Физическая нагрузка требует затрат энергии. Для очень коротких действий она может быть получена в результате высвобождения химической энергии из органических фосфатных связей и при анаэробном превращении углеводов в молочную кислоту, но в конечном счете энергия производится вследствие окисления питательных веществ.

Путь снабжения кислородом проходит через легкие в кровь и далее с помощью насосной функции сердца к мышцам и другим органам. Величина кислородного обеспечения может быть измерена путем определения объема максимального потребления кислорода [максимальный объем O₂(VO₂), выраженный в л/мин], т.е. наибольшее потребление кислорода, которое может быть достигнуто при работе в режиме возрастающих рабочих нагрузок.

Показано, что здоровые легкие не ограничивают максимальное потребление кислорода. Поэтому кислородное обеспечение органов-потребителей зависит от насосной функции сердца, от количества кислорода, содержащегося в артериальной крови, доставляемой к тканям, и от способности тканей экстрагировать кислород из крови. Насосная функция зависит от частоты сердечных сокращений и ударного объема, в то время как средний показатель артериовенозной разницы по кислороду указывает на доставку кислорода из крови в органы.

Все компоненты вышеназванного пути снабжения кислородом, т.е. частота сердечных сокращений (ЧСС), ударный объем и средний показатель артериовенозной разницы по кислороду, могут быть определены в покое и при выполнении нагрузочных проб в условиях лаборатории, только частоту сердечных сокращений легко измерить без специального оборудования.
 

Частота сердечных сокращений представляет основной интерес. Ее легко подсчитать во время нагрузки с помощью стетоскопа, помещая его над областью сердца или плечевой артерии или пальпируя сонную артерию на шее. Кроме того, частоту сердечных сокращений можно определить как путем записи электрокардиограммы, так и с помощью портативных и телеметрических счетчиков частоты сердечных сокращений (кардиотахометров). Примерно после 4 мин работы частота сердечных сокращений повышается до стационарного уровня, при условии возможности получения точно определенной реакции на приложенную нагрузку.
 

Если функциональные тесты сердечно-сосудистой системы применяются для выявления сердечной патологии, необходимо проведение электрокардиографических исследований. Для исключения мышечного дрожания должны использоваться специальные приемы: установлено, что расположение одного электрода на рукоятке грудины или на лбу, а другого в пятом межреберье по левой передней подмышечной линии наиболее целесообразно для постоянной записи во время проведения нагрузочного теста.
 

В нагрузочные пробы часто включается измерение артериального давления. Следует заметить, однако, что эта ответная реакция относительно независима от способности индивидуума переносить нагрузку. Можно применить во время нагрузки обычную аускультативную регистрацию систолического давления (АД_сист.), но данные диастолического давления в большинстве случаев не показательны. С увеличением рабочей нагрузки систолическое давление повышается: зарегистрированы показатели 300 мм рт. ст. (39,9 • 10³ Па) и выше без видимого дискомфорта или опасности для испытуемого.

Более важным предупредительным сигналом может служить гипотония во время нагрузки, особенно когда продолжающееся увеличение нагрузки приводит к спаду систолического давления после достижения его максимума. Во время исследования больных с сердечно-сосудистыми заболеваниями артериальное давление следует измерять с 2-минутным интервалом или по окончании каждой ступени увеличения рабочей нагрузки.

Показатель, определяемый как произведение частоты сердечных сокращений на систолическое давление (ЧСС х АД_сист.), дает представление о работе сердца.
 

Нагрузку, которую способен переносить испытуемый, чаще всего выражают через величину потребления кислорода. Потребление кислорода во время проведения стандартных нагрузочных проб хорошо изучено, и в большинстве случаев его можно подсчитать с достаточной точностью без необходимости определения этой величины на практике во время теста. Подобное упрощение методики основано на предположении, что все лица, выполняющие нагрузочные пробы, имеют одинаковую работоспособность.

Очевидно, что эта гипотеза не может быть применима для лиц с локомоторными и неврологическими расстройствами: при тестировании таких больных кислородные соотношения должны быть определены фактически.