 исследований заключили, что возможными факторами, влияющими на взаимосвясь между шкалой Борга и ЧСС, могут являться уровень физической активности, тип аэробной нагрузки, используемый протокол.
В настоящем исследовании при выполнении комплекса водных аэробных тренировок при дозировании интенсивности по шкале Борга была достигнута высокая степень интенсивности нагрузки. Несовпадение оценки по пульсу и шкале Борга может иметь особое значение у лиц с низкой физической работоспособностью или с факторами риска ССЗ. У такой категории лиц, возможно, шкала Борга не является безопасной заменой контроля ЧСС при выполнении аэробных упражнений в воде. Вопрос требует дальнейшего изучения. С практической точки зрения при использовании продолжительных нагрузок высокой интенсивности представляется целесообразным организовать возможность постоянного мониторирования ЧСС во время водной аэробной тренировки или проводить предварительное соотнесение шкалы Борга и показателей нагрузочной пробы на индивидуальном уровне перед началом тренировок. При невозможности проведения пробы или мониторирования ЧСС важно начинать тренировки с нагрузки средней интенсивности (уровень 11—12 баллов по шкале Борга). Полученные данные могут быть полезны для врачей ЛФК, тренеров и инструкторов при определении параметров занятия и интенсивности тренировок.
Заключение
Во время водных аэробных тренировок использование шкалы Борга для назначения и поддержании уровня нагрузки позволяет достичь достаточного уровня интенсивности, необходимого для улучшения кардиореспираторной формы и физической работоспособности, с целью влияния на факторы риска ССЗ. Шкала Борга как самостоятельный метод контроля интенсивности при применении водных аэробных тренировок, особенно при высокоинтенсивных тренировках, должна применяться с осторожностью. Необходимо дальнейшее изучение соотношения методов субъективного измерения интенсивности нагрузки с ЧСС и валидации их использования при проведении водных аэробных тренировок.
Участие авторов: концепция и дизайн — А.Л. Персиянова-Дуброва, Н.Г. Бадалов; сбор и обработка материала — Т.В. Марфина; статистическая обработка данных — А.Л. Персиянова-Дуброва, Т.В.Марфина; написание текста — А.Л. Персиянова-Дуброва; редактирование — Н.Г. Бадалов.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
The authors declare no conflicts of interest.