Зовнішнє дихання

Зовнішнє дихання (легенева вентиляція) — це сукупність процесів, що забезпечують надхо­дження атмосферного повітря в легені, а легене­вого — в довкілля. Вентиляція легень можлива завдяки ритмічним скороченням і розслабленням дихальних м'язів, які зумовлюють періодичну зміну обсягу грудної клітки, а отже, і тиску в середині легень. Дихальні м'язи належать до посмугованих м'язів, а тому довільне управління диханням прак­тично не відрізняється від управління рухами.

Механізм актів вдиху і видиху. Акт вдиху (інспірація) здійснюється внаслідок збільшення обсягу грудної клітки за рахунок скорочення м'язів вдиху. Головні з них —діафрагма і зовнішні між­реберні м'язи.

При скороченні діафрагми її купол сплощу­ється. Опускаючись приблизно на 1,5 см. униз, діафрагма зміщує в цьому ж напрямку органи че­ревної порожнини. При глибокому вдиху вер­тикальні переміщення діафрагми можуть сягати 10 см і більше. Наслідком опускання діафрагми є збільшення вертикального розміру грудної порож­нини. При скороченні зовнішніх міжреберних м'язів відбувається підняття і повороти ребер навколо своїх головок. При цьому розміри грудної клітки збіль­шуються в поперечному (фронтальному) і перед­ньо-задньому (сагітальному) напрямках. Скорочуючись, м'язи переборюють ряд опорів: еластичний опір реберних хрящів, самої легеневої тканини, ваги грудної клітки, опір черевних органів і стінок живота, які відтісняються діафрагмою при її скороченні (сплощенні).

Акт видиху (експірація) розпочинається роз­слабленням м'язів вдиху. Ребра, внаслідок своєї ваги і еластичності реберних хрящів, повертаються у вихідне положення, а купол діафрагми знову стає випуклим. Все це веде до зменшення обсягу грудної порожнини.

При збільшенні легеневої вентиляції видих стає активним. Посилення видиху При цьому від­бувається за рахунок скорочення спеціальних екс­піраторних м'язів. Серед них найбільш важливими є внутрішні міжреберні м'язи і м'язи передньої черевної стінки. Скорочення останніх зумовлює підвищейНя тиску в черевній порожнині і виш­товхує діафрагму в грудну порожнину, зменшуючи її обсяг. Скорочення внутрішніх міжреберних м'язів сприяє опусканню ребер, що зменшує обсяг груд­ної клітки, збільшуючи глибину видиху.

Виконання тривалих інтенсивних навантажень дінамічного характеру (стайерського бігу) часто призводить до втоми дихальних м'язів, особливо експіраторних. Ефективність дихання при цьому різйо знижується. '

Для розвитку витривалості дихальних м'язів рекомендується виконання глибоких вдихів під водою, видихи у воду, посилене форсоване дихання в умовах незручної статичної пози, гра на духових інструментах. Ефективним при тренуванні дихальних м'язів є використання еластичного пояса, що накладається на нижню третину грудної клітки, а також близьке до максимального довільне дихання (В.Міщенко, 1990). Співвідношення ін­тенсивності і тривалості навантажень при цьому повинно на 10-15% перевищувати умови змагальної діяльності. Знижуючи відносний рівень анаероб­ного метаболізму, систематичні тренування диха­льних м'язів сприяють зростанню їх витривалості і економності роботи. Важливо пам'ятати, що ди­хальні м'язи зберігають здатність до розвитку на­тренованості в похилому віці.

У різних людей в залежності від віку, статі й умов праці дихання відбувається або переважно за рахунок міжреберних м'язів — реберний (груд­ний) тип дихання, або переважно за рахунок діа­ фрагми — діфрагмальний (черевний) тип дихання.

Грудний тип дихання переважає у жінок, черевний — у чоловіків, а також у новонароджених. Тип дихання не є суворо сталим, він може змінюватись залежно від умов діяльності. Так, у спортсмена, що підняв штангу, внаслідок фіксування міжре­ берних 'м'язів тулуба дихання виконується вик­ лючно за рахунок руху діафрагми. У вагітних жінок зміщення діафрагми униз утруднене, а тому пере­ важаючим стає реберний тип дихання. В умовах спокою і при виконанні малоінтен­ сивних фізичних навантажень дихання характе­ ризується ритмічністю. При виконанні незвичної й інтенсивної роботи ритм дихання порушується. Більшість кваліфікованих спортсменів виконує вставні вдихи глибиною 3-4 л. При стимуляції ди­ хання в умовах зворотного дихання вуглекислим газом кількість вставних вдихів може зростати до 4-6-ти за одну хвилину. Глибина таких вдихів і загальне їх число у спортсменів вище, ніжу нена­ тренованих осіб. Це створює певну аритмію дихан­ ня. Механізм формування глибоких вставних вди­ хів пов'язаний з поступовим нагромадженням сти­ мулюючих дихання аферентних імпульсів в інспі- раторних нервових центрах, тобто спостерігається кумулятивне відставлена в часі реакція на вугле­ кислий газ і ослаблення саморегуляції дихання (В.Міщенко, 1990).

Максимальні м'язові зусилля (в метанні, штан­ говому і гірьовому спорті тощо) завжди виконую­ ться при затриманні дихання і натуженні. Корот­ котривала (10-20 с) фіксація грудної клітки в цих умовах .створює сприятливіші біомеханічні умови для виконання рухового акту, а підвищення внут­ рішньогрудного тиску натуженням сприяє збіль­ шенню сили скелетних м'язів — пульмомускулярний рефлекс.

Динамометричними дослідженнями встановлено, що сила скелетних м'язів більша при затриманні дихання, ніж при видиху і вдиху. Участь м'язів грудної клітки, плечевого пояса, черевного преса 'в дихальних актах і в рухових діях знижує ефективність виконуваних вправ. Так, рухи верхніх кінцівок, плечевого пояса і тулуба обмежують реберне дихання, а рухи нижніх кінці­вок — діафрагмальне. З підвищенням кваліфікації спортсмена формується узгодженість ритмів ди­хання та рухових дій і ефективність виконуваної роботи зростає.

Основними критеріями ефективності зовніш­нього дихання при виконанні циклічної роботи є:

1) досягнення такої величини алвеолярної венти­ляції, яка дозволяє забезпечити насичення артеріа­льної крові киснем нарівні 95-100% від максима­льного;

2) економне функціонування апарата зов­нішнього дихання (високий ККД дихальних м'язів, оптимальне співвідношення частоти і глибини ди­хання);

3) оптимальні синхронні і кратні співвід­ношення числа дихальних і рухових циклів. Пра­вильна оцінка ефективності дихання можлива ли­ше при врахуванні усіх трьох критеріїв. Такі спри­ятливі ситуації можливі при бігові і неможливі при академічній греблі, що необхідно враховувати при корекції зовнішнього дихання (В.Михайлов, 1983).