Книжкова полиця

Книжкова полиця NCBI. Служба Національної медичної бібліотеки, Національних інститутів охорони здоров’я.

Комітет Інституту медицини (США) з досліджень військового харчування; Marriott BM, Grumstrup-Scott J, редактори. Склад тіла та фізична працездатність: програми для військової служби. Вашингтон (округ Колумбія): Національна академія преси (США); 1990 рік.

Склад тіла та фізична працездатність: програми для військової служби.

Еверетт А. Харман та Пітер Н. Фрикман

Вступ

Найпоширенішими фізично важкими завданнями в армії США є підняття та перенесення (включаючи вантажну карету). Типові військові підйомні завдання включають завантаження артилерійських снарядів, підйом запасів на і виймання їх з вантажівок, переміщення будівельних деталей, а також монтаж або розбирання важкої техніки. Більшість підйомів передбачає підняття предмета з землі на талію та висоту плечей. Перенесення зазвичай пов’язане з підйомом. Як правило, солдат піднімає предмети вагою до 50 кг самостійно, а важчі предмети піднімає більше ніж одна особа. Більшість піднятих предметів не мають ручок. На важких роботах із підняття важких речей одна особа може піднімати і переносити до 200 ярдів предмети. Пакети вагою понад 100 фунтів та інші важкі вантажі можна піднімати і перевозити на кілька миль (Myers et al., 1983; Армія США, 1978).

На жаль, велика кількість новобранців залишила військо, оскільки не впоралися з фізично вимогливою військовою підготовкою та роботою. Деякі працівники, які перебувають на службі, не могли виконувати свою роботу або постраждали під час підняття або перевезення важкого обладнання та матеріалів (Myers et al, 1983). Важливим питанням, яке потрібно задати, є те, чи ефективні військові скринінгові тести для виключення зі служби осіб, які можуть бути або неефективними у виконанні покладених завдань, або схильні до травм через фізичну слабкість.

Окрім стандартного огляду лікаря, основним інструментом фізичного скринінгу для вступу в армію США є таблиця максимальної маси тіла на зріст (стандарт приєднання AR 40-501) (К. Е. Фрідл, Науково-дослідний інститут армії США, екологічна медицина, неопублікована дані). Надмірна маса тіла на зріст використовується для висновку про ожиріння. Армійський тест фізичної підготовленості, який базується на вікових стандартах для віджимань, присідань та тривалості бігу на 2 милі, не є вступним скринінговим тестом і проводиться лише після початку базової підготовки. Тест на підйом на ваговій машині штабельного типу проводиться для потенційних новобранців, щоб допомогти їм порадити, чи можуть вони мати труднощі при виконанні фізично складних робіт, але він ніколи не застосовується для виключення когось із військових спеціальностей.

Асоціації серед жиру в організмі, здатності до перевезення вантажу та бігової продуктивності

Існує вагома теоретична основа для того, щоб вважати, що надлишок жиру в організмі (БФ) шкодить роботі. Жирова тканина в основному служить для накопичення енергії. Він не є скорочувальним і не може сприяти формуванню сили. І все ж він має масу і вагу, що збільшує вимоги м'язів до генерування сили для підтримки сегментів тіла проти сили тяжіння та подолання інерції під час прискорення (Boileau and Lohman, 1977). Згідно з другим законом Ньютона, сила дорівнює масі, примноженій на прискорення, так що прискорення дорівнює силі, поділеній на масу (Меріам, 1978).

Для людини з заданою кількістю м’язової тканини та здатністю до генерації сили жирові відкладення збільшують масу, а отже, вагу та інерцію сегментів тіла. Таблиця 7-1, заснована на розрахунках з використанням рівняння 1, показує, що для заданої кількості сили, прикладеної до об'єкта, збільшення маси маси об'єкта на 10 відсотків зменшує прискорення на 9 відсотків. Збільшення маси на 20 відсотків зменшує прискорення на 17 відсотків тощо. Потім BF зменшує швидкість, з якою тіло можна прискорити, як коли швидкість або напрямок швидко змінюються.

Таблиця 7-1

Втрата при прискоренні зі збільшенням маси за умови фіксованої сили.

Для діяльності на витривалість, де швидкість вироблення енергії є обмежуючим фактором, вага жиру є шкідливою, оскільки робота, яка виконується при піднятті предмета на задану висоту, пропорційна його вазі, а необхідна енергія безпосередньо пов’язана з виконаною роботою. Центр маси тіла піднімається неодноразово під час руху. Зі спрощеної точки зору, чиста вихідна потужність під час бігу дорівнює вазі тіла, помноженій на вертикальний центр переміщення маси за крок, поділений на час за крок. Збільшення маси тіла або вертикального ходу центру мас підвищує потребу в енергії. Крім того, за інших рівних умов, більш швидка частота кроків - що призводить до коротшого часу кроку, за який виконується робота підняття тіла - збільшує вихідну потужність. Оскільки стабільна максимальна вихідна потужність обмежена анаеробним порогом людини, коли тіло людини жирніше, його не можна піднімати і опускати так часто, як коли воно стрункіше, рівне, зниження частоти кроків або вертикального центру руху маси (і, отже, довжина кроку) зменшує швидкість бігу. якщо він не піднятий на меншу відстань за крок. Все інше буття

Грунтуючись на суттєвій кореляції відсотків BF як з часом, необхідним для пробігу фіксованої дистанції, так і з дистанцією, яку подолали за певний проміжок часу, дослідження показали, що більш товсті особини, як правило, худші, як правило, не виступають так само під час розвантаження. У таблиці 7-2 наведено співвідношення 1 між відсотком жиру та працездатністю для кількох досліджень, про які повідомлялося. Можна помітити, що взаємозв'язок між відсотком BF та працездатністю не є сильним. Однак усі дослідження показали певний згубний вплив відсотка BF на працездатність бігу.

Таблиця 7-2

Співвідношення відсотків жиру в організмі та продуктивності бігу.

Жінки в армії демонструють слабший взаємозв'язок між відсотком доброї конкуренції та працездатністю, ніж чоловіки. Однією з причин може бути те, що жінки демонструють менші коливання у відсотках БФ, так що інші фактори, такі як серцево-судинний статус, частка скелета та мотивація, можуть мати більший вплив.

Порівняно слабкий зв'язок між відсотком BF і тривалістю пробігу 2 милі вказує на те, що бігові здібності людини не можуть бути добре передбачені вгодованістю. Є багато товстіших людей, які можуть бігати швидше, ніж худорлявих, і багато худорлявих, які не бігають так швидко, як очікувалося.

Незважаючи на те, що біг на 2 милі є частиною піврічного тесту на фізичну підготовленість, який повинні проходити солдати, є мало доказів того, що розвантажена здатність бігати пов'язана з військовими показниками. Біг більше милі без вантажу - завдання, яке рідко вимагається від солдата. Можна припустити, що солдат, який може краще бігати без вантажу, може краще бігати і з ним. Це може бути не так. В експериментах, в яких оцінювались показники як вантажної каретки, так і розбігу на дистанції, Кнапік (Науково-дослідний інститут екологічної медицини армії США, неопубліковані дані) виявив кореляцію лише 0,16 між часом пробігу 2 милі та 20-кіновим вагоном часу, тоді як Кремер та ін. (1987) виявили кореляцію 0,63 між часом пробігу 2 милі з вантажем і без нього. Однією з причин вищої кореляції у випробовуваних Кремера було те, що як біг, так і перевезення вантажу проводились на однаковій відстані та курсі. Відстань у 20 км набагато типовіше для військових маршів і зазвичай передбачає значно більше ходьби, ніж бігу.

Чому зв'язок між виступами в вантажній кареті та бігом не сильніший? Відповідь, схоже, полягає в тому, що для того, щоб добре переносити навантаження, потрібен інший тип кузова, ніж хороший бігун. У таблиці 7-3 показано типову будову тіла конкурентних бігунів на середні та довгі дистанції (McArdle et al., 1986). Видно, що вони незначної статури і худорляві. Елітні бігуни навіть трохи складніші та лінійніші, ніж дуже хороші бігуни, як показують результати вимірювань Бейла та інших (1985, 1986) як серед спортсменів, так і серед жінок. Танака і Мацуура (1982) показали, що прості антропометричні показники лінійності та стрункості призводять до такої ж різниці в біговій здатності, як і серцевий викид разом узятих.

Таблиця 7-3

Типові вимірювання тіла бігунів на марафоні та середніх дистанціях.

Не тільки більш струнка особина віддає перевагу бігу на розвантаженому відстані, але й менша особа, яка несе менше м’язової тканини. У своєму тексті, присвяченому фізіології роботи, Астранд і Родаль (1986) детально обговорювали вплив розміру тіла на працездатність, що базувалося на попередньому викладі Хілла (1950). Вони пояснили, чому не можна очікувати, що більші люди, навіть худі, бігатимуть на відстань так ефективно, як менші люди. Їх аргумент базувався на тому, як різні розміри тіла змінюються в міру зміни розміру тіла. У таблиці 7-4 показано, як деякі вибрані розміри змінюються із зростанням, якщо пропорції тіла залишаються незмінними. Оскільки площі двовимірні, вони відносяться до квадрата висоти. Об'єм тривимірний і, таким чином, пов'язаний з висотою куба. Швидкість потоку пов'язана з квадратом висоти, тоді як частота та прискорення зворотно пов'язані з висотою. Виведення цих співвідношень виходить за межі даної роботи.

Таблиця 7-4

Різні розміри як функції висоти (H).

Ло (Burfoot, 1990) розробив таблиці на основі 5000 виступів на 10 км та понад 7000 виступів у марафоні з марафону морської піхоти 1987 року, щоб порівняти як чоловіків, так і жінок різної маси тіла. У таблиці 7-5 наведено дев'яносто дев'ятий, дев'яносто, сімдесят п'ятий та п'ятдесятий процентилі часу виконання бігу у чоловіків на 10 км. Видно, що при кожному процентилі більші бігуни були значно повільнішими. Наприклад, тривалість пробігу дев’яносто дев’ятого процентиля на 10 км була майже на 10 хвилин повільнішою для чоловіків вагою понад 195 фунтів, ніж для тих, хто вага до 155 фунтів. Теорія Астранда і Родаля (1986) підтримується тим, що час у таблиці наближається до часу, який розраховується, якщо поглинання кисню в літрах за хвилину зростає із збільшенням потужності маси тіла на дві третини, а швидкість бігу пропорційна поглинанню кисню в мл × кг -1 × хвилина -1 .

Таблиця 7-5

Час у хвилинах для бігу на 10 кілометрів за посиланням на процентиль та масу тіла.

Здатність перевезення вантажу не передбачається добре при розвантаженому бігу, оскільки, хоча легка конструкція корпусу добре пристосована до розвантаженого ходу, вона погано пристосована для перевезення вантажів, особливо, коли вантажі стають важкими. Більші люди, як правило, мають більшу худорляву масу тіла (LBM), що допомагає підтримувати та переміщати навантаження. У таблиці 7-6 наведено кореляцію ЛБМ як з ростом, так і з вагою тіла. Можна бачити, що як для чоловіків, так і для жінок ЛБМ добре пов'язаний із загальною масою тіла, принаймні для молодого військовослужбовця.

Таблиця 7-6

Співвідношення сухої маси тіла з ростом і вагою.

Асоціація худої маси тіла з військовими показниками

У таблиці 7-7 показано співвідношення показників ефективності вантажних перевезень з LBM та відсотком BF. Видно, що вгодованість пов'язана з повільнішим перевезенням вантажу. Більш високий LBM пов'язаний з більш швидким перевезенням вантажу. Кореляції сильніші для LBM, ніж для відсотків BF. Таким чином, може бути важливішим відбір потенційних новобранців на LBM, ніж на відсоток BF.

Таблиця 7-7

Кореляція продуктивності перевезення вантажу з нежирною масою тіла та відсотком жиру в організмі чоловіків.

Додатковим доказом важливості ЛБМ для виконання військових завдань є позитивний зв’язок між ЛБМ та підйомною здатністю. У таблиці 7-8 наведено кореляційні характеристики підйому з LBM та відсотком BF. Зрозуміло, що LBM є важливим фактором підйому, набагато більше, ніж відсоток BF. Низькі, але позитивні кореляції відсотка BF з підйомною здатністю свідчать про слабку тенденцію для більш товстих людей піднімати ефективніше, ймовірно, тому, що люди з більшою кількістю жиру мають тенденцію до більшої LBM. Таблиця 7-9 показує слабкий, але позитивний зв’язок серед чоловіків між ЛБМ та вгодованістю. Однак Myers et al. (1983) дані свідчать про те, що ця тенденція падає або навіть зникає під час тренувань, ймовірно, коли товстіші чоловіки худнуть. Малюнок 7-1 з роботи К. Е. Фрідля (неопублікована) показує, що чоловіки, які перевищують стандарт BF, втрачають вагу тіла, тоді як ті, хто перевищує стандарт BF, набирають вагу тіла під час базового тренування. Загалом, чоловіки набирають близько 2,5 кг ЛБМ під час базових тренувань, при цьому втрачаючи від 1 до 2 відсотків жиру. Жінки також отримують близько 2,5 кг ЛБМ під час базового тренування, але існують розбіжності щодо того, набирають вони чи втрачають відсоток жиру в організмі (К. Е. Фрідл, неопубліковане; Майерс та ін., 1983; Тевес та ін., 1985).

Таблиця 7-8

Співвідношення продуктивності підйому з сухою масою тіла (LBM) і відсотком жиру в організмі.

Таблиця 7-9

Співвідношення відсотків жиру в організмі з нежирною масою тіла.

Малюнок 7-1

Зміна маси тіла військовослужбовців від вступу на службовий обов'язок (EAD) до закінчення базового навчання (BT) і призначення в перший підрозділ.

Більш слабкі кореляційні зв'язки у жінок, ніж у чоловіків, між худорлявою масою тіла та підйомною здатністю можуть бути пов'язані з відсутністю досвіду у жінок з підйому, що призводить до більшої варіативності техніки. Слід також зазначити, що кореляції, перераховані для Myers et al. (1983) дослідження передують базовому навчанню. Проте кореляція між ЛБМ та здібностями до підйому залишалася досить постійною як під час базового тренування, так і під час індивідуального тренінгу. Зв'язок між ЛБМ та здібностями до підйому у жінок фактично посилюється після тренувань, ймовірно, завдяки практиці з підйомом, яка зменшує варіативність техніки. На відміну від цього, кореляція підйомної здатності з відсотком BF впала приблизно до нуля після базового тренування як для чоловіків, так і для жінок, і залишалася там завдяки вдосконаленому індивідуальному тренуванню. Таким чином, відсоток BF працюючого солдата, здається, не пов'язаний з підйомною здатністю.

Окрім того, що LBM позитивно пов’язаний з перевезенням вантажу та підйомом вантажів, LBM пов’язаний із виконанням інших військових задач. Таблиця 7-10 показує, що LBM, як правило, позитивно асоціюється зі здатністю штовхати, переносити і справляти крутний момент. Як спостерігали під час підйому, худа маса тіла була кращим показником працездатності, ніж відсоток BF. Слабша тенденція для жирних людей краще натискати і застосовувати крутний момент, мабуть, тому, що вони могли використовувати свою жирову масу для створення імпульсу (Myers et al, 1983).

Таблиця 7-10

Співвідношення продуктивності з процентним вмістом жиру в організмі та сухою масою тіла (ЛБМ) після вдосконаленого індивідуального тренінгу.

Обговорення та висновки

Куди все це веде? Вага жиру явно погіршує здатність бігати на відстань, але біг на відстань рідко потрібен солдатам. Виконання загальних фізично складних військових завдань, включаючи перевезення вантажу, підйом, штовхання та справляння крутного моменту, більш тісно пов'язані з LBM, ніж з відсотком BF. Існує навіть слабка тенденція до ожиріння в організмі для підвищення ефективності підйому, штовхання та напруження крутного моменту.

Представлені дані свідчать про те, що мінімальні стандарти LBM можуть бути важливішими для військових показників, ніж максимальні відсотки стандартів BF. Можливо, від новобранців слід вимагати, щоб вони відповідали стандартам як мінімального LBM, так і максимального відсотка BF.

Інша альтернатива - повністю усунути стандарти BF на користь тестів ефективності. Незважаючи на постійну тенденцію щодо LBM, пов'язаної з підйомною здатністю та вантажопідйомністю, коефіцієнти кореляції в кращому випадку справедливі. Таким чином, залежно від їх суворості, стандарти будови тіла можуть виключити багатьох потенційних новобранців, здатних ефективно виконувати військові роботи, та надати можливість в'їзду багатьом особам, фізично не здатним задовільно виконувати свої військові роботи.

На відміну від армії, багато поліцейських та пожежних підрозділів приймають лише тих, хто проходить фізично вимогливі тести на ефективність роботи, які точно імітують робочі завдання. Переваги цього підходу включають

Крім того, не видається, що існуючий армійський тест фізичної підготовленості (ПТ) був би ефективним для перевірки вступу. У таблиці 7-11 наведено деякі мінімально існуючі дані, що стосуються оцінок фізичної підготовленості до підйому та перевезення вантажів - двох найпоширеніших фізично складних завдань армії. З трьох перелічених досліджень кореляційні зв’язки від Myers et al. (1983) базуються на найбільшій кількості випробовуваних і вказують лише на слабку позитивну зв'язок між кількістю віджимань та максимальною підйомною здатністю. Кореляція продуктивності бігу на 2 милі та підйому не показує жодної асоціації у Myers et al. (1983) дані та слабка асоціація в Harman et al. (1988), де негативна кореляція вказує на певну тенденцію до кращих бігунів менш ефективно. Це не дивно, враховуючи тенденцію до того, що більший показник LBM може згубно впливати на бігову здатність, але корисний для підйому. Дані Дж. Кнапіка (неопубліковані) також показують незначну залежність між показниками фізичної підготовленості та здатністю перевезення вантажу.

Таблиця 7-11

Співвідношення балів випробувань фізичної підготовленості армії (PT) з показниками підйому та перевезення вантажу.

Є очевидні причини, на додаток до відмінностей між навантаженими та розвантаженими біговими здібностями, про які вже йшлося, тести ПТ не ефективно прогнозують виконання військових завдань. Перший стосується обговорення Астрандом і Родалем (1986) розмірів тіла. Припускаючи постійну форму тіла, маса тіла зростає із зростом куба, тоді як сила, яка відображає площу поперечного перерізу м’язів (Ikai and Fukanaga, 1968; Ryushi and Fukanaga, 1986), пропорційна квадрату висоти. Оскільки сила м’язів не йде в ногу зі збільшенням маси тіла, більші особи мають невигідні можливості маніпулювати власним тілом. Таким чином, менші люди можуть легше виконувати віджимання та присідання, але не можуть піднімати стільки, оскільки більшу абсолютну силу більших м’язів можна ефективно застосовувати до маніпуляцій із зовнішніми для тіла предметами, як під час підйому.

Додаткова причина, чому результати віджимань, присідань та бігу на 2 милі не є сильно пов'язаними з виконанням військових завдань, стосується концепції специфіки сили, яка стверджує, що чим більше неподібні дві вправи, тим менше їх виконання може бути очікується, що вони будуть пов’язані. Рухи, що беруть участь у віджиманнях та присіданнях, дуже відрізняються від тих, що беруть участь у підйомі та перевантаженні вантажу. Розробка нових тестів фізичної підготовленості, більш конкретно пов'язаних з військовими завданнями, вимагала б ретельного аналізу та експериментів.