Дыхание при физической нагрузке
При физической нагрузке потребление Оа и продукция С02 возрастают в среднем в 15—20 раз. Одновременно усиливается вентиляция и ткани организма получают необходимое количество О;, а из организма выводится СО;.
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 Од тканями организма. У нетренированного человека при максимальной мышечной работе минутный объем дыхания не превышает 80л*мин 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 ги-перпноэ 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 Рао; и повышение Расо; 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 О; 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.
Дыхание при подъемена высоту
С увеличением высоты над уровнем моря падает барометрическое давление и парциальное давление 02, однако насыщение альвеолярного воздуха водяными парами при температуре тела не изменяется. На высоте 20 000 м содержание 02 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 02 (покой или физическая нагрузка); 3) продолжительность ги-поксического воздействия.
Первоначальная гипоксическая стимуляция дыхания, возникающая при подъеме на высоту, приводит к вымыванию из крови COi 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 хе-морецепторов. Довольно быстро гиперпноэ сменяется непроизволь-“” ной 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 фак-
торам долговременной адаптации относятся; повышение содержания-СОа и понижение содержания 02 в крови на фоне снижения чувствительности периферических хеморецепторов к гипоксии, а также рост концентрации гемоглобина.
8.7.3. Дыхание при высоком давлении
При производстве подводных работ водолаз дышит под давлением выше атмосферного на 1 атм на каждые 10 м погружения. Если человек вдыхает воздух обычного состава, то происходит растворение азота в жировой ткани. Диффузия азота из тканей происходит медленно, поэтому подъем водолаза на поверхность должен осуществляться очень медленно. В противном случае возможно внутри-сосудистое образование пузырьков азота (кровь «закипает») с тяжелыми повреждениями ЦНС, органов зрения, слуха, сильными болями в области суставов. Возникает так называемая кессонная болезнь. Для лечения пострадавшего необходимо вновь поместить в среду с высоким давлением. Постепенная декомпрессия может продолжаться несколько часов или суток.
Вероятность возникновения кессонной болезни может быть значительно снижена при дыхании специальными газовыми смесями, например кислородно-гелиевой смесью. Это связано с тем, что растворимость гелия меньше, чем азота, и он быстрее диффундирует из тканей, так как его молекулярная масса в 7 раз меньше, чем у азота. Кроме того, эта смесь обладает меньшей плотностью, поэтому уменьшается работа, затрачиваемая на внешнее дыхание.
8.7.4. Дыхание чистымОд
В клинической практике иногда возникает потребность в повышении Ро; в артериальной крови. При этом повышение парциального давления 02 во вдыхаемом воздухе оказывает лечебный эффект. Однако продолжительное дыхание чистым Ог может иметь отрицательный эффект. У здоровых испытуемых отмечаются боли за грудиной, особенно при глубоких вдохах, уменьшается жизненная емкость легких. Возможно перевозбуждение ЦНС и появление судорог.
Полагают, что кислородное отравление связано с инактивацией
некоторых ферментов, в частности дегидрогеназ.
У недоношенных новорожденных при длительном воздействии избытка U2 образуется фиброзная ткань за хрусталиком и развивается слепота.
++760+ Секреты физиологии С.131-140
++787+ Руководство по клинической физиологии дыхания, 1980
1. [Б1]Рязанцев С.В. В мире запахов и звуков (Занимательная оториноларингология).— М.: ТЕРРА, 1997.— 432 с. С.352.
Регуляция дыхания при выполнении физической нагрузкиъ
Как регулируются дыхательные реакции?
Частота (скорость) и глубина (объем) дыхания контролируются эфферентными нейронами дыхательного центра продолговатого мозга. Дыхательный центр получает сигналы от центральных и периферических хеморецепторов, реагирующих на изменения рН, артериального Р02 и РС02. Вызванное физической нагрузкой понижение рН и Р02 и повышение РС02 способствуют увеличению минутного объема дыхания. Экспериментальные данные показывают, что эфферентные нервные импульсы, возникающие в двигательной коре и управляющие активностью скелетных мышц, могут распространяться на дыхательные мышцы и стимулировать дыхание.
Какие еще факторы влияют на дыхательный центр?
Кроме сигналов от хеморецепторов, дыхательный центр получает афферентную информацию от периферических рецепторов, включая мышечные веретена, рецепторы растяжения Гольджи и рецепторы давления, находящиеся в суставах. Некоторые ученые полагают, что в скелетных мышцах есть специальные хеморецепторы, которые реагируют на изменения концентрации ионов калия и водорода и непосредственно связаны с дыхательным центром. При увеличении сердечного выброса меха-норецепторы сердца также посылают афферентные сигналы, что также может вносить вклад в регуляцию дыхания при физической нагрузке.
Итак, как следует из рис. 18, в регуляции дыхания принимают участие многие механизмы. Оказывают влияние даже такие простые стимулы, как эмоциональный дистресс или резкое изменение температуры окружающей среды. Все эти механизмы необходимы. Цель дыхания — поддержание соответствующего количества газов в крови и тканях, а также соответствующего рН для обеспечения нормальной клеточной деятельности. Даже незначительные изменения этих переменных могут существенно повлиять на уровень мышечной деятельности и нанести вред здоровью.
Процессы, участвующие в регуляции дыхания при физической нагрузке (рис. 18)
1. Дыхательные центры, расположенные в стволе головного мозга, задают частоту и глубину дыхания.
2. Центральные хеморецепторы головного мозга реагируют на изменения концентраций диоксида углерода и Н + . При повышении любой из этих переменных центр вдоха усиливает дыхание.
3. Периферические рецепторы, расположенные на дуге аорты и разветвлении сонной артерии, реагируют главным образом на изменение содержания кислорода, С02 и Н + . При значительном снижении содержания кислорода или повышении уровней Н + и С02 они передают эту информацию центру вдоха, который усиливает дыхание.
4. Тензорецепторы дыхательных путей и легких вынуждают центр выдоха сократить дыхание, чтобы не допустить избыточного наполнения легких. Кроме того, человек в определенной степени может произвольно контролировать дыхание.
5. Во время физической нагрузки вентиляция усиливается почти сразу же в результате стимуляции центра вдоха, обусловленной самой мышечной деятельностью. После этого следует более постепенное ее увеличение вследствие повышения температуры и химических изменений в артериальной крови в результате мышечной деятельности.
Рис. 18. Процессы, участвующие в регуляции дыхания при физической нагрузке
ЛЕГОЧНАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ ПРИ ФИЗИЧЕСКОЙ НАГРУЗКЕ
Увеличение легочной вентиляции – очевидный физиологический ответ на физическую нагрузку.
Минутный объем дыхания (МОД) = дыхательный объем (ДО) (л) х частота дыхательных движений (ЧДД, ЧД) (д/мин).
При физической нагрузке:
ЧД – с 12-15 до 40-50 (д/мин),
ДО – от 0,5 до 3,0 и более (л)
МОД – от 7,5 до 120-175 (л/мин)
Рис. 19. Зависимость минутной вентиляции от интенсивности физической нагрузки.
Рис. 19 показывает, что минутная вентиляция в начале работы увеличивается линейно с увеличением интенсивности работы и затем, достигнув какой-то точки в районе максимума, становится сверхлинейной.
Начало мышечной деятельности сопровождается усилением легочной вентиляции в два раза. Существенное увеличение происходит почти немедленно, затем следует продолжающееся постепенное увеличение глубины и частоты дыхания. Подобное двухфазное увеличение свидетельствует о том, что первоначальное усиление вентиляции обусловлено механикой движений тела. С началом упражнения, прежде чем происходит любое химическое стимулирование, более активной становится двигательная область коры головного мозга, которая посылает стимулирующие импульсы в центр вдоха; он реагирует на них усилением дыхания. Кроме этого, механизм проприоцептивной обратной связи активных скелетных мышц и суставов обеспечивает дополнительную импульсацию, на которую также реагирует дыхательный центр.
Вторая фаза увеличения дыхания обусловлена изменением температуры и химического состава артериальной крови. По мере выполнения физической нагрузки вследствие усиления метаболизма в мышцах образуется больше тепла, диоксида углерода и Н + . Все это способствует “разгрузке” мышц и повышает АВР—02. Кроме того, в кровь попадает больше диоксида углерода, в результате чего увеличивается содержание в ней не только диоксида углерода, но и Н + . Это ощущают хеморецепторы, которые, в свою очередь, стимулируют дыхательный центр, повышая частоту и глубину дыхания. По мнению некоторых ученых, в этом процессе могут принимать участие и хеморецепторы мышц. Более того, по имеющимся данным рецепторы, находящиеся в правом желудочке, также посылают информацию в дыхательный центр, в результате чего увеличивается сердечный выброс, стимулирующий дыхание в первые минуты выполнения упражнения.
МОМЕНТ СНИЖЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВЕНТИЛЯЦИИ
Рис. 20. Изменения легочной вентиляции во время выполнения физической нагрузки, иллюстрирующие момент снижения эффективности вентиляции: I — потребление кислорода; 2— вентиляция; 3—- момент снижения эффективности вентиляции
При повышении интенсивности физической нагрузки до максимальной в определенный момент вентиляция начинает увеличиваться непропорционально потреблению кислорода. Это так называемый момент снижения эффективности вентиляции (рис. 20). Когда интенсивность нагрузки превышает 55— 70 % МПК, транспортируемый в мышцы кислород не удовлетворяет потребность в нем для окисления. Это компенсируется образованием большего количества энергии путем гликолиза, что ведет к увеличению образования и аккумуляции молочной кислоты. Молочная кислота в сочетании с бикарбонатом натрия, нейтрализующим кислоту, образуют лактат натрия, воду и диоксид углерода. Как нам уже известно, диоксид углерода стимулирует хеморецепторы, которые посылают сигнал в центр вдоха увеличить вентиляцию. Таким образом, момент снижения эффективности вентиляции отражает реакцию респираторной системы на повышенное содержание С02
Вентиляция увеличивается прямо пропорционально интенсивности выполнения работы до момента снижения ее эффективности. После этого она увеличивается непропорционально по мере того, как организм пытается избавиться от излишнего С02
Это наблюдается также, когда молочная кислота образуется быстрее, чем (удаляется) метаболизируется. Эта точка, которая зависит от типа работы и состояния тренированности испытуемого, называется анаэробным или лактатным порогом.
Что такое – Лактатный порог?
Рис. 21. Взаимосвязь интенсивности физической нагрузки (скорости плавания) и аккумуляции лактата в крови.
Порог лактата определяют как момент начала аккумуляции лактата в крови во время физической нагрузки увеличивающейся интенсивности сверх уровней, характерных для состояния покоя. Если интенсивность мышечной деятельности небольшая или средняя, уровень лактата лишь немного превышает показатель в состоянии покоя. Увеличение интенсивности приводит к более быстрой аккумуляции лактата. При невысокой скорости плавания (рис. 21) уровни лактата равны или близки к уровням, характерным для состояния покоя. При увеличении скорости плавания более 1,4 м-с _| уровни лактата крови быстро повышаются. Эта точка разрыва непрерывности на кривой соответствует порогу лактата.
это момент, когда во время выполнения физической нагрузки происходит быстрая аккумуляция лактата в крови, превышающая уровни лактата в покое.
интенсивность нагрузки, при которой происходит систематическое повышение уровня лактата в крови, называется лактатным порогом.
рабочая нагрузка, при которой начинается нелинейное повышение концентрации лактата в крови
В практической физиологии было мало тем, которые исследовались бы больше или обсуждались бы более горячо, чем лактатный порог.
По мнению некоторых исследователей, порог лактата отражает значительный сдвиг в сторону анаэробного гликолиза, вследствие которого образуется лактат. Поэтому значительное повышение уровня лактата крови при увеличении усилия называют анаэробным порогом.
В первой половине прошлого столетия Douglas с соавт. обнаружили, что при некотором уровне нагрузки концентрация лактата в крови увеличивается, что сопровождается снижением концентрации бикарбонатных ионов и усилением дыхания. Позднее Wasserman и Holtmann разработали концепцию «порога анаэробной нагрузки организма» и неинвазивные методы его определения, связав повышение концентрации лактата с возникающим кислородным долгом. В настоящее время гипотеза анаэробного лактатного порога подвергается резкой критике со стороны физиологов и биохимиков. Результаты экспериментов с применением радиоизотопной методики в состоянии мышечного покоя и данные, полученные Connett et al. показывают, что лактат образуется и в условиях достаточного поступления кислорода. Таким образом, продукция лактата не обязательно связана с анаэробными условиями, то есть образованием АТФ при дефиците кислорода. В настоящее время общепризнанным является тот факт, что измерение концентрации лактата в крови не дает информации о скорости его образования, а лишь отражает баланс между выходом лактата в кровь и его устранением из крови. Современные приемы биохимии позволяют нам исследовать легочную вентиляцию, буферные системы организма, динамику закисления и нейтрализации лактата прямыми, а не косвенными методами, подтвердив или опровергнув концепцию анаэробного порога.
Почему важен лактатный порог?
Лактатный порог для конкретного человека, выполняющего определенную работу, относительно постоянен. Исследования показывают, что интенсивность нагрузки при лактатном пороге соответствует максимальной интенсивности работы, которая может поддерживаться на постоянном уровне. Это означает, что чем выше лактатный порог, тем выше интенсивность продолжительной работы. Проще говоря, при одинаковых значениях V02 шах вы сможете длительное время бежать, например, на 70% или только на 50% ваших максимальных возможностей, в зависимости от величины лактатного порога.
Рис. 22. Смещение кривой лактата вправо – увеличение возможностей аэробной системы энергообеспечения
Рис. 23. Смещение кривой лактата влево – снижение (перенапряжение) возможностей аэробной системы энергообеспечения.
Смещение кривой лактата при выполнении стандартной нагрузки.Увеличение возможностей аэробной системы энергообеспечения сопровождается уменьшением количества лактата при выполнении стандартной нагрузки смешанного аэробно-анаэробного характера или увеличением работоспособности при одних и тех же показателях лактата.
На рис. 22 приведен пример оценки аэробных возможностей и эффективности протекания процесса адаптации в целом по показателям скорости бега и концентрации лактата в крови. Существенное увеличение скорости при обследованиях с интервалом 1 год сопровождается одной и той же концентрацией лактата в крови, что свидетельствует об эффективной адаптации и повышении возможностей аэробной системы энергообеспечения. Смещение кривой лактата влево является свидетельством перегрузки и снижения возможностей аэробной системы энергообеспечения (рис. 23).
Как определяется лактатный порог?
Обычно выполняется проба с возрастающей нагрузкой, при которой проводится периодическое измерение содержания лактата артериальной крови, забираемой через катетер. Рабочая нагрузка постепенно возрастает до тех пор, пока не станет максимально допустимой. Строится график зависимости концентрации лактата в крови от величины рабочей нагрузки и определяется точка перегиба линейной зависимости.
Можно ли определить лактатный порог без использования артериального катетера?
Да. Лактатный порог можно оценить по данным газообмена, получаемым при непрямой газовой калориметрии. В этом случае сразу после достижения лактатного порога и изменения артериального рН наступает остановка дыхания или непропорциональное усиление дыхания в ответ на изменение рабочей нагрузки. Эта остановка называется дыхательным порогом.
Рис. 24. Внешнее и внутреннее дыхание
Изучение влияния физической нагрузки на вентиляцию легких приводит к пониманию системы дыхания как единого и взаимосвязанного процесса : вентиляция (внешнее, легочное дыхание) , сердечно- сосудистая транспортная система и внутреннее дыхание(рис. 24).
Рис. 25. Взаимодействие различных систем энергетического обеспечения физической нагрузки
Взаимодействие дыхательной, сердечно-сосудистой и микроциркуляторной систем в процессе доставки кислорода и удаления продуктов обмена для обеспечения синтеза АТФ в митохондриях показано на рис. 25. Каждая система должна работать оптимально, чтобы наилучшим образом удовлетворять потребности работающей скелетной мышцы. Системой, лимитирующей нагрузку, всегда оказывается наименее тренированная.
Какая система организма является лимитирующим фактором, причиной ограничения физической активности?
Согласно центральной теории, причиной ограничения величины максимальной физической нагрузки оказывается недостаточное количество кислорода, доставляемого к скелетной мускулатуре. Доставку кислорода обеспечивает сердечно-сосудистая система. Важную роль сердечно-сосудистой системы в поддержании поглощения кислорода показывает уравнение Фика. Как только ударный объем достигает максимального значения, дальнейшее увеличение сердечного выброса может происходить только за счет увеличения частоты сердечных сокращений. Если ЧСС превышает 200 уд/мин, уменьшается время наполнения сердца кровью и также фактически уменьшается ударный объем. Таким образом, необходим баланс между достаточно высокой ЧСС и возможно малым временем наполнения желудочков. Поскольку минутный объем и частота дыхания могут увеличиваться даже при потреблении 02, равному МПК, т. е. когда максимум ЧСС уже достигнут, лимитирующим фактором обычно считается сердечно-сосудистая система. Плюс ко всему, необходимость доставки крови к сосудам кожи для обеспечения потоотделения и теплоотдачи вызывает конкурентное распределение кровотока между кожей и скелетными мышцами.
Ограничивает ли дыхание физические возможности?
Несмотря на то, что при ряде заболеваний дыхательная система может ограничивать физические возможности, у здоровых людей дыхание не считается фактором, лимитирующим физическую нагрузку. Диафрагма обладает в два-три раза большими окислительными способностями и плотностью капилляров по сравнению с другими скелетными мышцами, экономно расходует гликоген и устойчива к утомлению. В ней преобладает окисление жиров, что делает ее менее зависимой от содержания гликогена и углеводов. У здоровых людей даже при максимальной физической нагрузке выходящая из легких кровь практически полностью насыщена кислородом, что свидетельствует о большой функциональной емкости этой системы.
Может ли система дыхания когда-либо ограничивать физическую активность?
1) Легочная вентиляция обычно не является фактором, лимитирующим мышечную деятельность у здоровых людей даже при максимальном усилии.
2) Респираторная система может ограничивать мышечную деятельность у людей с респираторными заболеваниями.
3) У спортсменов и тренированных людей, выполняющих продолжительную тяжелую физическую работу, дыхание может ограничивать нагрузку, когда лимитирующим фактором становится конкуренция дыхательных и скелетных мышц за приток крови и за кислород.
Частота дыхания после физической нагрузки
При физической нагрузке регуляция дыхания не обусловлена исключительно ролью хеморецепторов, поскольку парциальное напряжение 02 в альвеолах повышено относительно нормы в связи с увеличенной вентиляцией, или гиперпноэ, а прирост С02 недостаточен для хеморецепторной стимуляции внешнего дыхания. При физической нагрузке в мышцах возрастает продукция молочной кислоты, которая стимулирует периферические хеморецепторы дыхания, но основное значение в увеличении вентиляции имеют супрабульбарные входы, которые изменяют активность дыхательного центра продолговатого мозга.
Увеличение дыхания при физической нагрузке проявляется в виде трех фаз:
1) первая фаза гиперпноэ возникает в первые 20 с под влиянием нисходящих двигательных команд от нейронов моторной коры и входов от проприорецепторов сокращающихся мышц;
2) вторая фаза характеризуется медленным (экспотенциальным) приростом вентиляции в результате активации под влиянием нисходящих центральных команд центров варолиева моста, регулирующих дыхание (например, пневмотаксического);
3) третья фаза проявляется относительно постоянным уровнем активации механизмов регуляции легочной вентиляции, которые включают процессы температурного и хеморецепторного контроля внутренней среды организма при физической нагрузке.
Рис. 10.25. Зависимость вентиляциии легких относительно аэробной и анаэробной мощности физической нагрузки. При аэробной физической нагрузке вентиляция легких линейно связана с мощностью физической нагрузки. В этих условиях активация дыхательного центра и прирост вентиляции легких обусловлены ней-рогенными стимулами. При анаэробной физической нагрузке прирост вентиляции легких становится не линейным относительно метаболизма в мышцах. В этих условиях активация дыхательного центра и прирост вентиляции легких обусловлены стимуляцией центральных и периферических хеморецепторов.
Начальная стадия увеличения вентиляции при физической нагрузке обусловлена так называемыми нейрогенными стимулами. Механизм нейрогенной стимуляции вентиляции легких обусловлен афферентными импульсами от рецепторов работающих мышц, центральных двигательных команд моторной коры и двигательных центров ствола мозга. Двигательные команды моторной коры обусловливают специфику вентиляции легких при разных видах физической активности. Дыхание человека в определенной степени может находиться под произвольным (корковым) контролем; человек может прекратить дыхательные движения или, наоборот, увеличить вентиляцию легких (гипервентиляция). Кора больших полушарий головного мозга регулирует паттерн дыхательных движений при речи, пении, занятиях физическими упражнениями, например при плавании, при игре на духовых музыкальных инструментах. Нисходящие двигательные команды от соответствующих областей коры поступают к нейронам дыхательного центра, а по пирамидным трактам в составе боковых столбов — непосредственно к дыхательным мотонейронам сегментов спинного мозга. Непроизвольная стимуляция вентиляции легких при физической нагрузке происходит под влиянием двигательных центров ствола мозга, нисходящие влияния которых в составе бульбоспи-нальных трактов адресованы двигательным нейронам дыхательных мышц в соответствующие сегменты спинного мозга, с помощью которых непосредственно осуществляются регуляция тонуса и сокращение скелетных мышц организма человека. Наряду с корковыми влияниями на прирост вентиляции во время физической нагрузки важную роль выполняет таламический «генератор двигательного паттерна», с помощью которого частота и амплитуда дыхательных движений могут быть включены в определенный ритм движения, например, при плавании или беге.
Влияние на дыхание физической нагрузки низкой и средней интенсивности.
При физической нагрузке низкой и средней интенсивности, когда потребление 02 (V02) составляет менее 55 % от максимальной скорости этого процесса в организме, V02 и вентиляция легких взаимосвязаны между собой линейно (рис. 10.25). Для обеспечения потребления 1 л 02 в организме при физической нагрузке необходимо увеличение вентиляции легких (VE) на 20—25 л. Это соотношение называется дыхательным эквивалентом и оно равно 25 : 1 при физической нагрузке низкой и средней интенсивности. В этих условиях у человека из крови в ткани экстрагируется 20—25 % 02, поскольку 25 л вдыхаемого воздуха содержит 5 л кислорода. Для физически тренированных людей максимальная вентиляция легких должна составить порядка 120 л/мин, чтобы обеспечить необходимое потребление 02 в организме, равное порядка 5 л/мин.
Лабораторные работы по курсу «Человек и его здоровье»
Лабораторная работа № 7. Подсчет пульса до и после дозированной нагрузки
Сокращаясь, сердце работает как насос и проталкивает кровь по сосудам, обеспечивая кислородом и питательными веществами и освобождая от продуктов распада клетки. В сердечной мышце в особых клетках периодически возникает возбуждение, и сердце самопроизвольно ритмически сокращается. Центральная нервная система постоянно контролирует работу сердца посредством нервных импульсов. Существует два вида нервных влияний на сердце: одни снижают частоту сокращений сердца, другие – ускоряют. Частота сокращений сердца зависит от многих причин – возраста, состояния, нагрузки и др.
При каждом сокращении левого желудочка давление в аорте повышается, и колебание ее стенки распространяется в виде волны по сосудам. Колебание стенок сосудов в ритме сокращений сердца называется пульсом.
Цели: научиться подсчитывать пульс и определять частоту сокращений сердца; сделать вывод об особенностях его работы в разных условиях.
Оборудование: часы с секундной стрелкой.
1. Найдите пульс, приложив два пальца, как это показано на рис. 6 на внутреннюю сторону запястья. Слегка надавить. Вы почувствуете биение пульса.
2. Подсчитайте число ударов за 1 мин в спокойном состоянии. Данные внесите в табл. 5.
3. Сделать 10 приседаний и снова подсчитать число ударов за 1 мин. Данные внести в табл. 5.
4. После 5 мин отдыха в положении сидя подсчитать пульс и внести данные в табл. 5.
1. В каких еще местах, кроме запястья, можно нащупать пульс? Почему пульс можно нащупать в этих местах тела человека?
2. Чем обеспечивается непрерывный ток крови по сосудам?
3. Какое значение для организма имеют изменения силы и частоты сердечных сокращений?
4. Сравните результаты в табл. 5. Какой вывод можно сделать о работе собственного сердца в покое и при нагрузке?
1. Как доказать, что пульс, который прощупывается в некоторых точках тела – это волны, распространяющиеся по стенкам артерий, а не порция самой крови?
2. Как вы думаете, почему у самых разных народов возникло представление, что человек радуется, любит, переживает сердцем?
Лабораторная работа № 8. Первая помощь при кровотечениях
Общий объем циркулирующей крови в организме взрослого человека составляет в среднем 5 л. Потеря свыше 1/3 объема крови (особенно быстрая) угрожает жизни. Причины кровотечения – повреждение сосудов в результате травмы, разрушение стенок сосудов при некоторых болезнях, увеличение проницаемости стенки сосуда и нарушение свертываемости крови при ряде заболеваний.
Вытекание крови сопровождается снижением кровяного давления, недостаточным снабжением кислородом головного мозга, мышцы сердца, печени, почек. При несвоевременном или неграмотном оказании помощи может наступить смерть.
Цели: научиться накладывать жгут; уметь применять знания о строении и функции кровеносной системы, объяснять действия при наложении жгута при артериальном и сильном венозном кровотечениях.
Оборудование: резиновая трубка для жгута, палочка для закрутки, бинт, бумага, карандаш.
Техника безопасности: быть осторожным при закрутке жгута, чтобы не повредить кожу.
1. Наложить жгут на предплечье товарища для остановки условного артериального кровотечения.
2. Забинтовать место условного повреждения артерии. На кусочке бумаги записать время наложения жгута и подложить под жгут.
3. Наложить давящую повязку на предплечье товарища для остановки условного венозного кровотечения.
1. Как вы определили вид кровотечения?
2. Куда надо накладывать жгут? Почему?
3. Для чего нужно вложить под жгут записку с указанием времени его наложения?
4. В чем опасность артериального и сильного венозного кровотечении?
5. В чем опасность неверного наложения жгута, почему его нельзя накладывать больше, чем на 2 часа?
6. На рис. 7 найдите места, где нужно прижимать крупные артерии при сильном кровотечении.
1. Закупорка тромбом кровеносного сосуда может стать причиной гангрены и омертвения тканей. Известно, что гангрена бывает «сухой» (когда ткани сморщиваются) или «влажной» (вследствие развивающегося отека). Какой из типов гангрены разовьется, если затромбирована: а) артерия; б) вена? Какой из этих вариантов случается чаще и почему?
2. В конечностях млекопитающих артериальные сосуды всегда расположены глубже, чем вены того же порядка ветвления. Каков физиологический смысл этого явления?
Лабораторная работа № 9. Измерение жизненной емкости легких
Взрослый человек в зависимости от возраста и роста в спокойном состоянии при каждом вдохе вдыхает 300–900 мл воздуха и примерно столько же выдыхает. При этом возможности легких используются не полностью. После любого спокойного вдоха можно вдохнуть еще дополнительную порцию воздуха, а после спокойного выдоха выдохнуть еще некоторое его количество. Максимальное количество выдыхаемого воздуха после самого глубокого вдоха называется жизненной емкостью легких. В среднем она составляет 3–5 л. В результате тренировки жизненная емкость легких может увеличиться. Большие порции воздуха, поступающего в легкие при вдохе, позволяют снабжать организм достаточным количеством кислорода, не увеличивая частоту дыхания.
Цель: научиться измерять жизненную емкость легких.
Оборудование: воздушный шар, линейка.
Техника безопасности: не участвуйте в эксперименте, если у вас проблемы с дыхательной системой.
I. Измерение дыхательного объема
1. После спокойного вдоха, выдохните воздух в воздушный шар.
Примечание: не выдыхайте с силой.
2. Сразу же закрутите отверстие в воздушном шаре, чтобы не выходил воздух. Положите шар на плоскую поверхность, например стол и пусть ваш партнер приложит к нему линейку и измерит диаметр шара, как это показано на рис. 8. Данные внесите в табл. 7.
3. Сдуйте воздушный шар и повторите то же самое еще два раза. Выведите среднее и данные внесите в табл. 6.
II. Измерение жизненной емкости.
1. После спокойного дыхания, вдохните так глубоко, как только можете, и затем сделайте глубокий, насколько это возможно, выдох в воздушный шар.
2. Сразу же закрутите отверстие воздушного шара. Измерьте диаметр шара, данные внесите в табл. 6.
3. Сдуйте воздушный шар и повторите то же самое еще два раза. Выведите среднее и данные внесите в табл. 6.
4. Используя график 1, переведите полученные значения диаметра воздушного шара (табл. 6) в объем легких (см 3 ). Данные внесите в табл. 7.
III. Вычисление жизненной емкости
1. Исследования показывают, что объем легких пропорционален площади поверхности тела человека. Для того, чтобы найти площадь поверхности тела, необходимо знать свой вес в килограммах и рост в сантиметрах. Эти данные внесите в табл. 8.
2. Используя график 2, определите площадь поверхности вашего тела. Для этого найдите ваш рост в см на левой шкале, отметьте точкой. Найдите на правой шкале ваш вес и тоже отметьте точкой. Проведите, используя линейку, прямую линию между двумя точками. Место пересечения линий со средней шкалой и будет площадью поверхности вашего тела в м 2 .. Данные внесите в табл. 8.
3. Для вычисления жизненной емкости ваших легких умножьте площадь поверхности вашего тела на коэффициент жизненной емкости, который равен 2000 мл/м 2 для женщин и 2500 см 3 /м 2 у мужчин. Внесите данные жизненной емкости ваших легких в табл. 8.
1. Почему важно проводить одни и те же измерения три раза и выводить средние показатели?
2. Отличаются ли ваши показатели от показателей ваших одноклассников. Если да, то почему?
3. Как объяснить различия в результатахизмерения жизненной емкости легких и полученных расчетным путем?
4. Для чего важно знать объем выдыхаемого воздуха и жизненную емкость легких?
1. Даже когда вы делайте глубокий выдох, какое-то количество воздуха остается в легких. Какое это имеет значение?
2. Может ли иметь значение жизненная емкость легких для некоторых музыкантов? Ответ поясните.
3. Как вы думаете, влияет ли курение на жизненную емкость легких? Как?
Лабораторная работа № 10. Влияние физической нагрузки на частоту дыхания
Дыхательная и сердечно-сосудистая системы обеспечивают обмен газов. С их помощью молекулы кислорода доставляются во все ткани тела, а оттуда выносится углекислый газ. Газы легко проникают сквозь клеточные мембраны. В результате клетки тела получают необходимый им кислород и освобождаются от углекислого газа. В этом заключается сущность дыхательной функции. В организме сохраняется оптимальное соотношение кислорода и углекислого газа благодаря увеличению или уменьшению частоты дыхания. Наличие углекислого газа можно обнаружить в присутствии индикатора бромтимол синего. Изменение цвета раствора является показателем наличия углекислого газа.
Цель: установить зависимость частоты дыхания от физической нагрузки.
Оборудование: 200 мл бромтимолового синего, 2 колбы по 500 мл, стеклянные палочки, 8 соломинок, градуированный цилиндр на 100 мл, 65 мл 4% водного раствора аммиака, пипетка, часы с секундной стрелкой.
Техника безопасности: опыт с раствором бромтимолового синего проводить в лабораторном халате. Будьте осторожны со стеклянной посудой. С химическими реагентами нужно обращаться очень осторожно, чтобы избежать попадания на одежду, кожу, в глаза, рот. Если при выполнении физических упражнений вы почувствуйте себя плохо, сядьте и обратитесь к учителю.
I. Частота дыхания в спокойном состоянии
1. Сядьте и расслабьтесь в течение нескольких минут.
2. Работая в паре, подсчитайте количество вдохов в течение одной минуты. Данные внесите в табл. 9.
3 Повторите тоже самое еще 2 раза, подсчитайте среднее количество вдохов и данные внесите в табл. 9.
Примечание: после каждого подсчета нужно расслабиться и отдохнуть.
II. Частота дыхания после физической нагрузки
1. Бег на месте в течение 1 мин.
Примечание. Если вы во время упражнения почувствовали себя плохо, сядьте и обратитесь к учителю.
2. Сядьте и сразу же подсчитайте в течение 1 мин. количество вдохов. Данные внесите в табл. 9.
3. Повторите это упражнение еще 2 раза, каждый раз отдыхая до восстановления дыхания. Данные внесите в табл. 9.
III. Количество углекислого газа (диоксида углерода) в выдыхаемом воздухе в спокойном состоянии
1. Влейте 100 мл раствора бромтимолового синего в колбу.
2. Один из учащихся через соломинку спокойно выдыхает воздух в колбу с раствором в течение 1 мин.
Примечание. Будьте осторожны, чтобы раствор не попал на губы.
Через минуту раствор должен окраситься в желтый цвет.
3. В колбу начинайте по каплям, считая их, добавлять с помощью пипетки раствор аммиака, перемешивая время от времени содержимое колбы стеклянной палочкой.
4. Добавлять по капле аммиак, считая капли, следует до тех пор пока раствор не станет снова синим. Внесите это количество капель аммиака в табл. 10.
5. Опыт повторите еще 2 раза, используя тот же раствор бромтимолового синего. Высчитайте среднее и данные внесите в табл. 10.
IV. Количество углекислого газа в выдыхаемом воздухе после физической нагрузки
1. Влейте 100 мл раствора бромтимолового синего во вторую колбу.
2. Тот же самый ученик, что и в предыдущем опыте, пусть проделает упражнение «бег на месте».
3. Сразу же, используя чистую соломинку, в течение 1 мин выдыхать в колбу.
4. Пипеткой добавлять по каплям аммиак к содержимому колбы (подсчитывая количество, пока раствор снова не станет синим).
5. В табл. 10 внесите количество капель аммиака, пошедших на восстановление цвета.
6. Опыт повторите еще 2 раза. Высчитайте среднее и данные внесите в табл. 10.
1. Сравните количество вдохов в спокойном состоянии и после физической нагрузки.
2. Почему увеличивается количество вдохов после физической нагрузки?
3. У всех в классе одинаковые результаты? Почему?
4. Чем является аммиак в 3- и 4-й части работы?
5. Одинаково ли среднее количество капель аммиака при выполнении 3- и 4-й частей задания. Если нет, то почему?
1. Почему некоторые спортсмены вдыхают чистый кислород после напряженных упражнений?
2. Назовите преимущества человека тренированного.
3. Никотин из сигарет, попадая в ток крови, сужает сосуды. Как это отражается на частоте дыхания?
Как правильно дышать при физических упражнениях?
- Главная
- Статьи о тренировках
- 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.
Дыхание при физической нагрузке
Во время выполнения физической работы мышцам необходимо большое количество кислорода. Потребление 02 и продукция СО2 возрастают при физической нагрузке в среднем в 15 – 20 раз. Обеспечение организма кислородом достигается сочетанным усилением функции дыхания и кровообращения. Уже в начале мышечной работы вентиляция легких быстро увеличивается. В возникновении гиперпноэ в начале физической работы периферические и центральные хеморецепторы как важнейшие чувствительные структуры дыхательного центра еще не участвуют. Уровень вентиляции в этот период регулируется сигналами, поступающими к дыхательному центру главным образом из гипоталамуса, лимбической системы и двигательной зоны коры большого мозга, а также раздражением проприорецепторов работающих мышц. По мере продолжения работы к нейрогенным стимулам присоединяются гуморальные воздействия, вызывающие дополнительный прирост вентиляции. При тяжелой физической работе на уровень вентиляции оказывают влияние также повышение температуры, артериальная двигательная гипоксия и другие лимитирующие факторы.
Наблюдаемые при физической работе изменения дыхания обеспечиваются сложным комплексом нервных и гуморальных механизмов. Однако из-за индивидуально лимитирующих факторов биомеханики дыхания, особенностей экопортрета человека, не всегда удается при выполнении одной и той же нагрузки полностью объяснить точное соответствие вентиляции легких уровню метаболизма в мышцах.
Рис. 1. Потребление кислорода до, во время лёгкой нагрузки и после неё.
Увеличение дыхания – очевидный физиологический ответ на физическую нагрузку.
показывает, что минутная вентиляция в начале работы увеличивается линейно с увеличением интенсивности работы и затем, достигнув какой-то точки в районе максимума, становится сверхлинейной. Благодаря нагрузке усиливает поглощение кислорода и выработка диоксида углерода работающими мышцами. Адаптация дыхательной системы заключается в исключительно точном поддержании гомеостаза этих газов в артериальной крови. При лёгкой или умеренной работе артериальное Po2 (и, следовательно, содержание кислорода), Pco2 и pH остаются без изменений на уровне покоя. Дыхательные мышцы, участвующие в увеличении вентиляции и прежде всего в увеличении дыхательного объёма, не создают ощущения одышки. При более интенсивной нагрузке уже на полпути от покоя к максимальной динамической работе молочная кислота, образующаяся в работающих мышцах, начинает появляться в крови. Это наблюдается тогда, когда молочная кислота образуется быстрее, чем (удаляется) метаболизируется.
Рис.2. Зависимость минутной вентиляции от интенсивности физической нагрузки.
Увеличение дыхания при физической нагрузке проявляется в виде трех фаз:
- 1) первая фаза гиперпноэ возникает в первые 20 с под влиянием нисходящих двигательных команд от нейронов моторной коры и входов от проприорецепторов сокращающихся мышц;
- 2) вторая фаза характеризуется медленным (экспотенциальным) приростом вентиляции в результате активации под влиянием нисходящих центральных команд центров варолиева моста, регулирующих дыхание (например, пневмотаксического);
- 3) третья фаза проявляется относительно постоянным уровнем активации механизмов регуляции легочной вентиляции, которые включают процессы температурного и хеморецепторного контроля внутренней среды организма при физической нагрузке.
Дыхание в условиях высокогорья и повышенного барометрического давления.
Климат горных местностей отличается от климата равнин пониженным атмосферным давлением, более интенсивной солнечной радиацией, богатой ультрафиолетовым излучением, значительной ионизацией, чистотой и низкой температурой воздуха.
Важнейшим фактором, влияющим на организм в условиях высокогорья, является понижение концентрации O2 воздуха и барометрического давления (примерно на 35 мм рт. ст. на каждые 400–500 м подъема), что создает гипоксемию и гипоксию тканей.
Влияние на организм изменений барометрического давления складывается в основном из двух компонентов; а) влияния сниженного насыщения кислородом артериальной крови, б) влияния изменений барометрического давления на рецепторы стенок замкнутых полостей тела (плевральная, брюшная) и полых органов человека (желудок, кишечник, мочевой пузырь).
Уже на малых высотах (от 200 до 800 м над ур. м.) при подъеме в горы отмечается уменьшение парциального давления кислорода и углекислоты в альвеолярном воздухе.
Слабое раздражение дыхательного центра вызывает отчетливо выраженную гипервентиляцию легких и соответствующее усиление кровообращения.
Средние высоты (от 800 до 1800 м над ур. м.) предъявляют повышенные требования к системам дыхания и кровообращения, возрастает легочная вентиляция и минутный объем сердца. Раздражение кроветворного аппарата приводит к усилению эритропоэза и увеличению содержания гемоглобина. Этот сдвиг особенно характерен для Северного Кавказа, Альпийского горного хребта. В горах Тянь-Шаня, отчасти в южноамериканских Андах кроветворные сдвиги выражены значительно менее. Обмен веществ, характеризующий кислородный запас организма, не претерпевает значительных изменений. В горах Западной Европы и Кавказа отмечается некоторое повышение обмена веществ, в горах Средней Азии на малых и средних высотах обмен веществ часто оказывается пониженным (А. Д. Слоним). Различное влияние высокогорья в различных горных системах следует, вероятно, отнести за счет особенностей географического положения, местных геохимических и радиоактивных факторов.
На больших высотах нередко возникает синдром, известный под названием горной болезни. При подъеме в горы явления горной болезни развиваются индивидуально — в зависимости от состояния организма и его адаптационных способностей. Большое влияние оказывает скорость подъема и высота над уровнем моря. После пассивного подъема (в автомобиле, по канатной дороге и т. п.) горная болезнь заметно проявляется обычно со второго, иногда с третьего дня.
С наступлением адаптации симптомы горной болезни обычно проходят к 7–12-му дню. У Людей пожилых и при пониженной адаптации к кислородному голоданию эти расстройства могут проявляться, начиная с высоты около 1000 м над ур. м., нарушением кровообращения и дыхания, учащением пульса и повышением кровяного давления.
По наблюдениям на высотах 3000–4000 м и выше отмечается нарастание изменений высшей нервной деятельности, раннее и постоянное нарушение психомоторики, явления сердечной декомпенсации (отеки ног и пр.), наклонность к кровотечениям, особенно из слизистых оболочек верхних дыхательных путей. Пребывание в условиях высокогорья понижает репаративные процессы (раны заживают медленно).
У горцев и людей, акклиматизировавшихся к горному климату, выявлены (в зависимости от природных условий различных горных районов) местные отклонения физиологических функций. Максимальное, минимальное и среднее артериальное давление у большинства исследованных оказалось в пределах нормы. У части горных жителей отмечена тенденция к снижению максимального артериального давления (ниже 110 мм). Венозное давление иногда повышается, но чаще не выходит за пределы нормы. Пульсовое давление — 30–50 мм. Скорость кровотока большей частью замедляется.
Устойчивость организма к общему равномерному барометрическому давлению очень велика. Организм человека может переносить давление свыше 6 МПа без выраженных механических повреждений.
Общей характерной особенностью воздействия повышенного атмосферного давления на организм является временный, обратимый характер наступающих изменений в деятельности ряда органов и систем организма.
С влиянием на организм повышенного барометрического давления человек встречается чаще всего при глубоких подводных погружениях. При погружении в воду прежде всего дополнительно к атмосферному действует гидростатическое давление, которое увеличивается по мере погружения. Установлено, что гидростатическое давление по сравнению с атмосферным на глубине 10 м удваивается, 20 м утраивается и т. д. Повышенное гидростатическое давление снижает чувствительность кожных рецепторов к травмирующим воздействиям. Ранения под водой нередко оказываются незамеченными и обнаруживаются пострадавшими только при всплытии на поверхность. Наибольшему смещению подвергаются ткани, ограничивающие полости, и органы, содержащие воздух (легкие, желудочно-кишечный тракт, среднее ухо и др.). Вследствие значительной разницы между внешним и внутренним (в тканях и полостях организма) давлением возникает так называемая баротравма, характеризующаяся повреждением слухового аппарата и дыхательной системы (гиперемия, кровоизлияния в барабанную перепонку, разрыв легочной ткани, кровотечения). Резкие перепады давления возникают при быстром погружении в воду или всплытии, особенно при неисправности газовых дыхательных аппаратов. Наблюдениями отмечено, что причиной смерти при использовании аквалангов в 80 % случаев является баротравма легких и в 20 % случаев утопление.
Представляется целесообразным подчеркнуть, что при всплытии более опасным является прохождение малых глубин, так как именно на них может наблюдаться резкое относительное увеличение внутрилегочного давления. У ныряльщиков и спортсменов, использующих подводную маску и дыхательную трубку, баротравмы легких никогда не бывает, так как при нырянии объем воздуха в легких уменьшается, а при всплытии на поверхность снова достигает исходной величины. При всплытии, например, с аквалангом опасна задержка на глубине 10 м от поверхности. Это приводит к резкому повышению давления вследствие увеличения объема воздуха в легких, которое сопровождается различными по масштабам разрывами тканей дыхательных путей — бронхов и альвеол, приводящими к возникновению кровоизлияний, пневмотораксу, газовой эмболии, интерстициальной и подкожной эмфиземе.
Наибольшую опасность для жизни пострадавшего представляет поступление воздуха в просвет разорвавшихся кровеносных сосудов малого круга кровообращения и возникновения артериальной газовой эмболии. Пузырьки воздуха, в основном азота, закупоривают многие кровеносные сосуды легких, головного мозга, сердца и других органов, приводя к общему кислородному голоданию организма. Наиболее частыми признаками баротравмы легких бывают потеря сознания, расстройства дыхания и кровообращения. Баротравмы легких возможны также у больных при даче интратрахеального наркоза и проведении искусственной вентиляции легких с использованием различных аппаратов.
При осуществлении водолазных и кессонных работ, исследовании морских глубин, а также в медицине широко используется кислород под повышенным давлением. Острая интоксикация возникает при сравнительно кратковременной экспозиции кислорода под давлением 2,5–3 МПа и выше. Поражению наиболее подвержена ЦНС, поэтому такую форму обозначают как нейротоксическую, мозговую или судорожную (кислородная эпилепсия, острый оксидоз и др.). У детей отмечается большая резистентность к сжатому кислороду и для них менее характерна судорожная форма отравления. Хроническая кислородная интоксикация возможна при длительном (свыше 2 ч), нередко повторном воздействии малых (1 — 1,5 МПа) давлений кислорода. Ведущим признаком при этом являются изменения легких — легочная форма (кислородная пневмония, легочный ожог, подострый оксидоз).
Таким образом, при дыхании кислородом под давлением 3 МПа и выше наиболее вероятно развитие нейротоксической формы интоксикации, а при давлении от 2 МПа и ниже — легочной. При давлении от 2 до 3 МПа может возникнуть и то, и другое поражение.
Ранними функционально-морфологическими проявлениями действия кислорода под повышенным давлением на органы и ткани являются снижение содержания гликогена и изменение активности окислительно-восстановительных ферментов в паренхиматозных клетках. В сердце (миокард), печени, легких, почках — под действием гипербарической оксигенации возникают определенные морфофункциональные изменения со стороны паренхимы, стромы и сосудов. В первую очередь страдают стенки сосудов, особенно капилляров, что приводит к повышению их проницаемости и нарушению микроциркуляции в органах; развивается межклеточный отек и как результат его — нарушение питания паренхиматозных клеток. Наблюдается застойное полнокровие вен и капилляров.
При резком переходе от повышенного давления к нормальному из-за создавшегося при этом перенасыщения организма инертными газами возникают декомпрессионные нарушения. Газы, растворенные в крови и жидкостях организма, выделяясь из них, образуют свободные газовые пузырьки — газовые эмболы. Закупорка сосудов пузырьками газов приводит к появлению различных болезненных симптомов, что получило название кессонной болезни (декомпрессионная болезнь).
При кессонной болезни газовые пузырьки в свободном состоянии могут образовываться не только в кровеносных и лимфатических сосудах, но и в суставных полостях, желчи, цереброспинальной жидкости, очень часто и в огромном количестве в жировой ткани и др. Растворимость азота в жире организма в 5 раз выше, чем в крови, поэтому жировые вещества являются специфическими резервуарами для растворенного индифферентного газа. Миелиновая оболочка нервных волокон также является резервуаром для растворенного азота.
При исследовании трупов лиц, погибших от кессонной болезни, обнаруживают признаки газовой эмболии, выявляемой посредством соответствующей пробы. В правой половине сердца и венах находят кровяные свертки с мелкими пузырьками газов. Их скопление в подкожной клетчатке приводит к образованию подкожной эмфиземы. Наличие газа может быть диагностировано рентгенографически; этим же методом выявляют пузырьки газов в сонных артериях. Экспертизу кессонной болезни всегда необходимо проводить комплексно и с участием технических специалистов для выяснения характера аварийной ситуации, нарушений мер профилактики, химического состава вдыхаемых газовых смесей, неисправности оборудования и др.
Загрузка...