Abstract USE OF HYPERBARIC OXYGENATION AND NORMOBARIC HYPOXIA IN TRAINING OF ATHLETES E.S. Ozolin The All-Russia scientific research institute of physical culture and sports, Moscow Key words: oxygen, hyperbaric oxygenation, pressure, muscle work, endurance. The adaptation to the hypoxia, carried out in conditions of high-mountainous camps within 2-3 weeks, allows athletes to achieve best results at the competitions, which take place on the sea level. Recently many athletes use the method of normobaric hypoxia besides the widely spread method of training in conditions of high mountains. Not many researches connected with the methodology of use of the normobaric hypoxia in sports practice were carried out, but the received data testify to their high efficiency. In the article the author has generalized researches of various authors on this problem. The author emphasizes an economic profit of the use of the normobaric hypoxia in comparison with high-mountainous training. The main thing is an absence of modern high-mountainous bases in the Russian Federation, therefore now the elite training is carried out abroad with high financial expenses for moving and residence. Besides frequently there is no necessary infrastructure for training a required kind of sports on the used bases.
|
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГИПЕРБАРИЧЕСКОЙ ОКСИГЕНАЦИИ И НОРМОБАРИЧЕСКОЙ ГИПОКСИИ В ПОДГОТОВКЕ СПОРТСМЕНОВ Э.С. Озолин Ключевые слова: кислород, гипобарическая гипоксия, давление, мышчная работа, выносливость. Окружающая нас атмосфера - главный источник существования всего живого на нашей планете. От того, каким воздухом мы дышим, зависит наше самочувствие, предрасположенность к различным заболеваниям и в конце концов продолжительность жизни. Жители городов хорошо ощущают разницу между "городским" и загородным воздухом и стараются использовать малейшую возможность вдохнуть порцию свежего воздуха как можно чаще. Помимо качества воздушных масс, то есть содержания различных ингредиентов в воздухе, влияние на наш организм оказывает и атмосферное давление, на изменение которого большинство людей зачастую реагируют очень болезненно. Естественно, что все связанное с доставкой "живительного газа" - кислорода к органам человека является предметом исследования ученых. Так, в частности, широкое применение в медицинской практике нашел метод гипербарической оксигенации (ГО). Сущность этого метода заключается в использовании закона растворения газов в жидкостях при повышении давления. При помещении человека в кислородную среду, находящуюся под давлением в 2-3 атмосферы, вдыхаемый кислород растворяется в плазме крови и таким образом помимо О2, связанного с гемоглобином эритроцитов, к органам человека доставляется кислород, растворенный в плазме крови. При внешнем давлении в 3 атмосферы кислородн ой емкости крови вполне достаточно для поддержания жизни (феномен "жизнь без крови"). Именно на этом феномене основана терапевтическая ценность гипербарической оксигенации, которая используется для лечения таких болезней, как различные токсикации, ишемические заболевания сердца, мозга, почек, печени и мягких тканей конечностей. Последнее должно привлечь особое внимание спортивных травматологов. Зарубежные спортивные врачи, особенно в футбольных командах, сейчас широко внедряют в практику применение этого метода. О. Anderson (2003) сообщает, что английские футбольные команды, используя ГО, получили очень хорошие результаты. Так, атлет, травмировавший связки стопы, восстановился через четыре сеанса, в то время как врачи предсказывали протекание реабилитации в течение трех недель. Далее O. Anderson сообщает, что более 20 лет назад практическое лечение многих болезней с использованием этого метода проводилось в Советском Союзе. Надо сказать, что в научном центре ЦСКА в свое время автором проводились предварительные эксперименты по внедрению гипербарической оксигенации в спортивную практику. Была разработана вся проектная документация, приобретены барокамеры, компрессоры и кислородное оборудование. Проект, к сожалению, так и не был реализован по известным причинам. Россия в который раз проиграла соревнование по использованию передовых технологий в практике. Отметим, что метод гипербарической оксигенации, возможно, наиболее перспективен в его использовании в посттравматическом лечении, а также как радикальное средство восстановления спортсменов в условиях многодневных соревнований или игровых туров. Диаметрально противоположное использование состава воздуха при дыхании связано с недостатком кислорода, поступающего к органам человека при мышечной работе и приводящего к явлению гипоксии. Результативность в многочисленных видах спорта, связанных с проявлением выносливости, определяется прежде всего состоянием, возникающим при недостаточном снабжении тканей организма кислородом и адаптации к этому состоянию. С проблемой гипоксии в первую очередь сталкиваются представители циклических видов спорта на средних, длинных и сверхдлинных дистанциях. В олимпийской программе таких видов около половины зимой и треть летом. Недостаток кислорода сильно "бьет" и по представителям других видов спорта, таких как фигурное катание, художественная гимнастика и др. В спортивных играх, особенно в конце таймов, периодов или матчей, слишком часты непонятные ошибки, которые тоже можно объяснить закислением работающих мышц и угнетением ЦНС. Поэтому основной направленностью подготовки спортсменов во многих видах спорта является тренировка, направленная на совершенствование структур, обеспечивающих доставку кислорода к работающим мышцам. Помимо постоянного использования физических упражнений в течение достаточно длительного периода времени, которые приводят к гипоксическому состоянию, изыскивались всевозможные средства, способствующие адаптации организма человека к условиям недостаточного снабжения органов кислородом. Значительное количество разработок в этом направлении проводилось специалистами авиационной медицины, которые решали проблему адаптации летчиков к полетам на высотах 2-3 и более километров над уровнем моря. Проблемы использования гипоксии как средства повышения работоспособности атлетов стали серьезно изучаться с момента проведения Олимпийских игр 1968 г. в Мехико Сити, который находится на высоте 2200 м над уровнем моря. Ранее было замечено, что спортсмены, проживающие в горах, обычно имеют существенное преимущество в видах спорта, связанных с проявлением выносливости, перед теми, кто живет и тренируется в условиях нормального атмосферного давления. Это определило направление исследований, связанных с влиянием гипоксии на работоспособность. Термин "гипоксия" обозначает низкое содержание кислорода. Таким образом, исследования специалистов направлены на определение реакции организма на пониженное содержание кислорода во вдыхаемом воздухе. Как известно, содержание кислорода в атмосферном воздухе составляет 20,95%, при понижении атмосферного давления соотношение содержания газов воздуха остается неизменным, но из-за разреженности воздуха общее количество вдыхаемого кислорода уменьшается и работающие мышцы получают, как правило, лишь 98% необходимого кислорода. Адаптация к гипоксии выражается в двухуровневом изменении в организме - системном и тканевом или клеточном. На системном уровне происходят изменения приспособительных реакций, направленных на "борьбу за кислород", т.е. за доставку необходимого количества О2 клеткам для поддержания нормального функционирования организма вопреки сниженному парциальному давлению кислорода (рО2) во вдыхаемом воздухе. На системном уровне участвуют: - дыхательная система (увеличение объема легочной вентиляции, увеличение числа раскрытых альвеол и изменение проницаемости их стенок); - сердечно-сосудистая система (изменение количества сердечных сокращений и ударного объема, перераспределение кровоснабжения органов и тканей); - система крови (увеличение кислородной емкости крови за счет использования депонированных эритроцитов, стимуляция эритропоэза, увеличение массы Hb, количества красных кровяных телец). На тканевом и клеточном уровнях приспособительные процессы происходят в самих клетках различных тканей, в том числе и в клетках ЦНС. Такие процессы формируются постепенно и протекают в течение 10-20 дней с начала воздействия гипоксии. Более фундаментальные изменения в процессе адаптации к гипоксии затрагивают генетически наследуемые факторы характера протекания метаболических процессов, которые отмечаются у жителей высокогорных районов земного шара, где проживает более 13 млн человек. Именно такие генетические изменения и являются результатом успешных выступлений кенийских, эфиопских и марокканских бегунов на длинные дистанции. Адаптация к гипоксии, проведенная в условиях высокогорных лагерей в течение 2-3 недель, позволяет спортсменам добиваться высоких достижений на соревнованиях, проводимых на уровне моря. Дальнейшее развитие системы адаптации к гипоксии было разработано в 1969 г. Levine et al., представившими концепцию, которая получила название live-hight/trainlow ("жить наверху - тренироваться внизу"). Она выражалась в том, что атлеты постоянно находятся на высоте 2000 - 2700 м над уровнем моря, а тренируются на высоте 1000 м или ниже. Метод прерывного гипоксического воздействия на организм атлета получил название IHT (intermitten hypoxic training). В последние годы спортсмены используют несколько различных способов адаптации к гипоксии, которые соответствуют принципу "жить наверху - тренироваться внизу". Помимо широко распространенного метода тренировки в условиях высокогорья в последнее время многие спортсмены используют метод нормобарической гипоксии (НГ). Как известно, наша атмосфера представляет собой смесь газов, находящихся практически в постоянном процентном соотношении (основные из которых - азот 78,09% и кислород 20,95%). При подготовке спортсменов с использованием НГ в изолированное помещение добавляется нейтральный газ - азот, который составляет основную часть атмосферного воздуха. Он вытесняет кислород, понижая его парциальное давление. Так, например, снижение парциального давления О2 до 15,45% за счет дополнения воздуха азотом, соответствует нахождению спортсмена на высоте 2400 м над уровнем моря. Понижая уровень парциального давления кислорода, можно достигать любой требуемой высоты. Разработчики специального оборудования для понижения парциального давления кислорода ссылаются на приоритет исследования этой проблемы, проводимой в Советском Союзе более 30 лет назад. Тогда эту методологию использовали для подготовки летчиков к полетам на большой высоте. Так мы в очередной раз упустили возможность реализации инновационной технологии в спорте. Использование "высотных помещений" в спортивной практике впервые было применено в Финляндии в 1990-х гг., а затем распространилось по всему миру. В Австралии в Институте спорта (Канберра) построен специальный двухэтажный дом с изолированными комнатами для нахождения спортсменов в условиях пониженного парциального давления кислорода. Такие помещения позволяют создать условия, аналогичные нахождению на высоте 2000 - 3000 м над уровнем моря, и следовать принципу "жить наверху - тренироваться внизу". Спортсмены, занимающиеся видами спорта, связанными с проявлением выносливости, в последнее время используют различные приспособления, обеспечивающие гипоксию в условиях сна. Обычно они выглядят как специальные палатки и воспроизводят условия, соответствующие высоте до 4000 м и более над уровнем моря. Считается, что различные приспособления, создающие гипоксические условия, недопустимы по этическим соображениям: использование подобных устройств было запрещено организаторами Олимпийских игр 2000 г. в Сиднее. Однако обоснований для такого запрета представлено не было. Олимпийский комитет Норвегии выступил с заявлением, в котором обосновал, что применение таких устройств не является нарушением этического характера. Исследований, связанных с методологией использования нормобарической гипоксии в спортивной практике, пока проведено весьма немного, но полученные данные свидетельствуют об их высокой эффективности. Представляет интерес работа Ingham et al. (2001), которые исследовали влияние длительной экспозиции группы спортсменов в специальных палатках с пониженным парциальным давлением кислорода. Бегуны спали в палатках в течение 10 ч на протяжении четырех недель. Адаптация производилась последовательно с парциальным давлением кислорода, соответствующим высоте 2 500 м в начале первой недели, которая в течение следующих трех недель была "поднята" постепенно до 3 500 м. Отмечалось, что сон атлетов протекал нормально. До и после эксперимента проводилось тестирование спортсменов , осуществлялся также анализ крови. Отмечалось, что длительность бега на тредбане до полного утомления возросла на 13%, а его средняя скорость увеличилась на 1,5%. Показатели лактата возросли на 1,4%, а гематокрита (44%) не изменились в процессе эксперимента. Последующие наблюдения за группой спортсменов свидетельствовали, что произошедшие изменения вернулись к исходному уровню месяц спустя. Таким образом, отмечается, что использование гипоксической палатки производит изменения, подобные полученным опытом "жить наверху - тренироваться внизу". Аналогичные результаты были получены группой R. Koistinen et al. (2000), которые проводили исследования по заданию Олимпийского комитета Финляндии. В заключение отмечается, что использование метода НГ приносит гематологический эффект, аналогичный пребыванию на соответствующей высоте в горах. Эффективность применения метода НГ широко изучается и подтверждается учеными Австралии, имеющими лучшую в мире исследовательскую базу в Институте спорта. Вызывает определенную настороженность тот факт, что в последнее время исчезла информация о проводимых исследованиях, хотя практика использования этого метода в Австралии расширяется и в настоящее время метод используется даже для тренировки лошадей. Ряд исследований метода позволяют рекомендовать спортсменам оптимальные режимы использования "гипоксических палаток" или специальных помещений. Какая высота оптимальна для сна? Палатка может быть "установлена" на различных "высотах" (приблизительно до 3 000 м над уровнем моря). Нахождение на более высоком уровне может вызвать головные боли, потерю аппетита и боль в суставах. Восстановление после тренировок, происходящих в условиях уровня моря, также будет затруднено, поэтому для нормального сочетания тренировок и адаптации к гипоксии оптимальные "высоты" - от 2500 до 3500 м. Как долго оставаться на высоте? Исследования показали, что наилучший эффект сна в условиях НГ проявляется при длительности экспозиции в течение 3-4 недель. Stray-Gundarsen et al. (2000) исследовали характер кинетики эритропоэтина (ЕРО) при различном времени ежедневного нахождения в условиях НГ. Группы спортсменов находились в изолированном помещении в течение 8, 12 и 16 ч ежедневно при 15,45%-ном содержании О2. Существенное начальное увеличение уровня ЕРО было зафиксировано во всех трех группах уже на третий день без различия между ними. Можно полагать, что 8-часового ежедневного сна достаточно для обеспечения адаптационных сдвигов, связанных с гипоксией. Авторы указывают, что результаты проведенного эксперимента свидетельствуют о достаточности нахождения спортсменов в предложенных условиях в течение двух недель. Преимущества использования НГ. Тренеры заметили, что после тренировки в высокогорных условиях при возвращении на уровень моря спортсмену требуется срок примерно в 7 дней, чтобы выйти на уровень хороших результатов. Возможно, это объясняется необходимостью адаптации мышечной системы, т.е. обучению мышц работе в новых условиях. Применение же метода НГ обеспечивает немедленную реализацию адаптационных особенностей в спортивную практику. Таким образом, мы имеем возможность использовать метод НГ до последнего дня перед соревнованиями. Используя метод адаптации к гипоксии, надо учитывать, что новообразованные клетки эритроцитов существуют в течение одного и не более двух месяцев. В дальнейшем эффект приобретенной адаптации пропадает. Еще один из способов повышения адапционных возможностей атлетов к гипоксии - применение специальных дыхательных масок. Спортсмен в определенный период тренировочного дня вдыхает различные дыхательные смеси, содержание кислорода в которых меняется с установленной закономерностью. J. Hellemans (1999) испытывал метод IHT, который выражался в следующем: группа высококлассных спортсменов дважды в течение дня проводила две специализированные сессии, в которых в течение 5 мин вдыхали гипоксическую смесь воздуха, а в последующие 5 мин - нормальную. Каждый сеанс проводился в течение 1 ч. Длительность всего эксперимента составила 20 дней. Помимо существенных изменений основных показателей крови автор отмечает повышение спортивного результата на 2,9%. Еще одно из направлений тренировочной практики с использованием НГ - выполнение физических упражнений в гипоксической палатке или применение специальной маски при тренировке на велоэргометре, тредбане, гребном тренажере или иных специальных приспособлениях. Многочисленные тесты самых известных велосипедистов при использовании такого метода подготовки также показали высокую эффективность данного метода. Специалисты рекомендуют использовать метод INT как в процессе базовой подготовки, так и непосредственно перед главными соревнованиями сезона. Таким образом, преимущества использования методики INT выражаются в следующем: - метод по эффективности подобен высокогорной подготовке; - побочные эффекты минимальны или полностью отсутствуют; - обычно используемый метод сопровождается значительным улучшением общего самочувствия; - можно применять индивидуальные режимы адаптации, произвольно меняя "высоту" нахождения по желанию тренера или научного работника; - метод может использоваться в любых условиях; - нет необходимости адаптироваться к условиям соревнований на уровне моря; - стоимость курса тренировки по сравнению с высокогорным способом адаптации к гипоксии значительно ниже. Практика использования нитрогенных палаток и специальных дыхательных масок в течение последних 10 лет показала их высокую эффективность. Низкая стоимость оборудования (примерно 6000 US) позволяет применять их для подготовки спортсменов как элитных групп, так и менее высокой квалификации. Преимущество использования НГ в практике подготовки спортсменов отмечается многими атлетами национальных команд в различных видах спорта, таких как легкая атлетика, лыжный спорт, вело, плавание и др. Среди них M. Jones - чемпион мира по триатлону 1998 г., призер Олимпиады в Сиднее; M. Holden - призер Олимпиады в Сиднее (велогонки),D. Lawrence -11-кратная чемпионка США по спортивной ходьбе, велосипедные команды - участники соревнований "Тур де Франс" и многие другие спортсмены самого высокого класса. Вот что говорят некоторые из них. S.F. Hamilton участница трех Олимпийских игр, имеющая лучший результат в мире в беге на 1500 м сезона 2000 г.: "С тех пор как я начала использовать палатки высокогорной подготовки, мои результаты стали улучшаться, повысилась работоспособность после сна в палатке в течение нескольких недель. Это прекрасно - спать в таких условиях". K. Neumanova (Чехия) - двукратный призер Олимпийских игр в лыжных гонках: "Гипоксическая система позволила мне подготовиться умственно и физически к наиболее важным соревнованиям в моей жизни. Мои результаты улучшались без выезда из дома на сборы. Это действительно хорошая помощь для приобретения спортивной формы к предстоящим соревнованиям". J.F. Nicholls-Bernhard - профессор физиологии Университета Сан-Диего: "Мы детально протестировали эффективность применения специальной палатки в лаборатории нашего Университета. Исследования проводились при парциальном давлении кислорода от 14,82 до 14,86% в течение дневного времени и при стабильном давлении в течение ночи. Это содержание кислорода соответствовало высоте 2800 м. Многочисленные тесты подтвердили факты повышения спортивных результатов атлетов. Таким образом, использование гипоксических палаток и специальных масок позволяет реализовывать тренировочную систему "жить наверху - тренироваться внизу" в практику подготовки спортсменов". В заключение необходимо особенно подчеркнуть экономическую выгоду использовани я НГ по сравнению с высокогорной подготовкой. Главное - это отсутствие современных высокогорных баз в Российской Федерации, поэтому сейчас элитная подготовка осуществляется за рубежом при высоких финансовых затратах на переезд и проживание. К тому же зачастую на используемых базах отсутствует необходимая инфраструктура для подготовки в требуемом виде спорта. Все это говорит о неоспоримом преимуществе внедрения предлагаемого метода в практику подготовки спортсменов в различных видах спорта. Литература 1. Chapman R.F., Stray-Gundersen J., Levine B.D. Individual variation in response to altitude training// J/ Appl. Physiol. 1998. 85:1448-56. 2. Chick T.W., Stark D.M., Murata G.H. Hyperoxic training increases work capacity after maximal training at moderate altitude. Chest. - 1993. - 104, 1759-1762. 3. Hahn A.G., Gore C.J., Martin D.T., Ashenden M.J., Roberts A.D., Logan P.A. An evaluation of the concept of living at moderate altitude and training at sea level. Comp Biochem Physiol A Mol Integr. Physiol. 2001, 128:777-89. 4. Levine B.D., Stray-Gundersen J. "Living high-training low": effect of moderate-altitude acclimatization with low-altitude training on performance. J. Appl. Physiol. -1997. - 83:102-12. 5. Nummela A., Rusko H. Acclimatization to altitude and normoxic training improve 400-m running performance at sea level. J. Sports Sci. - 2000. 18:411-9. 6. Shannon M.P., Wilber R.L., Kearny J.T. Normobaric-hypoxia: performance characteristics of simulated altitude tents. Med. Sci. Sports Exerc.- 2001. - 33:S60. 7. Stray-Gundersen J., Chapman R.F., Levine B.D. "Living high-training low" altitude training improves sea level performance in male and female elite runners. J. Appl. Physiol. - 2001. - 91:1113-20. 8. Rushall. Comments. Variations in live high - train low reseach (1999). 9. Stray-Gundersen, J., Karlsen T., Resaland G.K., Aasen S., Lind C., Birkelan K., & Hallen// J. EPO response to normobaric hypoxia occurs quickly (2000). No difference in 3-day EPO response to 8, 12, or 16 hours/day intermittent hypoxia. Medicine and Science in Sports and Exercise, 32(5), Supplement abstract 1221. 10. Brief review of Hypoxico's altitude-simulating Hypoxic Tent System by Andrew R.Cogan, Ph.D. 11. Ingham E.A., Pfitzinger P.D., Hellemans J. et al. Hypoxic tent living improves runners' performance (2001). Medicine and Science in Sports and Exercise, 33(5), Supplement abstract 1. 12.Kostinen R. et al. (2000) Medicine and Science in Sports and Exercise, 32(4).
При любом использовании данного материала ссылка на журнал обязательна! |
На главную
В библиотеку
Обсудить в форуме