[go: up one dir, main page]

RU2309665C2 - Method for determining adequacy of nonspecific protective adaptive biological system response to external stimulus - Google Patents

Method for determining adequacy of nonspecific protective adaptive biological system response to external stimulus Download PDF

Info

Publication number
RU2309665C2
RU2309665C2 RU2005126846/14A RU2005126846A RU2309665C2 RU 2309665 C2 RU2309665 C2 RU 2309665C2 RU 2005126846/14 A RU2005126846/14 A RU 2005126846/14A RU 2005126846 A RU2005126846 A RU 2005126846A RU 2309665 C2 RU2309665 C2 RU 2309665C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
state
processes
temperature
entropy
nonspecific
Prior art date
Application number
RU2005126846/14A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005126846A (en
Inventor
Алефтина Фёдоровна Конькова (RU)
Алефтина Фёдоровна Конькова
Инна Сергеевна Губарева (RU)
Инна Сергеевна Губарева
Original Assignee
Инна Сергеевна Губарева
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Инна Сергеевна Губарева filed Critical Инна Сергеевна Губарева
Priority to RU2005126846/14A priority Critical patent/RU2309665C2/en
Publication of RU2005126846A publication Critical patent/RU2005126846A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2309665C2 publication Critical patent/RU2309665C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
  • Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: method involves measuring body temperature and environment temperature over working muscles, heart beat rate and influencing factor value. Integrated entropia-negentropia processes relationship value in organism is calculated. Katabolic and anabolic metabolism processes equilibrium state with predominating energy supply mechanism as predominantly aerobic and anaerobic process in organism is revealed from plot pattern. Anaerobic threshold is fixed as aerobic-to-anaerobic process transition point and heart beat rate value and influencing factor value is determined in this point. Energetic state pattern is determined at the moment of study. High-energy state being found to take place, nonspecific protective adaptive biological system response adequacy conclusion is drawn. Low energy state being the case, no adequacy conclusion is drawn. Biosystem deviation degree from stationary state is determined. To do it, integral value d2Si/dt2=f(dSi) is to be plotted in graphic mode on phase plane. The built image is processed for determining nonspecific protective adaptive biological system response evolution vector direction. Adequate nonspecific protective adaptive biological system response evolution is considered to take place if phase portrait has convergent spiral-shaped trajectory pattern, otherwise inadequate evolution pattern is considered to be the case.
EFFECT: enhanced effectiveness of study; high sensitivity to organism state changes.
4 dwg

Description

Изобретение относится к биологии и медицине. Оно может найти применение в научных и прикладных исследованиях поведения биосистем в окружающей среде, в спорте высших достижений, массовой физической культуре, в физиологии, биохимии, психологии, в профессиональной деятельности, связанной со значительными физическими и психоэмоциональными нагрузками, а также на различных этапах реабилитации.The invention relates to biology and medicine. It can find application in scientific and applied research on the behavior of biosystems in the environment, in sports of the highest achievements, in mass physical education, in physiology, biochemistry, psychology, in professional activities associated with significant physical and psycho-emotional stress, as well as at various stages of rehabilitation.

Известен способ определения степени защитной реакции организма на длительную физическую работу, заключающийся в проведении исследования полиморфизма гена ангиотензинпревращающего фермента в геномной ДНК из промывной жидкости ротовой полости обследуемого посредством полимеразной цепной реакции (ПЦР) и определение на основе этих исследований генетической предрасположенности человека к выполнению длительной физической работы по наличию И-аллеля (см. патент RU №2194982, 27.06.2000 г., кл. G 01 №33/48). Недостатком известного способа является сложность осуществления генного анализа, так как для его проведения требуется дополнительное оборудование и реактивы. При этом способ позволяет получить информацию о состоянии организма, например, спортсмена только до начала и после окончания тренировочного периода, но не в его процессе.A known method for determining the degree of a protective reaction of an organism to long-term physical work is to conduct a study of the polymorphism of the angiotensin-converting enzyme gene in genomic DNA from the washing liquid of the oral cavity of the subject through polymerase chain reaction (PCR) and determine, based on these studies, the genetic predisposition of a person to perform long-term physical work by the presence of the I-allele (see patent RU No. 2194982, 06/27/2000, class G 01 No. 33/48). The disadvantage of this method is the complexity of the gene analysis, since it requires additional equipment and reagents. Moreover, the method allows to obtain information about the state of the body, for example, an athlete only before and after the training period, but not in its process.

Наиболее близким к заявленному способу по технической сущности и достигаемому результату является способ определения адекватности реакции организма на внешнее воздействие, включающий измерение значений температуры поверхности тела и воздуха над работающими мышцами человека, вычисление значения показателя эффективности регуляции гомеостаза и определение момента перехода организма в состояние перенапряжения и выявление необходимости снижения величины внешних воздействий или полного их исключения (см. патент RU №2043632, 28.04.1992 г., кл. G 01 №33/48). Однако известный способ является недостаточно информативным, так как не учитывает соотношения энтропийно-негэнтропийных процессов в биосистеме, интенсивность потоков энтропии, а также степень отклонения биосистемы от стационарного состояния.Closest to the claimed method in terms of technical nature and the achieved result is a method for determining the adequacy of the body's response to external influences, including measuring the temperature of the body surface and air above the working muscles of a person, calculating the value of the index of efficiency of homeostasis regulation and determining the moment of transition of the body to a state of overvoltage and identifying the need to reduce the magnitude of external influences or their complete elimination (see patent RU No. 2043632, 04/28/1992, CL G 01 No. 33/48). However, the known method is not sufficiently informative, since it does not take into account the ratio of entropy-non-entropy processes in the biosystem, the intensity of entropy flows, as well as the degree of deviation of the biosystem from the stationary state.

Целью изобретения способа является повышение его универсальности и расширение функциональных возможностей при оценке процессов в биосистеме за счет определения комплексной характеристики взаимосвязей уровней количественно-качественных изменений энтропии внутренней среды биосистемы со степенью отклонения функционирования метаболизма от стационарного состояния по изменению показателей интенсификации катаболических и анаболических процессов с выявлением типов состояния энергогомеостаза неспецифической защитной адаптивной реакции биосистемы. Заявленный способ позволяет проводить оперативный контроль адекватности неспецифической защитной адаптивной реакции в реальном масштабе времени, в том числе в процессе тренировки, а также обеспечивает возможность прогнозирования состояния биосистемы. Предложенный способ при высокой степени точности прост и доступен в воспроизведении.The aim of the invention of the method is to increase its versatility and expand its functionality when assessing processes in a biosystem by determining the complex characteristics of the relationship between the levels of quantitative and qualitative changes in the entropy of the internal environment of a biosystem with the degree of deviation of metabolic functioning from a stationary state by changing the intensification indices of catabolic and anabolic processes with identification of types state of energy homeostasis of non-specific protective adaptive of the biosystem. The claimed method allows for the operational monitoring of the adequacy of a non-specific protective adaptive reaction in real time, including during training, and also provides the ability to predict the state of the biosystem. The proposed method with a high degree of accuracy is simple and affordable to play.

Цель изобретения достигается за счет того, что одновременно с измерением температуры тела и температуры внешней среды над работающими мышцами измеряют частоту сердечных сокращений и величину воздействующего фактора, после чего на основании полученных данных состояние энергетического гомеостаза организма оценивают по интегральному показателю соотношений энтропийно-негэнтропийных процессов в биосистеме, который определяют по формуле:The purpose of the invention is achieved due to the fact that at the same time as measuring body temperature and ambient temperature above the working muscles, the heart rate and the magnitude of the acting factor are measured, after which, on the basis of the obtained data, the state of the body’s energy homeostasis is estimated by the integral indicator of the ratios of entropy-non-entropy processes in the biosystem , which is determined by the formula:

Figure 00000002
Figure 00000002

гдеWhere

Figure 00000003
- интегральный показатель энтропийно-негэнтропийных процессов в биосистеме (вторая производная энтропии),
Figure 00000003
- integral indicator of entropy-non-entropy processes in the biosystem (second derivative of entropy),

λ - коэффициент теплопроводности кожи,λ is the coefficient of thermal conductivity of the skin,

λ' - коэффициент теплопроводности мышц,λ 'is the coefficient of thermal conductivity of the muscles,

Tij - температура ядра биосистемы (справочные данные),T ij is the temperature of the core of the biosystem (reference data),

Tsj - температура тела в конце заданного (j-го) интервала,T sj - body temperature at the end of a given (j-th) interval,

Ts(j-1) - температура тела в начале заданного (j-го) интервала,T s (j-1) - body temperature at the beginning of a given (j-th) interval,

TEj - температура воздуха внешней среды,T Ej is the ambient air temperature,

S0 - равновесное значение энтропии (справочные данные),S 0 - the equilibrium value of entropy (reference data),

dtj - интервал времени измерения значений температуры в минутах,dt j - time interval for measuring temperature values in minutes,

и по графическому изображению интегрального показателя, проводят оперативный анализ адекватности неспецифической защитной адаптивной реакции биосистемы в реальном масштабе времени, для чего по характеру кривой выявляют состояние метаболизма по сбалансированности катаболических и анаболических процессов, а характер ведущего механизма энергетического обеспечения определяют по протеканию преимущественно аэробного или анаэробного процессов в организме, при этом фиксируют анаэробный порог, как точку перехода биосистемы из аэробного процесса в анаэробный, и определяют для этой точки значение частоты сердечных сокращений и величину воздействующего фактора, при этом на основании выявленного состояния метаболизма и характера ведущего механизма энергетического обеспечения в биосистеме определяют тип энергетического состояния на момент исследования и при высокоэнергетическом состоянии биосистемы делают вывод об адекватности неспецифической защитной адаптивной реакции, а при низкоэнергетическом состоянии биосистемы делают вывод о неадекватности неспецифической защитной адаптивной реакции.and on the graphical image of the integral indicator, an on-line analysis of the adequacy of the non-specific protective adaptive response of the biosystem in real time is carried out, for which the metabolic state is determined by the nature of the curve by the balance of catabolic and anabolic processes, and the nature of the leading energy supply mechanism is determined by the predominantly aerobic or anaerobic processes in the body, while fixing the anaerobic threshold, as the transition point of the biosystem from aerobic the process into anaerobic, and determine for this point the value of the heart rate and the magnitude of the affecting factor, while on the basis of the identified metabolic state and the nature of the leading mechanism of energy supply in the biosystem, determine the type of energy state at the time of the study and, with the high-energy state of the biosystem, conclude that the non-specific protective adaptive reaction, and with the low-energy state of the biosystem, they conclude that the non-specific protective adaptive response.

При этом заявленный способ позволяет прогнозировать эволюцию биосистемы, обеспечить возможность регулирования процессов адаптации биосистем и выявить степень отклонения биосистемы от стационарного состояния для чего по графическому изображению интегрального показателя d2Si/dt2=f(dSi) на фазовой плоскости определяют направление вектора развития неспецифической защитной адаптивной реакции биосистемы. Взаимосвязь между уровнем основного (dS) параметра и изменением его скорости четко прослеживается на фазовой плоскости. Последняя представляет собой плоскость, на которой по двум осям координат (X, Y) откладываются две переменные d2Si/dt2=f(dSi), характеризующие поведение данной системы регулирования в динамике. Для биосистемы с адекватной неспецифической защитной адаптивной реакции изображение на фазовой плоскости имеет вид сходящейся спиралевидной траектории. Для биосистемы с неадекватной неспецифической защитной адаптивной реакции зависимость d(dS)/dt-f(dS) на фазовой плоскости представлена расходящемся спиралевидной фазовой траекторией. Известно, что системы с затухающим переходным процессом являются устойчивыми системами, с расходящимися процессами - неустойчивыми.Moreover, the claimed method allows to predict the evolution of the biosystem, to provide the ability to regulate the processes of adaptation of the biosystem and to identify the degree of deviation of the biosystem from the stationary state, for which the graphic image of the integral indicator d2Si / dt2 = f (dSi) on the phase plane determines the direction of the development vector of the non-specific protective adaptive reaction of the biosystem . The relationship between the level of the main (dS) parameter and the change in its speed is clearly traced on the phase plane. The latter is a plane on which two variables d2Si / dt2 = f (dSi), characterizing the behavior of a given control system in dynamics, are plotted along two coordinate axes (X, Y). For a biosystem with an adequate nonspecific protective adaptive reaction, the image on the phase plane has the form of a converging spiral-shaped trajectory. For a biosystem with an inadequate nonspecific protective adaptive reaction, the dependence d (dS) / dt-f (dS) on the phase plane is represented by a diverging spiral-shaped phase trajectory. It is known that systems with a damped transient are stable systems, with diverging processes - unstable.

Количественно-качественные изменения энтропии внутренней среды (dSi) определяют степень отклонения в функционировании метаболизма от стационарного состояния. Значения d2Si/dt2>0 являются показателями интенсификации катаболических процессов, значения d2Si/dt2<0 отражают преобладание анаболических процессов. Положительный эффект заключается в том, что реализация заявленного способа позволяет определить изменения внутренней среды биосистемы на молекулярном (биохимия, биофизика), организменном и надорганизменном уровнях с определением основного интегрального показателя, характеризующего адекватность изменения неспецифической защитной адаптивной реакции на любое внешнее воздействие.Quantitative-qualitative changes in the entropy of the internal environment (dSi) determine the degree of deviation in the functioning of metabolism from a stationary state. Values of d2Si / dt2> 0 are indicators of the intensification of catabolic processes, values of d2Si / dt2 <0 reflect the predominance of anabolic processes. The positive effect is that the implementation of the claimed method allows you to determine changes in the internal environment of the biosystem at the molecular (biochemistry, biophysics), organismic and supraorganismal levels with the determination of the main integral indicator characterizing the adequacy of changes in a nonspecific protective adaptive reaction to any external effect.

Интегральный показатель соотношений энтропийно-негэнтропийных процессов в биосистеме в математическом выражении представляет собой вторую производную энтропии.The integral indicator of the ratios of entropy-non-entropy processes in a biosystem in mathematical expression is the second derivative of entropy.

Любое внешнее воздействие вызывает в организме два типа ответной реакции: адекватную и неадекватную. При адекватной реакции сохраняется сбалансированность катаболических и анаболических процессов. Неадекватная ответная реакция характеризуется дисбалансом катаболических и анаболических процессов, которое проявляется в чрезмерной интенсификации катаболических реакций и в снижении анаболических, что приводит систему не только к субстратному и энергетическому истощению, но и увеличению теплопродукции. Изменение внутренней энергии биосистемы (в том числе организма человека) подчиняется законам термодинамики. Исследования проводились на эволюционирующей биологической системе. В качестве модели использовано физическое воздействие разной длительности и интенсивности, вплоть до экстремальной. Уровень воздействия оценивался по адекватности неспецифической защитной адаптивной реакции. Характер воздействия определялся по интегральному показателю соотношений энтропийно-негэнтропийных процессов внутренней среды.Any external effect in the body causes two types of response: adequate and inadequate. With an adequate reaction, the balance of catabolic and anabolic processes is maintained. An inadequate response is characterized by an imbalance of catabolic and anabolic processes, which manifests itself in excessive intensification of catabolic reactions and a decrease in anabolic, which leads the system not only to substrate and energy depletion, but also to an increase in heat production. Changes in the internal energy of a biosystem (including the human body) obey the laws of thermodynamics. Research has been conducted on an evolving biological system. As a model, the physical effect of different durations and intensities, up to extreme ones, was used. The level of exposure was evaluated by the adequacy of the non-specific protective adaptive response. The nature of the impact was determined by the integral indicator of the ratios of the entropy-non-entropy processes of the internal environment.

Основой адаптивных процессов является энергообеспечение организма для поддержания оптимального функционирования его систем.The basis of adaptive processes is the energy supply of the body to maintain the optimal functioning of its systems.

По величине d2Si/dt2 можно судить об интенсивности потоков энтропии, о степени отклонения биосистемы от стационарного состояния. По характеру полученной кривой выявляют тип энергетического состояния организма. Можно выделить 8 типов энергетического состояния организма, позволяющих оценить адекватность реакции организма на величину и качество физической нагрузки, характеризовать катаболический и анаболический процессы, аэробно-анаэробные показатели и сделать заключение о сбалансированности катаболических и анаболических процессов, а также судить о состоянии гомеостаза.By the value of d2Si / dt2, one can judge the intensity of entropy fluxes and the degree of deviation of the biosystem from the stationary state. By the nature of the obtained curve, the type of energy state of the organism is revealed. We can distinguish 8 types of energy state of the body, allowing to assess the adequacy of the body's response to the size and quality of physical activity, characterize the catabolic and anabolic processes, aerobic-anaerobic indicators and make a conclusion about the balance of catabolic and anabolic processes, as well as to judge the state of homeostasis.

1 тип1 type

Высокоэнергетическое состояние. Реакция организма в данном тесте соответствует величине и направленности физической нагрузки. Аэробные возможности организма высокие. Энергообразующие (катаболические) процессы - оптимальные. Восстановительные (анаболические) процессы - оптимальные. Полная сбалансированность путей метаболизма, синхронизация фаз метаболизма. Потенциальные резервы организма не исчерпаны.High energy state. The body reaction in this test corresponds to the magnitude and direction of physical activity. The aerobic capacity of the body is high. Energy-forming (catabolic) processes are optimal. Recovery (anabolic) processes are optimal. A complete balance of metabolic pathways, synchronization of the phases of metabolism. Potential reserves of the body are not exhausted.

2 тип2 type

Высокоэнергетическое состояние. Реакция организма в данном тесте соответствует величине и направленности физической нагрузки. Аэробные возможности организма высокие. Энергообразующие (катаболические) процессы - оптимальные. Восстановительные (анаболические) процессы - оптимальные. Полная сбалансированность путей метаболизма, синхронизация фаз метаболизма. Потенциальные резервы организма исчерпаны.High energy state. The body reaction in this test corresponds to the magnitude and direction of physical activity. The aerobic capacity of the body is high. Energy-forming (catabolic) processes are optimal. Recovery (anabolic) processes are optimal. Complete balance of metabolic pathways, synchronization of the phases of metabolism. Potential reserves of the body are exhausted.

3 тип3 type

Высокоэнергетическое состояние организма на фоне низкой компенсаторной возможности капилярного сосудистого русла. Состояние развивается при низкой тренированности. Возможно при небольшом стаже спортивной деятельности, преобладании нагрузок анаэробной направленности в тренировочной процессе.The high-energy state of the body against the background of the low compensatory ability of the capillary vascular bed. The condition develops with low fitness. It is possible with a short experience of sports activity, the prevalence of loads of anaerobic orientation in the training process.

4 тип4 type

Высокоэнергетическое состояние. Основные энергодающие процессы креатинфосфатный и АТФ-азный. Липолиз не задействован. Генотип характерен для скоростно-силовых проявлений в спорте. Перспективы повышения удельной мощности относительно не высоки.High energy state. The main energy-generating processes are creatine phosphate and ATPase. Lipolysis is not involved. The genotype is characteristic of speed-power manifestations in sport. The prospects for increasing specific power are relatively low.

5 тип5 type

Низкоэнергетическое состояние. Реакция организма не соответствует величине и направленности предложенной нагрузки. Аэробные возможности организма низкие. Десинхронизация фаз метаболизма на фоне гиперкатаболической реакции. Анаболические процессы снижены. Потенциальные резервы организма исчерпаны.Low energy state. The reaction of the body does not correspond to the magnitude and direction of the proposed load. The aerobic capacity of the body is low. Desynchronization of the phases of metabolism against the background of a hypercatabolic reaction. Anabolic processes are reduced. Potential reserves of the body are exhausted.

6 тип6 type

Низкоэнергетическое состояние. Реакция организма не соответствует величине и направленности предложенной нагрузки. Аэробные возможности организма низкие, Десинхронизация фаз метаболизма на фоне гиперкатаболической реакции. Анаболические процессы снижены. Низкая компенсаторная возможность капилярного сосудистого русла. Состояние развивается при перетренированности, особенно при преобладании нагрузок силового характера и анаэробной направленности.Low energy state. The reaction of the body does not correspond to the magnitude and direction of the proposed load. The aerobic capacity of the body is low. Desynchronization of the phases of metabolism against the background of a hypercatabolic reaction. Anabolic processes are reduced. Low compensatory ability of the capillary vascular bed. The condition develops with overtraining, especially with the predominance of power loads and anaerobic focus.

7 тип7 type

Низкоэнергетическое состояние. Реакция организма не соответствует величине и направленности предложенной нагрузки. Аэробные возможности организма низкие. Десинхронизация фазметаболизма на фоне гиперкатаболической реакции. Анаболические процессы снижены. Потенциальные резервы организма не исчерпаны. Нарушение централизации кровообращения.Low energy state. The reaction of the body does not correspond to the magnitude and direction of the proposed load. The aerobic capacity of the body is low. Desynchronization of phase metabolism against the background of a hypercatabolic reaction. Anabolic processes are reduced. Potential reserves of the body are not exhausted. Violation of the centralization of blood circulation.

8 тип8 type

Низкоэнергетическое состояние. Реакция организма не соответствует величине и направленности предложенной нагрузки. Низкие аэробные возможности. Десинхронизация фаз метаболизма. Низкоэнергетическая гипокатаболическая реакция на фоне высокого анаболизма. ДетренированностьLow energy state. The reaction of the body does not correspond to the magnitude and direction of the proposed load. Low aerobic capacity. Desynchronization of the phases of metabolism. Low-energy hypocatabolic reaction against a background of high anabolism. Detraining

Сущность заявленного способа поясняется чертежами, где на фиг.1 показана реакция на внешнее воздействие биосистемы, функционирующей в высокоэнергетическом режиме, на фиг.2 показана реакция биосистемы на внешнее воздействие, функционирующей в низкоэнергетическом режиме, на фиг.3 представлен фазовый портрет биосистемы с адекватной неспецифической защитной адаптивной реакцией, а на фиг.4 представлен фазовый портрет биосистемы с неадекватной реакцией на внешнее воздействие.The essence of the claimed method is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a reaction to an external action of a biosystem operating in a high-energy mode, Fig. 2 shows a reaction of a biosystem to an external action, operating in a low-energy mode, Fig. 3 shows a phase portrait of a biosystem with an adequate non-specific protective adaptive reaction, and figure 4 presents a phase portrait of a biosystem with an inadequate response to external influences.

Осуществление заявленного способа рассматривается на конкретном примере и поясняется фиг.1 и фиг.3. Спортсмен выполнял тренировочную программу на гребном эргометре "Concept II", которая представляет собой работу в постепенно "утяжеляющихся" условиях. Первоначально заданная мощность 100 Вт, которую спортсмен удерживал в течение 3-х минут, повышалась на 50 Вт каждые 3 минуты. Последующая ступень выполнялась спортсменом при нарастающих изменениях в системе энергогомеостаза. При этом температуру ядра биосистемы принимают обычно равной 37°С. Температура тела в процессе исследования изменялась от 32,6 до 36,3°С, а частота сердечных сокращений от 90 уд. в мин до 187 уд в мин. Функционирование организма спортсмена высокого класса отображено на графике интегрального показателя соотношения энтропийно-негэнтропийных процессов в организме (фиг.1), построенному по формуле (1). Кривая представляет собой реакцию биосистемы на любое воздействие и является количественно-качественным отражением состояния энергообмена. Наличие части кривой, лежащей ниже нулевой линии с 3 по 12 минуту, указывает на задействованность преимущественно аэробных энергопроизводящих процессов и характеризует адекватность неспецифической защитной адаптивной реакции. На 12-й минуте кривая пересекает "нулевую" линию. Точка пересечения является показателем перехода процессов преимущественно аэробного энергетического обеспечения на анаэробное и является порогом анаэробного обмена Точки, соответствующие 3-й и 12-й минутам работы для биосистемы, являются точками переключения фаз метаболизма. В точке А на 3-й минуте происходит переключение катаболической фазы на анаболическую, в точке В на 12 минуте - переключение с анаболической фазы на катаболическую. Величина мощности в точке А составляет 150 Вт, а частота сердечных сокращений - 120 ударов в минуту, в точке В величина мощности составляет 300 Вт, а частота сердечных сокращений 180 ударов в минуту. Наличие этих данных позволяет дать заключение о характере ведущего механизма энергетического обеспечения, в данном примере аэробного, состоянии сбалансированности катаболических и анаболических процессов метаболизма, и сделать вывод, что энергетическое состояние спортсмена соответствует 2 типу, а порог анаэробного обмена данного спортсмена определяется на мощности 300 Вт и пульсе 180 ударов в минуту. На данном примере можно сделать вывод об адекватном развитии неспецифической защитной адаптивной реакции при заданной физической нагрузке.The implementation of the claimed method is considered in a specific example and is illustrated in figure 1 and figure 3. The athlete performed the training program on the Concept II rowing ergometer, which is a work in gradually “heavier” conditions. The initially set power of 100 watts, which the athlete held for 3 minutes, increased by 50 watts every 3 minutes. The next step was performed by the athlete with increasing changes in the energy homeostasis system. In this case, the core temperature of the biosystem is usually taken equal to 37 ° C. The body temperature during the study varied from 32.6 to 36.3 ° C, and the heart rate from 90 beats. min to 187 beats per min. The functioning of the body of a high-class athlete is displayed on the graph of the integral indicator of the ratio of entropy-negentropic processes in the body (Fig. 1), constructed according to formula (1). The curve represents the response of the biosystem to any effect and is a quantitative and qualitative reflection of the state of energy exchange. The presence of a part of the curve lying below the zero line from 3 to 12 minutes indicates the involvement of predominantly aerobic energy-producing processes and characterizes the adequacy of a nonspecific protective adaptive reaction. At the 12th minute, the curve crosses the “zero” line. The intersection point is an indicator of the transition of processes of predominantly aerobic energy supply to anaerobic and is the threshold of anaerobic metabolism. Points corresponding to the 3rd and 12th minutes of work for the biosystem are points of switching phases of metabolism. At point A, at the 3rd minute, the catabolic phase switches to the anabolic phase; at point B at 12 minutes, the catabolic phase switches from the anabolic phase. The power at point A is 150 watts, and the heart rate is 120 beats per minute, at point B the power is 300 watts, and the heart rate is 180 beats per minute. The presence of these data allows us to conclude on the nature of the leading mechanism of energy supply, in this example aerobic, the state of balance of the catabolic and anabolic metabolic processes, and to conclude that the athlete’s energy state corresponds to type 2, and the threshold of anaerobic metabolism of this athlete is determined at a power of 300 W and heart rate of 180 beats per minute. In this example, we can conclude that the development of a nonspecific protective adaptive reaction with a given physical load is adequate.

Для прогнозирования эволюции биосистемы данного спортсмена строим графическое изображение на фазовой плоскости d2Si/dt2=f(dSi) (фиг.3). Наличие фазового портрета в виде сходящейся спиралевидной траектории характеризует адекватное развитие неспецифической защитной адаптивной реакции организма данного спортсмена при заданных нагрузках.To predict the evolution of the biosystem of this athlete, we construct a graphic image on the phase plane d2Si / dt2 = f (dSi) (Fig. 3). The presence of a phase portrait in the form of a converging spiral-shaped trajectory characterizes the adequate development of a nonspecific protective adaptive reaction of the body of this athlete at given loads.

На фиг.2 показан пример функционирования организма спортсмена в низкоэнергетическом режиме. Кривая интегрального показателя энтропийно-негэнтропийных процессов в организме не опустилась ниже нулевой линии, что является показателем преобладания катаболических процессов метаболизма и анаэробного характера ведущего механизма энергетического обеспечения, что соответствует 6 типу энергетического состояния организма. Наличие фазового портрета (фиг.4) данного спортсмена в виде расходящейся спиралевидной траектории характеризует неадекватное развитие неспецифической защитной адаптивной реакции данного спортсмена при заданных нагрузках.Figure 2 shows an example of the functioning of the athlete's body in low energy mode. The curve of the integral indicator of entropy-non-entropy processes in the body did not fall below the zero line, which is an indicator of the predominance of catabolic metabolic processes and the anaerobic nature of the leading mechanism of energy supply, which corresponds to type 6 energy state of the body. The presence of a phase portrait (figure 4) of this athlete in the form of a diverging spiral-shaped trajectory characterizes the inadequate development of a nonspecific protective adaptive reaction of this athlete at given loads.

При заключении по графику фиг.1 и фиг.2 оценивают интегральный показатель энтропийно-негэнтропийных процессов, уровень частоты сердечных сокращений и мощность. И определяют индивидуальные пульсовые границы частоты сердечных сокращений для аэробной восстанавливающей зоны и аэробной развивающей зоны. Все показатели сопоставляются. Сопоставление интегрального показателя, частоты сердечных сокращений и мощности в одном и том же интервале дает возможность судить о качестве (аэробная или анаэробная) и количестве нагрузки (уровень мощности, необходимая доза и длительность) и оценить в целом адекватность состояния неспецифической защитной адаптивной реакции на физическое воздействие, что позволяет в дальнейшем правильно построить тренировочный процесс, период восстановления или реабилитации.When concluding the graph of figure 1 and figure 2 evaluate the integral indicator of entropy-non-entropy processes, the level of heart rate and power. And individual pulse limits of heart rate for an aerobic recovery zone and an aerobic developing zone are determined. All indicators are compared. Comparison of the integral indicator, heart rate and power in the same interval makes it possible to judge the quality (aerobic or anaerobic) and the amount of load (power level, required dose and duration) and assess the overall adequacy of the state of a nonspecific protective adaptive response to physical exposure , which allows in the future to correctly build the training process, the recovery or rehabilitation period.

Наличие у тренера и врача подобных сведений позволит ответить на вопрос о соответствии состояния биоэнергетики организма спортсмена требованиям, предъявляемым современной системой подготовки в данном виде спорта и судить об эффективности определенного тренировочного цикла.The presence of such information by the trainer and doctor will help answer the question about the compliance of the athlete’s bioenergy state with the requirements of the modern training system in this sport and judge the effectiveness of a particular training cycle.

Данный способ при его использовании показал высокую эффективность и чувствительность к изменениям состояния организма при определении неспецифической защитной адаптивной реакции не только при спортивных нагрузках, но и при напряженной интеллектуальной деятельности, а также при любом внешнем возмущающем воздействии на биосистему.This method, when used, showed high efficiency and sensitivity to changes in the state of the body when determining a nonspecific protective adaptive reaction not only during sports loads, but also during intense intellectual activity, as well as with any external disturbing effect on the biosystem.

Claims (1)

Способ определения адекватности неспецифической защитной адаптивной реакции организма на внешнее воздействие, включающий измерение температуры поверхности тела с одновременным измерением температуры внешней среды над работающими мышцами для определения состояния энергетического гомеостаза организма, отличающийся тем, что одновременно с измерением температуры тела и температуры внешней среды над работающими мышцами измеряют частоту сердечных сокращений и величину воздействующего фактора, после чего на основании полученных данных оценивают состояние энергетического гомеостаза организма по интегральному показателю соотношений энтропийно-негэнтропийных процессов в организме, который определяют по формулеA method for determining the adequacy of a nonspecific protective adaptive reaction of an organism to external influences, including measuring the temperature of the body surface while measuring the temperature of the environment over working muscles to determine the state of energy homeostasis of the body, characterized in that simultaneously with measuring body temperature and the temperature of the environment over working muscles heart rate and magnitude of the affecting factor, after which, based on the data x assess the state of energy homeostasis by the integral indicator ratios entropy-negentropic processes in the body which is defined by the formula
Figure 00000004
Figure 00000004
где
Figure 00000005
- интегральный показатель энтропийно-негэнтропийных процессов в организме - вторая производная энтропии;
Where
Figure 00000005
- an integral indicator of entropy-non-entropy processes in the body - the second derivative of entropy;
λ - коэффициент теплопроводности кожи;λ is the coefficient of thermal conductivity of the skin; λ' - коэффициент теплопроводности мышц;λ 'is the thermal conductivity of the muscles; Тij - температурное ядро организма;T ij is the temperature core of the body; Tsj - температура тела в конце заданного j-го интервала;T sj - body temperature at the end of a given j-th interval; Ts(j-1) - температура тела в начале заданного j-го Интервала;T s (j-1) - body temperature at the beginning of a given j-th interval; TEj - температура воздуха внешней среды;T Ej is the ambient air temperature; S0 - равновесное значение энтропииS 0 - equilibrium value of entropy dtj - интервал времени измерения значений температуры, мин,dt j - time interval for measuring temperature values, min, и по графическому изображению интегрального показателя проводят оперативный анализ адекватности неспецифической защитной адаптивной реакции организма в реальном масштабе времени, для чего по характеру кривой выявляют состояние метаболизма по сбалансированности катаболических и анаболических процессов, причем значения d2Si/dt2>0 отражают преобладание катаболических процессов, а значения d2Si/dt2<0 отражают преобладание анаболических процессов, характер ведущего механизма энергетического обеспечения определяют по протеканию аэробного или анаэробного процессов в организме, фиксируют анаэробный порог путем определения значений частоты сердечных сокращений и величины воздействующего фактора как точку перехода реакции организма из аэробного процесса в анаэробный, на основании выявленного состояния метаболизма и характера ведущего механизма энергетического обеспечения в организме определяют тип энергетического состояния на момент исследования и при высокоэнергетическом состоянии организма делают вывод об адекватности неспецифической защитной реакции, а при низкоэнергетическом состоянии организма делают вывод о неадекватности неспецифической защитной адаптивной реакции, при этом по графическому изображению интегрального показателя d2Si/dt2=f(dSi) на фазовой плоскости определяют направление вектора развития неспецифической защитной адаптивной реакции организма и об адекватном развитии неспецифической защитной адаптивной реакции судят по характеру фазового портрета в виде сходящейся спиралевидной траектории, а при получении изображения в виде расходящейся спиралевидной траектории делают вывод о неадекватном развитии неспецифической защитной адаптивной реакции организма.and on the graphic image of the integral indicator, an on-line analysis of the adequacy of the nonspecific protective adaptive reaction of the body is carried out in real time, for which the metabolic state is revealed by the nature of the curve by the balance of catabolic and anabolic processes, and the values of d 2 S i / dt 2 > 0 reflect the predominance of catabolic processes and the values of d 2 S i / dt 2 <0 reflects the predominance of anabolic processes, the nature of the driving gear energy supply determined by the flow of aerobe or anaerobic processes in the body, fix the anaerobic threshold by determining the heart rate and the magnitude of the affecting factor as the transition point of the body’s reaction from the aerobic process to anaerobic, based on the identified metabolic state and the nature of the leading mechanism of energy supply in the body, determine the type of energy state at the time studies and with a high-energy state of the body conclude the adequacy of a nonspecific protective reaction, and with izkoenergeticheskom state organism conclude inadequacy nonspecific protective adaptive response, thus on the graphical representation of the integral parameter d 2 S i / dt 2 = f (dS i) to the phase plane determined by the vector direction of the nonspecific defense adaptive response of the body and an adequate development of the nonspecific defense adaptive reactions are judged by the nature of the phase portrait in the form of a converging spiral-shaped trajectory, and when receiving an image in the form of a diverging spiral-shaped trajectory of affairs There is a conclusion about the inadequate development of a nonspecific protective adaptive reaction of the body.
RU2005126846/14A 2005-08-25 2005-08-25 Method for determining adequacy of nonspecific protective adaptive biological system response to external stimulus RU2309665C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005126846/14A RU2309665C2 (en) 2005-08-25 2005-08-25 Method for determining adequacy of nonspecific protective adaptive biological system response to external stimulus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005126846/14A RU2309665C2 (en) 2005-08-25 2005-08-25 Method for determining adequacy of nonspecific protective adaptive biological system response to external stimulus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005126846A RU2005126846A (en) 2007-02-27
RU2309665C2 true RU2309665C2 (en) 2007-11-10

Family

ID=37990503

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005126846/14A RU2309665C2 (en) 2005-08-25 2005-08-25 Method for determining adequacy of nonspecific protective adaptive biological system response to external stimulus

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2309665C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2487663C1 (en) * 2012-02-20 2013-07-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Научно-исследовательский институт кардиологии" Сибирского отделения Российской академии медицинских наук Method of estimating metabolic and cardiorespiratory adaptation of cardiosurgical patients
RU2574901C1 (en) * 2014-09-30 2016-02-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Федеральный медицинский исследовательский центр имени В.А. Алмазова" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "ФМИЦ им. В.А. Алмазова" Минздрава России) Method for assessing biological reserves of body adaptation to physical load

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
БАРАНОВА Т.И. и др. Системные механизмы оптимизации функционального состояния организма человека в онтогенезе.// Валеология, № 3, 2002, стр.48-54. ЛЕЩИНСКАЯ А.Е. и др. Индекс физического здоровья. // Медицина и спорт, 2005, № 3, стр.18-19. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2487663C1 (en) * 2012-02-20 2013-07-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Научно-исследовательский институт кардиологии" Сибирского отделения Российской академии медицинских наук Method of estimating metabolic and cardiorespiratory adaptation of cardiosurgical patients
RU2574901C1 (en) * 2014-09-30 2016-02-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Федеральный медицинский исследовательский центр имени В.А. Алмазова" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "ФМИЦ им. В.А. Алмазова" Минздрава России) Method for assessing biological reserves of body adaptation to physical load

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005126846A (en) 2007-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Impellizzeri et al. Internal and external training load: 15 years on
Schücker et al. On the optimal focus of attention for efficient running at high intensity.
Smith A framework for understanding the training process leading to elite performance
Fernandes et al. Time to exhaustion at the VO2max velocity in swimming: a review
Aubry et al. An assessment of running power as a training metric for elite and recreational runners
Sheykhlouvand et al. Low-volume high-intensity interval versus continuous endurance training: Effects on hematological and cardiorespiratory system adaptations in professional canoe polo athletes
Basti et al. Diurnal variations in the expression of core-clock genes correlate with resting muscle properties and predict fluctuations in exercise performance across the day
Skorski et al. Influence of pacing manipulation on performance of juniors in simulated 400-m swim competition
Balyi et al. Coaching the young developing performer: Tracking physical growth and development to inform coaching programmes
Smits et al. Cycling in the absence of task-related feedback: effects on pacing and performance
Astridge et al. Rowing in Los Angeles: performance considerations for the change to 1500 m at the 2028 Olympic games
RU2309665C2 (en) Method for determining adequacy of nonspecific protective adaptive biological system response to external stimulus
Maloney et al. Skilled swimmers maintain performance stability under changing attentional focus constraints
Sousa et al. The Importance of Recovery in Resistance Training Microcycle Construction
US20200077949A1 (en) System and method for the monitoring of the metabolic energy systems and the status of the autonomic nervous system
Dobiasch et al. The effects of visual feedback on performance in heart rate-and power-based-tasks during a constant load cycling test
Pokhachevsky et al. Heart rate variation profiling by stress tests in precompetitive, competitive and rehabilitation periods
Zamirovna et al. Features of the anthropometric phenotype and psycho physiological characteristics of junior and cadet athletes
Mikhailov et al. Study of microcirculation and blood rheology in persons with different levels of maximum oxygen consumption
Moxnes et al. The dynamics of athletic performance, fitness and fatigue
Molnar The Impact of Sprint Kayak Training Techniques on Preparation for Slalom Kayak Competitions
Robazza et al. Recovery-stress balance and psychobiosocial states monitoring of road cyclists
Rhoden et al. Micro-oscillations in positive and negative affect during competitive laboratory cycle time trials-a preliminary study
Shrahili Modelling and optimising the sport and exercise training process
Zakharova et al. Healthsaving technologies for young cross country skiers

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080826