Wybrane zagadnienia medycyny sportowej - ebook

Seria wydawana pod patronatem Kolegium Lekarzy Rodzinnych w Polsce

RADA PROGRAMOWA

Dr med. Maciej Godycki-Ćwirko

p.o. kierownik Zakładu Medycyny Rodzinnej i Medycyny Społeczności Lokalnych UM w Łodzi, prezes Kolegium Lekarzy Rodzinnych w Polsce

Prof. zw. tyt. med. J. Bożydar Latkowski

jako jeden z pierwszych organizował szkolenie lekarzy rodzinnych w Polsce, Zakład Medycyny Rodzinnej i Medycyny Społeczności Lokalnych UM w Łodzi

Prof. dr hab. n. med. Witold Lukas

kierownik Katedry i Zakładu Medycyny Rodzinnej SUM, członek Prezydium Zarządu Głównego Kolegium Lekarzy Rodzinnych w Polsce

Lek. Jacek R. Łuczak

doradca Głównego Inspektora Sanitarnego, członek Prezydium Zarządu Głównego Kolegium Lekarzy Rodzinnych w Polsce

Dr med. Artur Mierzecki

kierownik Samodzielnej Pracowni Kształcenia Lekarza Rodzinnego PUM w Szczecinie, członek Zarządu Głównego Kolegium Lekarzy Rodzinnych w Polsce

Dr med. Tomasz Tomasik

adiunkt w Zakładzie Medycyny Rodzinnej Katedry Chorób Wewnętrznych i Gerontologii UJ CM, członek Prezydium Zarządu Głównego Kolegium Lekarzy Rodzinnych w Polsce

Dr hab. med. Adam Windak

konsultant krajowy w dziedzinie medycyny rodzinnej, kierownik Zakładu Medycyny Rodzinnej Katedry Chorób Wewnętrznych i Gerontologii UJ CM, wiceprezes Kolegium Lekarzy Rodzinnych w PolsceAUTORZY I REDAKTORZY NAUKOWI

Dr n. med. Andrzej Bugajski

Wyższa Szkoła Fizjoterapii we Wrocławiu

Dr n. k.f. Andrzej Czamara

Wyższa Szkoła Fizjoterapii we Wrocławiu

Dr n. med. Witold Furgał

NZOZ MEDIVITSPORT s.c. w Tarnobrzegu

Wyższa Szkoła Społeczno-Przyrodnicza im. Wincentego Pola w Lublinie

Prof. dr hab. n. med. Anna Jegier

Zakład Medycyny Sportowej, Uniwersytet Medyczny w Łodzi

Prof. dr hab. n. med. Krzysztof Klukowski

Wyższa Szkoła Fizjoterapii we Wrocławiu

Instytut Optoelektroniki Wojskowej Akademii Technicznej im. Jarosława Dąbrowskiego w Warszawie

Jarosław Krawczyk

lekarz specjalista medycyny rodzinnej

Zakład Medycyny Rodzinnej i Medycyny Społeczności Lokalnych

Uniwersytet Medyczny w Łodzi

Dr n. med. Zbigniew Krenc

Klinika Pediatrii, Kardiologii Prewencyjnej i Immunologii Wieku Rozwojowego

Uniwersytet Medyczny w Łodzi

Prof. dr hab. n. med. Krystyna Nazar

Instytut Medycyny Doświadczalnej i Klinicznej im. Mirosława Mossakowskiego PAN w Warszawie

Wojskowy Instytut Medycyny Lotniczej w Warszawie

Dr n. farm. Andrzej Pokrywka

Zakład Badań Antydopingowych, Instytut Sportu w Warszawie

Prof. dr hab. n. med. Jerzy Smorawiński

Katedra Medycyny Sportu i Fizykoterapii

Akademia Wychowania Fizycznego w Poznaniu

Prof. dr hab. n. med. Jerzy Widuchowski

Regionalny Ośrodek Chirurgii Kolana, Artroskopii i Traumatologii Sportowej

Wojewódzki Szpital Chirurgii Urazowej w Piekarach ŚląskichPRZEDMOWA

Niniejsza publikacja jest przeznaczona dla lekarzy rodzinnych. Pozycja ta wchodzi w skład serii „Praktyka lekarza rodzinnego” wydawanej od kilku lat przez Wydawnictwo Lekarskie PZWL, zawiera więc opracowania tematów i zagadnień istotnych z punktu widzenia lekarzy podstawowej opieki zdrowotnej. Autorami są specjaliści w każdym z omawianych tematów.

W początkowych rozdziałach przedstawiono fizjologiczne podstawy wysiłku fizycznego i metody oceny wydolności fizycznej organizmu człowieka jako podstawy programowania obciążeń treningowych. W kolejnych — zapoznano czytelnika z medycznymi aspektami sportu dzieci i młodzieży oraz aktualnymi zaleceniami regularnej aktywności fizycznej dla osób dorosłych w ramach promocji zdrowia oraz zapobiegania chorobom przewlekłym i wspomagania ich leczenia. Omówiono korzyści aktywności fizycznej stosowanej u osób z chorobą niedokrwienną serca, nadciśnieniem tętniczym, otyłością, cukrzycą, chorobami układu oddechowego i osteoporozą. Opisano także podstawowe zagadnienia z zakresu ortopedii i traumatologii sportowej, w tym zasady badania ortopedycznego oraz monitorowania mobilności narządu ruchu u osób uprawiających sport. Poruszono również tematy z zakresu dozwolonego i niedozwolonego wspomagania zdolności wysiłkowych organizmu człowieka nie tylko w sporcie, lecz także w zajęciach rekreacyjnych. Trzeba pamiętać, że regularna aktywność fizyczna jest jednym z ważniejszych zachowań zdrowotnych i należy niemal do obowiązków dbającego o zdrowie współczesnego człowieka: o małej i dużej wydolności fizycznej, zdrowego i chorego, dziecka oraz dorosłego. Wszyscy mogą uzyskać korzyści z uprawiania sportu. Ważna jest jednak odpowiednia kwalifikacja do treningu fizycznego, charakterystyka zalecanych ćwiczeń fizycznych oraz profesjonalne, kliniczne monitorowanie odpowiedzi organizmu człowieka na wysiłek fizyczny.

Czytelnik znajdzie w książce aktualne podstawy prawne i medyczne obowiązujące w procesie orzekania o zdolności do uprawiania sportu.

Książka może być przydatna nie tylko dla lekarzy rodzinnych, lecz także lekarzy innych specjalności, którzy zalecają regularną aktywność fizyczną jako metodę zapobiegania lub wspomagania leczenia chorób przewlekłych, oraz lekarzy udzielających porad osobom uprawiającym sport w ramach dodatkowych uprawnień, a także fizjoterapeutów oraz studentów różnych kierunków, m.in.: lekarskiego, zdrowia publicznego, fizjoterapii. Mam nadzieję, że lektura książki pomoże lekarzom zajmującym się osobami uprawiającymi sport w umacnianiu ich dobrego stanu zdrowia oraz zwróci uwagę na znaczenie regularnej aktywności fizycznej w profilaktyce i wspomaganiu leczenia chorób przewlekłych.

Anna JegierROZDZIAŁ 1 FIZJOLOGICZNE PODSTAWY WYSIŁKÓW FIZYCZNYCH. ZMIANY TRENINGOWE W ORGANIZMIE CZŁOWIEKA KRYSTYNA NAZAR

Zdolność organizmu człowieka do wysiłku fizycznego

Termin „wysiłek fizyczny” oznacza nie tylko aktywność mięśni szkieletowych, ale również zmiany czynności narządów i układów współdziałających w zaopatrzeniu pracujących mięśni w tlen i substraty energetyczne oraz w usuwaniu ciepła i produktów przemiany materii z mięśni. Ważnym elementem wysiłku jest też aktywność procesów regulacyjnych zapobiegających zaburzeniom homeostazy ogólnoustrojowej i upośledzeniu zaopatrzenia mózgu w tlen i glukozę. Zdolność do wysiłku określa się poprzez: sprawność fizyczną, wydolność fizyczną oraz tolerancję wysiłkową.

Sprawność fizyczna

Pojęcie to obejmuje cechy motoryczne, takie jak szybkość ruchów, siła mięśni, gibkość (giętkość ciała, zwinność) i wytrzymałość. Zależą one przede wszystkim od właściwości układu ruchowego.

Duże znaczenie w kształtowaniu cech motorycznych ma częstotliwość impulsów nerwowych pobudzających mięśnie, szybkość przewodzenia tych impulsów i koordynacja ruchów. O wielkości maksymalnej siły mięśniowej decyduje zawartość białek kurczliwych w komórkach mięśniowych.

Natomiast szybkość skurczów mięśnia determinowana jest w znacznym stopniu przez zawartość w składzie mięśnia komórek (włókien) szybko kurczących się. Maksymalna szybkość skurczów, siła i moc generowana w czasie wysiłku zależą też od zawartości w komórkach mięśniowych łatwo dostępnych substratów energetycznych, takich jak fosfokreatyna i glikogen, umożliwiających natychmiastowy wzrost tempa uwalniania energii bez udziału tlenu. Duża zawartość włókien wolno kurczących się i szybko kurczących się oksydacyjnych sprzyja większej odporności na zmęczenie (wytrzymałości). W przypadku wysiłków długotrwałych pojęcie wytrzymałości jest równoznaczne z pojęciem ogólnej wydolności fizycznej (patrz dalej). Wśród cech motorycznych decydujących o sprawności fizycznej duże znaczenie ma też gibkość, która zależy od funkcji i ruchomości stawów oraz właściwości elastycznych więzadeł i innych elementów łącznotkankowych układu ruchowego, a także od stopnia otłuszczenia ciała.

Tabela 1.1. Typy włókien (komórek) mięśniowych

+--------------------------------------------------------------------------+
| Włókna wolno kurczące się, czerwone |
| |
| (włókna typu I, SO) |
| |
| zdolność pozyskiwania energii w procesach tlenowych +++ |
| |
| zdolność pozyskiwania energii w procesach beztlenowych + |
| |
| odporność na zmęczenie +++ |
+--------------------------------------------------------------------------+
| Włókna szybko kurczące się oksydacyjne, czerwone (włókna typu IIA, FOG) |
| |
| zdolność pozyskiwania energii w procesach tlenowych ++ |
| |
| zdolność pozyskiwania energii w procesach beztlenowych ++ |
| |
| odporność na zmęczenie ++ |
+--------------------------------------------------------------------------+
| Włókna szybko kurczące się glikolityczne, białe (włókna typu IIX, FG) |
| |
| zdolność pozyskiwania energii w procesach tlenowych + |
| |
| zdolność pozyskiwania energii w procesach beztlenowych +++ |
| |
| odporność na zmęczenie + |
+--------------------------------------------------------------------------+

Wydolność fizyczna

Wydolność fizyczna, zwana też ogólną wydolnością fizyczną, jest to zdolność do ciężkich i długotrwałych wysiłków bez głębszych zaburzeń homeostazy oraz zdolność szybkiej likwidacji zmian zmęczeniowych. Wydolność zależy w dużym stopniu od funkcji narządów i układów wspomagających działanie układu ruchowego.

W praktyce najważniejszym wskaźnikiem wydolności fizycznej jest maksymalny pobór tlenu (VO₂max). Wśród czynników determinujących VO₂max najważniejsze znaczenie ma maksymalna pojemność minutowa serca. Przeciętne wartości VO₂max u młodych mężczyzn (20–25 lat) nieuprawiających sportu wynoszą w populacji polskiej 2,8–3,2 l/min (około 40 ml/kg/min), a u kobiet 2–2,5 l/min (30–40 ml/kg/min). U sportowców uprawiających wytrzymałościowe dyscypliny sportu VO₂max mieści się na ogół w granicach 4,5–5,5 l/min (50–60 ml/kg/min), wyjątkowo przekracza 6,5 l/min, u kobiet uprawiających dyscypliny wytrzymałościowe przeciętne wartości wynoszą 3,0–3,5 l/min (50–60 ml/kg/min). Różnice w VO₂max przeliczonym na masę ciała pomiędzy kobietami i mężczyznami związane są m.in. z większą zawartością tłuszczu u kobiet.

Wielkość VO₂max zmienia się z wiekiem (rycina 1.1). Maksymalne wielkości osiągane są między 20. a 25. rokiem życia. Zmniejszanie się VO₂max jest efektem biologicznego procesu starzenia się (m.in. zmniejszenia maksymalnej częstości skurczów serca, atrofii mięśni itp.), zmniejszania się aktywności ruchowej i przebytych chorób. U ludzi o przeciętnej aktywności obniżanie się VO₂max wynosi około 1% na rok.

Maksymalny pobór tlenu uważany jest za dobry wskaźnik wydolności fizycznej, ponieważ określa zakres obciążeń, przy którym możliwe jest pełne pokrycie zapotrzebowania na tlen. Co więcej, odczucie ciężkości pracy i stopień aktywacji funkcji układu oddechowego i układu krążenia oraz wzrost temperatury ciała zależą od wielkości tzw. obciążenia względnego. Jest to stosunek zapotrzebowania na tlen podczas wysiłku do VO₂max wyrażony w procentach. Obciążenie względne jest dobrą, jednak nie idealną miarą ciężkości wysiłku, ponieważ osoby o małej wydolności (VO₂max < 30 ml/kg/min) gorzej tolerują długotrwałą pracę o takim samym obciążeniu względnym niż osoby o dużej wydolności. Istotne znaczenie ma także to, że podczas wysiłku o wzrastającym obciążeniu zapotrzebowanie na tlen wzrasta liniowo, natomiast zmiany wielu parametrów fizjologicznych nie mają przebiegu liniowego. Po przekroczeniu obciążenia równego 50–70% VO₂max określanego jako próg anaerobowy dochodzi do szybkiego wzrostu stężenia kwasu mlekowego we krwi (rycina 1.2), wzrostu wentylacji minutowej płuc nadmiernego w stosunku do tempa pobierania tlenu, wzrostu stężenia we krwi katecholamin itp. Tak więc ważnym wskaźnikiem wydolności, chociaż rzadziej oznaczanym niż VO₂max, jest także próg anaerobowy.

Tabela 1.2. Czynniki kształtujące wydolność fizyczną

+--------------------------------------------------------------------------+
| - zdolność pobierania tlenu przez organizm |
| |
| - sprawność regulacji temperatury ciała |
| |
| - wielkość zasobów węglowodanowych organizmu (zawartość glikogenu |
| w mięśniach i wątrobie) |
| |
| - sprawność działania mechanizmów regulujących metabolizm oraz |
| zdolność mięśni do utleniania substratów energetycznych |
| |
| - czynniki psychologiczne (motywacja, percepcja zmian |
| zmęczeniowych, doświadczenie) |
+--------------------------------------------------------------------------+

Tabela 1.3. Czynniki determinujące maksymalny pobór tlenu (VO₂max)

+--------------------------------------------------------------------------+
| Transport tlenu |
| |
| – maksymalna wentylacja minutowa płuc |
| |
| – maksymalna pojemność dyfuzyjna płuc |
| |
| – maksymalna pojemność minutowa serca |
| |
| - maksymalna częstość skurczów serca |
| |
| - maksymalna objętość wyrzutowa |
| |
| – maksymalny przepływ krwi przez mięśnie |
| |
| – objętość krwi i stężenie hemoglobiny |
+--------------------------------------------------------------------------+
| Zużycie tlenu przez mięśnie |
| |
| – liczba naczyń włosowatych oplatających komórki mięśniowe |
| |
| – zawartość mioglobiny w komórkach |
| |
| – liczba mitochondriów |
| |
| – aktywność enzymów procesów utleniania |
+--------------------------------------------------------------------------+

Rycina 1.1. Zmniejszanie się pułapu tlenowego z wiekiem u mężczyzn.

Tolerancja wysiłkowa

Tolerancja wysiłkowa oznacza zdolność do wykonywania wysiłków o określonym obciążeniu względnym (% VO₂max) przez określony czas i w określonych warunkach, bez głębszych zaburzeń homeostazy (np. kwasicy, hipertermii) i niekorzystnych zmian w funkcjonowaniu różnych narządów.

U ludzi chorych i osób w starszym wieku często określa się tolerancję wysiłkową w celu oceny ich stanu zdrowia i sformułowania zaleceń dotyczących trybu życia lub obciążeń stosowanych w ramach rehabilitacji. Przykładowo u pacjentów z chorobą wieńcową określa się najwyższe obciążenie, które nie powoduje niedotlenienia mięśnia sercowego w ciągu 15 lub 30 min wysiłku, a u pacjentów z nadciśnieniem — najwyższe obciążenie niepowodujące wzrostu ciśnienia tętniczego powyżej 220/120 mmHg. Tolerancja wysiłkowa stanowi też podstawę określania dopuszczalności obciążeń wysiłkowych w pracy zawodowej.

Rycina 1.2. Zmiany stężenia mleczanu we krwi podczas wysiłku o wzrastającym obciążeniu.

Fizjologiczna klasyfikacja wysiłków fizycznych

Do podstawowych kryteriów podziału wysiłków należą: rodzaj skurczów mięśni, czas wysiłku i wielkość zaangażowanej masy mięśni (tabela 1.4). Miarą intensywności bezwzględnej wysiłków statycznych jest wielkość generowanej siły, a miarą intensywności względnej jest stosunek aktualnie generowanej siły do siły maksymalnego skurczu dowolnego danej grupy mięśni (maximal voluntary contraction, MVC) wyrażony w procentach (% MVC).

Tabela 1.4. Podstawowa klasyfikacja wysiłków

+--------------------------------------------------------------------------+
| Rodzaj skurczów |
| |
| - Wysiłki statyczne (skurcze izometryczne) |
| |
| - Wysiłki dynamiczne (skurcze izotoniczne i auksotoniczne) |
+--------------------------------------------------------------------------+
| Czas wysiłku |
| |
| - Wysiłki krótkotrwałe (< 15 min) |
| |
| - Wysiłki o średnim czasie trwania (15–30 min) |
| |
| - Wysiłki długotrwałe (> 30 min) |
+--------------------------------------------------------------------------+
| Masa mięśni (% całkowitej masy mięśni) |
| |
| - Wysiłki lokalne (< 30% ) |
| |
| - Wysiłki ogólne (> 30%) |
+--------------------------------------------------------------------------+

Miarą intensywności wysiłków dynamicznych może być moc, czyli całkowity wydatek energii w jednostce czasu (wyrażony w watach, kJ/min, kJ/godz. itp.) lub odpowiadające mu zapotrzebowanie tlenowe (wyrażone w l/min). W badaniach klinicznych intensywność wysiłku często określana jest jako wielokrotność spoczynkowego tempa przemiany materii, a ściślej mówiąc — spoczynkowego pobierania tlenu. Ekwiwalentem spoczynkowego VO₂ jest met (1 met = 3,7 ml O₂/min/kg).

Obciążenie, przy którym osiągany jest VO₂max, nosi też nazwę obciążenia maksymalnego, natomiast wszystkie obciążenia mniejsze od maksymalnego określa się jako submaksymalne, a większe jako supramaksymalne (rycina 1.3).

Rycina 1.3. Pobieranie tlenu przez organizm podczas wysiłku o wzrastającym obciążeniu. Linia przerywana oznacza zapotrzebowanie tlenowe przy kolejnych obciążeniach.

Klasyfikację wysiłków submaksymalnych w zależności od obciążenia względnego przedstawiono w tabeli 1.5. Klasyfikacja ta odnosi się do zdrowych, młodych ludzi i odpowiada ich odczuciu ciężkości wysiłku. U ludzi w starszym wieku i chorych z przewlekłymi schorzeniami tolerancja wysiłków może być zmniejszona na skutek fizjologicznego procesu starzenia się i różnego typu zmian patologicznych, np. bólu wieńcowego, lub zmian ischemicznych w EKG pojawiających się przy małych obciążeniach. Generalnie u osób starszych i chorych przyjmuje się, że obciążenia powyżej 30% VO₂max należy uznać za obciążenie duże.

Tabela 1.5. Klasyfikacja wysiłków submaksymalnych na podstawie obciążenia względnego

+--------------------------------------+--------------------------------------+
| Wysiłki statyczne | Wysiłki dynamiczne |
+--------------------------------------+--------------------------------------+
| – lekkie (< 10% MVC) | – lekkie (< 30% VO₂max) |
+--------------------------------------+--------------------------------------+
| – średnio ciężkie (10–20% MVC) | – średnio ciężkie (30–50% VO₂max) |
+--------------------------------------+--------------------------------------+
| – ciężkie (20–30% MVC) | – ciężkie (50–75% VO₂max) |
+--------------------------------------+--------------------------------------+
| – bardzo ciężkie (> 30% MVC) | – bardzo ciężkie (> 75% VO₂max) |
+--------------------------------------+--------------------------------------+

MVC – maksymalna siła skurczu dowolnego zaangażowanej grupy mięśni,
VO₂max – maksymalny pobór tlenu

W zależności od rodzaju procesów metabolicznych przeważających w pokrywaniu zapotrzebowania energetycznego wysiłki podzielić można na anaerobowe (beztlenowe) i aerobowe (tlenowe). Maksymalny czas trwania wysiłków anaerobowych nie przekracza 2–3 min. Należą do nich wysiłki statyczne o intensywności większej niż 30% MVC i wysiłki dynamiczne supramaksymalne.

Ważnym kryterium klasyfikacji wysiłków dynamicznych jest stosunek obciążenia do progu anaerobowego. Próg ten uważany jest za granicę między obciążeniami umiarkowanymi i dużymi.

Reakcje organizmu człowieka na wysiłek fizyczny

Reakcja układu oddechowego na wysiłki

Podczas wysiłku prawie natychmiast zwiększa się wentylacja płuc dzięki aktywacji ośrodków oddechowych przez impulsy pochodzące z ośrodków ruchowych kory mózgowej. Do przyspieszenia i pogłębienia oddechów przyczyniają się także odruchy z mechanoreceptorów mięśni i ścięgien oraz chemoreceptorów mięśniowych, a także wzrost stężenia we krwi CO₂ i jonów wodorowych oraz wzrost temperatury ciała. Maksymalna wentylacja płuc waha się, w zależności od rozmiarów ciała, od 100 do 200 l/min. W spoczynku oraz przy umiarkowanych i lekkich wysiłkach stosunek wentylacji do pobierania tlenu wynosi 23–28. Przy obciążeniach 50–70% VO₂max wentylacja wzrasta gwałtownie, a stosunek jej do pobierania tlenu rośnie powyżej 30. Obciążenie, przy którym następuje nieproporcjonalny do pobierania tlenu wzrost wentylacji, nosi nazwę progu wentylacyjnego. Próg ten pokrywa się na ogół z progiem anaerobowym. Progowi wentylacyjnemu towarzyszy progowy wzrost wydalania CO₂ (VCO₂) i ilorazu oddechowego (VCO₂/VO₂). Po przekroczeniu progu wentylacyjnego wzrasta szybko częstość oddechów, natomiast objętość oddechowa ulega ograniczeniu.

Maksymalna częstość oddechów osiągana podczas wysiłków wynosi 40–60 oddechów/min, a objętość oddechowa — 30–60% pojemności życiowej płuc. Odczucie duszności, które często występuje podczas ciężkich wysiłków, nie jest przejawem niedoboru tlenu, pojawia się ono zwykle wtedy, kiedy wentylacja płuc osiąga 50% maksymalnej dowolnej wentylacji i jest tym silniejsze, im mniejsza jest różnica między wentylacją aktualną a maksymalną dowolną.

U zdrowych ludzi wentylacja płuc osiągana podczas wysiłku na ogół jest niższa od maksymalnej dowolnej wentylacji płuc. Maksymalny pobór tlenu nie jest więc ograniczony przez niedostateczny wzrost wentylacji płuc. Ograniczenie takie może jednak wystąpić u osób z chorobami układu oddechowego lub u bardzo dobrze wytrenowanych sportowców pokonujących ekstremalne obciążenia.

Maksymalna wentylacja zmniejsza się z wiekiem. Zmniejszenie to sięga 20–25% pomiędzy 20. a 60. rokiem życia.

Tabela 1.6. Dystrybucja przepływu krwi (pojemności minutowej serca) w spoczynku i w czasie wysiłku

Spoczynek

Wysiłek

70%

VO₂max

100%

VO₂max

ml/min

ml/min

ml/min

Pojemność minutowa

5800

21 000

25 000

Mięśnie szkieletowe

1200

14 000

22 000

Mięsień sercowy

250

850

1000

Trzewia

1400

1050

300

Nerki

1100

730

250

Mózg

750

950

750

Skóra

700

3150

600

Inne narządy

600

620

100