Легочные объемы

Содержание

Раздел 1

Сердечно-сосудистая система

Работа сердца --------------------------------------------------------------------- 5

Движение крови по сосудам --------------------------------------------------- 6

Пульс и артериальное давление, характеристика и способы измерения 7

Функциональные пробы --------------------------------------------------------- 9

Регуляция работа сердца -------------------------------------------------------- 13

Раздел 2

Дыхательная система

Внешнее дыхание ----------------------------------------------------------------- 15

Легочные объемы ----------------------------------------------------------------- 16

Легочный газообмен ------------------------------------------------------------- 17

Транспорт кислорода и углекислого газа кровью ------------------------- 17

Обмен газов в тканях ------------------------------------------------------------- 18

Тканевое дыхание ---------------------------------------------------------------- 19

Регуляция дыхания --------------------------------------------------------------- 19

Раздел 3

Энергетические источники мышечной работы

Аэробная, анаэробная производительность

Энергетические источники мышечной работы ---------------------------- 20

Аэробная производительность ------------------------------------------------ 21

Кислородный запрос ------------------------------------------------------------ 22

Анаэробная производительность --------------------------------------------- 23

Порог анаэробного обмена ----------------------------------------------------- 25

Раздел 4

Физиологическая характеристика физических упражнений

Физиологическая классификация движений по В.С.Фарфелю --------- 26

Циклические движения --------------------------------------------------------- 28

Зона работы максимальной мощности -------------------------------------- 29

Зона работы субмаксимальной мощности ---------------------------------- 30

Зона работы большой мощности --------------------------------------------- 31

Зона работы умеренной мощности ------------------------------------------- 32

Работа переменной мощности ------------------------------------------------- 35

Раздел 5

Спортивная тренировка

Принципы спортивной тренировки -------------------------------------------

Раздел 6

Физиологические основы тренированности

Тренированность и спортивная форма --------------------------------------

Показатели тренированности в состоянии покоя -------------------------

Показатели тренированности при стандартных нагрузках -------------

Показатели тренированности при предельных нагрузках --------------

Раздел 7

Лабораторные работы.

Лабораторная работа №1. Оценка физического развития. ---------------

Лабораторная работа №2. Взаимосвязь двигательных и вегетативных

функций при мышечной деятельности.. -------------------------------------

Лабораторная работа №3. Предстартовые функциональные сдвиги

в организме спортсмена. ---------------------------------------------------------

Лабораторная работа №4. Процессы врабатывания при мышечной

деятельности. -----------------------------------------------------------------------

Лабораторная работа №5. Восстановительные процессы

в организме после мышечной деятельности. -----------------------------------

Раздел 1.

Сердечно – сосудистая система.

Работа сердца.

Кровь может выполнять свои функции, только находясь в постоянном движении. Это движение обеспечивается сердцем.

Сердце — полный мышечный орган. Сердечная мышца обладает следующими физиологическими свойствами:

1) возбудимостью (способностью генерировать возбуждение в ответ на раздражение)

2) проводимостью (способностью сердечной мышцы распространять возбуждение от одного участка к другому)

3) сократимостью (способностью сердечной мышцы укорачиваться при возбуждении) 4) автоматизмом (способностью возбуждаться без внешних воздействий); это свойство присуще только сердечной мышце.

Сердце делиться на 2 половины: правую и левую, каждая из которых состоит из предсердия и желудочка. Кровь бедная кислородом от органов и тканей поступает в правую половину, откуда выталкивается к легким. В легких она насыщается кислородом и поступает в левую половину, откуда вновь поступает к органам.

Работа сердца имеет циклический характер и состоит из трех фаз: систолы (сокращения) предсердий, когда кровь поступает в желудочки; систолы желудочков, когда кровь выталкивается желудочками в сосуды (аорту и легочный стол); диастолы (расслабления).

Количество крови, которое выбрасывается желудочком при каждом сокращении (в каждую систолу) - называется систолическим объемом. Его величина зависит от количества притекающей крови и силы сердечных сокращений. В состоянии покоя у взрослых здоровых людей он равен 60-80 мл.

Во время систолы из желудочков выбрасывается не вся кровь, содержащаяся в них. Остающаяся кровь называется резервным объемом. За счет резервного объема увеличивается систолический объем во время работы (до 100 - 150мл, у высококвалифицированных спортсменов – до 200мл).

Наибольшей величины систолический объем достигает при относительно легкой работе (с ЧСС до 170 ударов). При увеличении мощности работы он перестает расти или даже снижается.

Количество крови, выбрасываемое сердцем за 1 минуту, называется минутным объемом (ЧСС х систолический объем). Он зависит от размеров тела и выполняемой работы. В покое он гораздо ниже (около 5л). При выполнении работы (с увеличением ЧСС и систолического объема) может увеличиваться до 30л, а у высоко тренированных спортсменов до 40л и более.

Минутный и систолический объемы являются важнейшими показателями производительности сердца.

Движение крови по сосудам.

Кровь движется по двум последовательно соединенным отделам:

1) большому кругу кровообращения, начинающемуся в левом желудочке и заканчивающемуся в правом предсердии, обеспечивающему различные ткани кислородом и питательными веществами и удаляющему из них продукты обмена;

2) малому (легочному) кругу кровообращения, который начинается в правом желудочке и заканчивается в левом предсердии. Кровь, проходя по этому кругу через лёгкие, отдает в окружающую среду углекислый газ и обогащается кислородом.

Движение крови по сосудам определяется двумя факторами - давлением, оказываемым на кровь и сопротивлением, которое возникает при трении ее о стенки сосудов и вихревых движениях

Различают объемную и линейную скорость кровотока.

Линейная скорость движения крови — это скорость перемещение ее частиц вдоль сосуда. Она измеряется в см/сек. Линейная скорость больше в центре сосуда и меньше около стенок, а также она выше в аорте и крупных сосудах и ниже в венах. Самая низкая линейная скорость в капиллярах, т.к. их суммарная площадь сечения в 600-800 раз больше, чем площадь сечения аорты.

Объемная скорость движения крови - это количество крови, протекающее через поперечное сечение сосуда за единицу времени.

Общая объемная скорость - это количество крови, протекающее за 1 минуту через всю кровеносную систему. Измеряется в л/мин.

Местная объемная скорость — это количество крови, протекающее за 1 минуту через какой-либо орган. Измеряется в мл/мин.

Пульс и артериальное давление.

Характеристика и способы измерения.

Пульс - это толчкообразные, ритмичные смещения стенок артерий вследствие заполнения их кровью, выбрасываемой при систоле левого желудочка

Обычно пульс определяется на лучевой артерии у основания большого пальца. При этом область выше лучезапястного сустава обхватывается так, чтобы большой палец поддерживал руку исследуемого с тыльной стороны, а концевые фаланги 2,3,4 пальцев находились на лучевой артерии, слегка прижимая ее к лучевой кости.

Пульс также можно исследовать на сонной и височной артериях. Исследуя пульс, определяют, прежде всего, его частоту и ритм, а также наполнение.

Частота пульса зависит от количества систол левого желудочка. У взрослого здорового человека частота пульса в покое колеблется от 60 до 80 ударов в минуту. На нее влияют: положение тела (в положении лежа ЧСС на 10 ударов меньше), пол (у женщин пульс чаще), возраст (у детей ЧСС больше), уровень тренированности (у занимающихся спортом ЧСС меньше), а у спортсменов также спортивная специализация (пульс реже у спортсменов, тренирующихся на выносливость).

Учащение пульса сверх 80 ударов в минуту называется тахикардией, а замедление до уровня ниже 60 ударов - брадикардией.

Тахикардия чаше всего свидетельствует о повышении активности синусового узла под действием симпатической нервной системы. В покое тахикардия может возникать при эмоциональном напряжении, переутомлении, повышении температуры тела, усилении функции щитовидной железы, а также в восстановительном периоде после физической нагрузки.

Брадикардия может быть следствием повышения тонуса блуждающего нерва (физиологическая) или следствием заболеваний сердца (патологическая). Физиологическая брадикардия может возникать у спортсменов, тренирующихся на выносливость. Она может достигать 40 ударов в минуту и свидетельствовать об экономизации работы сердечно-сосудистой системы.

Ритмичность - также является важной характеристикой пульса. Ритмичным считается пульс, когда промежутки между ударами равны. Нарушения ритма называются аритмиями. Они могут быть физиологическими и патологическими. К физиологическим относится дыхательная аритмия (учащение пульса на вдохе), которая обычно наблюдается в молодом возрасте.

Показателем наполнения пульса является сила колебаний стенки артерии. Наполнение зависит от величины систолического объема сердца.

Артериальное давление — это давление движущейся по артериальной системе крови.

Уровень артериального давления зависит от силы систолического выброса левого желудочка, систолического объема, вязкости крови и скорости ее оттока через капилляры и вены, которая определяется тонусом этих сосудов, т.е. периферическим сопротивлением.

Различают максимальное, минимальное и пульсовое давление.

Максимальное (систолическое) артериальное давление (САД) - это давление крови во время систолы левого желудочка сердца. Его уровень зависит от силы систолического выброса и систолического объема.

Минимальное (диастолическое) артериальное давление (ДАД) - это давление крови в артериях во время диастолы левого желудочка. Оно определяется уровнем периферического сопротивления сосудов.

Пульсовое артериальное давление - это разница между систолическим и диастолическим давлением. Оно косвенно свидетельствует о величине систолического выброса. Чем оно выше, тем больше систолический выброс.

Артериальное давление выражается в миллиметрах ртутного столба и чаще всего определяется с помощью специального аппарата - тонометра и фонендоскопа. Чаще оно измеряется на плечевой артерии. При этом лучевая артерия сдавливается манжетой, наполненной воздухом. Затем, постепенно выпуская воздух из манжеты, с помощью фонендоскопа определяют артериальное давление. Уровень давления, при котором появляется первый ясно слышимый тон - это уровень систолического давления; уровень давления, фиксируемый в момент исчезновения тонов - это уровень диастолического давления.

Нормальными величинами артериального давления для взрослых людей считаются:

• для систолического - от 100 до 139 мм ртутного столба

• для диастолического - от 60 до 89 мм ртутного столба

Функциональные пробы.

Для того чтобы оценить функциональное состояние сердечно-сосудистой системы, особенно при отклонениях в ее работе, не проявляющихся в состоянии покоя, выявить степень тренированности - применяют функциональные пробы. Наиболее простой пробой, которую можно использовать даже при обследованиях детей дошкольного возраста является проба Мартине - 20 приседаний за 30 секунд.

В зависимости от функционального состояния ССС реакция ее на нагрузку может быть различной.

Нормотоническая реакция - наиболее благоприятная реакция ССС на нагрузку. Она проявляется увеличением систолического давления (на 15-30 % от исходного уровня при пробе Мартине), снижением диастолического (на 10-30%) и ростом пульсового, что свидетельствует об увеличении сердечного выброса. Наиболее важной характеристикой нормотонической реакции является параллельное нарастание частоты пульса и пульсового давления (они должны увеличиваться до 60-80 % от исходного уровня при пробе Мартине). Процент увеличения пульсового давления не должен значительно отставать от процента учащения пульса.

Гипотоническая реакция — заключается в значительном увеличении ЧСС (на 120-150 % от исходного уровня при пробе Мартине) при незначительном увеличении систолического давления и неизменном диастолическом. Пульсовое давление при этом также почти не изменяется.

Такая реакция считается неблагоприятной. Она свидетельствует о том, что усиление функции ССС, необходимое при физической нагрузке обеспечивается не одновременным увеличением систолического объема и пульса, что является более экономичным, а увеличением лишь ЧСС.

Гипотоническая реакция может наблюдаться при функциональной неполноценности ССС, а также у спортсменов при переутомлении и после перенесенных заболеваний.

Гипертоническая реакция - также является неблагоприятной. Она может проявляться значительным увеличением систолического давления (иногда свыше 200 мм ртутного столба при пробе Мартине), ЧСС и незначительным увеличением диастолического давления; либо значительным увеличением диастолического давления (свыше 90 мм ртутного столба) при незначительном увеличении систолического. Для гипертонической реакции характерно увеличение периферического сопротивления сосудов. Такая реакция возможна у лиц с гипертонической болезнью либо с предрасположенностью к ней, а также у спортсменов в состоянии переутомления.

Реакция со ступенчатым подъемом систолического артериального давления проявляется выраженным учащением пульса. При этом САД, измеренное на 2-3 минуте восстановительного периода выше, чем измеренное непосредственно после нагрузки.

Такая реакция характерна для организма с ослабленной функциональной способностью сердечно-сосудистой системы и обычно наблюдается после скоростных нагрузок. Эта реакция свидетельствует о том, что ССС не способна адекватно реагировать на нагрузку и достаточно быстро наращивать свою производительность в соответствии с возрастающими потребностями организма.

Ступенчатая реакция также может отмечаться у спортсменов при переутомлении и сопровождаться жалобами на быструю утомляемость, боли в ногах после нагрузки и т.д. Такая реакция может быть временным явлением и исчезать при изменении режима тренировки.

Дистоническая реакция — характеризуется значительным увеличением пульса и САД (иногда свыше 200 мм ртутного столба), при этом ДАД, определяемое слуховым методом доходит до 0, т.е. тоны на плечевой артерии четко выслушиваются, даже когда уровень давления достигает нулевой отметки. Это явление называется - феноменом бесконечного тона.

Феномен бесконечного тона может наблюдаться при утомлении, после перенесенных инфекционных заболеваний. В норме может встречаться у подростков и юношей, а также у здоровых спортсменов после очень тяжелой мышечной работы.

Решать вопрос о том физиологическая ли это реакция или патологическая необходимо индивидуально. Если феномен бесконечного тона держится после обычной функциональной пробы не более 2-х минут - его можно считать физиологическим.

Важное значение для оценки функционального состояния ССС имеет анализ восстановительного периода. Длительность восстановительного периода зависит от интенсивности нагрузки и от функционального состояния ССС.

После пробы Мартине ЧСС должна восстанавливаться в течение 2-х мин, артериальное давление — 3-х минут. Чем быстрее идет восстановление, тем выше уровень функционального состояния ССС.

Помимо пробы Мартине можно использовать более сложные функциональные пробы, такие как проба Летунова, Гарвардский степ-тест, тест PWC170.

Проба Летунова проводится в 3 этапа:

1 - 20 приседаний за 30 секунд;

2 - бег на месте в максимальном темпе 15 секунд;

3 - бег на месте 2 минуты под ритм, задаваемый метрономом с частотой 180 уд в минуту.

При этом после каждого этапа производится измерение артериального давления. Первый этап дает представление о реакции ССС на нагрузку вообще, второй - о ее способности адаптироваться к скоростной нагрузке и третий характеризует выносливость ССС.

Гарвардский степ-тест - заключается в восхождении на ступеньку стандартной величины в определенном темпе определенное время.

Для мужчин: высота ступени - 50 см, время 5 минут, темп - 30 восхождений и спусков в минуту.

Для женщин: соответственно - 45 см, 4 минуты при том же темпе. После пробы трижды в восстановительном периоде определяется ЧСС за 30 секунд:

1 - с 60 до 90 секунды;

2 - со 120 до 150 секунды;

3 - со 180 до 210 секунды.

Результаты подсчетов подставляются в формулу, по которой подсчитывается индекс Гарвардского степ - теста (ИГСТ).

ИГСТ= t х 100.

(f1 + f2 + f3) х 2

где f1 - ЧСС за период с 60 до 90сек,

f2 - со 120-до 150 сек,

f3 - со 180-до 210 сек,

t - время выполнения теста в секундах.

Физическая работоспособность считается отличной, если ИГСГ больше 90; хорошей -80-89; средней - 65-79; ниже средней - 55-64; низкая - если ИГСТ ниже 55.

Тест PWC-170 - наиболее сложный. Его можно проводить с использованием велоэргометра, позволяющего точно дозировать нагрузку.

Принцип теста основан на том, что существует зависимость между ЧСС и мощностью выполняемой работы. Это позволяет предсказать, оценив ЧСС при выполнении обследуемым работы небольшой мощности, какой будет ЧСС при выполнении им работы любой мощности большей по интенсивности.

Поскольку установлено, что ЧСС, равная 170 уд/мин соответствует оптимальному по производительности режиму работы ССС, подсчитывают мощность работы, соответствующей данному пульсовому режиму с помощью формулы:

PWC170 =W2 + (W2 – W1) х 170 – f1,

f2 – f1

где W1 и W2 - мощность первой и второй контрольных нагрузок, измеряемая в кгм/мин; f1 и f2 - ЧСС после первой и второй нагрузок.

Средняя величина PWC170 для спортсменов – мужчин - 1520 кг м /мин,

для женщин - 780 кгм /мин.

Существуют различные стандарты для разных спортивных специализаций.

Регуляция работы сердца.

Сердечная мышца обладает автоматизмом, т.е. способна ритмически сокращаться при отсутствии внешних воздействий под влиянием импульсов, возникающих в самом сердце, в клетках - водителях ритма.

Режим работы сердца не постоянен, он изменяется в зависимости от изменяющихся условий, от потребностей организма. При необходимости сердечный выброс может увеличиваться более чем в 5 раз по сравнению с уровнем покоя.

Способность сердца к адаптации обусловлена 2-мя типами регуляторных механизмов:

1) внутрисердечной регуляцией (связанной со свойствами миокарда)

2) внесердечной регуляцией (включающей гуморальную и нервную).

Внутрисердечная регуляция - заключится в том, что сердце, изолированное от внешних влияний, при постоянной ЧСС может самостоятельно приспосабливать свою деятельность к увеличению нагрузки объемом, отвечая увеличением выброса. В основе этих процессов лежит механизм Франка-Старлинга: при увеличении притока крови к сердцу - сильнее растягиваются сердечные волокна; чем больше растянуты волокна во время диастолы, тем сильнее сокращается сердце во время систолы.

Внесердечная регуляция. Сердце иннервируется симпатическим и парасимпатическим отделом вегетативной нервной системы.

Парасимпатические влияния осуществляются посредством блуждающего нерва. Блуждающий нерв — это анаболический нейрорегулятор. Он усиливает анаболические процессы в сердце и сокращает его энерготраты. Под действием блуждающего нерва увеличивается количество гликогена в миокарде, замедляется сердечный ритм (уменьшается ЧСС), уменьшается сила сердечных сокращений, уменьшается скорость проведения возбуждения по миокарду.

Однако без расхода энергии невозможна жизнь, адаптация, любая деятельность, поэтому симпатический отдел, в противоположность парасимпатическому, стимулирует освобождение и использование энергии. Симпатическому отделу присуща эрготропная функция, заключающаяся в стимуляции потребления питательных веществ, усилении окислительных процессов, мобилизации гликогена. Под влиянием симпатических импульсов увеличивается ЧСС, усиливаются сердечные сокращения, улучшается проведение возбуждения.

Гуморальная регуляция осуществляется главным образом гормонами, такими как адреналин, глюкагон, тироксин и др.

Адреналин — гормон, вырабатываемый мозговым веществом надпочечников. Он выделяется в кровь при эмоциональных и физических нагрузках. Его действие подобно действию симпатической нервной системы, медиатором которой является норадреналин.

Гормоны коры надпочечников — кортикостероиды увеличивают силу сердечных сокращений.

Гормон поджелудочной железы — глюкагон, также увеличивает ЧСС и повышает чувствительность сердца к симпатическим влияниям.

Высшим регулятором сердечной деятельности - является кора головного мозга. Она способна и тормозить и активизировать работу сердца. Кора является органом психической деятельности и обеспечивает целостные приспособительные реакции организма, например, такое как предстартовое состояние. Под влиянием различных эмоций — страха, радости, тревоги корой активизируется целый комплекс эндокринных желез, гормоны которых изменяют работу сердца.

Раздел 2.

Дыхательная Система.

Внешнее дыхание.

Газообмен между организмом и окружающей средой называется дыханием. Дыхание как функция состоит из следующих процессов:

1) внешнего дыхания;

2) обмена газов между кровью и альвеолами;

3) переноса газов кровью;

4) обмена газов между кровью и тканями;

5) тканевого дыхания.

Внешнее дыхание обеспечивается дыхательным актом (циклом). Дыхательный цикл состоит из двух фаз: вдоха и выдоха.

Вдох немного короче выдоха, их соотношение - 1: 1,3. Вдох осуществляется при участии следующих мышц: основной — диафрагмы, вспомогательных — наружных межреберных мышц.

Выдох происходит пассивно при расслаблении мышц вдоха. Мышцы, способствующие выдоху, подключаются лишь при форсированном (усиленном) дыхании. К мышцам выдоха относятся мышцы брюшной стенки. Они увеличивают внутрибрюшное давление, что способствует движению купола диафрагмы вверх и уменьшению объема грудной клетки.

В процессе работы дыхательные мышцы преодолевают определенное сопротивление. 2/3 сопротивления приходятся на эластическое сопротивление (эластическую тягу) легких, которая создается в основном за счет поверхностно-активных веществ — сурфактантов, выстилающих альвеолы изнутри. Они помогают альвеолам сохранять сферическую форму, препятствуя перерастяжению на вдохе и спадению на выдохе.

1/3 сопротивления, преодолеваемого мышцами, приходится на неэластическое сопротивление воздушному потоку воздухопроводящих путей. Это сопротивление зависит от просвета воздухопроводящих путей - голосовой щели и бронхов. На выдохе – просвет сужается, что является причиной увеличения времени выдоха. Также изменяется и просвет бронхов.

Объем воздуха, вдыхаемый за каждый цикл – называется дыхательным объемом (ДО).

В покое дыхательный объем невелик. При работе ДО может увеличиваться за счет резервного объема вдоха.

Резервный объем вдоха - это количество воздуха, которое можно вдохнуть дополнительно после спокойного вдоха.

Резервный объем выдоха - это количество воздуха, которое можно выдохнуть дополнительно после спокойного выдоха.

ДО, резервные объемы вдоха и выдоха составляют жизненную ёмкость легких.

Жизненная емкость легкость (ЖЕЛ) - это количество воздуха, которое можно выдохнуть при максимально возможном выдохе после максимально возможного вдоха. Величина ЖЕЛ зависит от пола, возраста, размеров тела, тренированности и у спортсменов от спортивной специализации. У мужчин она больше, чем у женщин, и больше у спортсменов, тренирующихся на выносливость, т.е. занимающихся теми видами спорта, где энергообеспечение идет за счет аэробных источников. У взрослых молодых людей больше, чем у пожилых и детей. Средняя величина ЖЕЛ для юноши 20 лет ростом 175см составляет 4,5л; для девушки такого же возраста ростом 165см -3,2л.

Особенно велика ЖЕЛ у пловцов и гребцов (может достигать 9л), т.к. у этих спортсменов сильно развиты вспомогательные дыхательные мышцы (большие и малые грудные).