Виды респираторной нагрузки. Переносимость респираторной нагрузки при погружении

Добавил пользователь Дмитрий К.
Обновлено: 14.12.2024

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:

Диагностика и лечение бронхоспазма, вызванного физической нагрузкой (EIB)

Обзор исследования
Физическая нагрузка важна для поддержания здоровья на протяжении всей жизни. Это касается как людей, страдающих астмой, так и к тех, у кого ее нет.[1] Однако у многих людей, которые практикуют интенсивные аэробные упражнения, появляется бронхоспазм, вызванный физической нагрузкой (Exercise-induced bronchospasm, EIB), состояние, которое также встречается у спортивной элиты.

Как отдельный симптом, EIB не подразумевает диагноз астма, хотя является общим признаком астмы. EIB — это временное сужение просвета дыхательных путей после физической нагрузки и на данный момент считается отдельной формой гиперреактивности дыхательных путей. Особенности EIB и существующие рекомендации по лечению описаны в данной статье докторами Буле и Обирном. Считается, что механизм возникновения EIB связан с потерей воды и тепла в верхних дыхательных путях при повышенной дыхательной активности. Вдыхание хлора из бассейна, аллергенов и загрязнений из атмосферного воздуха аналогично может вызывать сужение бронхов.

Диагноз EIB с или без сопутствующей астмы производится на основании наличия типичной симптоматики и документирования частоты ограничения потока воздуха при дыхании. Спирометрия или измерение суточного пика потока подтверждают диагноз бронхиальной астмы. Дополнительное подтверждение может быть получено путем фиксации значительного увеличения легочной функции через объем форсированного выдоха (ОФВ; увеличение на 12% и 200 мл) после приема бронхолитиков, или соответствующее снижение функции легких после провокационной пробы с метахолином. Олимпийский комитет для диагностики бронхоспазма рекомендует использовать тест EVH.[2]

Рекомендуемое лечение астмы с EIB подробно изложено в рекомендациях Global Initiative for Asthma (GINA).[3] Для пациентов с EIB, но без астмы, нефармакологические рекомендации включают в себя использование маски при нахождении в холодных условиях — например, использование маски во время катания на лыжах. Низкоинтенсивная разминка перед физической нагрузкой может ограничить EIB в более чем половине случаев.[4] Пострадавшие лица должны избегать деятельности в условиях, для которых характерно обилие аллергенов, загрязнителей и других подобных провоцирующих факторов.

Испытания фармакотерапии для EIB малочисленны и неактивны. Для слабо выраженного EIB могут быть использованы бета-адренергические бронходилататоры быстрого действия либо в качестве помощи при наступившем бронхоспазме, либо за 5-10 минут до начала нагрузки в целях предотвращения EIB (предпочтительно). Однако если бронходилататоры быстрого действия требуются чаще, чем два раза в неделю, рекомендуется начать прием низкой, но регулярной дозы ингаляционных кортикостероидов. Альтернативой может стать модификатор лейкотриенов или, при необходимости, оба, и стероид, и модификатор лейкотриенов.[5] Другие препараты, такие как антигистаминные препараты, иммунотерапия и омега-3 жирные кислоты не доказали своей состоятельности в отношении лечения EIB.[6]

Точка зрения
В последние несколько десятилетий повсюду признается и поощряется важность регулярных физических упражнений для поддержания здоровья. Аэробные тренировки — их важная составляющая. Однако физические нагрузки вызывают бронхоспазмы у значительной части населения. Проблема обстоит еще более серьезно у спортсменов — 70% из них, по оценкам, имеют EIB. Хотя спортсмены часто преуменьшают или отрицают этот факт, или еще просто не знают о наличии симптома EIB у себя.

Чтобы позволить любому человеку с EIB (особенно спортсменам высокого уровня) заниматься спортом и участвовать в соревнованиях, EIB необходимо признавать и лечить. Кроме того, существуют доказательства того, что нелеченый EIB может иметь негативные долгосрочные последствия. Доктора Буле и Обирн указывают на вероятность того, что в периоды интенсивных физических нагрузок, длительное воспаление дыхательных путей может приводить к ремоделированию дыхательных путей, подавлению иммунитета, повышению восприимчивости к инфекциям и развитию бронхиальной астме. EIB почти всегда может хорошо контролироваться.

Соревнующиеся спортсмены должны соблюдать антидопинговые правила, с ними можно ознакомиться здесь . Однако, организационные комитеты должны быть осведомлены о конкретных ограничениях. Если кратко, то единственными разрешенными препаратами являются ингаляционные бета2-агонисты альбутерол, формотерол и салметерол. Допускаются ингаляционные антихолинергические препараты, ингаляционные глюкокортикоиды (но не пероральные), антагонисты лейкотриенов, кромолин, недокромил, и омализумаб. Все другие препараты запрещены. Могут применяться и другие ограничения (например, дозировки).

ССЫЛКИ

Виды респираторной нагрузки. Переносимость респираторной нагрузки при погружении

1 ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный университет физической культуры и спорта Министерства спорта Российской Федерации»

В обзоре представлены современные литературные данные о влиянии занятий дайвингом на сердечно-сосудистую систему человека. Неблагоприятными факторами подводного плавания являются изменение гравитации, психоэмоциональный стресс, физические нагрузки, обжим грудной клетки, воздействие дыхательных газов, перераспределение жидких сред организма, наркотическое действие азота, изменение видимости и слышимости под водой, токсическое свойства кислорода и гипотермия. При погружении под воду происходит изменение функционирования сердечно-сосудистой системы человека, отмечаются типичные реакции  уменьшение частоты сердечных сокращений, снижение систолического и пульсового давления, повышение диастолического артериального давления. Наблюдаются также замедление скорости кровотока, уменьшение количества циркулирующей крови, ударного и минутного объемов крови. Данные литературы свидетельствуют о том, что патологические реакции сердечно-сосудистой системы наблюдаются при нарушении техники подводных спусков, в то же время оценка функционального состояния позволяет контролировать процесс обучения людей дайвингу и исключает несчастные случаи при подводных погружениях.


1. Александров А.Ю., Малытин Л.С. Обучение плаванию самобытными способами : метод. пособие для студ., обучающихся по спец. 032101 «Физ. культ. и спорт». - Малаховка, 2008. - 44 с.

2. Гуляр С.А. Гипербарическая гипоксия и пути ее коррекции // Спортивная медицина. - 2008. - № 1. - С. 26-35.

4. Зверев Д.П. Состояние функций организма человека при многократных гипербарических воздействиях: дис. канд. мед. наук. - СПб., 2011. - 206 с.

5. Мирошников Е.Г. сердечно-сосудистая система водолазов / Е.Г. Мирошников // Вестник ДВО РАН. - 2005. - № 1. - С. 83-90.

6. Мясников А.А., Чернов В.И., Мясников Ал.Ал., Зверев Д.П. Отсроченное лечение декомпрессионной болезни гипербарическим кислородом // Тезисы докладов 5-й Всеармейской науч.-практ. конф. «Баротерапия в комплексном лечении реабилитации раненых, больных и пораженных». - СПб. : ВМедА, 2003. - С. 133-136.

8. Сапов И.А., Довгуша В.В. О патогенезе головных болей у подводников и водолазов / И.А. Сапов, // Воен.-мед. журн. - 1978. - № 5. - С. 61-65.

9. Смолин В.В., Соколов Г.М., Павлов Б.Н. Водолазные спуски и их медицинское обеспечение. - М. : Слово, 2001. - 696 с.

10. Тихенко В.В., Советов В.И. Влияние глубоководных погружений на мозговой кровоток водолазов / В.В. Тихенко, // Юбилейная науч.-практ. конф. 15 ЦНИЛ ВМФ: Сб. материалов. СПб., 2001. - С. 47-48.

11. Шастин П.Н. Спортсмену подводнику о физиологии подводного спорта // В помощь спортсмену-подводнику. - 1962. - № 1. - С. 66-76.

12. Ушаков С.С., Дорофеев И.И. Функциональные изменения нервной системы у лиц, систематически подвергающихся воздействию повышенного атмосферного // Санкт-Петербургские научные чтения: Материалы VI науч.-практ. конф. с междунар. участием. - СПб., 2004. - С. 227.

13. Чумаков А.В. Состояние сердечно-сосудистой и дыхательной систем у лиц, длительно пребывающих под повышенным давлением на предельных глубинах: дис. канд. мед. наук. - СПб, 2007. - 301 с.

Глава 2. Механические свойства легких и общие принципы проведения ИВЛ.

Основными характеристиками респираторной системы являются податливость (комплайнс) и сопротивление (резистанс). Величина податливости и сопротивления определяются давлением, потоком и объемом воздуха в легких. Рассмотрим эти понятия на примере объемного механического вдоха (рис. 2.1).

Для подачи заданного объема кислородно-воздушной смеси необходимо обеспечить определенный дыхательный поток. Его максимальная величина на вдохе называется пиковым инспираторным потоком, максимальная величина на выдохе - пиковым экспираторным потоком. При поступлении воздушного потока в легкие в них подается дыхательный объем и создается некоторое давление (Paw). В начале вдоха это давление максимальное, пиковое (Ppeak). Затем оно снижается. При наличии в конце вдоха паузы, во время которой нет движения воздуха в дыхательных путях, можно определить так называемое давление плато вдоха (Pplat). Отсутствие движения воздуха в дыхательной системе во время паузы вдоха приводит к уравниванию давления в трахее, бронхах, альвеолах. Измеряя величину Pplat датчиком давления, располагающимся у наружного конца интубационной трубки, можно оценить давление в альвеолах в конце вдоха (Palv). С точки зрения газообмена альвеолярное давление является очень важным параметром, поскольку отражает ту движущую силу, которая растягивает альвеолы и обеспечивает градиент давления между ними и легочными капиллярами. Кроме того, от величины Palv зависит венозный возврат к сердцу и вероятность повреждения альвеол. При выдохе происходит снижение Paw до того уровня положительного давления в конце выдоха (positive end expiratory pressure, РЕЕР), которое установлено врачом. Последняя величина называется внешним, или аппаратным РЕЕР. Кроме давления, измеренного возле проксимального конца интубационной трубки, клиническое значение имеет величина давления в нижней трети пищевода (Pes), отражающая колебания давления в плевральной полости.

Если у пациента имеется ограничение выдоха, что бывает, например, при хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ), то воздух может задерживаться в легких. Вследствие этого поступающие новые порции дыхательной смеси приводят к развитию перерастяжения (гиперинфляции) легких. Одним из критериев оценки гиперинфляции является величина непреднамеренного (внутреннего) РЕЕР. Необходимо учесть, что в этом случае истинный РЕЕР может существенно отличаться от внешнего. Подробнее эта проблема будет рассмотрена в разделе, посвященном проведению ИВЛ у больных с ХОБЛ.

Сопротивление дыхательных путей (R) рассчитывают как частное от деления разницы между Ppeak и РЕЕР на величину пикового потока.

R = (Ppeak - РЕЕР) : V’
где V’ - пиковый поток.

Податливость (С) определяется разницей давлений в легких во время вдоха и выдоха при введении в них определенного объема воздуха. Если в расчет принимается разница Pplat и РЕЕР, то податливость называется статической (Сstat).

Строго говоря, для того, чтобы измеряемое респиратором давление соответствовало Pplat, нужно создать достаточно длительную паузу вдоха (обычно не менее 0,5 с). За столь длительный промежуток времени можно достичь уравнивания давления в разных альвеолах. Если столь длительная пауза не выдерживается, то в расчетах используют величину Paw , примерно соответствующую Pplat. В связи с этим показатель податливости называется динамическим (Сdyn).

Величина, обратная податливости, называется эластичностью легких (E).

Величина динамической податливости больше статической и зависит не только от эластических свойств легких, но и от сопротивления дыхательных путей. Для клинической практики важно понимать, что чем меньше податливость и больше сопротивление, тем труднее ввести дыхательный объем в легкие больного. Следовательно, тем большее давление в дыхательной системе для этого нужно создать.

Однако энергия механического вдоха расходуется не только на растяжение легких, но и на преодоление эластичности окружающих структур: грудной клетки и живота, а также повязок и бандажей. На поступление воздуха в дыхательную систему влияют свойства:

1. эндотрахеальной (трахеостомической) трубки,
2. собственно легких,
3. грудной клетки.

Грудная клетка представляет собой мышечно-реберный каркас. Наиболее изменчивы характеристики этого каркаса в его нижней части, которая занята диафрагмой. Смещение диафрагмы в краниальном направлении вследствие повышения внутрибрюшного давления является одной из наиболее частых причин изменения механических свойств грудной клетки.

Поступление воздуха в легкие должно преодолеть силы эластичности. Несколько упрощая реальную ситуацию, можно выделить эластичность самих легких и эластичность грудной клетки. Соответственно раздельно рассматривают податливость легких и грудной клетки. Податливостью эндотрахеальной трубки в виду жесткости ее стенок обычно пренебрегают. Кроме того, воздух, поступающий в легкие, имеет определенную вязкость. Как всякая вязкая среда, воздушный поток преодолевает сопротивление тех структур, с которыми он контактирует. Поэтому различают сопротивление эндотрахеальной трубки и сопротивление дыхательных путей.

Раздельный учет 4 факторов - сопротивления эндотрахеальной трубки (Ret), сопротивления дыхательных путей (Raw), податливости легких (C L ) и податливости грудной клетки (CCW) - лежит в основе четырехкомпонентной модели легких. Использование этой модели полезно в клинической практике, поскольку позволяет рационально подбирать режимы ИВЛ. Влияние всех четырех компонентов приводит к формированию общего показателя - давления в дыхательной системе (Paw):

Величину Paw можно измерить с помощью имеющегося во всех респираторах датчика давления, располагающегося в контуре аппарата ИВЛ. Для оценки отдельных компонентов респираторной системы используют дополнительные датчики давления, вводимые в трахею и пищевод пациента. Раздельную оценку сопротивлений эндотрахеальной трубки и дыхательных путей проводят при сравнении показаний датчиков, располагающихся в контуре аппарата и непосредственно в трахее. Анализ изменений трахеального давления позволяет исключить влияние интубационной трубки и оценивать сопротивление только дыхательной системы (рис. 2.2).

Для определения C L и CCW используют информацию, получаемую также от двух датчиков: обычного, располагающегося у наружного конца интубационной трубки, и пищеводного, вводимого в нижнюю треть пищевода. Показания последнего соответствуют изменениям плеврального давления.
Как известно, в состоянии выдоха давление в альвеолах равняется атмосферному. В нормальной физиологии величину атмосферного давления принято рассматривать как референтную точку, т.е. принимать ее в качестве нуля. В связи с этим во время выдоха в плевральной полости давление, которое ниже атмосферного, считается отрицательным (обычно -5 см вод. ст.). Такая величина давления нужна для уравновешивания эластичности легких и грудной клетки
При вдохе динамика плеврального давления отражает разные физиологические процессы в зависимости от того, является ли вдох спонтанным или механическим. И при спонтанном вдохе, и при механическом происходит растяжение легких. В обоих случаях сила, которая движет воздух в легкие, создается за счет разницы давлений между альвеолами и окружающей средой.

При механическом вдохе давление окружающей среды, создаваемое респиратором, больше давления в альвеолах. Увеличение давления в альвеолах приводит к росту плеврального давления, которое становится положительным. Иными словами, плевральное давление отражает ту силу, с которой растягиваемые респиратором легкие расправляют грудную клетку. Динамика Paw, измеряемого возле наружного конца эндотрахеальной трубки при механическом вдохе, определяется силой, с которой респиратор растягивает суммарно легкие и грудную клетку.

Согласно законам физиологии, эластичность респираторной системы (Ers) равна сумме эластичностей легких (E L ) и грудной клетки (ECW):

Общая податливость респираторной системы (Crs) является результатом совместного влияния C L и CCW. Поскольку податливость - это величина, обратная эластичности, получаем следующую формулу:

Путем дальнейших арифметических действий можно рассчитать податливость грудной клетки:

Иная ситуация возникает при спонтанном вдохе. Градиент давления, движущий воздух в легкие, создается за счет работы мышц вдоха и увеличения грудной клетки в объеме. Отрицательное плевральное давление становится меньше, т.е. еще отрицательнее, что приводит к «засасыванию» воздуха в легкие. Иными словами, изменения плеврального давления при спонтанном вдохе отражают ту силу, с которой грудная клетка растягивает легкие. Из-за активного сокращения дыхательной мускулатуры во время спонтанного вдоха оценить отдельно податливость грудной клетки не представляется возможным. В связи с этим, во время самостоятельного вдоха величина давления, как во всей дыхательной системе, так и в плевральной полости зависит только от податливости легких (C L ).

Зачем нужны описанные физиологические характеристики практикующему реаниматологу? Они необходимы для объяснения современных подходов к проведению респираторной поддержки, которые основаны на четырех основных положениях (Artigas A. et al., 1998):

1. облегчение непереносимой больным работы дыхательной мускулатуры,
2. предупреждение повреждения легких во время ИВЛ,
3. обеспечение оксигенации,
4. поддержание вентиляции (выведения углекислоты).

Подчеркнем, что приведенная последовательность не является случайной. Приоритетными задачами являются первые две. Крайне желательно, чтобы решение остальных задач не вступало в противоречие с ними. Для облегчения непереносимой больным работы дыхательной мускулатуры необходимо создать максимальное соответствие его дыхательного паттерна и работы респиратора. С этой целью нужно подбирать режимы вентиляции, оптимизировать качество триггирования (отклика) респиратора на дыхательные попытки больного, а также использовать оценку состояния механики дыхания конкретного больного.

Для предупреждения повреждения легких во время проведения ИВЛ необходимо предотвращать избыточное повышение давления в альвеолах (баротравму легких), поступление избыточного объема воздуха в легких (волюмотравму) и повторение циклов закрытия-раскрытия альвеол (ателектотравму). Указанные принципы составляют основу лечебной доктрины, называемой «открытыми отдыхающими легкими» («open lung rest»). В многочисленных экспериментальных и клинических работах показано, что невнимание к этим факторам приводит к прогрессированию дисфункции легких и развитию не только дыхательной, но и полиорганной недостаточности из-за выброса из альвеолоцитов повреждающих медиаторов воспаления. Цепь описываемых событий имеет название биотравмы (Plцtz F. et al., 2004).

Для предупреждения баротравмы альвеолярное давление должно быть ограничено величиной 30 см вод. ст. Если у пациента нет проблем с податливостью грудной клетки, то величина давления плато в дыхательных путях соответствует альвеолярному давлению. Поэтому при проведении ИВЛ стараются не превышать давление плато более чем 30 см вод. ст. Для ограничения давления плато при снижении податливости легких приходится уменьшать вводимый дыхательный объем. Доказано, что даже для здоровых легких опасным является длительное применение дыхательных объемов 10-12 мл/кг идеальной массы тела больного и более.

Следует также учесть, что повреждающее действие на легкие оказывают повышенные концентрации кислорода (оксигенотравма). Наиболее вероятный механизм - активация перекисного окисления липидов. Кроме того, избыточное содержание кислорода приводит к низкому содержанию в альвеолах биологически инертного газа азота. Из-за отсутствия азота всасывание кислорода в кровь делает альвеолу безвоздушной, и она спадается. Возникающие при этом микроателектазы называются абсорбционными.

Указанные рекомендации не относятся к пациентам с заболеваниями и поражениями мозга и сердца, которые нуждаются не просто в нормальном, а в повышенном уровне оксигенации. Обеспечение гипероксии неизбежно приводит к использованию таких подходов к ИВЛ, которые повреждают легкие. В связи с этим приходится в каждом конкретном случае выбирать между тактикой предупреждения повреждения легких и обеспечением необходимых параметров газообмена. Обычно из-за опасений гипоксии и гиперкапнии в клинической практике величину дыхательного объема снижают чаще всего только до 7-8 мл/кг.

1. спонтанные вдохи увеличивают венозный возврат и насосную функцию здорового сердца (при левожелудочковой недостаточности наблюдается обратный эффект);
2. дополнительный объем дыхания улучшает оксигенацию артериальной крови и выведение углекислоты;
3. отсутствие борьбы с респиратором снимает избыточную работу мышц вдоха и выдоха, экономит кислород, поступающий в ограниченном количестве из-за поражения легких, и обеспечивает комфорт для больного;
4. во время спонтанного вдоха задние мышечные сегменты диафрагмы сокращаются сильнее, чем передние сухожильные, что улучшает вентиляцию дорсальных отделов легких. Поскольку при механическом вдохе сокращения диафрагмы отсутствуют, то давление органов брюшной полости приводит к преимущественному поступлению воздуха в немногочисленные вентральные альвеолы и спаданию дорсальных.

Отмеченные положительные эффекты сохранения спонтанного дыхания касаются только неглубоких вдохов. При значительной глубине спонтанного вдоха проявляются его негативные эффекты. Важнейшие из них следующие:

1. значительная нагрузка на дыхательные мышцы с нерациональным расходом кислорода;
2. пережатие полых вен перераздутыми легкими с нарушением венозного возврата;
3. значительное растяжение альвеол снаружи, со стороны плевральной полости, что в сочетании с раздуванием их респиратором изнутри приводит к повышению так называемого транспульмонального давления и повреждению легких.

Резюмируя сказанное, можно констатировать принципиальное изменение взглядов на респираторную поддержку в настоящее время. Отметим основные положения:

1. практически полный отказ от нетриггированной вентиляции с максимальным вниманием к сохранению спонтанного дыхания пациента;
2. особое внимание к предупреждению повреждения легких из-за нерационального выбора параметров ИВЛ;
3. отказ от стремления к нормализации газообмена и других показателей гомеостаза в пользу так называемых стресс-норм.

Кроме того, наметился пересмотр отношения к ИВЛ как к методике протезирования легких, которую нужно использовать по возможности реже и отказываться от нее, чем раньше, тем лучше. Отношение изменилось в пользу оценки ИВЛ как лечебного метода при заболеваниях и повреждениях легких, при кардиологических и кардиохирургических проблемах. В связи с этим показания к искусственной вентиляции легких и длительность ее проведения расширены во многих клинических ситуациях.

Отметим, что для проведения рациональной респираторной поддержки необходимо понимание не только физиологических особенностей больного, но и деталей реализации режимов ИВЛ в аппаратах различных классов и моделей. Современные респираторы предлагают врачу не альтернативные варианты проведения ИВЛ, а непрерывную гамму режимов. Цель использования разных режимов и алгоритмов ИВЛ - индивидуальный подход к конкретной клинической ситуации. В связи с этим, автор глубоко убежден, что способность реаниматолога разобраться в физиологии и патофизиологии дыхания, а также в деталях технологии респираторной поддержки является одним из маркеров его профессионализма.

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).

Читайте также: