مروری بر فیزیولوژی ریه برای مربیان

تهویه ریوی:
حرکت هماهنگ هوا به داخل و خارج ریه را تهویه ریوی (Pulmonary ventilation) می‌خوانند. تهویه شامل دو مرحله است که در مرحله اول هوا به داخل ریه‌ها رانده می‌شود که همان دم (inspiration) است و در مرحله دوم هوا از ریه‌ها خارج می‌شود که همان بازدم است (expiration).

تهویه دقیقه‌ای: مقدار هوایی است که در مدت یک دقیقه از محیط خارج وارد ریه‌ها می‌کنیم و یا از آن خارج می‌کنیم نه هر دو باهم و معمولاً به مقدار هوایی گفته می‌شود که در یک دقیقه از ریه‌ها خارج می‌شوند. مقدار تهویه دقیقه‌ای حاص ضرب حجم هوای جاری در تعداد تنفس در دقیقه است. معمولاً در زمان استراحت تهویه دقیقه‌ای بین 5 تا 15 لیتر است که به حجم بدن بستگی داشته و در زنان در مقایسه با مردان کمتر است. حجم هوای جاری و تعداد تنفس هم در افراد مختلف متفاوت است و به ترتیب بین 400 تا 600 میلی‌لیتر و 10 الی 25 بار در دقیقه متغیر است.

تهویه دقیقه‌ای هنگام تمرین: در هنگام تمرینات ورزشی

تهویه دقیقه‌ای افزایش می‌یابد بطوری که میزان افزایش ممکن است 25 تا 30 بار بیشتر از مقادیر زمان استراحت باشد. هنگام تمرین تهویه دقیقه‌ای در مردان ممکن است تا 180 الی 200 لیتر و در زنان 130 تا 150 لیتر افزایش یابد. چنین افزایش قابل توجهی ناشی از افزایش تعداد تنفس و عمق تنفس (حجم جاری) است. قسمت اعظم افزایش تهویه دقیقه‌ای نسبت مستقیم با افزایش اکسیژن مصرفی و اکسید دو کربن حاصل از افزایش متابولیسم عضلانی است. افزایش دفع اکسید دو کربن با حداکثر تهویه نسبت خطی‌ دارد ولی مصرف اکسیژن در مقادیر نزدیک به بیشینه اندکی نامتناسب می‌شود (نمودار 1). که ممکن است دلیل آن این باشد که در تمرینات بیشینه دفع اکسید دو کربن ضروری‌تر از مصرف اکسیژن برای تنظیم و تعدیل تهویه دقیقه‌ای باشد. باید توجه داشت که افراد تمرین کرده در مقایسه با افراد تمرین نکرده گرایش به داشتن تهویه دقیقه‌ای کمتری در شدت کار معینی دارند یا به عبارتی افراد ورزشکار در Vo2max معینی یا کار معینی تهویه دقیقه‌ای کمتری خواهند داشت. ممکن است یکی از دلایل آن تولید کمتر اکسید دو کربن در آنها باشد که این امر به ویژه در دوندگان استقامتی برجسته‌تر است. با این همه دلیل فیزیولوژیکی این موضوع کاملاً شناخته شده نیست ولی پیشنهاد شده که از بین رفتن عمل گیرنده‌های شیمیایی پیرامونی و یا عوامل وراثتی ممکن است نقش مهمی داشته باشند. زنان و مردان مبتدی در مقایسه با هم‌تایان ورزشکار خود در شرایط مصرف اکسیژن معینی (Vo2) تهویه دقیقه‌ای بیشتری را نشان می‌دهند. تهویه ریوی در سه مرحله قبل، در هنگام و پس از فعالیت بدنی هم تغییر می‌کند.

تغییرات پیش از تمرین: مشاهده شده تهویه پیش از آغاز تمرین هم اندکی افزایش می‌یابد که این افزایش را نمی‌توان به تغییرات حاصل از تمرین نسبت داد و به احتمال زیاد نتیجه تحریکاتی است که در کرتکس مغز صورت می‌گیرد که آنهم ناشی از انتظار فرد از نتیجه کار خود در آن مرحله است.

تغییرات تهویه در هنگام تمرین: در هنگام تمرین در چند ثانیه اول افزایش سریعی در تهویه ریوی مشاهده می‌شود که این افزایش ممکن است ناشی از تحریکاتی باشد که براثر حرکات عضلانی در گیرنده‌های مفصلی و عضلانی ایجاد شده و سبب ارسال پیام از این گیرنده‌ها به مراکز بالاتر کنترل تنفسی می‌شود. با ادامه تمرین سرعت افزایش تهویه کمتر شده و جای خود را به افزایش آهسته‌تر تهویه ریوی می‌دهد. در فعالیتهای بدنی زیربیشینه افزایش تهویه در یک حالت یکنواخت باقی‌مانده و حفظ می‌شود ولی در فعالیتهای بیشینه افزایش تهویه تا توقف تمرین ادامه می‌یابد. احتمال داده می‌شود که این تغییرات توسط محرکهای شیمیایی به ویژه CO₂ کنترل می‌شود.

تغییرات تهویه هنگام برگشت به حالت اولیه: با قطع تمرین کاهش ناگهانی در تهویه ریوی دیده می‌شود که دلیل این کاهش نسبی ممکن است کاهش و یا قطع تحریکات مکانیکی باشد که از دستگاه حرکتی پیامهای ارسال می‌کنند و یا ناشی از کاهش محرکهایی است که از عضلات و اعصاب سرچشمه می‌گیرند. پس ازکاهش ناگهانی لحظات اولیه در تهویه ریوی، این کاهش به تدریج کمتر شده و تا زمان رسیدنبه سطح طبیعی تهویه این کاهش ادامه می‌یابد. باید توجه داشت که هر چه شدت تمرین بیشتر باشد، زمان بازگشت به شرایط استراحت، طولانی‌تر خواهد بود. کاهش تدریجی تهویه ریوی در این مرحله ممکن است ناشی از کاهش CO₂ تولید شده باشد که نتیجه آن کاهش تحریکات ارسالی از گیرنده‌های شیمیایی است.

تهویه حبابچه‌ای و فضای مرده: تمام هوایی که ما در دم و باز دم استفاده می‌کنیم در تبادلات گازی مویرگهای خونی ریویی نقش ندارند بلکه آن قسمت از هوایی که به کیسه‌های هوایی رسیده و در تهویه حبابچه‌ای شرکت می‌کنند در تبادلات گازی سهیم هستند. حبابچه‌ها، حفره‌های ظریف و انتهایی در ریه‌ها هستند که با مویرگهای ریوی در تماس کامل هستند. قسمتی از هوای حجم جاری که تازه به دستگاه تنفسی وارد می‌شوند در فضای بین راههای تنفسی باقی‌ می مانند و در تبادلات گازی نقشی ندارند (بینی، دهان، حلق، حنجره، نای، نایچه و نایژگها) این قسمت را فضای مرده تشریحی می‌نامند (Anatomical dead space DS). با وجودی که تعیین مقدار فضای مرده تشریحی مشکل است ولی می‌توان گفت که میانگین مقدار این فضا در زمان استراحت در مردان حدود 150 میلی‌لیتر و در زنان حدود 100میلی‌لیتر است ولی مقدار این فضا با تغییر حجم بدن تغییر می‌کند. درهنگام تمرین بر اثر اتساح راههای تنفسی ممکن است میزان فضای مرده تا دو برابر افزایش می‌یابد

کاهش ناچیز در ظرفیت کل ریه (TLC) و ظرفیت حیاتی در هنگام تمرین به دلیل افزایش جریان خون ریوی است که سبب افزایش خون مویرگهای ریوی شده و فضای حجم گازهای موجود را کاهش می‌دهد و در نتیجه حجم باقی‌مانده و ظرفیت عملی باقی‌مانده در موقع تمرینات ورزشی اندکی افزایش می‌یابد. این تغییرات به نوبة خود باعث می‌شود که سطح اکسیژن و اکسید دو کربن در حبابچه‌ها کمتر دچار نوسان شوند. برای مثال افزایش اکسید دو کرن حاصل از فعالیت عضلانی با هوای موجود در ظرفیت عملی باقی‌مانده رقیق‌تر شده و از تغییرات شدید CO₂ حبابچه‌ای جلوگیری می‌کند. اغلب حجم‌های ریوی ورزشکاران (بجز حجم جاری) در زمان استراحت بیشتر از مردان غیرورزشکار و زنان است.

نفس دوم (Secondwind): در دقایق اولیه شروع تمرینات بدنی مشاهده شده که حالت واماندگی و خستگی روی می‌دهد که این خستگی در دقایق اولیه را خستگی مجازی یا کاذب می‌نامند ولی با ادامة فعالیت این ناراحتیها مثل نارسائی‌های تنفسی شدید (تنگی نفس) یا (Dyspenea)، تنفس سریع و کوتاه، درد قفسه سینه، سرگیجه و درد عمومی عضلانی برطرف می‌شوند و فرد به حالتی آسوده‌تر و سرحال‌تر دست می‌یابد که رسیدن به شرایط آسودگی پس از چند دقیقه فعالیت را نفس دوم می‌گویند. علت دقیق پدیده نفس دوم از نظر فیزیولوژیکی کاملاً مشخص نیست و در مطالعاتی که در این رابطه انجام گرفته است مشاهده شده که افراد مختلف در زمانهای مختلف تمرین دچار این حالت می‌شوند که دامنة آن از 2 دقیقه تا 20 دقیقه است که در بیشتر افراد (70 تا 90درصد) در این مرحله تنفس راحتتر شده و دردهای پا و سینه برطرف می‌شوند، مهمترین عواملی که در تحقیقات و برای توضیح علت این پدیده مورد بررسی قرار گرفته عبارتند از: 1_ قطع نارسایی تنفسی به علت تنظیم و تعدیل تدریجی تهویه پس از چند دقیقه اول تمرین 2_ دفع اسیدلاکتیک انباشته شده در آغاز تمرین که جریان خون عضلانی کافی نبوده است. 3_ گرم شدن مناسب بدن 4_ رفع خستگی موضعی عضلات به ویژه عضلات تنفسی بدلیل کمبود اکسیژن یا جریان ناکافی خون 5_ عوامل روانی هم ممکن است در ایجاد و بروز پدیدة نفس دوم نقش داشته باشند.

کنترل قلبی _ تنفسی نه تنها در زمان استراحت بلکه در هنگام تمرین هم دارای پیچیدگی زیادی است و نیازمند هماهنگی در عمل دستگاههای تنفس و گردش خون دارد و افزایش کارایی هم وابسته به ایجاد این هماهنگی‌ها دارد. کنترل قلبی _ تنفسی بوسیله دستگاه مرکزی اعصاب و فعالیت مراکز تنفسی و گردش خون واقع در مغز صورت می‌گیرد. این مراکز بطور منظم دربارة نحوة مبادلات و انتقال گازی چه به طور مستقیم و چه بوسیله انواع گیرنده‌های مختلف سراسر بدن دریافت می‌دارند و بر اساس این اطلاعات در صورت لزوم تغییرات تنظیم و تعدیل کننده درتهویه ریوی و جریان خون ایجاد می‌کنند.

تهویه ریوی در شبکه وسیع مویرگی که دارای حدود 600 میلیون کیسه ظریف هوایی حبابچه است صورت می‌گیرد. خون مویرگی موجود در سیاهرگها دارای اکسیژن نسبی کمتر و CO₂ بیشتر است. در غشای حبابچه‌های مویرگی اکسیژن هوای تنفس شده به داخل خون مویرگها منتشر شده و CO₂ در جهت عکس آن از مویرگها خارج شده و وارد هوای بازدمی می‌شود. خون سیاهرگی موجود در ریه‌ها از بطن راست آورده شده و خون اکسیژن‌دار به بطن چپ وارد شده و در سراسر بدن توزیع می‌گردد.

خون سرخرگی در مویرگهای منتهی به عضلات که دارای شبکه وسیع مویرگی هستند دوباره به طرف سلولها خون اکسیژن‌دار را ارسال می‌کنند و در آنجا اکسیژن به داخل سلولها منتقل شده و CO₂ وارد جریان خون برگشتی از سلولها و بافتها می‌شوند وخون سیاهرگی مجدداً به قلب راست برگشته و از آنجا به ریه‌ها و مویرگهای حبابچه‌ای رفته و این دوره تکرار می‌شود. تمام این مراحل به شدت کنترل شده و همآهنگ عمل می‌کنند