Цели и задачи изучения темы: Освоить методики исследования системы внешнего дыхания у спортсменов и занимающихся физической культурой.

Образовательные результаты освоения темы:

Знать: методы исследования и оценки состояния функции различных систем организма в целях оценки общей тренированности; методы исследования и оценки физической работоспособности, исследования и оценки состояния систем организма лимитирующих работоспособность; методы проведения и оценки результатов врачебно-педагогических наблюдений, методы проведения и оценки результатов самоконтроля спортсмена.

Исследование функции системы внешнего дыхания в спортивной медицине имеет огромное значение.

Работоспособность человека определяется в основном тем, ка­кое количество кислорода забрано из воздуха в кровь легочных капилляров и доставлено в ткани и клетки с помощью систем внешнего дыхания, кровообращения и крови. Все они тесно связа­ны между собой и могут частично компенсировать друг друга. Так при сердечной недостаточности наступает одышка, при недостатке кислорода в атмосферном воздухе (например, на высотах) увели­чивается количество эритроцитов – переносчиков кислорода, при заболеваниях легких наступает тахикардия.

Система внешнего дыхания состоит из легких, верхних дыхательных путей и бронхов, грудной клетки и дыхательных мышц, к которым относятся в пер­вую очередь межреберные мышцы и диафрагма. При затруднениивнешнего дыхания в работу включаются грудные мышцы, мышцы плечевого пояса и т. п.

Функция системы внешнего дыхания условно может быть раз­делена на два этапа.

Первый этап – газообмен между наружным воздухом и альвеолярным, то есть находящимся в альвеолах легких. Этот этап; осуществляется путем, вентиляции (от лат. вентилатио – проветри­вание), суть которой заключается в введении атмосферного возду­ха, богатого кислородом, в легкие при вдохе и выведении ча­сти альвеолярного воздуха, богатого углекислотой, при вы­дохе.

Второй этап представляет собой газообмен между альвео­лярным воздухом и кровью капилляров легких, тесно оплетающих каждую легочную альвеолу (рис 12). Этот этап осуществляется путем диф­фузии, то есть проникновения молекул газа через альвеолярно­капиллярную мембрану, отделяющую альвеолярный воздух от кро­ви легочных капилляров. Как известно, процесс диффузии происхо­дит под влиянием разницы парциальных давлений кислорода и углекислоты по обе стороны этой мембраны.

Более высокое парциальное давление кислорода в альвеоляр­ном воздухе по сравнению с капиллярной кровью заставляет его диффундировать в кровь, а более высокое парциальное давление углекислоты в капиллярной крови по сравнению с альвеолярным воздухом обусловливает диффузию углекислоты в обратном на­правлении. В покое парциальное давление кислорода в альвеоляр­ном воздухе составляет в норме 100–105 мм рт. ст., а углекисло­ты – 40 мм рт. ст., в то время как в венозной крови легочных ка­пилляров парциальное давление кислорода равно 40–60 мм рт. ст., а углекислоты – 50–55 мм рт. ст.

Рис. 12. газообмен между альвео­лярным воздухом и кровью капилляров легких

В покое диффузия происходит только через часть дыхательной поверхности легких. Остальная ее часть находится в спавшемся состоянии.

Важнейшим условием нормального газообмена в легких являет­ся точное соответствие между кровотоком в капиллярах и вентиля­цией соответствующих альвеол. Без такого соответствия газообмен нарушается.

Все эти процессы приводят к нормальному насыщению (окси­генации) артериальной крови кислородом и нормальному содер­жанию в ней углекислоты. Это обеспечивает нормальный уровень тканевого, или внутреннего, дыхания, обусловливающего основной процесс окисления, который происходит в клетке.

Таким образом, суть вентиляции состоит в поддержании в аль­веолах достаточно высокого парциального давления кислорода и достаточно низкого парциального давления углекислоты. Этим обеспечивается нормальное протекание процесса диффузии, то есть газообмена между альвеолярным воздухом и кровью в капиллярах легких.

Уровень этого газообмена определяется газовым составом аль­веолярного воздуха и притекающей к легким венозной крови, а также состоянием альвеолярно-капиллярной мембраны, которое может меняться в зависимости от ряда условий.

Методы исследования функции системы внешнего дыхания раз­нообразны. В их число входят клиническое исследование, опреде­ление ряда величин, характеризующих различные стороны функции системы внешнего дыхания как в покое, так и под влиянием функ­циональных проб.

Как уже отмечалось, любое функциональное исследование начинают с собирания анамнеза.

После анамнеза переходят к объективному исследованию, которое включает осмотр, пальпацию, перкуссию и аускультацию.

Осмотр и пальпация позволяют определить частоту и дать относительную оценку глубины дыхания, устано­вить наличие или отсутствие одышки, представляющей собой рас­стройство дыхания, проявляющееся в изменении его частоты, глу­бины и ритма и т. п. Здоровые лица в покое дышат с частотой 14–20 дыханий в 1 мин. У спортсменов дыхание реже–8-16, за­то несколько глубже.

При осмотре определяют тип дыхания – за счет чего преиму­щественно увеличивается объем грудной клетки, а следовательно, и легких во время вдоха. Известно три типа дыхания: грудной, брюшной и смешанный. При грудном типе дыхания заметно под­нимаются на вдохе ключицы и происходит движение ребер. При этом типе дыхания объем легких возрастает главным образом за счет экскурсии верхних и нижних ребер. При брюшном, или диа­фрагмальном, типе дыхания объем легких увеличивается в основ­ном за счет движений диафрагмы – на вдохе она опускается вниз, несколько смещая органы брюшной полости. Поэтому стенка жи­вота на вдохе при брюшном типе дыхания слегка выпячивается.

В смешанном типе дыхания, являющемся наиболее эффективным, участвуют оба механизма увеличения объема грудной клетки.

Осмотр позволяет определить также симметричность движений грудной клетки и живота. Отставание на вдохе одной стороны грудной клетки – признак, указывающий на нарушение со сторо­ны плевры, дыхательных мышц, межреберных нервов и т. д.

С помощью перкуссии определяют изменения плотности легких, которая может быть как увеличенной, так и уменьшенной. Например, при воспалении легких пораженный участок уплотняет­ся, а далеко зашедший туберкулезный процесс, наоборот, может привести к образованию полости в легком (каверны). С помощью перкуссии легких определяют также подвижность нижних границ легких на вдохе и выдохе, зависящую от амплитуды движений диафрагмы. Во время глубокого вдоха (в норме) нижняя граница опускается на 3–5 см, во время глубокого выдоха на столько же поднимается.

Путем аускультации определяют звук, вызываемый движе­нием воздуха по воздухоносным путям на вдохе и выдохе. При раз­личных заболеваниях органов дыхания выслушиваются усиление или ослабление дыхательного шума, различные хрипы, характер которых зависит от особенностей патологического процесса в лег­ких и т. д.

Большое значение в исследовании системы внешнего дыхания имеет рентгенологическое исследование – рентгено­скопия и рентгенография. Рентгеноскопия в большей мере помога­ет оценить состояние функции органов грудной клетки, в частности системы дыхания. Структурные изменения легких лучше видны на рентгенограмме.

В настоящее время большое распространение получило флюорографическое исследование – съемка миниатюрной рентгенограммы на узкой кинопленке. Массовые флюорографиче­ские исследования населения играют важную роль в выявлении ранних стадий туберкулеза и других заболеваний органов грудной клетки.

При исследовании системы внешнего дыхания методически наиболее доступно определение вентиляции. К показате­лям, характеризующим вентиляцию, относятся глубина и частота дыхания, сила вдоха и выдоха и ряд других.

Существенное значение в оценке вентиляции имеет определе­ние легочных объемов: общей и жизненной емкости легких, минут­ного объема дыхания, максимальной вентиляции легких и др.

Определение их не требует сложной аппаратуры, доступно в любых условиях и представляет большую практическую ценность, так как позволяет получить объективные количественные критерии оценки вентиляции.

Изучение процессов диффузии, являющееся важным этапом в исследовании функции системы внешнего дыхания, сложнее. Оно требует обязательного исследования газового состава выдыхаемо­го воздуха, альвеолярного воздуха, определения поглощения кис­лорода и выделения углекислоты и т. п. Существующие методы определения диффузии широко используются для научно-исследо­вательских целей, а также для решения практических вопросов в ряде специальных отраслей клинической медицины.

Последнее время исследование процесса диффузии стало более доступным, так как появился ряд отечественных приборов, значи­тельно упрощающих и облегчающих такое исследование. Это спи­рографы, стационарные и портативные, автоматические анализато­ры содержания кислорода и углекислоты в любой газовой смеси и др.

Наконец, определение насыщения артериальной крови кислоро­дом, этого конечного этапа функции системы внешнего дыхания, стало возможным в связи с появлением метода оксигемометрии. Раньше для определения насыщения артериальной крови кисло­родом необходимо было прокалывать стенку артерии, чтобы полу­чить нужную для исследования порцию артериальной крови. Такое исследование, проводимое на особом приборе, требовало много времени и специальной подготовки, не говоря уже о том, что пункция артерии не безразличная процедура и может дать ослож­нения. Кроме того, поскольку спортивная медицина изучает все показатели в динамике, необходимо многократное определение оксигенации артериальной крови. Однако это практически неосу­ществимо.

Появление метода оксигемометрии, позволяющего бескровным путем, длительно и непрерывно наблюдать за изменением насы­щения крови кислородом, сделало это исследование доступным не только для врачей, но и для тренеров и преподавателей.

Исследование вентиляции легких. При изучении вентиляции легких большое значение имеет определение так называемых ле­гочных объемов. К ним относятся: жизненная емкость легких, об­щая емкость легких, бронхиальная проходимость, сила дыхательных мышц, минутный объем дыхания, максимальная вентиляция легких.

Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) представляет со­бой объем воздуха, выдыхаемый при максимально глубоком выдо­хе, которому предшествует максимально глубокий вдох. Чем боль­ше ЖЕЛ, тем больше может быть глубина дыхания и тем легче достигается увеличение объема вентиляции легких. Последнее очень важно для приспособления организма к физической нагруз­ке или к недостатку кислорода во вдыхаемом воздухе (например, при подъеме на высоту).

Для оценки величины ЖЕЛ важно определить соотношение составляющих ее объемов (рис. 13): дыхательного объема, то есть объема вдоха и выдоха в покое, резервного объема вдоха и ре­зервного объема выдоха. Увеличение дыхательного объема при рос­те вентиляции, вызванном физической нагрузкой, происходит глав­ным образом за счет увеличения резервного объема вдоха. Чем «большая часть ЖЕЛ приходится на резервный объем вдоха, тем больше потенциальная возможность увеличить дыхательный объем и, следовательно, объем вентиляции. Поэтому струк­тура ЖЕЛ с относительно большим резервным объе­мом вдоха выгодна для раз­вития функции внешнего дыхания.

Функциональное назначе­ние ЖЕЛ заключается еще в том, что она позволяет ко­свенно оценить максималь­ную величину площади ды­хательной поверхности лег­ких. Чем больше ЖЕЛ, тем больше дыхательная поверх­ность.

Все сказанное дает осно­вание характеризовать ЖЕЛ как величину, отражающую функциональные возможности данно­го лица в отношении внешнего дыхания.

ЖЕЛ выражают в единицах объема (литрах или миллилит­рах). Измеренную, или, как говорят, фактическую, величину ЖЕЛ важно уметь правильно оценить. Такая оценка затруднена тем, что диапазон нормальных цифр колеблется у разных лиц от 3500 до 8000 мл. На величину ЖЕЛ оказывает влияние пол (у мужчин она больше), возраст (при старении она уменьшается), рост и вес, с увеличением которых ЖЕЛ растет. Не величину ЖЕЛ влия­ют и другие факторы, однако приведенные четыре являются ос­новными.

Для оценки величины ЖЕЛ, как и ряда других легочных объ­емов и показателей, выражаемых в цифрах, необходимо теорети­чески рассчитать, чему она должна быть равна, если учесть основ­ные индивидуальные факторы, влияющие на нее. Такая теорети­чески рассчитанная величина называется должной. Это не средняя статистическая величина, а именно должная, то есть та, которая должна быть и которая свойственна данному конкретному лицу с учетом его основных данных, влияющих на эту величину.

Фактическая ЖЕЛ может быть оценена правильно только при сравнении ее с должной величиной. При этом ЖЕЛ будет выра­жаться не в миллилитрах, а в процентах к должной величине. На­пример, для высокого и полного человека, должная величина ЖЕЛ у которого равна 5000 мл, а фактическая 4000 мл, ЖЕЛ составит 75% должной. Для худого и невысокого человека, должная вели­чина ЖЕЛ у которого составляет 3000 мл, а фактическая 4000 мл, ЖЕЛ составит 133% должной. Естественно, что для тренера и преподавателя необходима именно такая оценка ЖЕЛ, так как она позволяет сделать ряд практических выводов (например, о не­обходимости применения специальных дыхательных упражнений при ЖЕЛ ниже 90% должной).

Учет основных признаков, влияющих на величину ЖЕЛ, очень прост и удобен, если в основу расчета ее должной величины поло­жить должную величину основного обмена данного лица. Долж­ный основной обмен, как и ЖЕЛ, зависит от пола, возраста, роста и веса, легко определяется по специальным таблицам и выражает­ся в килокалориях (ккал). Формула для расчета должной ЖЕЛ выглядит так: должная ЖЕЛ = основному обмену (ккал), умно­женному на 2,3 для женщин и 2,6 для здоровых мужчин, не за­нимающихся спортом. Фактическая ЖЕЛ у этих лиц равна 100% должной с отклонением в ±10%. У спортсменов ЖЕЛ, а следова­тельно, и функциональные возможности системы внешнего дыха­ния заметно увеличиваются.

Таблицы для расчета должного основного обмена составлены учеными Гаррисом и Бенедиктом и имеются во всех практикумах по физиологии. По этим таблицам рассчитываются также долж­ные величины и других легочных объемов и показателей.

Для выражения отношения фактической ЖЕЛ в процентах к должной пользуются следующей формулой:

Оценка изменений ЖЕЛ положена в основу ряда функциональ­ных проб. К их числу относится определение спирометрической кривой – многократное измерение ЖЕЛ, проводимое несколько раз подряд через короткие промежутки времени (15 сек.). Много­кратность определения ЖЕЛ при этой пробе представляет собой определенную нагрузку. Увеличение ЖЕЛ при последовательных измерениях рассматривается как хорошая оценка этой пробы, уменьшение – как неудовлетворительная, отсутствие изменений – как удовлетворительная.

При динамической спирометрии величину ЖЕЛ, измеренную сразу же после дозированной физической нагрузки, сравнивают с исходной величиной ЖЕЛ, полученной в покое. Принцип оценки здесь такой же, как и при определении спирометрической кривой.

Общая емкость легких (ОЕЛ) представляет собой сум­му ЖЕЛ и остаточного объема легких, то есть того объема возду­ха, который всегда остается в легких после максимального выдоха и может быть определен только косвенно. У здоровых лиц молодо­го возраста 75–80% ОЕЛ занимает ЖЕЛ, а остальной процент приходится на остаточный объем. У спортсменов доля ЖЕЛ в структуре ОЕЛ увеличивается, что благоприятно отражается на эффективности вентиляции. Определение остаточного объема в на­стоящее время связано со значительными методическими трудно­стями и в спортивной медицине производится пока лишь с научно- исследовательской целью.

Бронхиальная проходимость – понятие, противопо­ложное понятию сопротивления воздухоносных путей току возду­ха: чем меньше сопротивление, тем больше бронхиальная проходи­мость, и наоборот. При увеличении бронхиальной проходимости один и тот же объем вентиляции легких требует меньших мышеч­ных усилий. Величина бронхиальной проходимости непосредствен­но зависит от суммарного поперечного сечения всех воздухоносных путей, которое определяется тонусом гладкой мускулатуры брон­хов и бронхиол, регулируемым нервно-гуморальными факторами. Систематические занятия спортом совершенствуют эту регуляцию. Поэтому у спортсменов наблюдается увеличение бронхиальной проходимости по сравнению с лицами, не занимающимися спортом.

Состояние бронхиальной проходимости можно определить с по­мощью форсированной ЖЕЛ, пробы Тиффно – Вотчала и величи­ны мощности вдоха и выдоха.

Форсированная ЖЕЛ – это ЖЕЛ, измеренная при максималь­но быстром выдохе. В норме она на 200–300 мл меньше обычной ЖЕЛ. Увеличение этой разницы указывает на ухудшение бронхи­альной проходимости.

Проба Тиффо–Вотчала представляет собой разновидность определения форсированной ЖЕЛ. При этой пробе измеряется объем воздуха, выдыхаемого за 1 сек. при максимально форсиро­ванном, то есть предельно быстром, и полном выдохе (см. рис. 14). У здоровых лиц, не занимающихся спортом, этот объем равен 80– 85% от обычной ЖЕЛ, у спортсменов он больше.

Мощность вдоха и выдоха представляет собой максимальную объемную скорость потока воздуха при вдохе и выдохе. Ее изме­ряют специальным прибором – пневмотахометром (рис. 34) и вы­ражают в литрах в 1 сек. (л/сек). Для оценки мощности выдоха существует должная величина.

Она равна фактической величине ЖЕЛ, умноженной на 1,24. Мощ­ность вдоха равна мощности вы­доха или несколько превосходит ее.

Сила дыхательной мускулатуры имеет существен­ное значение для состояния вен­тиляции. Особенно это относится к мускулатуре выдоха, так как на выдохе сопротивление воздухо­носных путей намного превосхо­дит сопротивление на вдохе. Это объясняется тем, что во время вы­доха диаметр бронхов и бронхиол уменьшается. Сила мускулатуры, участвующей в выдохе, измеряет­ся при натуживании. Чем боль­шее давление создается при этом в ротовой полости, тем сильнее мышцы выдоха. Давление в рото­вой полости измеряется с помо­щью пневмотонометра, отводную трубку которого при измерении берут в рот. Силу мускулатуры, осуществляющей выдох, выражают в единицах давления, то есть в миллиметрах ртутного столба. Должная величина силы выдоха равна одной десятой должной величины основного обмена (по таб­лицам Гарриса – Бенедикта).

Минутный объем дыхания (МОД) принадлежит к важ­нейшим величинам, характеризующим функцию внешнего дыха­ния. Равняясь в покое 5–6 л, при напряженной физической на­грузке он может возрастать в 20-25 раз и достигать 120–150 л в 1 мин. и более. Увеличение МОД находится в прямой зависимо­сти от мощности выполняемой работы, но только до определённого момента, после которого рост нагрузки уже не сопровождается уве­личением МОД. Чем большая нагрузка соответствует пределу МОД, тем, следовательно, совершеннее функция внешнего дыха­ния. Возможность роста МОД при возрастающей нагрузке непо­средственно связана с величиной максимальной вентиляции легких у данного лица. При разных величинах МОД эффективность вен­тиляции легких выше тогда, когда дыхание глубже и реже. При глубоком дыхании в альвеолы попадает большая часть дыхатель­ного объема, чем при дыханий более поверхностном. Например, при объеме воздухоносных путей 150 мл (так называемое мертвое пространство), дыхательном объеме 1000 мл и частоте дыхания 10 в 1 мин. МОД будет равен 1000 мл*10=10 л, а вентиляция альвеол (1000 мл–150 мл)*10=8,5 л. Если при том же МОД (10 л) дыхательный объем будет меньше–500 мл, а частота ды­хания больше – 20 в 1 мин., то альвеолярная вентиляция составит только 7 л (500 мл – 450 мл)*20. Таким образом, очевидно, что при оценке величины МОД необходимо учитывать глубину и часто­ту дыхания.

Расчет должной величины МОД основан на том, что у здоровых лиц из каждого литра провентилированного воздуха поглощается примерно 40 мл кислорода (так называемый коэффициент исполь­зования кислорода – КИ). Исходя из этого, должная величина МОД представляет собою частное от деления должной величины поглощения кислорода на 40 мл.

Должную величину поглощения кислорода находят по формуле:

МОД можно определить с помощью нескольких методик. При исследовании его в покое наиболее простым является использова­ние мундштука с вентилем и газового счетчика, в который выды­хаемый воздух попадает при каждом выдохе (рис. 15). При физи­ческой нагрузке более рациональным является собирание выды­хаемого воздуха в резиновый мешок (мешок Дугласа или метеобаллон) с последующим измерением его объема на газовом счетчике. Наиболее полное представление о частоте и глубине дыхания, а следовательно, и МОД дает спирографическое иссле­дование (см. ниже).

Максимальная вентиля­ция легких (МВЛ), наиболее полно и всесторонне отражающая состояние вентиляции, представляет собой объем дыхания, который мо­жет быть достигнут при его макси­мальном усилении за счет увеличе­ния как глубины вдоха, так и часто­ты дыхания. На величину МВ Л влияют величина ЖЕЛ, состояние бронхиальной проходимости и силы дыхательной мускулатуры. Сущест­венная особенность и значение МВЛ заключаются в том, что она от­ражает функциональные способно­сти внешнего дыхания, а перечис­ленные выше величины – лишь ее функциональные возможности. Изу­чение последних позволяет отве­тить на вопрос, какими данны­ми, какими резервами располагает организм, а изучение МВЛ – на вопрос, насколько полно и эф­фективно используются эти резервы. При определении состояния системы внешнего дыхания исследование и тех и других дополня­ет друг друга и позволяет оценить ее функции с наибольшей полнотой.

Должная величина МВЛ равна:

Во время определения МВЛ добиваются максимальной глуби­ны дыхания, возможной при максимальной для данного лица час­тоте его. Измеряют объем воздуха, выдыхаемого таким путем за 15–20 сек., и приводят его к минуте, умножая полученный объем на 4 или 3. Это и будет величина МВЛ.

Для регистрации объемных (ЖЕЛ и составляющие ее объемы) и объемно-скоростных (форсированная ЖЕЛ, проба Тиффно-Вотчала, МВЛ) величин теперь применяется метод спирографии (от лат. спиро – дышу, графия – запись). Спирограф представля­ет собой замкнутую систему (исследуемый соединяется с ней мунд­штуком), в которую входит спирометр с движущимся колоколом. Вариантов спирографов очень много. Колокол спирографа изменя­ет свое положение в точном соответствии с количеством находя­щегося в нем вдыхаемого и выдыхаемого воздуха. Перемещения колокола записываются на движущейся бумажной ленте. Кривая записи дыхания носит название спирограммы. По ней можно точ­но определить объем каждого вдоха и каждого выдоха, а следо­вательно, и объем дыхания за любой промежуток времени и почти все показатели вентиляции.

Исследование диффузии. Для оценки второго этапа функции внешнего дыхания – газообмена между альвеолярным воздухом и кровью легочных капилляров – существенное значение имеет определение количества поглощенного кислорода и выделенной углекислоты. Поглощение кислорода может, быть исследовано при помощи как газового анализа, так и спиро­графически; выделение углекислоты – только газоаналитическим путем. Для газоаналитического определения газо­обмена необходимо собрать в специальный мешок выдыхаемый воздух и определить в нем содержание кислорода и углекислоты и его объем. Произведение разницы концентраций кислорода или углекислоты во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе и объема вы­дыхаемого воздуха представляет количество поглощенного кисло­рода или, соответственно, выделенной углекислоты. При дыхании атмосферным воздухом содержание в нем кислорода и углекисло­ты принимают как известное, поскольку состав атмосферного воз­духа постоянен (содержание кислорода – 20,93%, углекислого газа – 0,02–0,03%, то есть практически равно нулю). Определение содержания кислорода и углекислого газа в выдыхаемом воздухе становится все более доступным благодаря современным газоана­литическим приборам. В настоящее время такие приборы выпуска­ют серийно. Особую ценность для исследования функции внешнего дыхания имеют приборы, позволяющие изучать поглощение кисло­рода и выделение углекислоты непрерывно, то есть в покое, во время нагрузки и в процессе восстановления (ПГИ-1 и др.).

Спирографическое определение количества по­глощенного кислорода представляет собой измерение убыли объема воздуха или газовой смеси, находящейся под коло­колом спирографа, за определенный промежуток времени. Оно проводится по спирограмме, то есть одновременно с определением МОД, частоты и глубины дыхания, при сравнении уровня спиро­граммы до и после исследования. Такое сочетание определяемых параметров, характеризующих оба этапа внешнего дыхания – вен­тиляцию и газообмен,– позволяет глубоко и полно оценить функ­цию внешнего дыхания в целом.

Наконец, существенное влияние на состояние газообмена меж­ду кровью легочных капилляров и альвеолярным воздухом ока­зывает состояние альвеолярно-капиллярной мембра­ны. Величина, характеризующая проницаемость указанной мембра­ны для газов, называется диффузионной способностью легких. Она выражается в мл газа, прошедшего через альвеолярно-капилляр­ную мембрану за 1 мин. при разнице парциального давления в 1 мм рт. ст. (мл/мм рт. ст./мин). Определение диффузионной спо­собности легких производится с помощью дыхания окисью угле­рода, то есть угарного газа. Ничтожные концентрации окиси угле­рода, используемые для этого исследования (0,03%), исключают опасность отравления угарным газом.

Исследование насыщения артериальной крови кислородом. Основной задачей функции системы внешнего дыхания является поддержание нормального уровня насыщения артериальной крови кислородом. Этот уровень измеряется в процентах, выражающих отношение фактического количества кислорода в 100 мл крови к ее кислородной емкости. Эта последняя величина показывает, какое максимальное количество кислорода содержится в 100 мл крови. Кислородная емкость крови зависит от количества находящегося в ней гемоглобина. Каждый грамм этого вещества способен при­соединить 1,34 мл кислорода. Нормальное насыщение артериаль­ной крови кислородом составляет 96–98%.

Как уже было сказано, метод, который позволяет в настоящее время проводить бескровное, длительное и непрерывное определе­ние изменений уровня насыщения артериальной крови кислоро­дом, называется оксигемометрией. Он основан на принципе коло­риметрии (от лат. колор – цвет, метрия – измерение).

Для исследования изменений насыщения артериальной крови кислородом применяется специальный прибор – оксигемометр. Аналогичный прибор, снабженный устройством для непрерывной записи показаний, называется оксигемографом.

Кривая, отражающая состояние насы­щения, носит название оксигемограммы. Воспринимающая часть этих при­боров – датчик – укрепляется на ухе и воспринимает тонкие из­менения его цвета, зависящие от со­отношения количества гемоглобина, насыщенного и не насыщенного кисло­родом в протекающей по капиллярам крови. Гемоглобин, насыщенный кис­лородом (96–98%), имеет один со­став цветового спектра, а ненасыщен­ный (2–4%) –другой. Эта разни­ца в спектрах преобразуется фото­элементами датчиков в электрический ток. Изменения силы тока видны на специальной шкале, цифры которой показывают процент насыщения арте­риальной крови кислородом.

Оксигемометрия не позволяет опре­делить исходный уровень оксигенации артериальной крови. Поэтому она и определяется как метод исследования изменений насыщения артериальной крови кислородом. У здоровых лиц в покое степень на­сыщения артериальной крови кислородом величина весьма постоянная (96–98%).

Большую ценность представляет изучение насыщения артери­альной крови кислородом при физической нагрузке. При недоста­точно высоком функциональном состоянии организма, в частности системы внешнего дыхания, снижение уровня оксигенации проис­ходит уже при сравнительно небольшой физической нагрузке. Это объясняется главным образом несовершенством регуляции дыха­ния во время физической нагрузки: дыхание становится частым, поверхностным, то есть менее эффективным, появляются задержки дыхания, обусловленные плохой согласованностью рабочих дви­жений и дыхания.

Рис. 16 Пульс-оксиметр

Рис. 17. Изменение насыщения артериальной крови кислородом у хорошо тренированного (А) и нетренированного (Б) спортсмена во время езды на велосипеде.

Оценку изменений оксигемограммы под влиянием физической нагрузки необходимо всегда проводить с учетом объема вентиля­ции. Например, для поддержания нормального уровня насыщения артериальной крови кислородом при работе одному спортсмену требуется минутный объем дыхания в 40 л, другому – 60 л. Оче­видно, что в первом случае функция внешнего дыхания, а также и кровообращения более экономична, более совершенна.

Различия в оксигенации артериальной крови во время физиче­ской нагрузки у двух спортсменов с разным уровнем тренирован­ности, которые отчетливо видны на рис. 17, в этом отношении очень показательны. Заметное снижение процента насыщения ар­териальной крови кислородом у хорошо тренированного велосипе­диста происходит только при задержке дыхания, сделанного вовремя рывка. У плохо подготовленного спортсмена снижение про­цента насыщения артериальной крови кислородом отмечается уже при нагрузке средней интенсивности, а во время задержки дыха­ния при рывке наблюдается выраженное падение уровня насы­щения.

Для характеристики функционального состояния организма очень важно оценить устойчивость его к снижению степени насы­щения артериальной крови кислородом. Раньше такую оценку про­изводили с помощью определения времени максимальной задержки дыхания. Однако эта проба имеет существенные недостатки: мак­симальная задержка дыхания небезразлична для испытуемого, длительность ее во многом зависит от его воли, а главное – полу­ченная оценка устойчивости организма к недостатку кислорода приблизительна, так как степень снижения уровня насыщения во время задержки дыхания остается неизвестной.

Эти затруднения отсутствуют при использовании оксигемометрии в сочетании с задержкой дыхания. В таком исследовании устойчивость к снижению уровня насыщения артериальной крови кислородом оценивается точно и объективно. Необходимость в максимальной задержке дыхания отпадает, так как в основе ре­зультатов пробы лежит анализ степени снижения насыщения кро­ви кислородом при дозированной (не максимальной) задержке дыхания, либо рассматривается время задержки дыхания, необхо­димое для снижения уровня насыщения на определенный, тоже не максимальный, процент. С повышением тренированности сни­жается процент насыщения крови кислородом при определенном времени задержки либо увеличивается время задержки дыхания, необходимой для снижения на определенный процент.

Таким образом, всесторонняя и глубокая оценка функции систе­мы внешнего дыхания является необходимой составной частью в характеристике функционального состояния организма в целом. Целый ряд описанных методов определения важных параметров функции системы внешнего дыхания может применяться препода­вателем самостоятельно непосредственно в процессе тренировки для наиболее объективной оценки состояния спортсмена. Это поз­воляет более рационально дозировать его нагрузку.