4.4. Système respiration externe
DANS conditions activités sportives Des exigences extrêmement élevées sont imposées à l'appareil respiratoire externe, dont la mise en œuvre garantit le fonctionnement efficace de l'ensemble du système cardiorespiratoire. Malgré le fait que la respiration externe ne soit pas le principal maillon limitant dans l'ensemble des systèmes qui transportent l'O2, elle est le principal dans la formation du régime d'oxygène nécessaire du corps.
F L'état fonctionnel du système respiratoire externe est évalué à la fois par un examen clinique général et par l'utilisation de techniques médicales instrumentales. Normale essai clinique sportif (données de l'anamnèse, de la palpation, de la percussion et de l'auscultation) permet au médecin dans la grande majorité des cas de résoudre la question de l'absence ou de la présence d'un processus pathologique dans les poumons. Bien entendu, seuls les poumons en parfaite santé font l’objet d’une recherche fonctionnelle approfondie, dont le but est de diagnostiquer la capacité fonctionnelle de l’athlète.
À Lors de l'analyse du système respiratoire externe, il convient de considérer plusieurs aspects : le fonctionnement de l'appareil qui assure les mouvements respiratoires, la ventilation pulmonaire et son efficacité, ainsi que les échanges gazeux.
Sous l'influence de l'activité sportive systématique augmente la force des muscles qui effectuent les mouvements respiratoires (diaphragme, muscles intercostaux), grâce à quoi se produit le renforcement nécessaire au sport mouvements respiratoires et, par conséquent, une ventilation accrue.
AVEC la force des muscles respiratoires est mesurée par pneumotonométrie, pneumotachométrie et autres méthodes indirectes. Le pneumotonomètre mesure la pression qui se développe dans les poumons lors d'un effort ou d'une inspiration intense. La « force » d'expiration (80-200 mm Hg) est bien supérieure à la « force » d'inspiration (50-70 mm Hg).
P. Le neumotachymètre mesure la vitesse volumétrique du flux d'air dans les voies respiratoires lors d'une inspiration et d'une expiration forcées, exprimée en l/min. Selon les données de pneumotachométrie, la puissance d'inspiration et d'expiration est jugée. Chez les personnes en bonne santé et non entraînées, le rapport entre la puissance d’inspiration et la puissance d’expiration est proche de l’unité. Chez les malades, ce rapport est toujours inférieur à un. Chez les sportifs, au contraire, la puissance d’inspiration dépasse (parfois de manière significative) la puissance d’expiration ; le rapport entre la puissance d'inspiration et la puissance d'expiration atteint 1,2-1,4. L'augmentation relative de la puissance inspiratoire chez les sportifs est extrêmement importante, puisque l'approfondissement de la respiration se produit principalement grâce à l'utilisation du volume de réserve inspiratoire. Cela est particulièrement évident en natation : comme vous le savez, l’inspiration du nageur est extrêmement courte, tandis que l’expiration dans l’eau est beaucoup plus longue.
ET La capacité pulmonaire épuisée (VC) est la partie de la capacité pulmonaire totale, qui est jugée par le volume maximal d'air pouvant être expiré après une inhalation maximale. La capacité vitale est divisée en 3 fractions : volume de réserve expiratoire, volume courant, volume de réserve inspiratoire. Elle est déterminée à l'aide d'un spiromètre à eau ou sec. Lors de la détermination de la capacité vitale, il est nécessaire de prendre en compte la posture du sujet : lorsque position verticale corps, la valeur de cet indicateur est la plus grande.
capacité vitale est l'un des indicateurs les plus importants de l'état fonctionnel de l'appareil respiratoire externe (c'est pourquoi il ne doit pas être pris en compte dans la section Développement physique). Ses valeurs dépendent à la fois de la taille des poumons et de la force des muscles respiratoires. Les valeurs individuelles de la capacité vitale sont évaluées en combinant les valeurs obtenues au cours de l'étude avec les valeurs requises. Un certain nombre de formules ont été proposées pour calculer les valeurs appropriées de la capacité vitale. Ils sont basés à un degré ou à un autre sur des données anthropométriques et sur l'âge des sujets.
DANS En médecine du sport, pour déterminer la juste valeur de la capacité vitale, il convient d'utiliser les formules de Baldwin, Cournand et Richards. Ces formules relient la valeur appropriée de la capacité vitale à la taille, à l’âge et au sexe d’une personne. Les formules ont vue suivante:
capacité vitale mari. = (27,63 -0,122 XV)XL
capacité vitaleépouses = (21,78 - 0,101 X B) XL, où B est l'âge en années ; L - longueur du corps en cm.
DANS dans des conditions normales, la capacité vitale n'est jamais inférieure à 90 % de sa valeur propre ; chez les sportifs, elle est le plus souvent supérieure à 100 % (tableau 12).
U athlètes, la valeur de la capacité vitale fluctue dans des limites extrêmement larges - de 3 à 8 litres. Des cas d'augmentation de la capacité vitale chez les hommes jusqu'à 8,7 l, chez les femmes jusqu'à 5,3 l sont décrits (V.V. Mikhailov).
N Les valeurs de capacité vitale les plus élevées sont observées chez les athlètes qui s'entraînent principalement pour l'endurance et qui ont les performances cardiorespiratoires les plus élevées. Bien entendu, il ne s’ensuit pas que les modifications de la capacité vitale puissent être utilisées pour prédire les capacités de transport de l’ensemble du système cardiorespiratoire. Le fait est que le développement de l'appareil respiratoire externe peut être isolé, tandis que le reste du système cardiorespiratoire, et en particulier le système cardiovasculaire, limite le transport de l'oxygène.
Tableau 12. Quelques indicateurs de respiration externe chez les athlètes de diverses spécialisations (données moyennes selon A. V. Chagovadze)
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Genre de sport |
Forcé Capacité vitale, % par rapport à la capacité vitale | ||
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Marathon de course | |||
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Courir sur une longue distance | |||
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Course à pied | |||
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Course de ski | |||
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Volley-ball |
D les données sur la valeur de la capacité vitale peuvent avoir une certaine signification pratique pour un entraîneur, puisque le volume courant maximum, qui est généralement atteint sous un effort physique extrême, est d'environ 50 % de la capacité vitale (et pour les nageurs et les rameurs jusqu'à 60-80 », selon V.V. Mikhaïlov ). Ainsi, connaissant la valeur de la capacité vitale, il est possible de prédire la valeur maximale du volume courant et ainsi de juger du degré d'efficacité de la ventilation pulmonaire pendant mode maximum activité physique.
AVEC Il est absolument évident que plus le volume courant maximum est élevé, plus l'utilisation de l'oxygène par le corps est économique. Et vice versa, plus le volume courant est petit, plus la fréquence respiratoire est élevée (toutes choses étant égales par ailleurs) et, par conséquent, la plus grande partie de l'oxygène consommé par le corps sera consacrée au fonctionnement des muscles respiratoires eux-mêmes.
B. E. Votchal a été le premier à attirer l'attention sur le fait que lors de la détermination de la capacité vitale, la vitesse expiratoire joue un rôle important. Si vous expirez à une vitesse extrêmement élevée, alors une telle capacité vitale est forcée. moins que déterminé de la manière habituelle. Par la suite, Tiffno a utilisé la technique spirographique et a commencé à calculer la capacité vitale forcée en fonction du volume maximum d'air pouvant être expiré en 1 s ( riz. 25).À PROPOS la détermination de la capacité vitale forcée est extrêmement grande importance pour la pratique sportive. Cela s'explique par le fait que, malgré le raccourcissement de la durée du cycle respiratoire lors du travail musculaire, le volume courant devrait être augmenté de 4 à 6 fois par rapport aux données au repos. Le rapport entre la capacité vitale forcée et la capacité vitale chez les athlètes atteint souvent des valeurs élevées (voir tableau 12).
L la ventilation pulmonaire (VE) est l'indicateur le plus important de l'état fonctionnel du système respiratoire externe. Il caractérise le volume d'air expiré par les poumons en 1 minute. Comme vous le savez, lorsque vous inspirez, tout l’air ne pénètre pas dans les poumons. Une partie reste dans les voies respiratoires (trachée, bronches) et n'entre pas en contact avec le sang, et ne participe donc pas directement aux échanges gazeux. Il s'agit de l'air de l'espace mort anatomique, dont le volume est de 140 à 180 cm3. De plus, tout l'air entrant dans les alvéoles ne participe pas aux échanges gazeux avec le sang, puisque l'apport sanguin à certaines alvéoles, même en parfaite santé. personnes, peuvent être détériorées ou totalement absentes. Cet air détermine le volume de ce qu'on appelle mort alvéolaire espace dont la taille au repos est petite. Le volume total de l'espace mort anatomique et alvéolaire est le volume de l'espace mort respiratoire ou, comme on l'appelle aussi, l'espace mort physiologique. Pour les sportifs, elle est généralement de 215-225 cm3. L’espace respiratoire mort est parfois appelé à tort espace « nocif ». Le fait est qu'il est nécessaire (avec les voies respiratoires supérieures) d'humidifier complètement l'air inhalé et de le réchauffer à la température du corps.
T Ainsi, une certaine partie de l'air inhalé (au repos, environ 30 %) ne participe pas aux échanges gazeux, et seulement 70 % atteint les alvéoles et participe directement aux échanges gazeux avec le sang. À activité physique l'efficacité de la ventilation pulmonaire augmente naturellement : le volume de ventilation alvéolaire efficace atteint 85 % de la ventilation pulmonaire totale.
L la ventilation cardiaque est égale au produit du volume courant (Vt) et de la fréquence respiratoire par minute (/). Ces deux valeurs peuvent être calculées à partir d'un spirogramme (voir Fig. 25). Cette courbe enregistre les modifications du volume de chaque mouvement respiratoire. Si l'appareil est calibré, alors l'amplitude de chaque onde du spirogramme correspondant au volume courant peut être exprimée en cm3 ou en ml. Connaissant la vitesse de déplacement du mécanisme du lecteur de bande, à l'aide d'un spirogramme, vous pouvez facilement calculer la fréquence respiratoire.
L La ventilation cellulaire est également déterminée de manière plus simple. L'un d'eux, très largement utilisé dans pratique médicale lors de l'étude d'athlètes non seulement au repos, mais également pendant une activité physique, cela consiste dans le fait que le sujet respire à travers un masque ou un embout spécial dans un sac Douglas. Le volume d'air remplissant le sac est déterminé en le faisant passer dans une « horloge à gaz ». Les données obtenues sont divisées par le temps pendant lequel l'air expiré est collecté dans le sac Douglas.
L Le débit de ventilation est exprimé en l/min dans le système BTPS. Cela signifie que le volume d'air est réduit aux conditions d'une température de 37°, d'une saturation complète en vapeur d'eau et d'une pression atmosphérique ambiante.
U Chez les sportifs au repos, la ventilation pulmonaire soit correspond aux normes normales (5-12 l/min), soit les dépasse légèrement (18 l/min ou plus). Il est important de noter que la ventilation pulmonaire augmente généralement en raison de l'approfondissement de la respiration et non en raison de son accélération. Grâce à cela, il n'y a pas de consommation d'énergie excessive pour le travail des muscles respiratoires. Avec un travail musculaire maximal, la ventilation pulmonaire peut atteindre des valeurs significatives : un cas est décrit où elle était de 220 l/min (Novakki). Cependant, la ventilation pulmonaire atteint le plus souvent 60-120 l/min BTPS dans ces conditions. Un Ve plus élevé augmente fortement la demande d’apport d’oxygène aux muscles respiratoires (jusqu’à 1 à 4 l/min).
D Le volume respiratoire chez les sportifs est souvent augmenté. Il peut atteindre 1 000 à 1 300 ml. Parallèlement à cela, les athlètes peuvent avoir des valeurs de volume courant tout à fait normales - 400 à 700 ml.
M Les mécanismes permettant d’augmenter le volume courant chez les athlètes ne sont pas entièrement clairs. Ce fait peut également s'expliquer par une augmentation de la capacité totale des poumons, ce qui entraîne grande quantité air. Dans les cas où les athlètes vivent des situations extrêmes basse fréquence respiration, l’augmentation du volume courant est de nature compensatoire.
À Pendant l’activité physique, le volume courant n’augmente clairement qu’à des niveaux relativement faibles. À la puissance proche et maximale, il se stabilise pratiquement, atteignant 3-3,5 l/min. Ceci est facilement réalisable chez les athlètes ayant une grande capacité vitale. Si la capacité vitale est faible et s'élève à 3-4 l, un tel volume courant ne peut être obtenu qu'en utilisant l'énergie des muscles dits accessoires. Chez les athlètes ayant un rythme respiratoire fixe (par exemple les rameurs), le volume courant peut atteindre des valeurs colossales - 4,5 à 5,5 litres. Naturellement, cela n'est possible que si la capacité vitale atteint 6,5 à 7 litres.
H La fréquence respiratoire des athlètes au repos (différentes des conditions du métabolisme de base) fluctue dans une plage assez large (la plage normale de fluctuations de cet indicateur est de 10 à 16 mouvements par minute). Lors d'une activité physique, la fréquence respiratoire augmente proportionnellement à sa puissance, atteignant 50 à 70 respirations par minute. À des niveaux extrêmes de travail musculaire, la fréquence respiratoire peut être encore plus élevée.
T Ainsi, la ventilation pulmonaire lors d'un travail musculaire relativement léger augmente en raison d'une augmentation à la fois du volume courant et de la fréquence respiratoire, et lors d'un travail musculaire intense - en raison d'une augmentation de la fréquence respiratoire.
N Parallèlement à l'étude des indicateurs répertoriés, l'état fonctionnel du système respiratoire externe peut être jugé sur la base de quelques tests fonctionnels simples. En pratique, un test est largement utilisé pour déterminer la ventilation pulmonaire maximale (VVM). Ce test consiste en une augmentation maximale arbitraire de la respiration pendant 15 à 20 s ( voir fig. 25). Le volume de cette hyperventilation volontaire est ensuite réduit à 1 minute et exprimé en l/min. La valeur MVL atteint 200-250 l/min. La courte durée de ce test est due à fatigue muscles respiratoires et développement de l'hypocapnie. Et pourtant, ce test donne une idée de la possibilité d'augmenter volontairement la ventilation pulmonaire (voir tableau 12). Actuellement, la capacité de ventilation maximale des poumons est jugée par la valeur réelle de la ventilation pulmonaire enregistrée au travail maximum (dans les conditions de détermination du MOC).
AVEC fausseté structure anatomique poumons est déterminé par le fait que même dans des conditions complètement conditions normales toutes les alvéoles ne sont pas ventilées de la même manière. Par conséquent, certaines irrégularités de la ventilation sont également détectées chez des personnes en parfaite santé. Une augmentation du volume pulmonaire chez les athlètes, qui se produit sous l'influence entrainement sportif, augmente le risque de ventilation inégale. Pour établir le degré de cette inégalité, une série de méthodes complexes. Dans la pratique médicale et sportive, ce phénomène peut être jugé par l'analyse d'un capnogramme ( riz. 26), qui enregistre les changements de concentration gaz carbonique dans l'air expiré. Un léger degré d'irrégularité de la ventilation pulmonaire est caractérisé par la direction horizontale du plateau alvéolaire ( a-c sur la Fig. 26). S'il n'y a pas de plateau et que la courbe augmente progressivement au fur et à mesure que vous expirez, on peut alors parler d'une ventilation inégale importante des poumons. Une augmentation de la tension de CO2 lors de l'expiration indique que l'air expiré n'a pas la même concentration en dioxyde de carbone, puisque l'air entre progressivement dans son flux général à partir d'alvéoles mal ventilées, où la concentration de CO2 est augmentée.À PROPOS L'échange d'O2 et de CO2 entre les poumons et le sang se fait à travers la membrane alvéolo-capillaire. Il est constitué de la membrane alvéolaire, liquide intercellulaire contenu entre les alvéoles et le capillaire, la membrane capillaire, le plasma sanguin et la paroi érythrocytaire. L'efficacité du transfert d'oxygène à travers une telle membrane alvéolo-capillaire caractérise l'état de la capacité de diffusion des poumons, qui est une mesure quantitative du transfert de gaz par unité de temps pour une différence donnée de sa pression partielle des deux côtés de la membrane.
D La capacité de diffusion des poumons est déterminée par un certain nombre de facteurs. Parmi eux, la surface de diffusion joue un rôle important. Il s'agit de sur la surface dans laquelle se produit un échange gazeux actif entre les alvéoles et le capillaire. La surface de diffusion peut diminuer à la fois en raison de la vidange des alvéoles et en raison du nombre de capillaires actifs. Il faut tenir compte du fait qu'un certain volume de sang de l'artère pulmonaire pénètre dans les veines pulmonaires par des shunts, en contournant le réseau capillaire. Plus la surface de diffusion est grande, plus les échanges gazeux entre les poumons et le sang sont efficaces. Au cours de l'activité physique, lorsque le nombre de capillaires fonctionnant activement dans la circulation pulmonaire augmente fortement, la surface de diffusion augmente, ce qui entraîne une augmentation du flux d'oxygène à travers la membrane alvéolo-capillaire.
D Un autre facteur déterminant la diffusion pulmonaire est l'épaisseur de la membrane alvéolo-capillaire. Plus cette membrane est épaisse, plus la capacité de diffusion des poumons est faible, et vice versa. Il a été récemment démontré que sous l'influence d'une activité physique systématique, l'épaisseur de la membrane alvéolo-capillaire diminue, augmentant ainsi la capacité de diffusion des poumons (Masorra).
DANS Dans des conditions normales, la capacité de diffusion des poumons dépasse légèrement 15 ml d’O2 min/mmHg. Art. Pendant l'activité physique, elle augmente plus de 4 fois, atteignant 65 ml d'O2 min/mmHg. Art.
ET L'indicateur intégral des échanges gazeux dans les poumons, ainsi que dans l'ensemble du système de transport de l'oxygène, est la puissance aérobie maximale. Ce concept caractérise la quantité maximale d'oxygène pouvant être utilisée par l'organisme par unité de temps. Pour juger de la valeur de la puissance aérobie maximale, un test est effectué pour déterminer la CMI (voir chapitre V).En figue. 27 les facteurs déterminant la valeur de la puissance aérobie maximale sont indiqués. Les déterminants immédiats de la DMO sont le volume infime du flux sanguin et la différence artério-veineuse. Il convient de noter que ces deux déterminants, conformément à l'équation de Fick, sont dans une relation réciproque :
Vo2 max = Q * AVD, où (selon les symboles internationaux) Vo2max - MPC ; Q - volume minute du flux sanguin ; AVD - différence artério-veineuse.
ET En d’autres termes, une augmentation de Q pour une Vo2max donnée s’accompagne toujours d’une diminution de l’AVD. À son tour, la valeur Q dépend du produit de la fréquence cardiaque et du volume systolique, et la valeur AVD dépend de la différence de teneur en O2 dans le sang artériel et veineux.
DANS Le tableau 13 montre les énormes changements que subissent les indicateurs cardiorespiratoires au repos lorsque le système de transport d'O2 fonctionne à son maximum.
Tableau 13. Indicateurs du système de transport d'O2 au repos et pendant charge maximale(données moyennes) pour les stagiaires en endurance
M La puissance aérobie maximale chez les athlètes de toute spécialisation est plus élevée que chez les personnes en bonne santé non entraînées (tableau 14). Cela est dû à la fois à la capacité du système cardiorespiratoire à transporter plus d’oxygène et au besoin accru en oxygène des muscles qui travaillent.
Tableau 14. Puissance aérobie maximale chez les sportifs et non entraînés (données moyennes selon Wilmore, 1984)
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Genre de sport | ||||||
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Années d'âge |
Années d'âge |
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ml/min/kg |
ml/min/kg | |||||
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Zeg cross-country | ||||||
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Orientation | ||||||
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Courir sur une longue distance | ||||||
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Vélo (route) | ||||||
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Patinage | ||||||
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Aviron | ||||||
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Ski | ||||||
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Kayak et canoë | ||||||
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Natation | ||||||
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Patinage artistique | ||||||
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Le hockey | ||||||
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Volley-ball | ||||||
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Gymnastique | ||||||
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Basket-ball | ||||||
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Musculation | ||||||
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L/a (cœur, disque) | ||||||
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Non formé | ||||||
U Chez les hommes en bonne santé et non entraînés, la puissance aérobie maximale est d'environ 3 l/min et chez les femmes, de 2,0 à 2,2 l/min. Lorsqu'elle est recalculée pour 1 kg de poids chez les hommes, la puissance aérobie maximale est de 40 à 45 ml/min/kg et chez les femmes de 35 à 40 ml/min/kg. Chez les athlètes, la puissance aérobie maximale peut être 2 fois supérieure. Dans certaines observations, la DMO chez les hommes dépassait 7,0 l/min STPD (Novakki, N.I. Volkov).
M La puissance aérobie maximale est très étroitement liée à la nature de l’activité sportive. Les valeurs les plus élevées de puissance aérobie maximale sont observées chez les athlètes s'entraînant pour l'endurance (skieurs, coureurs de moyenne et longue distance, cyclistes, etc.) - de 4,5 à 6,5 l/min (calculé pour 1 kg de poids supérieur à 65 -75 ml /min/kg). Les valeurs les plus basses de puissance aérobie maximale sont observées chez les représentants des sports de vitesse (haltérophiles, gymnastes, plongeurs aquatiques) - généralement inférieures à 4,0 l/min (calculées pour 1 kg de poids inférieur à 60 ml/min/kg). . Une position intermédiaire est occupée par ceux spécialisés dans les jeux sportifs, la lutte, la boxe, le sprint, etc.
M La puissance aérobie maximale des athlètes féminines est inférieure à celle des athlètes masculins (voir tableau 14). Cependant, le schéma selon lequel la puissance aérobie maximale est particulièrement élevée chez les stagiaires en endurance s’applique également aux femmes.
T Ainsi, la caractéristique fonctionnelle la plus importante du système cardiorespiratoire chez les athlètes est une augmentation de la puissance aérobie maximale.
À PROPOS Les voies respiratoires supérieures jouent un rôle important dans l’optimisation de la respiration externe. À charges modérées la respiration peut s'effectuer par la cavité nasale, qui remplit un certain nombre de fonctions non respiratoires. Ainsi, la cavité nasale est un puissant champ récepteur qui affecte de nombreux fonctions autonomes, et en particulier sur système vasculaire. Des structures spécifiques de la muqueuse nasale effectuent un nettoyage intensif de l'air inhalé de la poussière et d'autres particules et même des composants gazeux de l'air.
À Lors de la plupart des exercices sportifs, la respiration se fait par la bouche. Dans le même temps, la perméabilité des voies respiratoires supérieures augmente et la ventilation pulmonaire devient plus efficace.
DANS Les voies respiratoires supérieures deviennent relativement souvent le siège du développement de maladies inflammatoires. L’une des raisons en est le refroidissement et la respiration d’air froid. Chez les athlètes, ces maladies sont rares en raison du durcissement et de la haute résistance d'un organisme physiquement développé.
À PROPOS ruisseaux maladies respiratoires(ARD) ayant nature virale, les athlètes tombent malades presque deux fois moins souvent que les personnes non entraînées. Malgré l'apparente innocuité de ces maladies, leur traitement doit être effectué jusqu'à guérison complète, car des complications surviennent souvent chez les sportifs. Les athlètes font également l’expérience maladies inflammatoires trachée (trachéite) et bronches (bronchite). Leur développement est également associé à l'inhalation d'air froid. Un certain rôle appartient à la pollution par les poussières dans l'air due au non-respect des exigences d'hygiène des sites d'entraînement et de compétition. En cas de trachéite et de bronchite, le principal symptôme est une toux sèche et irritante. La température corporelle augmente. Ces maladies accompagnent souvent les infections respiratoires aiguës.
N la plupart maladie grave la respiration externe chez les athlètes est une pneumonie (pneumonie), dans laquelle le processus inflammatoire affecte les alvéoles. Il existe des pneumonies lobaires et focales. Le premier d’entre eux se caractérise par une faiblesse, des maux de tête, une fièvre pouvant atteindre 40°C et plus et des frissons. La toux est d'abord sèche, puis elle s'accompagne d'expectorations qui prennent une couleur « rouillée ». Il y a une douleur dans la poitrine. La maladie est traitée dans un hôpital clinique. À pneumonie lobaire Un lobe entier du poumon est touché. En cas de pneumonie focale, on note une inflammation de lobules individuels ou de groupes de lobules pulmonaires. Image clinique pneumonie focale polymorphe. Il est préférable de le traiter dans conditions d'hospitalisation. Après une guérison complète, les athlètes doivent être sous surveillance médicale pendant une longue période, car l'évolution d'une pneumonie chez eux peut survenir dans le contexte d'une diminution de l'immunorésistance du corps.
SYSTÈME RESPIRATOIRE EXTERNE
| Le nom du paramètre | Signification |
| Sujet de l'article : | SYSTÈME RESPIRATOIRE EXTERNE |
| Rubrique (catégorie thématique) | sport |
Dans les conditions d'activité sportive, l'appareil respiratoire externe est soumis à des exigences extrêmement élevées, dont la mise en œuvre assure le fonctionnement efficace de l'ensemble du système cardio-respiratoire. Bien que la respiration externe ne soit pas le principal maillon limitant dans l'ensemble des systèmes transportant l'oxygène, elle participe à la formation du régime d'oxygène extrêmement important du corps.
L'état fonctionnel du système respiratoire externe est évalué à la fois par un examen clinique général et par l'utilisation de techniques médicales instrumentales. Un examen clinique de routine d'un sportif (données d'anamnèse, palpation, percussion et auscultation) permet au médecin dans la grande majorité des cas de décider de l'absence ou de la présence d'un processus pathologique dans les poumons. Naturellement, seulement complètement poumons sains faire l’objet d’une étude fonctionnelle approfondie dont le but est de diagnostiquer la préparation fonctionnelle de l’athlète.
Lors de l'analyse du système respiratoire externe, il convient de considérer plusieurs aspects : le fonctionnement de l'appareil qui assure les mouvements respiratoires, la ventilation pulmonaire et son efficacité, ainsi que les échanges gazeux.
Sous l'influence d'une activité sportive systématique, la force des muscles qui effectuent les mouvements respiratoires (diaphragme, muscles intercostaux) augmente, ce qui entraîne une augmentation des mouvements respiratoires, extrêmement importante pour le sport, et, par conséquent, un augmentation de la ventilation des poumons.
La force des muscles respiratoires est mesurée par pneumotonométrie, pneumotachométrie et d'autres méthodes indirectes. Le pneumotonomètre mesure la pression qui se développe dans les poumons lors d'un effort ou d'une inspiration intense. La « force » d'expiration (80-200 mm Hg) est bien supérieure à la « force » d'inspiration (50-70 mm Hg).
Le pneumotachomètre mesure la vitesse volumétrique du flux d'air dans les voies respiratoires lors d'une inspiration et d'une expiration forcées, exprimée en l/min. Selon les données de pneumotachométrie, la puissance d'inspiration et d'expiration est jugée. Chez les personnes en bonne santé et non entraînées, le rapport entre la puissance d’inspiration et la puissance d’expiration est proche de l’unité. Chez les malades, ce rapport est toujours inférieur à un. Chez les sportifs, au contraire, la puissance d’inspiration dépasse (parfois de manière significative) la puissance d’expiration ; le rapport entre la puissance d'inspiration et la puissance d'expiration atteint 1,2-1,4. Une augmentation relative de la puissance inspiratoire chez les athlètes est extrêmement importante, car l'approfondissement de la respiration se produit principalement en raison de l'utilisation du volume de réserve inspiratoire. Cela est particulièrement évident en natation : comme vous le savez, l’inspiration du nageur est extrêmement courte, tandis que l’expiration dans l’eau est beaucoup plus longue.
Capacité vitale Les poumons (VC) sont la partie de la capacité pulmonaire totale, qui est jugée par le volume maximum d'air pouvant être expiré après une inhalation maximale. VC est divisé en 3 fractions : volume de réserve expiration, volume courant, volume de réserve inspiratoire. Elle est déterminée à l'aide d'un spiromètre à eau ou sec. Lors de la détermination de la capacité vitale, il est extrêmement important de prendre en compte la posture du sujet : avec le corps en position verticale, la valeur de cet indicateur est la plus grande.
La capacité vitale est l'un des indicateurs les plus importants de l'état fonctionnel de l'appareil respiratoire externe (c'est pourquoi elle ne doit pas être prise en compte dans la section sur le développement physique). Ses valeurs dépendent à la fois de la taille des poumons et de la force des muscles respiratoires. Les valeurs individuelles de la capacité vitale sont évaluées en combinant les valeurs obtenues au cours de l'étude avec les valeurs requises. Un certain nombre de formules ont été proposées pour calculer les valeurs appropriées de la capacité vitale. Οʜᴎ reposent dans une certaine mesure sur des données anthropométriques et sur l'âge des sujets.
En médecine du sport, pour déterminer la juste valeur de la capacité vitale, il convient d'utiliser les formules de Baldwin, Cournand et Richards. Ces formules relient la valeur appropriée de la capacité vitale à la taille, à l’âge et au sexe d’une personne. Les formules sont les suivantes :
YEL mari = (27,63 -0,122 XV)XL
Vitalité féminine = (21,78 - 0,101 X B) XL, où B est l'âge en années ; L - longueur du corps en cm.
Dans des conditions normales, la capacité vitale n’est jamais inférieure à 90 % de sa valeur propre ; chez les sportifs, il est le plus souvent supérieur à 100 % (tableau 12).
Chez les sportifs, la valeur de la capacité vitale varie dans des limites extrêmement larges - de 3 à 8 litres. Des cas d'augmentation de la capacité vitale chez les hommes jusqu'à 8,7 l, chez les femmes jusqu'à 5,3 l sont décrits (V.V. Mikhailov).
Les valeurs de capacité vitale les plus élevées sont observées chez les athlètes qui s'entraînent principalement pour l'endurance et qui ont les performances cardiorespiratoires les plus élevées. Bien entendu, il ne s’ensuit pas de ce qui précède que les modifications de la capacité vitale doivent être utilisées pour prédire les capacités de transport de l’ensemble du système cardiorespiratoire. Le fait est que le développement de l'appareil respiratoire externe doit être isolé, tandis que le reste du système cardiorespiratoire, et en particulier le système cardiovasculaire, limite le transport de l'oxygène.
Tableau 12. Quelques indicateurs de respiration externe chez les athlètes de diverses spécialisations (données moyennes selon A. V. Chagovadze)
Les données sur la valeur de la capacité vitale peuvent avoir une certaine signification pratique pour un entraîneur, puisque le volume courant maximum, qui est généralement atteint sous un effort physique extrême, est d'environ 50 % de la capacité vitale (et pour les nageurs et les rameurs jusqu'à 60-80 », selon B . V. Mikhaïlov). Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, connaissant la valeur de la capacité vitale, nous pouvons prédire la valeur maximale volume courant et ainsi juger du degré d'efficacité de la ventilation pulmonaire sous une activité physique maximale.
Il est bien évident que plus le volume courant maximum est élevé, plus l'utilisation de l'oxygène par le corps est économique. Et vice versa, plus le volume courant est petit, plus la fréquence respiratoire est élevée (toutes choses égales par ailleurs) et, par conséquent, la plus grande partie de l'oxygène consommé par le corps sera consacrée au fonctionnement des muscles respiratoires eux-mêmes.
B. E. Votchal a été le premier à attirer l'attention sur le fait que lors de la détermination de la capacité vitale, la vitesse expiratoire joue un rôle important. Si vous expirez à une vitesse extrêmement élevée, alors une telle capacité vitale est forcée. moins que déterminé de la manière habituelle. Par la suite, Tiffno a utilisé la technique spirographique et a commencé à calculer la capacité vitale forcée sur la base du volume maximum d'air pouvant être expiré en 1 s (Fig. 25).
La détermination de la capacité vitale forcée est extrêmement importante pour la pratique sportive. Cela s'explique par le fait que, malgré le raccourcissement de la durée du cycle respiratoire lors du travail musculaire, le volume courant devrait être augmenté de 4 à 6 fois par rapport aux données au repos. Le rapport entre la capacité vitale forcée et la capacité vitale chez les athlètes atteint souvent des valeurs élevées (voir tableau 12).
La ventilation pulmonaire (VE) est l'indicateur le plus important de l'état fonctionnel du système respiratoire externe. Il caractérise le volume d'air expiré par les poumons en 1 minute. Comme vous le savez, lorsque vous inspirez, tout l’air ne pénètre pas dans les poumons. Une partie reste dans les voies respiratoires (trachée, bronches) et n'entre pas en contact avec le sang, et ne participe donc pas directement aux échanges gazeux. Il s'agit de l'air de l'espace mort anatomique, dont le volume est de 140 à 180 cm3. Cependant, tout l'air entrant dans les alvéoles ne participe pas aux échanges gazeux avec le sang, puisque l'apport sanguin à certaines alvéoles, même chez des personnes en parfaite santé. , devrait être détérioré ou totalement absent. Cet air détermine le volume de ce qu'on appelle l'espace mort alvéolaire, dont la valeur au repos est faible. Le volume total de l'espace mort anatomique et alvéolaire est le volume de l'espace mort respiratoire ou, comme on l'appelle aussi, l'espace mort physiologique. Pour les sportifs, elle est généralement de 215-225 cm3. L’espace respiratoire mort est parfois appelé à tort espace « nocif ». Le fait est qu'il est extrêmement important (avec les voies respiratoires supérieures) d'humidifier complètement l'air inhalé et de le réchauffer à la température du corps.
Cependant, une certaine partie de l'air inhalé (au repos, environ 30 %) ne participe pas aux échanges gazeux, et seulement 70 % atteint les alvéoles et participe directement aux échanges gazeux avec le sang. Lors d'une activité physique, l'efficacité de la ventilation pulmonaire augmente naturellement : le volume de ventilation alvéolaire efficace atteint 85 % de la ventilation pulmonaire totale.
La ventilation pulmonaire est égale au produit du volume courant (Vt) et de la fréquence respiratoire par minute (/). Ces deux valeurs peuvent être calculées à l'aide d'un spirogramme (voir Fig. 25). Cette courbe enregistre les modifications du volume de chaque mouvement respiratoire. Si l'appareil est calibré, alors l'amplitude de chaque onde du spirogramme correspondant au volume courant doit être exprimée en cm3 ou en ml. Connaissant la vitesse de déplacement du mécanisme du lecteur de bande, à l'aide d'un spirogramme, vous pouvez facilement calculer la fréquence respiratoire.
La ventilation pulmonaire est déterminée et plus de manière simple. L'un d'eux, très largement utilisé dans la pratique médicale pour étudier les athlètes non seulement au repos, mais aussi pendant l'activité physique, consiste essentiellement en ce que le sujet respire à travers un masque ou un embout buccal spécial dans un sac Douglas. Le volume d'air remplissant le sac est déterminé en le faisant passer dans une « horloge à gaz ». Les données obtenues sont divisées par le temps pendant lequel l'air expiré est collecté dans le sac Douglas.
La ventilation pulmonaire est exprimée en L/min dans le système BTPS. Cela signifie que le volume d'air est réduit aux conditions d'une température de 37°, d'une saturation complète en vapeur d'eau et d'une pression atmosphérique ambiante.
Chez les sportifs au repos, la ventilation pulmonaire soit répond aux normes normales (5-12 l/min), soit les dépasse légèrement (18 l/min ou plus). Il est important de noter que la ventilation pulmonaire augmente généralement en raison de l'approfondissement de la respiration et non en raison de sa fréquence accrue. Grâce à cela, il n'y a pas de consommation d'énergie excessive pour le travail des muscles respiratoires. Avec un travail musculaire maximal, la ventilation pulmonaire peut atteindre des valeurs significatives : un cas est décrit où elle était de 220 l/min (Novakki). De plus, le plus souvent, la ventilation pulmonaire dans ces conditions atteint 60-120 l/min BTPS. Un Ve plus élevé augmente fortement la demande d’apport d’oxygène aux muscles respiratoires (jusqu’à 1 à 4 l/min).
Le volume courant chez les athlètes est souvent augmenté. Il peut atteindre 1 000 à 1 300 ml. Parallèlement à cela, les athlètes ont également des valeurs de volume courant tout à fait normales - 400 à 700 ml.
Les mécanismes permettant d’augmenter le volume courant chez les athlètes ne sont pas entièrement clairs. Ce fait devrait également s'expliquer par une augmentation de la capacité pulmonaire totale, grâce à laquelle davantage d'air pénètre dans les poumons. Dans les cas où les athlètes ont une fréquence respiratoire extrêmement faible, une augmentation du volume courant est compensatoire.
Pendant l’activité physique, le volume courant n’augmente clairement qu’à des niveaux d’exercice relativement faibles. À la puissance proche et maximale, il se stabilise pratiquement, atteignant 3-3,5 l/min. Ceci est facilement réalisable chez les athlètes ayant une grande capacité vitale. Si la capacité vitale est faible et s'élève à 3 à 4 litres, un tel volume courant ne doit être atteint qu'en utilisant l'énergie des muscles dits accessoires. Chez les athlètes ayant un rythme respiratoire fixe (par exemple les rameurs), le volume courant peut atteindre des valeurs colossales - 4,5 à 5,5 litres. Naturellement, cela n'est possible que si la capacité vitale atteint 6,5 à 7 litres.
La fréquence respiratoire des athlètes au repos (différentes des conditions du métabolisme de base) fluctue dans une plage assez large (la plage normale de fluctuations de cet indicateur est de 10 à 16 mouvements par minute). Lors d'une activité physique, la fréquence respiratoire augmente proportionnellement à sa puissance, atteignant 50 à 70 respirations par minute. À des niveaux extrêmes de travail musculaire, la fréquence respiratoire devrait être encore plus élevée.
Cependant, la ventilation pulmonaire lors d'un travail musculaire relativement léger augmente en raison d'une augmentation à la fois du volume courant et de la fréquence respiratoire, et lors d'un travail musculaire intense - en raison d'une augmentation de la fréquence respiratoire.
Parallèlement à l'étude des indicateurs répertoriés, l'état fonctionnel du système respiratoire externe peut être jugé sur la base de quelques tests fonctionnels simples. En pratique, un test est largement utilisé pour déterminer la ventilation pulmonaire maximale (VVM). Ce test consiste en une augmentation maximale volontaire de la respiration pendant 15 à 20 s (voir Fig. 25). Le volume de cette hyperventilation volontaire est ensuite réduit à 1 minute et exprimé en l/min. La valeur MVL atteint 200-250 l/min. La courte durée de cet essai est associée à une fatigue rapide des muscles respiratoires et au développement d'une hypocapnie. Et pourtant, ce test donne une certaine idée de la possibilité d'augmenter volontairement la ventilation pulmonaire (voir tableau 12). Aujourd'hui, la capacité de ventilation maximale des poumons est jugée par la valeur réelle de la ventilation pulmonaire enregistrée au travail maximum (dans les conditions de détermination du MOC).
La complexité de la structure anatomique des poumons détermine le fait que même dans des conditions tout à fait normales, toutes les alvéoles ne sont pas ventilées de la même manière. Pour cette raison, certaines irrégularités de la ventilation sont également détectées chez des personnes en parfaite santé. Une augmentation du volume pulmonaire chez les athlètes, qui se produit sous l'influence d'un entraînement sportif, augmente le risque de ventilation inégale. Un certain nombre de méthodes complexes sont utilisées pour déterminer l’ampleur de cette inégalité. Dans la pratique médicale et sportive, ce phénomène peut être jugé par l'analyse d'un capnogramme (Fig. 26), qui enregistre les modifications de la concentration de dioxyde de carbone dans l'air expiré. Un léger degré d'irrégularité de la ventilation pulmonaire est caractérisé par la direction horizontale du plateau alvéolaire (a-c sur la Fig. 26). S'il n'y a pas de plateau et que la courbe augmente progressivement au fur et à mesure que vous expirez, on peut alors parler d'une ventilation inégale importante des poumons. Une augmentation de la tension de CO2 lors de l'expiration indique que l'air expiré n'a pas la même concentration en dioxyde de carbone, puisque l'air entre progressivement dans son flux général à partir d'alvéoles mal ventilées, où la concentration de CO2 est augmentée.
L'échange d'O2 et de CO2 entre les poumons et le sang se fait à travers la membrane alvéolo-capillaire. Elle est constituée de la membrane alvéolaire, du liquide intercellulaire contenu entre l'alvéole et le capillaire, de la membrane capillaire, du plasma sanguin et de la paroi des globules rouges. L'efficacité du transfert d'oxygène à travers une telle membrane alvéolo-capillaire caractérise l'état de la capacité de diffusion des poumons, qui est une mesure quantitative du transfert de gaz par unité de temps pour une différence donnée de sa pression partielle des deux côtés de la membrane.
La capacité de diffusion des poumons est déterminée par un certain nombre de facteurs. Parmi eux, la surface de diffusion joue un rôle important. Nous parlons de la surface sur laquelle se produit un échange gazeux actif entre les alvéoles et le capillaire. La surface de diffusion peut diminuer à la fois en raison de la vidange des alvéoles et en raison du nombre de capillaires actifs. Il faut tenir compte du fait qu'un certain volume de sang de l'artère pulmonaire pénètre dans les veines pulmonaires par des shunts, en contournant le réseau capillaire. Plus la surface de diffusion est grande, plus les échanges gazeux entre les poumons et le sang sont efficaces. Au cours de l'activité physique, lorsque le nombre de capillaires fonctionnant activement dans la circulation pulmonaire augmente fortement, la surface de diffusion augmente, ce qui entraîne une augmentation du flux d'oxygène à travers la membrane alvéolo-capillaire.
Un autre facteur déterminant la diffusion pulmonaire est l'épaisseur de la membrane alvéolo-capillaire. Plus cette membrane est épaisse, plus la capacité de diffusion des poumons est faible, et vice versa. Il a été récemment démontré que sous l'influence d'une activité physique systématique, l'épaisseur de la membrane alvéolo-capillaire diminue, augmentant ainsi la capacité de diffusion des poumons (Masorra).
Dans des conditions normales, la capacité de diffusion des poumons dépasse légèrement 15 ml d’O2 min/mmHg. Art. Pendant l'activité physique, elle augmente plus de 4 fois, atteignant 65 ml d'O2 min/mmHg. Art.
La puissance aérobie maximale est un indicateur essentiel des échanges gazeux dans les poumons, ainsi que dans l’ensemble du système de transport de l’oxygène. Ce concept caractérise la quantité maximale d'oxygène qui doit être utilisée par l'organisme par unité de temps. Il est important de noter que pour juger de la valeur de la puissance aérobie maximale, un test est effectué pour déterminer la CMI (voir chapitre V).
En figue. La figure 27 montre les facteurs qui déterminent la valeur de la puissance aérobie maximale. Les déterminants immédiats de la DMO sont le volume infime du flux sanguin et la différence artério-veineuse. Il convient de noter que ces deux déterminants, conformément à l'équation de Fick, sont dans une relation réciproque :
Vo2max = Q * AVD, où (selon les symboles internationaux) Vo2max - MPC ; Q - volume minute du flux sanguin ; AVD - différence artério-veineuse.
En d’autres termes, une augmentation de Q pour une Vo2max donnée s’accompagne toujours d’une diminution de l’AVD. À son tour, la valeur Q dépend du produit de la fréquence cardiaque et du volume systolique, et la valeur AVD dépend de la différence de teneur en O2 dans le sang artériel et veineux.
Le tableau 13 montre les changements spectaculaires que subissent les paramètres cardiorespiratoires au repos lorsque le système de transport d'O2 fonctionne à sa capacité maximale.
Tableau 13. Indicateurs du système de transport d'O2 au repos et à charge maximale (données moyennes) chez les stagiaires en endurance
La puissance aérobie maximale des athlètes de toute spécialisation est plus élevée que celle des personnes en bonne santé non entraînées (tableau 14). Cela est dû à la fois à la capacité du système cardiorespiratoire à transporter plus d’oxygène et au besoin accru en oxygène des muscles qui travaillent.
Tableau 14. Puissance aérobie maximale chez les sportifs et non entraînés (données moyennes selon Wilmore, 1984)
| Genre de sport | Loujchiny | Femmes | ||||
| MPK | Années d'âge | MPK | Années d'âge | |||
| l/min | ml/min/kg | l/mn | ml/min/kg | |||
| Zeg cross-country | 5,10 | 3,64 | ||||
| Orientation | 5,07 | 3,10 | ||||
| Courir sur une longue distance | 4,67 | 3,10 | ||||
| Vélo (route) | 5,13 | 3,13 | ||||
| Patinage | 5,01 | 3,10 | ||||
| Aviron | 5,84 | 4,10 | ||||
| Ski | 4,62 | 3,10 | ||||
| Kayak et canoë | 4,67 | 3,52 | ||||
| Natation | 4,52 | 1,54 | ||||
| Lutte | 4,49 | 2,54 | ||||
| Handball | 4,78 | - | - | - | ||
| Patinage artistique | 3,49 | 2,38 | ||||
| Football | 4,41 | - | - | - | ||
| Le hockey | 4,63 | - | - | - | ||
| Volley-ball | 4,78 | - | - | - | ||
| Gymnastique | 3,84 | 2,92 | ||||
| Basket-ball | 4,44 | 2,92 | ||||
| Musculation | 3,84 | - | - | - | ||
| L/a (cœur, disque) | 4,84 | - | - | - | ||
| Non formé | 3,14 | 2,18 |
Chez les hommes en bonne santé et non entraînés, la puissance aérobie maximale est d'environ 3 l/min et chez les femmes, de 2,0 à 2,2 l/min. Lorsqu'elle est recalculée pour 1 kg de poids chez les hommes, la puissance aérobie maximale est de 40 à 45 ml/min/kg et chez les femmes de 35 à 40 ml/min/kg. Pour les athlètes, la puissance aérobie maximale devrait être 2 fois supérieure. Dans certaines observations, la DMO chez les hommes dépassait 7,0 l/min STPD (Novakki, N.I. Volkov).
La puissance aérobie maximale est très étroitement liée à la nature de l’activité sportive. Les valeurs les plus élevées de puissance aérobie maximale sont observées chez les athlètes s'entraînant pour l'endurance (skieurs, coureurs de moyenne et longue distance, cyclistes, etc.) - de 4,5 à 6,5 l/min (calculé pour 1 kg de poids supérieur à 65 -75 ml /min/kg). Les valeurs les plus basses de puissance aérobie maximale sont observées chez les représentants des sports de vitesse (haltérophiles, gymnastes, plongeurs aquatiques) - généralement inférieures à 4,0 l/min (calculées pour 1 kg de poids inférieur à 60 ml/min/kg). . Une position intermédiaire est occupée par ceux qui se spécialisent dans jeux sportifs, lutte, boxe, course à pied courtes distances et etc.
La puissance aérobie maximale des athlètes féminines est inférieure à celle des hommes (voir tableau 14). Dans le même temps, le schéma selon lequel la puissance aérobie maximale est particulièrement élevée chez les stagiaires en endurance persiste également chez les femmes.
Cependant, la caractéristique fonctionnelle la plus importante du système cardiorespiratoire chez les athlètes est l’augmentation de la puissance aérobie maximale.
Les voies respiratoires supérieures jouent un certain rôle dans l’optimisation de la respiration externe. Sous un stress modéré, la respiration peut s'effectuer par la cavité nasale, qui remplit un certain nombre de fonctions non respiratoires. Ainsi, la cavité nasale est un puissant champ récepteur qui affecte de nombreuses fonctions autonomes, et notamment le système vasculaire. Des structures spécifiques de la muqueuse nasale effectuent un nettoyage intensif de l'air inhalé de la poussière et d'autres particules et même des composants gazeux de l'air.
Lors de la plupart des exercices sportifs, la respiration se fait par la bouche. Dans le même temps, la perméabilité de la partie supérieure voies respiratoires augmente, la ventilation pulmonaire devient plus efficace.
Les voies respiratoires supérieures deviennent relativement souvent le siège du développement de maladies inflammatoires. L’une des raisons en est le refroidissement et la respiration d’air froid. Chez les athlètes, ces maladies sont rares en raison du durcissement et de la haute résistance d'un organisme physiquement développé.
Les athlètes souffrent de maladies respiratoires aiguës (IRA) de nature virale presque deux fois moins souvent que les personnes non entraînées. Malgré l'apparente innocuité de ces maladies, leur traitement doit être effectué jusqu'à guérison complète, car des complications surviennent souvent chez les sportifs. Les athlètes souffrent également de maladies inflammatoires de la trachée (trachéite) et des bronches (bronchite). Leur développement est également associé à l'inhalation d'air froid. Un certain rôle appartient à la pollution par les poussières dans l'air due au non-respect des exigences d'hygiène des sites d'entraînement et de compétition. En cas de trachéite et de bronchite, le principal symptôme est une toux sèche et irritante. La température corporelle augmente. Ces maladies accompagnent souvent les infections respiratoires aiguës.
La maladie respiratoire externe la plus grave chez les athlètes est la pneumonie (pneumonie), dans laquelle le processus inflammatoire affecte les alvéoles. Il existe des pneumonies lobaires et focales. Le premier d’entre eux se caractérise par une faiblesse, des maux de tête, une fièvre pouvant atteindre 40°C et plus et des frissons. La toux est d'abord sèche, puis elle s'accompagne de la production d'expectorations, qui prennent une couleur « rouillée ». Il y a une douleur dans la poitrine. La maladie est traitée dans un hôpital clinique. Dans la pneumonie lobaire, un lobe entier du poumon est touché. En cas de pneumonie focale, on note une inflammation de lobules individuels ou de groupes de lobules pulmonaires. Le tableau clinique de la pneumonie focale est polymorphe. Il est préférable de le traiter en milieu hospitalier. Après une guérison complète, les athlètes doivent être sous surveillance médicale pendant une longue période, car l'évolution d'une pneumonie chez eux peut survenir dans le contexte d'une diminution de l'immunorésistance du corps.
SYSTÈME RESPIRATOIRE EXTERNE - concept et types. Classification et caractéristiques de la catégorie « SYSTÈME RESPIRATOIRE EXTERNE » 2017, 2018.
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Système respiratoire fonctionnel
La fonction de la respiration externe est caractérisée par des indicateurs de ventilation et d'échange gazeux.Etude des volumes pulmonaires par spirographie
a) capacité vitale des poumons (VC) - le volume d'air d'inspiration maximale après une expiration maximale. Une diminution prononcée de la capacité vitale est observée lorsque la fonction respiratoire est altérée ;B) capacité vitale forcée (CVF) - l'inspiration la plus rapide possible après l'expiration la plus rapide possible. Utilisé pour évaluer la conductivité bronchique, l'élasticité Tissu pulmonaire;
C) ventilation maximale des poumons - respiration profonde maximale avec la fréquence maximale disponible en 1 minute. Vous permet de donner une évaluation intégrale de l'état des muscles respiratoires, de la perméabilité des voies respiratoires (bronchiques) et de l'état de l'appareil neurovasculaire des poumons. Révèle l'insuffisance respiratoire et les mécanismes de son développement (restriction, obstruction bronchique) ;
D) volume respiratoire minute (MVR) - la quantité d'air ventilé en 1 minute, en tenant compte de la profondeur et de la fréquence de la respiration. La MOD est une mesure de la ventilation pulmonaire, qui dépend de la suffisance fonctionnelle respiratoire et cardiaque, de la qualité de l'air, de l'obstruction des voies respiratoires, y compris la diffusion des gaz, du taux métabolique basal et de la dépression. centre respiratoire etc.;
D) indicateur du volume pulmonaire résiduel (RLV) - la quantité de gaz présente dans les poumons après l'expiration maximale. La méthode est basée sur la détermination du volume d'hélium retenu après l'expiration maximale dans le tissu pulmonaire pendant respiration libre en système fermé (spirographe - poumons) avec un mélange air-hélium. Le volume résiduel caractérise le degré de fonctionnalité du tissu pulmonaire.
Une augmentation de POOL est observée dans l'emphysème et l'asthme bronchique, et une diminution de la pneumosclérose, de la pneumonie et de la pleurésie.
L'étude des volumes pulmonaires peut être réalisée aussi bien au repos que pendant l'activité physique. Dans ce cas, divers agents pharmacologiques peuvent être utilisés pour obtenir un effet fonctionnel plus prononcé.
Évaluation de l'obstruction bronchique, de la résistance des voies respiratoires, de la tension et de la souplesse du tissu pulmonaire.
Pneumotachographie - détermination de la vitesse et de la puissance du flux d'air (pneumotachométrie) lors d'une inspiration et d'une expiration forcées avec mesure simultanée de la pression intrathoracique (intra-œsophagienne). Méthode avec activité physique et utilisation médicaments pharmacologiques suffisamment informatif pour identifier et évaluer la fonction de la perméabilité bronchique.
Etude de la suffisance fonctionnelle du système respiratoire. Avec la spirographie avec alimentation automatique en oxygène, la P02 est déterminée - la quantité d'oxygène (en millimètres) absorbée par les poumons en 1 minute. La valeur de cet indicateur dépend des échanges gazeux fonctionnels (diffusion), de l'apport sanguin au tissu pulmonaire, de la capacité en oxygène du sang et du niveau de processus redox dans le corps. Une forte baisse l'absorption d'oxygène indique une arrêt respiratoire et l'épuisement de la capacité de réserve du système respiratoire.
Le coefficient d'utilisation de l'oxygène (O2) est le rapport entre P02 et MOD, indiquant la quantité d'oxygène absorbée par 1 litre d'air ventilé. Son ampleur dépend des conditions de diffusion, du volume de ventilation alvéolaire et de sa coordination avec l'apport sanguin pulmonaire. Une diminution du KIo2 indique une inadéquation entre la ventilation et le débit sanguin (insuffisance cardiaque ou hyperventilation). Une augmentation du CI02 indique la présence d'une hypoxie tissulaire latente.
L'objectivité des données de spirographie et de pneumotachométrie est relative, car elle dépend du respect correct de toutes les conditions méthodologiques par le patient lui-même, par exemple du fait qu'il ait effectivement effectué l'inspiration/expiration la plus rapide et la plus profonde. Par conséquent, les données obtenues doivent être interprétées uniquement par rapport aux caractéristiques cliniques du processus pathologique. Dans l'interprétation d'une diminution de la valeur de la CV, de la CVF et du pouvoir expiratoire, deux erreurs sont le plus souvent commises.
La première est l’idée selon laquelle le degré de diminution de la CVF et de la puissance expiratoire reflète toujours le degré d’insuffisance respiratoire obstructive. Cette opinion est fausse. Dans certains cas, une forte diminution des indicateurs avec un essoufflement minime est associée au mécanisme valvulaire d'obstruction lors de l'expiration forcée, mais elle est moins prononcée lors d'un exercice normal. L'interprétation correcte est facilitée par la mesure de la CVF et de la puissance inspiratoire, qui diminuent d'autant moins que le mécanisme d'obstruction valvulaire est plus prononcé. Une diminution de la CVF et du pouvoir expiratoire sans perturbation de la conduction bronchique est dans certains cas le résultat d'une faiblesse des muscles respiratoires et de leur innervation.
Deuxième erreur communeà l'interprétation : l'idée d'une diminution de la CVF comme signe d'insuffisance respiratoire restrictive. En fait, cela peut être un signe d'emphysème pulmonaire, c'est-à-dire une conséquence obstruction bronchique, et une diminution de la CVF ne peut être un signe de restriction qu'avec une diminution de la capacité pulmonaire totale, qui comprend, en plus de la CV, les volumes résiduels.
Évaluation de la fonction de transport des gaz du sang et de la tension respiratoire endogène
Oxygémométrie - mesure du degré de saturation du sang artériel en oxygène. La méthode est basée sur la modification du spectre d’absorption lumineuse de l’hémoglobine liée à l’oxygène. On sait que le degré d'oxygénation (S02) dans les poumons représente 96 à 98 % de la capacité sanguine maximale possible (incomplète en raison d'un shunt des vaisseaux pulmonaires et d'une ventilation inégale) et dépend de la pression partielle d'oxygène (P02).La dépendance de S02 sur P02 est exprimée à l'aide du coefficient de dissociation de l'oxygène (OD2). Son augmentation indique une augmentation de l'affinité de l'hémoglobine pour l'oxygène (il existe un lien plus fort), qui peut être observée avec une diminution normale de la pression partielle d'oxygène et de la température dans les poumons et avec une pathologie des érythrocytes ou de l'hémoglobine elle-même, et un diminution (connexion moins forte) - avec une augmentation de la pression partielle d'oxygène et de la température dans les tissus normalement et avec une pathologie des érythrocytes ou de l'hémoglobine elle-même. La persistance d'un déficit de saturation lors de l'inhalation d'oxygène pur peut indiquer la présence d'une hypoxémie artérielle.
Le temps de saturation en oxygène caractérise la diffusion alvéolaire, la capacité pulmonaire et sanguine totale, l'uniformité de la ventilation, la perméabilité bronchique et les volumes résiduels. L'oxygémométrie lors des tests fonctionnels (respiration lors de l'inspiration, de l'expiration) et de l'activité physique dosée sous-maximale fournit des critères supplémentaires pour évaluer les capacités compensatoires des fonctions pulmonaires et de transport des gaz du système respiratoire.
La capnohémométrie est une méthode identique à bien des égards à l’oxyhémométrie. À l'aide de capteurs transcutanés (percutanés), le degré de saturation du sang en CO2 est déterminé. Dans ce cas, par analogie avec l'oxygène, on calcule KDS2 dont la valeur dépend du niveau de pression partielle de dioxyde de carbone et de la température. Normalement, le KDS2 est faible dans les poumons, mais au contraire dans les tissus, il est élevé.
Etude de l'état acido-basique (ABS) du sang
En plus d'étudier le coefficient de dissociation de l'oxygène et du dioxyde de carbone, pour évaluer la partie transport de gaz du fonctionnement du système respiratoire, il est important d'étudier les systèmes tampons du sang, car la majeure partie du CO2 produit dans les tissus est accumulée. par eux, déterminant en grande partie la perméabilité aux gaz membranes cellulaires et l'intensité des échanges gazeux cellulaires. L'étude du K0C sera présentée en détail dans la description des méthodes d'évaluation des systèmes homéostatiques.Détermination du coefficient respiratoire - le rapport du CO2 formé dans l'air alvéolaire au CO2 consommé au repos et pendant l'exercice permet d'évaluer le degré de stress respiration endogène et ses capacités de réserve.
En résumant la description de certaines méthodes d'évaluation de la fonction du système respiratoire, on peut affirmer que ces méthodes de recherche, utilisant notamment une activité physique dosée (spirovéloergométrie) avec enregistrement simultané des caractéristiques de la spirographie, de la pneumotachographie et des gaz du sang, permettent de déterminer assez précisément déterminer l'état fonctionnel et les réserves fonctionnelles, ainsi que le type et les mécanismes de l'insuffisance respiratoire fonctionnelle.
Objectif du travail : maîtriser les méthodes de détermination de l'état fonctionnel du système respiratoire ; évaluer la fonctionnalité du système respiratoire et étudier la résistance du corps à l’excès de dioxyde de carbone.
1.1. résistance du centre respiratoire à l'excès de dioxyde de carbone (test de Stange avec retenue de la respiration pendant l'inspiration) ;
1.2. la résistance du corps à l'excès de dioxyde de carbone (test en fonction de la rétention de la respiration en expirant) ;
2. Recherchez et évaluez la résistance de votre corps à l’excès de dioxyde de carbone (CO2). Pour ce faire, déterminez la résistance de votre corps à l’excès de CO2.
3. Déterminer le degré de développement du système respiratoire externe (Pzhiz.)
4. Examinez la correspondance entre la capacité vitale réelle et l'endurance de vos muscles respiratoires, pour laquelle effectuez le test de Rosenthal.
5. Définir et évaluer réserves fonctionnelles système cardiorespiratoire de votre corps.
6. Déterminez l'état des systèmes circulatoire et respiratoire et identifiez le contingent de personnes auquel vous appartenez selon cet indicateur (test Serkin).
Lignes directrices pour la mise en œuvre
Travaux pratiques et laboratoire
1. Travaux de laboratoire complets « Recherche et évaluation de l'état du système respiratoire »
1.1. Test de Stange (détermination de la résistance du centre respiratoire à l'excès de dioxyde de carbone)
Progrès. En position assise, après 2-3 mouvements respiratoires calmes, respirez profondément et retenez votre souffle. Dans ce cas, la bouche doit être fermée et le nez pincé avec les doigts ou une pince. À l’aide d’un chronomètre, mesurez le temps d’apnée volontaire maximum possible.
Si le temps pendant lequel vous retenez votre souffle pendant l'inhalation est inférieur à 40 secondes, alors la résistance de votre centre respiratoire à l'excès de dioxyde de carbone (CO2) n'est pas satisfaisante, 40 à 50 est satisfaisante et plus de 50 secondes est bonne.
1.2. Test de conformité (déterminant la résistance de l’organisme à un excès de dioxyde de carbone)
La résistance du corps à l'excès de dioxyde de carbone peut être déterminée par des tests d'apnée (apnée).
Progrès. En position assise, après deux ou trois mouvements respiratoires calmes, expirez et retenez votre souffle en vous tenant le nez avec les doigts. À l’aide d’un chronomètre, enregistrez la durée arbitraire maximale pendant laquelle vous retenez votre respiration en expirant. Chez les enfants et adolescents en bonne santé, le temps de rétention de la respiration est de 12 à 13 secondes. Les individus adultes en bonne santé et non entraînés peuvent retenir leur souffle en expirant pendant 20 à 30 secondes, et athlètes en bonne santé- 30 à 90 secondes.
Si votre apnée expiratoire dure moins de 25 secondes, alors la résistance du corps à l’excès de CO2 n’est pas satisfaisante, 25-40 est satisfaisante et plus de 40 secondes est bonne.
2. Détermination de la résistance de l’organisme à l’excès de dioxyde de carbone
Progrès. En position debout, comptez votre fréquence cardiaque en utilisant votre pouls pendant une minute. En tenant compte des données de fréquence cardiaque obtenues et du temps de retenue de la respiration à l'expiration (test Soobraze), calculez l'indice de résistance (RI) du corps à l'excès de dioxyde de carbone à l'aide de la formule : RI = fréquence cardiaque (bpm) : durée de apnée (sec)
Notez les résultats des élèves du groupe au tableau, comparez-les et tirez une conclusion sur la résistance de votre corps à l’excès de CO2.
Plus la valeur de l’indicateur est faible, plus la résistance de l’organisme à l’excès de CO2 est élevée.
3. Compléter le travail de laboratoire « Recherche et évaluation du critère morphologique du degré de développement du système respiratoire externe »
Déterminer le degré de développement du système respiratoire externe en calculant l'indicateur vital (Durée de vie) :
L'indicateur vital moyen pour les hommes est de 65 à 70 cm3/kg, pour les femmes d'au moins 55 à 60 cm3/kg.
4. Compléter le travail de laboratoire « Détermination de la correspondance entre la capacité vitale réelle et l'endurance des muscles respiratoires »
4.1. Déterminer si la capacité vitale réelle correspond à celle attendue
Progrès. Réglez l’échelle du spiromètre sec à zéro. Après deux ou trois respiration profonde et les expirations, inspirez autant que possible et expirez uniformément et autant que possible dans le spiromètre. Répétez la mesure trois fois, enregistrez le résultat maximum.
Comparez les données obtenues avec la capacité vitale appropriée des poumons (VLC), qui est calculée à l'aide des formules :
JEL (hommes) = [taille (cm) x 0,052 – âge (années) x 0,022] – 3,60
VEL (femmes) = [taille (cm) x 0,041 – âge (années) x 0,018] – 2,68
Pour déterminer l'écart en pourcentage de la capacité vitale réelle par rapport à la valeur attendue, trouvez le rapport :
Normalement, la valeur de la capacité vitale peut s'écarter de la capacité vitale dans la limite de +20 %. Une augmentation de la valeur réelle de la CV par rapport à la CV indique des capacités morphologiques et fonctionnelles élevées des poumons.
4.2. Détermination de l'endurance des muscles respiratoires (test de Rosenthal)
Progrès. À l’aide d’un spiromètre sec, mesurez la capacité vitale cinq fois toutes les 15 secondes. Inscrivez les résultats obtenus pour chaque mesure dans le tableau 17. Surveillez la dynamique de la capacité vitale et tirez une conclusion sur l'endurance de vos muscles respiratoires. En fonction de l'état fonctionnel du système musculo-squelettique du système respiratoire externe, de la circulation sanguine et système nerveux la valeur de la capacité vitale se comporte différemment au cours des mesures successives. Ainsi, avec une bonne endurance des muscles respiratoires, la capacité vitale augmente, avec une endurance satisfaisante, elle reste inchangée et avec une endurance insatisfaisante, elle diminue.
Tableau 17
Nom et prénom______________________________________
5. Réaliser le travail de laboratoire « Recherche et évaluation des réserves fonctionnelles du système cardio-respiratoire de l’organisme »
5 . 1. Détermination de l'indice Skibinskaya (IS)
Progrès. Après un repos de 5 minutes en position assise, déterminer par pouls la fréquence cardiaque, les battements/min, la capacité vitale, en ml et après 5 minutes la durée de l'apnée (BR) après une inspiration silencieuse, en secondes. Calculez IS en utilisant la formule :
IS = 0,01 Capacité vitale x HP/HR
Évaluez les résultats obtenus à l'aide du tableau 18. Tirez une conclusion sur les réserves fonctionnelles du système cardiorespiratoire. Ton corps. Comparez les données obtenues avec des caractéristiques du mode de vie (tabagisme, habitude de boire du thé fort, du café, sédentarité, etc.) ou avec la présence de maladies.
Tableau 18
ÉVALUATION DES RÉSERVES FONCTIONNELLES DU CARDIO-RESPIRATOIRE
SYSTÈMES PAR INDICE SKIBINSKAYA
5.2. Test Serkin
Progrès. En position assise, après 2-3 mouvements respiratoires calmes, inspirez et retenez votre souffle en vous tenant le nez avec les doigts. Utilisez un chronomètre pour enregistrer la durée arbitraire maximale pendant laquelle vous retenez votre respiration pendant l'inspiration (phase 1, repos). Faites 20 squats en 30 secondes et déterminez également la durée de rétention de votre souffle pendant l'inspiration (phase II, après 20 squats). En position debout, reposez-vous 1 minute et répétez la détermination de la durée de rétention de votre souffle en inspirant en position assise (phase III, après vous être reposé en position assise). Inscrire les résultats obtenus dans le tableau 19.
Tableau 19
Nom et prénom _________________________________________
Évaluez les résultats obtenus à l'aide du tableau 20. Déterminez la catégorie de sujets à laquelle vous appartenez en fonction de l'état du système cardiorespiratoire. Tirez une conclusion sur les raisons pour lesquelles vous êtes classé dans l'une ou l'autre catégorie de matières. Comparez les données obtenues avec des caractéristiques de mode de vie (tabagisme, sédentarité, etc.) ou avec la présence de maladies.
Tableau 20
5. Analysez les données obtenues en complétant tous les travail de laboratoire. Sur la base de l'analyse des résultats obtenus, indiquez la résistance de votre organisme à l'excès de dioxyde de carbone, la catégorie de sujets à laquelle vous appartenez en fonction de l'état du système cardio-respiratoire (données du test Serkin), et de l'état d'endurance des voies respiratoires. muscles. Tirez une conclusion sur les réserves fonctionnelles du système cardio-respiratoire de votre corps.
Haleine- un processus unique réalisé par un organisme entier. Le processus respiratoire se compose de trois liens inextricables :
- a) respiration externe ou échange gazeux entre environnement externe et les capillaires sanguins pulmonaires provenant des poumons ;
- b) transfert de gaz effectué par les systèmes circulatoire et sanguin ;
- c) la respiration interne (tissus), c'est-à-dire l'échange gazeux entre le sang et les cellules, au cours duquel les cellules consomment de l'oxygène et libèrent du dioxyde de carbone.
Les performances d’une personne sont principalement déterminées par la quantité d’oxygène provenant de l’air extérieur qui pénètre dans le sang des capillaires pulmonaires et est délivrée aux tissus et aux cellules du corps. Ces processus sont effectués système cardiovasculaire et le système respiratoire. Par exemple, en cas d'insuffisance cardiaque, un essoufflement se produit, avec un manque d'oxygène dans le corps. air atmosphérique(par exemple, en altitude), le nombre de globules rouges - porteurs d'oxygène - augmente et en cas de maladies pulmonaires, une tachycardie se produit.
Lors de l'examen du système respiratoire, divers méthodes instrumentales, y compris la détermination des volumes respiratoires - fréquence, profondeur du rythme respiratoire, capacité vitale des poumons, endurance des muscles respiratoires, etc. La capacité vitale des poumons est un indicateur des capacités fonctionnelles du système respiratoire d'une personne cette personne. La comparaison de la valeur réelle de la capacité vitale avec la valeur attendue permet d'évaluer les capacités morphologiques et fonctionnelles des poumons.
Certains changements dans la fonction de la respiration externe, des mécanismes d'adaptation à l'influence de facteurs éventuels ne peuvent être détectés qu'à l'aide de tests ou de charges spéciales, appelés « tests pulmonaires fonctionnels ». Avec leur aide, vous pouvez identifier formulaires cachés insuffisance cardio-pulmonaire non détecté par les études conventionnelles.
Pour étudier et évaluer l'état fonctionnel du système respiratoire, identifier ses réserves fonctionnelles et ses troubles pathologiques cachés, des tests d'effort fonctionnel sont réalisés. Les tests d'apnée sont utilisés comme charge. La tolérance aux tests d'apnée reflète l'état fonctionnel du système cardiovasculaire et systèmes respiratoires. Pendant le processus de rétention de votre souffle, la teneur en dioxyde de carbone dans le sang augmente.
Dans des conditions normales de respiration calme, l'inhalation se produit à 4 % de dioxyde de carbone dans le sang. Considérant que la fonction principale du système respiratoire externe est de maintenir niveau normal saturation du sang artériel en oxygène, une augmentation de la teneur en dioxyde de carbone dans le sang à 5-7% provoque une inhalation forcée. Plus le temps d'apnée est long, plus la capacité des systèmes cardiovasculaire et respiratoire à assurer l'élimination du dioxyde de carbone du corps est élevée, plus leur fonctionnalité est élevée.
En cas de maladies des organes circulatoires et respiratoires, d'anémie, la durée de l'apnée est réduite. Pour évaluer le niveau de santé humaine, il est proposé de comparer la durée de l'apnée volontaire lors d'une expiration silencieuse avec les capacités des processus métaboliques dans le corps.
L'état du corps en fonction de la teneur en CO2 dans l'air alvéolaire au maximum retard possible respiration
Tests Stange et Soobraz
Les tests fonctionnels du système respiratoire les plus courants sont les tests de Stange et de Soobraz. Ces tests permettent d'identifier la résistance de l'organisme à l'excès de dioxyde de carbone par la durée de l'apnée lors de l'inspiration (test de Stange) et de l'expiration (test de Soobraz).
Les échantillons peuvent être utilisés pour étudier le système respiratoire chez les adultes et les enfants. Adultes en bonne santé, personnes non entraînées retiennent leur souffle en inspirant pendant 40 à 50 secondes, enfants de 6 ans - 16 s, 8 ans - 32 s, 10 ans - 39 s, 12 ans - 42, 13 ans - 39 s .
Les adultes en bonne santé et non entraînés peuvent retenir leur souffle en expirant pendant 20 à 30 s, les athlètes – 30 à 90 s, les enfants et adolescents en bonne santé – 12 à 13 s.
Test Serkin
La réalisation du test Serkin et l'analyse des résultats obtenus permettent, en fonction de l'état du système cardiorespiratoire, d'identifier la catégorie de personnes (en bonne santé entraînées, en bonne santé non entraînées, personnes présentant une insuffisance circulatoire cachée) à laquelle appartiennent les sujets. Ce test comprend trois phases et permet de déterminer la durée de l'apnée lors de l'inspiration au repos, après une charge fonctionnelle (vingt squats en 30 s), et d'identifier la nature de la récupération de la durée de l'apnée après le repos. . Sur la base d'une comparaison des indicateurs étudiés avec des valeurs normales pour différents groupes les personnes examinées sont affectées à l'un de ces groupes. Lors d'un travail physique, les besoins du corps en oxygène augmentent et la durée de l'apnée pendant l'inhalation est réduite.
Pendant l'activité physique, les besoins en oxygène du corps sont satisfaits grâce à l'inclusion de mécanismes adaptatifs : le volume infime de respiration et le volume infime de sang augmentent assez rapidement et de manière adéquate à la puissance de charge. Les récupérer rapidement niveau d'origine pendant la période de récupération (repos) indique bonne condition systèmes cardiovasculaire et respiratoire.
Si ces systèmes sont insuffisants, on constate grossissement plus élevé volume respiratoire infime, une augmentation lente et insuffisante de la consommation d'oxygène, une légère augmentation du quotient respiratoire (le rapport du volume de dioxyde de carbone expiré au volume d'oxygène consommé). Étant donné que les limites des capacités fonctionnelles de la respiration externe sont beaucoup plus larges que celles du système circulatoire, une augmentation de la période de récupération indique avant tout l'infériorité du système circulatoire.
