ПРЕРЫВИСТАЯ ГИПОКСИЯ - НОВЫЙ МЕТОД ТРЕНИРОВКИ, РЕАБИЛИТАЦИИ И ТЕРАПИИ

ВЫСОКИЕ ТЕХНОЛОГИИ В СПОРТЕ И ФИЗИЧЕСКОМ ВОСПИТАНИИ

Abstract

INTERRUPTED HYPOXIA - A NEW METHOD OF TRAINING, REHABILITATION AND THERAPY.

N.I. Volkov, Dr. Hab., professor

Russian State academy of physical culture, Moscow

Key words: hypoxia, aerobic exchange, emotional stress, functional incompetence, metabolic and functional processes.

It is well known, that short impacts of moderate hypoxia can be used for organism's adaptive reserve accretion, different kinds of diseases healing and prevention. Lowered oxygen volume in breathed air can be used in professional sports training also. Motor activities in the conditions of interval hypoxia is the new non-medicamentous method of health-improvement and diseases prophylaxy in sports and clinical medicines. Practical using of moderate hypoxia is possible with the specially constructed equipment. Moderate hypoxia using in sports training allows to gain high results in shortened terms.

ПРЕРЫВИСТАЯ ГИПОКСИЯ - НОВЫЙ МЕТОД ТРЕНИРОВКИ, РЕАБИЛИТАЦИИ И ТЕРАПИИ

Доктор биологических наук, профессор Н.И. Волков
Российская государственная академия физической культуры, Москва

Ключевые слова: гипоксия, аэробный обмен, эмоциональное напряжение, функциональная недостаточность, метаболические и физические процессы.

Введение. Состояние гипоксии (кислородной недостаточности) возникает всякий раз, когда напряжение кислорода в клетках и тканях организма становится ниже критического значения, при котором еще возможно поддержание максимальной скорости ферментативных окислительных реакций в дыхательной цепи митохондрий. Причины, непосредственно обуславливающие возникновение и развитие состояния гипоксии, могут быть как внешнего (изменение газового состава среды, подъем на высоту, затруднение легочного дыхания), так и внутреннего характера (функциональная недостаточность или патологические изменения жизненно важных органов, резкие изменения обмена веществ, сопровождающиеся увеличением кислородного запроса тканей, действие ядов и вредных продуктов обмена и т.д.). Независимо от причин, ее порождающих, гипоксия оказывает выраженное влияние на протекание метаболических и физиологических процессов в организме, определяющих состояние здоровья и работоспособности человека.

Кратковременное воздействие умеренных степеней гипоксии стимулирует аэробный обмен в большинстве органов и тканей, повышает общую неспецифическую резистентность организма, способствует развитию адаптации к различного рода неблагоприятным воздействиям [1, 6, 10]. Увеличение продолжительности воздействия гипоксии или резкое повышение силы этого воздействия, зависящее от степени снижения давления О₂ во вдыхаемом воздухе, неизбежно приводит к различного рода функциональным расстройствам и развитию стойкой патологии (например, горная болезнь и т.п. [9]). Остро развивающаяся тканевая гипоксия является наиболее опасным спутником большинства тяжелых заболеваний [12, 13]. Однако периодически возникающая гипоксия той или иной степени обычна для многих форм трудовой, воинской и спортивной деятельности [3, 5, 8]. С учетом этого обстоятельства пребывание в условиях умеренной гипоксии или повторное использование ее кратковременных воздействий может быть использовано в целях увеличения адаптационного резерва организма, лечения и профилактики ряда заболеваний, а также специальной подготовки к условиям профессиональной деятельности.

Многие виды профессионального труда, отдельные формы воинской службы и особенно занятия спортом связаны с необходимостью выполнения напряженной мышечной работы, резко повышающей кислородный запрос и приводящей к возникновению тканевой гипоксии, имеющей обратимый характер и сменяющейся значительным усилением аэробного обмена при прекращении работы или при снижении ее интенсивности. К возникновению гипоксии регионального характера приводят также необходимость поддержания фиксированных поз рабочего акта, затрудняющих кровоток и дыхание, и значительные эмоциональные напряжения, сопровождающиеся выбросом катехоламинов в кровь и увеличением метаболической потребности тканей в кислороде. Следует также отметить, что многие виды профессиональной и воинской деятельности требуют многочасового нахождения в замкнутом пространстве в состоянии напряженного ожидания (работа операторов, управление сложными аппаратами и системами). Выраженная гиподинамия на фоне отрицательных эмоций в этих случаях способствует развитию астенезии и падению работоспособности.

Чтобы обеспечить успешную деятельность в указанных условиях и поддержать высокую работоспособность, необходима специальная гипоксическая подготовка. Основными средствами такой подготовки являются эпизодически повторяющиеся сеансы искусственно вызываемой гипоксии (подъемы в барокамерах, дыхание в замкнутое пространство или просто задержки дыхания, вдыхания смесей с низким содержанием О₂ и т.п.), варьирующие по продолжительности и величине снижения РО₂. К настоящему времени разработано и предложено для использования на практике несколько разновидностей технических устройств, позволяющих создавать искусственную гипоксическую среду. По своим характеристикам такого рода устройства делятся на стационарные (барокамеры, аппараты-гипоксикаторы большой производительности), портативные, рассчитанные на обслуживание небольшого числа пациентов в быстро изменяющихся условиях среды, и устройства индивидуального пользования (специальные маски с дополнительным мертвым пространством, закрытые системы возвратного дыхания и т.п.). С помощью такого рода технических устройств представляется возможным реализовать на практике различные методологии использования искусственно вызванной гипоксии и ее комбинации с иными физиотерапевтическими, диетарными и фармакологическими воздействиями в целях улучшения здоровья, повышения физической и умственной работоспособности, лечения и профилактики различного рода заболеваний.

Интервальная гипоксическая тренировка. Достигаемый эффект гипоксического воздействия определяется суммарной продолжительно стью сеанса и величиной снижения парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе. При резком падении РО₂, сопровождающемся острым развитием тяжелых гипоксических состояний, поддержание заданного уровня функционирования организма возможно только в течение нескольких десятков секунд или минут. При менее резком падении РО₂ развитие гипоксии и нормальная функциональная активность распростра няются на период времени, исчисляемый многими минутами или даже часами.

При установлении оптимальных режимов гипоксической тренировки следует придерживаться одного общего принципа: сила и продолжительность гипоксического воздействия должны ограничиваться той физиологической нормой, при которой еще возможны эффективная компенсация происходящих функциональных сдвигов и быстрое восстановление после прерывания сеанса гипоксии.

Отмечено, что развитие адаптации к условиям гипоксии и повышение общей неспецифической резистентности организма существенно ускоряются в том случае, если общая доза гипоксического воздействия разделяется на несколько отдельных повторных периодов гипоксической экспозиции, совершаемых через определенные моменты нормобарической респирации [2, 4, 11]. Такая форма организации гипоксической подготовки обычно обозначается как прерывистая, или интервальная, гипоксическая тренировка (ИГТ). В этой статье мы будем придерживаться последнего из приведенных терминов как наиболее принятого среди специалистов [7]. В этой форме гипоксической подготовки существует возможность широкого варьирования соотношений силы и продолжительности отдельного гипоксического стимула с продолжительностью пауз нормобарической респирации и общим временем экспозиции к гипоксии.

При установлении основных параметров ИГТ следует принять во внимание, что развитие ответной реакции организма на острое воздействие гипоксии требует определенного времени: необходимая продолжительность для отдельного гипоксического воздействия - 3-10 мин. Общая продолжительность ежедневного сеанса гипоксии должна быть достаточной для развития адаптационной реакции организма на такое воздействие. Эта суммарная доза гипоксии будет зависеть от ее степени и состояния общей неспецифической резистентности организма. Как правило, общая продолжительность гипоксических сеансов в течение одного дня не должна превышать 1,5-2 ч.

По остроте гипоксического воздействия диапазоны допустимого снижения концентрации О₂ во вдыхаемом воздухе во время гипоксических сеансов, используемых в качестве тренировки, могут быть разделены на три степени:

- умеренная (подострая) гипоксия , достигаемая при снижении содержания О₂ во вдыхаемом воздухе в пределах от 20 до 15 об%;

- острая гипоксия , развивающаяся при падении содержания О₂ во вдыхаемом воздухе до 15-10 об%;

- сверхострая гипоксия , возникающая при снижении О₂ во вдыхаемом воздухе ниже 10 об%.

Варьируя параметры ИГТ, можно добиться необходимой степени избирательного воздействия на основные физиологические функции организма и направленно влиять на отдельные стороны обмена веществ. Это открывает широкие возможности для использования ИГТ в целях профилактики и лечения различного рода заболеваний, улучшения состояния здоровья и повышения производительности труда.

Основные режимы интервальной гипоксической тренировки . Выбор эффективного режима ИГТ осуществляется в зависимости от избранной цели подготовки, конкретного состава пользовате лей и их функционального статуса, а также специфических условий профессиональной деятельности, в которых применяется данный метод. Ниже приводится описание тех основных режимов ИГТ, которые обычно применяются для улучшения функционального состояния и повышения производи тельности пациентов без существенных отклонений в состоянии здоровья и с определенным уровнем физической подготовленности.

Тренировочный и общеоздоровительный эффект ИГТ, как уже указывалось выше, зависит от выбора значений ее основных параметров - силы гипоксического воздействия (содержания О₂ во вдыхаемом воздухе), продолжительности отдельной гипоксической экспозиции, длительности паузы нормобарической респирации воздухом обычного состава, количества повторных экспозиций, общей длительности ежедневного сеанса гипоксической тренировки и некоторых иных дополнительных условий. Для целей реабилитации и профилактики заболеваний могут быть предложены следующие хорошо изученные режимы ИГТ:

1. Базовый тренировочный режим. Продолжительность отдельного периода гипоксической экспозиции - 3-5 мин, пауза нормобарической респирации - 5 мин. Количество повторных экспозиций в одном сеансе - 10-12 раз. Содержание О₂ во вдыхаемом воздухе - 14-15 об%. В течение одного тренировочного дня возможно наличие одного или двух сеансов ИГТ в данном режиме.

Применяется на протяжении 3-4 недель, 4-5 раз в неделю при регулярном медицинском контроле.

2. Втягивающий тренировочный режим. Продолжительность отдельного периода гипоксической экспозиции - 1 мин, пауза нормобарической респирации - 1 мин. Количество повторных экспозиций в одной серии - от 3 до 6 раз. Количество серий в одном сеансе ИГТ - 3-4. Пауза нормобарической респирации между сериями - 5 мин. Содержание О₂ во вдыхаемом воздухе - 12 об%.

Этот режим применяется на начальном этапе тренировки, при возобновлении занятий после вынужденного перерыва, а также при всяком резком изменении условий и образа жизни занимающихся.

3. Активизирующий тренировочный режим. Продолжительность отдельного периода гипоксической экспозиции - 30 с. Количество повторных экспозиций в одном сеансе ИГТ - 12-16. Паузы нормобарической респирации между сериями - 1,5-2 мин. Содержание О₂ во вдыхаемом воздухе - 10 об%.

Обязательные условия применения режима: отсутствие каких-либо серьезных заболеваний, хорошая переносимость гипоксических условий.

4. Профилактический режим. Продолжительность отдельного периода гипоксической экспозиции - 45 с, паузы нормобарической респирации - 45 с. Количество повторных экспозиций - 10-12 раз. Количество серий в одном сеансе - 3-4. Паузы нормобарической респирации между сериями - 1,5-2 мин. Cодержание О₂ во вдыхаемом воздухе - 12-14 об%.

Режим используется в периоды, когда не применяются какие-либо иные виды физиотерапии.

Комбинируя вышеописанные режимы ИГТ в соответствии с условиями и общими задачами реабилитации занимающихся, можно избежать нежелательных срывов эмоционального состояния и добиться выраженного улучшения здоровья и высокой работоспособности

Аппаратурное обеспечение интервальной гипоксической тренировки . Успешное применение метода ИГТ на практике связано прежде всего с его аппаратурным обеспечением и используемым способом создания гипоксических условий. К настоящему времени предложено несколько различных способов и технических устройств для создания гипоксических условий, которые могут быть использованы в разных режимах ИГТ.

На раннем этапе развития идеи метода ИГТ использовались в основном упрощенные способы создания гипоксических условий, не требующие применения специальной аппаратуры. К таким способам следует отнести задержку дыхания, дыхание в замкнутое пространство, дыхание с дополнительным мертвым пространством и т.п. Некоторые усовершенствованные модификации этих способов применяются на практике и в наши дни. Основной недостаток упрощенных способов связан с невозможнос тью создания стационарных условий респирации, необходимых для дозирования гипоксического воздействия. Этого недостатка лишены стационарные способы создания гипоксических условий с использованием барокамер и специальных аппаратов-гипоксикаторов. Барокамерный способ создания гипоксии имеет давние традиции и хорошо отработан на практике. Его недостатки - высокая стоимость, громоздкость, сложности в эксплуатации и невозможность быстрых изменений параметров гипоксического стимула, что является необходимым в реализации отдельных методов ИГТ. Эти недостатки устранены в аппаратах-гипоксика торах. Наиболее простые из них представляют собой системы возвратного дыхания с частичным поглощением О₂ и поглощением выделяемой в процессе дыхания СО₂. В более совершенных аппаратах-гипоксикаторах используется принцип мембранного разделения газовых смесей [10, 14] для создания гипоксических смесей определенного состава.

Производимый фирмой "Климби" (Москва) аппарат "Эверест 1" - один из наиболее совершенных и удобных в эксплуатации аппаратов-ги поксикаторов. В нем используется принцип разделения газовых смесей при помощи высокопро изводительных мембранных модулей, а применяемый в аппарате компрессор достаточно высокой мощности позволяет поддерживать необходимую скорость нагнетаемого потока гипоксической воздушной смеси, при которой пользователь не испытывает каких-либо затруденний в реализации любой из предлагаемых программ ИГТ.

Заключение . ИГТ - новый метод гипоксической подготовки, широко используемый в клинической и спортивной медицине в качестве безмедикаментозного средства терапии и профилактики заболеваний, укрепления здоровья и повышения физической работоспособности.

Практические приложения ИГТ становятся возможными благодаря использованию аппаратов-гипоксикаторов, основанных на мембранном принципе разделения газовых смесей. Такими аппаратами могут оснащаться кабинеты физиотерапии в клиниках, санаториях и домах отдыха, реабилитационные центры и спортивно-медицинские заведения. Использование метода ИГТ в целях реабилитации и повышения работоспособности наряду с традиционными средствами позволяет добиваться высоких результатов за более короткие сроки подготовки.

Литература

1. Барбашова З.И. Динамика повышения резистентности организма и адаптивных реакци на клеточном уровне в процессе адаптации к гипоксии //Успехи физиол. наук, 1970, т. 1, № 3, с. 70.

2. Березовский В.А., Жаглин А.В., Стрелков Р.Б. Нормобарическая гипокситерапия //Интервальная гипоксическая тренировка: эффективность, механизмы действия. - Киев: КГИФК-ЕЛТА, с. 59.

3. Волков Н.И. Гипоксия и анаэробная производительность спортсменов //Акклиматизация и тренировка спортсменов в горной местности. Алма-Ата, 1965, с. 103.

4. Волков Н.И. Современные методы гипоксической подготовки в спорте //3-й Международный конгресс "Теория деятельности и социальная практика", 26-29 июня 1995 г., Москва. - М.: Физкультура, образование, наука, 1995, с. 27.

5. Гандельсман А.Б. Кислородная недостаточность и двигательная деятельность //Координация двигательных и вегетативных функций при мышечной деятельности человека. - М.-Л.: Наука, 1965, с. 44.

6. Жиронкин В.Г. О повышении устойчивости животных к токсическому действию избытка кислорода путем гипоксической тренировки //Кислородная недостаточность. - Киев: Изд. АН УССР, 1963, с. 353.

7. Интервальная гипоксическая тренировка: эффективность, механизмы действий. - Киев: КГИФК-ЕЛТА, 1992. - 159 с.

8. Колчинская А.З. Кислород. Физическое состояние, работоспособность. - Киев: Наукова Думка, 1991. - 205 с.

9. Малкин В.Б., Гиппенрейтер Е.Б. Острая и хроническая гипоксия //Проблемы космической биологии, т. 35. - М.: Наука, 1977. - 315 с.

10. Меерсон Ф.З., Твердохлиб В.П., Боев В.М., Фролов Б.А. Адаптация к периодической гипоксии в терапии и профилактике. - М.: Наука, 1989. - 70 с.

11. Меерсон Ф.З. Адаптационная медицина: механизмы и защитные эффекты адаптации. - М. Hypоxia Medical, 1993. - 331 c.