способ оптимизации процессов восстановления функционального состояния хоккеистов при использовании кислородно-гелиевых смесей

Формула изобретения

Способ повышения компенсаторных возможностей организма хоккеистов, характеризующийся тем, что на протяжении всей игры во время тренировочных и соревновательных занятий после каждого выхода на лед хоккеист в течение 1-2 мин вдыхает предварительно приготовленную 50%-ную кислородно-гелиевую смесь, подогретую до 75°С, из аппарата «Ингалит-В».

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине, физиологии и спортивной медицине и может быть использовано для ускорения восстановительных процессов спортсменов в остром периоде (срочное восстановление), для повышения резервных возможностей организма и физической работоспособности, а также для интенсификации учебно-тренировочного процесса.

Открытие инертных газов (Не, Ar, Kr, Ks) предопределило развитие многих современных отраслей промышленности: ядерной энергетики, космонавтики, авиации и электроники. В XX веке были сделаны первые шаги по использованию инертных газов в медицине. Ученым, в тандеме с медиками, удалось выяснить, что в зависимости от физико-химических свойств кислорода в сочетании с инертными газами, а так же методов их применения, можно целенаправленно воздействовать на различные уровни регуляции жизненно-важных функций организма, в том числе - стимулировать восстановительные процессы у спортсменов.

Известен способ повышения компенсаторных возможностей организма (авторское свидетельство СССР № 950406, ПМК А61В 5/00) путем вдыхания газовой смеси, содержащей 10-15% кислорода и 85-90% азота. При этом концентрация O ₂ в течение 5-40 дней снижают до 10%, а время воздействия увеличивают до 30-120 минут.

Недостаток данного способа заключается в том, что у ряда спортсменов возникли неблагоприятные побочные эффекты (тошнота, рвота, головокружение, головные боли). Эти явления были вызваны гипервентиляцией, присутствующей при вдыхании гипоксической газовой смеси и приводящей к развитию дыхательного алкалоза.

Кроме того, данный способ не отличается высокой эффективностью повышения резервных возможностей организма и физической работоспособности ввиду длительности процедур (до 40 дней). Причина - нарушение основных принципов тренировочного процесса, а именно:

- процедуры назначаются без учета исходной индивидуальной чувствительности к гипоксии;

- тренировка в гипоксической газовой среде проводится раз в день, что не может обеспечить достижения высокого эффекта без закрепления параметров достигнутого уровня устойчивости функциональных систем к гипоксии. Ввиду перечисленных недостатков особый интерес представляет гелий. Его физические свойства формируют при дыхании отличные от воздуха физиологические эффекты.

Впервые теоретически обосновал терапевтический эффект гелия и практически доказал его эффективность американский врач А.Барач (Barach A.L., 1934). Он же провел первые опыты с теплой кислородно-гелиевой смесью, но не описал сравнительных результатов ее применения. В итоге, все последующие годы, вплоть до середины 90-х годов, все исследователи - врачи применяли в медицинских целях гелиевые смеси с нормальной температурой, из-за чего результаты их применения были не всегда однозначны.

Впервые научно обосновали применение подогретых кислородно-гелиевых смесей (КГС), доведенных до температур 70-90°С <SPAN style=«mso-char-type: symbol; mso- symbol-font-family: Symbol; mso-ascii- font- family: Times New Roman; mso-hansi-font- family: Times New Roman»> С, значительно превышающих термонейтральный диапазон, сотрудники Института медико-биологических проблем РАН (ИМБП). К настоящему времени не только научно обоснована высокая эффективность применения подогретых КГС, но и разработаны технические средства для применения этих смесей в медицинских целях (Павлов Б.Н. 1995 г.).

Теоретически показано и экспериментально подтверждено, что кислородно-гелиевые смеси, благодаря уникальным физическим свойствам гелия (низкой плотности, высокой проникающей способности), улучшают газообмен, нормализуют газовый состав крови и кислотно-щелочное равновесие, уменьшают работу дыхательной мускулатуры и оптимизируют деятельность дыхательного центра.

Тепловое воздействие смеси, нагретой до температуры 75-90°С, приводит к возбуждению терморецепторов с последующим рефлекторным расслаблением гладкой мускулатуры бронхов, улучшению кровоснабжения легких. Такое сочетанное действие дает возможность применять принципиально новые методы лечения больных с инфекционными заболеваниями легких, бронхиальной астмой, хроническими обструктивными бронхитами.

Методика использования подогретой кислородно-гелиевой смеси для лечения острых воспалительных и бронхообструктивных заболеваний легких (патент РФ № 2232013, ПМК А61В 5/00) подтверждена клинической практикой в ряде ведущих клиник России: НИИ пульмонологии. Военно-медицинская академия (г.Санкт-Петербург), НИИ экстремальной медицины МО РФ.

Последнее десятилетие ознаменовалось активным внедрением безмедикаментозных средств и способов повышения физической работоспособности и выносливости спортсменов. Одной из таких методик является нормобарическая гипоксическая тренировка, в которой используется новое направление, разработанное в водолазной и космической медицине - повышение резервных возможностей организма путем вдыхания искусственных газовых смесей с пониженным содержанием кислорода.

Результативность в тех видах спорта, которые связаны с проявлением выносливости, напрямую зависит от состояния, возникающего при недостаточном снабжении тканей организма кислородом и, соответственно, эффективностью процессов адаптации к этому состоянию.

С проблемой гипоксии в первую очередь сталкиваются спортсмены так называемых циклических видов спорта, выступающие на средних, длинных и сверхдлинных дистанциях. Негативное влияние недостатка кислорода испытывают и представители таких видов спорта, как хоккей, фигурное катание, художественная гимнастика и т.д. Во время тренировочных и соревновательных процессов, преимущественно в конце таймов, периодов и матчей, спортсмены допускают досадные и, на первый взгляд, непонятные ошибки. Однако эти ошибки объясняются состоянием кислородного голодания работающих мышц и угнетением ЦНС игроков. Поэтому быстрое восстановление спортсменов в спорте высших достижений является весьма актуальной проблемой.

Работа в этом направлении ведется на протяжении многих лет. Еще в середине прошлого века было замечено, что спортсмены, проживающие в горах, показывают лучшие результаты, чем спортсмены, живущие и тренирующиеся в условиях нормального атмосферного давления. Это и определило направленность научных исследований, связанных с влиянием гипоксии на работоспособность спортсменов.

К настоящему времени научно обоснованы и внедрены в практику несколько вариантов гипоксической тренировки: для условий высокогорья и для условий нормального атмосферного давления.

Тренировка в высокогорных условиях чаще всего проводится на высоте 2000 -2700 метров над уровнем моря в течение 2-3 недель. Этот метод эффективен, но не подходит для быстрого восстановления во время соревновательного процесса. Кроме того, после тренировки в высокогорье с последующим возвращением на уровень моря, спортсмену требуется определенный срок (обычно 7 суток), чтобы адаптироваться и выйти на уровень высоких результатов.

Существует методика, дающая возможность проводить гипоксическую тренировку с использованием барокамеры, позволяющей создавать разрежение, соответствующее определенной высоте над уровнем моря, с циклическим повторением «подъемов».

В 2004 году эта методика была усовершенствована сотрудниками лечебно-оздоровительного центра «ОксиМед» (г.Санкт-Петербург), защищена патентом Российской Федерации, одобрена Министерством здравоохранения и социального развития РФ, прошла апробацию в Военно-медицинской академии и в Государственном НИИ МО РФ, показала высокую эффективность сочетанного применения спортивных и гипоксических тренировок для повышения физической работоспособности спортсменов.

Впоследствии гипоксические тренировки стали широко применяться в тренировочной деятельности спортсменов Великобритании, Швеции, Австралии, Германии, США. В России по данной методике тренировались спортсмены ХК «Металлург», ВК «Локомотив-Белогорье» и т.д.

Этот метод гипоксической тренировки эффективен, но тоже не пригоден для быстрого восстановления работоспособности спортсменов, поскольку требует проведения 15-дневного курса тренировки на фоне спортивных нагрузок и наличия дорогостоящей барокамеры.

Поэтому для быстрого восстановления спортсменов и повышения их работоспособности ученые рекомендуют использовать кислородно-гелиевые смеси, подаваемые специальными ингаляторами.

Повышенное парциальное давление кислорода для повышения работоспособности спортсменов использовалось и ранее. Так, при проведении Олимпиады 1980 года в Москве, некоторые команды сборной СССР использовали для этих целей метод оксигенобаротерапии с помощью барокамеры ПДК-2, размещенной на автомобильном прицепе. Метод предусматривал дыхание 100% кислородом под повышенным давлением до 2,5 МПа и позволил добиться ощутимых результатов.

В спортивной медицине выраженный положительный эффект кислородно-гелиевых смесей проявляется в фазу быстрого экспоненцильного снижения уровня потребления кислорода, связанную с окислительным ресинтезом распавшихся при работе макроэргов, и гиперкапнию, наблюдаемые в первые минуты отдыха после физической нагрузки.

Использование гипоксических (со сниженным содержанием кислорода) кислородно-гелиевых смесей резко повышает положительные эффекты указанной ранее гипоксической тренировки. Такие смеси могут стать также основополагающими при профилактике и лечении воспалительных процессов в дыхательной системе спортсменов зимних видов спорта.

В настоящее время в СКБ ЭО при ГНЦ РФИМБП РАН разработан и создан аппарат «Ингалит-В» для термо-гелиево-кислородной терапии. Этот аппарат использован в данном изобретении.

Суть метода оптимизации процессов восстановления функционального состояния спортсменов при использовании кислородно-гелиевых смесей основана на дыхании предварительно приготовленной подогретой газовой смесью, поступающей при помощи аппарата «Ингалит» из специального баллона. Восстановительный эффект данной методики основан на времени использования (сразу после каждого выхода хоккеиста на лед), концентрации приготовленной КГС, температуре и особых свойствах гелия, который обладает:

- чрезвычайно высокой проникающей способностью (плотность почти в 7 раз меньше, чем у азота - основного газа-разбавителя кислорода в воздухе);

- теплоемкостью (в 5,8 раз выше, чем у азота);

- низкой растворимостью в жирах и воде (в 4,5 раза меньше, чем у азота);

- способствует быстрой элиминации (удалению) токсических веществ из организма.

Перечисленные свойства гелия формируют при дыхании отличные от воздуха физиологические эффекты кислородно-гелиевых смесей.

Гелий не вступает в химическую реакцию с организмом и обеспечивает увеличение объемной скорости движения газовой смеси. Более того, дыхательная кислородно-гелиевая смесь:

- нормализует газовый состав крови и кислотно-щелочное равновесие;

- улучшает работу дыхательной мускулатуры;

- оптимизирует деятельность дыхательного центра;

- улучшает диффузию кислорода через альвеоло-капиллярную мембрану;

- снижает сопротивление дыханию за счет меньшей плотности гелия;

- расслабляет гладкую мускулатуру;

- уменьшает нагрузку на дыхательные мышцы.

При этом происходит мощное тепловое и теплорефлекторное воздействие на организм.

Подогретая кислородно-гелиевая смесь:

- равномерно согревает паренхиму органов грудной полости;

- в комфортном диапазоне температур для воздуха эффективно снижает температуру тела, в том числе при воспалительных заболеваниях. Перечисленные свойства подогретой КГС позволяют эффективно использовать ее в тренировочных и соревновательных процессах для достижения максимально быстрого восстановления спортсменов.

Наиболее близким к изобретению является метод, описанный в патенте на изобретение RU 2067440, МПК A61G 10/02. Авторы данного метода предлагают повышать физическую работоспособность спортсменов путем сочетания регламентированных дыхательных упражнений с вдыханием гипоксически-гиперкапнической газовой смеси (подаваемой ингалятором) при начальной концентрации CO₂ - 3%, O₂ - 12%. Данная газовая смесь является наиболее физиологической, поскольку по своему составу почти аналогична альвеолярному воздуху человека. Включение в ее состав углекислого газа исключает развитие дыхательного алкалоза.

Однако данный метод тоже имеет ряд недостатков. Среди них - длительность процедур (продолжительность первой процедуры составляет не менее 30 минут, а в последующем она увеличивается до 120 минут), обязательное выполнение регламентированных дыхательных упражнений не менее трех раз в день.

Совокупность этих недостатков приводит к тому, что данный метод не может быть использован для быстрого восстановления спортсменов непосредственно во время тренировочных и соревновательных процессов.

Суть предлагаемого к использованию изобретения поясняется следующим примером.

В исследовании участвовало двадцать спортсменов хоккейной команды ХК «Дизель» (г.Пенза) в возрасте от 18 до 24 лет, предварительно распределенных на две группы: А (контрольная) и В (основная).

Время проведения исследования - предсоревновательный период. Перед исследованием спортсмены обеих групп тестировались с помощью комплекса методик, описанных в патенте на изобретение РФ № 2293512 от 20.02.07. Уровень профессиональной работоспособности спортсменов определялся по комплексу показателей. У спортсменов в состоянии покоя измерялась ЧСС (частота сердечных сокращений), определялся показатель КЧСМ (критическая частота слияния световых мельканий) по стандартной методике, измерялось время удержания статической нагрузки субмаксимальной мощности (показатель ГДМ), фиксировалось время простой сенсомоторной реакции на световой раздражитель (показатель ЛППСР), затем проводился стандартный пятиминутный степ-тест с определением пульса за первые 30 секунд второй, третьей и четвертой минуты восстановительного периода и рассчитывался показатель ИСТ, через две минуты окончания степ-теста проводилась проба Генча с изменением времени задержки дыхания на выдохе (показатель ПГ).

По результатам тестирования рассчитывался интегральный показатель уровня работоспособности спортсмена по формуле:

Рс=0,191ПГ+0,295ИСТ+0,202ГДМ+0,155КЧСМ-0.002ЧСС-0,155ЛППСР

Затем восемь спортсменов группы В дышали предварительно приготовленной и подогретой до 75°С 50% кислородно-гелиевой смесью, подаваемой с помощью аппарата «Ингалит» (ИМБП г.Москва). Ингаляция проводилась во время тренировок в процессе двухсторонних игр.

Хоккеисты вдыхали 50% КГС в течение 1-2 минут сразу после завершения каждой «смены» (выхода на лед) на протяжении всей игры.

После завершения ингаляции со стороны спортсменов был отмечен эмоциональный подъем, ощущение легкости и комфортности. Все восемь спортсменов сообщили о сокращении сроков восстановления после смены.

После завершения исследования, т.е. через 14 дней игровых, тренировочных и восстановительных мероприятий, эти же спортсмены вновь были протестированы с помощью описанной выше методики.

Результаты двух обследований хоккеистов основной и контрольной групп представлены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1
Исследуемые показатели (методика «Самочувствие, активность, настроение») до и после курсового воздействия подогретой 50% КГС (n+m)
Показатель	Группа А(n=12), контрольная	Группа В (n=8), основная
Исходное состояние	Через 14 дней	Исходное состояние	Через 14 дней
С, баллы	50,5±1,6**	50,0±1,6	50,8±1,9	54, 8±2,0*
А, баллы	47,7±2,5	49,2±3,0	48,4±2,6	49,0±2,8
Н, баллы	59,1±2,0	57,8±1,9	57,8±2,0	60,2±2,1
* - достоверность различий между показателями в основной группе, при р<0,05 ** - достоверность различий между показателями основной и контрольных групп, при р<0,05.

Испытуемые группы В (см. табл.1), после курса дыхания подогретой до 75°С 50% КГС во время тренировочных и игровых занятий, характеризовались более высокими значениями показателя С (самочувствие), чем испытуемые группы A (54,8±2,0 и 50,0±1,6 соответственно).

Показатель С при данном обследовании был значимо выше, чем в первом обследовании (54,8±2,0 и 50,8±1,9 соответственно).

Таким образом, представленные данные свидетельствуют об улучшении самочувствия (по данным методики САН) хоккеистов основной группы, применявших в целях ускорения процесса восстановления функционального состояния сердечно-сосудистой и дыхательной систем во время проведения тренировочных и соревновательных занятий после каждого выхода на лед ингаляции подогретой до 75°С 50% КГС.

Таблица 2
Исследуемые показатели до и после курсового воздействия подогретой 50% КГС (n+m)
Показатели	Группа А (n=12), контрольная	Группа В (n=8), основная
Исходное состояние	Через 14 дней	Исходное состояние	После курса КГС
ПГ, с.	34,7±2,9	26,1±3,0*	33,2±2,9	27,2±3,0
ПШ, с.	78,8±4,0	70,7±4,0*	78,1±6,0	90,1±5,9***
ЧСС, уд./мин.	67,1±2,9	68,0±2,9	65,4±3,2	65,6±3,2
ЛППСР, мс.	214±5,0	209±7,0	209+9,0	209±8,0
КЧСМ, гу.	35,5±0,4	34,0±0,4*	35,5±0,5	35,5±0,5**
ГДМ, с.	36,8±6,1	33,8±6,2	38,0±3,0	36,0±3,1
ИСТ, у.е.	124,3±3,9	118,0±4,2	126, 2±8,0	128,8±6,0**
Рс, у.е.	52,8±2,6	48,5±2,5	53,4±5,1	52,7±4,6
* - достоверность различий между показателями в основной группе, при р<0,05 ** - достоверность различий между показателями основной и контрольных групп, при р<0,05.

При анализе результатов обследования хоккеистов (см. табл.2) с помощью комплекса показателей и интегрального показателя работоспособности спортсмена Рс обращает на себя внимание увеличение показателя пробы Штанге у испытуемых основной группы с 78,1±6,0 до 90,1±5,9 после двух недель тренировок. За этот же интервал времени показатель ПШ у хоккеистов контрольной группы значимо уменьшился. Показатель ПШ у игроков одной и той же команды, выполнявших одну и ту же тренировочную работу, составил при втором обследовании 70,7±4,0 в контрольной и 90,1±5,9 в основной группе.

Положительное влияние ингаляций подогретой до 75°С 50% КГС выразилось в разнонаправленности изменений показателей ПШ, КЧСМ, ИСТ в группах А и В в течение тренировочных воздействий.

Показатель пробы Генча, отражающий время задержки дыхания на выдохе, после работы субмаксимальной мощности, снизился у испытуемых контрольной группы с 34,7±2,9 до 26,1±3,0. За этот же интервал времени значимых изменений показателя ПГ в основной группе не произошло. Показатель ИСТ, характеризующий процессы восстановления после работы субмаксимальной мощности и отражающий состояние сердечно-сосудистой системы, составил 128,8±6,0 в группе В и 118,0±4,2 в группе А. Тем самым он отразил существенное различие хоккеистов после тренировочно-восстановительного режима у одних и только тренировочного режима у других.

Интегральный показатель уровня работоспособности спортсмена не выявил значимых различий в группах А и В. Вместе с тем, данные обследования хоккеистов контрольной группы говорят о явной тенденции к снижению Рс, в то время как интегральный показатель хоккеистов основной группы практически не изменился.

Таким образом, представленные данные свидетельствуют о положительном влиянии 1-2 минутных ингаляций подогретой до 75°С 50% КГС, проводимых сразу после возвращения хоккеистов со льда во время тренировочных и соревновательных занятий в течение двух недель на психоэмоциональную сферу обследуемых и состояние их сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Использование в восстановительных целях указанного метода способствует также улучшению резервных возможностей организма и увеличению объема тренирующих воздействий как аэробной, так и анаэробной направленности. Полученные во время исследования данные позволяют сделать вывод об эффективности включения в тренировочный и соревновательный процессы ингаляции подогретой до 75°С 50% КГС для достижения быстрого восстановления спортсменов.

Технический результат способа заключается в повышении компенсаторных возможностей организма хоккеистов за счет уменьшения работы дыхательной мускулатуры и оптимизации деятельности дыхательного центра вследствие введения кислородно-гелиевой смеси в определенном режиме.