Гипоксия (кислородное голодание) очень опасна для головного мозга, поэтому данный анализ часто требуется недоношенным новорожденным или пациентам с хроническими легочными или сердечно-сосудистыми заболеваниями. Измерение насыщения крови кислородом с помощью пульсоксиметра проводится с помощью надеваемого на палец датчика. Это неинвазивный и безболезненный экспресс-метод исследования по сравнению с обычным анализом газов крови, который позволяет быстро принять меры при выявлении гипоксии. Принцип действия пульсоксиметра таков, что кислород в крови удерживается гемоглобином. В зависимости от того, сколько кислорода удерживает гемоглобин, меняется длина световой волны, которую он может поглотить.
Пульсоксометр имеет источник света, датчик, детектор и анализирующее устройство - это электронный прибор. Источник света излучает красный и инфракрасный свет. Свободный гемоглобин улавливает красный свет. Связанный гемоглобин улавливает инфракрасный поток. Датчики фиксируют непоглащенный свет. При трансмиссионном способе свет проходит через ткани - нужно очень точно расположить излучатель и воспринимающий датчик напротив один другого. (палец, ухо, ноздря). При отраженной пульсоксиметрии свет отражается от ткани (живот, лицо, плечо - этот метод дает больше возможностей).
На сегодняшний день существует функциональные пробы позволяющие оценить состояние организма по отношению к гипоксии.
Проба Штанге. Проба с задержкой дыхания во время вдоха (проба Штанге). Проба выполняется в положении сидя. Исследуемый должен сделать глубокий (но не максимальный) вдох и задержать дыхание как можно дольше (сжимая нос пальцами). Длительность времени задержки дыхания регистрируется секундомером. В момент выдоха секундомер останавливают.
У здоровых, но нетренированных лиц время задержки дыхания колеблется в пределах 40-60 с у мужчин и 30-40 с у женщин. У спортсменов это время увеличивается до 60-120 с у мужчин и до 40-95 с у женщин.
Проба Генчи. Проба с задержкой дыхания после выдоха (проба Генчи). Сделав обычный выдох, исследуемый задерживает дыхание. Длительность задержки дыхания так же регистрируется секундомером. Секундомер останавливают в момент вдоха. Время задержки дыхания у здоровых нетренированных лиц колеблется в пределах 25-40 с у мужчин и 15-30 с - у женщин. У спортсменов задержка дыхания более продолжительна (до 50-60 с у мужчин и 30-35 с у женщин). Функциональные пробы с задержкой дыхания характеризуют функциональные способности дыхательной и сердечнососудистой системы, проба Генчи к тому же отражает устойчивость организма к недостатку кислорода. Возможность длительно задерживать дыхание зависит определенным образом от функционального состояния и мощности дыхательных мышц. Однако при проведении проб с задержкой дыхания следует иметь в виду, что они не всегда являются объективными, поскольку в значительной степени зависят от волевых качеств исследуемого. Это в некоторых случаях снижает практическую ценность данных проб. Более информативной является модифицированный вариант пробы Генчи после гипервентиляции. В этом случае предварительно производят максимально глубокое дыхание (гипервентиляция), в течение 45-60 с, затем регистрируют продолжительность задержки дыхания после максимального выдоха. В норме происходит возрастание времени задержки дыхания на выдохе в 1,5-2 раза. Отсутствие возрастания времени задержки дыхания на выдохе свидетельствует об изменении функционального состояния кардиореспираторной системы.
Проба Серкина. Проба Серкина выполняется в три этапа: определяют время задержки дыхания на вдохе в покое, затем на вдохе после выполнения 20 приседаний за 30 с, после чего определяют время задержки дыхания на вдохе через 1 мин отдыха. У здоровых тренированных лиц время задержки дыхания на вдохе до нагрузки составляет 40-60 с, после нагрузки - 50% и более от первой пробы, а после минуты отдыха возрастает до 100% и более от первой пробы. У здоровых нетренированных лиц показатели задержки дыхания на вдохе составляют 36-45 с (30-50%, 70-100%). При нарушении функционального состояния кардиореспираторной системы этот показатель в покое равняется 20-35 с, после нагрузки он уменьшается до 30% и менее от исходной величины, а после 1 мин отдыха практически не изменяется.
Проба Розенталя. Проба Розенталя заключается в пятикратном определении ЖЕЛ. При выполнении пробы отдых между отдельными измерениями ЖЕЛ не предусматривается. Данная проба применяется для определения выносливости собственно дыхательной мускулатуры (межреберные мышцы и диафрагма). При достаточной выносливости указанных мышц все пять показателей примерно равны. Быстрая утомляемость дыхательной мускулатуры или ее функциональная слабость проявляется отчетливым снижением результатов при каждом последующем измерении.
Глава 3. Существующие подходы к повышению толерантности к гипоксии на примере горной подготовки.
На сегодняшний день существует тренировка в горах . По степени воздействия климатогеографических факторов на человека существующая классификация подразделяет (условно) горные уровни на:
3.1 Низкогорье
Низкогорье -- до 1000 м. Здесь человек не испытывает (по сравнению с местностью, расположенной на уровне моря) отрицательного влияния недостатка кислорода даже при напряженной работе;
3.2 Среднегорье
Среднегорье -- в пределах от 1000 до 3000 м. Здесь в условиях покоя и умеренной деятельности в организме здорового человека не наступает сколько-нибудь существенных изменений, поскольку организм легко компенсирует недостаток кислорода;
Анализ физиологических изменений, вызванных пребыванием и тренировкой в условиях среднегорья, показывает, что прибытие в горную местность и вдыхание воздуха с более низким содержанием кислорода вызывает раздражение хеморецепторов и рефлекторное увеличение легочной вентиляции. Такое увеличение является компенсаторным, за счёт него лёгкие получают то же самое количество кислорода, что и на уровне моря. Такая гипервентиляция сохраняется и в покое, и во время выполнения упражнения.
Объём плазмы крови уменьшается сразу после подъёма на высоту. Через неделю или более он возвращается к уровню до начала горной подготовки и даже начинает превосходить значения, соответствовавшие значениям, показанным на уровне моря. ЧСС в покое и во время выполнения умеренных тренировочных нагрузок увеличивается пропорционально уменьшению парциального давления кислорода. Дополнительной причиной увеличения ЧСС может быть экскреция катехоламинов (в основном адреналина), что происходит, в частности, при первоначальном воздействии высоты.
Ударный объём в покое и во время выполнения умеренных тренировочных нагрузок уменьшается существенно в течение первых двух дней; через несколько дней он возвращается на уровень, соответствующий значениям до начала горной подготовки. Тем не менее, ЧСС увеличивается заметно, а сердечный выброс остаётся сниженным в покое и во время выполнения различных тренировочных нагрузок в течение нескольких дней.
Важным последствием гипоксии - снижение оксигенации почек, что стимулирует синтез эритропоэтина - гормона, регулирующего производство эритроцитов и гемоглобина. Увеличенная концентрация ЭПО вызывает синтез дополнительных эритроцитов и гемоглобина, и этот процесс занимает приблизительно пять-семь дней. После этого заметно увеличивается способность крови к транспорту кислорода, то же происходит и с аэробными способностями спортсменов. Эти изменения объясняют значительное сокращение максимального потребления кислорода во время острой реакции на пребывание на высоте и его постепенное увеличение в процессе акклиматизации.
Тяжёлые тренировки в горных условиях, длящиеся более недели или несколько больше, ведут к увеличенной секреции кортизола, стимулирующей катаболические реакции и возможное уменьшение мышечной массы. Также, было отмечено значительное уменьшение мышечной массы и веса тела у высококвалифицированных спортсменов.
Другой возможный действующий фактор, вносящий вклад в эффект повышения работоспособности после подготовки в горных условиях совершенствование анаэробных способностей вследствие увеличенной буферной ёмкости мышц и крови.
Дополнительный вклад может быть внесён усовершенствованным внутриклеточным механизмом адаптации мышц. Этот фактор был меньше изучен и редко учитывался. Однако известно, что тренировка в среднегорье (или имитации таких условий) ведёт к увеличению количества капилляров в мышцах, которые способствуют усилению экстракции кислорода из крови. В микроструктуре мышечной ткани также могут происходить благоприятные изменения.
Тренировочный процесс с горной местности делится на процессы:
1. Острая фаза
В данной фазе характерны следующие реакции спортсменов:
а)Увеличенная ЧСС в покое и во время выполнения упражнения
б)Существенно сниженная скорость анаэробного порога
в)Увеличенное накопление лактата во время выполнения упражнений умеренной интенсивности
г)Увеличенная легочная вентиляция
Время продолжительности данных реакций занимает от 3 -7 дней.
Острая акклиматизация - наиболее ограничена в плане спортивной работоспособности. У неопытных спортсменов этот период может выявить неадекватные реакции поведения, когда в эмоциональном возбуждении они прилагают чрезмерные усилия и провоцируют преувеличенные реакции организма. Такие нарушения могут быть связаны с увеличенной секрецией катехоламина и сниженным уровнем самоконтроля. Продолжительность этой фазы существенно зависит от индивидуальных особенностей каждого спортсмена, но обычно она короче у тех спортсменов, которые уже имеют опыт тренировки на сборах в среднегорье.
2. Переходная фаза
Переходная фаза характеризуется следующим образом:
а)Стандартная реакция на нагрузку низкой, умеренной и высокой интенсивности
б)Увеличенная ЧСС и накопление лактата при выполнении интенсивных упражнений
в)Несколько уменьшенная скорость анаэробного порога Увеличенная легочная вентиляция. Время продолжительности является 3-5 дней.
Переходная фаза характеризуется более благоприятными, но нестабильными и менее предсказуемыми реакциями спортсменов. В этой фазе спортсмен может чувствовать чрезмерную усталость после относительно небольших нагрузок и хуже контролировать технику движений. Продолжительность этой фазы также меняется индивидуально.
Период, в течение которого спортсмены должны тренироваться при сниженных нагрузках, варьирует от 6 до 12 дней. Нужно с особой осторожностью применять высоко интенсивные гли-колитические упражнения, так как их преждевременное использование способно неблагоприятно повлиять на процесс адаптации спортсменов. В фазе стабилизации спортсмены уже могут выполнять тренировочные программы с большими нагрузками почти без ограничений
3.Стабилизационная фаза
Для данной фазы характерны следующие реакции:
а) Стандартная реакция на нагрузку низкой, умеренной и высокой интенсивности
б) Стандартное накопление лактата при выполнении интенсивных упражнений
в) Скорость анаэробного порога приближается к предшествующему уровню
(до подъёма на высоту)
г) Увеличенная масса эритроцитов и гемоглобина Занимает данная стадия оставшееся время подготовки.
Положительные признаки подготовки в горной местности, а именно в среднегорье являются то, что количество спортсменов, тренирующихся на сборах в горах, а также количество тренировочных центров, построенных в горных местностях, постоянно увеличивается. Многие большие спортсмены из различных видов спорта, подобно Александру Попову (плавание) или Лэнсу Армстронгу (велоспорт), систематически использовали горную подготовку , показали, что все золотые медали в беговых дисциплинах от 1500 м до марафона на Олимпийских играх 1972 г. в Мюнхене были выиграны спортсменами, использовавшими тренировку в среднегорье.
Несмотря на противоречия в научных представлениях и теоретические споры, горная подготовка стала компонентом тренировочного процесса многих успешных национальных команд. Также выдающиеся тренеры при поддержке квалифицированных спортивных специалистов и врачей осознанно подходят к вопросу включения горной подготовки в тренировочный процесс. Дополнительные аргументы в пользу этой концепции можно найти в результатах генетических исследований человека.
3.3 Высокогорье
Высокогорье -- свыше 3000 м. Для этих высот характерно то, что уже в условиях покоя в организме здорового человека обнаруживается комплекс изменений, вызванных кислородной недостаточностью. Если на средних высотах на организм человека воздействует весь комплекс климатогеографических факторов, то на высокогорье решающее значение приобретает недостаток кислорода в тканях организма--так называемая гипоксия.
Высокогорье в свою очередь может быть также условно разбито на следующие зоны (по Е. Гиппенрейтеру):
а) Зона полной акклиматизации--до 5200--5300 м. В этой зоне благодаря мобилизации всех приспособительных реакций организм успешно справляется с кислородной недостаточностью и проявлением других отрицательных факторов воздействия высоты. Поэтому здесь еще можно располагать длительно действующие посты, станции и т. п.; то есть жить и работать постоянно.
б) Зона неполной акклиматизации--до 6000 м. Здесь, несмотря на ввод в действие всех компенсаторно-приспособительных реакций, организм человека уже не может в полной мере противодействовать влиянию высоты. При длительном (в течение нескольких месяцев) пребывании в этой зоне развивается усталость, человек слабеет, теряет в весе, наблюдается атрофия мышечных тканей, резко снижается актив ность, развивается так называемая высотная детериорация-- прогрессирующее ухудшение общего состояния человека при длительном пребывании на больших высотах.