ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΑΓΩΓΗΣ ΚΑΙ ΑΘΛΗΤΙΣΜΟΥ ΤΟΜΕΑΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΤΗΣ ΑΣΚΗΣΗΣ

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΑΓΩΓΗΣ ΚΑΙ ΑΘΛΗΤΙΣΜΟΥ ΤΟΜΕΑΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΤΗΣ ΑΣΚΗΣΗΣ Διπλωματική εργασία του ΙΩΑΝΝΙΔΗ ΙΑΣΟΝΑ Φοιτητή του Τμήματος Επιστήμης Φυσικής Αγωγής & Αθλητισμού ΘΕΜΑ: Η επίδραση των κιρκάδιων ρυθμών στη δύναμη και στην κόπωση των αναπνευστικών μυών Επιβλέπων καθηγητής : Κοσμάς Χριστούλας, Αν. Καθηγητής ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ

2 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1) ΕΙΣΑΓΩΓΗ.Σελ ΔΟΜΗ ΚΑΙΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΩΝ ΠΝΕΥΜΟΝΩΝ.Σελ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΑΝΑΠΝΟΗΣ (ΕΙΣΠΝΟΗ-ΕΚΠΝΟΗ)...Σελ ΕΙΣΠΝΟΗ...Σελ ΕΚΠΝΟΗ.Σελ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΤΩΝ ΑΝΑΠΝΕΥΣΤΙΚΩΝ ΑΕΡΙΩΝ ΣΤΟ ΑΙΜΑ.Σελ H ΑΕΡΟΒΙΑ ΠΡΟΠΟΝΗΣΗ ΣΤΗ ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΤΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΩΝ ΠΝΕΥΜΟΝΩΝ.Σελ ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ ΣΧΕΤΙΚΑ ΜΕ ΤΗ ΡΥΘΜΙΣΗ ΤΗΣ ΑΝΑΠΝΟΗΣ ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΑΣΚΗΣΗ ΣΤΟΝ ΑΝΘΡΩΠΟ -ΚΛΑΣΣΙΚΕΣ ΕΡΕΥΝΕΣ Σελ ΟΙ ΑΝΑΠΝΕΥΣΤΙΚΟΙ ΜΥΕΣ ΠΕΡΙΟΡΙΖΟΥΝ ΤΗΝ ΑΕΡΟΒΙΑ ΑΠΟΔΟΣΗ...Σελ. 8 2) ΟΓΚΟΙ ΚΑΙ ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΠΝΕΥΜΟΝΩΝ. Σελ ΣΤΑΤΙΚΗ (ΑΠΟΛΥΤΗ) ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΤΩΝ ΠΝΕΥΜΟΝΩΝ..Σελ RESIDUAL VOLUME AND TOTAL LUNG CAPACITY (ΥΠΟΛΕΙΠΟΜΕΝΟΣ ΟΓΚΟΣ ΚΑΙ ΟΛΙΚΗ ΠΝΕΥΜΟΝΙΚΗ ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ) Σελ FORCE VITAL CAPACITY (ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΖΩΤΙΚΗ ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ)- SLOW VITAL CAPACITY ( ΕΛΑΧΙΣΤΗ ΖΩΤΙΚΗ ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ)...Σελ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΟΥ RV...Σελ NITROGEN WASHOUT METHOD....Σελ INERT GAS DILUTION TECHNIQUE...Σελ PLETHYSMOGRAPHY.Σελ RADIOGRAPHIC METHOD Σελ ΣΠΙΡΟΜΕΤΡΙΑ ΚΑΙ ΔΥΝΑΜΙΚΟΣ ΟΓΚΟΣ ΠΝΕΥΜΟΝΩΝ...Σελ ΣΠΙΡΟΓΡΑΜΜΑΤΑ ΚΑΙ ΚΑΜΠΥΛΗ ΡΟΗΣ- ΟΓΚΟΥ..Σελ ΣΗΜΑΣΙΑ ΤΟΥ FVC ΤΕΣΤ (FΟRCED EXPIRATORY VITAL CAPACITY TEST).Σελ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΕΣ ΤΙΜΕΣ..Σελ ΜΕΓΙΣΤΟΣ ΕΚΠΝΕΟΜΕΝΟΣ ΟΓΚΟΣ ΣΕ 1sec (Forced Expiratory Volume in 1sec, FEV1) Σελ ΛΟΓΟΣ FEV1/FVC Σελ ΑΛΛΕΣ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΤΗΣ ΜΕΓΙΣΤΗΣ ΡΟΗΣ ΕΚΠΝΟΗΣ.....Σελ ΜΕΓΙΣΤΟΣ ΒΟΥΛΗΤΙΚΟΣ ΑΕΡΙΣΜΟΣ (ΜAXIMAL VOLUNTARY VENTILATION)..Σελ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΗΣ ΤΙΜΗΣ ΜVV...Σελ ΠΝΕΥΜΟΝΙΚΟΣ ΑΕΡΙΣΜΟΣ- ΚΑΤΑ ΛΕΠΤΟ ΑΕΡΙΣΜΟΣ..Σελ ΕΙΣΠΝΕΥΣΤΙΚΗ ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ (ΙNSPIRATORY CAPACITY, IC)..Σελ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΣΠΙΡΟΜΕΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ.Σελ ΣΧΗΜΑΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΡΜΗΝΕΙΑ..Σελ ΕΡΕΥΝΕΣ ΠΟΥ ΠΡΑΓΜΑΤΟΠΟΙΗΘΗΚΑΝ ΣΤΗ ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΤΩΝ ΠΝΕΥΜΟΝΩΝ (ΤLC, RV, MVV).Σελ ΠΡΩΤΗ ΜΕΛΕΤΗ Σελ ΔΕΥΤΕΡΗ ΜΕΛΕΤΗ....Σελ.30 3) ΚΙΡΚΑΔΙΟΣ ΡΥΘΜΟΣ.Σελ ΧΡΟΝΟΒΙΟΛΟΓΙΑ Σελ.34 2

3 3.2 ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΤΗΣ ΑΝΑΕΡΟΒΙΑΣ ΙΚΑΝΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΤΟΥ ΔΕΙΚΤΗ ΚΟΠΩΣΕΩΣ ΣΕ ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΕΣ ΩΡΕΣ ΤΗΣ ΗΜΕΡΑΣ ΣΤΟΥΣ ΠΑΙΚΤΕΣ ΧΑΝΤΜΠΩΛ Σελ ΕΙΣΑΓΩΓΗ...Σελ ΜΕΘΟΔΟΣ...Σελ ΜΕΤΑΒΛΗΤΕΣ ΚΑΙ ΤΕΣΤ...Σελ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΤΕΧΝΙΚΗ... Σελ ΣΥΖΗΤΗΣΗ.Σελ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ..Σελ ΔΙΑΚΥΜΑΝΣΗ ΤΟΥ ΚΙΡΚΑΔΙΟΥ ΡΥΘΜΟΥ ΣΤΗΝ ΚΟΛΥΜΒΗΤΙΚΗ ΑΠΟΔΟΣΗ Σελ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ.Σελ ΣΥΖΗΤΗΣΗ.Σελ ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΩΝ ΩΡΩΝ ΤΗΣ ΗΜΕΡΑΣ ΣΤΗΝ ΚΟΠΩΣΗ ΚΑΤΑ ΤΗ ΔΙΑΡΚΕΙΑ ΜΙΑΣ ΠΑΡΑΤΕΤΑΜΕΝΗΣ ΔΟΚΙΜΑΣΙΑΣ ΑΝΑΕΡΟΒΙΑΣ ΑΣΚΗΣΗΣ ΣΕ ΕΠΑΓΓΕΛΜΑΤΙΕΣ ΠΟΔΗΛΑΤΕΣ...Σελ ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΟΥ ΚΙΡΚΑΔΙΟΥ ΡΥΘΜΟΥ ΣΤΗ ΜΕΓΙΣΤΗ ΟΞΕΙΔΩΣΗ ΤΟΥ ΛΙΠΟΥΣ ΣΕ ΥΠΟΜΕΓΙΣΤΗ ΑΕΡΟΒΙΑ ΑΣΚΗΣΗ...Σελ ΜΕΘΟΔΟΣ..Σελ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Σελ.49 4) ΜΕΘΟΔΟΣ - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΕΣ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ..Σελ ΠΑΡΑΘΕΣΗ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΩΝ ΤΩΝ ΠΑΡΑΠΑΝΩ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ...Σελ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ-ΣΥΖΗΤΗΣΗ...Σελ.57 5) ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ..Σελ.59 3

4 1) ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1 ΔΟΜΗ ΚΑΙΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΩΝ ΠΝΕΥΜΟΝΩΝ 1 Αν η παροχή Ο 2 στους ανθρώπους γινόταν μόνο μέσω διάχυσης από το δέρμα, θα ήταν αδύνατη η διατήρηση των βασικών ενεργειακών απαιτήσεων, αν σκεφτεί κανείς ότι σε ένα μαραθώνιο δρόμο 42km, ο αθλητής που τρέχει με ρυθμό 3min/km ανταλλάσσονται 3-4 λίτρα αερίων κάθε λεπτό. Στο ανθρώπινο σώμα, οι ανάγκες για ανταλλαγή αερίων καλύπτονται από το αναπνευστικό σύστημα. Αυτό το σύστημα ρυθμίζει τις συγκεντρώσεις των αερίων του εξωτερικού περιβάλλοντος του οργανισμού, έτσι ώστε να γίνεται επαρκής αερισμός των σωματικών υγρών του εσωτερικού περιβάλλοντος κατά τη διάρκεια της ηρεμίας και της άσκησης. Η διεργασία κατά την οποία ο ατμοσφαιρικός αέρας εισέρχεται στους πνεύμονες και ανταλλάσσεται με τον αέρα που βρίσκεται μέσα σε αυτούς ονομάζεται πνευμονικός αερισμός. Ο αέρας που εισέρχεται μέσω της μύτης και του στόματος ρέει στο αρχικό τμήμα του αναπνευστικού δένδρου, όπου αποκτά τη θερμοκρασία του σώσματος, φιλτράρεται και κατά τη δίοδο του από τη τραχεία εφυγραίνεται. Αυτή η διαδικασία συνεχίζεται καθώς ο αέρας διέρχεται μέσα από τους κύριους βρόγχους, δυο μεγάλους αγωγούς που αποτελούν τους βασικούς αεραγωγούς των πνευμόνων. Οι πνεύμονες παρέχουν την επιφάνεια επαφής ανάμεσα στο αίμα και στο εξωτερικό περιβάλλον. Παρόλο που ο όγκος των πνευμόνων κυμαίνεται από 4-6 λίτρα, το μέγεθος της υγρής επιφάνειάς τους είναι σημαντικό. Οι πνεύμονες ενός ατόμου μέσης σωματικής διάπλασης ζυγίζουν 1 κιλό. Το μέγεθος της επιφάνειας ανταλλαγής αερίων είναι πολύ μεγάλο αφού κατά τη διάρκεια ενός δευτερολέπτου άσκησης μέγιστης έντασης στο αγγειακό δίκτυο του πνευμονικού ιστού δεν υπάρχει περισσότερο από μισό λίτρο αίματος. (Εικόνα 1.1) 4

5 ΕΙΚΟΝΑ 1.1 Ανατομία των πνευμόνων Όπως αναφέρθηκε οι πνεύμονες είναι μια αναπνευστική αντλία. Η κύρια λειτουργία τους είναι να φέρουν τον εισπνεόμενο αέρα σε στενή επαφή με το αίμα που κυκλοφορεί στα πνευμονικά τριχοειδή, έτσι ώστε να συντελείται η ανταλλαγή οξυγόνου (Ο 2 ) και διοξειδίου του άνθρακα (CO 2 ). Η ροή όγκου αέρα στους πνεύμονες είναι αποτέλεσμα της διαφοράς μεταξύ της ατμοσφαιρικής και της κυψελιδικής πίεσης. Στο σώμα μας υπάρχουν πάνω από 300 εκατομμύρια κυψελίδες.( Οι κυψελίδες αποτελούν ελαστικούς με λεπτό τοίχωμα μεμβρανώδεις σάκους οι οποίοι παρέχουν ζωτικής σημασίας επιφάνεια ανταλλαγής αερίων ανάμεσα στους πνεύμονες και στο αίμα ). Η πρωταρχική λειτουργία των πνευμόνων τόσο κατά την ηρεμία όσο και κατά την άσκηση είναι η διατήρηση μιας σχετικής σταθερής επιθυμητής συγκέντρωσης οξυγόνου και διοξειδίου του άνθρακα στις κυψελίδες. Έτσι εξασφαλίζεται αποτελεσματική ανταλλαγή αερίων πριν το αίμα φύγει από τους πνεύμονες για να κατανεμηθεί στο υπόλοιπο σώμα. 1.2 ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΑΝΑΠΝΟΗΣ (ΕΙΣΠΝΟΗ-ΕΚΠΝΟΗ) ΕΙΣΠΝΟΗ Στο ανθρώπινο σώμα υπάρχει ένας μεγάλος μυς το διάφραγμα, ο οποίος έχει σχήμα θόλου. Ο μυς αυτός διαχωρίζει στεγανά τη θωρακική κοιλότητα από την κοιλιακή χώρα. Κατά τη διάρκεια της εισπνοής, το διάφραγμα συστέλλεται και επιπεδώνεται με αποτέλεσμα να κατέλθει 10 εκατοστά. Συμπερασματικά, ο αέρας που βρίσκεται ήδη στο εσωτερικό των πνευμόνων 5

6 διατείνεται και η πίεση του, που ονομάζεται ενδοπνευμονική, ελαττώνεται και γίνεται λίγο μικρότερη από την ατμοσφαιρική. Αυτό προκαλεί αναγκαστικά είσοδο αέρα μέσω της ρινικής και στοματικής κοιλότητας, ο οποίος αναγκάζει τους πνεύμονες να διαταθούν. Ο βαθμός διάτασης εξαρτάται από το μέγεθος των εισπνευστικών κινήσεων. Η εισπνοή ολοκληρώνεται όταν η ενδοπνευμονική πίεση εξισωθεί με την ατμοσφαιρική ΕΚΠΝΟΗ Η εκπνοή αποτελεί τη διαδικασία απομάκρυνσης του αέρα από τους πνεύμονες και αποτελεί κατά κύριο λόγο μια παθητική διαδικασία, τόσο κατά την ανάπαυση όσο και κατά την μικρής έντασης άσκηση. Οφείλεται στην επαναφορά του διατεταγμένου πνευμονικού ιστού και στη χάλαση των εισπνευστικών μυών. Αυτό προκαλεί την κάθοδο του στέρνου και των πνευμόνων και την επάνοδο του διαφράγματος.αυτές οι κινήσεις προκαλούν ελάττωση του μεγέθους της θωρακικής κοιλότητας και συμπίεση των κυψελίδων, έτσι ο αέρας εξέρχεται στην ατμόσφαιρα. Κατά την άσκηση οι κοιλιακοί και οι έσω μεσοπλεύριοι μύες συστέλλονται, με αποτέλεσμα τη μείωση του μεγέθους του θωρακικού κλωβού. Με αυτόν τον τρόπο η εκπνοή γίνεται πιο γρήγορα και πιο έντονα 1.3 ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΤΩΝ ΑΝΑΠΝΕΥΣΤΙΚΩΝ ΑΕΡΙΩΝ ΣΤΟ ΑΙΜΑ 2 Το οξυγόνο μεταφέρεται με το αρτηριακό αίμα από τους πνεύμονες στους ιστούς, ενώ το διοξείδιο του άνθρακα με φλεβικό αίμα από τους ιστούς στους πνεύμονες, όπου διαχέεται στον κυψελιδικό αέρα και αποβάλλεται. Το οξυγόνο μεταφέρεται μέσα στα ερυθροκύτταρα, ως οξυαιμοσφαιρίνη, συνδεδεμένο αναστρέψιμα με την αιμοσφαιρίνη. Η σιγμοειδής μορφή της καμπύλης κορεσμού της αιμοσφαιρίνης με οξυγόνο ανταποκρίνονται στην ανάγκη για δέσμευση του οξυγόνου στους πνεύμονες και αποδέσμευσή του στους ιστούς. Το διοξείδιο του άνθρακα μεταφέρεται από τα τριχοειδή των ιστών στους πνεύμονες, κυρίως ως διττανθρακικά ιόντα στο πλάσμα. Καθώς το αίμα διέρχεται από τα πνευμονικά τριχοειδή, ιόντα υδρογόνου ενώνονται με διττανθρακικούς παράγοντες, νερό και διοξείδιο του άνθρακα που αποβάλλεται με την αναπνοή. 6

7 1.4 H ΑΕΡΟΒΙΑ ΠΡΟΠΟΝΗΣΗ ΣΤΗ ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΤΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΩΝ ΠΝΕΥΜΟΝΩΝ Η επίδραση της αερόβιας προπόνησης στη δομή και λειτουργία των πνευμόνων είναι αμφιλεγόμενη. Οι πνευμονικοί όγκοι όπως ζωτική χωρητικότητα, ολική πνευμονική χωρητικότητα, υπολειπόμενος όγκος, λειτουργική υπολειπόμενη χωρητικότητα δεν διαφέρει μεταξύ αθλητών και μη αθλητών. Απεναντίας, κολυμβητές φαίνεται να έχουν καλύτερη στατική και δυναμική πνευμονική λειτουργία από τους συνομηλίκους τους μη κολυμβητές. Το πλεονέκτημα αυτό αποδίδεται στο γεγονός ότι οι κολυμβητές επιστρατεύουν συνέχεια κατά την προπόνηση τους εισπνευστικούς τους μυς, οι οποίοι βραχύνονται υπέρμετρα για να εξουδετερώσουν τις μεγάλες αντιστάσεις διεύρυνσης του θωρακικού τοιχώματος. Αυτού του είδους η προπόνηση των εισπνευστικών μυών οδηγεί σε μικρή αλλά σημαντική αύξηση των πνευμονικών όγκων. Εν αντιθέσει προς του πνεύμονες οι αναπνευστικοί μύες φαίνεται να προσαρμόζονται στα προπονητικά ερεθίσματα. Έρευνες τόσο σε ζώα όσο και στον άνθρωπο δείχνουν την πλαστικότητα του διαφράγματος που αποτελεί τον κύριο εισπνευστικό μυ αλλά σε μικρότερο βαθμό και των μεσοπλεύριων και επικουρικών μυών της αναπνοής. Οι αναπνευστικοί μύες έχουν τις μορφολογικές, λειτουργικές και μεταβολικές ιδιότητες των σκελετικών μυών. Με την αερόβια προπόνηση βελτιώνεται η αερόβια ικανότητα του διαφραγματικού μυός, που εκδηλώνεται με την αναστολή του κάματου, την αύξηση της δραστηριότητας των μιτοχονδριακών ενζύμων και τον μετασχηματισμό των γλυκολιτικών ινών ταχείας συστολής σε ενδιάμεσες οξειδογλυκολυτικές. Οι αναπνευστικοί μύες σε έναν ανάσκητο άντρα ξοδεύουν κατά τη μέγιστη προσπάθεια 3% της VO 2 max. Ενώ σε έναν αθλητή το κόστος της αναπνοής είναι πενταπλάσιό της. Το αυξημένο κόστος αναπνοής είναι συνακόλουθο του αυξημένου έργου που παρέχουν οι αναπνευστικοί μύες κατά την έντονη άσκηση. 1.5 ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ ΣΧΕΤΙΚΑ ΜΕ ΤΗ ΡΥΘΜΙΣΗ ΤΗΣ ΑΝΑΠΝΟΗΣ ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΑΣΚΗΣΗ ΣΤΟΝ ΑΝΘΡΩΠΟ ΚΛΑΣΣΙΚΕΣ ΕΡΕΥΝΕΣ 3 Στο συνέδριο φυσιολογικών επιστημών στην Washinton των ΗΠΑ ο καθηγητής Pierre Dejours, παρουσίασε με πειστικό τρόπο, την καινοτόμο θεωρία του για τη ρύθμιση της αναπνοής κατά την άσκηση. Την εποχή εκείνη οι θεωρίες επικεντρώνονταν σε απομονωμένους δυνητικούς 7

8 παράγοντες όπως στη μερική πίεση διοξειδίου του άνθρακα και συγκέντρωση των ιόντων υδρογόνου στο αρτηριακό αίμα, καθώς και σε αντανακλαστική διέγερση προερχόμενη από αισθητήρες των μυών. Πρότεινε ότι κανένας παράγοντας από μόνος του, αλλά μια πολλαπλότητα αλληλεπιδρώντων παραγόντων, ελέγχουν την αναπνοή κατά την άσκηση (Dejours, 1959, 1963, 1965). Έπειτα παρουσίασε τη θεωρία του, σύμφωνα με την οποία η ασκησιογενής υπεράπνοια προκαλείται από χημικά και νευρογενή ερεθίσματα, η δράση των οποίων εξαρτάται από τη φάση της άσκησης και της αποκατάστασης. Σήμερα γνωρίζουμε ότι η αναπνοή κατά την άσκηση ρυθμίζεται από έναν κεντρικό ρυθμιστή, που εντοπίζεται στον προμήκη μυελό, ο οποίος δέχεται προσαγωγά ερεθίσματα από χημειοαισθητήρες και μηχανοαισθητήρες, ενώ στέλνει κινητικά ερεθίσματα στους μύες της αναπνευστικής αντλίας. 1.6 ΟΙ ΑΝΑΠΝΕΥΣΤΙΚΟΙ ΜΥΕΣ ΠΕΡΙΟΡΙΖΟΥΝ ΤΗΝ ΑΕΡΟΒΙΑ ΑΠΟΔΟΣΗ 4 Παλαιότερα επικρατούσε η αντίληψη ότι οι αναπνευστικοί μύες δεν περιορίζουν τη μέγιστη μυϊκή προσπάθεια και κατά επέκταση την αθλητική απόδοση. Ο Dempsey αμφέβαλλε και με τις έρευνές του και απέδειξε το αντίθετο, ότι δηλαδή οι αναπνευστικοί μύες, ιδιαίτερα σε αθλητές αντοχής ανταγωνίζονται τους άλλους σκελετικούς μύες, για το μοίρασμα της περιορισμένης καρδιακής παροχής κατά την έντονη προσπάθεια και έτσι έμμεσα αποτελούν περιοριστικό παράγοντα στη σωματική απόδοση (Dempsey et al.1984, 1996, 2003, 1986, Johnson et al 1993). Καινοτόμες έρευνες για την επίδραση της ασκησιογενούς υποξαιμίας και της διαφραγματικής κόπωσης, στην αντοχή αθλητών υψηλού επιπέδου συνεχίζονται μέχρι και σήμερα. Σήμερα εφαρμόζονται απεικονιστικές τεχνικές για τη μελέτη των μηχανισμών επιστράτευσης των αναπνευστικών μυών κατά την άσκηση (Κeynon et al 1997). 2) ΟΓΚΟΙ ΚΑΙ ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΠΝΕΥΜΟΝΩΝ Το αναπνευστικό σύστημα υστερεί σε προσαρμογές έναντι του καρδιαγγειακού. Οι λίγες αναπνευστικές προσαρμογές που προκαλούνται με την προπόνηση, μπορούν να θεωρηθούν παράπλευρες των καρδιαγγειακών και μεταβολικών προσαρμογών. Η αναπνευστική αντλία διαθέτει μια τεράστια εφεδρεία δυνατοτήτων αντιμετώπισης των ασκησιογενών απαιτήσεων και μπορεί να παρέχει ασύγκριτα περισσότερο 8

9 έργο από αυτό που απαιτείται ακόμα και κατά την μέγιστη μυϊκή προσπάθεια. Για τον λόγο αυτό το αναπνευστικό σύστημα δεν πιέζεται να προσαρμοστεί όπως συμβαίνει με τις καρδιοαγγειακές και μεταβολικές ικανότητες που προκαλούνται με τις επιφορτίσεις της άσκησης και αναγκάζονται να προσαρμοστούν σε νέες απαιτήσεις. Αναπνευστικές προσαρμογές πραγματοποιούνται σε ακραίες περιπτώσεις, όπως σε αθλητές αντοχής υψηλού επιπέδου όπου η ικανότητα τόσο του καρδιαγγειακού όσο και του μεταβολικού συστήματος ξεπερνάει την ικανότητα του αναπνευστικού συστήματος. Στις περιπτώσεις αυτές η αναπνευστική δραστηριότητα δεν ανταποκρίνεται στις μεταβολικές απαιτήσεις της έντονης μυϊκής προσπάθειας και προκαλείται ασκησιογενής αρτηριακή υποξαιμία. 2.1 ΣΤΑΤΙΚΗ (ΑΠΟΛΥΤΗ) ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΤΩΝ ΠΝΕΥΜΟΝΩΝ 5 Οι μετρήσεις της λεγόμενης στατικής ή απόλυτης χωρητικότητας των πνευμόνων, έχουν συχνά πληροφοριακό χαρακτήρα. Οι πιο σημαντικές μετρήσεις που λαμβάνουν χώρα είναι η ζωτική χωρητικότητα (Vital Capacity VC), ο υπολειπόμενος όγκος (Residual Volume RV) και η ολική πνευμονική χωρητικότητα ( Total Lung Capacity TLC ). Η VC προσδιορίζεται βάζοντας το άτομο να εισπνεύσει κατά το μέγιστο δυνατό και έπειτα να εκπνεύσει βίαια και ολοκληρωτικά και εκφράζει τον όγκο του αέρα που μπορεί να εκπνεύσει κάποιος ύστερα από μια πολύ βαθιά εισπνοή. Αυτό το VC ονομάζεται και ελάχιστη ζωτική χωρητικότητα (Slow Vital Capacity SVC). Kατά την ολική εκπνοή κάποιο μέρος του αέρα παραμένει εγκλωβισμένο στους πνεύμονες. Αυτός ο εγκλωβισμένος αέρας καλείται υπολειπόμενος όγκος (Residual Volume RV). To RV μπορεί να αναπαρασταθεί με σύγκριση των ραδιογραφημάτων στήθους εισπνοής και εκπνοής. (Εικόνα 2.1) Το γεγονός ότι οι πνεύμονες δεν αποβάλλουν όλον τον αέρα κατά την εκπνοή μπορεί να οδηγήσει σε παροδική υποξεία, επειδή το αίμα που φτάνει στους πνεύμονες μέσω του φλεβικού συστήματος δεν μπορεί να πάρει αρκετό οξυγόνο. Επιπλέον η εισπνοή ενός πνεύμονα που βρίσκεται σε αυτή την κατάσταση (με δεσμευμένο αέρα), απαιτεί πολύ υψηλή πίεση εμφυσήσεως, η οποία μπορεί γρήγορα να οδηγήσει σε κόπωση των αναπνευστικών μυών, καθώς και σε σχίσιμο του πνεύμονα, που αναφέρεται ως πνευμονοθώρακας. Αυτό είναι και το πρόβλημα των εμβρύων τα οποία γεννούνται με σύνδρομο πνευμονικής ανεπάρκειας, κατά το οποίο τμήματα των πνευμόνων καταρρέουν μετά το τέλος της εκπνοής. 9

10 Το RV μπορεί εύκολα να μετρηθεί και να προστεθεί στο SVC, ώστε να προσδιοριστεί η ολική πνευμονική χωρητικότητα (Total Lung Capacity TLC), η οποία εκφράζεται ως ο όγκος του αέρα που περιέχεται στον πνεύμονα στο τέλος μιας βαθιάς εισπνοής. Εναλλακτικά μπορεί να υπολογιστεί το ΤLC και να πραγματοποιηθεί προσδιορισμός του RV, με αφαίρεση του SVC από το TLC. ΕΙΚΟΝΑ 2.1 Ραδιογραφήματα που προέρχονται από φυσιολογικό άτομο Α) Κατά την πλήρη εισπνοή (που εμφανίζεται στην TLC) B) Κατά την πλήρη εκπνοή, στην οποία ο εκπνεόμενος αέρας αντιπροσωπεύει το RV 2.2 RESIDUAL VOLUME AND TOTAL LUNG CAPACITY (ΥΠΟΛΕΙΠΟΜΕΝΟΣ ΟΓΚΟΣ ΚΑΙ ΟΛΙΚΗ ΠΝΕΥΜΟΝΙΚΗ ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ) 1,5 Μετά από μια μέγιστη εκπνοή, στους πνεύμονες παραμένει μια ποσότητα αέρα η οποία δεν μπορεί να αποβληθεί. Αυτός ο αέρας αναφέρεται ως υπολειπόμενος όγκος αέρα (Residual Volume, RV). H τιμή του κυμαίνεται από 1.0 έως 1.2 λίτρα στις γυναίκες και 1.2 έως 1.4 στους άνδρες. Ο RV τείνει να αυξηθεί με την ηλικία, αλλά ο IRV και ο ERV γίνονται αναλογικά μικρότεροι. Οι μεταβλητές που επέρχονται στους πνευμονικούς όγκους καθώς αυξάνεται η ηλικία, αποδίδονται σε γενικές γραμμές στην απώλεια 10

11 των ελαστικών συστατικών του πνευμονικού ιστού και στην ελάττωση της πνευμονικής μυϊκής ισχύος. Εντούτοις οι μεταβολές αυτές δεν οφείλονται ολοκληρωτικά στη μεγάλη ηλικία. Πρόσφατες μελέτες αποδεικνύουν ότι η προπόνηση αντοχής σε αθλητές μεγαλύτερης ηλικίας μπορεί να επιβραδύνει την παρακμή της πνευμονικής λειτουργίας που σχετίζεται με την ηλικία. Η εικόνα 2.2 αναπαριστά το στατικό όγκο των πνευμόνων που είναι και μείζονος σημασίας. Το RV μπορεί εύκολα να προσδιοριστεί μετά από μέτρηση και έπειτα με προσθήκη του SVC, προσδιορίζεται η τιμή του ΤLC. O εκπνευστικός εφεδρικός όγκος (Expiratory Reserve Volume ERV), αποτελεί τον όγκο του αέρα ο οποίος μπορεί να εκπνέεται όταν η εκπνευστική προσπάθεια αρχίζει από το επίπεδο της ήρεμης εκπνοής. Ο όγκος του αέρα που χρησιμοποιείται ταυτόχρονα για την εισπνοή και εκπνοή αναφέρεται ως παλιρροιακός όγκος (Τidal Volume VT). O εισπνευστικός εφεδρικός όγκος ( Inspiratory Reserve Volume IRV), αναφέρεται ως ο μέγιστος όγκος αέρα ο οποίος εισπνέεται, όταν η εισπνοή αρχίσει από το επίπεδο της ήρεμης εισπνοής (IRV=IC- TV). To άθροισμα της ERV και RV αναφέρεται ως εκπνευστική εφεδρική χωρητικότητα ( Functional Residual Capacity FRC). Οι τιμές του RV ή του TLC, μπορεί να εμφανίζονται αυξημένες ή ελαττωμένες σε διάφορες ασθένειες. Προσδιορίζεται είτε μέσω των τιμών του αέρα της διαδρομής της θωρακικής κοιλότητας, είτε μέσω της κατάρρευσης του αεραγωγού, είτε σε κατάσταση συμπίεσης. Σε κάποιες διαταραχές του οργανισμού η τιμή που προσδιορίζεται από την τιμή του αέρα στην πνευμονική κοιλότητα προς την τιμή του αέρα στους μύες του θωρακικού τοιχώματος δίνει το RV. Σε αποφρακτικές διαταραχές, η κατάρρευση του αεραγωγού υποδεικνύει απώλεια αέρα από τους πνεύμονες με αποτέλεσμα το μεγαλύτερο ποσό του αέρα να εκπνέεται. Σε τέτοιες νόσους η τιμή του RV αυξάνεται. Η τιμή του TLC αυξάνεται σε ασθενείς με χρόνιες αποφρακτικές διαταραχές. Ωστόσο σε περιπτώσεις άσθματος, η TLC δεν εμφανίζεται αυξημένη. Εν τέλη για να είναι πιο αξιόπιστη η διάγνωση, πρέπει να ακολουθείται μια περιοριστική διαδικασία που η τιμή της TLC να ελαττώνεται. Η μελέτη της FRC είναι πρωταρχικής σημασίας για τους εργοφυσιολόγους. Αναφέρεται ως η εξισορρόπηση της εσωτερικής ελαστικής ανάκρουσης του πνεύμονα, με τις εξωτερικές ελαστικές πιέσεις του θωρακικού τοιχώματος και αντιπροσωπεύει φυσιολογικά το 40-50% του TLC. Όταν η ελαστικότητα του πνεύμονα ελαττώνεται, όπως στο φύσημα, το FRC αυξάνεται. Επίσης αυξάνεται με την αύξηση της ηλικίας, ενώ με την αυξημένη ανάκρουση των πνευμόνων που παρατηρείται στην κυστική ίνωση, η FRC ελαττώνεται. 11

12 ΕΙΚΟΝΑ 2.2 Στατικοί (ή απόλυτοι) πνευμονικοί όγκοι Το ΤLC (Total Lung Capacity) αποτελεί το άθροισμα του RV (RESIDUAL VOLUME) και του SVC (Slow vital capacity) To SVC αποτελεί το άθροισμα του ΙRV (Inspiratory Reserve Volume), του VT (Tidal Volume) ΚΑΙ ΤΟΥ ERV (Expiratory Reserve Volume) To FRC (Functional Residual Capacity) αποτελεί το άθροισμα του RV και του ΕRV 2.3 FORCE VITAL CAPACITY (ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΖΩΤΙΚΗ ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ)- SLOW VITAL CAPACITY ( ΕΛΑΧΙΣΤΗ ΖΩΤΙΚΗ ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ) Φυσιολογικά η SVC και η FVC ταυτίζονται όπως παριστάνεται στην εικόνα 2.3. Μετά από απόφραξη των αεραγωγών, όπως σε απόφραξη χρόνιας πνευμονικής ασθένειας (COPD) ή στο άσθμα, το FVC μπορεί να είναι σημαντικά μικρότερο από το SVC, όπως φαίνεται στην εικόνα 2.3Β. Η διαφορά αυτή μεταξύ του SVC και του FVC αντικατοπτρίζει τη «δέσμευση» του αέρα στους πνεύμονες. Η μεγαλύτερη ροή που παρατηρείται κατά τη λειτουργία του FVC, οδηγεί σε «στένεμα» των αεραγωγών ή ακόμα και σε πλήρες κλείσιμο του αεραγωγού στην περίπτωση του COPD, έτσι ώστε ο πνεύμονας να μην μπορεί να αδειάσει ολοκληρωτικά κατά τον προσδιορισμό του SVC. Παρόλο που η δέσμευση αυτή ενδιαφέρει αρκετά τη φυσιολογία, δεν γίνεται αντικείμενο έρευνας κλινικών μελετών. Ωστόσο ο προσδιορισμός και των δυο τιμών είναι μείζονος σημασίας, διότι μπορούν να προκύψουν συμπεράσματα από τις αποκλίσεις των τιμών των μετρήσεων SVC και FVC. 12

13 ΕΙΚΟΝΑ 2.3 Α) Σπιρόγραμμα ενός φυσιολογικού ατόμου, κατά τη διάρκεια διαφόρων διαδικασιών εισπνοής - εκπνοής Β) Σπιρόγραμμα ατόμου που πάσχει από αποφρακτική πνευμονική νόσο FVC (Forced Expiratory Vital Capacity), SVC (Slow Vital Capacity) 2.4 ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΟΥ RV Συνήθως το FRV προσδιορίζεται με κάποια από τις μεθόδους που αναφέρθηκε παραπάνω. Αν το ΕRV αφαιρεθεί από το FRC, to RV παραλείπεται όπως αναφέρθηκε νωρίτερα, ενώ αν το RV προστεθεί στο SVC, το TLC παραλείπεται (Εικόνα 2.2).Οι τρεις πιο συνήθεις μέθοδοι προσδιορισμού του FRC (από τις οποίες το RV παραλείπεται είναι η «nitrogen washout», η «inert gas dilution» και η «plethysmography».αν αυτές δεν είναι διαθέσιμες, μπορεί να χρησιμοποιηθεί μια μέθοδος ραδιογραφήματος NITROGEN WASHOUT METHOD (Εικόνα 2.4) Η αρχή της μεθόδου βασίζεται στη μέτρηση της (Funtional Residual Capacity FRC). O αρχικός όγκος του αζώτου (Ν 2 ) στους πνεύμονες, ισούται με το 80% του Ν 2 επί τον όγκο του FRC. Ο όγκος του Ν 2 ο οποίος αποβάλλεται από τον πνεύμονα, υπολογίζεται όπως φαίνεται και το FRC ή το V X παραλείπεται, μέσω της εξίσωσης εξισορρόπησης μάζας. 13

14 0.8 V X =0.035 V Β ΕΙΚΟΝΑ 2.4 NITROGEN WASHOUT METHOD INERT GAS DILUTION TECHNIQUE (Εικόνα 2.5) Η αρχή της μεθόδου της τεχνικής διάλυσης του ηλίου (Ηe), για τον προσδιορισμό της (Funtional Residual Capacity FRC), περιγράφεται ως εξής: Πριν το τεστ δεν υπάρχει ήλιο στους πνεύμονες V X, ενώ υπάρχει ένας γνωστός όγκος Ηe στο σπιρόμετρο καθώς και στο σύστημα του σωλήνα. Η συγκέντρωση του He (C 1 ) πολλαπλασιάζεται επί τον όγκο του σπιρομέτρου και τον όγκο των σωλήνων σύνδεσης (V 1 ). Στην εξίσωση, η συγκέντρωση του He (C 2 ) διατηρείται μέσω του συστήματος σταθερή. Η εξίσωση εξισορρόπησης μάζας για την εύρεση του FRC μπορεί να επιλυθεί ως προς V X. 14

15 ΕΙΚΟΝΑ 2.5 INERT GAS DILUTION TECHNIQUE PLETHYSMOGRAPHY (Εικόνα 2.6) Το κύριο όργανο που χρησιμοποιείται για να προσδιοριστεί η (Funtional Residual Capacity FRC), είναι ένας πληθυσμογράφος σώματος και η μέτρηση υπακούει στο νόμο του Boyle για τα ιδανικά αέρια (Εξίσωση 1). Το άτομο που υπόκειται στη μέτρηση τοποθετείται σε έναν αεροστεγή πληθυσμογράφο και η πίεση του πληθυσμογράφου μεταβάλλεται με τις αλλαγές του όγκου των πνευμόνων. Όταν το άτομο σταματά να αναπνέει, η κυψελιδική πίεση ισοσταθμίζεται με τη βαρομετρική πίεση (Pb). Κλείνεται η αεροβαλβίδα στο στόμα κατά το τέλος μιας ήρεμης αναπνοής και για τον προσδιορισμό του FRC, τίθεται το άτομο να εκπνεύσει. Η κυψελιδική πίεση αυξάνεται κατά ένα ποσό (ΔP), το οποίο μετράται μέσω του μετρητή στόματος. Ο όγκος των πνευμόνων ελαττώνεται ως αποτέλεσμα της συστολής του αέρα, έτσι ώστε δεν παρατηρείται ροή του αέρα κα κατ επέκταση το Ppleth ελαττώνεται. Η αλλαγή στο Ppleth οδηγεί σε αλλαγή του όγκου (ΔV). To άτομο τίθεται να μην αναπνεύσει στιγμιαία, το έμβολο της αντλίας εναλλάσσεται και η ήδη γνωστή μεταβολή του όγκου, προκαλεί μια μεταβολή εξίσου στην Ppleth. Όλες αυτές οι μετρήσεις παρέχουν τα δεδομένα που απαιτούνται για την επίλυση της παραπάνω εξίσωσης για το V F. H τελική εξίσωση απλοποιείται. Παραλείπονται το ΔP από την ποσότητα (P B +ΔP). Επειδή το ΔP είναι πολύ μικρότερο συγκρινόμενο με το P B, μπορεί να παραληφθεί. ΕΙΚΟΝΑ 2.6 PLETHYSMOGRAPHY 15

16 2.4.4 RADIOGRAPHIC METHOD Η μέθοδος αυτή εφαρμόζεται, εφόσον κάποια από τις παραπάνω μεθόδους δεν είναι διαθέσιμη, για τον προσδιορισμό της TLC. Οι ραδιογραφικές μέθοδοι βασίζονται στην ικανότητα του ατόμου που υπόκειται στη μέτρηση, να διατηρεί την αναπνοή το στο TLC και ως μέθοδοι παρέχουν μεγαλύτερη ακρίβεια, ενώ εφαρμόζεται και για διαπίστωση κυστικής ίνωσης. Δεν είναι δύσκολη ως μέθοδος αλλά τα ραδιογραφήματα λαμβάνονται σε περιπτώσεις μέγιστης εισπνοής. 2.5 ΣΠΙΡΟΜΕΤΡΙΑ ΚΑΙ ΔΥΝΑΜΙΚΟΣ ΟΓΚΟΣ ΠΝΕΥΜΟΝΩΝ 1,5 Ο υπολογισμός των πνευμονικών όγκων στους άντρες και στις γυναίκες μας επιτρέπει να εκτιμήσουμε την ικανότητα ενός ατόμου να αυξήσει το βάθος της αναπνοής. Επίσης αναφέρονται οι μέσες τιμές για άνδρες και γυναίκες. Για να γίνει η μέτρηση προσλαμβανόμενου οξυγόνου ο εξεταζόμενος αναπνέει μέσω ενός βαθμονομημένου σπιρομέτρου με την μέθοδο του κλειστού κυκλώματος. Ο αναποδογυρισμένος κώδωνας του σπιρομέτρου κατέρχεται και ανέρχεται καθώς ο άνθρωπος εισπνέει και εκπνέει μέσω της συσκευής. Έτσι είναι δυνατή η καταγραφή του αναπνεόμενου όγκου και της αναπνευστικής συχνότητας. Το VT βρέθηκε στους άνδρες και τις γυναίκες κατά τη διάρκεια της ήρεμης αναπνοής συνήθως να κυμαίνεται από 0.4 έως 1.0 λίτρο αέρα ανά αναπνοή. Αφού καταγραφεί ο VΤ των αρχικών ήρεμων αναπνοών ζητείται από τον εξεταζόμενο μετά από μια ήρεμη εκπνοή να εκτελέσει μια μέγιστη δυνατή εισπνοή. Αυτή η επιπλέον ποσότητα αέρα περίπου λίτρα που μπορεί να εισπνευσθεί από μια τελική θέση αναπνοής, αντιπροσωπεύει το IRV. Αφού μετρηθεί ο IRV ο εξεταζόμενος συνεχίζει να εκτελεί ήρεμες αναπνοές. Στο τέλος μιας ήρεμης εκπνοής του ζητείται να συνεχίσει να εκπνέει και να αποβάλει όσο το δυνατόν περισσότερο αέρα μπορεί, μια μέτρηση που αντιστοιχεί στο ERV. Για έναν μέτριας σωματικής διάπλασης άνδρα η τιμή του κυμαίνεται από 1.0 έως 1.5 λίτρα. Κατά τη διάρκεια της άσκησης παρατηρείται σημαντική αύξηση του TV σε βάρος τόσο του IRV όσο και του ERV, ιδιαίτερα όμως του πρώτου. Ο συνολικός όγκος αέρα που μπορεί να εξέλθει από τους πνεύμονες σε μια μέγιστη εκπνοή, η οποία ακολουθεί μια μέγιστη εισπνοή ή αντίστροφα, ονομάζεται δυναμική ζωτική χωρητικότητα ( Forced Expiratory Vital 16

17 capacity, FVC). Παρόλο που οι τιμές της FVC ποικίλλουν ανάλογα με τη σωματική διάπλαση ή και τη θέση του εξεταζόμενου κατά τη διάρκεια της μέτρησης, η μέση τιμή της κυμαίνεται από 4-5 λίτρα για τους υγιείς, νέους άνδρες και 3-4 λίτρα για τις γυναίκες. Τέλος για ένα χρυσό ολυμπιονίκη στη χιονοδρομία ανωμάλου δρόμου έχει αναφερθεί FVC=8,1 λίτρα. Υψηλές τιμές των πνευμονικών όγκων σε ορισμένους αθλητές πιθανότατα να οφείλονται σε γενετικούς παράγοντες, αφού οι στατικοί πνευμονικοί όγκοι δε μεταβάλλονται σημαντικά με την προπόνηση. Η σπιρομετρία χρησιμοποιείται για να υπολογιστεί ο ρυθμός με τον οποίο οι πνεύμονες ανταλλάσουν όγκο, κατά τη διάρκεια μιας εξαναγκασμένης αναπνευστικής διαδικασίας. Το πιο κοινό τεστ που έχει σχεδιαστεί για αυτόν το σκοπό χρησιμοποιεί τη διαδικασία της FVC, η οποία ορίζεται ως ο όγκος που αποβάλλεται ύστερα από μια δυναμική εκπνευστική προσπάθεια που αρχίζει από το επίπεδο της ΤLC και τελειώνει στο επίπεδο του RV. Η σημασία του FVC τεστ είναι πολύ μεγάλη. Γενικά παρέχει τις περισσότερες πληροφορίες που σχετίζονται με την πνευμονική λειτουργία ΣΠΙΡΟΓΡΑΜΜΑΤΑ ΚΑΙ ΚΑΜΠΥΛΗ ΡΟΗΣ- ΟΓΚΟΥ 5 Οι δυο μέθοδοι που περιγράφουν το FVC τεστ φαίνονται στην Εικόνα 2.7. Στην Εικόνα 2.7.Α., το άτομο που τίθεται για τη μέτρηση φυσάει σε ένα σπιρόμετρο, το οποίο καταγράφει τον όγκο που εκπνέεται ως συνάρτηση του χρόνου, δίνοντας για αυτή τη μέτρηση μια καμπύλη. Αυτό είναι το κλασσικό σπιρόγραμμα, το οποίο δείχνει τη μεταβολή του χρόνου της μέτρησης για τα 4 λίτρα FVC. Οι δυο πιο σημαντικές μετρήσεις που μπορούν να διεξαχθούν από αυτήν την καμπύλη είναι o μέγιστος εκπνεόμενος όγκος σε 1sec (Forced Expiratory Volume in 1sec, FEV1), που ορίζεται ως ο όγκος του αέρα που εκπνέεται 1sec μετά την αρχή μιας δυναμικής ζωτικής χωρητικότητας και η Average Forced Expiratory Flow Rate), πάνω από το μέσο 50% της FVC (FEF25-75). To FVC τεστ μπορεί επίσης να παρασταθεί σαν καμπύλη FV ροής- όγκου (flow-volume), όπως φαίνεται στην εικόνα 2.7.Β. Το άτομο εκπνέει ξανά μέσα στο σπιρόμετρο, μέσω ενός μετρητή που μετράει τη ροή του αέρα σε lit/sec. O όγκος και η συχνότητα με την οποία εκπνέεται ο όγκος του αέρα (ροή σε lit/sec), παριστάνονται στην FV καμπύλη. Οι δυο καμπύλες αναπαριστούν τα ίδια δεδομένα και ένας υπολογιστής μπορεί πολύ εύκολα να σχεδιάσει τις δυο καμπύλες, όταν το άτομο τίθεται να εκπνεύσει μέσω ενός σπιρομέτρου, ή καταγραφέα του όγκου του αέρα. Με ολοκλήρωση της ροής προσδιορίζεται 17

18 ο όγκος, ο οποίος μπορεί να παρασταθεί ως συνάρτηση του χρόνου, όπως φαίνεται Στην εικόνα 2.7, ενώ όλες οι υπόλοιπες τιμές μπορούν να μετρηθούν. Επιπλέον το σήμα του όγκου, μπορεί να διαφοροποιηθεί ως προς το χρόνο και να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό της ροής. Γενικά η αναπαράσταση του FV, (Εικόνα 2.7.Β.) είναι η ευκολότερη μέθοδος για να ερμηνευθεί, αλλά παρέχει και τις περισσότερες πληροφορίες. ΕΙΚΟΝΑ 2.7 Οι δυο τρόποι καταγραφής της FVC (Forced Vital Capacity) A) Ο όγκος καταγράφεται ως συνάρτηση του χρόνου στο σπιρόγραμμα. H FEV1 αντιπροσωπεύει τη Forced Expiratory Volume In 1sec H FEF αποτελεί το μέσο ρυθμό εκπνοής και αντιπροσωπεύει το 50% της FVC B) H ροή καταγράφεται ως συνάρτηση του όγκου που εκπνέεται (στην καμπύλη ροής όγκου) Η FEF 25(50,75) αντιπροσωπεύει την εξαναγκασμένη ροή εκπνοής, εφόσον έχει εκπνευστεί το 25% το 50% και το 75% του αέρα αντίστοιχα ΣΗΜΑΣΙΑ ΤΟΥ FVC ΤΕΣΤ (FΟRCED EXPIRATORY VITAL CAPACITY TEST) 5 To FVC τεστ αποτελεί την πιο σημαντική δοκιμή που σχετίζεται με τη λειτουργία των πνευμόνων για τον ακόλουθο λόγο: Για κάθε ξεχωριστή εκπνοή υπάρχει ένα μόνο όριο μέγιστης ροής για κάθε τιμή του πνευμονικού όγκου. Αυτό το όριο επιτυγχάνεται με μέτρια εκπνοή, ενώ αυξάνοντας την πίεση κατά την εκπνοή, δεν παρατηρείται αύξηση της ροής. Στην εικόνα 2.7Β, η μέγιστη FV καμπύλη παραλείπεται σε ένα τεστ FVC. Παρατηρείται πως όσον αφορά τη ροή έχει σημειωθεί μια μόνο μέγιστη τιμή, ενώ η καμπύλη παριστάνει τη μέγιστη τιμή της ροής που μπορεί να παρασταθεί σε κάθε πνευμονικό όγκο. Επομένως κατά το FEF (Forced Expiratory Flow Rate) και εφόσον έχει εκπνευστεί το 50% της VC, δηλαδή η FEF50, το άτομο δεν μπορεί να υπερβεί τη ροή των 5,2 l/sec, ανεξάρτητα από την 18

19 προσπάθεια που θα καταβάλει. Είναι επίσης αξιοσημείωτο, πως η μέγιστη ροή που επιτυγχάνεται, ελαττώνεται καθώς εκπνέεται περισσότερος αέρας (επειδή ελαττώνεται ο πνευμονικός όγκος), μέχρι τον RV (Residual Volume) 4l, που δεν μπορεί να εκπνευστεί επιπλέον αέρας. Η σημασία του FVC τεστ έγκειται στο γεγονός ότι υπάρχει ένα όριο στη μέγιστη ροή εκπνοής για όλους τους πνευμονικούς όγκους, εφόσον έχει εκπνευστεί το 10-15% του FVC. Κάθε άτομο έχει μια μοναδική καμπύλη εκπνοής FV. Επειδή η καμπύλη εμφανίζει ένα όριο στη ροή, είναι και αρκετά επαναλήψιμη για κάθε άτομο. Το πιο σημαντικό όμως είναι πως η τιμή αυτή της μέγιστης ροής παρουσιάζει μεγάλη ευαισθησία σε πολλές κοινές ασθένειες, οι οποίες σχετίζονται με τους πνεύμονες. Για την καλύτερη κατανόηση των μετρήσεων είναι σημαντικό να μελετηθεί το μοντέλο των πνευμόνων ( Εικόνα 2.8). Ένας πνεύμονας (a), περιέχεται σε ένα θώρακα (b), του οποίου ο όγκος μπορεί να μεταβάλλεται μέσω ενός πιστονίου (c). O αέρας εξέρχεται από τον πνεύμονα στο θώρακα μέσω της τραχείας (d). O πνεύμονας έχει ελαστικότητα, η οποία αναπαρίσταται μέσω των πηγών (e) και αυτή η ελαστικότητα αποτελεί την κύρια πηγή της εξώθησης του αέρα από τους πνεύμονες. Η ελαστικότητα αυτή παίζει επίσης βασικό ρόλο στη διατήρηση των συμβατών βρόγχων ανοικτών (f). Η εικόνα 2.8.Α, παριστάνει τον πνεύμονα σε πλήρη εισπνοή πριν να πραγματοποιηθεί η εξαναγκασμένη εκπνοή. Η εικόνα 2.8.Β. παριστάνει τον πνεύμονα κατά τη διάρκεια μιας εξαναγκασμένης εκπνοής. Όσο ο όγκος ελαττώνεται η δυναμική συστολή του αεραγωγού οδηγεί σε ένα «στένεμα» που αναπτύσσεται στην τραχεία και έχει ως αποτέλεσμα τον περιορισμό της ροής. Όσο η εκπνοή συνεχίζεται και ο όγκος του πνεύμονα ελαττώνεται ακόμα περισσότερο, το στένεμα μεταφέρεται σταδιακά στον κύριο βρόγχο και παραπέρα. Τρία είναι τα βασικά χαρακτηριστικά, τα οποία καθορίζουν τη μέγιστη ροή εκπνοής του πνεύμονα σε κάθε πνευμονικό όγκο. 1) Η ελαστικότητα του πνεύμονα (e), η οποία καθοδηγεί τη ροή και διατηρεί τους αεραγωγούς ανοικτούς 2) Το μέγεθος των αεραγωγών (f) 3) H αντοχή στη ροή μέσω αυτών των αεραγωγών Η μεγάλη σημασία του FVC τεστ είναι η ευαισθησία του στις ασθένειες, οι οποίες έχουν την ιδιότητα να μεταβάλλουν τις μηχανικές ιδιότητες των πνευμόνων. 19

20 ΕΙΚΟΝΑ 2.8 Απλό πνευμονικό μοντέλο κατά την Α) Πλήρη εκπνοή Β)Εξαναγκασμένη εκπνοή Ο πνεύμονας (a) περιέχεται στο θώρακα (b), του οποίου ο όγκος μεταβάλλεται με το πιστόνι (c). O αέρας εξέρχεται από τους πνεύμονες, μέσω της τραχείας (d). O πνεύμονας έχει ελαστικότητα της οποίας ο ρόλος είναι διττός. Αφενός επιτρέπει τη ροή του αέρα και αφετέρου διατηρεί το συμβατό βρόγχο ανοικτό. Κατά τη διαδικασία FVC πραγματοποιείται κρίσιμο στένεμα (CN) ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΕΣ ΤΙΜΕΣ 5 Υπάρχουν πίνακες που δείχνουν τις φυσιολογικές τιμές των μετρήσεων. Οι καλύτερες τιμές προέκυψαν από μη καπνίζοντες, ενώ τα αποτελέσματα της μέτρησης μπορεί να ποικίλουν ανάλογα με το μέγεθος, το φύλο, τη φυλή ή την ηλικία του εξεταζομένου. Το μέγεθος λόγου χάριν εκτιμάται με βάση το ύψος. Οι ψηλότεροι άνθρωποι έχουν μεγαλύτερο μέγεθος πνευμόνων, κατ επέκταση και αεραγωγών, για αυτό και η μέγιστη ροή είναι υψηλότερη. Οι γυναίκες γενικότερα έχουν μικρότερους πνεύμονες από άντρες του ίδιου ύψους. Με την αύξηση της ηλικίας, η ελαστικότητα των πνευμόνων ελαττώνεται, οι αεραγωγοί μικραίνουν και η ροή γίνεται πιο μικρή. Μια πνευμονική ασθένεια ωστόσο δεν φαίνεται πότε μπορεί να εκδηλωθεί, λόγου χάριν πολλές από τις πνευμονικές ασθένειες εμφανίζονται σε άτομα που αρχικά εμφάνιζαν πνευμονικό όγκο και ροή υψηλότερα από το μέσο όρο. 20

21 2.6 ΜΕΓΙΣΤΟΣ ΕΚΠΝΕΟΜΕΝΟΣ ΟΓΚΟΣ ΣΕ 1sec (Forced Expiratory Volume in 1sec, FEV1) 5 Το FEV1, είναι η πιο ήπια και επαναλήψιμη μέθοδος, η περισσότερο γνωστή και χρήσιμη. Αναφέρεται στον όγκο του αέρα που εκπνέεται στο πρώτο sec του FVC τεστ. Η φυσιολογική τιμή εξαρτάται από το μέγεθος, την ηλικία το φύλο και τη φυλή του ατόμου που υπόκειται στη μέτρηση, όπως ακριβώς και στο FVC. Η εικόνα 2.9.Α και Β, δείχνει το FVC και το FEV1 δυο φυσιολογικών ατόμων. Το πιο ψηλό άτομο (Α) έχει και μεγαλύτερο FVC και FEV1. Όταν η ροή ελαττώνεται, πχ. σε μια αποφρακτική νόσο του αεραγωγού (εμφύσημα), το FEV1 ελαττώνεται κατά ένα ποσό που αντικατοπτρίζει τη σοβαρότητα της ασθένειας. Η εικόνα 2.9.C δείχνει μια τέτοια δυσλειτουργία. Το FEV1 αναγνωρίζεται εύκολα από το σπιρόγραμμα. Μπορεί το 1sec να εντοπιστεί στην καμπύλη FV,έτσι ώστε να αναγνωριστεί το FEV1, όπως φαίνεται στο σχήμα. Στην εικόνα 2.9.D η FEV1 ελαττώνεται, λόγω εμφάνισης ασθένειας όπως είναι η κυστική ίνωση. 21

22 ΕΙΚΟΝΑ 2.9 Χαρακτηριστικά σπιρογράμματα και καμπύλες ροής-όγκου σε μια εξαναγκασμένη εκπνοή Τα Α και Β αναφέρονται σε διαφορετικά μεγέθη πνευμόνων σε φυσιολογικά άτομα Το C αναφέρεται σε ασθενή με σοβαρή αποφρακτική νόσο του αεραγωγού Το D αναπαριστά τις καμπύλες μιας περιοριστικής πνευμονικής ασθένειας Τα βέλη στα διαγράμματα αναπαριστούν το FEV1 (Forced Expiratory Volume in 1sec) Οι λόγοι FEV1/FVC και οι κλίσεις της καμπύλης ροής- όγκου αναπαριστώνται επίσης 2.7 ΛΟΓΟΣ FEV1/FVC Η αναλογία FEV1/FVC γενικά εκφράζεται σαν ποσοστό. Το ποσό που εκπνέεται κατά τη διάρκεια του πρώτου sec, είναι μια αρκετά σταθερή αναλογία του FVC ανεξάρτητη από το μέγεθος του πνεύμονα. Αυτό το μέγεθος, χαρακτηρίζεται ως ο λόγος του μέγιστου εκπνεόμενου όγκου προς τη δυναμική ζωτική χωρητικότητα (FV 1 /FVC) και παρέχει μια ένδειξη της εκπνευστικής ισχύος και ουσιαστικά της αντίστασης στη μετακίνηση του αέρα μέσα στους πνεύμονες. Σε φυσιολογικούς ενήλικες, η αναλογία κυμαίνεται από 75-85%, αλλά παρουσιάζει μια μικρή ελάττωση με την αύξηση της ηλικίας. Τα παιδιά έχουν σχετικά υψηλές ροές για το μέγεθός τους, για αυτό και η αναλογία τους είναι υψηλότερη από 90%. Η σημασία αυτού του λόγου είναι διττή. Καταρχήν χρησιμοποιείται στην αναγνώριση ατόμων που εμφανίζουν κάποια δυσλειτουργία στον αεραγωγό, στην οποία η FVC ελαττώνεται. Για παράδειγμα η εικόνα 2.9.C, δείχνει ότι ο λόγος FEV1/FVC είναι μικρότερος από το 43% που υποδηλώνει πως η χαμηλή FVC οφείλεται σε βλάβη του αεραγωγού και όχι σε περιορισμό των πνευμόνων. Κατά δεύτερον ο λόγος είναι αναγκαίος για να προσδιοριστεί η αιτία για μια χαμηλή τιμή της FEV1. O λόγος FEV1/FVC χρησιμοποιείται για να προσδιοριστεί εάν η ελάττωση στη FEV1 οφείλεται σε κάποια αποφρακτική λειτουργία του αεραγωγού, η σε μια περιοριστική δράση των πνευμόνων. Μια χαμηλή τιμή FEV1 με ένα φυσιολογικό λόγο συχνά υποδεικνύει μια περιοριστική διαδικασία των πνευμόνων, ενώ μια χαμηλή FEV1 και μια ελαττωμένη αναλογία υποδηλώνει κυρίως μια αποφρακτική νόσο. Σε ορισμένες σοβαρές αποφρακτικές πνευμονικές νόσους, κατά το τέλος μιας εξαναγκασμένης αναπνοής, η ροή μπορεί να είναι πολύ χαμηλή σχεδόν ανύπαρκτη. Η συνέχιση μιας εξαναγκασμένης αναπνοής μπορεί να είναι κουραστική και δύσκολη. Για να αποφευχθεί η κούραση των ασθενών, το FEV1 μπορεί να αντικατασταθεί με το FEV6, (o όγκος που εκπνέεται σε 6sec, για το FVC στην παραπάνω αναλογία). Να σημειωθεί ότι μια χαμηλή τιμή FEV1 και ένας φυσιολογικός λόγος FEV1/FVC, συχνά υποδηλώνει πνευμονικό περιορισμό. Επίσης ασθενείς με χαμηλή FEV1 και φυσιολογική 22

23 αναλογία FEV1/FVC, έχουν και φυσιολογική πνευμονική χωρητικότητα, η οποία υποδηλώνει και σημαντικό πνευμονικό περιορισμό. 2.8 ΑΛΛΕΣ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΤΗΣ ΜΕΓΙΣΤΗΣ ΡΟΗΣ ΕΚΠΝΟΗΣ 5 Στην εικόνα 2.10, παριστάνονται άλλες κοινές μετρήσεις της μέγιστης ροής εκπνοής. Το FEF25-75 είναι ο μέσος ρυθμός FEF, που εκφράζει πάνω από 50% της FVC. Αυτή η παράμετρος μπορεί να υπολογιστεί απευθείας από το σπιρόγραμμα. Η παράμετρος FEF είναι πιο ευαίσθητη από τη FEV1 για τη διαπίστωση της απόφραξης των αεραγωγών, αλλά έχει και ένα μεγάλο εύρος φυσιολογικών τιμών. Το FEF 50 εκφράζει τη ροή εφόσον το 50% της FVC έχει εκπνευστεί και το FEF 75 είναι η ροή εφόσον το 75% του FVC έχει εκπνευστεί. Άλλη μια χρήσιμη παράμετρος είναι η μέγιστη εκπνευστική ροή, (Peak Expiratory Flow Rate, PEFR), η οποία εκφράζει τη μέγιστη ροή που μπορεί να προκληθεί κατά τη διάρκεια μιας FVC. Πραγματοποιείται σύντομα, αμέσως μετά την έναρξη της εκπνοής. Η PEFR είναι η μόνη παράμετρος που εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το άτομο που υποβάλλεται στις μετρήσεις διότι πρέπει να εκπνεύσει όσο το δυνατόν συντομότερα, ώστε τα αποτελέσματα που θα προκύψουν να είναι αναπαραγώγιμα. Ωστόσο με ελάχιστη προσπάθεια λαμβάνονται ικανοποιητικά αποτελέσματα της μέτρησης. Επίσης είναι αρκετά φθηνά τα όργανα που χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση της PEFR. Τέτοιες συσκευές υπάρχουν στο σπίτι και είναι εύχρηστες για ασθενείς με άσθμα. Όπως φαίνεται στην εικόνα 2.10, αυτές οι άλλες μετρήσεις μπορούν να χρησιμοποιηθούν και με άλλο τρόπο όπως στον προσδιορισμό της FEV1 για εντοπισμό πνευμονικών ασθενειών. Τέλος αξίζει να αναφερθεί πως η καμπύλη FV, καθώς και ο λόγος FEV1/FVC πρέπει να λαμβάνεται σοβαρά υπόψη. 23

24 ΕΙΚΟΝΑ 2.10 Άλλες μετρήσεις της μέγιστης ροής εκπνοής σε τρεις χαρακτηριστικές συνθήκες Α) Φυσιολογική, Β) Αποφρακτική νόσος, Γ) Ασθένεια πνευμονικού περιορισμού Ο μέσος ρυθμός FEF που αντιπροσωπεύει περισσότερο από το 50% της FVC και εξαρτάται από το χρόνο που απαιτείται για να εκπνευστεί αυτός ο όγκος 2.9 ΜΕΓΙΣΤΟΣ ΒΟΥΛΗΤΙΚΟΣ ΑΕΡΙΣΜΟΣ (ΜAXIMAL VOLUNTARY VENTILATION) 1,5 Η μέτρηση για το μέγιστο βουλητικό αερισμό (Μaximal Voluntary Ventilation, MVV), είναι μια μέτρηση που πραγματοποιείται σε αθλητές. Εκφράζει το μέγιστο όγκο του αέρα που μπορούμε να αναπνεύσουμε σε 1min. Όταν υπολογίζεται έμμεσα από τον FEV1, ονομάζεται maximal breathing capacity, MBC. Ο αθλητής που υποβάλλεται σε μέτρηση καλείται να αναπνεύσει όσο το δυνατόν πιο έντονα και γρήγορα σε χρόνο 10-15sec. Τα αποτελέσματα καταγράφουν την ποσότητα του αέρα που καταναλώθηκε σε lit/min. Σε νέους υγιείς ενήλικες ο MVV ανέρχεται σε 24

25 140 έως 180 λίτρα ανά λεπτό, ενώ για τις γυναίκες η τιμή του υπολογίζεται σε 80 έως 120 λίτρα ανά λεπτό. Από τη μέτρηση αυτή εξάγονται ορισμένες χρήσιμες πληροφορίες. Μια χαμηλή τιμή MVV, περίπου της τάξης του 40% πιθανόν οφείλεται στην ύπαρξη κάποιας αποφρακτικης ασθένειας, περιοριστικής πνευμονικής ασθένειας, νευρομυικής ασθένειας, ασθένειας του μυοκαρδίου, καθώς και σε άτομα που δεν ασκούνται καθόλου, αλλά και σε ασθενείς που ανήκουν γενικά σε ευπαθείς ομάδες. Σε αυτούς τους ασθενείς πρέπει να ακολουθηθεί θεραπεία ώστε να αυξηθεί η ισχύς και η αντοχή των μυών αυτών. Αυτή η μέτρηση είναι «μη ειδική», όπως χαρακτηρίζεται και επιπλέον σχετίζεται με την ικανότητα του αθλητή ως προς την άσκηση, καθώς και με την εμφάνιση συμπτωμάτων δύσπνοιας. Είναι ακόμα ιδιαίτερα χρήσιμη μέθοδος για την εκτίμηση της αντοχής κάποιου ατόμου κατά τη διάρκεια μιας εγχείρισης ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΗΣ ΤΙΜΗΣ ΜVV 5 O μέγιστος βουλητικός αερισμός (MVV), είναι περίπου ίσος με το γινόμενο FEV1* 40. Εάν το FEV1 είναι 3,0 L, η τιμή του ΜVV πρέπει να είναι ίση με 120 L/min, (40*3). Ως βάση της μέτρησης, λαμβάνεται υπόψη το χαμηλότερο όριο της προβλεπόμενης τιμής σαν FEV1*30. Ως παράδειγμα για την καλύτερη κατανόηση του παραπάνω αναφέρεται το εξής: H τιμή FEV1 ενός ασθενή είναι 2,5L και το ΜVV είναι 65L/min. Το FEV1*30 είναι 75L/min και κατά συνέπεια η τιμή του MVV των 65L/min οδηγεί σε μια υποψία ύπαρξης ελλιπούς κατανόησης ή κόπωσης. Υπάρχουν δυο παθολογικές αιτίες, για τις οποίες η τιμή της ΜVV είναι κάτω από το προβλεπόμενο όριο: η αποφρακτική εξασθένηση των κύριων αεραγωγών και η αδυναμία των αναπνευστικών μυών. Μια υψηλή τιμή του ΜVV, σημαίνει πως η μέτρηση FEV1 έδωσε χαμηλά αποτελέσματα. Ωστόσο η μέτρηση αυτή είναι λιγότερο χρήσιμη σε σοβαρές αποφρακτικές νόσους, όταν η τιμή του MVV είναι πολύ υψηλότερη από αυτήν που μπορεί να προβλεφθεί από το FEV ΠΝΕΥΜΟΝΙΚΟΣ ΑΕΡΙΣΜΟΣ- ΚΑΤΑ ΛΕΠΤΟ ΑΕΡΙΣΜΟΣ 1 Κατά την διάρκεια μιας ήρεμης αναπνοής, η αναπνευστική συχνότητα ανέρχεται κατά μέσο όρο στις 12 αναπνοές το λεπτό, ενώ ο αναπνεόμενος όγκος στα 0,5 λίτρα αέρα περίπου. Κάτω από αυτές τις συνθήκες ο όγκος αέρα που αναπνέεται σε ένα λεπτό αντιστοιχεί σε 6 λίτρα και ονομάζεται κατά λεπτό αερισμός ( Minute Ventilation, VE) ΚΑΤΑ ΛΕΠΤΟ ΑΕΡΙΣΜΟΣ 25

26 VE= ΑΝΑΠΝΕΥΣΤΙΚΗ ΣΥΧΝΟΤΗΤΑ x ΑΝΑΠΝΕΟΜΕΝΟΣ ΟΓΚΟΣ 6L/min= 12 8* 0,5 L Σημαντικού βαθμού αύξηση στον κατά λεπτό αερισμό μπορεί να είναι αποτέλεσμα της αύξησης του βαθμού ή της συχνότητας της αναπνοής ή και των δύο. Κατά τη διάρκεια έντονης άσκησης η αναπνευστική συχνότητα σε υγιείς νέους ενήλικες αυξάνεται συνήθως στις αναπνοές το λεπτό, ενώ στους αθλητές υψηλών επιδόσεων κατά την διάρκεια άσκησης μέγιστης έντασης η αναπνευστική συχνότητα μπορεί να ανέλθει σε αναπνοές το λεπτό. Επίσης, κατά τη διάρκεια άσκηση μέγιστης έντασης αναπνεόμενος όγκος της τάξης των 2,0 λίτρων ή περισσότερο αποτελεί σύνηθες φαινόμενο. Συμπεραίνει λοιπόν κανείς ότι στους ενήλικες με την αύξηση της αναπνευστικής συχνότητας και του αναπνεόμενου όγκου, ο κατά λεπτό αερισμός μπορεί να ανέλθει εύκολα σε 100 λίτρα ή να γίνει 17 φορές μεγαλύτερος από τον κατά λεπτό αερισμό που έχει το ίδιο άτομο σε συνθήκες ηρεμίας. Σε αθλητές αντοχής έχουν παρατηρηθεί τιμές της τάξης των 160 L/min κατά την διάρκεια άσκησης μέγιστης έντασης. Σε διάφορες μελέτες έχει αναφερθεί κατά λεπτό αερισμός της τάξης των 200 L/min. Ακόμα και στις περιπτώσεις που ο κατά λεπτό αερισμός είναι τόσο είναι τόσο υψηλός, ο αναπνεόμενος όγκος σπάνια υπερβαίνει το 55-65% τη ζωτικής χωρητικότητας, τόσο στους αθλητές όσο και στους μη αθλητές ΕΙΣΠΝΕΥΣΤΙΚΗ ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ (ΙNSPIRATORY CAPACITY, IC) 6 Αποτελεί το άθροισμα του αναπνεόμενου όγκου και του εισπνευστικού εφεδρικού και παριστάνει το ποσό του αέρα που μπορεί να εισέλθει στους πνεύμονες σε μια μέγιστη εισπνοή, η οποία ακολουθεί μετά τη λήξη μιας ήρεμης εκπνοής ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΣΠΙΡΟΜΕΤΡΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ Τα χαρακτηριστικά σπιρομετρικά τεστ που συζητήθηκαν συνοψίζονται στον πίνακα 2.1. Επειδή τα αποτελέσματα του τεστ είναι μη ειδικά για περιπτώσεις κόπωσης του κυρίου αεραγωγού, δε χρησιμοποιούνται ευρέως, ενώ την πιο χρήσιμη διαγνωστική μέτρηση δίνει το διάγραμμα του κύριου βρόγχου FV. 26

27 ΠΙΚΑΚΑΣ 2.1 Χαρακτηριστικά παραδείγματα πνευμονικής δυσλειτουργίας 2.14 ΣΧΗΜΑΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΡΜΗΝΕΙΑ Μια προσέγγιση πολύ χρήσιμη για αυτές τις μετρήσεις είναι η σύγκριση της ατομικής καμπύλης FV με τη φυσιολογική προβλεπόμενη, σε σχέση με τη χρήση όλων αυτών των μετρήσεων που παριστάνονται στον πίνακα 2.1. Στην εικόνα 2.11.Α, η σκιασμένη καμπύλη είναι η προβλεπόμενη FV καμπύλη που αντιστοιχεί σε κάποιο φυσιολογικό άτομο. Με μια πρώτη προσέγγιση η καμπύλη μπορεί να εκφράσει όπως ορίζεται τη μέγιστη ροή εκπνοής και το μέγιστο πνευμονικό όγκο που παρατηρείται στο άτομο το οποίο υπόκειται στη μέτρηση. Εκφράζει ένα μηχανικό όριο ως προς τον αερισμό και όλες οι ροές εκπνοής είναι συνήθως πάνω ή κάτω από αυτήν την καμπύλη, (το οποίο είναι συνήθως κάτω από την καμπύλη). Αν ληφθεί υπόψη η εμφάνιση COPD σε κάποιο άτομο στο οποίο αντιστοιχεί η φυσιολογικά προβλεπόμενη καμπύλη που παριστάνεται στην εικόνα 2.11.Α, τότε η καμπύλη παίρνει τη μορφή που έχει στην εικόνα 2.11.Β. Η καμπύλη αυτή παρέχει αρκετές πληροφορίες. Καταρχήν το άτομο εμφανίζει μια μεγάλη απώλεια στη φυσιολογική περιοχή (σκιασμένη περιοχή) και περιορίζεται στην αναπνοή στην ελαττωμένη περιοχή που εμφανίζεται κάτω από την καμπύλη. Το άτομο εμφανίζεται να έχει σοβαρά προβλήματα ως προς τον αερισμό. Η κοίλη μορφή της καμπύλης FV και η χαμηλή κλίση της υποδηλώνουν μια αποφρακτική λειτουργία. Με μια γρήγορη ματιά μπορεί εύκολα να παρατηρηθεί πως η FVC και η PEFR ελαττώνονται, ενώ ελάττωση εμφανίζει ομοίως η FEV1, ο λόγος FEV1/FVC, η FEF και η FEF 50. Επειδή η ΜVV εμφανίζεται σε αυτήν την περιοχή πρέπει να εμφανίζει επίσης μείωση. Επίσης λαμβάνοντας υπόψη την εικόνα 2.11.Α, από τη μορφή της καμπύλης εξάγεται το συμπέρασμα πως το άτομο πάσχει από ελαφριάς μορφής κυστική ίνωση. Η απότομη κλίση της καμπύλης FV και η ελαττωμένη FVC είναι σταθερές, όταν η όλη διαδικασία είναι 27

28 περιοριστική. Μια ελαττωμένη FEV1 και ένας φυσιολογικός λόγος FEV1/FVC μπορεί να προσδιοριστεί επίσης, ενώ τα ποσά της ροής FEF και FEF 50 αναμένεται να είναι φυσιολογικά προς ελαττωμένα. Το MVV θα διατηρείται περισσότερο όπως φαίνεται στην εικόνα 2.11.Β, επειδή μπορεί να αναπτυχθεί υψηλή ροή εκπνοής, ακόμα και σε περίπτωση περιορισμένης διακύμανσης του όγκου. Τα αποτελέσματα των μετρήσεων επιβεβαιώνουν αυτά τα συμπεράσματα. Η προσέγγιση αυτή είναι ένα πολύ χρήσιμο πρώτο βήμα, για την ανάλυση πνευμονικών λειτουργικών δεδομένων. Ο βαθμός του πνευμονικού αερισμού καθορίζεται σύμφωνα με την απώλεια του εμβαδού που παρατηρείται κάτω από τη φυσιολογικά προβλεπόμενη καμπύλη FV, καθώς και τις σκιασμένες περιοχές στις εικόνες 2.11.Β και 2.11.C. Τέλος έχει διαπιστωθεί απώλεια εμβαδού της τάξης του 25% σε ήπιο, 50% σε μέσο και 75% σε σοβαρό περιορισμό του πνευμονικού αερισμού. ΕΙΚΟΝΑ 2.11 Μια γενική προσέγγιση που ερμηνεύει τα δεδομένα πνευμονικής λειτουργίας, όταν είναι διαθέσιμες οι προβλεπόμενες και παρατηρούμενες καμπύλες ροής-όγκου. Η σκιασμένη περιοχή μεταξύ των καμπυλών (B και C), παρέχει έναν οπτικό δείκτη του βαθμού του ορίου αερισμού, η οποία δεν παρατηρείται στο φυσιολογικό άτομο Α. Η καμπύλη Β αναφέρεται σε σοβαρή αποφρακτική νόσο του αεραγωγού Η καμπύλη C αποτελεί χαρακτηριστική καμπύλη σοβαρής πνευμονικής περιοριστικής ασθένειας Το FEF αντιπροσωπεύει τη Forced Expiratory Flow Rate, κατά το 50% της FVC Το FEF 50 αντιπροσωπεύει τη Forced Expiratory Flow Rate, αφού έχει εκπνευστεί το 50% της FVC 28

29 H FEV1αντιπροσωπεύει τη Forced Expiratory Volume in 1sec Η FVC αντιστοιχεί στη Forced Vital Capacity H MVV αναφέρεται ως Maximal Voluntary Ventilation 2.15 ΕΡΕΥΝΕΣ ΠΟΥ ΠΡΑΓΜΑΤΟΠΟΙΗΘΗΚΑΝ ΣΤΗ ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΤΩΝ ΠΝΕΥΜΟΝΩΝ (ΤLC, RV, MVV) ΠΡΩΤΗ ΜΕΛΕΤΗ 7 Πραγματοποιήθηκε μια μελέτη, η οποία συνέκρινε τους όγκους των πνευμόνων και τις πνευμονικές λειτουργίες των ηλικιωμένων αθλητών αντοχής με αυτές των υγιών που έκαναν καθιστική ζωή ίδιας ηλικίας και τους νέους αθλητές με τους νέους ανάσκητους άνδρες για να καθορίσει εάν η προπόνηση σχετίζεται με την ηλικία και φέρει αλλαγές σε αυτές τις μεταβλητές. Παρά τις μεγάλες διαφορές στη μέγιστη κατανάλωση Ο 2 (VO 2 max), των αθλητών μεγαλύτερης ηλικίας αθλητές και αυτών που έκαναν καθιστική ζωή με τους συνομηλίκους τους, προέκυπταν παρόμοιες τιμές για όλες τις πνευμονικές μεταβλητές όταν εκφράζονταν ως απόλυτες τιμές. Ωστόσο, η συνολική χωρητικότητα των πνευμόνων (TLC) και ο εκπνεόμενος όγκος σε 1 δευτερόλεπτο ήταν σημαντικά μεγαλύτεροι σε αθλητές μικρότερης και μεγαλύτερης ηλικίας σε σχέση με τους συνομηλίκους τους που έκαναν καθιστική ζωή, ενώ η ζωτική χωρητικότητα παρέμεινε σταθερή. Οι μέσες τιμές της MVV και του RV ήταν επίσης σημαντικά μεγαλύτερες στους αθλητές σε σχέση με τους μη ασκούμενους, ενώ η ηλικία και το ύψος δεν οδηγούσαν σε σημαντικές διαφορές στις τιμές. Οι νέοι αθλητές σε σχέση με τους μη αθλούμενους δεν εμφάνιζαν ουσιαστική διαφορά στις μετρήσεις. Η TLC ήταν η μόνη πνευμονική μεταβλητή που παρέμεινε σταθερή στους νέους και στους ηλικιωμένους άνδρες. Το RV, καθώς και ο λόγος RV/TLC ήταν μεγαλύτεροι, ενώ οι υπόλοιπες μετρήσεις, που σχετίζονται με την πνευμονική λειτουργία και τον πνευμονικό όγκο ήταν χαμηλότερες στους ηλικιωμένους άνδρες σε σύγκριση με τους νεότερους άνδρες. Οι μεγαλύτεροι αθλητές ήταν η μόνη ομάδα της οποίας ο όγκος των πνευμόνων και όλες οι μετρήσεις που σχετίζονταν με την πνευμονική λειτουργία ήταν ίδιες, εκτός από την RV, η οποία ήταν σημαντικά μεγαλύτερη από την αναμενόμενη, διότι εμφανίστηκε να μεταβάλλεται ανάλογα με την ηλικία και το ύψος των εξεταζομένων ατόμων. Έτσι, η παρατεταμένη έντονη προπόνηση αντοχής σε αθλητές μεγαλύτερης ηλικίας φαίνεται πως οδηγεί σε ελάττωση της πνευμονικής λειτουργίας, καθώς και του πνευμονικού όγκου. 29

30 ΔΕΥΤΕΡΗ ΜΕΛΕΤΗ 8 Κόπωση των αναπνευστικών μυών έχει διαπιστωθεί σε μελέτες που έχουν πραγματοποιηθεί στο εργαστήριο καθώς και σε παθολογικές καταστάσεις, αλλά είναι άγνωστο αν συμβαίνει σε υγιή άτομα κάτω από φυσιολογικές συνθήκες. Για να προσδιοριστεί αν η κόπωση των αναπνευστικών μυών σχετίζεται με την άσκηση αντοχής, μετρήθηκε με τη διαδικασία της σπιρομέτρησης η αναπνευστική μυϊκή δύναμη και αντοχή σε τέσσερις δρομείς πριν και μετά την ολοκλήρωση ενός μαραθωνίου (42,2 χιλιόμετρα). Η Δύναμη των αναπνευστικών μυών εκτιμήθηκε μετρώντας τη μέγιστη ροή εισπνοής (PImax) και εκπνοής (PEmax) και της μεσοδιαφραγματικής πίεση κατά τη διάρκεια της εισπνευστικής χωρητικότητας (PdiIC) Η αντοχή προσδιορίστηκε μετρώντας το μέγιστο βουλητικό αερισμό (MVV). Μετά από τη διεξαγωγή ενός μαραθωνίου (μέσος χρόνος, 3 hrs και 24min) δεν υπήρξε καμία αλλαγή στη βίαιη ζωτική χωρητικότητα, στην εισπνευστική χωρητικότητα και στην ποσοστά ροής από τις προ αγωνιστικές τιμές. Μειώσεις παρατηρήθηκαν μεταξύ της μέτρησης που έγινε πριν και μετά PImax (165,8 +/- 11,0 έναντι 138,5 +/- 7,6 cm/ H2O κάτω από 0,01) PEmax (240,0 +/- 20,4 έναντι 173,0 +/- 22,6 cm/h2o κάτω από 0,05), PdiIC (78,8 +/- 11,6 έναντι 63,3 +/- 7,0 cm/h2o κάτω από 0,10), και MVV (178 +/- 24,2 έναντι 161,2 +/- 23,2 l/min, λιγότερο από 0.005). Οι μειώσεις στη δύναμη των αναπνευστικών μυών και την αντοχή, οδηγούν στο πέρασμα της εμφάνισης κόπωσης των αναπνευστικών μυών μετά το τρέξιμο μεγάλων αποστάσεων. 30

31 3) ΚΙΡΚΑΔΙΟΣ ΡΥΘΜΟΣ Ως κιρκάδιος ρυθμός ορίζονται μια σειρά φαινομένων, που λαμβάνουν χώρα στο εσωτερικό του οργανισμού, τα οποία επαναλαμβάνονται με περιοδικότητα 24 ωρών. 9a Οι περισσότεροι κιρκάδιοι ρυθμοί των θηλαστικών προέρχονται από έναν ενδογενή βηματοδότη που βρίσκεται στον υπερχιασματικό πυρήνα (SCN) του πρόσθιου υποθαλάμου. 9b Νευρικές και χημικές έξοδοι από το SCN επικοινωνούν με άλλα κέντρα στον υποθάλαμο και το ενδοκρινικό σύστημα. Αυτά τα κέντρα κατευθύνουν ένα πλήθος συμπεριφορών και φυσιολογικών ρυθμών. 9c Η έρευνα των κιρκάδιων ρυθμών απαιτεί χρονοβιολογικές τεχνικές που διαχωρίζουν τη μέτρηση τους από περιβαλλοντικούς και παράγοντες «συγκάληψης συμπεριφοράς», δηλαδή παράγοντες που μπορούν να επικαλύψουν και να αλλοιώσουν το αποτέλεσμα της μέτρησης (π.χ. η ενεργειακή πρόσληψη, η στάση του σώματος, ο ύπνος, η θερμοκρασία του περιβάλλοντος και το φως). 9d Οι τεχνικές που εφαρμόζονται για τη μελέτη της κιρκαδικότητας δεν έχουν χαρακτήρα «συγκάλυψης συμπεριφοράς» και συμπεριλαμβάνουν την καθημερινότητα ως ρουτίνα, 9d την απαλλαγή δεδομένων από μετρήσεις που δε συμβάλλουν στον κιρκάδιο ρυθμό 9e, τον εξαναγκασμένο αποσυγχρονισμό 9f και το πρωτόκολλο σύντομου ύπνουεγρήγορσης. 9g 31

32 Προέκυψαν δεδομένα που στήριξαν ότι μπορεί να υπάρχει κιρκάδιος ρυθμός στην αθλητική απόδοση. Θεωρητικά η παραπάνω υπόθεση ενισχύεται, από την παρατήρηση ότι πολλές βιολογικές λειτουργίες καθώς και λειτουργίες συμπεριφοράς που θα μπορούσαν να επηρεάσουν την αθλητική απόδοση, όπως η πνευμονική λειτουργία 9h, η θερμοκρασία του πυρήνα του σώματος 9e,η διάθεση 9i, ο χρόνος αντίδρασης, 9j η μνήμη, η εγρήγορση 9k και η γνωστική λειτουργία 9f έχουν δειχθεί να εμφανίζουν κιρκάδια ρυθμικότητα. Ημερήσιες μεταβολές στην αθλητική απόδοση έχουν αναφερθεί σε πολλές μελέτες. Σε γενικές γραμμές, η μέγιστη απόδοση έχει βρεθεί να συμβαίνει νωρίς το βράδυ, περίπου κατά την ώρα της μέγιστης θερμοκρασιακής μεταβολής του σώματος του οργανισμού, και χειρότερη επίδοση έχει βρεθεί το πρωί. Ωστόσο, επειδή αυτές οι μελέτες απέτυχαν, ημερήσιες διαφορές στην απόδοση θα μπορούσαν να αποδοθούν σε μια σειρά περιβαλλοντικών παραγόντων και παραγόντων συμπεριφοράς ανεξάρτητων του κιρκάδιου ρυθμού. Για παράδειγμα, χειρότερη επίδοση το πρωί παρά το βράδυ θα μπορούσε να αποδοθεί στη διατροφική κατάσταση ( 12 ώρες γρήγορα το πρωί), δυσκαμψία των αρθρώσεων μετά από ξεκούραση στο κρεβάτι, αδράνεια του ύπνου (δηλαδή, παρατεταμένη υπνηλία και λήθαργο), και έλλειψη «προθέρμανσης». 9l Αντίθετα, δεδομένης της αύξησης της σωματικής και ψυχικής κόπωσης που συμβαίνει σε όλη τη διάρκεια της ημέρας, προηγούμενες μελέτες θα μπορούσαν να έχουν υποτιμήσει την καλύτερη απόδοση που πραγματοποιείται το βράδυ. Ένας άλλος περιορισμός των προηγούμενων μελετών στην ημερήσια διακύμανση της αθλητικής απόδοσης είναι ότι έχουν συμπεριλάβει γενικά λίγους ανεκπαίδευτους ή ανειδίκευτους αθλητές που εκτελούν νέες πειραματικές εργασίες αμφίβολης γενίκευσης σε αθλητικό ανταγωνισμό. 9l Επιπλέον, η απόδοση έχει περιγραφεί αυστηρά σε σχέση με την περιβαλλοντική ώρα της ημέρας. Εάν η αθλητική απόδοση ρυθμίζεται από το κιρκάδιο σύστημα, τότε η περιγραφή της απόδοσης σε σχέση με έναν γνωστό δείκτη του κιρκάδιου συστήματος (π.χ. μέγιστη θερμοκρασία του σώματος) πρέπει να δίνει ακριβέστερα αποτελέσματα για τον κιρκάδιο ρυθμό, αφού οι ατομικές μεταβολές στο συγχρονισμό του κιρκάδιου μπορεί να είναι μεγάλες. 9m Στον κιρκάδιο ρυθμό μπορεί να εμφανιστούν διάφορες φυσιολογικές και συμπεριφορικές λειτουργίες που συμβάλλουν στην αθλητική απόδοση. Αυτές οι λειτουργίες περιλαμβάνουν επίπεδα ανάπαυσης των κινητικών αισθήσεων, της αντίληψη, της συμπεριφοράς και των καρδιαγγειακών και μεταβολικών παραμέτρων. Επιπλέον, κιρκάδιοι ρυθμοί έχουν αναφερθεί σε πολλούς δείκτες της αεροβικής ικανότητας, σε ορισμένες φυσιολογικές μεταβλητές σε διαφορετικά επίπεδα άσκησης. Η κιρκαδική ρυθμικότητα 32

33 στην αθλητική απόδοση μπορεί να διαμορφωθεί από το φόρτο εργασίας, τη ψυχολογική πίεση, το κίνητρο, διαφορές από την εναλλαγή πρωινού-νύκτας, την κοινωνική αλληλεπίδραση, το φωτισμό, τις διαταραχές του ύπνου, το φαινόμενο «postlunch dip», το υψόμετρο, τα θρεπτικά συστατικά, το φύλο και την ηλικία. Αυτοί οι ρυθμοί μπορούν να επηρεάσουν σημαντικά την απόδοση ανάλογα με την ώρα της ημέρας κατά την οποία η αθλητική προσπάθεια λαμβάνει χώρα. Η διαταραχή της κιρκάδιας ρυθμικότητας που προκύπτει κατά τη διάρκεια πτήσεων σε διάφορες χρονικές ζώνες μπορεί να οδηγήσει σε κόπωση, αίσθημα δυσφορίας, διαταραχές του ύπνου, γαστρεντερικά προβλήματα, καθώς και επιδείνωση των επιδόσεων σε ευπαθή άτομα (κιρκάδιες αρρυθμίες ή "jet-lag"). Παράγοντες που επηρεάζουν το βαθμό της προσαρμογής είναι η διάρκεια της αναπροσαρμογής, ο ρυθμός έντασης συγχρονισμού, τα θρεπτικά συστατικά που προσλαμβάνει το άτομο, το χρονοδιάγραμμα των γευμάτων, καθώς και ατομικοί παράγοντες όπως «morningness / eveningness» τα χαρακτηριστικά της προσωπικότητας, και τα κίνητρα. Η παρακάτω εικόνα περιγράφει τη λειτουργία του κιρκάδιου ρυθμού κατά τη διάρκεια ενός εικοσιτετραώρου 10. ΕΙΚΟΝΑ 3.1 Λειτουργία του κιρκάδιου ρυθμού κατά τη διάρκεια ενός εικοσοτετραώρου 33

34 3.1 ΧΡΟΝΟΒΙΟΛΟΓΙΑ Χρονοβιολογία καλείται η επιστήμη που ασχολείται με έρευνες των μεταβολών που εξαρτώνται από το χρόνο σε φυσιολογικές μεταβολές. Οι κιρκάδιοι ρυθμοί αναφέρονται στις μεταβολές που επαναλαμβάνονται κάθε 24 ώρες. Πολλοί φυσιολογικοί κιρκάδιοι ρυθμοί ελέγχονται ενδογενώς σε κατάσταση ηρεμίας και εξακολουθούν να υπάρχουν, όταν ένα άτομο έχει απομονωθεί από τις περιβαλλοντικές διακυμάνσεις. Σε αντίθεση με τις φυσιολογικές μεταβλητές, η ανθρώπινη απόδοση δεν είναι δυνατόν να παρακολουθείται συνεχώς, προκειμένου να περιγράψει την κιρκάδια ρυθμικότητα. Πειραματικές μελέτες για την επίδραση των κιρκάδιων ρυθμών κατά την άσκηση και το σχεδιασμό της, πρέπει να γίνονται προσεκτικά, ώστε να ελέγχεται η σειριακή κόπωση και να ελαχιστοποιηθούν οι διαταραχές στον ύπνο. Η ανίχνευση της ρυθμικότητας σε μεταβλητές απόδοσης επίσης επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από το βαθμό της επαναληψιμότητας του ελέγχου-επανελέγχου του εξοπλισμού μέτρησης. Η πλειοψηφία των παραγόντων της αθλητικής επίδοσης, π.χ. ευκαμψία, μυϊκή δύναμη, βραχυπρόθεσμη ενεργοποίηση της μέγιστης δύναμης, μεταβάλλονται ανάλογα με την ώρα της ημέρας σε μια ημιτονοειδή καμπύλη, η οποία εμφανίζει μέγιστο νωρίς το βράδυ κοντά στο ημερήσιο μέγιστο της θερμοκρασίας του σώματος. Η διεξαγωγή των ψυχολογικών τεστ της βραχυπρόθεσμης μνήμης, τα τεστ της φυσικής άσκησης τα οποία βασίζονται στη λειτουργία της καρδιάς, καθώς και η μέτρηση της απόδοσης της παρατεταμένης υπομέγιστης άσκησης διεξάγεται υπό θερμές συνθήκες και δείχνει ότι κορυφώνεται τις πρωινές ώρες. Έρευνες που έγιναν πάνω στην άσκηση έδειξαν ότι η κορύφωση της απόδοσης είναι το πρωί, διότι οι απαντήσεις του καρδιακού ρυθμού άσκησης είναι ελάχιστες σε αυτή τη στιγμή της ημέρας. Μετά το μεσημεριανό γεύμα μειώσεις είναι εμφανείς με μεταβλητές απόδοσης, όπως η μυϊκή δύναμη, ειδικά αν μετρηθεί αρκετά συχνά και διαδοχικά σε διάστημα 24 ωρών να προκαλέσει κόπωση σε άτομα. Περισσότερη έρευνα χρειάζεται δουλειά για να διαπιστωθεί αν επιδόσεις σε απαιτητικές εργασίες με μεγάλη επιβάρυνση μεταβάλλονται κατά τη διάρκεια της ημέρας. Τα τεστ που βασίζονται στη λειτουργία της καρδιάς και μετρούν την παραγωγή έργου, φαίνεται πως παρουσιάζουν μέγιστο το πρωί, διότι η απόκριση του ρυθμού της καρδιάς στην άσκηση παρουσιάζει ελάχιστο αυτή την στιγμή της ημέρας. Μετά το μεσημεριανό γεύμα μειώσεις είναι εμφανείς με μεταβλητές απόδοσης, όπως η μυϊκή δύναμη, ειδικά αν οι μετρήσεις αυτές πραγματοποιούνται αρκετά συχνά και διαδοχικά σε διάστημα 24 ωρών, είναι δυνατόν να προκαλέσουν κόπωση σε άτομα. 34

35 Οι μεταβολικοί και οι αναπνευστικοί ρυθμοί εκμηδενίζονται όταν η άσκηση γίνεται επίπονη, ενώ ο ρυθμός της θερμοκρασίας του σώματος διατηρείται σταθερός κατά τη μέγιστη άσκηση. Υψηλότερες τιμές-έργου παρατηρούνται νωρίς το απόγευμα. Προς το παρόν, δεν είναι γνωστό αν η ώρα της ημέρας επηρεάζει τις αποκρίσεις ενός συνολικού σχήματος προπόνησης (ενός σχήματος στο οποίο το ερέθισμα για προπόνηση δε μεταβάλλεται με το χρόνο της ημέρας) ως προς την αντοχή, τη δύναμη, ή την εκμάθηση των κινητικών δεξιοτήτων. Οι συνήθεις κιρκάδιοι ρυθμοί μπορεί να αποσυντονιστούν μετά από μια πτήση σε διάφορες χρονικές ζώνες ή κατά τη μετακίνηση κατά τις νυχτερινές ώρες. Παρά το γεγονός ότι οι αθλητές εμφανίζουν όλα τα συμπτώματα του «Jet lag» (αυξημένη κόπωση, διαταραχές του ύπνου και του κιρκάδιου ρυθμού), απαιτείται η διεξαγωγή περισσότερης έρευνας, έτσι ώστε να προσδιοριστούν οι επιπτώσεις ενός μεγάλου ταξιδιού στις πραγματικές επιδόσεις των ελίτ αθλητών, όπως αναφέρθηκε. Οι έρευνες αυτές θα πρέπει να είναι χρονοβιολογικής φύσεως, δηλαδή να πραγματοποιηθεί παρακολούθηση των επιδόσεων σε αρκετά dmes για αρκετές ημέρες μετά την πτήση, και να λαμβάνει υπόψη η κατεύθυνση του ταξιδιού, η ώρα της ημέρας του αγώνα καθώς και τα διάφορα στοιχεία απόδοσης που σχετίζονται με ένα συγκεκριμένο άθλημα. Οι ατομικές διαφορές στους ρυθμούς απόδοσης είναι μικρές αλλά σημαντικές. Οι μεταβολές του κιρκάδιου ρυθμού είναι μεγαλύτεροι σε περισσότερο γυμνασμένα άτομα, παρά σε άτομα που ακολουθούν καθιστική ζωή. Οι αθλητές άνω των 50 ετών τείνουν να εμφανίζουν υψηλότερα επίπεδα «momingness», ένας όρος που αναφέρεται ως περισσότερη σχετική τακτική προπόνηση το πρωί που οδηγούν σε σχετικά εκλεκτικά υψηλότερα ποσά έργου κατά τη διάρκεια της άσκησης σε σχέση με τους νεότερους σε ηλικία αθλητές. Οι διαφορές αυτές θα πρέπει να αναγνωρίζονται και να λαμβάνονται υπόψη από αυτούς που ασχολούνται με την οργάνωση των συνήθων σχημάτων των αθλητών. 3.2 ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΤΗΣ ΑΝΑΕΡΟΒΙΑΣ ΙΚΑΝΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΤΟΥ ΔΕΙΚΤΗ ΚΟΠΩΣΕΩΣ ΣΕ ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΕΣ ΩΡΕΣ ΤΗΣ ΗΜΕΡΑΣ ΣΤΟΥΣ ΠΑΙΚΤΕΣ ΧΑΝΤΜΠΩΛ Ο σκοπός της παρούσας μελέτης ήταν να συγκρίνει την αναερόβια ικανότητα και το δείκτη κόπωσης σε διαφορετικές ώρες της ημέρας στους άνδρες παίκτες χάντμπολ. Για την επίτευξη του σκοπού, 29 άνδρες παίκτες χάντμπολ επιλέχθηκαν από το Τμήμα Επιστήμης Φυσικής Αγωγής και Αθλητισμού, του Πανεπιστημίου Annamalai.Η αναερόβια ικανότητα και ο δείκτης κόπωσης μετρήθηκε με βάση το τεστ αναερόβιου σπριντ (RAST). Η 35

36 συλλογή των στοιχείων έγινε σε τέσσερις διαφορετικές ώρες της ημέρας στις 07:00, 12:00, 17:00 και 22:00. Τα δεδομένα αναλύθηκαν χρησιμοποιώντας μονόδρομη ANOVA, η οποία έπαιρνε επαναλαμβανόμενες μετρήσεις για σύγκριση της μέσης τιμής μεταξύ τεσσάρων διαφορετικών ωρών της ημέρας. Όταν το F είναι σημαντικο στην κατά ζεύγη σύγκριση Bonferroni και εφαρμόστηκε για να διαπιστωθούν οι διαφορές μεταξύ των διαφορετικών ωρών της ημέρας. Το αποτέλεσμα της μελέτης έδειξε σημαντική διαφορά στην αναερόβια ικανότητα σε διαφορετικές ώρες της ημέρας (Ρ = 5.27, ρ = 0.002). Ωστόσο, ο δείκτης κόπωσης δεν έδειξε σημαντική διαφορά σε διαφορετικές ώρες της ημέρας (F = 1.456, p = 0.23). Προσδιόρισε ότι η μεγαλύτερη αναερόβια ικανότητα πραγματοποιήθηκε κατά τις 17:00, ενώ η μείωση της παραγωγής ενέργειας παρέμεινε αμετάβλητη ΕΙΣΑΓΩΓΗ Τα περισσότερα άτομα θεωρούν ότι η αθλητική απόδοσή τους είναι καλύτερη αργά το απόγευμα και νωρίς το βράδυ, και αυτό είναι το χρονικό διάστημα κατά το οποίο πραγματοποιούνται οι καλύτερες επιδόσεις ακόμη και τα παγκόσμια ρεκόρ.οι εξωτερικοί παράγοντες μπορεί να είναι εν μέρει υπεύθυνοι, τα παγκόσμια ρεκόρ στον στίβο γίνονται το βράδυ και αντικατοπτρίζουν τις ώρες κατά τις οποίες οι εκδηλώσεις Grand Prix και τα μεγάλα πρωταθλήματα πραγματοποιούνται μπροστά σε μεγάλα πλήθη και τα μέσα μαζικής ενημέρωσης. Ωστόσο, πρόσφατες μελέτες θεωρούν ότι οι αθλητικές επιδόσεις παρουσιάζουν έναν καθορισμένο ρυθμό για το κάθε άτομο ξεχωριστά που εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το πώς είναι ρυθμισμένο το «βιολογικό του ρολόι» (Chittibabu 2013). Η απόδοση της άσκησης εμφανίζει έναν ημερήσιο ρυθμό με υψηλότερες τιμές αργά το απόγευμα (περίπου από τις 16:00-20:00) από ό, τι το πρωί σύντομα μετά το ξύπνημα (περίπου 07:00 13:00). Σε αθλητές με μέγιστη αναερόβια ισχύ (Souissi, et al.2007), παρουσιάζεται ημερήσια διακύμανση. Η ημερήσια αύξηση στην κεντρική θερμοκρασία του σώματος μπορεί να ασκήσει ευεργετική παθητική αναθέρμανση που μπορεί να οδηγήσει μέχρι την ενίσχυση μεταβολικών αντιδράσεων, αύξηση της ελαστικότητας του συνδετικού ιστού, μείωση των μυών του ιξώδους, και αύξηση της ταχύτητας αγωγής των δυναμικών δράσης (Shephard, 1984). Ο δείκτης κόπωσης είναι το ποσοστό στο οποίο η ισχύς εξόδου μειώνεται και η οποία εμφανίζει μεγαλύτερη πτώση κατά τις πρωινές ώρες (Chittibabu 2013). Ο σκοπός της παρούσας μελέτης ήταν να συγκρίνει την αναερόβια ικανότητα 36

37 και το δείκτη κόπωσης σε διαφορετικές ώρες της ημέρας στους άνδρες παίκτες του χαντμπολ ΜΕΘΟΔΟΣ Είκοσι εννέα (29) άνδρες παίκτες χάντμπολ που επιλέχθηκαν από το Τμήμα Φυσικής Αγωγής και Αθλητισμού, Πανεπιστήμιο Annamalai. Η ηλικία κυμαινόταν μεταξύ 18 και 25 ετών. Η συλλογή των στοιχείων έγινε σε δύο διαφορετικές χρονικές στιγμές της ημέρας στις 07:00-12:00, και 17:00-22: ΜΕΤΑΒΛΗΤΕΣ ΚΑΙ ΤΕΣΤ Το τεστ αποτελείται από έξι φορές ασυνεχές σπριντ 35m. Κάθε σπριντ αντιπροσωπεύει μια μέγιστη προσπάθεια με διάλειμμα 10 δευτερολέπτων ανάμεσα σε κάθε σπριντ για την ανάκαμψη. Ο χρόνος για κάθε σπριντ χρησιμοποιήθηκε ως αποτελεσματικό κριτήριο κατά τη διάρκεια της RAST. Η χρονική στιγμή καταγράφηκε χρησιμοποιώντας χρονόμετρο. Ο ταχύτερος χρόνος (FT), ο συνολικός χρόνος σπριντ για να ολοκληρώσει τα 6 35m σπριντ (ΤΤ) και η ελάττωση του σπριντ (SD), οδήγησαν σε υπολογισμό του δείκτη κοπώσεως, ο οποίος υπολογίστηκε διαιρώντας το άθροισμα των χρόνων σπριντ για 6 σπριντ με το καλύτερο δυνατό ρεκόρ και στη συνέχεια, πολλαπλασιάζοντας με το 100. Σύμφωνα με το Fitzsimons, et al., (1993), ο συνολικός χρόνος σπριντ (ΤΤ) για την ολοκλήρωση των 6 35 μ σπριντ ως δείκτης κοπώσεως (FI) θεωρήθηκε ως μεταβλητή RSA. Ομοίως, η αναερόβια ικανότητα μετρήθηκε από τον τύπο: Αναερόβια ικανότητα = Βάρος Απόσταση ² Ώρα ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΤΕΧΝΙΚΗ Το συλλεχθέντα δεδομένα αναλύθηκαν χρησιμοποιώντας μονόδρομη ANOVA επαναλαμβανόμενης μέτρησης, η οποία χρησιμοποιήθηκε για συγκρίσεις μέσης τιμής μεταξύ τεσσάρων διαφορετικών ωρών της ημέρας. Η τιμή του F είναι σημαντική στη σύγκριση Bonferroni κατά ζεύγη και 37

38 εφαρμόστηκε για να γνωρίζουμε τη διαφορά μεταξύ διαφορετικών ωρών της ημέρας. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Η παρούσα μελέτη δείχνει ότι υπάρχει μια σημαντική διαφορά στην αναερόβια ικανότητα (F = 5.27, ρ = 0.002) και καμία διαφορά στο δείκτη κόπωσης (F = 1.456, ρ = 0. 23) στις διαφορετικές ώρες της ημέρας (Πίνακας 3.1). Έτσι προκύπτει ότι υπάρχει διακύμανση στην αναερόβια ικανότητα μέσα σε μια ημέρα στους παίκτες χάντμπολ. Δεδομένου ότι η αναλογία F είναι σημαντική, πραγματοποιήθηκαν Bonferroni συγκρίσεις κατά ζεύγη, οι οποίες παρουσιάζονται παρακάτω (Πίνακας 3.2) ΠΙΝΑΚΑΣ 3.1 Μονόδρομη ANOVA επαναλαμβανόμενης μέτρησης για την αναερόβια ικανότητα και το δείκτη κόπωσης Η σύγκριση κατά ζεύγη έδειξε κάποια σημαντική διαφορά μεταξύ 07: 00-17: 00, 12:00-17: 00 και 17:00-22:00 ώρα για την αναερόβια ικανότητα στο 0,05 επίπεδο εμπιστοσύνης. Η αναερόβια ικανότητα βρέθηκε να αλλάζει περίπου 10,61% (07: 00-17: 00), 8,54% (12: 00-17: 00), 11,45% (17: 00-22: 00), αντίστοιχα. Η αναερόβια ικανότητα των παικτών του χάντμπολ σε διαφορετικές ώρες της ημέρας παρουσιάζεται στην εικόνα 3.3 ΠΙΝΑΚΑΣ 3.2 Σύγκριση ανά ζεύγος της αναερόβιας ικανότητας μεταξύ των διαφορετικών ωρών της ημέρας 38