در مردان شناگر خوب تمرین کرده در حد استاندارد جهانی، مقدار بیشینهای در حدود L.min-1 6 اندازهگیری شده است. به علت نزدیک بودن چگالی بدن به چگالی آب، وقتی که وزن بدن در آب قرار میگیرد حدود چند کیلوگرم از وزن کاسته میشود. مخصوصا افراد چاق میتوانند با صرف انرژی کمتری به صورت شناور باقی بمانند. بنابراین شناکردن هنگامی که در شدتهای پایین انجام شود، فعالیت سبکی محسوب میشود. از این رو شنا و ورزشهایی که در آب انجام میشوند برای افرادی که دارای نقص بدنی هستند بسیار مناسب است (3).
خستگی عضلات تنفسی[1] (IMF)
خستگی عضلات تنفسی عملی فیزیولوژیک است که به عنوان کاهش ظرفیت تولید نیرو توسط عضلات تنفسی تعریف میشود که با استراحت به حالت اول باز میگردد (6). خستگی عضلات تنفسی هم در ورزشهای بیشینه و هم در ورزشهای زیر بیشینه مشاهده میشود. در واقع در رقابتهای ورزشی، 14تا 16% از برون ده قلبی به سمت عضلات تنفسی هدایت میشود که نشان میدهد عضلات تنفسی به شدت تحت تاثیر قرار میگیرند. بنابراین، توجه خاصی به فواید بالقوهی تاثیر تمرین عضلات تنفسی در ارتقاء عملکرد ورزشی جلب میشود (4). برخلاف سایر عضلات تنفسی، تشخیص میزان خستگی در عضله دیافراگم و سایر عضلات تنفسی دشوار است. یکی از روشهای معمول برای تشخیص خستگی عضلات تنفسی، اندازهگیری حداکثر فشار دمی و بازدمی قبل و پس از یک فعالیت مشخص میباشد (6).
دیدگاه فیزیولوژیستهای ورزشی به صورت قراردی این بود که سیستم تنفسی نمیتواند بر روی عملکرد ورزشی ورزشکاران و حتی افراد سالم، محدودیتی اعمال کند. این تعصب بر اساس 3 فرضیه پیشبینی شده بود. اول اینکه، در سطح دریا، اکسیژن رسانی نمیتواند از طریق دیفوزیون (انتشار) اکسیژن در ریه محدود شود. دوم اینکه، به نظر میرسد که انسان حتی در ورزشهای خیلی شدید، مقدارقابل توجهی ذخیره تنفسی دارد، و در نهایت فرضیه سوم اینکه، عضلات تنفسی به اندازه کافی برای عملکردشان بزرگ شده و توسعه یافتهاند که در طول ورزشهای شدید هم خستگی مشاهده نشود. فواید گزارش شده در تعدادی از پژوهشهای انجام شده مبنی بر بهبود عملکرد ریوی و ورزشی ناشی از تقویت عضلات تنفسی با تعصبات فوق متناقض است. فرضیه های اول و دوم، که بدون چون و چرا وجود دارد، اما وسعت فرض شده برای آنها بر استدلال غلطی پایهگذاری شده است. مفهوم فرضیه اول این است که اکسیژن مصرفی بیشینه تنها عامل تعیین کننده عملکرد است که البته این فرض درستی نیست. مفهوم فرضیه دوم این است که تهویه بیشینه میتواند به صورت نامحدود حفظ شود که این فرض نیز فرض درستی نمیباشد. و در مورد فرضیه سوم، تحقیقات نشان داده است که عضلات دمی پس از ورزش دچار خستگی میشوند (11).
بر همین اساس، این فرض که تنفس نمیتواند عملکرد ورزشی را بهبود ببخشد ضعیف است. پس از گذشت یک دهه، در یافتههای تحقیقی، پیشرفت قابل توجهی از اعمال محدودیت توسط کار عضلات تنفسی مشاهده شده است، و نیز بینشی را به سمت مکانیزمهایی که از طریق آن تقویت عضلات تنفسی بهبود عملکرد را توسعه میبخشد ایجاد میکند (11). بعضی از مطالعات، تغییراتی را در لاکتات خون، ضربان قلب و تهویه پس از تمرین عضلات تنفسی مشاهده کردهاند. با این وجود، تحقیقات دیگری نیز وجود دارد که تاثیری را بر چنین فاکتورهایی مشاهده نکردهاند. بنابراین، کاهش خونرسانی به عضلات تنفسی هنگام فعالیتهای ورزشی بیشینه و زیر بیشینه، به کاهش اکسیژن رسانی به سلولهای عضلانی منجر میشود و نیاز متابولیکی عضلات بالا میرود که از طریق افزایش در غلظت لاکتات خون خود را نشان میدهد. در نتیجه، عضلات تنفسی قادر نخواهند بود توان کافی را ایجاد کنند. در حقیقت، تمرین عضلات تنفسی ممکن است سازگاری سوخت و ساز هوازی در سلولها را افزایش دهد و اسیدوز ناشی از متابولیسم را به تاخیر بیندازد (4).
خستگی عضلات دمی میتواند رفلکس حسی و متابولیکی را که از عوامل مختل کننده عملکرد به حساب میآید، فعال کند. اینکه عضلات دمی نیز مانند سایر عضلات به تمرین پاسخ میدهند، خبر خرسند کنندهای است. اگر این عضلات تحت برنامه تمرینی مناسبی قرار بگیرند، میتوانند سازگار شوند و قدرت، توان و استقامت آنها افزایش یابد. هر چند که مکانیزمهای فیزیولوژیکی متفاوتی در ورزشکاران نخبه و بیماران آمفیزمی ممکن است درگیر باشند، اما نتایج یکسانی به دست خواهد آمد (16).
قدیمی ترین گزارش از خستگی عضله دمی پس از رقابتها اولین بار در سال 1980 پس از دوی ماراتون مشاهده شده است. تحقیقات بعدی نیز یافتهها در مورد دوی ماراتون را تائید کردند. همچنین دادههای به دست آمده پیشنهاد میکنند که دوی فراماراتون و سهگانه، عضلات پمپ کننده تنفس را دچار خستگی میکنند. تحقیقات میدانی و آزمایشگاهی گروه تحقیقی مک کانل و همکاران، خستگی عضلات دمی را پس از قایقرانی، دوچرخه سواری، شنا، رقابت سهگانه و دوی ماراتون تردمیلی نشان دادهبودند. تمام مطالعات بالا خستگی عضلات دمی را از طریق حداکثر جریان دمی ارزیابی کردند. هرچند که حداکثر جریان دمی شایستگیهایی دارد (غیر تهاجمی، قابل حمل، استفاده راحت و سریع، راحت و پایا) اما ممکن است به علت مستعد تغییر بودن به خاطر تلاش فرد، مورد نکوهش قرار گیرد. به عبارت دیگر، کاهش حداکثر فشار دمی پس از فعالیت ممکن است به کاهش تلاش فرد نسبت داده شود تا فاکتورهای فیزیولوژیکی. با این وجود، خستگی عضله دیافراگم به دنبال فعالیت شدید از طریق تحریک الکتریکی عصب فرنیک تایید شده است. شواهدی از IMF بدنبال رقابتهای ورزشی بین المللی و تلاشهای حداکثری در آزمایشگاه و همچنین خستگی دیافراگم پس از تحریک الکتریکی نشان داده شده است (11).
تاثیر شنا بر خستگی عضلات تنفسی
فعالیت در محیطهای آبی شرایطی چالش برانگیز برای عضلات تنفسی است (11). محققان گزارش کردهاند که تنها یک شنای 200 متر کرال سینه با 90 تا 95 درصد حداکثر سرعت، با فشار دمی بیشینه بالایی ارتباط دارد (29%) و میتواند خستگی عضلات دمی را در زمانی کوتاهتر از 7/2 دقیقه ایجاد کند. این بیشترین میزان خستگی عضلات دمی است که تا کنون گزارش شده است. همچنین نشان داده شده است که تمرین شنا به تنهایی میتواند باعث توسعه عملکرد عضلات تنفسی شود و به این نکته اشاره دارد که در تمرینات شنا، عضلات دمی تحت تاثیر قرار میگیرند (12،9).
در تمرینات شنا، عضلات تنفسی به دلایل زیر تحت تاثیر قرار میگیرد:
1. کنترل تعداد تنفس و افزایش نیاز به کارایی بالاتر 2. غوطه ور شدن در آب باعث افزایش فشار به دیوارهی قفسه سینه میشود و به شکل یک مقاومت برای انجام تنفس عادی عمل میکند و در این حالت برای حفظ میزان تهویه باید دیوارهی قفسه سینه تقویت شود 3. افزایش بار مقاومتی در برابر جریان دم و بازدم 4. افزایش شدت انقباض عضلات تنفسی و افزایش حجم جاری 5. استفاده دو جانبه از پتانسیل عضلات کمکی تنفس برای کمک به ضربات دست در شنا (14،7).
فعالیت در محیطهای آبی در مقایسه با محیطهای خشک، نیازمند فعالیت تنفسی بیشتری بوده و بدنبال آن خستگی عضلات دمی اتفاق میافتد. در حقیقت هنگام تمرین در آب، مقاومت هوا در ریهها و سیستم تنفس، به دلیل فشار ناشی از چگالی گازها افزایش پیدا میکند (4).
اثر تمرینات IMT بر خستگی عضلات تنفسی
همانند اصولی که در تمرین تقویتی برای عضلات اندامها وجود دارد، عضلات دمی نیز برای ایجاد تغییرات فیزیولوژیکی در عملکرد و ساختار خود نیازمند تحریک مناسب هستند. تمرین دهنده عضلات دمی بر افزایش قدرت، توان و استقامت عضله دیافراگم و عضلات کمکی دم تمرکز میکند. برای اینکه IMT بتواند تغییراتی را در پاسخهای فیزیولوژیکی و عملکرد ورزشکاران ایجاد کند، باید اصول تمرینی مناسبی بکار گرفته شود. نوع تمرین بکار گرفته شده متناسب با هدف مورد نظر است. قدرت عضلات تنفسی در افراد سالم میتواند از طریق تمریناتی با بارهای فشاری بالا و تکرار کمتر، بهبود یابد (ترجیحا بیشتر از 50% حداکثر فشار دمی[2]) و در افراد دارای محدودیت سیستم تنفس این شدت باید کمتر از 50% باشد (10،8)، در حالی که استقامت عضلات تنفسی میتواند با تمریناتی که شامل میزان تکرار زیاد و شدت کم باشد بهبود یابد (5).
یکی از مکانیزمهایی که از طریق آن تقویت عضلات تنفسی میتواند باعث بهبود عملکرد ورزشی شود، کاهش مواد متابولیتی ناشی از خستگی عضلات تنفسی بیان شده است. تولید مواد متابولیتی میتواند جریان خون اندامها را از طریق تحریک سیستم عصبی سمپاتیک و انقباض عروقی، محدود کرده و آن را به سمت عضلات تنفسی بکشاند. بنابراین، تقویت سیستم تنفسی باعث کاهش تولید مواد متابولیتی و عواقب ذکر شده میشود و میتواند بر عملکرد ورزشهایی که نیازمند استفاده مداوم از دستها و پاها هستند تاثیر گذار باشد (11).
دستگاه IMT Threshold چیست؟
این وسیله، ابزاری است که از طریق آن میتوان در برابر عمل دم مقاومت ایجاد کرده و عضلات دمی را به این شکل تقویت کرد. مقاومت دستگاه نیز قابل تنظیم میباشد. همانطور که در شکل مشاهده میکنیم دستگاه مدرج بوده و در داخل آن فنری قرار داده شده است که هر چه قدر این فنر فشردهتر شود مقاومت دستگاه نیز افزایش مییابد. لازم است که در هنگام استفاده از این دستگاه مجاری بینی با استفاده از گیره مسدود شده تا مقاومت اعمال شده به طور کامل بر عضلات دمی اثر بگذارد. شدت تمرین مورد نیاز میتواند با توجه به هدف تمرین، به عنوان درصدی از حداکثر جریان دمی تنظیم شود.
اغلب تحقیقات فواید زیر را برای استفاده از تمریندهندههای عضلات دمی نشان دادهاند:
1. کاهش احساس تنگی نفس در ورزشکاران هنگام فعالیت بدنی شدید و در حالت عادی و ورزش سبک برای بیماران ریوی
2. افزایش قدرت عضلات دمی در طول تمرینات ورزشی شدید برای ورزشکاران
3. افزایش استقامت بیماران ریوی با بهبود در بعضی از پارامترهای عملکرد ریه
4. کاهش مصرف دارو و افزایش کیفیت زندگی در افراد مبتلا به بیماریهای مزمن
در افراد مبتلا به بیماریهای قلبی، آسم، دیابت، COPD و دیگر بیماریها، تهویه دقیقهای استراحتی، دو تا سه برابر بیشتر از نورم مشخص شده است. پر تهویهای حاد سلولها را دجار هایپوکسی میکند. سازوکار ناکارآمد سیستم انتقال اکسیژن در افراد دارای مشکلات ریوی، باعث ایجاد هایپوکسی در بافتها میشود. برای بیمارانی که ریه طبیعی دارند (مانند بیماری قلبی و دیابت)، پرتهویهای حبابچهای باعث کاهش بیش از حد دیاکسیدکربن در سرخرگها میشود. چون دیاکسیدکربن یک اتساع دهنده عروقی بالقوه است، از این رو کمبود آن باعث انقباض عروق و افزایش مقاومت در برابر جریان خون میشود. همچنین در حالت هایپوکسی در بافتها، رادیکالهای آزاد تولید میشود که سیستم ایمنی را تحت تاثیر قرار میدهد. در نتیجه فرد مستعد التهابهای مزمن، عفونتهای مکرر و التهاب راههای هوایی میشود (15،13).
اکنون دستگاه تمریندهنده عضلات دمی با شکلهای متفاوت و کاراییهای مشابهی به بازار عرضه شده است و میتواند به راحتی در اختیار مربیان، ورزشکاران و افراد دارای نیازهای درمانی قرار گرفته و به کار برده شود.
با توجه به نتایج بدست آمده از تحقیقات پیشین میتوان گفت که استفاده از این روش نه تنها هیچ گونه عوارضی بدنبال ندارد بلکه فواید آن هم در ورزشکاران و هم در افراد دارای محدودیتهای تنفسی به روشنی به اثبات رسیده است.
افسانه آستین چپ ، عضوکمیته آموزش و پژوهش هیأت پزشکی ورزشی کرمانشاه، کارشناسی ارشد تربیت بدنی، گرایش فیزیولوژی ورزشی دانشگاه رازی کرمانشاه
منابع
1) رمضانی، علیرضا: فیزیولوژی شنا (1386)، انتشارات کمیته ملی المپیک جمهوری اسلامی ایران، چاپ اول، ص38-10 .
2) کاشف، میر محمد. مرادی، فتاح (1388): علم تمرین در شنا. انتشارات مبتکران، چاپ اول، 57-14.
3) Astrand P, Rodahl K, Dahl H A, Stromme S B (2003). Text Book of Work Physiology. Chapter16 pages of 485-487. Human Kinetics; 4th Ed.
4) Azizimasouleh M, Razmjoo S, Hasan Harati S, Ahmadi P (2012). Effect of respiratory muscles training on swimming performance of elite female swimmers. Annals of Biological Research, 3 (1):196-203.
5) Griffiths LA (2009), the application of respiratory muscle training to competitive rowing )dissertation ( , School of Sport and Education Brunel University September.
6) Hill K, Eastwood P (2011). Effects of loading on upper airway and respiratory pump muscle motoneurons. Respiratory Physiology & Neurobiology 179, 64– 70.
7) Kilding AE, brown S, Mconnell AK (2010). Inspiratory muscle training improves 100 and 200 m swimming Performance. Eur J Appl Physiol 108:505–511.
8) Lima E V, Lima W L, Santos A N, Brito L M, Costa M (2008), inspiratory muscle training and respiratory exercise in children with asthma. J Bras pneumol; 34(8): 552-558.
9) Lomax ME, McConnell AK (2003). Inspiratory muscle fatigue in swimmers after a single 200m swim. J Sports Sci 21:659–64.
10) Magadel R, Mcconell AK, Beckerman M, Weiner P (2007), inspiratory muscle training in pulmonary rehabilitation program inCOPD patients. Respiratory Medicine, 101, 1500-1505.
11) McConnell AK (2009): respiratory muscle training as an ergogenic aid. J Exerc Sci Fit Vol 7 No 2 Suppl S18–S27.
12) Mickleborough T D. Stager J M. Chatham K. Lindley M R. Ionescu AA (2008), Pulmonary adaptations to swim and inspiratory muscle training. Accepted: 28 April 2008/Published online: 14 May 2008, Springer-Verlag.
13) Physiology News | No. 68 | Autumn 2007 | www.physoc.org
14) Wells GD, plyley M, tomas S, goodman L, duffin J (2005). Effects of concurrent inspiratory and expiratory muscle training on respiratory and exercise performance in competitive swimmers. Eur J Appl Physiol 94: 527–540.