Показатели функции внешнего дыхания водолаза. Физическая работоспособность водолаза

Обновлено: 14.05.2024

Внешнее дыхание - термин, обозначающий циркуляцию воздуха, направленную по системе дыхательных путей. Отклонения от нормы в процессе указывают на заболевания. Оценка функции внешнего дыхания способна выявить нарушения в работе легких, а так же бронхов, диагностирует скрытые патологии.

ФВД: что это такое?

Исследование ФВД - процедура, определяющая вентиляционную способность легких. Тест дает представление о полном и остаточном объеме воздуха в легких, скорости движения воздуха во внутренних органах. Врачи сравнивают результаты диагностики с показателями нормы функции внешнего дыхания и делают вывод о прогрессировании заболевания, эффективности лечения, ставят диагноз.

Оценка ФВД безопасна и проводится взрослым и детям. Тест помогает выявить причину одышки, контролировать состояние организма у спортсменов, людей, относящихся к группе риска (курящие, работники вредных производств). Исследование необходимо и пациентам, готовящихся к операции на легких и бронхах.

Показания и противопоказания

Обязательным тест считается при наличии показаний:

приступы удушья;
хронический кашель;
частые ОРВИ;
одышка при отсутствии сердечно-сосудистых заболеваний;
синюшность кожи носогубного треугольника;
выделение гноя или мокроты с неприятным запахом;
боли в грудной клетке;
выявление повышенного уровня углекислого газа в крови по результатам лабораторных анализов;
патологии легких, обнаруженные в ходе других обследований;
бронхиальная астма.

Плановое обследование проходят курильщики и спортсмены перед стартом соревнований.

Как медицинское исследование, анализ ФВД имеет противопоказания. Тест не проводится при наличии у пациента туберкулеза, пневмоторакса, умственных и психических расстройств, кровотечений в дыхательных органах, глаукомы. Исследованию не подлежат люди, перенесшие аневризму аорты, инфаркт или инсульт, дети до 5 лет и пожилые в возрасте после 75 лет.

Что показывает функция внешнего дыхания

На монитор аппарата во время теста выводится ряд показателей, которые подлежат расшифровке специалистом. Поскольку уровень подготовки и физической активности индивидуальны для каждого пациента, оценка результатов также будет разниться.

Разъясняя пациенту особенности функционирования его дыхательной системы, доктор может прокомментировать, что показывает функция внешнего дыхания. К основным показателям относятся:

Жизненная емкость легких (ФЖЕЛ). Оценивается объем газов, которые вмещают в себя легкие при максимальном наполнении. Норма показателя - 3,5 л, но у спортсменов, детей, стариков он может отличаться. Допустимо отклонение на 20%.
Форсированная жизненная емкость. Так называется максимальный объем выдыхаемого воздуха. В норме - 80% от ЖЕЛ.
Объем резервного вдоха и выдоха. Показатель теста демонстрирует разницу между максимальным и спокойным вдохом и выдохом. Нормальным считается величина 1,5 л, т. е. 30-40%.
Общая емкость легких. От ЖЕЛ отличается тем, что во время исследования учитывается пространство легких, не участвующее в газообмене.
Объем форсированного выдоха за 1 с. Величина демонстрирует объем воздуха, выдыхаемого с максимальной скоростью в первую секунду. В норме ЖЕЛ должна уменьшиться за этот период на 25%.
Индекс Тиффно. Это соотношение предыдущего показателя к ЖЕЛ. Нормой считается индекс 0,7.

Основываясь на перечисленных показателях теста, врач диагностирует патологии плевры, легких и бронхов, мышц, отвечающих за дыхание.

ФВД: подготовка к исследованию

Чтобы пройти обследование, вы можете обратиться в наш центр и получить консультацию опытного кардиолога. Врач расскажет, как проводится функция внешнего дыхания, и как правильно подготовиться к анализу.

Перед диагностической процедурой необходимо исключить факторы, влияющие на результат. За несколько дней до теста запрещено:

курить;
употреблять алкогольные напитки;
употреблять сытную пищу в большом количестве;
выполнять физические нагрузки;
пить лекарства, которые влияют на фвд.

Пациенту заранее заготавливает легкую одежду, не сдавливающую живот и грудь.

Метод исследования функции внешнего дыхания в МЦОЗ:

Процесс, как делают и как проверяют функцию внешнего дыхания, зависит от выбранного способа. Каждый из них отличается технически и по количеству определяемых показателей.

Спирометрия. Тест позволяет оценить объем вдыхаемого и выдыхаемого воздуха. Прибор, с помощью которого проводятся замеры, - спирометр.

Для распознавания хронической обструктивной болезни легких и бронхиальной астмы может применяться спирометрическая проба с бронхлитиками. Тест выполняется для оценки значимости препятствия.

Детям до 5 лет исследование ФВД не проводят: крик, плач, негативные эмоции искажают данные. Школьники проходят тест в кабинете функциональной диагностики, он оснащен игрушками, тут царит благожелательная атмосфера. Найти подход к ребенку может педиатр. Детям до 9 лет понять инструкции врача помогают картинки. Тесты проводят 2-3 раза. Если результаты мало отличаются, исследование считают информативным.

ФВД: расшифровка, показатели

Цель исследования - выявление аномалий ФВД. Для этого врач анализирует полученные показатели и ставит диагноз. Есть различные типы нарушений функции внешнего дыхания:

Обструктивный. Воздухоносные пути перекрываются на любом уровне. Понижен показатель объема воздуха при форсированном выдохе за 1 секунду, индекса Тиффно. Подобные изменения встречаются при бронхите, хронической обструктивной болезни легких, бронхиальной астме.
Рестриктивный. Уменьшается объем функционирующей легочной ткани. На фоне патологий одновременно снижаются показатели форсированного выдоха, ЖЕЛ, форсированной жизненной емкости. Результат теста характерен для пневмофиброза, саркоидоза, воспаления легких.
Смешанный. Одновременно снижаются все перечисленные показатели. Такая ситуация характерна для ателектаза - спадение ткани легких.

Результаты исследований выводятся на монитор в виде цифровых данных и графиков. Самостоятельно пациенту расшифровать их сложно: для этого требуются медицинские знания. Лучше обратиться к врачу, который грамотно прокомментирует данные теста.

Сделать это можно в Международном центре охраны здоровья. У нас работают квалифицированные доктора, которые проведут обследование легких, расшифруют показатели и назначат курс лечения.

Если пациент обращается в клинику впервые, врач осмотрит его, расспросит о жалобах и назначит один из типов исследования ФВД. Перед процедурой он расскажет о ходе процедуры, предоставит инструкции, чтобы пациент чувствовал себя комфортно.

Традиционно обследованием легочной ткани пациента занимается пульмонолог, лечением детей и подростков - детский пульмонолог. Когда причина ухудшения состояния не определена, поможет терапевт. Он поставит предварительный диагноз, направит к пульмонологу или кардиологу. Обращаясь в нашу клинику, пациенты могут быть уверены, что им окажут высококвалифицированную помощь.

Для записи на исследование звоните нам или заполняйте на интернет-ресурсе специальную форму. Операторы выберут комфортное для клиента время, сориентируют по стоимости, напомнят о подготовке к тесту.

Показатели функции внешнего дыхания водолаза. Физическая работоспособность водолаза

1 Сибирский государственный университет физической культуры и спорта Министерства спорта Российской Федерации

Число юных аквалангистов (дайверов), систематически пребывающих под водой, с каждым годом увеличивается. Целью исследования явилось изучение показателей системы внешнего дыхания у детей при однократном подводном погружении с аквалангом в условиях плавательного бассейна. В исследовании приняли участие 28 здоровых мальчиков в возрасте 12-13 лет. Спирографию у детей проводили в лабораторных условиях при помощи программно-аппаратного комплекса «Спиро-Спектр». Исследованы динамические легочные объемы: частота дыхания, жизненная емкость легких (ЖЕЛ), форсированная ЖЕЛ (ФЖЕЛ), объем форсированного выдоха за 1-ю секунду (ОФВ1) и расчетные показатели. Установлено, что у детей после дайвинга отмечалось достоверное снижение показателя механических свойств аппарата вентиляции ОФВ1 в среднем на 5 %, снижение динамических параметров выдоха MEF 75 %, MEF 50 % и MEF 25 % в среднем на 7 %.

3. Гольтяпин В.В., Шовин В.А. Косоугольная факторная модель артериальной гипертензии первой стадии // Вестник Омского университета. - 2010. - № 4. - С. 120-128.

4. Мизерницкий Ю.Л., Цыпленкова С.Э. Бронхиальная гиперреактивность. Функциональные состояния и заболевания в педиатрии / под ред. А.Д. Царегородцева, В.В. Длина. - М.: Оверлей, 2011. - С. 332-353.

6. Следков А.Ю., Довгуша В.В. Особенности функционирования организма человека в гипербарической среде. - СПб., 2003. - 152 с.

7. Chenot J.-F., Simmenroth-Nayda A. Die Tauchtauglichkeitsuntersuchung für Sporttaucher // Zeitschrift für Allgemeinmedizin. - 2007. - № 10. - P. 417-426.

8. Ivkovic D., Markovic M., Todorovic B.S. et al. Effect of a single pool dive on pulmonary function in asthmatic and non-asthmatic divers // Diving and Hyperbaric Medicine. - 2012. - Vol. 42. - № 2. - P. 72-77.

9. Neuman T.S., Bove A.A., O’Connor R.D., Kelsen S.G. Asthma and diving // Ann. Allergy. - 1994. - Vol. 73. - P. 344-350.

10. Neubauer B., Mutzbauer T.S., Struck N. et al. Mechanical impedance of the respiratory tract in divers before and after // Eur. J. Appl. Physiol. - 2005. - Vol. 95. - Р. 454-463.

11. Wollin P., Christmann M., Kroker A., Zielen S. Lung function testing in children before and after an age-adapted SCUBA dive in a swimming pool // Pneumologie. - 2011. - № 5. - P. 308-313.

12. Smerz R. Epidemiology and treatment of decompression illness in children and adolescents in Hawaii, 1983-2003 // SPUMS J. - 2005. - № 35. - Р. 5-10.

Дайвинг с автономным подводным дыхательным аппаратом (аквалангом) стал популярным видом активного отдыха во всем мире. Число юных аквалангистов (дайверов), систематически пребывающих под водой, с каждым годом увеличивается. Поэтому в научной литературе дискутируется вопрос о безопасности для здоровья ребенка занятий дайвингом.

Экспериментальные исследования показали, что организм ребенка особенно подвержен воздействию неблагоприятных факторов водной среды. У детей и подростков в 2,5 раза чаще, чем у взрослых дайверов, отмечаются случаи артериальной газовой эмболии легких [12]. Погружение под воду могут быть опасными для здоровья детей и тогда, когда практикуются погружения в экстремальных условиях и на большие глубины.

Бронхиальная астма принадлежит к числу распространенных (от 10 до 15 %) аллергических болезней в детском возрасте. За последние годы во всем мире, в том числе и в России, отмечается тенденция к увеличению заболеваемости бронхиальной астмой детей. Бронхиальная астма у детей в силу их анатомо-физиологических особенностей имеет своеобразный клинический образ и представляет значительные трудности для диагностики. Поэтому в клинической практике диагноз бронхиальной астмы в этом возрасте устанавливают не всегда своевременно [4].

В последнее время все больше детей с генетической предрасположенностью к бронхиальной астме совершают подводные погружения с аквалангом, несмотря на то, что врачи не дают им разрешение на занятия дайвингом. Проблема также заключается и в том, что дайверы часто отрицают наличие у них бронхиальной астмы при заполнении медицинской анкеты.

Известно, что при занятиях дайвингом на организм человека влияет комплекс факторов, основными из которых являются: изменение гравитации, психоэмоциональный стресс, физические нагрузки, воздействие дыхательных газов и гипотермия. Комплекс этих факторов требует от организма напряжения защитно-приспособительных механизмов, высокой физиологической и физической устойчивости [5, 6, 7].

Скорость потока воздуха, проходящего через дыхательные пути в легкие, зависит от плотности вдыхаемой газовой смеси. При увеличении глубины погружения плотность воздуха возрастает, что приводит к повышению нагрузки на функцию легких дайвера. Дыхание холодной, сухой и плотной газовой смесью через регулятор давления второй ступени акваланга приводит к увеличению сопротивления на вдохе и выдохе, повышению мощности работы дыхательной мускулатуры. Большинство здоровых людей обладают значительными резервами системы дыхания и редко замечают изменения ее функции до достижения глубины 30 метров или увеличения давления до 4 атмосфер. Теоретически можно предположить, что данные факторы могут провоцировать бронхоспазм у людей больных бронхиальной астмой. Это, в свою очередь, повышает риск развития баротравмы легких [8]. Однако проведенные исследования показали, что при удовлетворительном состоянии здоровья люди, страдающие бронхиальной астмой, могут быть сертифицированы для подводного плавания с аквалангом [9]. Поэтому представляется актуальным исследование функции внешнего дыхания у юных дайверов.

Цель исследования

Целью исследования явилось изучение показателей системы внешнего дыхания у детей при однократном подводном погружении с аквалангом в условиях плавательного бассейна.

Материал и методы исследования

В исследовании приняли участие 28 здоровых мальчиков в возрасте 12-13 лет (средние значения роста 153,5±2,5 см; массы тела 43,4±1,4 кг; индекса массы тела 17,7±0,5кг/м 2 ), допущенных к занятиям дайвингом по состоянию здоровья. Критерии включения испытуемых в исследование: отсутствие психических, соматических и инфекционных заболеваний; соответствие показателей биоэлектрической активности, гемодинамики головного мозга, физического и нервно-психического развития возрастной физиологической норме; предоставление справки от врача о возможности заниматься дайвингом; отсутствие жалоб на состояние здоровья в период, непосредственно предшествующий занятиям дайвингу; наличие письменного согласия родителей на участие детей в исследовании.

Исследования проводились в крытом плавательном бассейне «Альбатрос» Сибирского государственного университета физической культуры и спорта города Омска. Погружение осуществлялось в сопровождении инструктора. Курс обучения состоял из 10 занятий (подводных погружений с аквалангом). Занятия и обследование проводились по разработанной нами методике [2], длительность каждого занятия составляла 30,0±5,0 минут. Подводное плавание с аквалангом осуществлялось на глубине 4,5 м, при температуре воды 27 °C. В баллонах находился чистый сжатый воздух под давлением 150 атм.

Спирографию у детей проводили в лабораторных условиях непосредственно до и повторно, через 10 мин после дайвинга, при помощи портативного программно-аппаратного комплекса «Спиро-Спектр», (Нейрософт, Россия) по общепринятой методике в стандартных условиях (при температуре 22-24 ºC, в тихой комнате в спокойной обстановке). Во время исследования ребенок находился в удобном кресле в расслабленном состоянии. Исследованы динамические легочные объемы: жизненная емкость легких (ЖЕЛ), форсированная ЖЕЛ (ФЖЕЛ), объем форсированного выдоха за 1-ю секунду (ОФВ1), частота дыхания и расчетные показатели.

Первичная статистическая обработка экспериментальных данных включала в себя сравнение групп по показателям и проводилась методами непараметрической статистики с использованием критерия Вилкоксона. Перед проведением анализа осуществлялось формирование базы данных исходных показателей, проверка выборок на однородность и наличие нормального распределения с помощью критерия Шапиро - Уилка [3]. При всех подсчетах минимально достоверными считали различия при P

Результаты исследования и их обсуждение

Результаты исследования показали, что у детей в покое до плавания с аквалангом частота дыхания составляла в среднем 15,4±2,7 в 1 мин. Известно, что жизненная емкость легких отражает состояние дыхательной мускулатуры, бронхиальных путей и дают возможность оценить функциональные возможности системы внешнего дыхания. Установлено, что жизненная емкость легких у юных дайверов в покое до подводного погружения составляла в среднем 2700±400 мл. Необходимо отметить, что указанные показатели внешнего дыхания детей соответствовали их возрастной физиологической норме.

Известно, что подводное плавание с аквалангом в связи с возникающим при этом повышением давления воды на организм вызывает изменение в функционировании системы дыхания. Дальнейшие исследования показали, что после подводного погружения данные показатели у юных дайверов достоверно не изменились. Частота дыхания среднем составляла 14,7±3,5 в 1 мин, а жизненная емкость легких - 2600±500 мл. Установлено, что в покое на глубине 4,5 м дыхание у детей урежалось до 9,7±2,4 в мин (табл. 1).

Фоновые значения частоты дыхания, жизненной емкости легких у юных дайверов, занимающихся подводным плаванием с аквалангом (n=28, M±m)

Министерство Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий

Человеку труднее координировать свои движения из-за потери части массы тела благодаря наличию силы плавучести.

Поскольку вода почти несжимаема, ее плотность, вязкость и теплопроводность очень мало изменяется с увеличением давления.

Теплообмен организма человека в воде. Температура воды в верхних слоях водоемов зависит от климатических условий и может колебаться в пределах от −2ºС (морская вода) до 30-35ºС. Повышение значения теплоемкости и теплопроводности воды требует дополнительных средств защиты организма от переохлаждения.

Известно, что источниками образования тепла в организме являются питательные вещества - белки, жиры и углеводы, поступающие в организм с пищей (при окислении 1 г белка освобождается 4,1 ккал тепла, 1 г жиров - 9,1 ккал тепла, 1 г углеводов - 4,1 ккал тепла). Освобожденная энергия идет на выполнение работы и поддержание постоянной температуры тела. Одновременно с образованием тепла организм отдает его в окружающую среду путем лучеиспускания, теплопередачи и испарения воды с поверхности кожи и слизистых оболочек дыхательных путей. В воде процесс теплопередачи значительно усиливается, потери тепла возрастают. Организм переохлаждается, снижается температура тела, при температуре тела ниже 22 0 С человек погибает. Поэтому при спусках под воду для защиты от переохлаждения в холодной воде водолаз надевает специальные утеплители.

Распространение звука и слышимость в воде. В воде, как в более плотной среде, звук распространяется в 4,5 раза быстрее, чем в воздухе (320-330 м/с - в воздухе и 1400-1500 м/с - в воде), а поглощается в сотни раз меньше..

Несмотря на это, условия слышимости под водой много хуже, чем на воздухе. Объясняется это особенностями восприятия звука человеком.

Слуховым аппаратом человека звук воспринимается двояко: путем передачи колебаний воздуха через барабанные перепонки и путем так называемой костной проводимости (черепная проводимость), когда звуковые колебания воспринимаются и передаются в слуховой аппарат костями черепа.

Большая скорость распространения звука в воде отрицательно сказывается на звуковой ориентации водолаза под водой. Это объясняется тем, что на воздухе звук воспринимается главным образом благодаря воздействию звуковых колебаний на барабанные перепонки ушей. В воде человек воспринимает звуки путем костной проводимости, звуковые колебания водной среды почти беспрепятственно передаются к слуховому аппарату костями черепа. Костная проводимость звука обуславливает одновременно восприятие звука обоими ушами, что приводит к тому, что водолаз не может точно определить направление звука и ориентироваться по нему под водой. Дело в том, что в воздухе звук приходит в одно ухо на небольшую долю секунды (0,0001 с) раньше, чем в другое. Поэтому человек может определить направление, откуда происходит звук с небольшой ошибкой 1-3°. В водной среде даже у опытных водолазов отклонение от фактического направления на источник звука может составлять 90-100%.

Восприятие звука под водой зависит от того, в какой степени голова контактирует с жидкой средой. При погружении в снаряжении с жестким шлемом звуковые колебания воды воспринимаются его стенками, а от них передаются газовой среде, окружающей голову водолаза, и только после этого, ослабленные шлемом, достигают органов слуха. Потери звуковой энергии при прохождении через стенку шлема бывают насколько велики, что водолаз не слышит звуков, передаваемых через воду. При погружении без шлема или в мягком, хорошо обтягивающем голову резиновом шлеме звук воспринимается за счет костной проходимости, так как акустическое сопротивление воды и костной ткани практически одинаково и затухание звуковых колебаний при переходе от воды к голове минимально. В этих условиях водолаз хорошо воспринимает звуки и может слышать в воде даже разговорную речь, если она передается через особый гидрофон. Когда два водолаза соприкасаются металлическими шлемами, они также хорошо слышат друг друга и могут разговаривать, поскольку устраняется промежуточная среда (вода), а с металла на металл звук передается с существенно меньшими потерями.

Для связи с водолазом используются водолазные телефоны. В ряде случаев при работе водолазов в плотно облегающих резиновых шлемах для связи с ними с поверхности, а также для связи водолазов между собой, используются различные источники звука с подачей условных сигналов, кроме того, используются сигналы визуальной связи между водолазами.

Распространение света и видимость под водой. При пребывании человека под повышенным давлением функции глаза, как правило не нарушаются, но видимость в водной среде хуже, чем в воздушной, что объясняется рядом причин.

На границе двух сред с различными плотностями явление рефракции заключается в преломлении и отражении световых лучей. В роговице, хрусталике и стекловидном теле глазного яблока лучи преломляются таким образом, что фокусируют изображение видимого объекта на сетчатой оболочке задней стенки глазного яблока. Сетчатка же, состоящая из чувствительных клеток − палочек и колбочек, преображает световые сигналы в нервные, которые проходят по глазному нерву в анализирующий центр мозга. Надо заметить, что разница коэффициентов преломления воды и воздуха не корректируется глазами, и картина подводного мира состоит из размытых пятен, не имеющих четких границ. Для полноценного зрения под водой достаточно наличия воздушной прослойки перед глазами. Для этого и придумали маску для подводного плавания. Теперь лучи перед попаданием на глаз проходят через слой воздуха, что возвращает эффективность зрению. Однако проходящие через стеклянную маску лучи преломляются еще перед рефракцией в глазных структурах, искажая действительность (все предметы кажутся крупнее и ближе приблизительно на 25%). Начинающим водолазам приходится привыкать к постоянному обману зрения под водой (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Схема восприятия человеком реального

и мнимого изображения под водой.
Вода вследствие большого рассеивания и поглощения световых лучей пропускает свет много хуже воздуха, кроме того, солнечный свет или свет от источников, расположенных над водой, в значительной степени отражается ее поверхностью (особенно при волнении, даже небольшом). Видимость в воде зависит от прозрачности, освещенности предметов. С увеличением глубины освещенность быстро падает за счет поглощения и рассеивания света. Уже на глубине 3 м в морской воде она составляет 0.3 - 0.5 освещенности на поверхности. В полдень, когда солнце стоит высоко, в воду проникает больше солнечных лучей, чем ранним утром или в часы заката.

Чем больше взвешенных частиц в воде, тем сильнее световое рассеивание и тем хуже видимость под водой. Так, высокая прозрачность в открытом океане обусловлена скудостью планктона и отсутствием органической донной взвеси. А вот видимость в устьях рек, воды которых несут в море громадную массу взвешенной органики, близка к нулю. Рассеяние световых лучей приводит к постепенному понижению освещенности с глубиной. Естественно, что и скорость затемнения зависит от прозрачности воды. Человек живет в мире дневного света, который на самом деле состоит из многих цветовых составляющих, обусловленных волнами разной длины. Цветовой спектр под водой сильно изменяется, так как вода поглощает их неодинаково. Так, в чистой океанской воде красные лучи поглощаются на первом же метре, оранжевые − на пятом, а желтый цвет исчезает на глубине 10 м. Вот поэтому и видим мы подводные мир в зелено-голубом цвете. Для того, чтобы страхующий лучше вас видел, рекомендуется использовать гидрокостюмы и снаряжение ярких расцветок. Только нужно не забывать, что многие цвета в воде теряют яркость.

Плавучесть и остойчивость водолаза. Погружение под воду, пребывание в воде, выполнение различных работ и передвижение в воде водолаз может осуществить только тогда, когда он обладает определенной величиной плавучести и имеет устойчивое положение. Плавучесть водолаза и его устойчивое положение в воде (остойчивость водолаза) определяются в основном величинами и точками приложения воздействующих на него силы тяжести и выталкивающей (архимедовой) силы, называемой далее силой плавучести (рис.2.2).

Сила плавучести (выталкивающая) − сила, выталкивающая тело, погруженное в жидкость, численно равна массе жидкости, вытесненной телом; направлена всегда вверх и приложена в центре объема тела. Для водолаза она численно равна массе воды, вытесненной им при погружении под воду в соответствующем виде снаряжения.

Сила тяжести (притяжения) − сила, с которой тело притягивается к земле, направлена вертикально вниз и приложена к точке, называемой центром тяжести. Для водолаза сила тяжести состоит из сумм масс его тела, снаряжения и предметов, надетых на него.

Рис. 2.2. Силы тяжести и плавучести, действующие на водолаза

ЦП - центр плавучести; ЦТ - центр тяжести водолаза
В зависимости от соотношения силы тяжести и силы плавучести водолаз может иметь положительную, отрицательную или нулевую (нейтральную) плавучесть. Если сила плавучести больше силы тяжести, водолаз имеет положительную плавучесть, если наоборот, то плавучесть водолаза отрицательная, а при равенстве этих сил водолаз будет находиться в состоянии равновесия. Плавучесть принято измерять единицами силы. Так, выражение «водолаз имеет положительную плавучесть 3 кгс» означает, что сила плавучести у водолаза больше силы тяжести на 3 кгс (рис. 2.3).

Водолазные грузы подбирают таким образом, чтобы при работе на грунте водолаз имел отрицательную плавучесть 2-8 кгс, а при плавании под водой - нулевую плавучесть. Известно, что тело человека имеет отрицательную плавучесть примерно 1 кгс. Водолаз, одетый в гидрокостюм, имеет положительную плавучесть около 10-12 кгс, для компенсации которой применяются дополнительные грузы.

Рис. 2.3. Плавучесть водолаза:

положительная; нулевая; отрицательная
С силой плавучести и силой тяжести тесно связана остойчивость водолаза, т.е. его способность сохранять под водой определенное положение, а при отклонении легко к нему возвращаться. Водолаз имеет остойчивое положение, если центр тяжести водолаза, одетого в снаряжение, расположен ниже центра выталкивающей силы примерно на 20 см. Если это условие не будет выполнено, то остойчивость нарушается. Так, например, если водолазные грузы закрепить высоко и тем самым сместить центр тяжести выше центра плавучести, то при наклоне возникающая пара сил будет опрокидывать водолаза вниз головой и, чтобы удержатся на ногах, ему придется приложить большие усилия. Если же грузы опустить очень низко, то наклону водолаза будет оказывать большое сопротивление сила плавучести.

Нарушение остойчивости происходит также при потере водолазом галоши, обрыве нижнего браса, при изменении количества воздуха в скафандре и др., так как при этом изменяется нормальное взаимное расположение центров тяжести и плавучести. В случае, когда центр тяжести совпадает с центром плавучести, водолаз приобретает безразличную устойчивость.

Правильная подгонка водолазного снаряжения перед спуском и проверка

его в период пробного погружения − одно из основных условий обеспечения

необходимой остойчивости водолаза.
2.2. Физиология подводных погружений

При погружении человеку под воду на него давит столб воды, создающий избыточное давление. Кроме непосредственного влияния на организм, повышенное давление изменяет физические свойства газов, входящих в состав дыхательной смеси. Меняются также и некоторые свойства воды. Ниже остановимся на влияние различных факторов окружающей среды на основные системы человека при погружении.

Особенности дыхания человека под повышенным давлением. Человек на поверхности земли дышит атмосферным воздухом. В состоянии покоя человек делает, как правило, 16-20 дыханий в минуту. При каждом вдохе в легкие поступает около 500 см 3 воздуха. Часть его, около 175 см 3 , находящаяся в верхних дыхательных путях, не достигает альвеол и не участвует в акте дыхания. Данный объем дыхательных путей принято называть вредным пространством. Человек при погружении в воду для дыхания применяет аппарат. После включения дыхательного аппарата величина вредного пространства увеличивается (за счет добавления объема клапанной коробки с патрубками). Это приводит к ухудшению легочной вентиляции.

При выполнении физической работы частота дыхания, количество воздуха, поступающего в легкие при каждом вдохе, увеличиваются. Возрастает, следовательно, и минутный объем дыхания. Например, в норме он равен около 10 л, при работе средней тяжести - 20-30 л, а при тяжелой работе доходит до 100 л в минуту и более. Пребывание под водой, даже без выполнения какой-либо работы, является большой нагрузкой для организма. При работе под водой происходит увеличение плотности дыхательной смеси. Это приводит к изменению давления и условий прохождения смеси (воздуха) по дыхательным путям. Ламинарное движение газов переходит в турбулентное, в результате увеличивается сопротивление дыханию. В современных аппаратах сопротивление движению газов не должно превышать 40-70 мм рт. ст. Длительное пребывание человека под давлением вызывает утомление мышц грудной клетки, участвующих в акте дыхания. Утомлению человека способствует и тот факт, что обычно у него активен вдох, а выдох пассивен, при повышении давления выдох и вдох становятся активными. Дыхание становится более редким и глубоким.

Особенности кровообращения. Находясь на земле, человек испытывает практически одинаковое давление атмосферного воздуха на все участки поверхности тела. При погружении человека под воду, в вертикальном положении, давление воды на нижние участки тела будет больше, чем на верхние. У человека ростом 170 см эта разность составит около 0,17 кгс/см (129 мм рт. ст.). В результате этого в верхних и нижних участках тела создаются различные условия для тока крови по сосудам. Отток крови из участков, лежащих выше сердца, будет затруднен, от нижних конечностей кровь будет оттекать легко, так как давление столба воды будет выжимать кровь по направлению к сердцу. В результате неравномерного давления воды на тело человека, спустившегося под воду, происходит механическое перераспределение крови. Наблюдается полнокровие верхних частей тела, увеличение нагрузки на сердце и сосуды, недостаточное снабжение кровью нижних конечностей, их быстрое охлаждение и утомление.

При нахождении под повышенным давлением отмечено замедление сердечных сокращений. Для данного состояния характерно снижение максимального кровяного давления и повышение минимального артериального давления.

Нервная система. Центральная нервная система наиболее чувствительна к воздействию неблагоприятных факторов водолазных спусков.

Самым неблагоприятным для центральной нервной системы является наркотическое действие азота. Повышенная потеря тепла организмом нарушает тепловое равновесие в организме и приводит к перенапряжению системы терморегуляции, управляемой центральной нервной системой. При повышении плотности газовой среды значительно увеличивается нагрузка на дыхательную мускулатуру, что приводит к ее утомлению и повышает соответствующую нагрузку на дыхательный центр.

Кора головного мозга получает сигналы из внешней среды через органы чувств (в основном через орган зрения и орган слуха). Под водой зрение и слух человека значительно ухудшаются. Эти изменения приводят к большому напряжению нервной системы, водолаз значительно быстрее устает под водой, чем на поверхности.

Каждый спуск под воду таит в себе элемент риска, сознание водолазом опасности при работе под водой вызывает нервно-эмоциональное возбуждение и перенапряжение центральной нервной системы. Поэтому водолазы должны быть эмоционально устойчивыми.

При воздействии всего комплекса экстремальных факторов на организм водолаза в итоге возникает чрезмерное нервно-психичесокое напряжение, быстрое утомление; понижается работоспособность даже у опытных водолазов.

Первые признаки изменения функций центральной нервной системы у человека появляются при абсолютном давлении воздуха 2-3 кгс/см. Однако эти изменения носят функциональный характер и практически не отражаются на работоспособности. При дальнейшем увеличении давления изменения соответственно возрастают. В этих условиях на фоне кажущегося благополучия снижается самоконтроль, отмечаются нарушения логического мышления.

Система пищеварения. Повышенное давление оказывает угнетающее действие на процесс пищеварения. Водолазы часто предъявляют жалобы на сухость во рту, что связано с угнетением функций слюнных желез. В условиях водолазного спуска пищеварение происходит менее интенсивно, нежели на поверхности, при нормальном давлении. Угнетение двигательной функции желудка и кишечника задерживает в них пищу значительно дольше. При спусках под воду непосредственно после приема пищи у водолазов может появится рвота, вызванная обжатием переполненного пищей желудка. Поэтому пищу водолазам следует принимать за 2 ч до погружения в воду и через 1.5-2 ч после окончания спусков. Для уменьшения газообразования в кишечнике водолазам не рекомендуется употреблять в пищу перед погружением продукты, содержащие много растительной клетчатки: горох, чечевицу, капусту и т. д. Большое значение имеет также режим питания. Перерыв в приеме пищи не должен превышать 4-5 ч. В силу того, что пребывание под водой требует больших энергозатрат, пища водолазов должна быть калорийной, но не обильной.

Органы выделения. Погружение под воду усиливает обмен веществ и вызывает усиленное образование шлаков, поэтому органы выделения при спусках под воду работают с максимальной нагрузкой, особенно усиливаются мочеобразование и потоотделение. Практика водолазных спусков свидетельствует о том, что в период пребывания под повышенным давлением и в течении некоторого времени после окончания спуска отмечается усиления диуреза. Отмечено также положительное влияние повторных спусков на адаптацию выделительной системы к повышенному давлению. Перед спуском под воду рекомендуется не пить много жидкости и обязательно опорожнять мочевой пузырь.

ВОДОЛАЗНОЕ ДЕЛО

ВОДОЛАЗНОЕ ДЕЛО, отрасль производственной деятельности, связанная с погружением под воду (часто на значительную глубину, что осуществляется обычно с помощью специального снаряжения и дыхательных аппаратов) и охватывающая аварийно-спасательные и монтажные работы.

Погружения подразделяют на глубоководные и неглубоководные. Глубоководным считается то погружение, после которого водолаз, возвращаясь к водной поверхности, должен через определенные интервалы времени делать остановки; погружение, после которого водолаз может сразу подняться на поверхность, считается неглубоководным. Максимальная глубина, с которой можно за один проход выйти на поверхность, равна 11 м.

Историческая справка.

Свидетельства об использовании дыхательных приспособлений при погружениях под воду восходят к временам Аристотеля (к 4 в. до н.э.), но первый практически пригодный «скафандр» - водонепроницаемая оболочка из кожи с объемом 1,7 м 3 воздуха внутри нее, позволяющая водолазу совершать свободные движения, - был изобретен в Англии в начале 18 в. В 1819 А.Зибе предложил то, что, вероятно, оказалось прототипом современного глубоководного водолазного снаряжения.

Изменения давления.

На земной поверхности на тело человека действует давление приблизительно в 1 кг/см 2 (~0,1 МПа). Чтобы водолаз смог выдерживать повышенное внешнее давление, важно создать ему рабочие условия, подобные в некотором отношении тем, в каких он пребывает на земле. Это достигается подачей дыхательной смеси под тем же давлением, что и давление в окружающей воде. При этом давление в теле водолаза и давление внешней среды оказываются равными.

Давление воды.

При погружении водолаза давление на него воды возрастает приблизительно на 0,1 МПа с каждым десятком метров глубины. К этому добавляется и атмосферное давление.

Атмосферное давление.

Объем газа уменьшается пропорционально увеличению давления на него (при постоянной температуре). На глубине в 10 м давление вдвое выше, чем на поверхности, и газ займет там лишь половину своего первоначального объема (если пренебречь разностью температур). Поэтому подавать на такую глубину воздух нужно, не только повышая давление, но и поставляя его в удвоенном количестве, чтобы заполнить воздухом под водой тот же объем, который он занимал при атмосферном давлении.

Важность сохранения достаточного объема воздуха можно отчетливо представить себе на примере выхода водолаза в воду из судна, которое находится на заданной глубине. При этом объем воздуха в мягком водолазном костюме может так уменьшиться, что воздух не заполнит жесткого шлема. Тогда на тело водолаза, общая площадь поверхности которого равна приблизительно 12 900 см 2 , начнет действовать сила в несколько тонн. В действительности погружения на малых глубинах опаснее погружений на больших глубинах. Так, при погружении с поверхности на глубину 10 м внешнее давление удваивается и объем воздуха в водолазном костюме становится в два раза меньше, а при погружении с 50-метровой до 60-метровой глубины внешнее давление возрастает лишь на одну седьмую от начального значения и так же уменьшается объем воздуха вокруг водолаза. Когда водолаз говорит, что ему приходится работать «как в тисках», что значит, давление внутри водолазного костюма меньше давления окружающей воды.

Газовые смеси.

При повышении давления следует учитывать воздействие отдельных компонент дыхательной смеси. Закон о парциальных давлениях (закон Дальтона) гласит, что общее давление смеси газов равно сумме тех давлений, которые по отдельности имели бы ее компоненты, если бы каждая из них одна занимала весь объем смеси. При атмосферном давлении воздух представляет собой смесь газов, состоящую (по объему) из 79% азота, 20,96% кислорода и малых долей других газов. Соответственно в общем давлении 0,1 МПа смеси вклад от азота (79%) равен 0,079 МПа, а от кислорода (20,96%) - 0,02096 МПа. На глубине 40 м парциальное давление кислорода таково, каким оно было бы в атмосфере, если бы мы дышали чистым кислородом. Учет парциального давления кислорода очень важен, так как при повышенном давлении кислород токсичен.

Погружение без дыхательного аппарата.

При нырянии без снаряжения - как это делают ловцы жемчуга - человек целиком зависит от количества воздуха, которое он набирает в легкие на поверхности, чтобы под водой обеспечить равенство внешнего и внутреннего давлений. Глубина, до которой может погрузиться ныряльщик, определяется разностью максимального объема легких после вдоха и их минимального объема после самого сильного выдоха. Перед погружением с поверхности ныряльщик набирает в легкие как можно больше воздуха; когда он движется вглубь, объем его легких под действием растущего давления воды постепенно уменьшается, пока не дойдет до того минимума, который бывает на поверхности при самом мощном выдохе. Если после этого ныряльщик пойдет еще глубже, то может произойти баротравма легких.

Скорость подъема с глубины.

В тех случаях, когда подводник должен быстро погружаться, необходимо непрерывно подавать ему нужный поток воздуха. Газы, входящие в состав воздуха, проходят через организм водолаза и поглощаются тканями тела. При этом количество поглощенного газа пропорционально его давлению. Во время подъема к поверхности давления воды и дыхательной смеси уменьшаются и значения парциальных давлений газов, ранее поглощенных тканями тела, становятся выше их значений в подаваемом воздухе. При этом поток газов поступает в кровеносную систему водолаза, которая транспортирует их в его легкие для выноса из тела. Если водолаз поднимается слишком быстро, то растворенные газы выделяются быстрее, чем удаляются из организма, и их пузырьки в итоге закупоривают кровеносные сосуды. Воздушная эмболия (кессонная болезнь) и представляет собой результат пагубного воздействия подобных пузырьков (образующихся из-за резкого уменьшения внешнего давления), которые приводят к конвульсиям.

Ступенчатая декомпрессия.

Глубоководные погружения стали возможны после экспериментов по образованию газовых пузырьков в кровеносной системе и удалению их оттуда, проводившихся учеными - французом П.Бером (ок. 1880) и англичанином Дж.Холдейном (ок. 1910). Холдейн обнаружил, что пузырьки газа выделяются из раствора при понижении давления более чем вдвое. Это открытие привело к разработке процедуры, известной под именем ступенчатой декомпрессии, в соответствии с которой водолаз при всплытии делает остановки заданной длительности на определенных глубинах. При этом из кровеносной системы без вреда для организма удаляются излишки газов. Поскольку количество газа, растворенного в тканях человеческого организма, зависит от глубины погружения и длительности работы под водой, время, необходимое для декомпрессии при выходе с конкретной глубины, зависит от времени, проведенного на ней. В связи с этим были составлены декомпрессионные таблицы, где для каждой рабочей глубины указываются глубины остановок и их длительность.

Водолазная техника.

Обычно водолазную технику подразделяют на глубоководную и неглубоководную. Глубоководная используется практически при любых погружениях, когда необходимо обеспечить максимальную защиту организма водолаза, т.е. при спасательных операциях у затонувших судов, их подъеме и ремонте. Неглубоководная применяется для водолазных работ небольшого объема, например, при проведении осмотров или поиска под водой в условиях хорошей видимости и умеренной температуры.

Глубоководная техника.

Основными составляющими глубоководного снаряжения водолаза являются шлем, костюм, грузовой ремень, водолазные галоши, регулирующий клапан, шланг подачи воздуха, обратный клапан, система связи, а также спасательный леер и система подачи воздуха. Шлем сделан из двух частей. Верхняя часть, в которой имеются окна (лицевое и два боковых), либо соединена с нижней шарниром, либо вообще съемная. В затылочной стороне шлема расположены шарнирно закрепленные патрубки для соединения с системами подачи воздуха и связи и блокировочный замок. Сбоку шлема находится выпускной клапан, через который стравливается выдыхаемый воздух. После надевания скафандра в него накачивается воздух, пока внутреннее давление не превысит внешнее на 0,02 МПа. Если внутреннее давление отличается от внешнего на бóльшую величину, срабатывает выпускной клапан и из скафандра выходит лишний воздух.

Водолазный костюм представляет собой цельное изделие из плотной прорезиненной ткани с уплотнительной горловиной из жесткой резины, через отверстия которой проходят болты крепления шлема, вваренные в его нижнюю часть (наплечный фланец). Весь скафандр в сборе - костюм вместе с рукавицами и шлемом - совершенно герметичен. По мере того, как подается воздух, объем газа в шлеме и костюме увеличивается, скафандр вздувается и плавучесть водолаза повышается. Возросшую выталкивающую силу компенсируют грузами водолазного ремня (36 кг) и водолазных галош (пара - 18 кг). Вес ремня подгоняется индивидуально с помощью съемных отдельных грузов. Кроме того, и шлем весит около 27 кг.

Одним из самых важных устройств в снаряжении водолаза, обеспечивающем его безопасность, является обратный клапан в системе подачи воздуха. Он расположен в месте соединения шлема со шлангом подачи воздуха и пропускает воздух только внутрь шлема, а обратно его не выпускает. Это особенно важно при сбоях в системе подачи воздуха или при внезапных повреждениях воздушного шланга. При таких обстоятельствах обратный клапан не позволит воздуху выйти из скафандра.

Связь водолаза с оператором на поверхности осуществляется с помощью ручной сигнализации или электротехнических средств. При ручной сигнализации подаются простые сигналы, о значениях которых заранее условились водолаз с оператором. В соответствии с этой договоренностью водолаз дергает за спусковой леер нужное число раз. Хотя это самый распространенный вид связи, его возможности весьма ограничены. Электротехнические средства обычно представляют собой телефонную линию для одновременной двухсторонней связи между водолазом и оператором, по которой при необходимости можно обмениваться информацией.

Техника малых глубин.

Водолазная техника для малых глубин состоит, как правило, из шлема с навесными свинцовыми грузами, гидрокостюма, воздушного шланга и ручного насоса. В 1942 в легководолазном снаряжении вместо шлема стали использовать маску. В новые комплекты легководолазного снаряжения входят маска, обратный клапан, водолазный ремень, воздушный шланг, ручной насос и емкость со сжатым воздухом. Маска, в отличие от шлема, позволяет подводнику принимать любое положение на глубине.

В годы Второй мировой войны английские и итальянские моряки независимо одни от других создали свои легководолазные комплекты, которые представляли собой доработанные модификации спасательного средства Дейвиса. Такой комплект состоит из эластичного резинового гидрокостюма, плотно облегающего все тело, кроме кистей рук. В капюшоне костюма английской модели имеется смотровое отверстие, сквозь которое проходит ко рту дыхательная трубка. В итальянском комплекте маска отделена от костюма. Комплекты обоих типов снабжены дыхательными емкостями, куда подается кислород из небольших цилиндрических баллонов, закрепленных на спине подводника. В снаряжении имеется устройство с поглотителем выдыхаемого углекислого газа, что позволяет увеличить запас кислорода и исключить след из воздушных пузырьков на водной поверхности.

Погружение.

Пока водолаза облачают в скафандр, на судне идет подготовка к его погружению: опускается до дна спусковой леер, к борту крепится подвесная лестница, проверяется работоспособность систем подачи воздуха и связи. Когда водолаз готов к погружению, он сигнализирует об этом оператору. В процессе погружения подводник то и дело нажимает на регулирующий клапан подачи, чтобы выравнивать давление внутри скафандра с внешним и увеличивать необходимый объем воздуха. Скорость погружения водолаза зависит от его способности быстро подстраивать условия в скафандре к изменениям внешнего давления. Если внешнее и внутреннее давления различаются, то у водолаза прежде всего появляется боль в ушах из-за нарастания давления на барабанные перепонки. Обычно, чтобы выровнять внешнее и внутреннее давления на барабанные перепонки, достаточно зевнуть или сглотнуть либо, прижав нос к боковине шлема, сделать резкий выдох с закрытым ртом.

Работа на дне.

Достигнув дна, водолаз прежде всего поочередно несколько раз нажимает на выпускной и регулирующий клапаны и тем подлаживает свое снаряжение так, чтобы в нем хорошо дышалось и удобно работалось. То, что давление воздуха и его объем внутри скафандра достаточны после регулировки с помощью клапанов, большинство водолазов определяет по приподниманию шлема над плечами. Затем оператор оповещается, что внизу все нормально, и водолаз начинает продвигаться к рабочему месту, держась за отводной леер, закрепленный на конце спускового.

Чтобы улучшить видимость, предлагалось пользоваться светом электрических фонарей. Но оказалось, что пределы проникновения света в мутной воде весьма ограничены, и электрические фонари в таких условиях редко используются.

По завершении работы или по истечении рекомендованного времени пребывания на глубине водолаз возвращается вдоль отводного леера к спусковому, где и сообщает оператору о своем прибытии. После этого его поднимают на первую подводную остановку и начинают ступенчатую декомпрессию.

Гелио-кислородные дыхательные смеси.

С совершенствованием водолазного снаряжения и методов погружения подводники уходили все глубже и глубже, пока не обнаружилось, что ниже некоторой глубины обычный воздух становится малопригодным для дыхания. Выяснилось, что сжатый кислород токсичен, а сжатый азот оказывает наркотическое действие на водолаза, от которого тот теряет ориентацию и совершает непредсказуемые поступки. Для подавления наркотического эффекта в дыхательную смесь ввели нейтральный газ гелий, так как молекулярная масса и растворимость в крови у него ниже, чем у азота. Опыты показали, что необходимое процентное содержание кислорода в такой дыхательной смеси поддерживать нетрудно.

Хотя гелио-кислородные смеси оказались приемлемыми для погружений на большие глубины, для их использования потребовалось усовершенствовать водолазное снаряжение. В частности, для уменьшения объема и массы портативных баллонов с такой дыхательной смесью был уменьшен ее расход с помощью вделанного в шлем устройства рециркуляции газа.

Далее, оказалось, что из-за высокой теплопроводности гелия при погружениях с гелио-кислородными смесями водолазы быстро мерзнут, и в костюм подводника пришлось вводить поддевку с электрическим подогревом. Отметим также, что из-за различия плотностей гелио-кислородной смеси и нормального воздуха звучание человеческого голоса в ней изменяется, поэтому при работе с новыми дыхательными составами понадобились компенсаторы для регулировки тембра.

В статье представлен обзор литературы по вопросу климатических условий Севера, функции внешнего дыхания и методов ее исследования. По данным последних исследований состояние здоровья жителей Севера ухудшается. От функциональных возможностей системы дыхания, которая снабжает организм кислородом, зависит физическая работоспособность организма человека. В первую очередь, на состояние внешнего дыхания жителей Севера влияет длительная отрицательная температура воздуха, отсюда повышенная заболеваемость органов дыхания. В покое человек использует всего 20% дыхательной поверхности легких, а при физической нагрузке 80%. Чтобы понять, как работает дыхательная система человека, нужны функциональные пробы. Нами описаны доступные методы исследования с использованием современного оборудования - спирографа и газоанализатора, и стандартная функциональная проба - нагрузочный тест субмаксимальной мощности.

2. Граевская Н.Д., Долматова Т.И. Спортивная медицина: Курс лекций и практические занятия. Учебное пособие. — М.: Советский спорт, 2004. — 304 с.: ил.

3. Гудков А.Б., Попова О.Н. Внешнее дыхание человека на Европейском Севере: монография. — Изд. 2-е, испр.и доп. — Архангельск: Изд-во Северного государственного медицинского университета, 2012. - 252 с.

4. Дубровский В.И. Спортивная физиология: учеб. для сред. и высш. учеб. заведений по физ. культуре / В.И.Дубровский. — М.: Гуманитар. изд. центр ВЛАДОС, 2005. — 462 с.: ил. — (учебник для вузов).

5. Солодков А.С., Сологуб Е.Б., Физиология человека. Общая. Спортивная. Возрастная [Текст] : учебник. — Изд. 3-е, испр. и доп. — М.: Советский спорт, 2008. - 620 с.: ил.

6. Стручков П.В., Виницкая Р.С., Люкевич И.А. Введение в функциональную диагностику внешнего дыхания.

7. Тимушкин А.В., Спортивная медицина : учеб. пособие для студентов, обучающихся по специальности «Физическая культура» / сост. А. В. Тимушкин. — Балашов : Николаев, 2009. — 116 с.

8. Холодов Ж.К., Кузнецов B.C., Теория и методика физического воспитания и спорта: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений. - М.: Издательский центр «Академия», 2000. - 480 с.

9. Чеснокова В.Н., Варенцова И.А. Здоровый университет: учеб. пособие. — Архангельск: Арханг. гос. техн. ун-т, 2009. - 98 с.

Большая часть регионов России, в частности, интенсивно развивающиеся территории Севера, являются зонами с суровыми климатогеографическими условиями, дискомфортными для проживания. Самой открытой к контакту с неблагоприятными природно-климатическими факторами Севера является система дыхания, которая наиболее реактивна, так как не может быть защищена от внешних условий надежным искусственным барьером[3].

Цель данной работы: провести анализ доступных методов для оценки функционального состояния внешнего дыхания у студентов северного вуза.

Здоровье населения имеет огромное значение для настоящего и будущего страны, существует тесная связь здоровья и физической подготовленности человека с его работоспособностью и самочувствием. Только 1 - 2% взрослого населения высокие показатели здоровья, физического развития и физической подготовленности, еще у 20% удовлетворительные. До 50% ослабленных, находящихся между здоровьем и болезнью и нуждающихся в различных формах реабилитации, среди них - до 15% инвалидов. Определенная часть выпускников вузов оказываются не годными к работе по специальности в связи с низким уровнем физической подготовленности. Среди молодежи высок процент курящих и употребляющих алкоголь[2].

Установлено, что динамика умственной работоспособности, сохранение высокой умственной активности студентов на протяжении всего периода обучения в вузе зависят от объема физических нагрузок в режиме дня и учебной недели. Вместе с тем у большой части юношей и особенно девушек не сформированы физкультурно-спортивные интересы и естественная потребность в активной двигательной деятельности. Это, в свою очередь, отрицательно отражается на физической подготовленности и здоровье студентов[8].

Дыхание - совокупность физиологических процессов, обеспечивающих поступление кислорода в организм, использование его тканями для окислительно-восстановительных реакций и выведение из организма углекислого газа. Дыхательная функция осуществляется с помощью внешнего (легочного) дыхания, переноса О₂ к тканям и СО₂ от них, а также газообмена между кровью и тканями[5].

Дыхание в комплексе с кровообращением и системой крови обеспечивает органы и ткани кислородом. Поэтому от состояния и функциональных возможностей дыхания во многом зависит адаптация организма к физическим нагрузкам и спортивная работоспособность[7].

Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) - максимальный объем, который можно выдохнуть после максимально глубокого вдоха. Это один из основных показателей вентиляционной функции легких. У взрослого здорового человека ЖЕЛ составляет 3 - 6 у мужчин и 2 - 5 л у женщин[6].

В состоянии покоя человек использует лишь 20-25% дыхательной поверхности легких, остальные 75-80% включаются только в случае интенсивных физических нагрузок. Работоспособность человека определяется в основном тем, какое количество кислорода (O₂) забрано из наружного воздуха в кровь легочных капилляров и доставлено в ткани и клетки. Во время физических нагрузок потребление O₂ значительно увеличивается. Это предъявляет повышенные требования к функции сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Поэтому кардиореспираторная система при мышечной работе подвержена изменениям, которые зависят от интенсивности физических нагрузок[4].

Для определения функционального состояния организма весьма важны функциональные пробы. Чтобы оценить состояние внешнего дыхания у молодых людей трудоспособного возраста, нами предложены следующие методы: спирография, анализ газового состава выдыхаемого воздуха, функциональную пробу со стандартной физической нагрузкой.

Спирография - метод графической регистрации изменений легочных объемов при выполнении различных дыхательных маневров. С помощью спирографа оценивают следующие показатели:

1) легочные объемы и емкости (емкость включает несколько объемов)[6];

2) показатели легочной вентиляции: частоту дыхания (ЧД), дыхательный объем (ДО), жизненную емкость легких (ЖЕЛ), форсированной ЖЕЛ (ФЖЕЛ), минутный объем дыхания (МОД), максимальную вентиляцию легких (МВЛ), остаточный объем легких (ОО), общую емкость легких (ОЕЛ), исследуется сила дыхательной мускулатуры, бронхиальная проходимость[4];

3) потребление кислорода организмом и эффективность вентиляции[6].

Спирография, как и другие функциональные исследования, способствует диагностике заболевания или его риска, выбору лечебных мероприятий, объективной оценке лечебного эффекта[1].

Для оценки второго этапа функции внешнего дыхания - газообмена между альвеолярным воздухом и кровью легочных капилляров - важно определить количество поглощенного кислорода и выделенной углекислоты. Анализ пробы выдыхаемого воздуха в газоанализаторе позволяет определить процент поглощения кислорода и выделения углекислого газа. Современные приборы позволяют изучать поглощение кислорода и выделение углекислоты не только в покое, но и при физической нагрузке, что дает дополнительную информацию о функции легких. Для регулируемой нагрузки используют тредмилл (тредбан), велоэргометр, степ-тест и др[4].

Физическая работоспособность - интегральный показатель, определяемый совокупностью свойств организма и в первую очередь производительностью аппарата кровообращения и дыхания, объемом и составом циркулирующей крови, возможностями этих систем организма обеспечивать работающие органы и ткани кислородом. Для определения ФРС используют субмаксимальные тесты, при которых обследуемый выполняет физические нагрузки, составляющие лишь определенный процент от максимальной по мощности работы и вызывающие физиологические сдвиги, существенно меньше предельных. Из числа субмаксимальных тестов наиболее информативный - проба PWC₁₇₀ (велоэргометрия). Величина PWC₁₇₀ соответствует той мощности физической нагрузки, которая приводит к повышению ЧСС до 170 уд/мин, что соответствует области оптимального функционирования кардиореспираторной системы[8].

Велоэргометр - прибор, основой которого является велостанок. Задаваемая нагрузка дозируется с помощью частоты педалирования (чаще всего 60-70 об/мин) и сопротивления вращению педалей (механическое или электромагнитное). Мощность выполненной работы выражается в килограммометрах в минуту или в ватах. (1Вт = 6кг/м) [2].

В нашей стране тест PWC₁₇₀ используется в модификации Карпмана. Последовательно задают две нагрузки, по 5 мин каждая, с интервалом в 3 минуты при частоте педалирования 60-70 в минуту. Нагрузку выполняют без предварительной разминки. Первую нагрузку подбирают в зависимости от массы тела обследуемого с таким расчетом, чтобы получить несколько значений ЧСС в диапазоне от 120-170 уд/мин[2]. Мощность первой работы (N₁) подбирается для практически здоровых мужчин с нормальной физической подготовленностью 6 кгм/мин (1 Вт) на 1 кг массы тела, для не занимающихся физическим трудом или спортом с предполагаемой низкой физической работоспособностью - 3 кгм/мин (0,5 Вт) на 1 кг массы тела (для женщин соответственно (3 и 1,5 кгм/мин). Частота педалирования - 60 об/мин. При первой нагрузке ЧСС определяют в течение последних 30 с работы[9].

Перед второй нагрузкой 3-х минутный отдых, в течение которого ЧСС как правило, восстанавливается до исходного[9].

Вторая нагрузка (N₂): мощность для мужчин определяется в зависимости от мощности первой нагрузки и ЧСС во время ее выполнения по таблице 1[9].

Таблица 1. Ориентировочные значения мощности второй нагрузки, рекомендуемые при определении PWC₁₇₀ [Карпман В. Л. и др., 1988]

Читайте также: