Прерывистая гипоксия - новый метод тренировки,
реабилитации и терапии
Доктор биологических наук, профессор Н.И. Волков
Российская государственная академия физической культуры, Москва
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.
Список литературы
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.
12.
Пауков В.С., Хитров Н.К. Патология. - М.: Медицина, 1989. - 352.
13.
Сиротинин Н.Н. Гипоксия и ее значение в патологии //Гипоксия. - Киев: Изд. АН
УССР, 1949, с. 22.
14.
Фефилатьев Л.П., Бровко Л.П., Волков Н.И. Интервальная гипоксическая тренировка
и технические средства ее реализации в спорте //Современные достижения
спортивной науки. - С.-Петербург, 1994, с. 76.
Для
подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://lib.sportedu.ru/