Вентиляция — это механизм, проводящий воздух внутрь легких и обратно. Не весь вдыхаемый и входящий в легкие воздух достигает альвеол.

Легкие — это эластичные пассивные структуры, то есть неспособные к активным действиям для изменения собственного состояния. Их наполнение и освобождение от воздуха обеспечивается за счет перепадов давления внутри плевральной полости, где они находятся; эти перепады происходят в результате работы дыхательных мышц.

Снижение эластичности легких значительно снижает эффективность легочной вентиляции.

Дыхательный процесс можно разделить на две части. Первая представлена газообменом — процессом, направляющим кислород из окружающей среды к клеткам, а затем — в обратном направлении — углекислый газ от клеток наружу. Более детально этот механизм состоит из трех различных действий:

— вентиляция, то есть приток и отток воздуха из легких;

— диффузия, представляющая собой непосредственный газообмен на альвеолярном уровне;

— транспортировка, состоящая из ряда действий для более легкого и быстрого переноса молекул кислорода и углекислого газа от места газообмена (альвеолы) к клеткам и обратно.

Вторая часть дыхательного процесса представлена клеточным дыханием, состоящим из серии сложных метаболических реакций, необходимых для преобразования кислорода, доставленного в процессе дыхания, и энергетических субстратов, полученных из пищи, в энергию для выживания или, к примеру, спортивной деятельности.

Механизм дыхания

Механизм дыхания подразделяется на две фазы: вдох, то есть ввод воздуха внутрь легочного пространства, и выдох, то есть выход воздуха из легких.

Вдох является результатом активного мышечного действия. Самой главной мышцей для производства каждого вдоха является диафрагма. Она представляет собой купольную мышцу, натянутую между внутренним сводом последних ребер и грудиной. При сокращении она опускается, смещая содержимое брюшной полости вниз, что приводит к увеличению объема плеврической полости. Если потребность в кислороде возрастает, и, следовательно, необходимо ввести в легкие больше воздуха, две другие мышцы помогают сделать дыхание более глубоким, еще сильнее увеличивая объем грудной клетки. Мышцы живота расслабляются, что позволяет внутренним органам сместиться вперед и вниз под воздействием давления диафрагмы, которая в результате может еще больше опуститься; тогда как внешние межребер-ные мышцы, сокращаясь, приподнимают грудную клетку за счет подъема и расширения ребер, что также способствует увеличению объема плеврической полости.

При увеличении объема плеврической полости во время нормального вдоха происходит уменьшение давления внутри нее, что, в свою очередь, вызывает расширение легких и, следовательно, поступление воздуха.

Главный принцип дыхания основан на зависимости между давлением и объемом, описанной законом Бойля, который гласит, что «при постоянной температуре объем (V) определенного количества газа изменяется обратно пропорционально давлению (P) этого газа».

Выдох — это более простой процесс. По окончании вдоха, усиленного или обычного, диафрагма и межреберные мышцы расслабляются и, следовательно, грудная клетка уменьшается в объеме, а легкие сдуваются. Как можно заметить, при естественном и спокойном дыхании выдох является в чистом виде пассивным явлением. Однако он становится активным при тяжелых физических упражнениях или при усиленном выдохе, когда в связи с необходимостью максимально освободить плеврическую полость от остаточного воздуха задействуются дыхательные мышцы. К ним относятся мышцы живота и, в меньшей степени, внутренние межребер-ные мышцы. Мышцы живота, сокращаясь, толкают вверх внутренние органы и, следовательно, диафрагму. Тогда как внутренние межреберные мышцы опускают и сближают между собой ребра, сокращая объем грудной клетки..

Подготовка, а не гипервентиляция!

В прошлом зачастую использовалась техника дыхательной подготовки, подразумевавшая гипервентиляцию. Но эта методика оказалась слишком опасной для подводников, поскольку она снижает способность предчувствовать персональный физиологический предел.

При задержке дыхания в состоянии покоя в нашем распоряжении есть около 600 мл кислорода, и это количество исчерпывается у человека средней тренированности за 2–3 минуты задержки дыхания. Артериальное парциальное давление кислорода (PpO₂) падает примерно до 65 мм рт. ст., а парци²альное давление углекислого газа (PpCO₂) поднимается примерно до 50 мм рт. ст.²Высокое давление CO₂ играет гораздо более важную роль для появления сокращений диафрагмы, чем низкое давление O₂, именно оно заставляет человека прекратить задержку дыхания.

Если человек добровольно гипервен-тилирует легкие примерно одну минуту, газообмен в альвеолах настолько возрастает, что состав альвеолярного воздуха оказывается почти идентичным атмосферному. Таким образом, PO₂ на альвеолярном уровне может достигнуть 135 мм рт. ст., тогда как PCO₂ упадет до 20 мм рт. ст. Однако из-за особого механизма диссоциации гемоглобина количество кислорода в артериальной крови мало меняется.

Главным эффектом гипервентиляции оказывается уменьшение содержания углекислого газа в организме, что отдаляет время появления сокращений диафрагмы и продлевает, таким образом, погружение, но, однако, мешает подводнику почувствовать, когда мозг в результате нехватки кислорода «отключится». Другим следствием гипервентиляции является чрезмерное удаление углекислого газа, что приводит к повышению pH и алкалозу (нарушению кислотнощелочного равновесия в организме). Это явление приводит к сужению сосудов во всех отделах тела, включая мозг. В такой ситуации у человека могут возникнуть головокружения, спазмы, а иногда может произойти кратковременная потеря сознания в результате гипоксического алкалоза.

Из всего этого можно заключить, что, если объем вдыхаемого воздуха превышает норму, происходит гипервентиляция, а если она окажется продолжительной, то приведет к головокружению, гулу в ушах и легкому покалыванию в конечностях.

Правильным будет медленное и не слишком глубокое дыхание, при продолжительности вдоха и выдоха 10–15 секунд каждый, что вряд ли приведет к гипервентиляции и, следовательно, к вышеназванным симптомам.

Нужно стремиться к мышечному и психологическому расслаблению и вытекающему из него хорошему самочувствию.

В среднем для достижения хорошего результата может быть достаточно трехчетырех полных дыхательных актов, чтобы расслабиться и подготовиться к спуску.

Опытный ныряльщик, хорошо знающий свое тело и умеющий правильно дышать, может тратить на это различное время в зависимости от своего опыта и потребностей.

Диафрагмальное дыхание

Обычно мы неосознанно используем дыхание грудного типа. Тем не менее, даже если его не усиливать, грудное дыхание имеет свои ограничения: оно менее расслабляющее и утомляет мускулатуру грудной клетки.

При диафрагмальном дыхании (дыхание посредством движения диафрагмальной мышцы) в нижнюю часть легких (более вместительную) попадает большее количество воздуха и с меньшим усилием, чем при работе мышц грудной клетки.

Речь идет о более расслабляющем дыхании, способствующем хорошему самочувствию и концентрации.

Многие техники расслабления ссылаются или непосредственно связаны с динамикой диафрагмального дыхания.

Чтобы добиться наилучших результатов, следует начать дыхание, используя лишь диафрагму, делая медленные и не слишком глубокие движения. Медленно прогибая диафрагму вниз, мы вдыхаем воздух, который достигнет даже нижних полостей легких. Движение должно быть медленным и постепенно усиливающимся, а по времени занимать около 10 секунд.