Дыхание
является наиболее важной функцией организма, оно обеспечивает
поддержание оптимального уровня окислительно-восстановительных
процессов в клетках, клеточного (эндогенного) дыхания. В процессе
дыхания происходит вентиляция легких и газообмен между клетками
организма и атмосферой, осуществляется доставка атмосферного кислорода
в клетки, происходит использование его клетками для реакций обмена
веществ (окисление молекул). При этом в процессе окисления образуется
углекислый газ, который частично используется нашими клетками, а
частично выделяется в кровь и затем удаляется через легкие.
В
обеспечении процесса 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, 14—18 дыханий в минуту
Дыхание с тренажером Фролова, 4—6 дыханий в минуту
Обычное дыхание
Дыхание с тренажером 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 дыханий в минуту
4—6 дыханий в минуту
Минутный объем дыхания, л/мин.
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 два:
обмен газов между кровью и тканями, потребление кислорода клетками и
выделение углекислого газа (внутриклеточное, эндогенное дыхание).
Функцию
дыхания можно охарактеризовать с учетом параметров, с которыми напрямую
связано, сопряжено дыхание - содержание кислорода и углекислого газа,
показатели вентиляции легких (частота и ритм дыхания, минутный объем
дыхания ). Очевидно, что и состояние здоровья определяется состоянием
функции дыхания, а резервные возможности организма, запас здоровья
зависит от резервных возможностей системы дыхания.
Для
поддержания хорошего 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.
«Горный воздух» или гипоксические тренировки.
Гипоксические тренировки — дыхание гипоксическими смесями
(с пониженным содержанием кислорода во вдыхаемом воздухе). О
благотворном влиянии умеренной гипоксии в горно-климатических регионах
на организм человека известно со времён Гиппократа. Общеизвестно, что
среди долгожителей больше всего людей, живущих в горной местности.
Научные
исследования показали, что при дыхании воздухом с низким содержанием
кислорода ("горным воздухом") в организме человека в процессе адаптации
к гипоксии развивается комплекс приспособительных реакций. В результате
многолетних исследований был разработан метод, при котором используются
воздушные смеси с пониженным содержанием кислорода — метод
гипокситерапии. Этот метод позволяет достичь улучшения функционального
состояния, работоспособности, жизнеспособности и качества жизни
человека путем дозированных гипоксических воздействий. В процессе
гипокситерапии оздоровление организма достигается путем увеличения
физиологических резервов.
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 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.
Наиболее
эффективный и экономичный метод гипокситерапии разработан академиком
Колчинской А.З. в 1991 году - метод интервальной гипоксической
тренировки. Во время таких тренировок человек через маску дышит
нормальным воздухом чередуя с гипоксической смесью с пониженным
(10-12%) содержанием кислорода. 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.
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 - 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.
Аналогичный эффект обеспечивает
методика дыхания на тренажере Фролова — в результате удлинения выдоха
создается кратковременная гипоксия и таким образом в процессе дыхания
на тренажере мы проводим тренировку организма, аналогичную интервальной
гипоксической тренировке на сложных и дорогостоящих комплексах
гипокситерапии.
Метод Бутейко или гиперкапнические тренировки.
Гиперкапнические
тренировки — это тренировки дыхания, во время которых повышается
содержания углекислого газа во вдыхаемом воздухе или в легких. 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 важнейшим
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, на
состояние 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 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.
Так, например, 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 разработан метод ВЛГД,
в основе которого специальная методика регуляция дыхания - волевая
ликвидация глубокого дыхания. В соответствии с этой методикой во время
тренировок определенным образом уменьшается глубина дыхания, при этом
уменьшаются потери углекислого газа с выдыхаемым воздухом и происходит
накопление СО2 в крови. Многие по ошибке путают метод Бутейко К.П. и
методики, основанные на задержках дыхания.
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.)
предложены варианты различных 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.
Методика дыхания на тренажере
Фролова позволяет проводить тренировки дыхания с повышением углекислого
газа — гиперкапнические тренировки. 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.
Восточные оздоровительные методики дыхания, основанные на уменьшении частоты дыхания.
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.
В
целом же частота дыхания отражает состояние здоровья и уровень
экономичности работы дыхательной системы, резервные возможности
организма, то есть его жизненный потенциал.
Поэтому
различные медицинские, оздоровительные и спортивные программы
предполагают определенную тренировку дыхания с целью уменьшения частоты
дыхания.
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 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. Также отмечено, что регулярное моление снижает
частоту дыхания и нормализует волновые колебания головного мозга,
способствуя процессу самоизлечения организма.
Медленное
дыхание обычно используется как для достижения измененного состояния
сознания в начале терапии, так и для закрепления результата, после
достижения интеграции негативного опыта с сознанием.
Естественно,
что и в спортивной подготовке данное направление оказалось,
востребовано, поскольку было установлено, что способность произвольно
регулировать частоту дыхания позволяет успешно выполнять физические
упражнения и быстро восстанавливать состояние спортсмена после
тренировки.
Методика дыхания на тренажере Фролова
предполагает постепенное увеличение длительности времени выдоха и в
целом — длительности дыхательного цикла. Таким образом уменьшается
частота дыхания, дыхание замедляется, нейроны дыхательного центра
постепенно перестраиваются на иную , более редкую, частоту дыхания.
Уменьшение минутного объема дыхания
- повышения экономичности внешнего дыхания, устранения излишней
вентиляции легких, гипервентиляции. В результате тренировок этого рода
отмечается снижение минутного объема дыхания и частоты дыхания,
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 (БутейкоК.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).
Во время
тренировки дыхания на тренажере Фролова ® также, в результате
замедления дыхания и увеличения продолжительности выдоха уменьшается
минутный объем дыхания и устраняется гипервентиляция.
Дыхательные тренировки с сопротивлением дыханию.
Сопротивление
дыханию — 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 аэродинамической резистивной
нагрузке, оказывают массажное действие на гладкую мускулатуру бронхов и
легочную ткань.
Сопротивление дыханию на выдохе
обеспечивает улучшение бронхиальной проходимости, дренажной функции
бронхиального дерева и уменьшению экспираторного коллапса бронхов.
Таким образом, тренировки дыхания с сопротивлением улучшают процессы
очищения бронхов и легких. Также в результате тренировок дыхания с
сопротивлением отмечено урежение дыхания, увеличение времени задержки
дыхания. Происходят определенные изменения и в газообмене — повышение
СО2 в альвеолярном и в выдыхаемом воздухе, улучшается альвеолярная
вентиляции и вентиляционно — перфузионное соотношение, то есть
улучшается газообмен на уровне альвеол.
Сопротивление
дыханию на выдохе определяется обычно как искусственная регуляция
дыхания с сопротивлением на выдохе — РИД, или ДРС — дополнительное
респираторное сопротивление. Применение сопротивления дыханию позволяет
определить дыхательный тренажер как динамический дыхательный резистор —
ДДР.
Сопротивление дыханию на выдохе определяется обычно
как искусственная регуляция дыхания с сопротивлением на выдохе — РИД,
или ДРС — дополнительное респираторное сопротивление. Применение
сопротивления дыханию позволяет определить дыхательный тренажер как
динамический дыхательный резистор — ДДР.
Естественно,
одной из первых реакций на сопротивление выдоху является оптимизация
альвеолярной вентиляции и вентиляционно-перфузионного соотношения. На
фоне улучшения вентиляции, газообмена, улучшения микроциркуляции
развиваются процессы восстановления нарушений обмена веществ в органах
и тканях с компенсацией, восстановлением нарушенных функций,
регуляторных механизмов.
Дыхательные тренировки с увеличением дополнительного дыхательного пространства.
Дополнительное
дыхательное пространство (ДДП) — применение ДДП во время дыхательной
гимнастики естественно вызывает процессы адаптации к гиперкапнии,
гипоксии, тренирует дыхательную мускулатуру. В результате применения
ДДП увеличивается вентиляция легких, силы и выносливости 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.
Во время занятий на тренажере сам
аппарат является дополнительным дыхательным пространством, его объем
соответствует параметрам ДДП безопасным даже для детей дошкольников и
для больных, имеющих серьезные бронхолегочные заболевания.
Конструкция
аппарата тренажера Фролова и методика тренировки дыхания позволяет
сочетать несколько наиболее эффективных факторов тренировки дыхательной
системы - гипоксию, гиперкапнию, сопротивление дыханию, дополнительное
дыхательное пространство, уменьшение минутного объема дыхания и
замедление дыхания. Таким образом, осуществляется респираторный
тренинг, во время которого действуют одновременно несколько факторов и
организм адаптируется к нескольким различным факторам, происходит
сочетанный респираторный тренинг.