ΑΝΑΠΝΕΥΣΤΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΣΠΙΡΟΜΕΤΡΗΣΗ ΗΡΕΜΙΑΣ

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΑΓΩΓΗΣ ΚΑΙ ΑΘΛΗΤΙΣΜΟΥ ΤΟΜΕΑΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΤΗΣ ΑΣΚΗΣΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΕΡΓΟΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑΣ ΕΡΓΟΜΕΤΡΙΑΣ ΑΝΑΠΝΕΥΣΤΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΣΠΙΡΟΜΕΤΡΗΣΗ ΗΡΕΜΙΑΣ Θωμάς Μεταξάς, PhD Επικ. Καθηγητής Εργομετρίας ΤΕΦΑΑ - ΑΠΘ

2 Ο έλεγχος του αναπνευστικού συστήματος συμπληρώνεται με τη σπιρομέτρηση ηρεμίας, μέθοδος με την οποία υπολογίζεται ο βαθμός αντιστάσεων των αεροφόρων οδών και των πνευμόνων. Συγκεκριμένα, με τη σπιρομετρία πραγματοποιείται καταγραφή του όγκου αέρα που εισέρχεται και εξέρχεται από τους πνεύμονες του εξεταζόμενου. Η καταγραφή αυτή πραγματοποιείται με τη χρησιμοποίηση του σπιρόμετρου

3 ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΠΝΕΥΜΟΝΙΚΩΝ ΟΓΚΩΝ ΗΡΕΜΙΑΣ Εξετάσεις ρουτίνας που αντανακλούν την παρούσα κατάσταση λειτουργίας των πνευμόνων αλλά και το σύνολο των παθήσεων και κακώσεων αυτών στο παρελθόν Αξιολόγηση σωματικής ανάπτυξης (12-14 ετών)

4 ΣΠΙΡΟΜΕΤΡΑ ΞΗΡΑ ΥΓΡΑ ΣΠΙΡΟΜΕΤΡΑ Σταθερά - Φορητά σπιρόμετρα Ακρίβεια: ± 3% Εκπληρώνει τους όρους της ATS (Otulana BA et al., 1990; Dirksen A. et al., 1996; Pollard AJ et al., 1996) Βαθμονόμηση με σύριγγα των 3 λίτρων (υποδείξεις κατασκευαστή)

5 ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΜΕΤΡΗΣΗΣ Σπιρομετρήσεις: Σύμφωνα με οδηγίες (π.χ. Αμερικανική Θωρακική Εταιρεία, ATS, 1995 Am. J. Respir. Crit. Care Med. 152: ) και χρήση του ίδιου πρωτοκόλλου μέτρησης με αυτού των προβλεπόμενων τιμών που χρησιμοποιήθηκε Συμπλήρωση λεπτομερούς (ανώνυμου) ερωτηματολογίου προσωπικών χαρακτηριστικών, μέτρηση ύψους Οι εξεταζόμενοι απέχουν από προπόνηση τουλάχιστον για 12 ώρες, μείωση της FVC μετά από έντονη άσκηση (Maron et al., 1979) Εκτέλεση τριών μετρήσεων, επανάληψη αν υπάρχει διαφορά άνω των 0, 2 λίτρων (μεταξύ μεγαλύτερης και δεύτερης μεγαλύτερης τιμής) Καταγραφή της μεγαλύτερης τιμής που μετρήθηκε

6 ΠΝΕΥΜΟΝΙΚΟΙ ΟΓΚΟΙ Αναπνεόμενος όγκος αέρα (V T ) είναι ο όγκος αέρα που εισπνέεται ή εκπνέεται με κάθε φυσιολογική αναπνοή και η ποσότητά του είναι περίπου 500ml Εφεδρικός εισπνεόμενος όγκος ή συμπληρωματικός όγκος (IRV) είναι ο επιπλέον όγκος αέρα που μπορεί να εισπνευστεί, πέρα από τον αναπνεόμενο και συνήθως είναι ίσος με ml περίπου Εφεδρικός εκπνεόμενος όγκος (ERV) είναι ο όγκος αέρα που μπορεί να εκπνευστεί επιπλέον, με έντονη εκπνοή μετά το τέλος της εκπνοής του αναπνεόμενου όγκου αέρα. Φυσιολογικά ο όγκος αυτός είναι περίπου ml Υπολειπόμενος όγκος (RV) είναι ο όγκος αέρα που εξακολουθεί να μένει μέσα στους πνεύμονες μετά την εντονότερη δυνατή εκπνοή. Ο όγκος αυτός είναι κατά μέσο όρο ml

7 ΠΝΕΥΜΟΝΙΚΟΙ ΟΓΚΟΙ FVC: Δυναμική ζωτική χωρητικότητα (Forced Vital Capacity), ο όγκος του αέρα που αποβάλλεται ύστερα από μια δυναμική εκπνευστική προσπάθεια που αρχίζει από το επίπεδο της TLC και τελειώνει στο επίπεδο του RV ή ο όγκος που μπορεί να εκπνευστεί με τη μεγαλύτερη προσπάθεια μετά από τη μεγαλύτερη δυνατή εισπνοή. Σε φυσιολογικά άτομα είναι ίση με τη VC (Ζωτική Χωρητικότητα) FEV-1: Μέγιστος εκπνεόμενος όγκος σε 1 (Forced Expiratory Volume in one second), ο όγκος αέρα που εκπνέεται 1 μετά την αρχή μιας δυναμικής ζωτικής χωρητικότητας. Μετρά τη ροή του αέρα, καθώς συσχετίζει τον εκπνεόμενο όγκο προς το χρόνο FEV-1/FVC: Ονομάζεται και δείκτης Tiffeneau και αποτελεί μέτρο αντιστάσεων των αεροφόρων οδών. Σε φυσιολογικά άτομα είναι άνω του 75% Η FEV-1 και η VC είναι οι μόνες σπιρομετρικές μεταβλητές που έγκυρα και επίμονα αντανακλούν την κατεύθυνση αλλαγής στην όλη πνευμονική λειτουργία (ATS statement, 1991)

8 ΠΝΕΥΜΟΝΙΚΕΣ ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΕΣ Ολική πνευμονική χωρητικότητα (TLC) = RV + ERV + V T + IRV Ο μέγιστος όγκος αέρα ως τον οποίο οι πνεύμονες μπορούν να εκπτυχθούν με τη μέγιστη δυνατή εισπνευστική προσπάθεια ( περίπου ml) Ζωτική χωρητικότητα (VC) = IRV + V T + ERV Η ζωτική χωρητικότητα είναι ίση με το άθροισμα του εφεδρικού εισπνεόμενου, του αναπνεόμενου και του εφεδρικού εκπνεόμενου όγκου Αντιπροσωπεύει τη μέγιστη ποσότητα αέρα που μπορεί ένα άτομο να διώξει από τους πνεύμονές του αφού πρώτα τους γεμίσει στο μέγιστο δυνατό βαθμό και μετά εκπνεύσει όσο μπορεί πιο πολύ. Ο όγκος της ζωτικής χωρητικότητας είναι περίπου ml Εισπνευστική χωρητικότητα (IC) = IRV + V T Ισούται με το άθροισμα του αναπνεόμενου και του εφεδρικού εισπνεόμενου όγκου αέρα Αντιπροσωπεύει την ποσότητα του αέρα (περίπου ml) που μπορεί να εισπνεύσει ένα άτομο από το επίπεδο της φυσιολογικής εκπνοής και εκπτύσσοντας τους πνεύμονές του όσο περισσότερο μπορεί Εκπνευστική χωρητικότητα (EC) ERV + V T Ισούται με το άθροισμα του αναπνεόμενου και του εφεδρικού εκπνεόμενου όγκου αέρα (περίπου ml) Λειτουργική υπολειπόμενη χωρητικότητα (FRC) = RV + ERV Ισούται με το άθροισμα του εφεδρικού εκπνεόμενου και του υπολειπόμενου όγκου. Είναι η ποσότητα του αέρα (περίπου ml) που μένει στους πνεύμονες μετά το τέλος της φυσιολογικής εκπνοής

9 ΜΕΤΑΒΛΗΤΟΤΗΤΑ ΤΩΝ ΠΡΟΒΛΕΠΟΜΕΝΩΝ ΤΙΜΩΝ ΓΙΑ ΕΝΗΛΙΚΕΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΑΣ ΑΝΑΛΟΓΙΑ ΤΗΣ ΜΕΤAΒΛΗΤΟΤΗΤΑΣ ΦΥΛΟ ΗΛΙΚΙΑ ΥΨΟΣ ΒΑΡΟΣ ΕΘΝΙΚΕΣ ΔΙΑΦΟΡΕΣ ΤΕΧΝΙΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΜΗ ΕΞΗΓΗΜΕΝΑª ΣΥΝΟΛΟ ΑΝΩ ΤΟΥ ΑΝΩ ΤΟΥ ª Περιλαμβάνονται όλοι οι προσδιοριστικοί παράγοντες της βιολογικής μεταβλητής: Περιβαντολλογικοί: ενεργητικό και παθητικό κάπνισμα, έκθεση σε μόλυνση, κοινωνικοοικονομική κατάσταση κ.ά. Σωματικοί: γενετικά, αλλεργικά, κατάσταση υγείας στο παρόν και το παρελθόν κ. ά. ATS statement (1991)

10 Αποτελεί το αναπνευστικό σύστημα περιοριστικό παράγοντα για την αθλητική απόδοση; Σε άτομα με πνευμονικές ασθένειες μπορεί να περιοριστεί η ικανότητα άσκησης ενώ σε φυσιολογικά άτομα όχι (P.Bye et al.,1983) Δεν έχει βρεθεί να είναι περιοριστικός παράγοντας στην κατανάλωση οξυγόνου (Maglischo, 1982; JF Bertholon et al.,1986) Ο πνευμονικός αερισμός δεν θεωρείται περιοριστικός παράγοντας για την επίδοση (Αυλωνίτου, 2000)

11 Ο «ΠΕΡΙΟΡΙΣΤΙΚΟΣ» ΡΟΛΟΣ ΤΟΥ ΑΝΑΠΝΕΥΣΤΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΑΣΚΗΣΗ Κύρια λειτουργία αναπνευστικού συστήματος εφοδιάζει με οξυγόνο τους εργαζόμενους μύες μέσω του κυκλοφορικού συστήματος. Το αναπνευστικό σύστημα μπορεί να αποτύχει άμεσα ή έμμεσα σ αυτή τη βασική του λειτουργία μπορεί να περιορίσει την άσκηση (P.Bye et al., 1983). Στην εντατική άσκηση, η κατανάλωση των αναπνευστικών μυών μπορεί να κυμαίνεται από 0,5 έως 1 λίτρο ανά λεπτό (P.Bye et al., 1983). Αιμάτωση μυών : Οι αναπνευστικοί μύες «κλέβουν» ροή αίματος από τους σκελετικούς μύες σε άσκηση κοντά στη VO 2 max, λόγω των υψηλών απαιτήσεων ενέργειας που έχουν. Ενώ η καρδιακή παροχή έχει μεγιστοποιηθεί, ο υπεραερισμός συνεχίζει να ανεβαίνει κι έτσι οι αναπνευστικοί μύες χρειάζονται περισσότερο οξυγόνο. Έτσι, ενώ η VO 2 max παραμένει στα ίδια επίπεδα, το μέγιστο παραγόμενο έργο που επιτυγχάνεται με τη VO 2 max μειώνεται (το καταναλώμενο οξυγόνο υποστηρίζει τους αναπνευστικούς μύες σε βάρος των σκελετικών) (P. Bye et al., 1983; S. Seiler, 2001). Άσκηση υψηλής έντασης κόπωση αναπνευστικών μυών υποαερισμός υποξία Σε πειράματα με αυξημένα αναπνευστικά φορτία αντίστασης, η ροή αίματος στο διάφραγμα μετρήθηκε να είναι 100ml/100gr μυ, χωρίς να εμφανιστεί κάποιο «πλατώ» (Robertson et al., 1977). Οι παρατηρήσεις και τα ευρήματα είναι ελλιπή, συγκεχυμένα και περισσότερο σε θεωρητική βάση.

12 ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΠΡΟΠΟΝΗΣΗΣ ΣΤΟΥΣ ΠΝΕΥΜΟΝΙΚΟΥΣ ΟΓΚΟΥΣ Υψηλότερος πνευμονικός αερισμός (σε μέγιστη προσπάθεια) στην κολύμβηση σε σχέση με άλλα αθλήματα (Astrand, 1979; Holmer, 1979; Fox, 1984; Knuttgen, 1986) Υψηλότεροι όγκοι σε νεαρούς κολυμβητές (Mead, 1960;Newman et al., 1961; Astrand et al., 1963; Engstrom et al., 1971;Andrew et al., 1972; Vaccaro et al., 1980) FEV-1 υψηλότερη στους κολυμβητές (Lakhera SC et al., 1984; Pherwani AV et al., 1989; Armour et al., 1993) Δεν υπήρξαν διαφορές στην πνευμονική λειτουργία μεταξύ αθλητών αγωνιστικού επιπέδου και καθιστικού πληθυσμού ηλικίας 7-12 ετών (Bloomfield J. et al., 1984) FVC υψηλότερη σε κολυμβητές-τριες σε σχέση με control group, αθλητές άλλων σπορ ή τις προβλεπόμενες τιμές για γενικό πληθυσμό (Newman et al., 1961; Magel & Andersen, 1969; Novak et al., 1977; Zinman R. & Gaultier C., 1986; Cordain et al., 1990; Armour et al., 1993; Doherty & Dimitriou, 1997) H FEV-1/FVC δεν έχει βρεθεί διαφορετική σε αθλητές σε σύγκριση με καθιστικό πληθυσμό (Armour et al.,1993) Η υπόθεση ότι μόνο τα παιδιά που διαθέτουν υψηλούς πνευμονικούς όγκους ακολουθούν την προπόνηση κολύμβησης δεν υποστηρίχθηκε από έρευνες (Courteix D. et al., 1997) Η βιολογική ηλικία των κολυμβητών ίσως επηρεάζει τα επίπεδα των πνευμονικών όγκων. Ερευνητικά, δεν έχουν βρεθεί τέτοιες διαφορές μεταξύ κολυμβητών και μη (Benefice E. et al., 1990)

13 ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΠΡΟΠΟΝΗΣΗΣ ΣΤΗΝ FVC Βελτίωση της VC (με προπόνηση) μέχρι ml (Ματζιάρη, 1999) Υψηλότεροι πνευμονικοί όγκοι των προπονημένων αγοριών ετών σε σχέση με απροπόνητα άτομα ίδιας ηλικίας (Vaccaro P. et al., 1980) Αύξηση σε αθλήτριες 7-12 ετών (Zinman R. & Gaultier C., 1986) Αυξήσεις της VC σε έρευνες διαχρονικής μελέτης (Bachman & Horvath, 1968; Andrew et al., 1972; Ericksson et al., 1978; Zauner & Benson, 1981; Clanton et al., 1987; Courteix D. et al., 1997) Αύξηση μόνο λόγω της φυσικής ανάπτυξης (Koch & Eriksson, 1973a,b) Αμετάβλητη σε παιδιά (Koch, 1980) Οι τιμές της VC δεν ήταν διαφορετικές από τις αναμενόμενες σε κολυμβητές 9-11 ετών μετά από 7 μήνες προπόνησης (Vaccaro & Clarke, 1978)

14 ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΠΡΟΠΟΝΗΣΗΣ ΣΤΗΝ FEV 1 Αύξηση με την προπόνηση (Mehrotta et al., 1997) Αύξηση σε σχέση με προπονητική ηλικία (Doherty M. & Dimitriou L., 1997) Αύξηση 7% της FEV-1 μετά από 7-10 μήνες προπόνησης σε εφήβους κολυμβητές υψηλού επιπέδου (Bertholon JF et al., 1986) Σημαντική αύξηση (18%) σε κορίτσια 9 ετών μετά από ένα χρόνο (Courteix D. et al., 1997) Οι τιμές της FEV-1 δεν ήταν διαφορετικές από τις αναμενόμενες σε κολυμβητές 9-11 ετών μετά από 7 μήνες προπόνησης (Vaccaro & Clarke, 1978) Σε αθλητές κολεγίων, η FEV-1 ήταν χαμηλότερη στους κολυμβητές απ ό,τι στο control group ή τους δρομείς ίδιου επιπέδου (Cordain L. et al., 1990) Παρόμοια ευρήματα στις ίδιες ηλικίες υπάρχουν και από άλλους ερευνητές (Andrew et al., 1972;Vaccaro et al., 1980)

15 ΠΙΘΑΝΟΙ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΑΥΞΗΣΗΣ ΤΩΝ ΠΝΕΥΜΟΝΙΚΩΝ ΟΓΚΩΝ ΣΤΟΥΣ ΑΘΛΗΤΕΣ ΓΕΝΙΚΑ Οι μηχανισμοί αύξησης δεν είναι ξεκάθαροι και οι έρευνες έχουν γίνει μόνο σε παιδιά, εφήβους ή νεαρούς ενήλικες (Cordain L. et al., 1990; Courteix D. et al., 1997) Οι διαφορές στην ένταση και τη διάρκεια της προπόνησης μπορεί να παίζουν κριτικό (αλλά μη διερευνημένο) ρόλο στους όγκους και χωρητικότητες των ενηλίκων (Cordain L. et al., 1990) Το ξεκίνημα της προπόνησης σε μικρότερη ηλικία (Cordain L. et al., 1990) ΒΕΛΤΙΩΣΗ ΔΥΝΑΜΗΣ ΤΩΝ ΑΝΑΠΝΕΥΣΤΙΚΩΝ ΜΥΩΝ Είναι επαρκώς αποδεδειγμένο ότι οι πνευμονικοί όγκοι εξαρτώνται μερικώς από τη δύναμη των μυών (Courteix D.et al., 1997) Αυξήσεις στη δύναμη των αναπνευστικών μυών (Bachman & Horvath, 1968; Engstrom et al., 1971; Leith & Bradley, 1976; Zauner & Benson, 1981; Zinman & Gaultier, 1986; Clanton et al., 1987) Η υπερτροφία του διαφράγματος και άλλων εισπνευστικών μυών (Stuart & Collings, 1959; Maksud et al., 1971; Pherwani AV et al., 1989) Το αναπνευστικό στρες που συνδέεται με την υδροστατική πίεση συγκεκριμένα στο κολύμπι (λόγω των τεχνικών κρατήματος της αναπνοής), αυξάνει τη δύναμη των αναπνευστικών μυών (Hamilton & Andrew, 1976)

16 ΠΙΘΑΝΟΙ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΑΥΞΗΣΗΣ ΤΩΝ ΠΝΕΥΜΟΝΙΚΩΝ ΟΓΚΩΝ ΣΤΟΥΣ ΑΘΛΗΤΕΣ ΑΛΛΟΙ ΑΝΑΤΟΜΙΚΟΙ - ΒΙΟΛΟΓΙΚΟΙ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ H επιφάνεια και περίμετρος στήθους συχνά είναι μεγαλύτερη στους αθλητές (Armour J. et al., 1993) Η θεωρία των Burri & Weibel (1977), υποστηρίζει ότι η ανάπτυξη των πνευμόνων προσαρμόζεται στις ανάγκες για οξυγόνο που υπάρχουν στον οργανισμό Αλλαγές στην ελαστικότητα του θωρακικού τοιχώματος και του πνεύμονα (Zauner & Benson, 1981; Clanton et al., 1987) Άμεση ανάπτυξη των πνευμόνων σε παιδιά (πολλαπλασιασμός κυψελίδων) σαν μια προσαρμοστική αντίδραση στην άσκηση, αφού οι αλλαγές στους όγκους δεν μπορούν να ερμηνευθούν από τις αυξήσεις δύναμης των αναπνευστικών μυών (Zinman R. & Gaultier C., 1986; Cordain et al., 1990) Βελτίωση της ικανότητας αντοχής του διαφράγματος (συγκέντρωση μιτοχονδριακών ενζύμων) με προπόνηση (έρευνες σε ζώα) αλλά όχι παραπάνω από 20-30% (S. Seiler, 2001)

17 ΣΧΕΣΗ ΠΝΕΥΜΟΝΙΚΩΝ ΟΓΚΩΝ ΚΑΙ ΑΘΛΗΤΙΚΗΣ ΑΠΟΔΟΣΗΣ Επίλεκτοι κολυμβητές παρουσίασαν πολύ υψηλούς δείκτες αναπνευστικής ικανότητας (Eady, 1974) Άνδρες διεθνείς κολυμβητές είχαν ανώτερη FEV-1 (Doherty M. & Dimitriou L., 1997) Συσχέτιση της VC με την επίδοση (Χούμας, 1996; Παβλίσεβιτς, 2002) Η συσχέτιση VC με VO 2 max (l/min) είναι υψηλή αλλά όχι με VO 2 max εκφραζόμενη σε σχέση με το μέγεθος σώματος (Maglischo E., 1993) Θετική συσχέτιση της VC με την φυσική πλευστότητα των κολυμβητών (Gagnοn & Montpetit, 1981; McLean & Hinrichs, 1998, 2000) και αρνητική με τη φυσική ροπή, που λειτουργεί βυθίζοντας τα πόδια (Zamparo et al., 1996) Συσχέτιση της FVC με δείκτες κολυμβητικής κατάστασης σε ηλικίες ετών (0. 93) (Boulkakova, 1984)

18 Σε κάποιες περιπτώσεις, παρατηρήθηκε μείωση της VC και της δύναμης των αναπνευστικών μυών μετά από μαραθώνιο σε χαμηλές θερμοκρασίες (Mahler D.A. & Loke J., 1981) Ευρήματα της Αμερικάνικης Ολυμπιακής Επιτροπής (μέσω ερωτηματολογίων) έδειξαν ότι 117 από 700 αθλητές που συμμετείχαν στην Ολυμπιάδα της Ατλάντα (1996) είχαν αναπνευστικά προβλήματα Αναπνευστικά προβλήματα στους κολυμβητές οφείλονται πιθανώς στην εισπνοή μορίων χλωρίου (World Congress on Lung Diseases) Στα παιδιά υπάρχει μια δυσανάλογη ωρίμανση μεταξύ διαφορετικών τμημάτων του πνεύμονα (De Troyer et al., 1978; Hibbert et al., 1984). H προπόνηση κολύμβησης μπορεί να εξασθενήσει τη δυσανάλογη αυτή ανάπτυξη του αναπνευστικού, εναρμονίζοντας την ανάπτυξη των αεροφόρων οδών και των κυψελιδικών χώρων (Courteix D. et al., 1997)

19