Effect of high physical stress on body composition of military personnel based on anthropometric and bioelectric impedance analysis after 21-day training cycle

Full Text

ОБОСНОВАНИЕ

Статус питания военнослужащих является интегральным показателем здоровья и адаптации к профессиональной деятельности. Наиболее информативной и динамической составляющей статуса питания выступает компонентный состав тела — количественное соотношение мышечной, жировой и водной тканей, объективно оцениваемое методами антропометрии и биоимпедансного анализа [1–3]. Высокая чувствительность и относительная лабильность данных статистических показателей по отношению к характеру и интенсивности физических нагрузок делает их пригодными для мониторирования и контроля эффективности тренировочного процесса [4, 5].

В настоящее время в научной литературе преобладают исследования долгосрочных программ физической подготовки продолжительностью от двух месяцев и более [6, 7]. Однако вопрос о влиянии краткосрочных (2–4 нед.) интенсивных тренировочных циклов на компонентный состав тела остаётся изученным недостаточно. Вместе с тем именно такие временные интервалы соответствуют реальным срокам общевойсковой подготовки, боевого слаживания и восстановления профессиональной работоспособности. При этом отсутствуют научно обоснованные данные о том, возможны ли за указанный период статистически значимые структурные перестройки состава тела (прирост мышечной массы, редукция жирового компонента) или изменения носят преимущественно функциональный и водно-электролитный характер.

Существующие программы физической подготовки регламентированы по большей части педагогическими нормативами и не имеют под собой доказательной базы, верифицированной инструментальными методами. В свою очередь внедрение биоимпедансометрии в систему медико-педагогического контроля сдерживается отсутствием исследований, выполненных на репрезентативных выборках военнослужащих в условиях стандартизированного краткосрочного тренировочного процесса.

Таким образом, актуальность настоящего исследования обусловлена необходимостью количественной оценки влияния 21-дневной программы интенсивных физических нагрузок на компонентный состав тела военнослужащих с использованием современных инструментальных методов и восполнения существующего пробела в научном обосновании краткосрочных тренировочных циклов.

Цель исследования

Изучить влияние 21-дневного цикла интенсивных физических нагрузок на морфофункциональное состояние и компонентный состав тела военнослужащих для оценки эффективности данного подхода в оперативном улучшении их физического состояния.

МЕТОДЫ

Дизайн исследования

Проведено одноцентровое проспективное контролируемое исследование с измерением показателей до и после воздействия (дизайн «до-после»).

Условия проведения

Исследование проводилось на базе учебного центра Военно-медицинской академии в период со 2 ноября по 23 ноября 2025 г. Все измерения и тренировочные занятия проводились в стандартных условиях с соблюдением требований безопасности.

Продолжительность исследования

Общая продолжительность исследования составила 21 день, включая исходное обследование (1-й день), реализацию тренировочной программы (2–20-й дни) и итоговое обследование (21-й день).

Критерии соответствия

Критерии включения: военнослужащие мужского пола в возрасте 22–27 лет, не имеющие ограничений по состоянию здоровья для занятий физической подготовкой, давшие добровольное информированное согласие на участие в исследовании.

Критерии исключения: наличие острых заболеваний или обострений хронических заболеваний на момент начала исследования, наличие травм опорно-двигательного аппарата, отказ от участия в программе на любом этапе.

Программа физической нагрузки

Для проведения исследования была специально разработана 21-дневная программа физических упражнений, моделирующая интенсивную нагрузку. Программа была составлена в соответствии с Наставлением по физической подготовке в Вооружённых Силах Российской Федерации (приказ Министра обороны РФ № 230 от 20 апреля 2023 г.) и включала ежедневные занятия без выходных в одно и то же время.

Структура программы:

1. Общефизические упражнения: комплекс на развитие основных физических качеств (сила, быстрота, выносливость): подтягивание на перекладине, челночный бег, восхождение на платформу.
2. Специальные физические упражнения: бег на 60 м в экипировке с автоматом, бег на 800 м с оружием. Тренировочная нагрузка была дозированной и единой для всех участников.

Основной исход исследования

Изменение компонентного состава тела военнослужащих, оцениваемое по динамике скелетно-мышечной массы (кг) и активной клеточной массы (кг) по данным биоимпедансометрии.

Дополнительные исходы исследования

1. Динамика антропометрических показателей: масса тела, окружностные размеры (шеи, плеча, груди, талии, бёдер и др.), расчётные индексы: индекс массы тела (ИМТ), окружность мышц плеча (ОМП), индекс талия/бёдра (ИТБ).
2. Динамика других показателей биоимпедансометрии: жировая масса, тощая масса тела, процент жира, площадь висцерального жира, водные секторы организма, величина основного обмена.
3. Изменение показателей функционального состояния: адаптационный потенциал (АП), вегетативные индексы Кердо (ИК), Вейна (ИВ), Робинсона (ИР), минутный объем крови (МО).

Методы регистрации исходов

1. Антропометрия: проводилась с использованием стандартного набора инструментов (ростомер, медицинские весы, сантиметровая лента). Измерения выполнялись по общепринятым методикам одним исследователем для минимизации погрешности.
2. Биоимпедансометрия: проводилась на многочастотном анализаторе состава тела InBody-770 (Biospace, Южная Корея) утром натощак в стандартных условиях. Метод основан на измерении электрического сопротивления тканей организма при пропускании слабого переменного тока.
3. Оценка функционального состояния: расчёт физиологических индексов (АП, ИК, ИВ, ИР, МО) проводился на основе данных антропометрии, измерения артериального давления и частоты сердечных сокращений, полученных в состоянии покоя.

Статистический анализ

Статистическую обработку данных проводили с использованием программных продуктов Microsoft Excel 2016 и Statistica 10.0. Проверку распределения количественных показателей на нормальность осуществляли с помощью критерия Шапиро–Уилка. Для описания данных использовали среднее арифметическое (М) и стандартную ошибку среднего (m). Для сравнения парных измерений до и после вмешательства применяли t-критерий Стьюдента для зависимых выборок [8]. Различия считали статистически значимыми при уровне p <0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Результаты исследования представлены в ряде таблиц с данными, отображающими изменение показателей морфофункционального состояния военнослужащих до и после выполнения программы физической нагрузки и контроля физических упражнений в течение 21 дня (табл. 1–3). Период воздействия интенсивных физических нагрузок был выбран в соответствии с предыдущими исследованиями, показавшими, что этот период наиболее полно отражает воздействие данных испытаний на статус питания и функциональное состояние организма [9–12].

 

Таблица 1. Показатели антропометрии военнослужащих до и после выполнения программы физической нагрузки и контроля физических упражнений в течение 21 дня

Table 1. Anthropometric analysis of military personnel before and after a 21-day fitness and exercise monitoring programme

Показатели	Результаты обследования (М±m)		р (t-критерий Стьюдента)
	до	после
Возраст, г	24,75 ± 0,32	24,75 ± 0,32	—
Рост стоя, см	175,53 ± 1,42	175,53 ± 1,42	—
Масса тела, кг	74,66 ± 2,17	75,32 ± 2,21	0,026*
Индекс массы тела, кг/м2	24,23 ± 0,63	24,25 ± 0,64	0,029*
Окружность шеи, см	36,06 ± 0,41	36,13 ± 0,46	0,015*
Окружность плеча, см	29,78 ± 0,75	29,90 ± 0,67	0,001***
Окружность плеча в напряжении, см	33,41 ± 0,68	33,43 ± 0,77	0,001***
Окружность мышц плеча, усл. ед.	25,35 ± 0,54	25,42 ± 0,56	0,050*
Окружность предплечья, см	26,69 ± 0,38	26,73 ± 0,39	0,002**
Окружность запястья, см	16,25 ± 0,19	16,27 ± 0,25	0,001***
Окружность груди в покое, см	93,00 ± 1,06	93,07 ± 1,19	0,025*
Окружность груди на вдохе, см	97,47 ± 1,09	97,63 ± 1,23	0,101
Окружность груди на выдохе, см	87,81 ± 1,01	87,93 ± 1,08	0,053
Окружность талии, см	74,88 ± 1,39	75,20 ± 1,64	0,123
Окружность бёдер, см	93,56 ± 1,01	93,93 ± 2,20	0,161
Окружность бедра, см	53,72 ± 0,81	53,83 ± 0,93	0,339
Окружность голени, см	37,50 ± 0,49	37,60 ± 0,49	0,000***
Индекс талия/бёдра, усл. ед.	0,87 ± 0,01	0,85 ± 0,01	0,001***

Примечание: М ― средние значения показателя по выборке; m ― стандартная ошибка. *р ≤0,05; **р ≤0,01; ***р ≤0,001.

 

Таблица 2. Показатели биоимпедансометрии военнослужащих до и после выполнения программы физической нагрузки и контроля физических упражнений в течение 21 дня

Table 2. Bioelectric impedance analysis of military personnel before and after a 21-day fitness and exercise monitoring programme

Показатели	Результаты обследования (М±m)		р (t-критерий Стьюдента)
	до	после
Общая вода организма, кг	45,46 ± 0,92	45,82 ± 0,95	0,004**
Внутриклеточная вода организма, кг	28,47 ± 0,56	28,69 ± 0,58	0,012*
Интерстициальная вода организма, кг	16,99 ± 0,37	17,13 ± 0,38	0,004**
Жировая масса тела, кг	12,70 ± 1,28	12,85 ± 1,25	0,423
Тощая масса тела, кг	61,96 ± 1,26	62,47 ± 1,30	0,005**
Скелетно-мышечная масса, кг	35,13 ± 0,73	35,41 ± 0,76	0,011*
Процент содержания жира в организме, %	16,63 ± 1,16	16,67 ± 1,16	0,210
Площадь висцерального жира, см2	52,39 ± 5,81	53,27 ± 5,86	0,416
Активная клеточная масса, кг	40,79 ± 0,80	41,11 ± 0,84	0,021*
Величина основного обмена, ккал	1708,25 ± 27,13	1719,13 ± 28,02	0,005**

Примечание: М ― средние значения показателя по выборке; m ― стандартная ошибка. *р ≤0,05; **р ≤0,01.

 

Таблица 3. Показатели функционального состояния военнослужащих до и после выполнения программы физической нагрузки и контроля физических упражнений в течение 21 дня

Table 3. Performance status of military personnel before and after a 21-day fitness and exercise monitoring programme

Показатели	Результаты обследования (М±m)		р (t-критерий Стьюдента)
	до	после
Индекс жизненный (ИЖ), усл. ед.	72,34 ± 2,65	71,71 ± 2,83	0,755
Адаптационный потенциал (АП), усл. ед.	2,08 ± 0,07	1,96 ± 0,06	0,022*
Минутный объем крови (МО), усл. ед.	3,80 ± 0,15	3,66 ± 0,19	0,451
Индекс Кердо (ИК), усл. ед.	14,40 ± 0,73	12,75 ± 0,63	0,048*
Индекс Вейна (ИВ), усл. ед.	15,93 ± 0,77	14,23 ± 0,66	0,022*
Индекс Робинсона (ИР), усл. ед.	75,58 ± 3,68	67,53 ± 3,12	0,022*

Примечание: М ― средние значения показателя по выборке; m ― стандартная ошибка. * р ≤0,05.

 

Полученные данные в совокупности свидетельствуют о направленных морфофункциональных перестройках организма военнослужащих в ответ на краткосрочную интенсивную физическую нагрузку. Отмечаемое увеличение показателей, характеризующих мышечный компонент (скелетно-мышечная масса, активная клеточная масса, окружности шеи, плеча, груди, талии, бёдер и др.), сопровождается стабильностью жировой составляющей, что указывает на преимущественно анаболическую направленность адаптационных процессов. Одновременно выявленные изменения водных секторов организма и показателей основного обмена отражают активацию метаболических процессов и перераспределение внутриклеточных и внеклеточных жидкостей. Улучшение физиологических индексов, характеризующих состояние сердечно-сосудистой и вегетативной регуляции, подтверждает повышение адаптационного потенциала организма.

ОБСУЖДЕНИЕ

Как видно из данных, представленных в табл. 1, трёхнедельная интенсивная физическая нагрузка привела к незначительному, но статистически значимому увеличению большей части окружностных размеров тела. Однако окружности талии, бёдер и бедра не имели значимых различий. Расчётные показатели ИМТ и ОМП статистически значимо увеличились, а показатель ИТБ имеет статистически значимое уменьшение, что указывает на рост мышечной компоненты состава тела и, в целом, на положительное влияние физической нагрузки на организм военнослужащих.

Данные табл. 2 свидетельствуют, что показатели мышечной составляющей имели статистически значимое увеличение, в то время как показатели жировой компоненты оставались без изменений. Это согласуется с данными антропометрического исследования, представленными в табл. 1.

Данные расчёта физиологических индексов, представленные в табл. 3, указывают на статистически значимое улучшение показателей адаптационных резервов и вегетативных функций организма.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведённого исследования выявлено положительное влияние интенсивной физической нагрузки на состав тела и морфофункциональное состояние военнослужащих. Отмечается увеличение большей части показателей, характеризующих окружностные размеры тела военнослужащих, исключая окружности талии, бёдер и бедра, которые не имели значимых различий.

Статистически значимое увеличение расчётных показателей ИМТ и ОМП на фоне достоверного уменьшения показателя ИТБ указывает на рост мышечной компоненты состава тела и, в целом, на положительное влияние физической нагрузки на организм военнослужащих.

Показатели мышечной составляющей имели статистически значимое увеличение, в то время как показатели жировой компоненты оставались без изменений. Это согласуется с данными антропометрического исследования. Таким образом, 21-дневная программа интенсивных физических нагрузок приводит к статистически значимому увеличению мышечного компонента состава тела при сохранении жировой массы на исходном уровне. Комплексное применение антропометрии и биоимпедансометрии позволяет объективно оценивать эффективность краткосрочных тренировочных циклов.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Вклад авторов. Г.А. Смирнова — определение концепции, анализ данных, написание черновика рукописи, пересмотр и редактирование рукописи; Е.В. Кравченко — определение концепции, написание черновика рукописи, пересмотр и редактирование рукописи; О.Г. Коростелева — проведение исследования; Ю.В. Ищук — проведение исследования; И.Г. Бобков — разработка методологии, администрирование проекта; И.В. Клишин — администрирование проекта, руководство исследованием. Все авторы одобрили рукопись (версию для публикации), а также согласились нести ответственность за все аспекты настоящей работы, гарантируя надлежащее рассмотрение и решение вопросов, связанных с точностью и добросовестностью любой её части.

Этическая экспертиза. Проведение исследования одобрено независимым этическим комитетом при Военно-медицинской академии им. С.М. Кирова (протокол № 290 от 23 апреля 2024 г.).

Источники финансирования. Финансирование исследования осуществлялось в рамках программы «Приоритет-2030».

Раскрытие интересов. Авторы заявляют об отсутствии отношений, деятельности и интересов за последние три года, связанных с третьими лицами (коммерческими и некоммерческими), интересы которых могут быть затронуты содержанием статьи.

Оригинальность. При проведении исследования и создании настоящей статьи авторы не использовали ранее полученные и опубликованные сведения (данные, текст).

Доступ к данным. Все данные, полученные в настоящем исследовании, представлены в статье.

Генеративный искусственный интеллект. При создании настоящей статьи технологии генеративного искусственного интеллекта не использовали.

Рассмотрение и рецензирование. Настоящая работа подана в журнал в инициативном порядке и рассмотрена по обычной процедуре. В рецензировании участвовали два внешних рецензента, член редакционной коллегии и научный редактор издания.

ADDITIONAL INFO

Authors сontribution: G.A. Smirnova: conceptualization, formal analysis, writing—original draft, writing—review & editing; E.V. Kravchenko: conceptualization, writing—original draft, writing—review & editing; O.G. Korosteleva: investigation; Yu.V. Ishchuk: investigation; I.G. Bobkov: methodology, project administration; I.V. Klishin: project administration, supervision. All the authors approved the version of the manuscript to be published and agreed to be accountable for all aspects of the work, ensuring that questions related to the accuracy or integrity of any part of the work are appropriately investigated and resolved.

Ethical approval: The study was approved by an Independent Ethics Committee at the Kirov Military Medical Academy (No. 290 dated April 23, 2024).

Funding sources: The research was funded under the Priority 2030 program.

Disclosure of interests: The authors have no relationships, activities, or interests for the last three years related to for-profit or not-for-profit third parties whose interests may be affected by the content of the article.

Statement of originality: No previously obtained or published material (text or data) was used in this study or article.

Data availability statement: All data obtained in this study are available in this article.

Generative AI: No generative artificial intelligence technologies were used to prepare this article.

Provenance and peer-review: This paper was submitted unsolicited and reviewed following the standard procedure. The peer review process involved two external reviewers, a member of the Editorial Board, and the in-house science editor.

About the authors

Galina A. Smirnova

Kirov Military Medical Academy

Email: smirnova2006@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-9396-5474
SPIN-code: 4976-3344

Cand. Sci. (Biology)

Russian Federation, Saint Petersburg

Elena V. Kravchenko

Kirov Military Medical Academy

Email: helenkrav72@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-6735-3466
SPIN-code: 2746-7809
Russian Federation, Saint Petersburg

Oksana G. Korosteleva

Kirov Military Medical Academy

Email: kor.vika.2007@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0684-8398
SPIN-code: 7395-3702
Russian Federation, Saint Petersburg

Yulia V. Ishchuk

Kirov Military Medical Academy

Email: shuk.y@icloud.com
ORCID iD: 0000-0002-8716-3528
SPIN-code: 7040-1962
Russian Federation, Saint Petersburg

Ilya G. Bobkov

Kirov Military Medical Academy

Author for correspondence.
Email: kamar-home90@mail.ru
ORCID iD: 0009-0003-6646-4422
SPIN-code: 2495-5239
Russian Federation, Saint Petersburg

Ilya V. Klishin

Kirov Military Medical Academy

Email: ilyushkentiy@gmail.com
ORCID iD: 0009-0008-9753-3212
SPIN-code: 9275-5754
Russian Federation, Saint Petersburg

References

Supplementary files