Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Особливості показників дихальної системи у спортсменів з різним спрямуванням тренувального процесу (статевий аспект)
ЗМІСТ
Вступ. ……………………………………………………………………4
РОЗДІЛ І ОгЛЯД ЛІТЕРАТУРИ………………………………………8
1.1. Особливості дихальної системи людини……………………………...8
1.2. Вікові особливості органів дихання та споживання кисню..................10
1.3. Механізми вдиху і видиху…………………………………………….13
1.4. Вплив умов проживання на стан дихальної системи…….…………15
1.4.1. Дихання під час фізичного навантаження…………………...15
1.4.2. Дихання в умовах зниженого атмосферного тиску…………20
1.2.3. Дихання в умовах підвищеного атмосферного тексту…..….23
1.2.4. Дихання в умовах забруднення атмосферного повітря…………25
Розділ 2 Контингент і методика дослідження .…….27
2.1. Контингент досліджуваних………………………...……….27
2.2. Методика дослідження…………………………...………….27
РОЗДІЛ 3 РЕЗУЛЬТАТИ ВЛАСНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ та їх обговорення……………………………………..……………...………..30
3.1. Аналіз показників життєвої ємності легень досліджуваних чоловічої статі………………………………………………………………….30
3.2. Особливості показників зовнішнього дихання у досліджуваних жіночої статі……………………………………………………………………35
Висновки ……………………………………………………………..40
Література………………..…………………………………………...41
Вступ
Процес дихання являє собою один з основних процесів, котрий забезпечує нормальну життєдіяльність організму в стані спокою, дає енергію для забезпечення фізичної та розумової працездатності. За рахунок дихання задовольняється кисневий запит, покривається кисневий борг [2; 10].
Одним із найважливіших показників стану спортивної працездатності є функціональна активність зовнішнього дихання, а критеріями оцінки її діяльності можуть слугувати показники комп’ютерної спірографії. У сучасній літературі трапляються роботи, які досліджують розвиток зовнішнього дихання спортсменів, однак у них не повною мірою та недостатньо обґрунтовані зрушення в показниках зовнішнього дихання спортсменів різної направленості тренувального процесу [13].
Спостерігаючи за виконанням тренувальних вправ, було помічено, що рухи, які вимагають значних зусиль, супроводжуються видихом. Із цього погляду зрозуміло й активний видих боксера під час нанесення удару, затримка дихання під час натужування у важкоатлетів у момент виконання вправи з послідовним виконанням видиху [21]. Отже, у процесі натужування виникає підвищення тиску в легенях, при цьому рефлекторним шляхом змінюється функціональний стан скелетних м’язів, підвищуючи силу їх скорочень, а пневмом’язовий рефлекс сприяє підвищенню сили м’язів грудної клітини.
Сучасний спорт ставить високі вимоги до рівня підготовленості спортсменів, потребує поглибленого індивідуального підходу, який базується на детальному вивченні функціонального стану і резервних можливостей організму спортсмена із використанням комплексного медико-біологічного і педагогічного контролю. Цей контроль повинен відображати функціональну підготовленість, основні сторони спеціальної підготовленості спортсмена і характеризувати структуру змагальної діяльності, яка необхідна для досягнення високого спортивного результату.
Відомо, що системі зовнішнього дихання належить важлива роль в забезпеченні адаптації організму до фізичних навантажень різної інтенсивності та потужності [22, 23]. Об'єктивний аналіз і правильна оцінка показників зовнішнього дихання можуть відіграти важливу роль в індивідуалізації тренувального процесу і в покращенні змагальної діяльності спортсменів.
Під аеробною продуктивністю організму розуміють такі його властивості, що за безпечують надходження кисню до працюючих тканин і здатність до споживання кисню для утворення АТФ — основного джерела енергії під час м'язової діяльності [15, 16]. Рівень аеробної продуктивності залежить від системи постачання орга нізму кисню — функціональної системи дихання, яка доставляє кисень з навколишнього середовища до працюючих тканин і виконує функцію органів зовнішнього дихання, транспорту газів кров'ю (який забезпечується функцією системи кровообігу і дихальною функцією крові) і тканин ного дихання [4]. Аеробна продуктивність (особливо в цикліч них видах спорту) — один з найважливіших фак торів, що визначає працездатність і витривалість спортсменів.
Більшість показників дихальної функції легень змінюються з віком. Чим вищий їх зв’язок з показниками фізичного розвитку, тим вища їх значимість як критеріїв біологічного віку (бронхіальний опір, об’ємні швидкості дихання, розтягуюча здатність і еластичність легень і грудної клітки, статичні об’єми легень).
Однак на становлення функції зовнішнього дихання впливають не лише ендогенні чинники: значною мірою оточуюче середовище здійснює вплив на дихальну систему організму. Дослідження останніх десятиліть свідчать про значний вплив на розвиток і функціонування респіраторних органів умов проживання людини, особливостей рельєфу, клімату та наявності шкідливих звичок, а також професійної діяльності індивіда. З огляду на це досить актуальним на нашу думку є вивчення особливостей показників зовнішнього дихання у людей, що професійно займаються спортом.
Актуальність проблеми В комплексі фізіологічних процесів, які постійно відбуваються в організмі і забезпечують споживання кисню та видалення окису вуглецю, зовнішнє дихання посідає важливе місце. В процесі онтогенезу відбуваються морфологічні зміни апарату зовнішнього дихання, що суттєво впливає на його функцію [4, 6]. Вивченню функції апарату зовнішнього дихання присвячено немало робіт, однак наукові відомості щодо особливостей зовнішнього дихання осіб різного віку і статі, з різним режимом рухової діяльності обмежені і разом з тим суперечливі [8, 17, 24, 25]. Зокрема це стосується осіб постпубертатного періоду онтогенезу, який характеризується стабілізацією гормональної активності, покращенням механізмів регуляції фізіологічних функцій [26]. Об’єктивний аналіз і правильна оцінка показників зовнішнього дихання може сприяти ефективному професійному відбору, спортивній орієнтації молоді, використовуватися у практиці лікарів спортивної та космічної медицини.
Мета і завдання дослідження.
З огляду на вищесказане ми поставили за мету дослідити особливості функції апарату зовнішнього дихання у осіб постпубертатного періоду онтогенезу з різним режимом рухової активності залежно від фактора статі.
Відповідно до цієї мети, нами були поставлені наступні завдання:
Предмет дослідження: Особливості дихальної системи спортсменів, що мають різну направленість тренувального процесу.
Об’єкт дослідження: Функціональні показники зовнішнього дихання у спортсменів легко- та важкоатлетів.
Науково-теоретичне значення: Результати досліджень розширюють існуючі наукові уявлення про особливості зовнішнього дихання та роль тренувального процесу різної направленості у формуванні системи дихання людини в онтогенезі.
Практичне значення: Отримані результати можуть бути використані для вдосконалення методів управління тренувальним процесом, адже об'єктивний аналіз і правильна оцінка показників зовнішнього дихання можуть мати велике значення для індивідуалізації тренувального процесу спортсменів-каратистів. Дослідження індивідуальних показників дихальної системи дозволить більш точно планувати тренувальний процес та участь конкретних спортсменів у відповідних змаганнях.
Результати досліджень можуть використовуватися в ході підготовки лекційних і практичних занять зі студентами Східноєвропейського національного університету імені Лесі Українки при викладанні курсів фізіології людини та тварин, вікової фізіології і шкільної гігієни для студентів біологічного факультету та інституту фізичної культури і здоров’я.
Розділ І
Огляд літератури
1.1. Особливості дихальної системи людини.
Дихання в широкому розумінні — це сукупність реакцій біологічного окиснення органічних енерговмісних речовин з виділенням енергії, необхідної для підтримання процесів життєдіяльності організму. Біологічне окиснення може відбуватись як за участю кисню (аеробне дихання), так і без нього (анаеробне дихання) [20].
Незважаючи на те що серед перших живих організмів були ціанобактерії, які здійснювали фотоліз води з виділенням кисню, життя на планеті, як свідчать палеобіологічні відомості, розвивалося в майже безкисневому середовищі. Живі організми (переважно хемосинтезуючі бактерії та сапрофіти), що існували на той час, використовували для своїх життєвих процесів енергію анаеробного окиснення (гліколіз, бродіння). З появою зелених рослин і фотосинтезу в атмосфері Землі зростає вміст кисню, а з ним з'являється і аеробне дихання. Останнє менш універсальне, але набагато ефективніше, ніж анаеробне. Разом з тим для живих організмів кисень виявився токсичною речовиною. Під виливом молекулярного кисню в тканинах утворюються вільні радикали, які спричинюють пероксидне окиснення ліпідів. Продукти цього окиснення призводять до руйнування білків і ліпідів клітинних мембран, що загрожує життю.
Для виживання в умовах кисневої атмосфери в організмах розвинулась антиоксидантна система, до якої належать токофероли (віт. Е), аскорбінова кислота (віт. С), ретинол (віт. А), філохінон (віт. К), піридоксип (віт. В), стерини, фосфоліпіди, серотонін та ін. Молекули антиоксидантів вмонтовані в мембрану клітини і гальмують пероксидне окиснення ліпідів біомембран у результаті зв'язування та інактивації вільних радикалів, зменшення доступу кисню до ліпідів тощо.
Організми з аеробним типом дихання поглинають кисень і виділяють вуглекислий газ. Дихальні гази здатні дифундувати крізь будь-які біологічні мембрани, а рушійною силою дифузії є різниця парціального тиску цих газів. Проте в здійсненні газообміну лише шляхом дифузії має місце істотний лімітуючий чинник — розміри тіла? Тобто зі збільшенням розмірів тіла його об'єм і відповідно споживання кисню зростають швидше, ніж поверхня тіла і надходження кисню шляхом дифузії. Таким чином, можна говорити про певний критичний радіус (Rкр), при якому надходження і споживання кисню зрівнюються і при подальшому збільшенні якого життя організму без додаткових засобів надходження кисню стає неможливим [29].
Дихання вищих безхребетних і хребетних — це сукупність процесів надходження кисню в організм і його споживання клітинами, а також утворення і виведення з організму вуглекислого газу. У здійсненні надходження газів беруть участь два різних механізми.
Перший з них — дифузія — пасивний процес переходу дихальних газів крізь біологічні мембрани за градієнтом концентрацій — відбувається на межі між зовнішнім середовищем і кров'ю чи гемолімфою. Цей самий процес відбувається у тканинах: кисень з крові дифундує у тканинну рідину і далі до клітин, а вуглекислий газ — із клітин через тканинну рідину у кров.
Другий механізм — конвекція — активне перенесення кисню і вуглекислого газу — полягає у підведенні до дихальних органів середовища (води чи повітря), що містить кисень, у перенесенні його кров'ю, гемолімфою чи целомічною рідиною від дихальних органів до тканин, а також СО2 — у зворотному напрямку. Активний транспорт газів характерний для багатоклітинних організмів, розміри тіла яких перевищують 2Rkp.
У процесі дихання більшості багатоклітинних тварин виділяють три послідовних етапи: 1) зовнішнє дихання; 2) транспорт газів кров'ю; 3) внутрішнє, або тканинне, дихання.
Зовнішнє дихання, що є процесом надходження кисню із зовнішнього середовища до організму — у кров, гемолімфу або безпосередньо в тканинну чи целомічну рідину — і виведення з організму вуглекислого газу, характерне для всіх аеробних організмів. У одноклітинних організмів і нижчих багатоклітинних газообмін із зовнішнім середовищем здійснюється шляхом прямої дифузії газів через поверхню тіла. Спеціалізовані дихальні органи з'являються на досить пізніх етапах розвитку тваринного світу. До речі, дихальні рухи виникають раніше, ніж спеціалізовані дихальні органи. У тварин із шкірним диханням, наприклад у багатьох кільчастих червів, у яких немає органів дихання, спостерігаються коливні рухи тіла, не пов'язані з локомоцією. їх функція полягає у переміщенні, оновленні водного середовища навколо тіла тварини [32].
Шкірне дихання — це єдиний шлях газообміну у багатьох безхребетних: губок, кишковопорожнинних, більшості червів, погонофор та найпримітивніших представників різних типів тварин.
Трахейне дихання здійснюється спе ціалізованою дихальною системою, яка доставляє кисень повітря до кожного органа, тканини, клітини без участі крові чи гемолімфи та їхніх кров'яних пігментів.
1.2. Вікові особливості органів дихання та споживання кисню.
Дихання є комплексом фізіологічних процесів, які відбуваються в організмі і забезпечують споживання кисню та видалення вуглекислого газу. Ніс, глотка, гортань, трахея, бронхи забезпечують шлях, по якому повітря надходить до організму. У структурних одиницях легень (ацинусах) відбувається обмін газів, а циркуляторна система розподіляє кисень до тканин та органів [32].
В умовах спокою і при фізичному навантаженні воно залежить від інтенсивності обмінних процесів, а також від потужності і тривалості виконуваної зовнішньої роботи. Відомо, що в 1 рік дитина споживає кожну хвилину до 8 мл О? з розрахунку на кг маси тіла, або 80 мл О2 за хвилину, в 5 років - 9 мл О2 на кг маси, або 180 мл О2 в хвилину, в 7 років - 8 мл/кг/хв., або 200 мл/хв. О2, у 10 років - 6 мл/кг/хв., або 180-210 мл/хв., в 14-17 років -5 мл/кг/хв., або 250-300 мл/хв., а дорослі -4,5 мл/кг/хв., або 315 мл/хв [33].
Таким чином, з розрахунку на кг маси тіла з віком потреба в кисні знижується, а, в цілому, вона зростає (з 80 мл/хв. до 250-350 мл/хв.). Таке підвищення забезпечується збільшенням хвилинного об'єму дихання, яке відбувається за рахунок підвищення дихального об'єму. При виконанні роботи аеробної спрямованості потреба в кисні зростає еквівалентно зростанню потужності роботи. Тому, максимальне споживання кисню (МСК) відображає резервні можливості системи, що транспортують кисень, зокрема, системи зовнішнього дихання. З розрахунку на кг маси тіла МСК з віком не змінюється і знаходиться у нетренованих людей на рівні 40-50 мл/хв.; абсолютні значення МСК у 7 років складають 1,0, в 10 років - 1,4 л/хв., в 14 років - 2,4 л/хв., а у дорослих - 2,8 л/хв. Для задоволення такої потреби максимальна вентиляція легенів (МВЛ) повинна бути рівною відповідно 40 л, 48 л, 70 л і 150 л повітря за 1 хвилину.
Життєву ємність легень (ЖЄЛ) вдається заміряти з 4 років. У цьому віці вона складає 1100 мл, в 5 років - 1200, в 7 років - 1200 1400, в 10 років - 1400-1800, в 14- 17 років - 2500-2700 (дівчата), 2700-3900 (хлопці), у дорослих - 4000-5000 мл [33].
Потужність форсованого вдиху і видиху (показники пневмотахометрії). У 7 років ці показники досягають відповідно 1,4 і 1,8 л/сек., у 10 років - 1,7 і 2,5 л/сек., у 14 років - 2,9 і 3,7 л/сек.
У дітей 13-14 років за умов проживання в умовах міста. Цей період є одним із важливіших етапів у розвитку дихальної функції легень. Саме в цей період в зв’язку з переважанням на цьому етапі розвитку процесу розширення повітроносних шляхів інтенсивно знижується бронхіальний опір, збільшується швидкість дихання, поліпшується рівномірність розподілу повітря і кровотоку в різних відділах легень, стабілізується склад альвеолярного повітря. Також, паралельно інтенсивному приросту антропометричних показників і розвитку легеневої паренхіми відбувається інтенсивне збільшення легеневих об’ємів, розтягуючої здатності легень і грудної клітки [14].
У новонароджених дихальна періодика нерегулярна, серії частих дихань чергуються з більш рідкими; приблизно 1 разів на 1-2 хвилини виникають глибокі вдихи. Можливі рантові зупинки дихання, що пояснюється низькою чутливістю нейронів дихального центру до гіперкапнії. Проте, у новонароджених є одне важливе пристосування дуже висока стійкість до гіпоксії - що дозволяє їм витримувати тривалі апное. Важливу роль в регуляції дихання новонароджених виконує рефлекс Герінга-Бретсра: при грудному вигодовуванні частота дихання відповідає частоті смоктальних рухів, тобто центр смоктання задає інспіраторним нейронам свій ритм збудження. З віком удосконалюється діяльність дихального центру розвиваються механізми, що забезпечують чітку зміну дихальних фаз і формується здатність до довільної регуляції дихання, що чітко проявляється в період становлення мови (2-4 міс). До 11-ти років добре виражена пристосовність дихання до різних умов. Чутливість нейронів дихального центру до вмісту СО2 з віком підвищується, досягаючи "орослого" стану до 7-8 років. У період статевого дозрівання відбуваються тимчасові порушення регуляції дихання: у підлітка організм менш стійкістю до нестачі кисню, ніж у дорослого. Діти і підлітки менше, ніж дорослі, здатні затримувати дихання і працювати в умовах нестачі кисню. У дітей нижча здатність долати гіпоксичні та гіперкапнічні зрушення в крові, про що, зокрема, свідчать результати проби Штанге (затримка дихання на вдиху): у 5-6 років тривалість затримки дихання досягає 16 сек., у 7 років - 28 сек., у 10 років - 40-50 сек., у 14-17 років - 80-90 сек [14, 33].
Легенями дихають майже всі наземні хребетні, а також деякі водні тварини. На відміну від зябер легені хребетних тварин є інвагінованими, тобто органами всередині тіла, і мають ентодер-мальне походження. Серед безхребетних легені чи легеневі мішки є у павуків, скорпіонів, деяких ракоподібних, легеневих молюсків, але походження їх інше, ніж у хребетних. У членистоногих легені є видозміною зябрових ніжок, а у молюсків утворилися з мантійної порожнини. Це переважно дифузійні легені, вони не вентилюються, а кисень з повітря дифундує крізь дихальця — пневмостоми — в газову суміш, що міститься в легенях. Останні відкриваються або закриваються залежно від потреб тварини у кисні. Легені голотурій і деяких морських червів — це деревоподібні розгалуження задньої кишки, заповнені водою, що періодично оновлюється скороченнями м'язів клоаки
Легеневе дихання складається з двох окремих, але тісно пов'язаних між собою процесів: вентиляції легень і газообміну між легенями і кровоносною системою.
Вентиляція легень — це процес оновлення газової суміші в легенях, що досягається ритмічними вдихами і видихами. Завдяки цьому відбувається надходження до легень нових порцій кисню і виведення з них надлишку вуглекислого газу. Вище в загальних рисах було описано будову і принципи функціонування дихальної системи у тварин різних груп [14].
1.3. Механізм вдиху і видиху
Під час вдиху об'єм грудної порожнини зростає, а видиху, навпаки, зменшується. Що тут причина, а що наслідок? Розглянемо механізм цих процесів.
Роль ребер і дихальних м'язів у змінах об'єму грудної порожнини. Під час спокійного вдиху скорочення зовнішніх міжребрових м'язів піднімає опущені передні кінці ребер і груднину догори і вперед. Грудна клітка розширюється за рахунок скорочення дихальних м'язів: основних інспіраторних — діафрагми, зовнішніх міжребрових м'язів. Під час активного глибокого вдиху підключаються додаткові іпспіраторні м'язи — деякі м'язи грудей, спини. Поверхня розслабленої діафрагми майже вдвічі більша від площі поперечного перерізу грудної клітки, тому під час видиху вона під тиском органів черевної порожнини випнута в грудну порожнину. Під час вдиху м'язові волокна діафрагми скорочуються, купол діафрагми опускається і грудна порожнина збільшується [33].
Спокійний видих у людини відбувається пасивно значною мірою під виливом гравітаційної сили: зовнішні міжреброві м'язи і діафрагма розслаблюються, ребра опускаються донизу, грудна клітка звужується, розслаблена діафрагма випинається в грудну порожнину, об'єм якої зменшується. Так відбувається, коли людина перебуває у вертикальному положенні. В горизонтальному положенні вплив гравітаційного чинника на видих значно зменшується і до його здійснення залучаються внутрішні міжреброві м'язи — видих стає активним. Так само активний видих має місце у людини і під час фізичних навантажень, коли до дихальних рухів залучаються допоміжні дихальні експіраторні м'язи: косий, прямий, поперечний м'язи живота, а також м'язи, що згинають хребет.
Розрізняють грудний, черевний і змішаний типи дихання. У першому випадку дихання здійснюється головним чином за допомогою м'язів грудної клітки. У диханні черевного типу переважну роль відіграють м'язи живота (косі, поперечний і прямий) і діафрагма. Переважання того чи іншого типу дихання залежить від статі (у жінок переважає грудний тип дихання, особливо під час вагітності, у чоловіків — черевний), віку (у новонароджених і дітей грудного віку переважає черевний тип дихання, у 2 роки тип дихання стає змішаним, у 3-7 років — грудним, у хлопчиків 8-10 років — черевним), конституції (у гіперстеніків — найчастіше черевний, у астеніків — грудний), професії (у людей фізичної праці переважає черевний тип дихання). Черевний тип дихання є ефективнішим, оскільки скорочення діафрагми забезпечують більші зміни об'єму грудної порожнини, ніж скорочення міжребрових м'язів. Найсприятливішим для вентиляції легень є змішаний тип дихання [14].
У стані спокою людина робить 12-16 вдихів за хвилину і щоразу вдихає й видихає приблизно 500 мл (300-800 мл) повітря — це дихальний об'єм легень (мал. 1). Отже, хвилинний об'єм дихання становить 6-8 л/хв. Під час фізичного чи емоційного напруження він може досягти 50-100 л/хв [33].
Розрізняють кілька легеневих об'ємів. Найчастіше визначають життєву ємність легень (ЖЄЛ). Це максимальна кількість повітря, яку може видихнути людина після максимального вдиху. ЖЄЛ в середньому становить 4-5 л, а у людей з професійно розвиненою грудною кліткою (співаків, плавців) може досягати 6-8 л. ЖЄЛ складається з дихального об'єму легень — кількості повітря, яке людина вдихає або видихає під час спокійного дихання (300-800 мл); резервного об'єму вдиху (додаткового повітря) — додаткового об'єму повітря, яке можна вдихнути після нормального вдиху (1,5-2,5 л); резервного об'єму видиху — повітря, яке додатково можна видихнути після нормального видиху (1-1,5 л). Крім того, розрізняють ємність вдиху — суму дихального об'єму легень і резервного об'єму вдиху (2-3 л) та функціональну залишкову ємність (ФЗЄ — 2,5л) — суму резервного об'єму видиху і залишкового об'єму легень — це об'єм повітря, яке залишається в леге нях після максимального видиху (1-1,5 л). Загальна ємність легень складається з життєвої ємності і залишкового об'єму легень [18].
Легеневі об'єми визначають також у відсотках відносно життєвої ємності легень. В такому разі залишковий об'єм легень становить у середньому 33 %, а дихальний об'єм, резервні об'єми вдиху й видиху — відповідно 15-20, 45 і 30-40 % ЖЄЛ.
1.4. Вплив умов проживання на стан дихальної системи
1.4.1. Дихання під час фізичного навантаження
Вплив багаторічної спортивної підготовки на організм висококваліфікованих спортсменів насамперед позначається на стані системи дихання у спокої. Порівняння по казників зовнішнього дихання у кваліфікованих спортсменів і нетренованих осіб свідчить про те, що в результаті багаторічних регулярних тренувань дихання у спокої уповільнюється, трохи знижу ється хвилинний об'єм дихання (ХОД).
Важливо підкреслити, що в результаті систе матичного спортивного тренування змінюється ефективність і економічність зовнішнього дихання. Висококваліфікованим велосипедистам для спо живання 1 л кисню необхідно провентилювати на 3,0 — 3,5 л повітря менше, ніж нетренованим чо ловікам, спортсменкам-велосипедисткам тієї ж кваліфікації — на 3,5 — 4,0 л менше, ніж нетре нованим жінкам того ж віку, тобто вентиляційний еквівалент (BE) у спортсменів і спортсменок ви являється нижчий. Кваліфікованими спортсменами більше споживається кисню за один вдих — кис невий ефект дихального циклу (КЕДЦ) у спорт сменів і спортсменок у спокої достовірно вищий, ніж у нетренованих [31].
Спортивне тренування, помітно змінюючи за гальний фізичний розвиток, позначається і на серцево-судинній системі.
За нашими спостереженнями, так само як і за спостереженнями інших авторів [2-4], багаторіч на спортивна підготовка призводить до зменшення серцевого ритму в спокої. У висококваліфікованих спортсменів і спортсменок частота серцевих ско рочень на 10—15 уд./хв нижче, ніж у нетренованих, що зумовлює в них менший хвилинний об'єм крові (МОК). Різниця ударного об'єму крові (УО) у тре нованих і нетренованих у спокої недостовірна.
Си стематичні тренування підвищують ефективність і економічність кровотока щодо постачання тканин киснем у стані спокою. Органи і тканини у спорт сменів і спортсменок спроможні отримувати з кро ві кисню більше, ніж нетренованих. Гемодинамічний еквівалент (ГЕ) у тренованих нижчий: для спо живання 1 л кисню спортсменам високої кваліфі кації необхідно пропустити через серце на 3,5—4 л менше крові, ніж нетренованим чоловікам, спорт сменкам — на 1,2—1,5 л менше, ніж нетренованим жінкам того ж віку. У спортсменів і спортсменок кисневий пульс (КП) у спокої вищий — за одне серцеве скорочення їх організм споживає достовір но більше кисню, ніж організм тих, хто спортом не займається.
При систематичному тренуванні, згідно з даними ряду науковців, збільшується вміст гемоглобіну в крові, а разом з ним і киснева ємність крові [6].
Зміни зовнішнього дихання, кровообігу, ди хальної функції крові і механізмів, відповідальних за утилізацію кисню в тканинах, призводять до того, що під впливом спортивного тренування кисневі режими організму зазнають істотних змін у стані спокою.
Необхідно зазначити, що загальна тенденція до підвищення потужності ФСД у спокої в спортсме нів виявляється незалежно від статі. Однак через анатомічні і фізіологічні особливості організму жінок, меншу, ніж у чоловіків, м'язову масу, менш потужна система дихання навіть у спортсменок найвищої кваліфікації не забезпечує таку поетапну швидкість доставки кисню і його утилізацію, як це відбувається в організмі чоловіків. Навіть у спорт сменок найвищої спортивної кваліфікації швид кість поетапної доставки кисню і його споживання нижче, ніж у нетренованих чоловіків.
Незважаючи на те, що загальна тенденція до підвищення потужності й економічності ФСД у спокої внаслідок тренованості виражена досить чітко, поетапна швидкість надходження кисню в легені й альвеоли через більш низький ХОД у спо кої в спортсменів достовірно не відрізняється від таких у нетренованих. Хоча насиченість крові кис нем у тренованих трохи нижче, ніж у нетренова них, у спортсменів завдяки більшій кисневій ємно сті крові вміст кисню в артеріальній крові вищий. Трохи менший ХОД зумовлює в спортсменів зменшення швидкості транспорту кисню артеріальною і змішаною венозною кров'ю (на 10 —15 % нижче, ніж у нетренованих). У той же час, у зв'язку з більш розвиненими механізмами утилізації кисню в тканинах у спортсменів швид кість споживання кисню в спокої вище.
Водночас, підвищення ефективності дихання призводить до того, що кисневі режими організму спортсменів виявляються більш напруженими. Оскільки відсоток утилізації кисню в легенях у процесі спортивних тренувань зростає, вміст кис ню у повітрі, що видихається і, відповідно, в аль веолярному повітрі зменшується [30].
При аналізі каскадів парціального тиску кисню варто звернути увагу на той факт, що в спокої парціальний тиск кисню в альвеолярному повітрі в спортсменів на З — 4 мм рт. ст., напруження кисню в артеріальній на 5 — 7 мм рт. ст., а в змішаній венозній крові — на 2 — 3 мм рт. ст. нижчі, ніж у нетренованих осіб. Коли зважати на те, що артеріовенозні розбіжності за киснем у спортсменів вищі, то можна побачити, що навіть у спокої тренований організм здатний повніше утилізувати кисень із крові при менших величинах рO2.
Наведені дані дозволяють стверджувати, що в стані спокою кисневі режими організму спортсме нів високої кваліфікації характеризуються меншою швидкістю надходження кисню в легені й альве оли, уповільненим транспортом кисню артеріаль ною і змішаною венозною кров'ю, підвищеною швидкістю споживання кисню тканинами порівня но з нетренованими. У тренованих людей більш ефективні співвідношення між швидкістю просу вання кисню на різних ділянках його шляху в ор ганізмі і швидкістю споживання тканинами, більш економічна функція доставки кисню до тканин. Це підтверджують більш низькі в спортсменів у стані спокою вентиляційний і гемодинамічний еквіва ленти, більш високі кисневі ефекти дихального і серцевого циклів, велика частка альвеолярної вентиляції в дихальному і хвилинному об'ємі дихання. Таким чином, розвиток механізмів, що збіль шують використання кисню в легенях: скорочення відносних розмірів функціонального мертвого ди хального простору, збільшення частки альвеоляр ної вентиляції в загальній вентиляції легень, збіль шення дифузійної поверхні легень, а також меха нізмів, що зумовлюють більш повну утилізацію кисню з крові: розвиток капілярної сітки в м'язах, збільшення загальної дифузійної поверхні для кис ню в тканинах, нагромадження в м'язах міоглобіну, активізація дихальних ферментів мітохондрій — призводять до того, що діяльність функціональної системи дихання та кисневі режими організму ста ють більш ефективними й економічними.
В порівнянні з однолітками у юних спортсменів, як правило, вищі показники ЖЄЛ, МСК, МВЛ, потужність форсованого вдиху і видиху (тобто показники тахометрії), вища стійкість до гіпоксії та гіперкапнії (тобто показники функціональних дихальних проб, наприклад, проби Штанге), понижена потреба у кисні в умовах спокою і при фізичному навантаженні, тобто у них робота здійснюється економніше.
Робота скелетної мускулатури потребує посиленого надходження кисню та поживних речовин з кров'ю. Хвилинний об'єм дихання залежно від інтенсивності навантаження зростає з 8-10 л до 100-120 л, а споживання кисню організмом збільшується при цьому в 10-12 разів і може досягати 4 л/хв.
Чинники гіпервентиляції під час фізичного навантаження. Здавалося 6, що основною причиною бурхливої реакції дихальної системи на фізичне навантаження є зростання вмісту і напруги СО2 в крові. Справді, у венозній крові рСО2 підвищується досить істотно. Проте в артеріальній крові, а саме вона омиває головний мозок і дихальний центр, рСО2 не тільки не зростає, а під час напруженого м'язового навантаження навіть знижується. Ця обставина пов'язана з тим, що посилена вентиляція легень під час фізичного навантаження виводить значні кількості СО2 з організму. Що ж тоді зумовлює активізацію дихальної системи під час м'язової роботи?
Серед чинників, які стимулюють функцію дихального центру під час фізичного навантаження, перше місце посідає лактатна (молочна) кислота, яка утворюється в скелетних м'язах, коли сила їх скорочення перевищує 40 % максимальної довільної сили. При цьому перетискаються кровоносні судини м'язів, надходження крові до них припиняється і вони переходять на анаеробний шлях метаболізму.
Важливу роль у посиленні вентиляції відіграє центральна нервова система [27]. Відомо, що дихання посилюється у людини ще до початку роботи — передстартовий стан, який запускається корою великого мозку та гіпоталамусом. Така передстартова гіпервентиляція збільшує насичення крові і скелетних м'язів киснем, готуючи м'язи до очікуваної роботи. З початком роботи в дію вступають сигнали від пропріорецепторів м'язів, що скорочуються. І вже пізніше, коли починає напрацьовуватись у достатній кількості молочна кислота, вона, знижуючи рН крові, бере на себе функцію стимуляції дихального центру. Оскільки молочна кислота не виводиться з організму через легені, вона продовжує підтримувати гіпервентиляцію й після припинення роботи м'язів, аж поки кисень, що надходить в організм у підвищених кількостях, не покриє кисневий борг і молочна кислота не окисниться. Кисневий борг — це нестача кисню, що виникає у скелетних м'язах під час їх тривалої й напруженої роботи.
Незважаючи на незначні зміни в газовому складі артеріальної крові під час роботи скелетних м'язів, центральні та периферичні артеріальні хеморецептори також відіграють суттєву роль у розвитку гіпервентиляції легень. Вважають, що під час фізичної роботи зростає чутливість нейронів дихального центру й артеріальних хеморецепторів до гіперкапнії та гіпоксії.
Внаслідок увімкнення названих механізмів та чинників частота дихання і об'єм легеневої вентиляції пристосовуються до інтенсивності виконуваної роботи і більш-менш відповідають рівню метаболізму, енергетичним витратам організму.
Сказане стосується головним чином ритмічної динамічної роботи. Під час виконання статичної роботи кровопостачання працюючих м'язів і надходження до них кисню погіршуються швидше і за меншої сили скорочень м'язів. У випадках тривалого, хоч і не дуже сильного напруження м'язів немає їх періодичних розслаблень і нехай короткочасних, але конче потрібних працюючим м'язам відновлення кровотоку й надходження кисню. Під час виконання статичної роботи досить швидко розвивається втомлення і знижується працездатність, навіть якщо навантаження ненабагато перевищує 30 % максимальної сили скорочення. Дихання при цьому зростає меншою мірою і переважно під впливом нервової системи [27, 31].
1.4.2. Дихання в умовах зниженого атмосферного тиску
Людина стикається зі зниженим атмосферним тиском під час піднімання в гори, польотів у негерметичних кабінах літаків, у барокамерах. Найчастіше вона зазнає впливу розрідженого повітря під час перебування або постійного проживання в горах. Гори — це ділянки суші, розташовані на висоті більш як 500 м над рівнем моря, а це майже половина поверхні суші. На висотах до 1400 м, які вважають низькогір'ям, ніяких відхилень в організмі ні в спокої, ні під час фізичного навантаження не відбувається. В умовах середньогір'я (1400-2500 м) більшість людей також не відчувають відхилень у самопочутті навіть під час помірного навантаження. І лише на висоті понад 2000 м (високогір'я) у людей, що прибули сюди з рівний, спостерігаються ознаки гострої гіпоксії, які зникають лише через кілька тижнів чи місяців адаптації [19].
У міру підйому вгору атмосферний тиск, а разом з ним і напруга кисню в крові знижуються. Hа висоті 2000 м над рівнем моря вже починаються зміни у складі альвеолярного газу і зменшується насичення артеріальної крові киснем, а на висоті 6000 м атмосферний тиск і рО2 повітря знижуються більш ніж удвічі, напруга О2 в альвеолярному газі і насичення артеріальної крові O2 стають такими, як і у венозній крові (відповідно 40 мм рт. ст. і 63 %). Це означає, що неадаптована людина довго в таких умовах перебувати не може — розвивається гостра гіпоксія з порушенням функції центральної нервової, дихальної, серцево-судинної та інших систем організму.
Вплив нестачі кисню (гіпоксії) на організм людини і тварин звичайно вивчають у спеціальних барокамерах, в яких відкачуванням повітря імітують умови високогір'я, або вміщують організм у середовище з нормальним атмосферним тиском, але зі зниженим вмістом кисню. Зниження тиску в барокамері до рівня висоти понад 2000-3000 м чи підйом у гори па таку висоту супроводжується збільшенням вентиляції легень, зростанням артеріального тиску, частоти скорочень серця [18, 19].
Основною причиною цих змін є зниження парціального тиску О2 в альвеолярному газі й напруги його в артеріальній крові. Гіпоксія через хеморецептори сонних та аортальних тілець стимулює дихальний і серцево-судинний центри довгастого мозку. Реакції, що при цьому розвиваються, спрямовані па краще забезпечення тканин організму киснем.
Висотна хвороба. При підйомі на висоту понад 4000-5000 м у неадаптованих людей розвивається висотна, або гірська, хвороба, яка виявляється спочатку підвищеною збудливістю, ейфорією, що швидко змінюється погіршенням самопочуття, головним болем, втратою здатності відчувати небезпеку, стомленням і зниженням розумової та фізичної працездатності, сонливістю, задишкою, підвищенням пульсу та артеріального тиску. Причина цих змін — гостра гіпоксія. У випадках виразних симптомів хворого необхідно відразу спустити донизу або дати дихати сумішшю з нормальним вмістом кисню.
Адаптація до умов високогір'я. Люди, що піднімаються з рівнини в гори, повинні пройти ступеневу адаптацію: починаючи з висоти 2000 м, через кожні 500-1000 м робити зупинку на 3-5 днів. Цього достатньо, щоб організм поступово пристосувався до умов постійної гіпоксії і виробив захисні механізми, спрямовані на забезпечення органів і тканин киснем. У людей, добре адаптованих до умов високогір'я, а ще більшою мірою у постійних мешканців гір відбуваються такі зміни в організмі: збільшується легенева вентиляція, кількість еритроцитів і гемоглобіну, підвищується тиск у легеневій артерії, але дещо знижуються системний артеріальний тиск і частота пульсу, а також споживання кисню та основний обмін. Останнє свідчить про те, що хронічна гіпоксія як постійно діючий чинник стимулює перехід метаболізму в організмі на економніший режим функціонування [28].
Слід зазначити, що в умовах високогір'я лімітуючим чинником у регуляції дихання стає нестача кисню, гіпоксія, а не гіперкапнія, як це має місце на рівнині. Гіпоксична стимуляція дихання зумовлює зменшення рСО2 в альвеолярному газі і вимивання СО2 з крові. За цих умов до гіпоксії приєднується гіпокапнія, яка не стимулює дихання, а, навпаки, пригальмовує його.
Гіпоксія — це основний, але не єдиний діючий чинник високогір'я. Тут поєднуються низький атмосферний тиск і температура повітря, високий рівень ультрафіолетового випромінювання і чистота повітря, низька мінералізація води тощо. їх сукупність чинить на організм не тільки негативний, а й стимулювальний вплив. Як було встановлено українським ученим М. М. Сиротиніним, під час адаптації до середньогір'я у людей поліпшується самопочуття, підвищується загальний тонус, активізується імунна система, зростає опірність до інфекційних, серцево-судинних та легеневих захворювань, виліковуються хворі па анемію, бронхіт, бронхіальну астму, алергію, деякі психічні захворювання.
До умов високогір'я пристосувалось небагато видів тварин. Серед них можна назвати групу копитних (барани, кози, лами) гризунів (бабаки, миші), досить рідко трапляються сніговий барс і гімалайський гриф гнізда якого знайдено на висоті 5000 м, ще полюють на цих тварин. У всіх високогірних ссавців, як правило, значно збільшена кількість еритроцитів і концентрація гемоглобіну в крові. Серед безхребетних де рівня снігів і навіть вище піднімаються деякі види комах, слимаки тощо. А загалом живі істоти, за винятком людини (з кисневим балоном), на висоту понад 6000 n не піднімаються [18].
1.4.3. Дихання в умовах підвищеного атмосферного тиску
Мабуть, жодній тварині в природних умовах її існування не доводилось дихати повітрям під тиском, більшим від атмосферного. З подібним явищем стикається лише людина в штучних умовах. Це переважно підводні (водолазні та кесонні) роботи.
Чинники, що впливають на організм в умовах підвищеного атмосферного тиску. Відомо, що при зануренні під воду тиск на організм зростає на 101,3 кПа (1 атм.) через кожні 10 м і на глибині 100 м на тіло діє тиск 1114 кПа (11 атм). Зрозуміло, що й газ, яким дихає організм, має бути під таким самим тиском. Відповідно де закону Бойля —Маріотта, у скільки разів зростає тиск, у стільки разів зменшується об'єм газу і у стільки ж разів збільшуються його густина і в'язкість. А це значно збільшує навантаження на дихальну мускулатуру. Це перший з чинників гіпербаричного дихання — дихання в умовах підвищеного тиску [19].
Другий чиї шик полягає у збільшенні розчинності газів у крові при зростанні атмосферного тиску, оскільки вона є прямо пропорційною до їх парціального тиску. У зв'язку з цим при зануренні під воду найбільше розчиняється в рідинах тіла азот. На поверхні моря в тілі людини розчинено близько 1 л азоту, а на глибині 100 м за достатньо тривалого перебування під водою — 10 л. Проблема виникає під час піднімання людини на поверхню. У разі швидкого піднімання азот, розчинений у тканинах, виходить з них у вигляді бульбашок газу, які закупорюють дрібні кровоносні судини, внаслідок чого порушується кровопостачання органів і тканий. Розвивається декомпресійна (кесонна) хвороба. Особливо небезпечною є емболія (закупорювання бульбашками газу) судин мозку і серця. Щоб уникнути декомпресійної хвороби, піднімання водолаза, тобто зниження тиску (декомпресію), здійснюють дуже повільно, особливо на останніх метрах. Навіть з глибини 15 м водолаза потрібно піднімати близько 3 год.
Третім істотним чинником гіпербаричного дихання є токсичність газів в умовах високого атмосферного тиску. Так, дихання сумішшю газів під високим тиском призводить до отруєння азотом, що виявляється у вигляді своєрідного "сп'яніння": людина відчуває ейфорію, веселість, втрачає контроль над собою, перебуваючи під водою, може сміятись, зірвати маску і захлинутись. Можуть виникати також погіршення зору, втрата орієнтації, нудота, запаморочення, судоми.
Останнім часом замість азоту в дихальній суміші під час підводних робіт почали застосовувати гелій, який практично не розчиняється у крові. Завдяки цьому різко зменшилась небезпека отруєння азотом, розвитку декомпресійної хвороби і скоротився час піднімання на поверхню.
Вищевикладене стосується водолазів у м'яких скафандрах або підводників з автономними індивідуальними дихальними апаратами, тобто умов, коли на людину діє високий гідростатичний тиск води. У випадках перебування людини в підводному човні чи підводних будиночках жодних проблем з підвищеним тиском не виникає. Адже надійні, міцні, герметичні стіни і перекриття дають змогу підтримувати всередині приміщення тиск 1 атм., забезпечуючи нормальне дихання. Проте лишається проблема підтримання в приміщенні нормального складу повітря [9].
1.4.4. Дихання в умовах забруднення атмосферного повітря
У регіональних дослідженнях, проведених на європейській території Росії та в Сибіру і на Далекому Сході, показано, що забруднення атмосферного повітря можна вважати провідним параметром диференціації території за станом місця існування. Наприклад, у дітей в містах з металургійною промисловістю і високим забрудненням повітряного середовища в порівнянні з контрольними групами сповільнений фізичний і нервово-психічний розвиток. Дія атмосферних забруднень супроводжується зміною функції зовнішнього дихання, серцево-судинної системи. Так, в містах з розвиненою нафтохімічною промисловістю і поблизу автомагістралей у дітей життєва ємкість легенів, резервні об'єми вдиху і видиху понижені на 10-30%, а у дітей, підприємств індустрії буд, що проживають поблизу, з великим пиловим викидом, - на 70%.
Серед дитячих захворювань у Києві переважають хвороби органів дихання (65%), рівень яких має тенденцію до зростання і перевищує аналогічні середньодержавні показники в 1,2 рази по місту в цілому. Профілактики і підвищеного контролю вимагають, крім того, новоутворення, природжені аномалії просторові відмінності рівнів яких достовірно корелюють з інтенсивністю забруднення навколишнього середовища [32].
Останніми роками найбільш неблагополучною є ситуація по забрудненню атмосфери міста бенз(а)піреном і пилом, питома вага нестандартних лабораторних аналізів яких щорічно складає близько 15-20%. Встановлені достовірні позитивні зв'язки між концентраціями в атмосфері формальдегіду і захворюванням бронхіальною астмою, а також великого вмісту в атмосфері пилу з хворобами крові, природженими аномаліями. Пневмонії частіше реєструються в районах з перевищенням нормативів по забрудненню свинцем і оксидом вуглецю. Отримані результати свідчать, що у міру збільшення інтенсивності забруднення повітряного басейну у дітей спостерігаються виражені зміни гематологічних показників, що свідчать про зниження адаптаційних резервів організму і у відповідь зростання загальної захворюваності. Будь-яке промислове місто, втім, не можна розглядати як однорідну в медико-екологічному відношенні територію.
Розділ 2
Контингент і методика дослідження
2.1. Контингент досліджуваних
Функціональний стан респіраторної системи досліджувався за показниками функції зовнішнього дихання у спортсменів з різною направленістю тренувального процесу (сили та витривалості). Всього обстежено 27 осіб чоловічої статі, з яких 17 спортсменів-легкоатлетів, віком від 18 до 29 років та 10 спортсменів-пауерліфтерів, віком від 20 до 33 років та 18 осіб жіночої статі, серед яких з яких 13 спортсменок-легкоатлеток, віком від 18 до 23 років та 8 спортсменок-важковичок, віком від 20 до 30 років. Усі досліджувані на момент обстеження не мали скарг на стан здоров’я та добровільно погодилися на участь в експерименті.
2.2. Методика дослідження.
Спірографія – метод дослідження функції легенів шляхом графічної реєстрації в часі змін їх об’єму при диханні. Графічне зображення, отримане в ході спірографії, називають спірограмою [30].
Спірографічне дослідження починають із запису дихання в стані спокою, для одержання достовірного результату вона проводиться не менш 3 – 5 хв. При цьому реєструють частоту дихання (ЧД), дихальний об’єм (ДО) і розмір споживання кисню.
Потім після короткої перерви (1 – 2 хв) послідовно записують життєву ємність легенів (ЖЄЛ), форсовану життєву ємність легенів (ФЖЄЛ) і максимальну вентиляцію легенів (МВЛ). Кожний з цих показників визначають не менш 3 разів до одержання максимальних значень [12].
При реєстрації ЖЄЛ рекомендують максимально глибоко вдихнути й потім максимально глибоко видихнути.
При реєстрації ФЖЄЛ слід виконати максимально глибокий вдих і після невеликої затримки подиху (на 1 – 2 с) максимально швидко й максимально глибоко видихнути (максимальне зусилля повинно бути досягнуте на початку видиху й підтримуватися упродовж всього видиху).
Для визначення МВЛ обстежуваному пропонують дихати щосили – якнайчастіше й у той же час якнайглибше. Час реєстрації МВЛ, щоб уникнути гіпокапнії, яка проявляється запамороченням, непритомністю та іншими симптомами, не повинен перевищувати 10 – 15 с.
Для оцінки стану органів зовнішнього дихання методом спірографії найчастіше використовують наступні показники:
1. Частота дихання (ЧД; RR – Respiration Rate) – кількість дихальних циклів за хвилину.
2. Дихальний об’єм (ДО; TV – Tidal Volume) – об’єм повітря який вентилюється через легені при кожному дихальному циклі, у нормі у дорослого він дорівнює 300 – 900 мл, в середньому – 500 мл.
3. Резервний об’єм вдиху (РОвд.; IRV – Inspiratory Reserve Volume) – максимальний об’єм повітря, який можна вдихнути після спокійного вдиху, у нормі дорівнює 1000 – 2000 мл.
4. Життєва ємність легенів (ЖЄЛ; VC – Vital Capacity) – максимальна кількість повітря, яке можна вдихнути після максимального видиху, у нормі дорівнює 3000 – 5000 мл.
ЖЄЛ визначається за формулою:
ЖЄЛ = ДО + РОвд. + РОвид.
Належна життєва ємність легенів (НЖЄЛ) визначається за формулою:
для чоловіків: НЖЄЛ = ООн. 2,6 (формула Антоні)
або НЖЄЛ = (21,63 – 0,112 вік) зріст;
для жінок: НЖЄЛ = ООн. 2,3 (формула Антоні)
або НЖЄЛ = (21,78 – 0,101 вік) зріст,
де ООн. – належний основний обмін.
Нормою вважається відхилення ЖЄЛ від НЖЄЛ на 15 – 20 %.
5. Хвилинний об’єм дихання (ХОД; LVV – Low Voluntary Ventilation) – кількість повітря, вентильованого через легені за хвилину, у нормі ХОД коливається в межах 3,2 – 10 л.
ХОД визначається за формулою:
ХОД = ЧД х ДО,
де ЧД – частота дихання у хв.
6. Максимальна вентиляція легень (МВЛ; MVV – Maximal Voluntary Ventilation) – максимальна кількість повітря, яке може бути провентильоване через легені протягом хвилини, в нормі МВЛ дорівнює 50 – 180 л.
7. Форсована життєва ємність легенів (ФЖЄЛ; проба Тіффно; FVC – Forced Vital Capacity) – об’єм повітря, що видихається при максимально швидкому та потужному видиху.
ФЖЄЛ у здорових людей практично відповідає ЖЄЛ, у нормі різниця між ЖЄЛ и ФЖЄЛ у чоловіків дорівнює 200 мл, у жінок – 130 мл [11].
Отримані результати оброблялися методом варіаційної статистики з врахуванням основних параметрів варіаційного ряду: середнього арифметичного (М), середнього квадратичного відхилення () - показника коливання ознаки, середньої арифметичної помилки (m).
3. РЕЗУЛЬТАТИ ВЛАСНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ
та їх обговорення
3.1. Аналіз показників життєвої ємності легень досліджуваних чоловічої статі.
Адаптивні зміни показників зовнішнього дихання спортсменів супроводжуються зростанням його економічності. Зокрема, у спортсменів ХОД в стані спокою має тенденцію до зниження, що одночасно супроводжується збільшенням ДО та зменшенням ЧД.
Під час дослідження дихання у стані спокою ми встановили, що у спортсменів-легкоатлетів ДО в середньому становив 719,75±83,03 мл (рис. 1). ДО частково перевищує середні нормативні значення для здорових людей [10], проте виявився значно меншим (p<0,05), ніж у спортсменів, що розвивають силу (1071,8±48,0 мл відповідно). Це зокрема, підтверджується даними низки авторів [5, 6], які свідчать, що ДО велосипедистів, бігунів на середні та довгі дистанції, гандболістів коливався у межах 700-1100 мл.
Рис. 1. Показники дихального об’єму у досліджуваних спортсменів з різною направленістю тренувального процесу.
ХОД спортсменів-легкоатлетів знаходився у межах 54-90% від нормативних значень нетренованих осіб і становив – 11,09±1,35 л. Це свідчить про економізацію їх дихання у спокої. Подібні зміни виявлені рядом інших науковців, що також засвідчують той факт, що у легкоатлетів-бігунів на середні і довгі дистанції та велосипедистів [2, 5], ХОД знаходився у межах 7,26-9,8 л/хв. У спортсменів, що займаються пауерліфтингом, величина ХОД статистично достовірно не відрізняється від даних їх колег-легкоатлетів. І становить 12,22±3,73 л (рис. 2).
Рис. 2. Показники хвилинного об’єму дихання у досліджуваних спортсменів з різною направленістю тренувального процесу.
Середнє значення ЧД спортсменів-легкоатлетів і важковиків достовірно не відрізнялося і у спокої становило 15,38±2,63 рухів за 1 хвилину та 11,4±1,69 рухів за 1 хвилину, що характерно для дорослої людини (рис. 3).
Рис. 3. Показники частоти дихання у досліджуваних спортсменів з різною направленістю тренувального процесу.
Одним із найважливіших показників функціонального стану зовнішнього дихання є ЖЄЛ. Її величина залежить як від об'єму легенів, так і від сили дихальної мускулатури. ЖЄЛ залежить також від статі, віку, розмірів тіла і тренованості. Отримані дані свідчать, що показник ЖЄЛ в обстежуваних спортсменів-легкоатлетів становить 5,08±0,53 л (рис. 4) та дещо перевищує такий же показник у гандболістів (4,09-4,22 л) та волейболістів (4,16-4,20 л) [5]. Цей показник фактично відповідає величині ЖЄЛ кваліфікованих футболістів (5,08 л) за даними Є. І. Євдокимова, Т. Є. Одинця, В. Є. Голеця (2008). У групі важкоатлетів показник ЖЄЛ є ще вищим (5,15±0,17 л), хоча статистично достовірні відмінності значень між групами досліджуваних не спостерігаються..
Рис. 4. Показники життєвої ємкості легень у досліджуваних спортсменів з різною направленістю тренувального процесу.
За даними багатьох авторів [2, 3, 10] збільшення ЖЄЛ призводить до збільшення дифузної поверхні легень, економізації дихання, а збільшення функціональної дієздатності дихальних м'язів забезпечує створення високої потужності потоків дихання.
Одним із компонентів ЖЄЛ є РОвд., який в обстежуваних спортсменів-легкоатлетів становив 2,88±0,31 л. Це порівняно високе значення підтверджує значні резервні можливості зовнішнього дихання. У пауерліфтерів даний показник є нижчим: 2,26±0,56 л, хоча дана різниця не є достовірною. Очевидно зниження РО у важкоатлетів пояснюється більшою величиною ДО, що було показано нами раніше.
З метою оцінювання стану прохідності дихальних шляхів, сили і витривалості дихальних м'язів використовують показники ФЖЄЛ, індексу Тіффно, ПОШ і МВЛ. У своїх дослідженнях ми оцінювали лише величину ФЖЄЛ, яка у обстежених спортсменів-легкоатлетів становила 4,86±0,68 л, що вказує на відсутність порушень провідності дихальних шляхів. Подібні значення відмічені і у досліджуваних, що займаються важкою атлетикою. У них величина ФЖЄЛ становила 4.02±0.89 л і теж не виходила за межі норми.
МВЛ характеризує "межу" функціональних можливостей апарату зовнішнього дихання. Чим вище значення МВЛ, тим більші функціональні резерви апарату зовнішнього дихання спортсмена та більша ймовірність досягнення високих результатів. Показник МВЛ в обстежуваних спортсменів-легкоатлетів становив в середньому 175,06±20,53 л/хв, що на 20-45% перевищує норму для здорових осіб [2]. За даними О.Ф. Мяснікової та ін. (2009) МВЛ баскетболістів, дзюдоїстів та каратистів становить 150-200 л/хв. У пауерліфтерів показник МВЛ був нижчим (159,0±18,0 л/хв), однак перевищував норму для здорових осіб на 5-10 %. (рис. 5).
Рис. 5. Показники максимальної вентиляції легень у досліджуваних спортсменів з різною направленістю тренувального процесу.
Таким чином у досліджуваних спортсменів чоловічої статі з різним спрямуванням тренувального процесу відмічається ряд адаптивних реакцій з боку системи зовнішнього дихання вже у стані спокою, які проявляються у збільшенні хвилинного об’єму дихання, життєвої ємкості легень, максимальної вентиляції легень та резервних об’ємів. У обстежених спортсменів різної направленості тренувального процесу відмічено високі функціональні резерви системи зовнішнього дихання Однак, достовірна різниця при врахуванні типу тренувального процесу відмічена лише для показників ДО та ПОШ.
3.2. Особливості показників зовнішнього дихання досліджуваних жіночої статі.
Аналіз отриманих результатів у жінок виявив ряд подібних до описаних вище у групі чоловіків тенденцій показників зовнішнього дихання. Так, зокрема, нами було встановлено, що у групі жінок, які займаються легкою атлетикою значення ДО є статистично достовірно нижчими, ніж у групи важкоатлеток (722,4±24,8 мл та 874,6±34,8 мл відповідно) (рис. 6). Ці дані, на відміну від групи чоловіків практично не виходять за межі вікової норми, хоча й перебувають на верхній її межі [5, 10]. Однак, дослідження останніх років свідчать, що у нетренованих осіб жіночої статі показники ДО рідко піднімаються вище 600 мл, а отже у спортсменок не залежно від спрямованості тренувального процесу відмічене достовірне переважання показників ДО [17].
Рис. 6. Показники дихального об’єму у досліджуваних спортсменок з різною направленістю тренувального процесу.
Аналіз показників ХОД спортсменок-легкоатлеток показав, що даний показник становив – 9,97±0,72 л та був значно меншим за показники нетренованих людей. У спортсменок, що займаються важкою атлетикою, величина ХОД статистично достовірно не відрізняється від даних їх колег-легкоатлетів, і становить 10,67±0,73 л (рис. 7).
Рис. 7. Показники хвилинного об’єму дихання у досліджуваних спортсменок з різною направленістю тренувального процесу.
Порівняння величин ЧД у спортсменок-легкоатлеток і важковичок показало, що даний параметр практично не відрізняється в обох групах і становить 13,8±0,84 рухів за 1 хвилину та 12,2±0,93 рухів за 1 хвилину, що характерно для дорослої людини (рис. 8).
Рис. 8. Показники частоти дихання у досліджуваних спортсменок з різною направленістю тренувального процесу.
Отримані дані свідчать, що показник ЖЄЛ в обстежуваних спортсменок, що займаються легкою атлетикою становить 2,77±0,84 л (рис. 9) та є дещо нижчим, за такий показник, відмічений в групі важкоатлеток (2,82±0,96 л), хоча статистично достовірні відмінності значень між групами досліджуваних не спостерігаються. Варто вказати на той факт, що у досліджуваних чоловічої статі також відмічалося переважання значень ЖЄЛ у спортсменів-пауерліфтерів. Така тенденція, є, очевидно, результатом адаптивних змін дихальної системи внаслідок багаторічних тренувальних занять [13].
Рис. 9. Показники життєвої ємкості легень у досліджуваних спортсменів з різною направленістю тренувального процесу.
Як уже зазначалося, величина РОвд. є одним із показників резервних можливостей дихальної системи. Аналіз показників у групах, виділених за спрямованістю тренувального процесу, показав, що вищі значення РОвд відмічаються у групі жінок-легкоатлеток (1,01±0,37 л), хоча дана відмінність не досягає рівня статистично достовірної. У важкоатлеток даний показник є нижчим: 0,97±0,24 л.
Величина ФЖЄЛ у обстежених спортсменок-легкоатлеток становила 2,43±0,81 л, що вказує на відсутність порушень провідності дихальних шляхів. Подібні значення відмічені і у досліджуваних, що займаються важкою атлетикою. У них величина ФЖЄЛ становила 2,57±0.70 л і теж не виходила за межі норми.
Показник МВЛ в обстежуваних спортсменок-легкоатлеток становив в середньому 61,3±5,2 л/хв, що на 10-25% перевищує норму для здорових осіб [2]. У жінок, що займаються важкою атлетикою, показник МВЛ був нижчим (42,4±6,3 л/хв), однак перевищував норму для здорових осіб на 5-10 %. (рис. 10).
Рис. 10. Показники максимальної вентиляції легень у досліджуваних спортсменів з різною направленістю тренувального процесу.
Таким чином, у досліджуваних жіночої статі відмічається достовірна різниця ряду параметрів (ДО, ПОШ, МВЛ та індексу Тіффно), що свідчить про наявність впливу режиму фізичної активності на роботу апарату зовнішнього дихання у стані відносного м’язового спокою. Встановлено, що фізичні тренування, пов’язані з вдосконаленням витривалості, сприяють збільшенню економізації функції апарату зовнішнього дихання, порівняно зі спортсменами, які розвивають силові характеристики, про що свідчать суттєво нижчі середні величини ХОД у легкоатлетів.
Варто відмітити, що отриманий результат вказує на високі функціональні резерви системи зовнішнього дихання обстежених спортсменів різної направленості тренувального процесу. В результаті регулярних тренувань відбуваються різноманітні адаптаційні зміни в організмі спортсменів, які супроводжуються покращенням функціональних можливостей апарату зовнішнього дихання, особливо сили та витривалості дихальних м’язів.
Висновки
Література