Пробы с предельными нагрузками рекомендуется проводить в циклических видах спорта, требующих максимального проявления выносливости, где результаты проб в наибольшей степени коррелируют с истинными показателями спортивной работоспособности.
Глава 4. Оценка функционального состояния системы внешнего дыхания спортсменов
4.1. Анатомия дыхательной системы
Дыхательная система – это органы, обеспечивающие циркуляцию воздуха (дыхательные, воздухопроводящие пути) и газообмен между поступающим в легкие воздухом и кровью. К органам дыхательной системы относят нос, полость носа с околоносовыми пазухами, глотку, гортань, трахею, бронхи, легкие, грудную клетку с дыхательными мышцами и иннервационный аппарат.
Основная задача дыхательного аппарата – это вентиляция легких, обеспечивающая уровень легочной вентиляции (МОД), достаточный для удовлетворения метаболических потребностей организма.
Дыхательный центр – это нервное образование в продолговатом мозге, обеспечивающего координированную, ритмичную деятельность дыхательных мышц и приспособление дыхания к изменяющимся условиям окружающей и внутренней среды организма.
Вдыхаемый воздух может проникать в полость глотки двумя путями – через полость носа или полость рта, далее из полости глотки в гортань, трахею, бронхи и легкие.
Гортань имеет наиболее сложное строение, так как является не просто дыхательной трубкой, но еще играет роль голосового аппарата. Это комбинация органа дыхания с органом речи.
Трахея – это довольно широкая, эластичная трубка из хрящевых колец, соединенных волокнистой тканью и прерываемых местами ею и гладкими мышечными волокнами.
Бронхи представляют собой воздухоносные трубки более узкого калибра, они обеспечивают проведение воздуха от трахеи до легочной ткани и обратно, а также очищение его от посторонних частиц. Отходящие от трахеи крупные бронхи называются бронхами 1-го порядка. Крупные бронхи пройдя небольшое расстояние, входят в легкие и последовательно делятся на бронхи более мелкие – 2-го, 3-го порядка и т. д. (до 5–6 раз). Стенка бронхов снабжена гладкой мускулатурой. Мельчайшие бронхи называются бронхиолами и составляют переходное звено между бронхами и собственно легочной тканью.
Легкие – это парные дыхательные органы, расположенные в плевральных полостях и осуществляющие газообмен между вдыхаемым воздухом и кровью. Легкие состоят, помимо бронхиального дерева, из мельчайших пузырьков или альвеол, окружающих мельчайшие бронхи наподобие листьев кроны. Альвеолярный воздух – это воздух, находящийся в легочных альвеолах. Он составляет 94–95 % воздуха, имеющегося в дыхательных путях и легких, остальные 5–6% воздуха находятся в так называемом мертвом пространстве. Каждая бронхиола образует полтора два десятка легочных пузырьков, которые составляют ацинус. В среднем около 15 ацинусов, прилегающих друг к другу и имеющих каждый свой приводящий мельчайший бронх, составляют легочную дольку. Из множества долек составляются доли легкого. Левое легкое имеет две доли – верхняя и нижняя. Правое легкое имеет три доли – верхняя, средняя и нижняя. Доли полностью разделены между собой и каждая имеет свой бронх, вместе с которым проходят соответствующие кровеносные сосуды и нервы.
Плевра – серозная оболочка, покрывающая поверхность легких, внутреннюю поверхность грудной клетки, средостение и диафрагму. Плевра состоит из двух листков – внутреннего и наружного. Внутренний (висцеральный) плотно покрывает легкие. Внешний (париетальный) выстилает внутреннюю поверхность грудной клетки и верхнюю поверхность диафрагмы. Между обоими листками имеется щель – плевральная полость.
Аппарат дыхательных мышц состоит из диафрагмы и межреберных мышц. Диафрагма разделяет грудную полость от брюшной.
Сосудистая система органов дыхания построена двояким образом. Легкие снабжаются кровью как из малого, так и из большого круга кровообращения. Двойная васкуляризация легких объясняется тем, что оба круга кровообращения приносят различную кровь к органам дыхания.
Малый круг кровообращения состоит из отходящей от правого желудочка сердца легочной артерии, распадающейся на капиллярную сеть и из собирающих капиллярную кровь легочных вен, которые впадают в левое предсердие. Кровь системы малого круга омывает почти исключительно легочные альвеолы. Так как через малый круг проходит вся масса крови, то и через систему легочных альвеол проходит вся кровь, циркулирующая в организме.
Кровь мощной легочной артерии является венозной и поступает в легкие для газового обмена (артериализации). Артериальная кровь поступает в легкие по узкой бронхиальной артерии, разветвления этой артерии идут по бронхам и питают аппарат дыхания.
4.2. Внешнее и внутреннее дыхание
Дыхание – это совокупность физиологических процессов, обеспечивающих поступление кислорода в организм, использование его тканями для окислительно-восстановительных реакций и выведения из организма углекислого газа.
Физиология дыхания: в основе механизма вентиляции лежит дыхательный акт, осуществляется он благодаря ритмичным движениям грудной клетки и легких – вдоху и выдоху.
Вдох начинается с соответствующего импульса из ЦНС и состоит в сокращении дыхательных мышц, благодаря чему расширяется грудная клетка и увеличивается ее полость, это ведет за собой расширение легких, следующих пассивно за расширяющейся грудной клеткой. В результате давление альвеолярного воздуха уменьшается и становится меньше атмосферного, и поэтому в легкие начинает поступать наружный воздух. Вдох считается активной фазой дыхания. Так как происходит вследствие сокращения дыхательных мышц.
Выдох начинается с того момента, как только расслабляются по прекращении вдоха дыхательные мышцы, растянутые легкие в силу присущей легочной ткани эластичности начинают спадаться, вслед за ними уменьшается и грудная полость. При этом давление воздуха в альвеолах, повышаясь, снова достигает атмосферного, потом становится выше его и воздух начинает выходить наружу.
С точки зрения мышечной деятельности выдох является актом пассивным. Однако при усилении дыхания, например во время мышечной работы, не только вдох, но и выдох производятся активно за счет сокращения дыхательных мышц.
Человек обладает способностью произвольно менять частоту и глубину дыхания. Высшая регуляция дыхания происходит при участии коры головного мозга.
Весь процесс дыхания условно можно подразделить на три этапа:
– первый этап – это внешнее дыхание. Сущность внешнего дыхания заключается в газообмене между альвеолярным воздухом и кровью легочных капилляров.
Функция внешнего дыхания называется легочной вентиляцией. Легочная вентиляция – это аэрация легких с обменом газов между атмосферным и альвеолярным воздухом, обеспечивающая обновление альвеолярного воздуха и поддержание в нем парциального давления кислорода и углекислого газа на уровне, необходимом для нормального газообмена.
В основе легочной вентиляции лежит дыхательный акт, осуществляемый за счет сокращения дыхательных мышц. Проникновение кислорода из альвеолярного воздуха в кровь легочных капилляров и углекислого газа в обратном направлении происходит через альвеолярную мембрану путем диффузии вследствие разницы парциального давления газов по обе стороны альвеолярной мембраны.
