5.

5. A terhelés hatására kialakult akut és adaptációs változások

A sporttudomány alkalmazott tudomány, melynek legfontosabb célja az egyén fizikai állapotának, teljesítőképességének jellemzése a más tudományterületeken leírt jelenségek, kutatási módszerek felhasználásával. Korábban ezeket a módszereket elsősorban az élsportban alkalmazták, azonban a modern sporttudomány már a rekreációs sportokban résztvevőknek is segítséget nyújt egészségük megőrzéséhez, edzéseik megtervezéséhez. A molekuláris biológia eszközrendszere jelentős új felfedezésekkel és módszerekkel segítette az edzéselmélet fejlődését. Ezek az eredmények a minden élőlényben zajló anyagcsere-folyamatok minőségére utalnak, így valóban minden korosztály és mindenféle fizikai állapottal rendelkező egyén számára segítséget nyújthatnak. A minőségi edzésmunka tehát elképzelhetetlen az egyén fizikai állapotának felmérése, illetve nyomonkövetése nélkül. Leggyakrabban állapotvizsgálatokkal találkozik az átlagember, hiszen ezeket a módszereket ismeri edzés nélkül is, rendszeres orvosi vizsgálatok során. Az állapotvizsgálatok tehát az egyén aktuális állapotára utalnak. Ilyen vizsgálatok pl. a magasság, a testtömeg, a pulzus, vérnyomás, légzésfunkciók stb. mérése. A fizikai teljesítőképességre csak bizonyos feltételek mellett utalnak, inkább az egészséggel kapcsolatos fogalmak közé sorolhatók az állapotvizsgálatok adatai. A terheléses vizsgálatok a szervezet terhelhetőségét, teljesítőképességét mérik, így az egészségi állapot meghatározására is alkalmasabbak. Gyakran ugyanazokat a módszereket alkalmazzák, mint az állapotvizsgálatoknál (pl. pulzusmérés, vérnyomás, légzésmonitorozás), de fizikai aktivitás közben. A még nem túl beteg szervezet ugyanis nyugalomban gyakran az egészséges szervezetre jellemző paramétereket mutathatja, terhelhetősége azonban már lényegesen kisebb, nagyobb élettani változások szükségesek a szervezetben a teljesítmény fenntartása érdekében.

Fizikai aktivitás hatására a szervezet energia-igénye drasztikusan megváltozik, a nyugalmi homeosztatikus állapot felborul. Az energia-igény kielégítése érdekében változik a légzés, a keringés is, ezeket az azonnali változásokat hívjuk akut változásoknak. Ha a szervezetben rendszeresen ismétlődnek ugyanazok az élettani változások (rendszeres edzés), a szervezet gyorsabban és hatékonyabban reagál a kialakult energia-hiányra, azaz alkalmazkodik, adaptálódik. Mind az akut változások, mind a krónikus változások (rendszeres edzés hatására kialakult adaptáció), a szervezet minden anyagcsere folyamatát érintik, bár eltérő mértékben. A fizikai teljesítmény szempontjából az edzéselmélet elsősorban a keringési, légzési, illetve mozgatórendszeri változásokat szokta rendszeresen monitorozni.

5.1. A pulzus fogalma, mérése, változása életkorok szerint és az egészségi állapot változása hatására

A szívfrekvencia (pulzus, heart rate: HR) mérésére az orvostudományban gyakran az auszkultációs módszert használjuk. Ez gyakorlatilag a fonendoszkóppal/sztetoszkóppal való hallgatózás módszerét jelenti. A pulzusszám a szív percenkénti összehúzódásainak számát adja meg. Mérése az egyik legegyszerűbb és egyben leginformatívabb módszerek egyike, melyet az orvostudomány mellett korán felfedezett a sporttudomány/edzéstudomány is, s eszközkészletében a leggyakrabban alkalmazott adat. A pulzus sok csontos felszínen mérhető, de leggyakrabban az arteria radialis felett (csukló felett) vagy az arteria carotis communis (nyaki ütőér) felett mérjük. Megkülönböztetünk többféle pulzusértéket. A nyugalmi pulzust a nap folyamán bármikor mérhetjük öt perces pihenést követően. Ekkor 15 év felett, átlagosan 70(72)±10 ütés/perces (beat per minute: bpm) szívfrekvencia mérhető. Többféle mérési és számítási módszer ismeretes, de a leggyakrabban a minimum 15 másodpercig (secundumig, s), maximum 1 percig tartó méréseket ajánlják. (A szívciklus hosszának, a pulzusszám változásának és ritmusosságának követésére az EKG és a pulzushullám terjedését mérő készülékek is alkalmasak.)

A HR az életkor előrehaladtával csökken, férfiakban alacsonyabb, mint nőkben. Ennek oka elsősorban a testi fejlődés ütemében keresendő. Újszülöttkorban a szív tömege 20-22g. Mivel a mérete nagyon kicsi, így a balkamra térfogata is lényegesen kisebb, mint a pubertáskor után mérhető balkamrai térfogat. Emiatt a mérhető nyugalmi HR 100-150 bpm, a szívtérfogat 20-25ml, verőtérfogat 5 ml. 12-13 éves korban a pulzustérfogat 85ml a fiúk 83ml lányok esetében. 15 éves korban a szív tömege 180g körüli érték, a verőtérfogat tovább nő. A balkamra térfogata és a nyugalmi pulzus értéke is a felnőtt értékeket megközelíti, vagy el is éri. Felnőtt férfiak verőtérfogata átlagosan 90ml felnőtt nőké átlagosan 75ml (Cain és mtsai, 2009). Az adatokból jól látszik, hogy prepubertás korban a két nem verőtérfogatában elenyésző a különbség, míg pubertás uzán a különbség a szívizom tömegében és így a verőtérfogatot tekintve is jelentős, melynek oka elsősorban a tesztoszteron hormon mennyiségi növekedése, s annak anabolikus hatása. A pubertás előtt a test hosszirányú növekedése elsősorban a törzs növekedésében figyelhető meg, s a törzs növekedésével a szív mérete is nő. A csúcs növekedési lökés (PHV) idején újabb jelentős méretváltozás tapasztalahtó, amely a szív méretének változásában is tetten érhető. A szív és a nagyerek mérete a PHV végére nagyon hasonló a kifejlett felnőttéhez. Fontos megjegyezni, hogy az életkor előrehaladtával (regresszió folyamata) a szívizom tömege is csökken, így a pulzustérfogat is kisebb lesz, mint fiatal felnőttkorban.

Az ébredési pulzus vagy alappulzusként ismert szívfrekvencia közvetlenül ébredés után, még fekvő helyzetben mérendő. Ez a nap folyamán mérhető legalacsonyabb HR érték, általában 10 bpm-el alacsonyabb a nyugalmi pulzusnál. Nagyon informatív, mert a szervezet aktuális élettani állapotáról ad felvilágosítást. Hőmérsékletemelkedés, alváshiány, az izgalmi állapot változása stb., jól követhető az ébredési pulzusok ismeretében, ezért több sportágban az edzésnapló tartalmazza a mindennapi ébredési pulzust. A maximális pulzus (HRmax) a nagy terhelés hatására kialakuló szívfrekvencia érték. Ezt az állapotot az egyén genetikai jellemzői, aktuális edzettségi állapota, életkora, neme befolyásolják. Becslésére számtalan módszert ismerünk (ld. Lejjebb) ilyenkor tehát a várható maximális pulzus becslését végezzük. A maximális pulzus mérése megoldható terheléses vizsgálatok során vita maxima terhelésekben (ld. Lejjebb), illetve sportteszterekkel. A szívfrekvencia három ujjal tapintandó és a következő általános információkhoz juthatunk: a HR szaporasága (szapora = frekvens, vagy ritka = rarus), az ütések erőssége (normális, kicsi = parvus, nagy = altus), ritmusossága (reguláris = az ütések szabályosan követik egymást, illetve irreguláris = szabálytalan), elnyomhatósága lehet normális, könnyen elnyomható (lágy = mollis) nehezen elnyomható (feszes = durus). A pulzust befolyásolja a szimpatikus és paraszimpatikus idegrendszer aktuális állapota is. Sportolókban a nagyobb kamrai térfogat stb. hatására kialakul a bradycardia, ennek hatására a HR kisebb érték lesz, a szív beidegzését nézve paraszimpatikus túlsúly alakul ki. Ez az állapot mindaddig fennáll, amíg a személy jó fizikai állapotban van. Az edzettség csökkenésével a kamrai összehúzódások hatásfoka is csökken, így a pulzus is emelkedik, a paraszimpatikus túlsúly megszűnik. Sportolókban nem ritka a 40-50 bpm-es HR. Átlagemberekben a 40 bpm-es szívfrekvencia ájuláshoz és keringési elégtelenséghez vezet.

A várható HRmax kiszámításakor számtalan módszer használatos. Az orvos-diagnosztikában a 200-életkor (években) képlet használatos. A sporttudományban a leggyakoribb formula a 220–életkor, de ez gyakran pontatlan. Az egyik legmegbízhatóbb formulának a

HRmax = 205,8- (0,685 x életkor) bizonyult (HIV).

Bár itt is nagy a szórás, mégis átlagosan ez a módszer felelt meg arra, hogy utána az edzéspulzus célzónákat kalkulálni lehessen nagyobb beavatkozások nélkül (6. táblázat).

Életkor 5 10 20 30 50 70
Nyugalmi pulzus 80-90 70-80 60-70 60-70 55-65 50-70
Maximális pulzus 210-220 210-220 190-200 185-195 170-180 160-170

6. táblázat: A nyugalmi és várható maximális pulzus Berg-Lehmann-Keul (1986) nyomán különböző életkorokban

Tanaka és munkatársai (2001) azonban több kutatás eredményeinek összehasonlítása és statisztikai analízise után (metaanalízis) arra a következtetésre jutottak, hogy a HRmax becslésére a legpontosabb képlet:

208 – (0,7 x életkor).

A képlet nemtől függetlenül a legpontosabb becslést adja a felnőtt populációban. A szerzők szerint ez a képlet a legmegbízhatóbb az egészséges idősek HRmax értékének becslésére is, mivel több képletben jelentősen alulbecslik az idősek HRmax értékeit. Az ébredési, a nyugalmi és a maximális pulzus is csökken az életkor előrehaladtával (6. táblázat). Ennek részben anatómiai okai vannak (szív térfogatának növekedése, kamrai falvastagság növekedése), részben pedig az idegrendszer, illetve a hormonrendszer változása. Meg kell jegyeznünk, hogy a 60. életév után a bradykardia jelensége a hormonrendszer és az idegrendszer regressziós folyamatainak következménye.

5.2. A pulzustérfogat, perctérfogat fogalma

A pulzustérfogat, vagy verőtérfogat az a vérmennyiség, amely egy összehúzódás során ürül a balkamrából. A pulzustérfogat kiszámítható a végdiasztolés és a végszisztolés térfogat különbségéből. Az ejectios frakció (azaz mennyi vért pumpált ki a szív) kiszámítható a pulzustérfogat és a végdiasztolés térfogat hányadosából. Ezt megszorozva százzal kapjuk meg a pontos ejectios frakció értéket (tehát azt, hogy a kamrai térfogat hány százaléka ürült egy összehúzódás során). Egy átlagos felnőtt férfi szívet tekintve ez 70-80 ml. Értékét a nem, életkor, edzettségi állapot, genetikai tényezők egyaránt befolyásolják.

A pulzusnyomás az a nyomás, amely úgy számítható, hogy a szisztolés értékből, kivonjuk a diasztolés értéket. Így azt a nyomást számíthatjuk ki, amelyet a szívnek ki kell fejtenie a nagynyomású rendszerben ahhoz, hogy legyőzze a diasztolés nyomás értéket (ld. 3.1.1 szívciklus), illetve az a nyomás, amelyet a szívnek létre kell hoznia annak érdekében, hogy a vér továbbítódjon a nagyvérkörben. Ha az átlagos vérnyomás 120/80 Hgmm, akkor a pulzusnyomás 40Hgmm. Ha a vérnyomás 140/90 Hgmm, akkor a pulzusnyomás 50Hgmm, ami önmagában jó érték lenne, ha nem vennénk figyelembe a magas diasztolés nyomást, amely az erek falának rugalmatlanná válását jelzi. Ha valakinek a vérnyomása 110/70 Hgmm, akkor, mind az erek falának rugalmassága megfelelő, mind a pulzusnyomás ideálisnak tekinthető. Ha azonban az egyén vérnyomása 100/70Hgmm, akkor a pulzusnyomás is kicsi (30Hgmm), ami a keringés szempontjából már szintén nem előnyös. Egészséges emberben terhelés hatására nő a pulzusnyomás, úgy, hogy a diasztolés érték nem, vagy csak keveset változik. Ez tehát azt jelenti, hogy a vérnyomás szisztolés értéke emelkedik, míg a diasztolés változatlan marad.

5.3. A terhelés hatására kialakuló akut változások a keringésben (pulzusszám, pulzustérfogat, perctérfogat)

A vérkeringés fenntartásában fontos szerepet játszik több tényező is. A szív pumpáló működése mellett elengedhetetlen az állandó vértérfogat is. A zárt keringési rendszer biztosítja ennek lehetőségét. A vértérfogat változását két tényező befolyásolja. Egyrészt a HR, átlagos felnőttet tekintve 60-80 bpm, másrészt a pulzustérfogat, amely átlagos felnőtt szívet tekintve 70-80 ml. A kettő szorzata adja a perctérfogatot.

Nyugalomban egy orvosi átlagos pulzusszámmal és pulzustérfogattal számolva (72 bpm x 70 ml = 5040 ml) a perctérfogat felnőttek esetében kb. 5 l (7. táblázat). Könnyű, közepes és nehéz munkában megváltozik a pulzusszám és a pulzustérfogat is, ami a perctérfogat megváltozásához vezet. Kis terhelés esetén a szervezet elsősorban a pulzusszám megváltoztatásával reagál, így a perctérfogat növekedéséhez is ez a paraméter járul hozzá jobban (pl. 120 bpm x 70 ml = 8400 ml). Ebben az esetben tehát a pulzusszám megváltozásával nőtt a perctérfogat (szimpatikus tónusfokozódás). Ha a terhelés kis intenzitással, de tartósan éri a szervezetet további pulzusszám növekedés és pulzustérfogat változás is tapasztalható, így a perctérfogat a nyugalmi érték kétszeresére növekszik (kb. 9000-9500 ml). Közepes intenzitású fizikai munka során mind a HR, mind a pulzustérfogat nő, emiatt a perctérfogat is jelentősebben változik (pl. 160 bpm x 80 ml = 12800 ml). A pulzustérfogat növekedése egyéni varianciát mutat, amit részben az illető egészségi, részben pedig fizikai állapota határoz meg. Egészséges felnőtt férfiban a közepes terhelés hatására jelentősebb pulzustérfogat emelkedéssel is számolnunk kell, így a várható perctérfogat 18 l körüli érték. Nehéz fizikai munkában a pulzusszám tovább nő, a pulzustérfogat szintén, de már nem jelentősen, a szívizomsejtek nyújtással szembeni erőközlési képessége csökken. Emiatt a szív és a keringés teljesítménye romlik. A várható maximális HR érték közelében mérhető a maximális munkapulzus. Átlagos ember várható perctérfogata 21-22 l körül van. Az edzettebb emberek 22-25 literes perctérfogattal, a legedzettebbek 25 liternél magasabb értékekkel számolhatnak, az ekkor mérhető pulzustérfogat 140 ml körüli (7. táblázat).

Funkció Nyugalmi érték Közepes munka Nehéz munka
Perctérfogat (l) 5,2-5,4 17-19 25-30
Pulzustérfogat (ml) 70-90 140-170 140-150
Systoles nyomás (Hgmm) 120-130 160-180 200-220
Pulzusszám (bpm) 60-80 110-140 180-200

7. táblázat: Átlagos paraméterek a keringési rendszerben különböző intenzitású terhelések hatására. A nyugalmi értékek fekvő, illetve álló embereken változnak. Befolyásolja még a keringési rendszer változásait a nem, az életkor, a fittségi állapot is.

5.4. A szervezet véreloszlás nyugalomban és terhelés hatására

Mindez felhívja a figyelmet arra, hogy a kevés mozgás, ülő életmód rontja a vénás keringés hatékonyságát. Azok, akiknek hosszas ülés után dagad a lába, tapasztalatból tudják ezt. A mögötte meghúzódó mechanizmus a következő: A mozgás hiánya a vénákban csökkenti a véráramlás sebességét, növeli a véna adott szakaszon mérhető térfogatát. Ez a keringésváltozás visszahat a kapillárisokra is, ahol megnő a nyomás. Így a filtráció egyirányúvá válik, a vérplazma egy része a szövetközti térben marad. Ez csökkenti a keringésben levő plazmamennyiséget, de növeli a szövetközti tér víztartalmát is (ödéma). A helyzetet súlyosbíthatja, hogy a nyirokkeringés nem megfelelő működése következtében valóban jelentős vízmennyiség marad egyes testrészekben (többnyire az alsó végtagban). A vénás rendszer vérraktár funkciót is betölt. Nyugalomban akár 1 l vér is raktározódhat a vénás rendszerben (nyugalomban a vénás rendszerben található a keringésben részt vevő vér több mint 60%-a), amely csak a közepes intenzitású mozgás hatására kerül vissza a keringés fő áramába. A vérraktár funkciót a szervekben lévő kapilláris keringés is segíti. A kapillárisok (kis egyéni keresztmetszet, nagy összkeresztmetszet) egyébként is nagy mennyiségű vér áramoltatására, raktározására képesek oly módon, hogy bennük a véráramlás sebessége kisebb, mint a nagyobb erekben, másrészt a metarteriolák, illetve shuntok működése tovább szabályozza a mikrokeringést. A metarteriolák (35. ábra) a venulák és arteriolák közötti összekötő erek, amelyekből kiágazódnak a kapillárisok. A kapillárisok kezdeti szakaszán sphinctereket találunk. Ezek záróizomként szabályozzák a kapillárisba vezető út keresztmetszetét. Ha kicsi a keresztmetszet a kapillárisokba kerülő vérmennyiség kisebb, csakúgy, mint az onnan visszajutó vér mennyisége. Ilyen módon az adott szervben „pang” a vér, raktározódik.

35. ábra: A mikrokeringés anatómiai felépítése, a kapilláriskeringés szabályozása (Kapit és mtsai nyomán, 1987)
a: arteriola; b: venula; c: metarteriola; d: sphincter; e: shunt
A kapillárisok rendszere a sphincterek mögött látható hálózat

Ha az adott szerv anyagcsereigénye megnő (pl. sportmozgás), a sphincterek kinyílnak, a vérátáramlás sebessége fokozódik, a raktározott vérmennyiség a keringés fő áramába kerül vissza. A shuntok a legrövidebb utat képezik a venulák és az arteriolák között, „rövidre zárják” a keringési kört az adott szervben. Ez akkor válik nagyon fontossá, ha szinte teljes nyugalomban van az adott szerv, illetve amikor nagyon nagy fizikai terhelés hatására olyan nagy vérmennyiség kerül az izomba, hogy az életfontos szervek kivételével szinte teljesen kiiktatódik egy adott szerv a megváltozott keringésből. A véreloszlás tehát a különböző erek nyitásával-zárásával szabályozható. Így terhelés hatására több vér áramlik a működő izmokba, különösen azon a területen, ahol az izomműködés erőteljesebb (ld. 36. ábra).

A vérmennyiség eloszlása az erekben a közlekedő edényekéhez hasonló. Minél több érbe áramlik be az adott vérmennyiség egy adott pillanatban, annál kisebb mennyiség jut egy adott érbe, így annál kisebb nyomást kifejtve az adott ér falára. Az erek falának szerkezete pedig nagymértékben befolyásolja az erek dilatációs képességét (tágulékonyságát, ld. 2.1.9. erek frelépítése), ily módon tovább szabályozva az erekben mérhető nyomást. A szisztolé során az aorta kezdeti szakaszán elhelyezkedő félhold alakú billentyű elzárja a koronáriák felé vezető utat, így a nagynyomású és viszonylag nagy vérmennyiséget továbbító rendszer nem roncsolja a koronáriák falát, nem károsítja azokat. A testbe jutó vérmennyiséget, azaz a perctérfogat eloszlását a működő szervek, szövetek aktuális energiaigénye határozza meg.

A nyugalomban lévő testben a perctérfogat (nagyjából 5 l) kb. 15%-a jut az izmokhoz (36. ábra). Ez mozgás hatására jelentősen megváltozik, nagy terhelés hatására akár a keringő vérmennyiség 80-90%-a eljuthat az izmokba. Ez a nyugalmi perctérfogat huszonötszöröse is lehet. A keringő vérmennyiség 20-22%-a a vesékbe jut, hiszen annak fontos szerepe van a méregtelenítésben és a vérnyomás-szabályozásban is.

36. ábra: A véreloszlás nyugalomban és annak változása terhelés hatására a különböző szövetekben, szervekben

Kis terhelésben ez némileg tovább fokozódik, nagy terhelés hatására pedig folyamatosan csökken a vesék vérellátása, emiatt akadályozva annak méregtelenítő funkcióját. A máj nyugalomban a veséknél is több vérhez jut (a keringő vérmennyiség több mint 25%-a), nagy terhelés hatására azonban ennek a szervnek a vérellátása is jelentősen csökken, a keringő vérmennyiség kb. 5%-a jut csak a májba, rontva ezzel mind a méregtelenítő, mind a szénhidrát szolgáltató funkcióját. Részben ennek tudható be, hogy nagy terhelés hatására exponenciálisan nő a vér tejsav-szintje, hiszen a Cori-körben csak kis mennyiség fog visszaalakulni glükózzá. Ugyanakkor nem változik jelentősen az agy és a koronáriák vérellátása a nyugalmihoz képest, bármely fázisát is vizsgáljuk a terhelésnek. A bőr vérellátása jelentősen nő terhelés hatására. Ennek nagyon fontos szerepe van a hőleadásban, mivel, ha nő a maghőmérséklet, a fehérjék denaturálódhatnak, a fizikai aktivitás pedig jelentős hőtermeléssel jár. A bőrerek vazodilatációjának látható jelei is vannak (bőr pirulása). Nagy terhelés hatására azonban (vita maxima vagy ahhoz hasonló állapot), olyan nagy mennyiségű vér áramlik az izmokba, hogy a bőr vérellátása is romlik, így a színe fehér, sápadt lesz. Ha az illető nem fejezi be a nagy terheléssel járó fizikai aktivitást, a maghőmérséklet növekedése miatt a szervezet az életmentés érdekében csökkenti a teljesítményt (pl. ájulás). Ebben az esetben vért vonunk el az izmoktól, növeljük a létfontosságú szervek vérellátását, stabilizáljuk a szervezet hőháztartását is.

Az egyéb belső szervek vérellátása is jelentősen romlik terhelés hatására. Míg a táplálkozás megnöveli az emésztőrendszeren átáramló vér mennyiségét a felszívás biztosítása érdekében, addig a fizikai aktivitás hatására csökken a splanchnikus szervek vérellátása. Mindezeket elsősorban a szimpatikus idegrendszer érszűkítő hatásaként értékelhetjük (gyors vérnyomás-szabályozás, vasomotoros tónus). Az érkontrakció hatására kevesebb vér áramlik át ezeken az ereken, míg ugyanez a rendszer az izom és a szív ereit tágítja (a szív és az izmok szimpatikus idegrendszer által szabályozott működése).

Nyugalmi helyzetben a vízben állás növeli a vénás visszaáramlás mértékét (összenyomja a vénákat), emiatt rövid időre nő a szívbe visszajutó vér mennyisége, nő a vesék méregtelenítő szerepe, ami a vénákat érintő zavarok esetén kifejezetten jótékony hatású. Különösen igaz ez semleges, vagy enyhén hűvös/hideg vízben. Ugyanilyen hatás érhető el a szaunázást követő zuhanyozással, vagy vízbe merüléssel, valamint hosszú állás után fekvő helyzetben megemelt lábakkal is.

5.5. Adaptációs változások a keringési rendszerben

Az adaptációs változások a rendszeres (hetente többszöri, de legalább 3) és alkalmanként legalább 30 perces fizikai aktivitás hatására alakulnak ki. Az aerob állóképességet fejlesztő, illetve elsősorban izomtömeget növelő edzések eltérő hatásokkal járnak a keringés adaptációját illetően. Megfelelően tervezett, rendszeres fizikai aktivitás következményeként változások jönnek létre a szív szerkezetében is. Az adaptáció egyrészt a szívizom megerősödésével és hipertrófiájával jár. Ennek következményeként szisztoléban nagyobb erővel húzódnak össze a kamrák, nagyobb lesz az ürülő pulzustérfogat. A perctérfogat nyugalomban állandó (a HR és a pulzustérfogat szorzata), az egyik növekedése (pulzustérfogat) a másik csökkenésével jár (HR). Így az egyik legkönnyebben mérhető és tapasztalható változás a nyugalmi HR csökkenése. Aerob edzések hatására fontos adaptációs változás a kamrai térfogat növekedése, ami további nyugalmi HR csökkenést eredményez. Ennek következtében több éves rendszeres állóképességi edzés hatására kialakulhat a sportszív. A pumpafunkció változása nagyon fontos és könnyen tetten érhető, de legalább ennyire jelentősek az érrendszert érintő változások is. A keringésben tapasztalható nagy vérmennyiség változás a nyíróerők növekedésével jár. Ennek hatására a nagy érfelszíni súrlódás az erek belső falának tisztán tartásával lassítja az érrendszer öregedését (meszesedés hiánya), illetve a nyíróerők növekedése az erek simaizmainak aktuális állapotát is javítja, a vazodilatáció és a vazokonstrikició is hatékonyabbá és esetlegesen gyorsabbá is válik, ami az azonnali keringésváltozást hatékonyabbá teszi. Nemcsak az artériák, hanem a vénák fala is feszesebbé válik (simaizom tónusfokozódás), ami a vénatágulatok kialakulását gátolja. Mivel az erek keresztmetszete gyorsan változik, a keringésben tapasztalható nyomásemelkedést azonnal vazodilatációval ellensúlyozza a szervezet, így az állóképességi sportot űzők nagyon ritkán szenvednek magas vérnyomás betegségben (hipertónia). A fizikai aktivitás hatására a kapillárisokban is változik a nyíróerő, valamint hipoxia is fellép, ez pedig hosszú távon új kapillárisok képződését (kapillarizáció növekedése) is serkenti.

5.6. A vitálkapacitás fogalma, mérése

A légcsere során a tüdő térfogata folyamatosan változik. Egy légvétel során nyugalomban férfiak esetében kb. 500 ml levegő áramlik be/ki a tüdőbe/ből. Ezt a mennyiséget respirációs volumenként ismerjük (ld. 18. ábra). Fizikai aktivitás hatására a respirációs volumen térfogata megnő. Az erőltetett maximális belégzés hatására további kb. 2500 ml felvételére képes egy egészséges férfi. Ezt belégzési tartaléknak (belégzési rezerv) nevezzük.

Erőltetett kilégzés következtében még kb. 1000 ml levegő távozhat a tüdőből. Ez a kilégzési tartalék, vagy kilégzési rezerv. A respirációs levegő, valamint a belégzési és kilégzési tartalék együtt adja a vitálkapacitást. Ennek értéke egészséges felnőtt férfiak esetén 4000-4500 ml. A nők tüdeje kisebb, így vitálkapacitásuk is kb. 1 literrel kisebb érték, 3000-3500 ml. A vitálkapacitás és a reziduális levegő összege a tüdő térfogata kb. 5500-6000 ml. Rendszeres fizikai aktivitás következményeként, különösen fiatalkorban nő a tüdő térfogata és a vitálkapacitás is. Az 500 ml respirációs levegőmennyiség azonban nem teljesen hasznosul, az anatómiai holttérben (kb. 150 ml) nincs légzőfelület, a felvett levegő kilégzésnél kiáramlik a tüdőből. A felvett 500 ml levegőből valójában 350 ml O2-tartalmát hasznosítjuk (alveoláris ventilláció). Mivel a levegő 21%-a oxigén a hasznos respirációs levegő kb. 73,5 ml felvehető oxigént tartalmaz.

A légzőrendszer aktuális állapotának meghatározásához a spirometria használatos, amely egy állapotvizsgálat. A tüdő légtereinek megállapításánál az egyik legfontosabb paraméter a ventilláció során kicserélődő levegőmennyiség, a respirációs levegő (ld. spirogramm, 18. ábra). A ventilláció az a levegőcsere, amely tengerszint feletti magasságon az 1 atmoszféra nyomású légtér és a tüdő között történik. A levegő a nyomásviszonyok alapján diffúzióval áramlik a nagyobb nyomású hely felől a kisebb nyomású hely felé. Tehát belégzéskor a tüdőbe, kilégzéskor a légtérbe áramlik a levegő.

A légzésfunkció mérések során az abszolút értékeken kívül (pl. vitálkapacitás, 8. táblázat) vizsgálni kívánjuk az esetleges obstrukciókat is. Az obstrukció tulajdonképpen nehézlégzést jelent, melynek számos oka lehet. A tüdő légtereinek mérése segít feltérképezni az esetleges eltérések valószínű okait, úgy, hogy a vizsgált személynek ez semmiféle kellemetlenséget nem okoz.

A tüdő aktuális állapotának vizsgálatára spirométereket használnak. A modern készülékek automatikusan elvégzik a referenciaértékekkel való összehasonlítást. A referenciaértékeket, nem, életkor, testmagasság és az utóbbi időben a testtömeg alapján állapítják meg. Emiatt a komputerbe betáplálják a vizsgált személy aktuális adatait, majd erőltetett belégzést követően a személy szájába veszi a csutorát, s erőltetett kilégzést végez. Vannak készülékek, amelyekkel több egymást követő belégzést és kilégzést is vizsgálnak. A legegyszerűbb készülékek a következő adatokat szolgáltatják:

Mért paraméter Mért érték A referenciaérték százaléka (%)
FVC (l)    
FEV1 (l/s)    
FEV1%    
PEF (l/s)    
2575 (l/s)    
FET (s)    

8. táblázat: Az egyszerű spirométerek által szolgáltatott adatok. A rövidítések értelmezését lásd a szövegben

A kapott adatok a következőket jelentik:

FVC: Erőltetett kilégzési vitálkapacitás (Forced Vital Capacity); az erőltetett belégzés és kilégzés közti térfogatváltozás literben, mérését maximális belégzési helyzetből kezdjük. Érdemes legalább háromszor mérni, majd a legjobb értéket feljegyezni. Átlagos értéke egy 14 éves gyerek esetében 2500-2800 ml, felnőtt nőkben 3-4 l, férfiak esetében 4-5 l. A FVC szoros összefüggést mutat a testmérettel és a mellkas méretével.

FEV1: Kilégzési térfogat az első másodpercben (Forced Expiratory Volume in the 1st second), mértékegysége l/s. A legfontosabb paraméter az obstruktív légzészavar kimutatására. Ha kilégzési zavarok jellemzik a vizsgált személyt, az FEV1 értéke jelentősen csökken, általában az FVC értékének csökkenése mellett. Az iskoláskorú populációban is a szezonális pollenallergiák, illetve az asztma meglétére utal.

FEV1% (FEV1/FVC): Az első másodpercben kilélegzett levegő hány százaléka a vitálkapacitásnak, más néven a Tiffeneau-index. Az obstruktív légzészavarok legérzékenyebb mutatója. Fiatal felnőtteknél a referenciaérték 80% fölött van. Az életkor előrehaladtával ez az érték csökken, 65 éves kor felett már 65% a határérték. Az FEV1% jelentősen csökken abban az esetben, ha a kilégzés akadályozott. A kilégzés nehézzé válik pl. asztma esetén, mivel a bronchusok, bronchiolusok szűkületének következtében megnő az ellenállás a légutakban. Megfelelő mennyiségű levegő kifújása csak erőltetett kilégzéssel lehetséges. Az ellenállást tovább növeli a hörgők belső falát borító nyák. Asztmás roham esetén a beteg nem képes ezt az ellenállást legyőzni, tehát nem képes megfelelő kilégzésre, ennek következtében pedig friss levegő belégzésére sem. Asztma esetén tehát mindig a kilégzés vizsgálata utal az obstrukció mértékére. Ha a spirometriás vizsgálat során az FVC valamivel kisebb az átlagosnál, a kilégzés elnyújtott és a FEV1% kisebb, mint 70%, abban az esetben asztmáról beszélhetünk. Hasonló tünetek jelentkezhetnek kezeletlen pollenallergia következtében is. A Tiffeneau-index 80% fölötti értéke is betegségre utalhat. Fibrózis esetén ugyanis jelentősen megnő a tüdő kötőszövetes állománya, minek következtében a tüdő rugalmatlanná válik. Ebben az esetben a belégzés válik nehezítetté, s a tüdő a kilégzés során „összeesik”, rendkívül gyorsan csökken a térfogata. Fibrózis esetén tehát jóval kisebb a vitálkapacitás az átlagosnál, ugyanakkor az FEV1% 90% körüli érték. Azon sportágak képviselőinél, ahol fontos a gyors kilégzés, szintén nőhet az FEV1%, de többnyire 90% alatt marad.

PEF: Kilégzési csúcsáramlás (Peak Expiratory Flow), mértékegysége l/s. A kilégzésnek arra a szakaszára utal, ahol az erőltetett kilégzés erejét vizsgálhatjuk. Értéke emiatt nagyobb, mint a vitálkapacitásé.

2575: Maximális közép-kilégzési áramlás, a FVC 25% és 75% közé eső részének kilégzése során keletkező átlagos áramlási sebesség, mértékegysége l/s. Elsősorban a kislégúti (bronchiolusok) obstrukciójának jelzője. Alsó határértéke általában FVC x 0,65 l/s.

FET: Az erőltetett kilégzés ideje (Forced Expiratory Time), mértékegysége secundum (s). Egy egészséges ember átlagos FET értéke kb. 3s. Légúti obstrukció esetén a FET értéke megnő, 5s-nál hosszabb ideig tarthat. Abban az esetben, ha a légzési idő szabályozásával javítható a teljesítmény, a sportolók kilégzési ideje 3s-nál rövidebb lehet, bizonyos mozgásformák esetében viszont jelentősen meg is nőhet (pl. jóga).

A referenciaértékektől való jelentős eltérést a készülékek többnyire külön jelzik.

A légzésfunkciók vizsgálatakor fontos lehet a maximális akaratlagos légzési térfogat (maximal voluntary ventillation, MVV). Az MVV-t úgy mérik, hogy 15 s-ig szapora erőltetett légzést végeztetnek az egyénnel, majd ebből kiszámítják az 1 percre jutó légzési perctérfogatot. Az így kapott érték kb. 25%-al nagyobb, mint a maximális terhelés során mérhető légzési perctérfogat. Fiatal férfiaknál a MVV átlagosan 140-180 l/min, míg nőknél 80-120 l/min.

5.7. A vitálkapacitás változása az életkorok előrehaladtával és terhelés, edzés hatására

Serdülőkorban a hirtelen hosszirányú növekedés következtében megnő a törzs mérete, ennek következtében pedig a mellkas és a tüdő térfogata is. A légcső hossza megnő 12-13 éves korban, hasonlóképpen a bronchusoké is és azok szövettani szerkezete is jelentősen változik ebben az életkorban. Pubertáskorig főként elasztikus rostokat tartalmaznak, serdülőkorban azonban megnő a bronchusok rugalmas rost tartalma is. Normális esetben a méretbeli és a szövettani változás párhuzamosan zajlik. Ha azonban a rugalmas rost tartalom növekedése késik, a tüdő sérülékennyé válik és már közepes fizikai terhelés hatására is összeeshet, kialakulhat légmell. Az alveolusok száma már a születéskor adott, a test és a tüdő méretének növekedésével azonban az alveolusok mérete is nő. Mindezek következtében mérhető vitálkapacitás növekedés tapasztalható.

A rendszeres aerob jellegű fizikai aktivitás gyermekkortól bármely életszakaszban vitálkapacitás növekedéshez vezet. A legjelentősebb változás éppen serdülőkorban érhető el (spontán növekedés + fizikai aktivitás), ezért ezt az időszakot a légzésfejlődés szempontjából szenzitív időszakként ismerjük. Ha 11-12 éves korban nem végez rendszeres fizikai aktivitást a serdülő a genetikai potenciálját a tüdőtérfogat szempontjából már nem érheti el. A 9. táblázatban látható, hogy a gyermekek testtömege és testmagassága alapján számított vitálkapacitás és az ugyanazoknál mért értékek eltérnek egymástól. A rendszeresen sportoló gyerekeknél azonban megfigyelhető, hogy 12 éves korban a számított és a mért érték már megegyezik. Ez a növekedésen kívül annak is köszönhető, hogy a légzőizmok megerősítése önmagában is funkciójavulást okoz. A vitálkapacitás növekedése nemcsak mozgással, hanem rendszeres énekléssel és fúvós hangszereken való zenéléssel is elérhető. Az operaénekesek vitálkapacitása eléri, esetenként meghaladja az élsportolókét. A légzésfrekvencia gyermekkortól a pubertás végéig csökken a respirációs levegő mennyiségének növekedésével párhuzamosan.

Életkor Mért vitálkapacitás (ml) Számított vitálkapacitás (ml) Sportolói vitalákapacitás (ml)
10 1960 2100 2050
11 2040 2400 2290
12 2130 2500 2530
13 2430 2900 2920
14 2780 3400 3470
15 3120 3600 3980
16 3350 3800 4100
18 3520 4100 4316

9. táblázat: A számított vitálkapacitás a testtömeg és a testmagasság alapján fiatalokban. (Mészáros, 2003)

Felnőtt nők vitálkapacitása átlagosan 3-4 l, a férfiaké 4-5 l. Ettől az élsportolók vitálkapacitása sem tér el szignifikánsan. Érdekes módon nemzetközi irodalmak szerint a közép- és hosszútávfutók vitálkapacitása nem tér el az átlagostól, labdarúgók vitálkapacitását kisebbnek találták, mint az azonos termetű átlagemberekét. Érdemi eltérést csak úszóknál, illetve egyéb vízisportot űzőknél találtak. Ennek fő oka, hogy a vízben nehezített a belégzés, (felhajtóerővel szemben) ezért nagyobb erőt kell kifejteni a mellkas mozgatása érdekében. Hosszútávon ez a mellkas, illetve a tüdő térfogatának növekedéséhez vezet. Jelentősen nagyobb vitálkapacitást figyeltek meg sífutóknál is. Ha valaki tartós fizikai aktivitást végez, előbb-utóbb légszomjat tapasztal. A tartós szubmaximális terhelés jelentős erőkifejtést igényel a légzőizmoktól is. Mivel a légzőizmokat harántcsíkolt izom építi fel, fáradékonyak. A rendszeres nagy terhelés tehát a légzőizmok adaptációját okozza, ugyanazt a légteret a sportoló hosszabb ideig képes kihasználni. A vitálkapacitás tehát nem az edzettség mutatója, kizárólag a tüdő és a légutak aktuális állapotára utal.

A tüdő légtereinek megfelelő kihasználása szempontjából nagyon fontos a „hasi légzés”. Légcsere akkor is kialakul, ha a rekeszizom csak kissé laposodik el belégzés közben. Ennek következtében természetesen a respirációs levegő mennyisége is csökken (pl. 500 ml helyett csak 450 ml). Az anatómiai holttér nagysága nem változik (150 ml), tehát az egy légcsere során hasznosuló levegő mennyisége jelen példában csak 300 ml, az abban lévő hasznosítható O2 mennyisége 63 ml. A hasi légzés rendszeres fizikai aktivitás hatására spontán kialakul, egyébként tanulni kell. Ez különösen igaz a lányokra, akiknek légzése felszínesebb. Megfelelő légzőgyakorlatokkal (jógalégzés, Pilates légzés) azonban ez a mozgás tanítható testnevelés órán is. A felületes légzés a tüdő felső felét érinti csak, így az alsó 2/3-ban nem történik valódi gázcsere. A tüdő vérraktárként azonban éppen az alsó részében funkcionál. Ezért a hasi légzés nemcsak a megfelelő légcserét, hanem a gázcserét is szolgálja. A rekeszizom kisgyermekkorban magasabban helyezkedik el, mint a pubertás korban, vagy azután. A rekeszizom kupolája gyermekkorban a 3-4. borda, míg fiatal felnőttkorban kb. az 5. borda magasságában helyezkedik el. Megfelelő mozgatásával a respirációs volumen jelentősen növelhető.

5.8. A légzési perctérfogat fogalma, kiszámítása

Nyugalomban a percenkénti légvételek száma (légzés frekvencia) 12-18 (37. ábra). Normális ütemű légzés esetén a belégzés ideje kb. 2s, a kilégzésé 3s, a két folyamat között általában nincs szünet. A légzés szabályos, ritmusos. Ezt hívjuk eupnoenak. Ha két légvétel között hosszabb szünet tapasztalható (6-60s) apnoeról beszélünk. A légzésszám (respirációs ráta, RR) vizsgálata nem olyan egyszerű, mint a HR vizsgálata, mivel a légvételek száma akaratlagosan nagyon könnyen változtatható. A tudatos légzésszabályozás teszi lehetővé az éneklést, egyes hangszereken való muzsikálást, de sok sportmozgást is. A vizes sportágakban pl. az egyik legfontosabb feladat a légzésszám és respirációs volumen tudatos befolyásolása.

A légzési perctérfogat az egy perc alatt felvett levegő mennyisége, amely kiszámítható a légvételek számából (RR) és a respirációs levegő mennyiségéből. Egy átlagos férfi esetén nyugalomban ez tehát 14 x 500 = 7000 ml. Az anatómiai holttér figyelembe vétele esetén a hasznosuló levegő mennyisége 14 x 350 = 4900 ml.

37. ábra: A légzésszám és a légcsere jellemzői nyugalomban és terhelés hatására

5.9. A respirációs volumen és a légzési perctérfogat változása terhelés hatására

Fizikai aktivitás hatására nő a légzésfrekvencia, extrém esetben akár 42 is lehet, nő a respirációs levegő mennyisége is (37. ábra). Ez a hiperventilláció. Eupnoe esetén a vitálkapacitás kb. 10-12%-t használjuk ki, hiperventilláció esetében ez kb. 50%. Tartós fizikai aktivitás hatására (pl. hosszútávú futás) erőltetett kilégzés is segíti a gyors légcserét, ennek ellenére a teljes vitálkapacitás kihasználása lehetetlen a nagy légzésfrekvencia miatt. Ha a hiperventilláció meghaladja a 45-t, általában ájulás következik be, mert a rendkívül gyors légcsere miatt a gázcsere nem jön létre (túl rövid az idő az O2 diffúziójához), az oxigénhiányos állapot pedig eszméletvesztést okoz.

Hiperventilláció esetén a légzési perctérfogat jelentősen megnő. Ha a RR 40, a respirációs levegő mennyisége pedig 2000 ml, a légzési perctérfogat 80 l (38. ábra). Ez a levegőmennyiség egy kis-közepes terhelés esetén biztosítja a szervezet oxigén-igényét. Extrém esetben a légzési perctérfogat akár 200 l-re is emelkedhet.

38. ábra: A fizikai aktivitás hatására nő a légzési perctérfogat. Könnyű, közepes és nagy terhelés hatására jelentős légzési perctérfogat változások mérhetők.

Terhelés közben a vitálkapacitás nem nőhet, hiszen a tüdő térfogata nem változik. Tartós nagy terhelés hatására azonban a mérhető vitálkapacitás csökken. Ennek oka, hogy a légzőizmok elfáradnak (erőltetett kilégzés is kialakul), a mellkas maximális tágulását már nem képesek biztosítani. Ez azonban időleges, a fáradás megszűntével az eredeti vitálkapacitás értékek mérhetőek. A 6 éves gyermekek nyugalmi légzési perctérfogata 2,5-3 l. Nagy terhelés hatására ez kb. nyolcszorosára növekszik, ami még mindig jelentősen kisebb, mint a felnőttek terhelés hatására mérhető légzési perctérfogata. Ha azonban ezt az értéket testtömegre vonatkoztatva értékeljük, az értékek a két korosztályban hasonlóak lesznek (ld. 6.5. relatív aerob kapacitás).

Ellenőrző kérdések:

  1. Mi az állapotvizsgálat és a terheléses vizsgálat definíciója, mi a lényeges különbség közöttük?
  2. Mi a nyugalmi és az alappulzus?
  3. Hogyan becsülhető a várható maximális pulzus?
  4. Mi a keringési perctérfogat, hogyan változik terhelés hatására?
  5. Mi a légzési perctérfogat, hogyan változik terhelés hatására?
  6. Mi a Tiffeneu-index és mit jelez?
  7. Mekkora a bal kamra térfogata, hogyan változik terhelés hatására?
  8. Hogyan változik a bőr és az izom keringése terhelés hatására?
  9. Hogyan változik a mikrocirkuláció terhelés hatására?
  10. Hogyan változik a vitálkapacitás mért és számított értéke gyermekek fejlődése során?
  11. Mi az eupnoe és apnoe?
  12. Hogyan változik a légzési perctérfogat terhelés hatására?
  13. Mi a különbség az ébredési és a nyugalmi pulzus között?
« Előző fejezet Tartalomjegyzék Következő fejezet »

Események

Jelenleg nincs aktuális esemény.

További események... »

Ajánló

A pályázat egyetemi oldala

Sporttudományi és Testnevelési Intézet

Sportközpont

TTK Tanulmányi Osztály

Szentágothai János Szakkollégium

Botanikus Kert

BTK-TTK Könyvtár

Egyetemi Könyvtár

Nyitott Egyetem

Táncoló Egyetem

Univ Pécs

TTK meteorológiai állomás