Файл: Е. А. Анисимов Нижегородский государственный педагогический университет Дыхание одна из важнейших функций организма, обеспечивающая поступление в организм кислорода, использование его в окислительных процессах и у.pdf

268 Вестник ННГУ. Вып. 1(4). 2003 __________ Серия Инновации в образовании ОЗДОРОВИТЕЛЬНОЕ ДЫХАНИЕ
Е.А.Анисимов Нижегородский государственный педагогический университет Дыхание — одна из важнейших функций организма, обеспечивающая поступление в организм кислорода, использование его в окислительных процессах и удаление углекислого газа. От состояния дыхательного аппарата во многом зависит здоровье людей в любом возрасте, так как при заболеваниях легких происходит недостаточное обеспечение организма кислородом, увеличивается нагрузка на сердце, возникает учащение его ритма. Кислород в составе воздуха поступает в организм преимущественно через небольшие отверстия носа и сравнительно узкие ходы носовой полости, а иногда через рот и ротовую полость. Воздух проходит через носоглотку в гортань, а затем вдыхательное горло, трахею и бронхи. Эти органы составляют воздухоносные пути к альвеолам легких. В них не происходит обмен газов с кровью. Ноздри служат основными воротами для воздуха, а рот предназначен для питания и речи. Ртом для дыхания нужно пользоваться лишь в особых случаях, в качестве запасного или дополнительного воздушного хода — при затрудненном дыхании через носи в период высокоинтенсивной двигательной нагрузки. Мышцы, обеспечивающие вдох, преодолевают ряд сопротивлений, основными из которых являются эластическое сопротивление ткани легкого, масса поднимаемой грудной клетки, сопротивление брюшных внутренностей и стенок живота, оттесняемых диафрагмой при уплощении вовремя сокращения. Вдох требует также затраты энергии на преодоление сопротивления хрящевых соединений ребер с грудиной, трения сочлененных поверхностей суставов головок ребер о тело позвонков, трения воздушной среды о стенки трахеи, бронхов и бронхиол. Когда вдох окончен и мышцы, обеспечивающие увеличение объема легких, расслабляются, суммарное действие перечисленных сопротивлений возвращает грудную клетку в исходное перед вдохом положение ребра в силу упругости их соединений и веса (особенно в положении сидя или стоя) опускаются, диафрагма поднимается вверх. В результате уменьшается объем грудной клетки и соответственно — объем легких. Воздух из трахеи, бронхов, бронхиол и из альвеол выталкивается наружу. Так в спокойном состоянии пассивно, без активного участия дыхательных мышц, осуществляется выдох, после которого наступает пауза. Затем цикл повторяется. При усиленном произвольном дыхании или вовремя напряженной физической работы выдох может быть и активным. Обычно человек не замечает, какую работу ежеминутно выполняют его дыхательные мышцы. Однако относительно длительная и интенсивная физическая нагрузка, приводя к усилению дыхания, делает весьма ощутимыми движения грудной клетки, усталость дыхательных мышц. При этом вовремя двигательной деятельности максимальной и околомаксимальной интенсивности на работу дыхательных мышц расходуется до 20-22% энергии и кислорода, затрачиваемых всем организмом. В этом случае энергия тратится на дополнительное растяжение в суставах и хрящевых соединениях ребер, легочной ткани, мышц и др. При затрудненном дыхании, которое проявляется в период некоторых заболеваний, также возможен чрезмерный расход кислорода на функционирование самого дыхательного аппарата, возникает кислородное голодание. В критических случаях дыхание настолько затрудняется, что становится самоцелью для сохранения жизни. Хотя ритм и глубина дыхания регулируются автоматически, мы можем вмешиваться в процесс, произвольно меняя объем легочной вентиляции, и

269 даже на некоторое время задерживать дыхание. Сознательное регулирование акта дыхания осуществляется посредством высшего отдела центральной нервной системы -коры головного мозга. Поэтому различные психические состояния отражаются на характере дыхания. В тоже время произвольное управление дыханием может в определенной степени влиять на психическое состояние человека, что будет рассмотрено ниже. Свойства и функции слизистой оболочки дыхательных путей Слизистая оболочка носа, гортани, трахеи и бронхов покрыта многослойным эпителием. Железы, расположенные вносу, выделяют слизь, а находящиеся в трахее и бронхах - бронхиальный секрет и мокроту. У человека объем бронхиального секрета составляет примерно 150 мл в сутки. В его состав входят вода, минеральные вещества, слизистый белок - муцин, аналогичный белкам сыворотки, иммуноглобулины, бактерицидное вещество лизоцим и другие биологически активные вещества. Особую роль играет лизоцим — природный антисептик, уникальный фактор защиты организма. Исследования показали, что низкий уровень лизоцима чаще всего встречается у детей с отклонениями здоровья и у курящих лиц высокий уровень — у занимающихся физической культурой. Легочная вентиляция и легочное кровообращение. Суммарная величина воздуха, которую могут вместить легкие при максимальном вдохе, называется общей емкостью легких. В общей емкости легких выделяется четыре составляющих ее компонента дыхательный объем, резервный объем вдоха, резервный объем выдоха и остаточный объем. Дыхательным объемом называется количество воздуха, проходящего через легкие при одном вдохе и выдохе. В покое он равен примерно 350—
700 мл (в среднем 500 мл, при мышечной работе может достигать 1-2 ли более. Резервный объем вдоха составляет воздух, который дополнительно можно вдохнуть после обычного вдоха. Резервным объемом выдоха называется объем воздуха, который еще можно выдохнуть после обычного выдоха. Остаточным — объем воздуха, который остается в легких после максимального выдоха. Сумма дыхательного объема, резервного объема вдоха и резервного объема выдоха составляет жизненную емкость легких (ЖЕЛ). Величина
ЖЕЛ зависит от роста, веса, физической тренированности, положения тела человека и колеблется у взрослых в широких пределах — от 1500 до 7000 мл. Она несколько больше в положении стоя по сравнению с положением сидя, а в положении лежа меньше, чем в положении сидя или стоя, снижается при беременности. Остаточный объем составляет примерно ли увеличивается у пожилых людей дол, если последние мало двигаются (АИ. Амосов, 1981). Мертвое пространство (воздухоносные пути) трахеи, бронхов и бронхиолой составляет 100-180 мл. Основное физиологическое значение мертвого пространства состоит в том, что оно предохраняет альвеолы от колебаний температуры и влажности, а также от пыли и вредных микроорганизмов. Легочная вентиляция при разнообразной физической работе изменяется в зависимости от мощности интенсивности, продолжительности и условий работы. При легкой работе изменения сравнительно небольшие, при умеренной частота и глубина дыхания увеличиваются примерно пропорционально интенсивности работы, приближаясь к предельным величинам легочной вентиляции. Особое значение имеет тренированность. Если у нетренированных людей предельная легочная вентиляция достигает 50-70 л/мин, то у тренированных 150— 200 л/мин. Увеличение легочной вентиляции у тренированных преимущественно происходит за счет глубины, ау нетренированных — за счет частоты дыхания (М.Е. Маршак). Газовый состав альвеолярного воздуха в обычных условиях отличается относительным постоянством. Главной причиной неизменности альвеолярного воздуха является существующее в организме соответствие между скоростью потребления кислорода и образования углекислого газа, с одной стороны, и скоростью поступления в легкие кислорода из воздуха и

270 углекислого газа из крови - с другой. Иными словами, наблюдается примерное равновесие между газообменом и альвеолярной вентиляцией. На кровообращение в малом круге оказывают влияние дыхательные движения. Вовремя вдоха при расширении грудной клетки внутреннее давление уменьшается и приток крови к сосудам Легких увеличивается. Легкие расширяются, вмещая больше крови. При выдохе происходит обратное явление. Особенно резкое повышение внутригрудного давления происходит при натуживании и при кашле, что сопровождается ростом давления в сосудах малого круга и притормаживает приток венозной крови к легким. Условия ограничения вентиляции легких. Степень (быстрота) обновления альвеолярного воздуха благодаря легочной вентиляции может изменяться в широких пределах. Например, при мышечной работе легочная вентиляция может увеличиваться по сравнению с уровнем покоя враз. Однако имеется ряд существенных ограничений, затрудняющих использование легких для эффективной альвеолярной вентиляции. Например, при низкой подвижности грудной клетки, которая наблюдается часто улиц с малой двигательной активностью, ограничивается вентиляция легких. Это ограничение особенно проявляется в период необходимой интенсивной двигательной деятельности, когда требуется усиленное дыхание. При этом следует учитывать, что чем больше величина дыхательного объема легких и лучше подвижность грудной клетки, тем меньше энергии затрачивается на дыхание. Напротив, чем меньше дыхательный объем легких, тем стоимость дыхания соответственно больше. В этих условиях значительная часть потребляемого кислорода будет расходоваться на обеспечение работы самой дыхательной мускулатуры.
Недыхательные функции дыхательной системы. В легких не только совершается обмен газов. Они являются многофункциональной железой и выполняют ряд негазообменных функций. В легких происходит очистка венозной крови от некоторых механических примесей. Легкие активно участвуют в деятельности свертывающей системы крови и синтезе образовании) некоторых белков и жиров. Без них немыслима полноценная регуляция водно-солевого обмена и поддержание кислотно- щелочного (рН) равновесия в организме. Значительна роль легких в общей теплопродукции и теплоотдаче организма. Несомненна роль аппарата дыхания.при образовании звуков. Люди говорят, кричат, свистят, поют, играют на духовых инструментах и т. п, используя дыхание (А.В.
Сафонов, 1982). Влияние двигательной активности на функции дыхания у человека Исследования показывают, что дети, перенесшие на первом году жизни полиомиелит и не реализовавшие способности передвигаться в пространстве и стоять к летнему возрасту, имеют естественный ритм дыхания, равный 32— 36 в минуту, вместо полагающегося в этом возрасте ритма 22—24 в минуту. В процессе естественных движений и физической тренировки происходят морфофункциональные изменения органов дыхания. Это является одним из важнейших условий, обеспечивающих увеличенное потребление кислорода при работе. Эти изменения выражаются в развитии дыхательных мышц, о чем можно судить по увеличению жизненной емкости легких (ЖЕЛ) и максимальной их вентиляции У мужчин, занимающихся видами спорта, в которых необходима хорошая выносливость, ЖЕЛ составляет 5000-7000 мл и более, у женщин -
3500-5000 мл. Наиболее велика ЖЕЛ у пловцов (см. таблицу, что обусловлено особенностями дыхания при плавании. Преодоление сопротивления воды при вдохе и выдохе способствует развитию дыхательных мышц.

271 Таблица
ЖЕЛ у спортсменов различных специализаций (в мл Не занимающиеся Плавание Баскетбол
3200-3700 5900-6300 5600-6000 Футбол Лыжный спорт
Бег на выносливость
5400-5700 5300-5600 5200-5500 Для характеристики влияния физических упражнений на дыхательный аппарат нужно учитывать не только абсолютную величину ЖЕЛ, но и соотношение составляющих ее объемов. У малотренированных и, особенно, нетренированных к двигательной нагрузке дополнительный объем вдоха меньше или равен дополнительному объему выдоха, тогда как у более тренированных дополнительный объем вдоха больше дополнительного объема выдоха. Разница в объеме грудной клетки при вдохе и выдохе у тренированных больше, что показывает высокую ее подвижность. Это имеет важное значение для увеличения вентиляции легких при мышечной деятельности и меньшей затраты энергии на дыхание. Частота дыханий у тренированных в состоянии покоя меньше, чему нетренированных. У первых она не превышает в среднем 10—14 дыханий в минуту, у вторых- 15—17. Глубина дыханий при этом оказывается увеличенной до 700— 800 мл (у нетренированных 450-500 мл. Как отмечалось выше, большая глубина дыхания обеспечивает увеличение дыхательной поверхности легких, что создает лучшие условия для обмена газов между альвеолярным воздухом и кровью. По физиологическим данным, у тренированных увеличен коэффициент использования кислорода из вдыхаемого воздуха. Легочная вентиляция в покое оказывается сниженной, что ведет к экономизации внешнего дыхания. Содержание углекислоты в выдыхаемом воздухе у спортсменов, тренирующихся в условиях длительной циклической нагрузки, несколько повышено. Это обусловлено увеличением ее концентрации в крови в связи с нарастанием щелочных резервов. При стандартной физической нагрузке легочная вентиляция, кислородный запроси кислородный долгу тренированных меньше, а коэффициент использования (утилизации) кислорода из вдыхаемого воздуха, соответственно, больше. Роль дыхания в кровообращении Значительную роль дыхание играет в возвращении венозной крови к сердцу. Весь комплекс факторов, участвующих в формировании величины венозного возврата, условно разделяется на две группы в соответствии с направлением действия сил, способствующих продвижению крови по сосудам большого круга кровообращения. Первую группу представляет сила, сообщаемая крови сердцем она продвигает кровь по артериальным сосудами в значительной степени участвует в продвижении крови по венам к правому предсердию. Но если в артериальном русле эта сила соответствует давлению примерно 110—
120 ммрт.ст., тов венулах—12— 13% от ее начальной энергии. К силе других факторов, относящихся к первой группе, являются сосудосуживающие (констрикторные) реакции венозных сосудов, которые влияют на систему кровообращения в результате нейрогенных или гуморальных факторов сокращения скелетной мускулатуры — так называемого мышечного насоса, способствующего выжиманию крови из вен функционирование венозных клапанов, препятствующих обратному току крови. Большую роль играет уровень гидростатического давления в системе кровообращения, особенно в тех случаях, когда тело находится в вертикальном положении. Ко второй группе факторов, участвующих в венозном возврате, относят
присасывающую роль грудной клетки и сердца, которая обеспечивает поступление крови из периферических вен в грудные вследствие существования отрицательного давления в плевральной полости вовремя вдоха отрицательное давление увеличивается, что приводит к ускорению

272 кровотока в венах, а вовремя выдоха, наоборот, давление относительно исходного несколько возрастает и кровоток замедляется. Значительно замедляется или приостанавливается кровоток в период активного выдоха и
натуживания. Уровень центрального венозного давления оказывает существенное влияние на величину венозного возврата крови к сердцу. Кровь к сердцу может поступать при давлении в правом предсердии +12-14 мм рт.ст. При снижении давления венозной крови, идущей к правому предсердию, до —4 мм рт.ст. приток венозной крови возрастает, но когда давление в нем становится ниже —4 мм рт.ст., приток крови к сердцу резко снижается. Отсутствие влияния сильного отрицательного давления в правом предсердии на величину притока венозной крови объясняется тем, что в случае когда давление крови в венах становится резко отрицательным, возникает спадение вен, впадающих в грудную клетку (Основы физиологии человека, 1994). Еще одним фактором, облегчающим приток крови к сердцу, является при-сасывающе-сдавливающий насосный эффект, оказываемый диафрагмой на органы брюшной полости. Вовремя вдоха диафрагма сокращается, внутрибрюшное давление увеличивается. Оттесненные диафрагмой органы давят на стенки вен, выжимая кровь в сторону воротной вены и далее в полую вену. В этот период увеличивается венозный приток к сердцу. Но нетрудно понять и то, что в результате сдавливания органов брюшной полости и вен одновременно затрудняется кровоток от нижних частей туловища и ног. Определенное влияние на кровоток в венах оказывает мышечный насос. При сокращении мышц происходит сжатие вен и, благодаря наличию в них клапанов, препятствующих оттоку крови в сторону артериол, кровоток становится однонаправленным в сторону сердца. Исследования различных режимов дыхания на артериальное давление и частоту сердечных сокращений показали, что при парадоксальном дыхании по методу Стрельниковой (по 2—3 тысячи дыхательных движений вдень с частотой один вдохи выдох за одну секунду или на каждый шаг) постепенно увеличивается артериальное давление, как систолическое, таки диастолическое. Частота пульса практически не изменяется. За 3—4 недели использования такого дыхания систолическое давление возрастает у разных испытуемых на 5—30 мм рт.ст., диастолическое — на 3—15. Подобное явление наблюдается при частоте вдоха и выдоха 1 разв секунду и при произвольном (не парадоксальном) вдохе и выдохе вовремя выполнения физических упражнений или в период ходьбы со скоростью примерно 120 шагов в минуту (на шаг вдох, на шаг выдох. Учитывая полученные результаты, естественно, нецелесообразно рекомендовать школьникам, молодежи и взрослым с реакцией сердечно-
сосудистой системы гипертонического типа длительное использование парадоксального и произвольного дыхания с высокой частотой. В тоже время упражнения, предложенные М. Стрельниковой, с более медленным ритмом дыхания могут быть полезными для развития подвижности грудной клетки. Неожиданные результаты были получены у испытуемых после исследования относительно глубокого спокойного грудного дыхания. У студентов, лиц среднего и старшего возраста, имеющих устойчивое повышенное артериальное давление, после 7-8 глубоких вдохов и выдохов на 70—80% от максимального) в течение 25—30 с систолическое давление снижается на 5—30 мм рт.ст. (диастолическое — на 3—10). Частота пульса при этом повышается на 2—5 ударов в минуту. При количестве глубоких дыхательных движений больше 7—9 в минуту дальнейшее снижение артериального давления происходит в редких случаях. У некоторых лиц, имевших постоянное повышенное артериальное давление до 170-190 мм рт.ст. в течение нескольких лет, через 2—3 месяца использования глубокого грудного дыхания систолическое давление удается снизить до 120-135 мм рт.ст.; при этом снижается и диастолическое давление с 85—95 до 70—75 мм рт.ст. Автоэксперимент показал, что для поддержания нормализованного артериального давления достаточно выполнять по 4—5 спокойных и глубоких вдохов и выдохов подряд 7-8 разв день. Глубокое грудное дыхание (глубокий вдохи глубокий выдох) целесообразно делать после сна еще лежа в постелив период отдыха или ходьбы, через 2—3 минуты после высокоинтенсивной двигательной нагрузки. При работе за письменным столом или за компьютером желательно делать 2—3 глубоких вдоха и выдоха примерно через каждые
1,5-2 часа. Спортсменам после работы максимальной и субмаксимальной интенсивности не следует делать быстрого вдоха. Нужно заставить себя делать относительно продолжительный вдох (за 3-5 си спокойный выдох. Такое дыхание снижает возможность появления гравитационного шока. При использовании глубокого грудного дыхания у некоторых испытуемых впервые недель выделяется слизисто-гнойная мокрота с появлением хрипоты голоса. Это явление, очевидно, связано стем, что происходит очищение верхних и нижних отделов (синусов) легких. После прекращения выделения мокроты голос нормализуется. Влияние дыхания на центральную нервную систему Импульсы, исходящие из дыхательного центра, влияют на тонус коры головного мозга. Установлено, что вдохи выдох оказывают противоположное действие на функциональное состояние коры больших полушарий. Вдох вызывает некоторое повышение возбуждения, а выдох оказывает успокаивающее влияние. При уравновешенном вдохе и выдохе эти влияния, в целом, нейтрализуют друг друга (Основы физиологии человека, 1994). Нервный центр, ведающий дыханием, имеет связь с другими нервными центрами вегетативной нервной системы, такими, как центр кровообращения, пищеварения, выделения и др, и тем самым способен влиять на них. Так, например, вовремя войны во Вьетнаме страху некоторых людей при приближении самолетов противника был настолько велик, что у них нарушался дыхательный ритм, учащался пульс, бледнело лицо, выступал пот, появлялась тошнота, усиливалось мочеотделение. Однако если при этом удавалось взять себя в руки, дышать ровнее, глубже, то управлению поддавались и другие центры вегетативной нервной системы и постепенно исчезали все признаки нарушения ее деятельности Оздоровительный комплекс Заонгшинь, 1986). В нашей лаборатории влияние дыхания на центральную нервную систему изучалось с использованием трех методов исследований измерение колебаний общего центра массы тела в положении стоя на платформе с открытыми и закрытыми глазами (метод стабилографии изучение скорости и точности простых и сложных сенсомоторных
(зрительно-двигательных) реакций изучение точности воспроизведения и дифференцирования мышечных усилий. Исследования показали, что использование углубленного спокойного дыхания положительно влияет на устойчивость стояния, снижение физиологического тремора, повышение точности воспроизведения и дифференцирования мышечных усилий, точность сенсомоторных реакций, но при этом несколько замедляется скорость ответных реакций на сигнал. При кратковременной задержке дыхания (в течение 8—10 с) показатели устойчивости стояния, точности воспроизведения и дифференцирования мышечных усилий, скорости и точности сенсомоторных реакций достоверно улучшаются. При увеличении задержки дыхания свыше 12—15 с постепенно точность показанных функций начинает ухудшаться. После прекращения длительной задержки дыхания все показатели значительно ухудшаются, затем постепенно приходят к исходным показателям. После частого относительно длительного дыхания происходит снижение устойчивости стояния и точности дифференцировок. При повышении скорости сенсомоторных реакций снижается их точность. Заболевания органов дыхания и их предупреждение Вдыхательной системе всегда находятся различные микроорганизмы, но их болезнетворное влияние проявляется только при значительном ослаблении организма (например, при заболевании, охлаждении,