Новые научные исследования
Результаты научных исследований показывают, что от функции дыхания зависят многие физиологические и биохимические процессы в организме, состояние центральной и вегетативной нервной системы, физиологические резервы и адаптационные возможности организма. Это позволяет использовать методики респираторного тренинга в качестве средства «активационной терапии». Воздействие на организм через дыхание позволяет управлять функциональным состоянием организма, формировать антистрессорные реакции и достичь гармоничной реакции активации. Возможность длительного проведения респираторного тренинга обеспечивает высокий уровень саморегуляции в организме. Активационная медицина имеет холистическое направление, занимается воздействием на единое целое — на весь организм и его взаимоотношения со средой.
Для врачей и для пациентов важное значение имеет обеспечение безопасности применения таких «глобальных методик», оперативный контроль за функциональным состоянием организма в процессе выполнения дыхательных упражнений, адекватная оценка состояние здоровья и адаптационного резерва. Для разработки такой универсальной программы активационной респираторной терапии и мониторинга за состоянием организма мы проводим научное исследование на кафедре физиологии НГМУ (зав.кафедрой — Заслуженный деятель науки РФ, доктор медицинских наук, профессор, Куликов В. Ю.). В процессе исследования предполагается одновременно использовать медицинскую технологию респираторного тренинга на индивидуальном тренажере-ингаляторе (
http://www.breathing.ru) и технологию кардиобиоуправления, основанную на принципах
биологической обратной связи с применением портативного кардиомонитора (
http://kardiobos.ru/).
Уже первые наблюдения показывают, что такой подход позволяет пациенту во время сеанса лечебного дыхания выбрать оптимальный режим тренировки на основании объективных критериев, а не на «глазок». Особенно важно, что такая программа позволяет оптимизировать процесс дыхательных тренировок и реабилитации для пациентов из группы риска, дает возможность оптимизировать лекарственную терапию.
06.12.2013
Дыхание является наиболее важной функцией организма, оно обеспечивает поддержание оптимального уровня окислительно-восстановительных процессов в клетках. Это и есть так называемое клеточное (эндогенное) дыхание.
В процессе дыхания происходят вентиляция легких и газообмен между клетками организма и атмосферой, клеточные реакции обмена веществ (окисление молекул), осуществляется доставка атмосферного кислорода в клетки. При этом в процессе окисления образуется углекислый газ, который частично используется нашими клетками, а частично выделяется в кровь и затем удаляется через легкие.
В процессе дыхания участвуют специализированные органы (нос, легкие, диафрагма, сердце) и клетки (эритроциты — красные клетки крови, содержащие гемоглобин, специальный белок для переноса кислорода, нервные клетки, реагирующие на содержание углекислого газа и кислорода — хеморецепторы кровеносных сосудов и нервные клетки головного мозга, образующие дыхательный центр).
Обычное дыхание
С тренажёром Фролова
Вдох кислород 21% 18%
углекислый газ 0,03% 3%
Выдох кислород 16% 13%
углекислый газ 4,5% 7,5%
Частота дыхания в минуту 14–18 в минуту 4–6 в минуту
Минутный объем дыхания 7–9 л/мин 4–4,5 л/мин
Вентиляционно-перфузионный коэффициент 0,8–1 1,5–2,5
Условно процесс дыхания можно разделить на три основных этапа: внешнее дыхание, транспорт газов (кислорода и углекислого газа) кровью (между легкими и клетками) и тканевое дыхание (окисление различных веществ в клетках).
Внешнее дыхание — газообмен между организмом и окружающим его атмосферным воздухом.
Транспорт газов кровью. Основным переносчиком кислорода является гемоглобин, белок, который находится внутри эритроцитов. С помощью гемоглобина транспортируется также до 20% углекислого газа.
Тканевое или «внутреннее» дыхание. Этот процесс условно можно разделить на две части:
1. обмен газов между кровью и тканями, потребление кислорода клетками,
2. выделение углекислого газа (внутриклеточное, эндогенное дыхание).
Для поддержания здоровья, для сохранения высоких резервных возможностей организма необходимо поддерживать на должном уровне процесс вентиляции и газообмена, а также высокие резервные возможности дыхательной системы. Это достигается путем специальных тренировок дыхания, в процессе которых изменяются основные параметры дыхания: содержание кислорода и углекислого газа, показатели вентиляции легких (частота и ритм дыхания, минутный объем дыхания ).
В медицинской практике существует несколько систем дыхательных тренировок — гипокисческие тренировки, гиперкапнические тренировки (метод Бутейко), восточные оздоровительные методики дыхания, основанные на уменьшении частоты дыхания, методики, способствующие уменьшению минутного объема дыхания, тренировки с сопротивлением дыханию, тренировки с увеличением дополнительного дыхательного пространства. Уникальность дыхательного тренажера Фролова в том, что он взял лучшее от каждой из техник. Технология его использования очень проста. В аппарат заливается необходимый объем воды, после чего выполняется диафрагмальное дыхание (дыхание не грудью, а «животом»).
Вдох на первом этапе можно выполнять через нос, а затем через рот. При выполнении вдоха через рот (через воду в аппарате) создается сопротивление дыханию на вдохе. Выдох выполняется через рот (через воду в аппарате) — медленно, без напряжения, равномерно, это так называемый выдох с сопротивлением. В процессе тренировок длительность выдоха постепенно увеличивается до 40-50 секунд и более.
«Горный воздух» или гипоксические тренировки
Кратковременная гипоксия (состояние кислородного голодания) — одна из составляющих методики дыхания на тренажере Фролова. Ее суть в том, что в результате удлинения выдоха создается кратковременная гипоксия, благодаря которой организм «учится» наиболее эффективно распределять кислород. Именно такая гипоксия является секретом долгожительства горцев. Почему она так полезна?
Наблюдения показывают, что в результате сеансов гипоксического дыхания улучшается настроение, повышается умственная и физическая работоспособность, раскрываются резервные капилляры, происходит выброс в кровяное русло дополнительных эритроцитов, увеличиваются объем циркулирующей крови, минутный объем кровообращения, улучшается кровоснабжение тканей и доставка кислорода в клетки.
Поэтому гипоксическая тренировка организма является перспективным методом улучшения функций основных физиологических систем и органов: мозга, лёгких, сердца, желудочно-кишечного тракта, репродуктивных органов, лечения и профилактики различных заболеваний, нормализации обмена веществ и укрепления иммунитета.
Дозированное гипоксическое воздействие на человека также повышает сопротивляемость, устойчивость к вредным факторам окружающей среды, оказывает нормализующее действие на обмен углеводов, жиров, белков, электролитов, является практически универсальным немедикаментозным средством повышения адаптационных возможностей, нормализует психофизиологические показатели, эмоциональное состояние и функции вегетативной нервной системы, регулирующей работу внутренних органов.
В результате гипоксических тренировок повышаются не только адаптационные возможности организма, но и уровень неспецифического и специфического иммунитета, значительно снижается частота обострений заболеваний по сравнению с методами традиционной противовоспалительной терапии, нормализуются показатели психоэмоционального состояния, гормонального фона (уровней пролактина, тестостерона, кортизола) и фазовой структуры менструального цикла у женщин.
Кстати, о таком благотворном влиянии умеренной гипоксии в горно-климатических регионах на организм человека известно со времён Гиппократа. В наши дни, в результате многолетних исследований был разработан метод, при котором используются воздушные смеси с пониженным содержанием кислорода — метод гипокситерапии. Он позволяет улучшить функциональное состояние, работоспособность, жизнеспособность путем дозированных гипоксических воздействий — подарить здоровье горцев и тем, кто не живет в горах.
Наиболее эффективный и экономичный метод гипокситерапии был разработан академиком Колчинской А.З. в 1991 году — метод интервальной гипоксической тренировки. Во время таких тренировок человек через маску дышит нормальным воздухом, чередуя его с гипоксической смесью с пониженным (10-12%) содержанием кислорода.
Универсальное влияние гипоксических тренировок на организм позволяет использовать их не только для лечения болезней органов дыхания, кровообращения, нервной системы, защиты от инфекции, радиации, вредных экологических и погодных факторов.
Подобные тренировки дыхания способствуют повышению резервов дыхательной системы, эффективности функции внешнего дыхания, снижению минутного объема дыхания и частоты дыхания, увеличению дыхательного объема, максимальной вентиляции легких, времени задержки дыхания на вдохе. Поэтому гипоксические методики тренировки дыхания получили широкое применение в спортивной практике — они повышают эффективность тренировок, и при этом заменяют дорогой процесс горно-климатических тренировок для спортсменов.
Для проведения сеансов гипоксической тренировки обычно используются специальные комплексы, позволяющие контролировать и регулировать газовый состав воздушной смеси, которой дышит человек. Тренажер Фролова позволяет воспользоваться преимуществами гипоксических тренировок в полном объеме.
Метод Бутейко, или гиперкапнические тренировки
В основе методики дыхания на тренажере Фролова также лежат тренировки дыхания с повышением содержания углекислого газа — гиперкапнические тренировки. Во время них повышается содержание углекислого газа во вдыхаемом воздухе или в легких. Периодическое повышение углекислого газа в легких достигается за счет замедления дыхания и эффекта возвратного дыхания через тренажер. При этом часть углекислого газа, поступающего с выдыхаемым воздухом в аппарат, на вдохе смешивается с вдыхаемым воздухом и в легкие поступает газовая смесь, обогащенная углекислым газом.
Подобные тренировки имеют важнейшее значение для состояния организма. Это объясняется особенностями регуляции процесса дыхания, а также разнообразными физиологическими и биохимическими эффектами углекислого газа.
Длительное время углекислый газ считался чем-то вроде «отбросов организма», побочным продуктом окисления веществ в клетках, подлежащим активному удалению из организма путем энергичной вентиляции легких. Но научные исследования показали, что углекислый газ является фактором, влияющим на важнейшие биологические и физиологические процессы.
Углекислый газ, СО2, влияет на обмен веществ в клетке, на состояние гладкой мускулатуры внутренних органов и сосудов, нервной системы, на кислотно-щелочное равновесие (баланс) в организме, на процесс отделения кислорода от гемоглобина во время прохождения крови через капилляры. Более того, оказалось, что организм человека активно реагирует на повышения углекислого газа в крови: возбуждаются специальные нервные клетки — гиперкапнические хеморецепторы.
А при снижении содержания углекислого газа в крови подобной реакции не отмечается, так как у человека нет хеморецепторов, которые реагируют на снижение уровня СО2. То есть наш организм не реагирует на снижение углекислого газа. Поэтому необходимы определенные дыхательные тренировки, которые поддерживают достаточное содержание углекислого газа в крови и в тканях.
Во время длительных задержек дыхания происходит накопление углекислого газа в крови и тренируются нейроны дыхательного центра. Они таким образом приучаются к определенной концентрации углекислого газа в крови.
Советским ученым Константином Павловичем Бутейко в шестидесятых годах был разработан метод, в основе которого лежала специальная методика регуляция дыхания — волевая ликвидация глубокого дыхания (ВЛГД). В соответствии с этой методикой во время тренировок определенным образом уменьшается глубина дыхания. При этом уменьшаются и потери углекислого газа с выдыхаемым воздухом, происходит накопление СО2 в крови.
Этот процесс естественен для организма — например, во время активных физических упражнений, при физической работе в результате окисления глюкозы в клетках увеличивается образование углекислого газа и таким образом, косвенно, тоже происходит тренировка дыхания в условиях повышения углекислого газа в крови.
В процессе разработки различных индивидуальных средств защиты (противогазы, скафандры и т.п.) учеными также были предложены варианты приборов и устройств, в которых выполняется возвратное дыхание — человек выдыхает в сосуд (например — в пластиковый мешок) и вдыхает оттуда воздушную смесь с повышенным содержанием углекислого газа.
Различные варианты гиперкапнических тренировок применяются и в клинической практике для лечения заболеваний (астма, стенокардия, гипертония и др.), и в спортивной медицине для повышения физической выносливости и восстановления резервов организма после тренировок.
Восточные оздоровительные методики дыхания, основанные на уменьшении частоты дыхания
Методика дыхания на тренажере Фролова предполагает постепенное увеличение длительности времени выдоха и в целом — длительности дыхательного цикла. Таким образом уменьшается частота дыхания, оно замедляется, нейроны дыхательного центра постепенно перестраиваются на иную, более редкую, частоту дыхания. Схожие техники издавна применяются в восточных оздоровительных методиках дыхания.
Что это дает? Известно, что в состоянии покоя, в положении сидя у взрослого человека число дыханий составляет 16-20 в минуту. У людей, регулярно занимающихся физическими упражнениями, этот показатель снижается до 8-12.
Такие подходы практикуются в частности в различных восточных методиках оздоровления. Так, например, у людей, в течение долгого времени занимающихся по системе ци-гун, частота дыхания понижается, достигая 4-6 вдохов в минуту, и даже, в отдельных случаях — двух вдохов в минуту.
Нейрофизиологи обратили внимание на то, что во время дзен-медитации также уменьшается частота дыхания. Уже в начале трансцедентальной медитации уменьшается частота дыхания, общая вентиляция в среднем уменьшается на 1 литр в минуту, снижается уровень потребления кислорода. Когда снижается частота дыхания, нормализуются волновые колебания головного мозга, «запускается» процесс самоизлечения организма.
В целом же частота дыхания отражает состояние здоровья и уровень экономичности работы дыхательной системы, резервные возможности организма, то есть его жизненный потенциал. Чем реже мы дышим, тем больше сил у нашего организма.
Не удивительно, что данное направление оказалось востребовано в спортивной подготовке, поскольку было установлено, что способность произвольно регулировать частоту дыхания позволяет успешно выполнять физические упражнения и быстро восстанавливать состояние спортсмена после тренировки.
Поэтому различные медицинские, оздоровительные и спортивные программы предполагают определенную тренировку дыхания с целью уменьшения частоты дыхания. Но ее можно выполнять и дома, в комфортных для вас условиях — с помощью тренажера Фролова.
Дыхательные методики, способствующие уменьшению минутного объема дыхания
Во время тренировки дыхания на тренажере Фролова также, в результате замедления дыхания и увеличения продолжительности выдоха уменьшается минутный объем дыхания и устраняется гипервентиляция.
Уменьшение минутного объема дыхания повышает экономичность внешнего дыхания, устраняет излишнюю вентиляцию легких, гипервентиляцию. В результате тренировок этого рода отмечается снижение минутного объема дыхания и частоты дыхания, но при этом достоверно увеличивается дыхательный объем, максимальная вентиляция легких, время задержки дыхания на вдохе.
Этот кажущийся парадокс вполне объясним с позиций физиологии. При уменьшении минутного объема дыхания уменьшается излишняя, «холостая» вентиляция, то есть вентиляция мертвого пространства, в котором нет газообмена. Этот объем составляют воздухопроводящие пути (трахея, бронхи). При этом, как отмечают исследователи, улучшается вентиляция альвеол и условия газообмена между альвеолами и капиллярами.
Уменьшение минутного объема дыхания достигается в процессе тренировок дыхания, направленных на произвольное ограничение вентиляции легких и уменьшение частоты дыхания. Этот результат достигается в процессе специальных дыхательных упражнений, например — во время тренировок дыхания по способу ВЛГД (Бутейко К.П.), по методике ПОУМОД (произвольное оптимальное уменьшение минутного объема дыхания). Также для этих целей применяются различные аппаратные варианты регуляции дыхания, например — комплексы БОС (биологической обратной связи). Компактный и технологически продуманный тренажер Фролова также очень удобен для таких тренировок.
Дыхательные тренировки с сопротивлением дыханию
Одной из первых реакций на сопротивление выдоху во время занятий на тренажере Фролова является оптимизация альвеолярной вентиляции и вентиляционно-перфузионного соотношения. На фоне улучшения вентиляции, газообмена, улучшения микроциркуляции восстанавливается обмен веществ в органах и тканях с компенсацией, нарушенные функции регуляторных механизмов.
Сопротивление дыханию на выдохе обеспечивает улучшение бронхиальной проходимости, дренажной функции бронхиального дерева, уменьшает экспираторный коллапс бронхов. Таким образом, тренировки дыхания с сопротивлением улучшают очищение бронхов и легких.
Также в результате тренировок дыхания с сопротивлением отмечено урежение дыхания, увеличение времени задержки дыхания. Происходят определенные изменения и в газообмене — повышается уровень СО2 в альвеолярном и в выдыхаемом воздухе, улучшается альвеолярная вентиляции и вентиляционно — перфузионное соотношение, то есть улучшается газообмен на уровне альвеол, организм получает все необходимое для правильного функционирования.
Тренировки дыхания с сопротивлением применяются как в спорте, так и в клинической медицине. Спортсменам такие упражнения помогают увеличить силу и выносливость дыхательной мускулатуры и позволяют эффективнее использовать возможности дыхательной системы. В медицине такие упражнения помогают больным, страдающим от одышки, позволяют уменьшить негативное влияние синдрома утомления дыхательных мышц.
Также тренировки дыхания с сопротивлением — обязательное условие подготовки специалистов, использующих средства защиты органов дыхания — противогазы, скафандры, акваланги и т.п. Эти тренировки способствуют увеличению силы и выносливости дыхательной мускулатуры, адаптации бронхиального дерева и легочной ткани к нагрузке, оказывают массажное действие на гладкую мускулатуру бронхов и легочную ткань.
Дыхательные тренировки с увеличением дополнительного дыхательного пространства
Во время занятий на тренажере Фролова аппарат является дополнительным дыхательным пространством для занимающегося. Его объем соответствует параметрам, безопасным даже для дошкольников и для больных, имеющих серьезные бронхолегочные заболевания.
В результате применения техники дополнительного дыхательного пространства увеличивается вентиляция легких, возрастает сила и выносливость дыхательной мускулатуры, появляется устойчивость к гипоксии, гиперкапнии, изменениям внутренней среды организма. Регулярное дыхание с дополнительным дыхательным пространством повышает физическую трудоспособность, устойчивость организма к колебаниям кислорода и углекислого газа — а значит, и к различным болезням и стрессам, неблагоприятной окружающей обстановке.
Заключение
Конструкция аппарата тренажера Фролова и методика тренировки дыхания позволяет сочетать несколько наиболее эффективных факторов тренировки дыхательной системы. Все они положительно воздействуют на дыхательную систему и организм в целом, наполняя его силами, бодростью, повышая жизненный тонус и оздоравливая.