Дыхание при физической нагрузке. Пределы легочной вентиляции

Добавил пользователь Skiper
Обновлено: 14.12.2024

Архангельская область расположена на севере Восточно-Европейской равнины, близко к арктическим морям и удалена от тёплого Северо - Атлантического течения (ответвление Гольфстрима). Часть районов области относятся к районам Крайнего Севера. Климат области умеренно-континентальный, на северо-западе - морской, на северо-востоке - субарктический, то есть присутствует прохладное лето и продолжительная холодная зима. Погода крайне неустойчива. Осадков выпадает от 400 до 600 миллиметров в год [8]. В связи с вышесказанным, у жителей области наблюдается повышенная нагрузка на дыхательную систему. В Архангельской области располагаются предприятия, которые оказывают значительное негативное воздействие на окружающую среду. Выбросы загрязняющих веществ, с крупных промышленных предприятий наносят огромный вред атмосферному воздуху. Наибольший вклад в загрязнение атмосферного воздуха вносит автомобильный транспорт: в последние годы численность автопарка постоянно увеличивается. Также загрязнителями выступают коммунальные предприятия, которые занимаются тепло- и водоснабжением.

Сохранение здоровья человека составляет значимую проблему в национальной и международной экологической безопасности. Физиологическое состояние нынешнего молодого поколения определяет здоровье будущих поколений, в связи с этим, наиболее интересна для исследования группа студентов. Каждодневные физические тренировки изменяют функциональное состояние дыхательной системы организма, обеспечивающей адаптацию человека к условиям внешней среды [3,4]. Особенности окружающей среды и разные уровни физической тренированности студентов определили цель нашего исследования - выявить особенности функции внешнего дыхания у студентов.

Материалы и методы исследования. Исследование проводилось на базе лаборатории кафедры физиологии и морфологии человека Северного (Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова (САФУ). Было обследовано 120 студентов САФУ, из них 60 (30 девушек и 30 юношей), не занимающихся профессиональным спортом, и 60 студентов-спортсменов (30 девушек и 30 юношей). Анализ проводился по средним показателям двух половых групп студентов, а также по средним показателям двух групп с учетом физической тренированности. Средний возраст всех четырех групп студентов 19 лет.

Во всех группах студентов проводилось исследование функции внешнего дыхания (спирография) на ПБС «Валента». Перед тем, как начать эксперимент измеряли длину и массу тела студентов: массу на электронных весах «ТВЕС», в килограммах, а длину тела на электронном ростомере «ТВЕС», в сантиметрах. В начале эксперимента в положении стоя, у каждого студента проводилась спирография в состоянии спокойного бодрствования. Затем, студенты выполняли физическую нагрузку (20 приседаний в быстром темпе), после чего вновь проходили то же самое исследование функции внешнего дыхания. Полученные результаты обрабатывались в программе SPSS Statistics. Все данные проверялись на нормальность (Критерий Шапиро-Уилка). Для анализа первичных данных использовали непараметрические методы анализа для двух независимых выборок (с учетом пола) и для зависимых выборок (до и после выполнения физических упражнений).

Спирография - метод оценки функции внешнего дыхания. Физиологическое исследование проводится с целью определения частоты дыхания (ЧД), минутного объёма дыхания (МОД), жизненной ёмкости лёгких (ЖЕЛ), форсированной ЖЕЛ вдоха и выдоха (ФЖЕЛ), максимальной вентиляции лёгких (МВЛ) [11]. Спирография - метод графической регистрации изменений легочных объемов при выполнении естественных дыхательных движений и волевых форсированных дыхательных маневров. Данный метод позволяет получить ряд показателей, которые описывают вентиляцию легких. В первую очередь, это статические объемы и емкости, которые характеризуют упругие свойства легких и грудной стенки, а также динамические показатели, которые определяют количество воздуха, вентилируемого через дыхательные пути во время вдоха и выдоха за единицу времени. Показатели определяют в режиме спокойного дыхания, а некоторые - при проведении форсированных дыхательных маневров [10]. Как указывает в своей книге Старшов под лёгочными объёмами понимают количество воздуха, содержащееся в лёгких в различные фазы дыхания. Статические объёмы определяются при спокойном дыхании, а динамические - при форсированном [9]. Наше исследование осуществлялось по стандартной методике с использованием Программного комплекса «Валента».

Результаты и обсуждение. Для определения должных величин показателей функции внешнего дыхания нами проводились замеры длины и массы тела студентов. Сравнения значений длины и массы тела производились между группами: девушек, не занимающихся спортом и девушек - спортсменок; юношами, не занимающимися спортом и юношами - спортсменами; девушками и юношами, не спортсменами и девушками, и юношами спортсменами. Различия в показателях являются достоверными при ошибке р=0,001.

Среднее квартильное значение жизненной емкости легких (ЖЕЛ), у девушек, не занимающихся спортом, до физических упражнений составило - 3,17 [2,79; 3,6] л., что равно 88 % от нормы. После выполнения физических упражнений среднее квартильное значение уменьшилось и составило - 3,02 [2,615; 3,15] л., это 84 % от нормы, при этом произошло сокращение разброса квартилей 25 - 75. Статистические данные показывают тенденцию к уменьшению значения ЖЕЛ при выполнении физических нагрузок (p = 0,202). У девушек - спортсменок среднее квартильное значение показателя до физической нагрузки составляет 3,1250 [2,7200; 3,5675] л., что соответствует 81 % от должного показателя нормы. После физической нагрузки квартильное значение показателя ЖЕЛ повышается незначительно до 3,1850 [2,8175; 3,6225] л. У девушек-спортсменок наблюдается тенденция к увеличению значения показателя ЖЕЛ (p = 0,376). У всех девушек вне зависимости от занятия спортом показатель ЖЕЛ в состоянии относительного покоя и после физической нагрузки оказался ниже средней нормы. Средние квартильные значения ЖЕЛ, у девушек, не занимающихся спортом, выше чем у девушек - спортсменок.

У юношей, не занимающихся спортом, среднее квартильное значение ЖЕЛ, до физических упражнений, равно - 4,165 [3,5775; 4,755] л., это 74 % от нормы. После физической нагрузки - 4,175 [3,4175; 4,6025] л., что так же равняется 74 % от должных значений показателя. Среднее квартильное значение ЖЕЛ, у юношей - спортсменов, до выполнения физических упражнений составило 4,5450 [3,8700; 5,4850] л. (82,3 % от должных значений). После выполнения физических упражнений показатель опускается до 4,5100 [4.175; 5.2075] л., соответствует 80,8 % (p = 0,245). Понижение показателя ЖЕЛ после физических нагрузок можно связать с тем, что увеличивается показатель частоты сердцебиения. У юношей, не занимающихся спортом, после выполнения физических упражнений, происходит увеличение всех квартильных значений ЖЕЛ. В тот же момент у юношей - спортсменов, средние квартильные значения после выполнения физических заданий уменьшаются, но разброс крайних квартильных значений увеличивается.

Данный показатель во всех группах студентов ниже должной нормы. Наши данные подтверждает точку зрения Куликова и Ким, что показатели ЖЕЛ у жителей Севера уменьшены относительно должных [2]. Но наблюдается тенденция к росту данного показателя, после выполнения физических упражнений, а также установлено, что у студентов - спортсменов значение показателя выше, чем у студентов, не занимающихся спортом, что говорит о положительном влиянии физических нагрузок на организм студентов. Как доказано Зуевым О.А. у студентов - спортсменов по сравнению с нетренированными сверстниками имеют более высокие значения объемно - скоростных параметров [5].

Форсированная жизненная ёмкость легких (ФЖЕЛ) характеризует объём воздуха, выдыхаемого при максимально быстром и сильном выдохе. Среднее квартильное значения показателя ФЖЕЛ у девушек, не являющихся спортсменками, до физической нагрузки составило 2,885 [2,3475; 3,1225] л. (83 % от должных величин). После выполнения нагрузки среднее квартильное значение показателя составило - 2,86 [2,4075; 3,235] л. (83 % от должного значения). У девушек - спортсменок среднее квартильное значение ФЖЕЛ до физической нагрузки равно 2,7750 [2,1150; 3,0550] л (70 % от должных величин). А после физической нагрузки отмечается тенденция к уменьшению до 2,7050 [2,3800; 3,0850] л (p = 0,405). Это свидетельствует, что форсированный выдох у девушек ниже рассчитанной нормы.

Для юношей, не занимающихся спортом, до физических упражнений среднее квартильное значение ФЖЕЛ составило - 3,365 [2,7675; 4,18] л. (62 % от нормы). После предлагаемых упражнений значение показателя равно - 3,38 [2,9625; 4,1925] л. (62 % от должной величины). У юношей - спортсменов до физической нагрузки был получен средний квартильный результат - 4,1350 [3,3750;4,750] л. (78,5 % от нормы). После физических упражнений показатель ФЖЕЛ становится 4,1550 [3,5400; 4,6900] л. (77,9 % от должной величины). Происходит тенденция к увеличению значения показателя, после выполнения физических упражнений, и в то же время сужение разброса квартильных данных (p = 0,882). Возможно, во время исследования юношам не хватало воздуха на форсированный выдох и происходило «заглатывание воздуха». И у спортсменов, и у юношей, не занимающихся спортом, после физических упражнений, происходит увеличение значения показателя ФЖЕЛ. Но у спортсменов значения выше, чем у не спортсменов, в связи с большей разработанностью дыхательной системы [1].

Индекс Тиффно используется для оценки вентиляционных возможностей и отражает силу межреберных мышц, существенно влияющей на дыхательные функции. Индекс Тиффно определяется отношением объема воздуха, с максимальной силой выдохнутого за первую секунду после максимального вдоха (ФЖЕЛ), к значению жизненной емкости легких (ЖЕЛ), выраженное в процентах. В норме он должен составлять 70 - 80 % [11].

До выполнения физических упражнений у девушек, не занимающихся спортом, среднее квартильное значение равно - 84 [73,45; 90,65] %, после выполнения предложенных физических упражнений - 81,15 [73,95; 97,975] %. Наблюдается тенденция к уменьшению значения среднего квартильного значения (p=0,125) и одновременном увеличению разброса квартильных данных 25 - 75. Среднее квартильное значение, у девочек - спортсменок, до физической нагрузки составило 81,8500 [71,1500; 88,1750] %, после физической нагрузки 98,1000 [90,0750; 100] %. Наблюдается тенденция к увеличению значения показателя индекса Тиффно в данной группе (p = 0,225). Значение данного показателя у спортсменок говорит о натренированности вентиляции легких и о положительном влиянии физических нагрузок на организм студента.

Среднее квартильное значение Индекса Тиффно до выполнения физической нагрузки у юношей, не занимающихся спортом, составило - 75,9 [66,95; 85,05] %. После физических упражнений значение индекса возрастает до - 84,2 [71,9; 88,3] %. Различия являются достоверными (p = 0,013). У юношей-спортсменов до физической нагрузки Индекс Тиффно равен 80,2000 [69,9; 88,2] % (р=0,0001). После физической нагрузки значение индекса достоверно увеличивается (р=0,0001) до 90,6500 [81,225 %; 97,3000] %. Так же, как и в случае с девушками, видно, что значения у спортсменов выше, чем у студентов, не занимающихся спортом. Значения Индекса Тиффно свидетельствуют о натренированности вентиляции легких у спортсменов. Показатель у всех студентов входит в критерий нормы, что свидетельствует об отсутствии нарушения проходимости верхних дыхательных путей у студентов.

Значения показателя индекс Тиффно у спортсменов выше, чем у нетренированных людей, и превышают границы нормы. Зуев О. А. утверждал, что у студентов-спортсменов по сравнению с нетренированными сверстниками имеют более высокие значения объемно - скоростных параметров [6].

Дыхательный объем у девушек, не занимающиеся спортом, до выполнения физической нагрузки имеет среднее квартильное значение - 0,655 [0,525; 0,865] л. После выполнений физических упражнений результат достоверно увеличивается (p = 0,0001) до 0,985 [0,8075; 1,1475] л. Средний квартильный показатель дыхательного объема у обследованных девушек-спортсменок до физической нагрузки составляет 0,6350 [0,5175; 0,8825] л., после выполнения физический упражнений данное среднее квартильное значение показателя увеличивается до 0,8900 [0,8000; 1,1300] л. Различия в значении показателя являются достоверными (р=0,0001).

Юноши, не занимающиеся спортом, до выполнения физических упражнений имеют среднее квартильное значение дыхательного объема равное - 0,895 [0,7275; 1,15] л. После выполнения физических упражнений значение дыхательного объема достоверно увеличивается (p=0,0001) до 1,25 [1,0625; 1,5] л. У юношей-спортсменов среднее квартильное значение показателя дыхательного объема до физической нагрузки составляет 0,8950 [0,7650;1,0325] л. После физической нагрузки данный показатель достоверно возрастает (р=0,0001) до 1,2300 [0,9725;1,4100] л.

Дыхательный объем легких у студентов увеличивается после выполнения физических нагрузок, в связи с тем, что дыхательная система адаптирована к физическим нагрузкам, но у спортсменов скачок в значениях меньше, в связи с большей адаптацией. При выполнении физических упражнений вентиляция легких осуществляется в основном за счет увеличения дыхательного объема и частоты дыхания. В исследовании выявлено, что у студентов-спортсменов значение дыхательного объема ниже, чем у студентов, не занимающихся спортом, что может свидетельствовать о незначительной физической нагрузке, предложенной для тренированного организма спортсменов.

Среднее квартильное значение частоты дыхания у девушек, не занимающихся спортом, до момента физической нагрузки составило 18,58 [15,5325; 22,78] в минуту. После физических упражнений значение достоверно (p = 0,0001) увеличивается до 20,525 [16,0075; 25,1825] в минуту. У девушек-спортсменок до физкультуры среднее квартильное значение показателей равно 19,04 [14,5275; 21,9575] в минуту. После занятий физкультурой - 18,225 [13,735; 22,39]. Различия значений показателя не являются достоверными (p = 0,092) и можно говорить лишь о тенденции к уменьшению значений показателя частоты дыхания в данной группе и одновременном большем разбросе крайних квартильных значений.

У юношей, не занимающихся спортом, до физических упражнений среднее квартильное значение составило 20,035 [15,1525; 24,825] в минуту. После выполнения физических занятий среднее квартильное значение достоверно (p=0,0001) увеличилось до 18,665 [14,4; 22,3025] в минуту. Юноши-спортсмены до физкультуры имеют среднее квартильное значение - 17,445 [16,0175; 22,79] в минуту. После занятий физкультурой - 21,105 [16,5525; 23,37] в минуту. Наблюдается тенденция к увеличению значения показателя, а различия не являются достоверными (p =0,318).

В связи с тем, что спортсмены более адаптированы к физическим нагрузкам, у девушек-спортсменок наблюдается понижения частоты дыхания после физических упражнений. У юношей же данная тенденция не наблюдается, что объясняется незначительной физической нагрузкой. Частота и глубина дыхания характеризуют внешнее дыхание. С урежением дыхания возрастает дыхательный объем, и у спортсменов в покое может составлять 700-900 мл (15-20 % ЖЕЛ). Объем функционального мертвого дыхательного пространства резко увеличивается вследствие снижения вентиляции при продолжающихся статических или динамических напряжениях. В выключенных из вентиляции зонах легких некоторое время сохраняется значительный кровоток. При выполнении физических упражнений вентиляция легких осуществляется в основном за счет увеличения дыхательного объема и частоты дыхания. Развивается гипоксемия, которая за несколько секунд достигает больших степеней [7].

Отмечается снижение значений показателей внешнего дыхания по сравнению с нормативами, как у спортсменов, так и студентов, не занимающихся спортом, обоего пола. Такой тип дыхания усиливает функцию внешнего дыхания по типу гипервентиляции с уменьшением коэффициента использования кислорода, что направлено на адаптацию к условиям Севера.

Установлены более высокие значения объемных и объемно-скоростных показателей внешнего дыхания у студентов-спортсменов в сравнении со студентами, не занимающимися спортом, вне зависимости от пола, что можно считать критерием физической тренированности.

Выявлена адаптация к повышенным физическим нагрузкам у студентов-спортсменов обоего пола по показателю вентиляционной возможности легких (индекс Тиффно).

Доклад "Дыхание при физической нагрузке"

При физической нагрузке потребление О2 и продукция СО2 возрастают в среднем в 15—20 раз. Одновременно усиливается вентиляция и ткани организма получают необходимое количество О2, а из организма выводится CO2.

Каждый человек имеет индивидуальные показатели внешнего дыхания. В норме частота дыхания варьирует от 16 до 25 в минуту, а дыхательный объем — от 2,5 до 0,5 л. При мышечной нагрузке разной мощности легочная вентиляция, как правило, пропорцио­нальна интенсивности выполняемой работы и потреблению О2 тка­нями организма. У нетренированного человека при максимальной мышечной работе минутный объем дыхания не превышает 80 л*мин-1, а у тренированного может быть 120—150 л*мин-1 и выше. Крат­ковременное произвольное увеличение вентиляции может составлять 150—200 л*мин-1.

В момент начала мышечной работы вентиляция быстро увели­чивается, однако в начальный период работы не происходит каких-либо существенных изменений рН и газового состава артериальной и смешанной венозной крови. Следовательно, в возникновении гиперпноэ в начале физической работы не участвуют периферические и центральные хеморецепторы как важнейшие чувствительные структуры дыхательного центра, чувствительные к гипоксии и к понижению рН внеклеточной жидкости мозга.

Уровень вентиляции в первые секунды мышечной активности регулируется сигналами, которые поступают к дыхательному центру из гипоталамуса, мозжечка, лимбической системы и двигательной зоны коры большого мозга. Одновременно активность нейронов ды­хательного центра усиливается раздражением проприоцепторов ра­ботающих мышц. Довольно быстро первоначальный резкий прирост вентиляции легких сменяется ее плавным подъемом до достаточно устойчивого состояния, или так называемого плато. В период «пла­то», или стабилизации вентиляции легких, происходит снижение Рао2 и повышение Расо2 крови, усиливается транспорт газов через аэрогематический барьер, начинают возбуждаться периферические и центральные хеморецепторы. В этот период к нейрогенным сти­мулам дыхательного центра присоединяются гуморальные воздей­ствия, вызывающие дополнительный прирост вентиляции в процессе выполняемой работы. При тяжелой физической работе на уровень вентиляции будут влиять также повышение температуры тела, кон­центрация катехоламинов, артериальная гипоксия и индивидуально лимитирующие факторы биомеханики дыхания.

Состояние «плато» наступает в среднем через 30 с после начала работы или изменения интенсивности уже выполняемой работы. В соответствии с энергетической оптимизацией дыхательного цикла повышение вентиляции при физической нагрузке происходит за счет различного соотношения частоты и глубины дыхания. При очень высокой легочной вентиляции поглощение О2 дыхательными мышцами сильно возрастает. Это обстоятельство ограничивает воз­можность выполнять предельную физическую нагрузку. Окончание работы вызывает быстрое снижение вентиляции легких до некоторой величины, после которой происходит медленное восстановление ды­хания до нормы.

3. Стандартизация легочных функциональных тестов : Доклад рабочей группы "Стандартизация тестов легочной функции". Официальный отчет Европейского респираторного общества. Европейское общество стали и угля. Люксембург, 1993. Прил., с. 92.

4. Физиология человека. Учебник для мед. вузов. 2-е изд. Под ред. В.М. Покровского, Г.Ф. Коротько. - М.: Медицина, 2003. .

Гипотеза: при физических нагрузках происходит кратковременное произвольное увеличение вентиляции легких

Жизненная емкость легких и максимальная вентиляция легких.

gelimv

Исследование кумулятивного влияния занятий спортом на функции этой системы является весьма важным направлением, потому что это позволит определить один из критериев тренированности.

Из показателей внешнего дыхания, изменяющихся под влиянием занятий спортом, особый интерес представляют жизненная емкость легких (ЖЕЛ), максимальная вентиляция легких (МВЛ), минутный объем дыхания (МОД), частота и глубина дыхания.

Поскольку указанные показатели представляют объемы газов, то их величины нельзя сравнивать при измерении в разных условиях и, в частности, при разной температуре окружающей среды, барометрическом давлении, влажности, ибо, согласно законам Бойля—Мариотта, Гей-Люссака и Авогадро—Жерара, объем газа изменяется от указанных условий.

Интересные расчеты изменений ЖЕЛ и МВЛ в зависимости от барометрического давления приводит А.Г. Дембо (1957). Им показано, что эти колебания возможны в пределах 4—11%. Только в условиях Ленинграда объемы в связи с колебаниями барометрического давления снижаются от 7 до 9%. Г. К. Бирзин убедительно показал, что игнорирование этих перерасчетов при динамических наблюдениях (разное время года) может принести к неправильным представлениям об изменении функционального состояния аппарата внешнего дыхания.

В последнее время принято ЖЕЛ и МВЛ приводить к системе BTPS (ВТ — температура тела, Р — атмосферное давление, S— влажность), а МОД — к системе ATPS (АТ — температура окружающей среды, Р — атмосферное давление, S — влажность). Приведение к указанным системам производится по специальным таблицам.

Впервые ЖЕЛ исследовал Гетчинсон (1846), а затем А. Добрынин (1860), придавая этому показателю большое значение. С тех пор проводятся многочисленные исследования в этом направлении.

Установлено, что ЖЕЛ является показателем функционального состояния аппарата внешнего дыхания (А. Антони, 1930; А. Н. Крестовников, 1939; К. М. Смирнов, Л. В. Шафрановский, 1941; А. Г. - Дембо, 1950 и др.)

ЖЕЛ — величина непостоянная, на нее влияет много факторов. Многие авторы указывают на чуткость этого показателя даже к изменению условий его измерения. Установлена зависимость ЖЕЛ от пола, роста, возраста, веса (Вест, 1920; Воррингенс, 1926; Е. М. Беркович, 1939, и др.).

Зависимость ЖЕЛ от большого числа факторов объясняет большой диапазон ее колебаний. У мужчин, по данным разных авторов, ЖЕЛ колеблется от 3200 до 7200 мл и больше, у женщин — от 2300 до 5000 мл.

Учитывая то, что абсолютные величины легочных объемов не являются достаточно информативными и что они зависят от многих факторов, возникла необходимость выражать эти цифры в процентах к должным величинам, т. е. теоретически рассчитанным величинам для исследуемого лица с учетом пола, веса и возраста. Такое сопоставление позволяет правильно оценить данные легочных объемов.

Так как показатель основного обмена учитывает все факторы, влияющие на величину ЖЕЛ, то расчеты ее должных величин в .большинстве основаны на данных должного основного обмена. Поэтому наиболее широкое распространение получила формула А. Антони (1937), в. основе которой лежит расчет должной жизненной емкости легких (ДЖЕЛ) по основному обмену. По таблицам Гаррис—Бенедикта определяют основной обмен, исходя из данных пола, роста, возраста и веса испытуемого, а затем полученную цифру умножают на коэффициент 2,6 для мужчин и 2,2 для женщин. При этом допустимые колебания находятся в пределах ±10—15%.

Рядом работ (К. М. Смирнов, А. Е. Шафроновский, 1941; Д. Ф. Дешин и И. Котов, 1947; А. Г. Дембо, 1950; Д. Н. Крестовников, 1951; В. Е. Рыжкова, 1951) убедительно доказано, что ЖЕЛ в большой степени зависит от спортивной тренировки.

Влияние физических упражнений на ЖЕЛ отмечал еще в прошлом веке Гетчинсон, а затем на эту зависимость указывали Вест (1920) и Е. М. Беркович (1939). Исследования изменения ЖЕЛ под влиянием тренировки проводились многими учеными.

А.Н. Осипов (1957) выявил функциональные сдвиги в системе внешнего дыхания в результате систематической тренировки. По его данным, ЖЕЛ у спортсменов на 20% выше, чем у нетренированных лиц. То же относится и к общей емкости легких, глубине дыхания.

А.А. Рахсиева, О. М. Жагалло, 3. К. Азимова и др. (1967) определили ЖЕЛ у студентов института физической культуры в пределах 3400—5900 мл. При этом ими тоже отмечено увеличение ЖЕЛ в течение 4 лет обучения, что можно расценивать как результат влияния тренировки на функциональное состояние легких.

Если, по данным Дж. Комро и соавторов, ЖЕЛ для мужчин, не занимающихся спортом, характерна в пределах 4780 мл, для женщин — 3140 мл, то у спортсменов этот показатель более высокий.

Величина ЖЕЛ в значительной степени зависит от спортивной специализации. У представителей тех видов спорта, которые предъявляют повышенные требования к организму в снабжении его кислородом, ЖЕЛ намного больше. Например, у игрока сборной команды СССР по баскетболу Я. Липсо при весе 100 кг ЖЕЛ составляла .8700 мл; у шведского лыжника С. Ернберга (вес 71 кг) ЖЕЛ была равна 8100 мл.

Средние данные ЖЕЛ у представителей различных видов спорта, естественно, несколько меньшие.

Нами были проведены исследования внешнего дыхания у спортсменов разной квалификации (I и II спортивный разряд, мастера спорта СССР и международного класса) и разной спортивной специализации (гимнасты, пловцы, легкоатлеты, лыжники, футболисты, баскетболисты, волейболисты, борцы, штангисты и велосипедисты). Полученные легочные объемы приводились к системе ВТРS.

По нашим данным, наибольшей ЖЕЛ обладают велосипедисты — члены сборной команды СССР. Средняя величина этого показателя у них составляла 6275 мл, превышая должную на 47%. Такие же высокие данные наблюдались у пловцов (6036 мл), лыжников (5748 мл), легкоатлетов (5370 мл).

С увеличением высоты над уровнем моря падает барометри­ческое давление и парциальное давление О2, однако насыщение альвеолярного воздуха водяными парами при температуре тела не изменяется. На высоте 20 000 м содержание О2 во вдыхаемом воздухе падает до нуля. Если жители равнин поднимаются в горы, гипоксия увеличивает у них вентиляцию легких, стимулируя ар­териальные хеморецепторы. Изменения дыхания при высотной ги­поксии у разных людей различны. Возникающие во всех случаях реакции внешнего дыхания определяются рядом факторов: 1) ско­рость, с которой развивается гипоксия; 2) степень потребления О2 (покой или физическая нагрузка); 3) продолжительность гипоксического воздействия.

Первоначальная гипоксическая стимуляция дыхания, возникаю­щая при подъеме на высоту, приводит к вымыванию из крови СО2 и развитию дыхательного алкалоза. Это в свою очередь вызывает увеличение рН внеклеточной жидкости мозга. Центральные хемо­рецепторы реагируют на подобный сдвиг рН в цереброспинальной жидкости мозга резким снижением своей активности, что заторма­живает нейроны дыхательного центра настолько, что он становится нечувствительным к стимулам, исходящим от периферических хеморецепторов. Довольно быстро гиперпноэ сменяется непроизволь­ной гиповентиляцией, несмотря на сохраняющуюся гипоксемию. Подобное снижение функции дыхательного центра увеличивает сте­пень гипоксического состояния организма, что чрезвычайно опасно, прежде всего для нейронов коры большого мозга.

При акклиматизации к условиям высокогорья наступает адап­тация физиологических механизмов к гипоксии. К основным фак­торам долговременной адаптации относятся: повышение содержания СО2 и понижение содержания О2 в крови на фоне снижения чув­ствительности периферических хеморецепторов к гипоксии, а также рост концентрации гемоглобина.

.2.8. Изменения в системах крови, кровообращения и дыхания при интенсивной мышечной деятельности

При регулярных занятий физическими упражнениями, каким-либо видом спорта в крови увеличивается количество эритроцитов и гемоглобина, обеспечивающее рост кислородной емкости крови; возрастает количество лейкоцитов и их активность, что повышает сопротивляемость организма к простудным и инфекционным заболеваниям.

Двигательная активность человека, занятия физическими упражнениями, спортом оказывают существенное влияние на развитие и состояние сердечно-сосудистой системы. Пожалуй, ни один орган не нуждается столь сильно в тренировке и не поддается ей столь легко, как сердце. Работая с большой нагрузкой при выполнении спортивных упражнений, сердце неизбежно тренируется. Расширяются границы его возможностей, оно приспосабливается к перекачке количества крови намного большего, чем это может сделать сердце нетренированного человека. В процессе регулярных занятий физическими упражнениями и спортом, как правило, происходит увеличение массы сердечной мышцы и размеров сердца. Так, масса сердца у нетренированного человека составляет в среднем около 300г, у тренированного - 500г.

Показателями работоспособности сердца являются частота пульса, кровяное давление, систолический и минутный объем крови.

Систолический объем в покое у нетренированного - 50-70 мл, у тренированного 70-80 мл; при интенсивной мышечной работе соответственно - 100-130 мл и 200 мл более.

Физическая работа способствует расширению кровеносных сосудов, снижению тонуса их стенок; умственная работа, так же как и нервно-эмоциональное напряжение, приводит к сужению сосудов, повышению тонуса их стенок и даже спазм. Такая реакция особенно свойственна сосудам сердца и мозга.

Длительная напряженная умственная работа, частое нервно-эмоциональное напряжение, не сбалансированные с активными движениями и с физическими нагрузками, могут привести к ухудшению питания этих важнейших органов, к стойкому повышению кровяного давления, которое, как правило, является главным признаком гипертонической болезни.

Свидетельствует о заболевании и понижение кровяного давления в покое (гипотония), что может быть следствием ослабления деятельности сердечной мышцы.

В результате специальных занятий физическими упражнениями и спортом кровяное давление претерпевает положительные изменения. За счет более густой сети кровеносных сосудов и высокой их эластичности у спортсменов, как правило, максимальное давление в покое оказывается несколько ниже нормы. Предельная частота сердечных сокращений у тренированных людей при физической нагрузке может находится на уровне 200-240 удар/мин, при этом систолическое давление довольно долго находится на уровне 200 мм рт. ст. Нетренированное сердце такой частоты сокращений достигнуть просто не может, а высокое систолическое и диастолическое давление даже при кратковременной напряженной деятельности могут явиться причиной предпатологических и даже патологических состояний.

Систолической объем крови - это количество крови, выбрасываемое левым желудочком сердца при каждом его сокращении. Минутный объем крови - количество крови, выбрасываемое желудочком в течение одной минуты. Наибольший систолический объем наблюдается при частоте сердечных сокращений от 130 до 180 удар/мин. При частоте сердечных сокращений выше 180 удар/мин систолический объем начинает сильно снижаться. Поэтому наилучшие возможности для тренировки сердца имеют место при физических нагрузках, когда частота сердечных сокращений находится в диапазоне от 130 до 180 удар/мин.

Дыхание при физической нагрузке. Пределы легочной вентиляции

Абишева З.С. 1 Асан Г.К. 1 Искакова У.Б. 1 Исмагулова Т.М. 1 Раисов Т.К. 1 Жетписбаева Г.Д. 1 Журунова М.С. 1 Даутова М.Б. 1

В работе представлены данные по оценке функционального состояния дыхательной системы у студентов занимающихся и не занимающихся спортом при физической нагрузке. В результате исследований установлено, что уровень функционального состояния дыхательной системы всех испытуемых соответствует удовлетворительной адаптации. Несмотря на не которое снижение резервных возможностей респираторной системы проявляются достаточно высокие функциональные возможности регуляторных систем организма.


1. Карпов В.Ю. Влияние физкульторно-спортивного опыта студентов на их адаптацию к обучению в вузе // Физическая культура: воспитание, образование, тренировка. - 2005. - №1.-43-46.

5. Агаджанян Н.А. Экологическая физиология: проблема адаптации и стратегия выживания / Х Междунар. симпоз. «Эколого-физиологические проблемы адаптации». - М., 2001. - С. 5-12.

7. Копытова Н.С., Гудков А.Б. Сезонные изменения функционального состояния системы внешнего дыхания у жителей Европейского Севера России // Экология человека. - 2007.

Уровень соматического здоровья человека определяет энергопотенциал индивида и развитие качества общей выносливости. Физиологической основной являются аэробные возможности, отражающие способности организма доставлять и использовать кислород для энергопродукции при физической работе. Формирование здоровья зависит от наследственности, образа жизни, наличием и выраженностью экзогенных факторов риска и т.д.

Факторами, отрицательно влияющими на состояние организма студентов, являются несоответствие методик обучения возрастным и функциональном возможностям, стрессоры нерациональная организация учебного процесса и питания [1].

В условиях ограниченности адаптационных резервов, свойственной молодому организму, любое увеличение нагрузки, умственной или физической, можно рассматривать как стрессорное воздействие, носящее длительный и устойчивый характер.

Для оценки адаптации студентов к учебным нагрузкам мы исследовали показатели дыхательной системы. В результате установлено, что уровень функционального состояния респираторной системы всех испытуемых соответствует удовлетворительной адаптации. Несмотря на некоторое снижение резервных возможностей дыхательной системы, проявляются достаточно высокие функциональные возможности регуляторных систем организма, что обеспечивает резистентность защитных сил и успешную реализацию функциональных возможности в условиях напряженной умственной и мышечной работы, которую испытывают студенты в процессе учебной деятельности.

Вегетативная нервная система играет важное значение в сохранении постоянства гомеостаза при различных воздействиях окружающей среды. Роль ее заключается в регуляции обмена веществ, возбудимости и автоматии периферических органов и ЦНС [2].

Адаптация организма к физической нагрузке также как и к другим стрессовым факторам обеспечивается регуляторным влиянием нейрогуморальных механизмов симпатической и парасимпатической нервной систем и железами внутренней секреции. Благодаря регуляторному воздействию этих систем, а также изменение метаболических процессов, обеспечивает поддержание гомеостаза в изменившихся условиях. Продолжающееся воздействие на организм стрессовых факторов в свою очередь может влиять на функциональные возможности систем регуляции и изменять адаптационные резервы организма.

Материалы и методы исследования

Исследования проводилось на модуле валеологии, Казахского национального медицинского университете им. С.Д. Асфендиярова. Объектом исследования являлись студенты 1 курса (58 студента). Для оценки функционального состояния организма все студенты были разделены на 2 группы: занимающихся и не занимающихся спортом, у которых определяли следующие показатели дыхательной системы: частота дыхания (ЧД), объем дыхания (ОД), минутный объем дыхания (МОД), жизненная емкость легких (ЖЕЛ), резервный объем вдоха (РОвд), резервный объем выдоха (РОвыд), общую емкость вдоха (ОЕвд).

Эти показатели определяли в нормальных условиях (в спокойном состоянии) и после физической нагрузки. В качестве физической нагрузки применяли Гарвардский степ-тест. Гарвардский степ- тест представляет собой способ для оценки физической работоспособности кардиореспираторной системы.

Результаты исследования и их обсуждение

Полученные данные свидетельствуют о том, что повседневные физические нагрузки обеспечивают экономную функцию дыхательной системы, в состоянии покоя и после нагрузки. Физические нагрузки, как фактор адаптации обеспечивает повышение резистентности организма к экстремальным состояниям.

По результатам исследования у студентов, не занимающихся спортом в обычных условиях частота дыхания в среднем составила 16 раз/мин, после нагрузки 21 раз/мин, среднее значение жизненной емкости легких составил 3,0 л, после нагрузки 3,7 л. У вышеназванных студентов минутный объем дыхания в состоянии покоя в среднем составил 8,5 литров, а при нагрузке 19 л. Дыхательной объем, резервный объем вдоха, резервный объем выдоха, и общая емкость вдоха составляют следующие величины соответственно: 0,6; 1,4; 1,0; и 2 литров в покое. После нагрузки 0,7; 1,8; 1,5; 2,5 л.

У студентов, занимающихся спортом в нормальных условиях частота дыхания в среднем 12 раз/мин, после нагрузки 18 раз/мин, значение жизненной емкости легких составило в среднем 4,8 л., после нагрузки - 5,5 л. У занимающихся спортом студентов минутный объем дыхания находился в покое составил 11 л, после нагрузки - 23,7 л. Легочные объемы в покое, то (дыхательный объем, резервный объем вдоха, резервный объем выдоха, и общая емкость вдоха) были равны следующим показателям соответственно: 0,8; 2,1; 1,9 и 2,9 литров, после нагрузки - 1,1; 2,3; 3,1;3,4 л.

По результатам исследований у студентов, занимающихся и не занимающихся спортом была отмечена разница в физиологических показателях дыхательной системы: функций респираторной системы у спортсменов соответствовали физиологическим закономерностям изменения, а у студентов, не занимающихся спортом показатели дыхания соответствовали обычным значениям. Интенсификация внешнего дыхания наблюдается в основном от углубления дыхания. У людей, занимающихся спортом дыхательные движения бывают на высоком уровне.

Согласно литературным источникам по сравнению с нетренированными людьми у спортсменов наблюдается увеличение ЖЕЛ. Есть данные, что чем выше ЖЕЛ на работу аппарата внешнего дыхания расходуется меньше силы [3].

Этот показатель является важным для оценки функциональных показателей жизненного индекса. Высокий жизненный индекс наблюдается у людей, которые занимаются спортом. У тренированных спортсменов в спокойном состоянии происходит физиологическая экономичность функций. У спортсменов ЧД 12 раз/мин, МОД - 11 л/мин. У здоровых людей частота дыхания в спокойном состоянии в среднем 16 раз мин, при интенсивной мышечной работе МОД у здорового взрослого человека из-за повышения частоты дыхания и ДОР может составить 120 л/мин, у тренированных спортсменов воздухообмен в легких может достичь 150 л/мин и выше. Это говорит о больших резервных возможностях системы дыхания.

Таким образом, работа мышц является результатом учащения дыхания. При учащении дыхания у спортсменов растет и глубина дыхания. Что, является рациональным способом приспособления к нагрузке аппарата дыхания. Под действием физических упражнений резервные возможности дыхания повышаются [4]. При систематических спортивных упражнениях у спортсменов улучшается нейрогуморальная регуляция дыхания, работа дыхательной системы в ходе физической нагрузки начинает работать согласовано с другими системами организма.

Воздухообмен в легких повышается в зависимости от проделанной работы и в результате окислительно-восстановительных процессов в организме. При интенсивной работе газообмен в легких может возрасти до 100/мин и выше по сравнению 6-9 л/мин в состоянии покоя и соответственно возрастает потребность в кислороде. Таким образом, физические упражнения способствует адаптации тканей к гипоксии, тем самым обеспечивая интенсивную работу клеток организма при недостатке кислорода.

Работа мышц приводит к возрастанию глубины и частоты дыхания, что в свою очередь повышает газообмен в легких и обеспечивает кислородную потребность.

У взрослого человека при работе мышц в связи c учащением дыхания возрастает газообмен в легких. Физические упражнения или занятия спортом увеличивают объем газообмена в легких. Как показали некоторые авторы при физической нагрузке у спортсменов интенсивность внешнего дыхания в значительной степени зависят от глубины и в меньшей степени зависят от возрастания частоты дыхания.

По получению данным можно сделать вывод, что уровень показателей дыхания определяют структурно-функциональные адаптационные реакции, происходящие под воздействием физической нагрузки в организме спортсмена [5].

Спортивные упражнения повышают силу мышц, и еще оказывают влияние на адаптацию к состояниям окружающей среды [6]. Под воздействием мышечных нагрузок повышается частота сокращения сердца, мышца сердца сокращается быстрее, давление крови повышается. Во время работы мышц частота дыхания повышается, дыхание углубляется, улучшается свойство газообмена легких. Это приводит к функциональному улучшению кардиореспираторной системы [7]. Для студентов занимающихся спортом характерно увеличение резервных возможностей и экономичность функций дыхательной системы.

Как правильно дышать при физических упражнениях?

В обычной жизни мы дышим и не задумываемся, как это происходит. Но, чтобы выдержать полноценную тренировку хотя бы средней интенсивности с хорошим результатом, нужно научиться дышать правильно.

Почему важно дышать правильно

Когда мы выполняем упражнения и при этом дышим поверхностно, приток кислорода в организм сокращается, изменяется кровяное давление, подступает тошнота, а в случае грубого нарушения техники дыхания возникает перегрузка сердца, сильные головокружения, даже обмороки. Могут появляться покалывания в боку (так организм реагирует на нехватку кислорода), головная боль.

Правильное дыхание положительно влияет на наше самочувствие, обеспечивает приток кислорода, а значит, улучшает результат тренировки. При достаточном объеме кислорода быстрее сжигается жир, мышцы лучше восстанавливаются, скорее проходит усталость. Поэтому к занятиям спортом необходим осознанный подход.

Основы правильного дыхания при физических упражнениях

Различайте вдох и выдох

Вдыхать во время тренировки желательно через нос. Во-первых, это нужно для защиты от пыли и бактерий. Во-вторых, так воздух увлажняется и согревается. В-третьих, вдох через рот приводит к «сжатию» лёгких диафрагмой и учащению дыхания - а это сокращает приток кислорода, который необходим для окисления и сжигания жиров.

Выдыхать во время спорта можно любым удобным способом. Но в любом случае нельзя задерживать выдох, оставлять его на самый пик усилия. Такая манера дыхания перегружает сердечно-сосудистую систему.

Дышите «животом»

Правильно дышать не грудью, а с помощью диафрагмы - крупной мышцы в районе солнечного сплетения, которая отвечает за расширение лёгких. Именно она обеспечивает размеренное глубокое дыхание, которое необходимо во время большинства тренировок. Движения идут вниз-вверх, без явного участия грудной клетки. Помимо усиленных поставок кислорода диафрагма обеспечивает «прокачку» связанных с ней внутренних мышц пресса, улучшает кровоснабжение внутренних органов.

Дышите глубоко

Глубокое дыхание во время физической нагрузки насыщает организм достаточным количеством кислорода, обеспечивает вентиляцию лёгких, даёт «топливо» мышцам. Однако важно не перестараться с глубиной вдоха, это может привести к сильному головокружению.

Иногда привычные неглубокие вдохи компенсируются их частотой. Но это не помогает очищать кровь от углекислого газа: недостаток кислорода приводит к полуобморочному состоянию, и вы теряете способность заниматься.

Выработке правильного глубокого дыхания хорошо способствует древняя китайская практика Цигун, которая к тому же улучшает состояние опорно-двигательного аппарата и снимает нервное напряжение.

Не забывайте дышать

Важно помнить о необходимости дышать во время даже самой сосредоточенной тренировки, иначе быстро ухудшается самочувствие и появляется усталость. Выбирайте занятия, на которых чувствуете себя комфортно, раскрепощённо, тогда не придётся задерживать дыхание.

Правильное дыхание и кардиотренировка

При интенсивной кардионагрузке (бег, занятие на эллипсоиде, ходьба) в несколько раз усиливается потребность в кислороде, который служит источником энергии для поддержания мышечной активности. Правильное дыхание при такой нагрузке должно быть равномерным. Поскольку вдох физиологически чуть короче, нужно приучить себя ровно дышать на «раз-два», «раз-два». Вдох при этом слегка растягивается.

Беспорядочным дыханием вы нарушаете ритм движений, мешаете собственной координации. Каждому виду кардиотренировки соответствует свой темп, поэтому движения тела важно согласовывать с частотой дыхания: например, если бег медленный, на каждый глубокий вдох и выдох делайте 3-4 шага, если бежите быстрее - расчёт идёт на 2 шага.

Соотносите степень нагрузки со своим уровнем тренированности. Во время интенсивных физических упражнений новичок не сможет удерживать правильный темп и глубину дыхания, поэтому тренировка окажется неэффективной.

Правильное дыхание и силовая тренировка

Силовые упражнения подразумевают работу с весом и его преодоление. Правильное дыхание на таких тренировках - с усилием на выдохе. В момент уступающей работы мышц (то есть противодействия сопротивлению - например, при удержании веса) нужно делать вдох, а во время преодолевающей работы (то есть наибольшего напряжения мышц) - выдох. Это помогает лучше сконцентрировать усилие, снизить нагрузку на сердечно-сосудистую систему и спину.

Задерживать дыхание в силовых упражнениях можно на короткое время и только для удержания стабильного положения при подъёме тяжестей. Иначе возникает риск скачка давления. Если задержка дыхания стала частой, это знак, что нужно снизить темп или отдохнуть.

Правильное дыхание на йоге

Упражнения йоги удерживают тело в статичном положении. Для повышения тонуса мышц в это время требуется равномерное спокойное дыхание с помощью диафрагмы. Это успокаивает нервную систему, нормализует кровяное давление.

С каждым вдохом выполняйте движения для расширения грудной клетки, а выдыхайте в положении, когда она сжимается и хорошо вытесняет воздух. К примеру, вдыхайте, когда тело выпрямлено, руки опущены, а в наклоне вперёд с касанием руками пола делайте выдох. Растяжку делайте на долгом выдохе, это оказывает обезболивающий, расслабляющий эффект.

В некоторых упражнениях йоги требуется задерживать дыхание или дышать нижней частью живота, но делать это можно только под руководством тренера.

Когда дыхание сбивается

Если тренировка слишком интенсивная или вы пришли на занятие в плохом самочувствии, это может привести к тяжёлому сбивчивому дыханию.

Обязательно снизьте темп, немного отдохните - необходимость перерывов для восстановления мышц доказана многочисленными научными исследованиями. Для восстановления нормального дыхания поднимите вверх руки и плечи, развернув грудную клетку на вдохе, а на выдохе медленно их опустите. Даже если чувствуете способность продолжить упражнения, сократите амплитуду движений, уберите часть повторов, замените прыжки и бег на шаги. В следующий раз начните с более длительной разминки, чаще прибегайте к аэробным нагрузкам, чтобы сделать организм выносливее.

Тренируйтесь, прислушивайтесь к собственным ощущениям во время физических нагрузок, тогда правильное дыхание постепенно войдёт в привычку.

Правильное дыхание во время тренировки: как и зачем?

Опытные спортсмены знают, что правильное дыхание во время тренировки играет большую роль: эффективность упражнений повышается, а усталость в конце только приятная.

Поэтому технике дыхания непременно уделяется время - эти правила нужно освоить в самом начале тренировочного процесса.

Как правильно дышать?

В каждом виде спорта техники дыхания отличаются, объединяет их простое правило - не забывайте дышать! Если вы бежите или делаете растяжку, занимаетесь йогой или приседаете с весом - дыхание должно быть ровным. Не задерживайте воздух, ведь тогда кислород не будет поступать в организм, и силы быстро покинут вас.

При выполнении упражнений важно помнить, что вдох делается в момент расслабления мышц, а выдох - в момент их напряжения, когда прилагается максимальное усилие. Например, при поднятии штанги, выдох совершается в момент ее подъема, а вдох - когда штанга возвращается на землю. При выполнении упражнений на пресс выдох делается при поднятии ног или корпуса, а вдох - при опускании.

Дыхание должно быть глубоким (диафрагмальным), но комфортным. При вдохе живот должен надуваться. Это может показаться неудобным, но именно при таком дыхании организм получает максимум кислорода и не расходует энергию, как при поверхностном частом дыхании.

Имеет значение и то, как дышит спортсмен - через рот или нос. Вдох рекомендуется совершать через нос, потому что воздух, проходя через носовые ходы, согревается, увлажняется и очищается от пыли и микроорганизмов. Выдыхать лучше через рот, потому что так воздух выйдет быстрее.

Почему важно следить за дыханием?

На выдохе появляется максимальное количество энергии, которое необходимо для эффективного выполнения упражнений. Кроме того, при выдыхании воздуха напрягаются пресс и диафрагма, что придает дополнительную устойчивость и помогает перенести нагрузку, не навредив организму. В момент вдоха мышцы тела напрягаются неравномерно, поэтому человек не может вложить все силы в упражнение и физическая нагрузка дается тяжелее.

Последствия неправильной техники дыхания

Как мы уже сказали, во время тренировок важна техника дыхания: глубина вдоха и выдоха, частота, правильность чередования фаз. Если на эти правила не обращать внимания, то могут быть следующие последствия:

Читайте также: