Физическая культура и спорт / 1. Физическая культура и спорт: проблемы, исследования, предложения.

Жерновникова Я.В.

Харьковская государственная академия физической культуры, Украина

Оценка биологического возраста и обеспечение наблюдаемого в нем индивидуального развития

Аннотация. В статье на основании разнообразных семантических пространств, обеспечивающих упорядоченное представление эмпирических данных, установлено однозначное направление измерений росто-весового критерия оценки физического развития и определением биологического возраста. Данное направление снимает проблему неопределенности в формировании конституции и соматотипа в раннем детском возрасте и позволяет на основе метода клинической антропометрии осуществлять донозологическую диагностику и прогнозировать дальнейшее физическое развитие. Эти результаты позволяют решать вопросы индивидуальной физической подготовленности в структуре формирования здорового образа жизни. В построении мониторинга физического развития и физической подготовленности обследуемого контингента данный метод паспортизации этих характеристик занимает ключевую позицию.

Ключевые слова. Критерий оценки, ростовые отношения, пролонгированные наблюдения, биологический возраст, донозологическая диагностика, здоровый образ жизни.

Актуальность. Внедрение системы олимпийского образования в структуре уроков по физической культуре в школьной программе предполагает учет индивидуального физического развития учащихся в обеспечении соответствующей его уровню физической нагрузки. Решение этих вопросов является основой организации здорового образа жизни, выступающего основным постулатом олимпийского движения. Основной составляющей учета индивидуального физического развития является определение биологического времени развития организма, которое во многих случаях не совпадает с хронологическим или паспортным возрастом.

Цель: обследование критериев биологического возраста и физического развития школьников.

Задача: разработать систему упорядоченного представления статической обработки антропометрических критериев оценки уровня физического развития школьников с необходимой семантикой используемого пространства представление эмпирических данных.

Состояние вопроса. При решении вопроса индивидуализации физического воспитания необходимо выполнить два условия – определить истинный или биологический возраст ребенка и установить особенности его отклонения от возрастного стандарта. В научной литературе существует целый ряд методов определения биологического возраста, к которым относятся: «костный возраст», «зубная зрелость», «половое созревание», «антропометрические отношения», «росто-весовые отношения» и ряд других [1]. Такое многообразие подходов в оценке биологического возраста приводит к тому, что один и тот же индивид может при использовании разных методов оценки биологического возраста иметь разные его значения.

Такой результат усложняет проблему оценки индивидуального биологического возраста и требует решение вопроса построения единого подхода в осуществлении этой оценки.

Процесс формирования тела и скорость созревания различных тканей непосредственно связан с ростом массы тела, что характеризуется весом и ростом. В таком представлении развития формообразования определяет наибольшую целесообразность использования росто-весовых характеристик, которые используются для оценки физического развития [2]. Накопление массы тела, вне зависимости от ее предрасположенности, при его формообразовании протекает по строго определенной закономерности, которая описывается логической закономерностью [3]. В пределах этого роста, в соответствии со сложившимися эндокринными взаимоотношениями, определяется наблюдаемая вариативность построения соматотипа, как внешнего отображения протекания внутренних обменных процессов [4].

В таком представлении индивидуального физического развития, каждая измеряемая часть тела может либо опережать, либо отставать от наиболее характерного среднестатистического ее показателя. Общая структура распределения этой характеристики описывается нормальным законом в пределах диапазона значений от минимальных до максимальных размеров [5]. Имея только одну контролируемую антропометрическую характеристику, возможность ответить на вопрос о скорости ее развития относительно среднестатистического показателя, который определяет биологический возраст, совпадающий с хронологическим [6].

При использовании уже двух характеристик можно оценить не только скорость развития, но и определить качественную направленность отклонения физического развития. Наличие более двух контролируемых характеристик отражает качественную структуру строения соматотипа. Ранжированный ряд их представления в цилиндрической системе координат с логарифмическим масштабом измерения величины отклонения характеристики контролируемых признаков позволяет установить качественную структуру физического развития соматотипа [7]. В этом случае вводится обобщенный стандарт сравнения, относительно которого устанавливается биологический возраст и качественная характеристика его проявления в структуре строения соматотипа [8].

Процесс физического развития тела человека тесно связан с накоплением (ростом) массы тела. В то же время, пропорциональность и тепмы развития отдельных частей тела взаимосвязаны с показателем длины тела. Следовательно, для оценки биологического возраста наиболее целесообразно использовать показатели массы и длины тела. Для этого можно использовать весо-ростовой индекс, отражающий усредненное распределение массы тела на единицу его длины [9]. Одним из наиболее эффективных и приемлемых методов определения такого соотношения является индекс К. Хирата.

Контроль динамики размещения математического ожидания этого индекса в хронологическом порядке отражает биологический возраст, а эллипс рассеивание роста и веса тела в соответствующей хронологической точке линии физического развития отражает усредненные качественные особенности его протекания, такая система представления характеристик физического развития (рис. 1).

Рис. 1. Представление процесса физического развития с оценкой хронологического и биологического развития с указанием качественной направленности его протекания на основе росто-весовых отношений.

Примечание: ордината – шкала оценки длины тела; абсцисса – шкала оценки массы тела; концентрические окружности с центром в начале координат выступают шкалой времени биологического развития; эллипсы рассеивания представляют встречающуюся вариативность этого процесса.

Для оценки биологического возраста с каждой точки эллипса рассеивания проводится перпендикуляр к линии биологического развития, что и отражает индивидуальный биологический возраст того лица, которому принадлежит точка в соответствующем эллипсе рассеивания.

Если ввести коэффициент соизмеримости масштабов измерения роста и веса так, чтобы их соотношение равнялось единице, то эллипс рассеивания превращается в окружность, а «скедастическая» линия хронологического возраста, на которой размещены среднестатистические значения – математическое ожидание биологического возрастного рассеивания, превращается в прямую, являющейся биссектрисой координатного угла. Такое преобразование существенно упрощает осуществляемые расчеты биологического возраста. Структура такой преобразованной диаграммы представлена на рисунке 2.

Рис. 2. Диаграмма ростовых отношений с соразмерными масштабами измерения роста и веса.

Примечание: L – рост, Р – вес, К – линия биологического возраста, концентрические круги с центром в начале координат – шкала времени, концентрические круги с центром на линии биологического возраста – сигнальные зоны качественного отклонения воздействий от нормы.

Статистика популяционного распределения особенностей строения соматотипа в каждом биологическом возрасте подчиняется нормальному закону распределения – линия пересечения его математического ожидания определяет норму биологического возрастного развития. Индивидуальные росто-весовые характеристики заполняют все поле рассеивания вариативности по скорости развития и качественной его направленности.

При проведении массового скрининга в каждом паспортном возрасте при установлении его нормы участвует разный контингент обследуемых, что скрывает перемещение индивидуальной нормы биологического развития. Если осуществлять пролонгированные наблюдения за одним и тем же контингентом, то будет наблюдаться индивидуальная характеристика перемещения его росто-вессовых коэффициентов в поле статистического рассеивания значений этих коэффициентов на каждый момент времени.

В этом случае в представленной диаграмме на рисунке 2 биссектриса угла координатной плоскости выступает проекцией перемещения во времени центра распределения, отражающего биологический возраст. Координата времени на диаграмме представлена концентрирующими кругами. При преобразовании представленной диаграммы в трехмерное пространство с добавлением аппликаты которая является осью времени, концентрические линии времени в плоскости отражают срезы поверхности уровней перемещающегося в этом пространстве двухмерного нормального распределения с изменяющимся значением сигм, что описывается уравнением двухмерного нормального распределения в котором, в свою очередь, сигма выражена как σ = Ае^αt. Контроль за индивидуальным перемещением росто-весового коэффициента в этом пространстве позволяет установить соответствующий коэффициент экспоненциального поведения сигмы.

Семантика скринингового и пролонгированного пространств представления полученных результатов различаются при одинаковом отражении популяционного процесса физического развития. В первом случае отражается поведение обобщенного росто-весового коэффициента и его пересечения своего единично временного предела, а во втором случае, так как у каждого индивида своя скорость изменения значения сигмы наблюдается пересечение индивидуального единичного временного предела. Совокупность индивидуальных единичных временных пределов порождают структуру изменения сигмального поведения популяционного единичного интервала времени. При отслеживании траекторий перемещения росто-весового коэффициента из близко лежащих точек в одном сегменте поля рассеивания полученных данных наблюдается широкий диапазон их разнонаправленного перемещения. Индивидуальная тенденция перемещения неизменно сохраняется во времени. Это свидетельствует о том, что коэффициент росто-весовых отношений является не просто числом, а выступает функцией от физического развития.

Такой результат поведения индивидуального росто-весового коэффициента объясняет существующую сложность прогнозирования направленности физического развития до завершения первого периода бурного вытягивания и возможность его осуществления на основе лангитюдного мониторинга физического развития.

В силу того, что проводимые исследования возрастного физического развития основывались на скрининговом массовом обследовании, естественно выявлялся факт, что дети из одного сегмента поля рассеивания, полученного в конкретном паспортном возрасте, оказывались по истечению последующего времени в другом сегменте. Это и служило основанием для утверждения, что в раннем детском возрасте невозможно определить конституцию соматотипа.

Установленный факт индивидуальной однозначной направленности поведения росто-весового коэффициента как функции физического развития позволяет утверждать, что определение конституции соматотипа не только возможно, но и позволяет осуществить донозологическую диагностику и прогнозирование последующего физического развития.

В силу неодинаковой скорости созревания различных тканей процесса индивидуального физического развития, использование каких либо других из ранее описанных способов установления биологического возраста, кроме росто-весового коэффициента, нецелесообразно. Данные свойства критерия оценки биологического возраста определяются тем, что рост и масса тела является строго определенным процессом накопления формообразующих компонентов, а их структурная организация конституции соматотипа только определяет скорость этого роста. Именно эти взаимоотношения длины тела и его массы являются определяющими истинное время биологического созревания с указанием на возможные морфофункциональные отношения. Содержательную основу этих отношений с указанием их качественной направленности раскрывает метод клинической антропометрии, разработанный М. Брейтманом (1949) и И. Панчиевым (1962) [10].

Для решения вопроса индивидуальной оценки физического развития и адекватной ему физической подготовки необходимо установить истинный (биологический) возраст и качественную направленность его отклонения от возрастной нормы.

В практике исследования данной проблемы широко используется паспортный возраст. В свою очередь в оценке биологического возраста различные авторы как объективный показатель используют время созревания различных тканей или физиологических функций. Это, в ряде случаев, приводит к неоднозначности оценки биологического возраста для одного и того же индивида и, естественно, к противоречию трактовки результатов исследования. Причина такого явления заключается в том, что следует различать такие понятия как рост и формообразование, на что указывает еще Жан де Фруа.

В связи с этим, время созревания тканей и проявления физиологических функций относятся к формообразующим процессам различных индивидов, а они отражают качественные особенности физического развития и, естественно, должны отличатся. Общий процесс роста связан с увеличением массы тела и отражает его развитие. Во времени он протекает по строго определенной закономерности и описывается аналитической зависимостью, что и отражает биологический возраст развития наблюдаемого объекта.

Нормой в данном случае выступает математическое ожидание весового показателя в обследуемой популяции. В этом случае можно говорить о мере отставания или опережения протекания времени биологического развития. Качественная характеристика направленности отклонения развития может быть определена на основе оценки усреднения распределения веса на единицу роста.

В данном случае существует целый ряд росто-весовых критериев оценки физического развития, что требует установления критерия их согласованности. При выполнении этой операции из всех существующих критериев можно выбрать какой-либо один. Среди существующих критериев наиболее удобным является критерий росто-весовых отношений К. Хирата, который и был использован в исследованиях при оценке биологического возраста и направленности индивидуального физического развития обследуемого контингента детей 11 – 14 лет.

Заключение.

В оценке уровня физического развития широкое применение находит скрининговые исследования и метод пролонгированных наблюдений за контролируемым контингентом. Решая одну и ту же задачу, они существенно отличаются в своей организации и трактовке полученных результатов. Скрининговые исследования охватывают обширный контингент, в который входят все возрастные группы. Он может продолжаться, в зависимости от возможностей незначительное время, но имеет большой объем выборки. Такие исследования дают возрастную динамику физического развития популяции и имеют большую ценность, но в них утрачиваются индивидуальные особенности каждого из обследуемых, индивидов.

Эта задача решается методом пролонгированного наблюдения за существенно меньшим объемом обследуемых лиц, но с точным хронологическим учетом наблюдаемого процесса у каждого индивида. Данный метод исследования тем эффективней, чем большая продолжительность его проведения.

Использование именно этого метода лежит в основе мониторинга физического развития и физической подготовленности обследуемого контингента, что является предметом разработок во многих национальных школах физического воспитания.

На основании пролонгированного метода наблюдения за контингентом школьников была проанализирована динамика изменения росто-весовых отношений и установлен факт постоянной направленности изменения индивидуального росто-весового коэффициента, который протекает по экспоненциальной зависимости. Чем в большей степени этот процесс отклоняется от подобного критерия, представляющего среднестатистическую характеристику обследуемой конституции тела, тем в большей степени отражаются индивидуальные качественные особенности физического развития, которые необходимо учитывать при формировании здорового образа жизни. Установление закономерности изменения коэффициента росто-весовых отношений как функции процесса индивидуального физического развития установлена и представляется впервые.

Литература

1. Лесгафт П. Ф. Собрание педагогических сочинений / П. Ф. Лесгафт. – М.: госиздат. «Физкультура и спорт», 1951. – Т. 1. – 314-337 с.

2. Рауберъ А. Анатомия человека / А. Рауберъ, 1902. – Т. 1 –  С. 205-216.

3. Шмальгаузен И. И. Определение основных понятий и методика исследования роста в кн. «Рост животных» / И. И. Шмальгаузен. – М.– Л. госиздат. Биологич. и медицинской литературы, 1935. – С. 8-84.

4. Дюльдин А. А. Размеры тела и гравитация. Оценка влияния гравитации и размеры организма методом подбора и размерностей в нк. Проблемы космической биологии Гравитация и организм / А. А. Дюльдин. – М.: «Наука», 1976. – Т. 33. – С. 47-74.

5. Кетле А. О человеке и развитии его способностей или опыт социальной физики / А. Кетле. – СПБ, 1911. – 270 с.

6. Биология человека / Дж. Харрисон, Дж. Уайнер, Дж. Таннер, Н. М. Барникот. – Изд. «Мир», 1968. – 440 с.

7. Патент на корисну модель. Спосіб побудови антропометричної моделі будови тіла людини для діагностики та контролю фізичного розвитку і фізичної підготовленості / В.С. Ашанін, В.А. Друзь, Я.І. Пугач, С.С. Пятисоцька, О.В. Церковна. – № 77618 від 25.02.13 р.

8. Харисанфова Е. Н. Антропология / Е. Н. Харисанфова, И. В. Перевозникова. – М.: изд. Московского университета, 1991. – 320 с.

9. Панчев И. Эндокринная обменная диагностика / И. Панчев. – София: изд. «Медицина и физкультура», 1962. – 500 с.

10. Брейтман М. Я. Клиническая семиотика и дифференциальная диагностика эндокринных заболеваний / М. Я. Брейтман. – Л.: Медгиз, 1949. – 568 с.