Влияние систематических занятий спортом на жизненную емкость легких (ЖЕЛ): Анализ физиологических механизмов, нормативных показателей и методов функциональной диагностики

Введение: Жизненная емкость легких как интегральный показатель спортивной физиологии

В мире спортивной физиологии, где каждая доля секунды и каждый ватт мощности имеют критическое значение, функциональное состояние кардиореспираторной системы выступает краеугольным камнем успеха. Среди множества измеряемых параметров, Жизненная Емкость Легких (ЖЕЛ) занимает одно из центральных мест. ЖЕЛ — это не просто объем воздуха; это интегральный показатель, отражающий резервные возможности аппарата внешнего дыхания и косвенно — эффективность аэробного метаболизма.

Актуальность изучения влияния систематических занятий спортом на ЖЕЛ обусловлена необходимостью разработки научно обоснованных программ тренировок и критериев спортивного отбора. Понимание физиологических механизмов, лежащих в основе адаптационного увеличения ЖЕЛ, позволяет спортивным врачам и тренерам оптимизировать тренировочный процесс, направленный на повышение производительности и профилактику патологических состояний, связанных с перенапряжением дыхательной системы.

Настоящий литературный обзор ставит целью систематизацию и критический анализ современных научных данных о взаимосвязи между систематическими физическими нагрузками и динамикой изменения ЖЕЛ. В последующих разделах будут детально рассмотрены структурные компоненты ЖЕЛ, физиологические механизмы адаптации, количественные различия между спортивными специализациями, а также современные методы диагностики, применяемые в спортивной медицине.

Теоретические основы и структура ЖЕЛ в контексте спортивной адаптации

Ключевой тезис: Дать исчерпывающее определение ЖЕЛ и раскрыть ее связь с общей емкостью легких (ОЕЛ) и остаточным объемом легких (ООЛ).

Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) определяется как максимальный объем воздуха, который может быть выдохнут после максимально глубокого вдоха. Этот показатель является одним из важнейших критериев функционального состояния аппарата внешнего дыхания, поскольку он напрямую отражает площадь дыхательной поверхности, участвующей в газообмене, и максимальную подвижность грудной клетки и диафрагмы.

С физиологической точки зрения, ЖЕЛ является частью более крупного показателя — Общей Емкости Легких (ОЕЛ). ОЕЛ представляет собой максимальный объем воздуха, который может вместить дыхательная система после максимально глубокого вдоха. Разница между этими двумя показателями заключается в Остаточном Объеме Легких (ООЛ) — объеме воздуха, который остается в легких после максимально глубокого выдоха и не может быть измерен с помощью обычной спирометрии.

Формула взаимосвязи:
ОЕЛ = ЖЕЛ + ООЛ

Таким образом, ЖЕЛ отражает функциональную подвижность дыхательной системы, тогда как ОЕЛ характеризует ее анатомическую вместимость. У спортсменов адаптация проявляется в оптимизации обоих параметров, но наибольший рост наблюдается именно в ЖЕЛ за счет увеличения резервных объемов.

Компоненты жизненной емкости легких

ЖЕЛ, в свою очередь, является суммой трех базовых легочных объемов, каждый из которых играет свою роль в обеспечении высокой легочной вентиляции, необходимой при интенсивных физических нагрузках:

1. Дыхательный Объем (ДО): Объем воздуха, который вдыхается и выдыхается при спокойном дыхании. У спортсменов в покое ДО может быть немного увеличен.
2. Резервный Объем Вдоха (РОВд): Максимальный дополнительный объем воздуха, который можно вдохнуть после обычного спокойного вдоха.
3. Резервный Объем Выдоха (РОВыд): Максимальный дополнительный объем воздуха, который можно выдохнуть после обычного спокойного выдоха.

Формула структуры ЖЕЛ:
ЖЕЛ = ДО + РОВд + РОВыд

Систематические тренировки направлены на развитие именно резервных объемов (РОВд и РОВыд). Их увеличение позволяет спортсмену задействовать более обширные участки легочной ткани при форсированном дыхании, что критически важно для максимального насыщения крови кислородом в условиях высокой физической активности. И что из этого следует? Увеличение этих резервов напрямую коррелирует с повышением порога анаэробного обмена и, следовательно, с выносливостью атлета.

Соотношение Фактической и Должной ЖЕЛ у спортсменов

В спортивной физиологии принято сравнивать измеренное значение ЖЕЛ — Фактическую ЖЕЛ (ФЖЕЛ) — с расчетным нормативным значением — Должной ЖЕЛ (ДЖЕЛ). ДЖЕЛ рассчитывается на основе антропометрических данных (рост, возраст, пол) для общей популяции.

Систематические занятия спортом являются мощнейшим фактором, выводящим ФЖЕЛ за рамки среднестатистических норм. У высококвалифицированных спортсменов, особенно тех, кто специализируется на видах спорта, требующих высокой выносливости, ФЖЕЛ стабильно и достоверно превышает ДЖЕЛ.

Согласно статистическим данным, ФЖЕЛ у тренированных атлетов может составлять от 118% до 130% и более от должной величины, что свидетельствует о значительной морфофункциональной адаптации дыхательного аппарата. Такое превышение обусловлено гипертрофией дыхательных мышц, увеличением подвижности грудной клетки и повышением эластичности легочной ткани.

Физиологические механизмы увеличения ЖЕЛ как результат систематических нагрузок

Ключевой тезис: Проанализировать ключевые адаптационные изменения дыхательной системы, которые приводят к увеличению ЖЕЛ.

Влияние систематических физических нагрузок на ЖЕЛ носит не случайный, а глубоко физиологически обусловленный характер. Основной адаптационный путь связан с механическим и нейрогуморальным воздействием на дыхательную систему, которое со временем трансформирует ее структуру и функцию.

Адаптация дыхательной мускулатуры и подвижность грудной клетки

Центральным механизмом, лежащим в основе увеличения ЖЕЛ, является повышение силы и выносливости дыхательной мускулатуры. Дыхательные мышцы (диафрагма, наружные и внутренние межреберные мышцы, а также вспомогательная мускулатура) при интенсивных нагрузках работают в режиме, близком к максимальному, что приводит к их гипертрофии и улучшению трофики.

Регулярное преодоление сопротивления воздуха при форсированном дыхании в ходе тренировок действует как силовое упражнение для дыхательных мышц. Это позволяет спортсмену совершать более глубокие и мощные вдохи и выдохи.

Количественное подтверждение адаптации (PIMax):
Степень гипертрофии дыхательной мускулатуры может быть объективно оценена с помощью измерения Максимального Инспираторного Давления (PIMax). PIMax — это максимальное давление, которое может создать спортсмен в легких при попытке вдоха через закрытый клапан, что напрямую коррелирует с силой диафрагмы и инспираторных мышц.

Анализ данных показывает, что у спортсменов, особенно пловцов, где дыхание происходит в условиях повышенного сопротивления (гидростатическое давление), эти показатели значительно выше, чем у нетренированных лиц:

| Группа испытуемых | Показатель PIMax (см вод. ст.) | Разница с контролем (%) |
| :— | :— | :— |
| Высококвалифицированные пловцы | 164,92 ± 18,48 | +44% |
| Контрольная группа (нетренированные) | 114,57 ± 24,12 | — |

Рост PIMax у пловцов на 44% убедительно доказывает, что систематические занятия спортом вызывают значительную мышечную адаптацию, которая напрямую влияет на способность к максимальному наполнению легких, то есть на ЖЕЛ.

Кроме того, тренировки, особенно те, что связаны с большой амплитудой движений (гребля, плавание), увеличивают подвижность грудной клетки и эластичность легочной ткани. Увеличение экскурсии грудной клетки (до 10–12 см у высококвалифицированных атлетов) физически расширяет объем, доступный для вентиляции.

Рост резервных объемов легких

Физиологическое увеличение ЖЕЛ у спортсменов происходит не за счет изменения Должного Объема (ДО), который относительно стабилен, а за счет максимального вовлечения резервных объемов.

Преимущественное увеличение Резервного Объема Вдоха (РОВд) позволяет спортсмену вдыхать больше воздуха после стандартного вдоха, увеличивая запас кислорода. Рост Резервного Объема Выдоха (РОВыд) способствует более полному опорожнению легких от углекислого газа и предотвращает преждевременное истощение.

Таким образом, систематическая тренировка превращает дыхательный аппарат из пассивного инструмента в высокоэффективный насос, способный быстро и полно обменивать большие объемы газов. Но не упускается ли здесь важный нюанс, заключающийся в том, что эта адаптация требует постоянной поддержки, иначе резервные объемы могут быстро сократиться? Да, это так, и поэтому поддержание тренировочного режима критически важно для сохранения высоких показателей ЖЕЛ.

Корреляционный анализ: Предикторы ЖЕЛ и фактор спортивной специализации

Ключевой тезис: Рассмотреть ключевые антропометрические и тренировочные факторы, определяющие величину ЖЕЛ.

Величина ЖЕЛ — это многофакторный показатель. Помимо тренировочного статуса, она в значительной степени определяется базовыми антропометрическими параметрами, которые используются для расчета должных величин.

Антропометрические предикторы и расчет Должной ЖЕЛ

Для стандартизации и объективной оценки функционального состояния легких необходимо рассчитать Должную ЖЕЛ (ДЖЕЛ). Ключевыми предикторами для этого расчета являются:

* Рост (длина тела): Основной фактор, поскольку объем легких анатомически пропорционален размеру тела.
* Пол: У мужчин ЖЕЛ в среднем на 25–30% выше, чем у женщин, из-за различий в строении грудной клетки и гормональном фоне.
* Возраст: ЖЕЛ достигает максимума к 20–25 годам и постепенно снижается после 30 лет.

Одним из наиболее часто используемых и признанных в отечественной спортивной медицине методов расчета ДЖЕЛ является формула Канаева. Эта формула позволяет получить расчетные значения ДЖЕЛ (в литрах) в системе BTPS (температура тела, давление, насыщенный водяной пар), что является стандартом для физиологических измерений.

Группа	Формула Канаева для Должной ЖЕЛ (ДЖЕЛ, л)
Мужчины	ДЖЕЛ = 0,052 ⋅ Рост (см) - 0,028 ⋅ Возраст (годы) - 3,2
Женщины	ДЖЕЛ = 0,049 ⋅ Рост (см) - 0,019 ⋅ Возраст (годы) - 3,76

Спортивная квалификация и стаж занятий спортом выступают как независимый фактор, который накладывается на эти базовые предикторы и вызывает сверхнормативное увеличение ЖЕЛ.

Сравнительные показатели ЖЕЛ в аэробных и анаэробных видах спорта

Спортивная специализация является критическим дифференцирующим фактором, определяющим степень адаптации дыхательной системы.

Аэробные (циклические) виды спорта

Наиболее высокие показатели ЖЕЛ характерны для спортсменов, специализирующихся в циклических видах спорта на выносливость, где предъявляются экстремальные требования к аэробной производительности и максимальному потреблению кислорода (МПК). К ним относятся: плавание, гребля, лыжные гонки, конькобежный спорт.

Диапазон ЖЕЛ у высокотренированных спортсменов в этих дисциплинах впечатляет:

* Мужчины: 4,5–8,0 л.
* Женщины: 3,5–5,3 л.

Исключительные значения (свыше 7,0 л у мужчин и 5,0 л у женщин) регистрируются у гребцов и пловцов. Например, у юношей-пловцов ЖЕЛ может достигать 6,21 ± 0,25 л, а у лыжников — 5,96 ± 0,24 л, что значительно превосходит показатели их нетренированных сверстников.

Феномен пловцов и подводников: Плавание, требующее синхронизации дыхания с движением и преодоления гидростатического сопротивления, приводит к развитию особой гипертрофии дыхательной мускулатуры и максимальному увеличению экскурсии грудной клетки (до 10–12 см). Спортсмены-подводники, где тренируется способность к длительной задержке дыхания, могут демонстрировать рекордные значения ЖЕЛ.

Анаэробные (скоростно-силовые) виды спорта

Спортсмены, специализирующиеся в скоростно-силовых (анаэробных) видах спорта (тяжелая атлетика, бодибилдинг, гимнастика), также имеют ЖЕЛ выше, чем у общей популяции, но их показатели, как правило, на 5–15% ниже, чем у представителей циклических видов спорта.

Это объясняется спецификой их тренировочного процесса:

1. Акцент на гипертрофии: Тренировки направлены на развитие скелетной мускулатуры, а не аэробной выносливости.
2. Ригидность грудной клетки: Интенсивные силовые тренировки могут приводить к уплотнению и некоторой ригидности мышечного корсета грудной клетки и плечевого пояса, что может ограничивать максимальную экскурсию грудной клетки и, следовательно, ЖЕЛ.
3. Дыхание Вальсальвы: При подъеме максимальных весов тяжелоатлеты часто используют прием Вальсальвы (задержка дыхания при напряжении), что не стимулирует развитие резервных объемов вдоха и выдоха так, как это делает циклическая нагрузка.

Современные методы функциональной диагностики внешнего дыхания в спортивной медицине

Ключевой тезис: Проанализировать методы, позволяющие объективно оценить не только объемы, но и механику дыхания спортсмена.

Для полноценной оценки влияния спорта на ЖЕЛ и диагностики возможных нарушений функции внешнего дыхания (ФВД) в спортивной медицине используется комплекс инструментальных методов.

Стандартная и расширенная спирометрия

Спирометрия (спирография) остается золотым стандартом для измерения легочных объемов и емкостей, доступных для выдыхания.

Ключевые показатели спирометрии:

1. Жизненная Емкость Легких (ЖЕЛ) / Форсированная ЖЕЛ (ФЖЕЛ): Объем воздуха, выдохнутый после максимального вдоха. У спортсменов измеряется преимущественно ФЖЕЛ (форсированный, максимально быстрый выдох).
2. Объем Форсированного Выдоха за 1 секунду (ОФВ₁): Объем воздуха, который выдыхается в первую секунду форсированного выдоха. Этот показатель критичен для оценки проходимости бронхов.

Для выявления обструктивных нарушений легочной вентиляции (сужение дыхательных путей) используется Индекс Тиффно (Tiffeneau Index):

Индекс Тиффно = (ОФВ₁ / ФЖЕЛ) ⋅ 100%

В норме этот показатель должен быть выше 70–75%. Снижение соотношения ОФВ₁/ФЖЕЛ ниже 70% от должного значения является ключевым диагностическим критерием для выявления обструктивного типа нарушений.

Дополнительно используются Пневмотахометрия для анализа кривой «поток-объем» и вычисления скоростных показателей, таких как Средняя Объемная Скорость (СОС_25–75), которые позволяют оценить состояние мелких бронхов.

Пневмотонометрия и оценка силы дыхательной мускулатуры

Несмотря на широкое применение спирометрии, она не дает прямого ответа на вопрос о силе дыхательной мускулатуры. Для этого применяется Пневмотонометрия.

Пневмотонометрия позволяет измерить:
* PIMax (Максимальное Инспираторное Давление): Давление на вдохе, отражает силу диафрагмы и инспираторных мышц.
* PEMax (Максимальное Экспираторное Давление): Давление на выдохе, отражает силу мышц брюшного пресса и внутренних межреберных мышц.

В спортивной физиологии этот метод имеет высокую диагностическую ценность, поскольку позволяет объективно оценить степень тренированности и адаптации дыхательной мускулатуры, а также выявить ее слабость, которая может быть следствием перетренированности или патологии. Как было показано выше, именно высокие значения PIMax (до 165 см вод. ст. у пловцов) являются прямым доказательством морфофункциональной адаптации, ведущей к увеличению ЖЕЛ.

Для полной оценки Общей Емкости Легких (ОЕЛ) и Остаточного Объема (ООЛ) применяется более сложный метод — Бодиплетизмография, который необходим, если есть подозрения на рестриктивные или смешанные нарушения.

Проблемы интерпретации данных ФВД у элитных спортсменов

Высокие показатели ЖЕЛ у элитных спортсменов создают специфическую проблему при интерпретации результатов ФВД.

Риск ложной гиподиагностики: Стандартные должные величины ДЖЕЛ, рассчитанные по формулам для общей популяции (например, Канаева), значительно ниже фактических показателей у тренированных атлетов.

Если у спортсмена с ФЖЕЛ 7,5 л (при ДЖЕЛ 6,0 л) развивается легкое обструктивное нарушение, и его ЖЕЛ снижается до 6,5 л, то по отношению к стандартной ДЖЕЛ (6,0 л) его показатель все еще будет выглядеть как «повышенный» или «в пределах нормы» (108%). В результате, патология, которая привела к снижению функции, может быть ошибочно не диагностирована (гиподиагностика).

Спортивные в��ачи должны использовать должные величины, разработанные специально для спортсменов (если таковые имеются), или, что более надежно, использовать индивидуальные нормы спортсмена, ориентируясь на его личные лучшие показатели, достигнутые в период оптимальной формы.

Заключение

Систематические занятия спортом оказывают глубокое и многофакторное позитивное влияние на состояние аппарата внешнего дыхания, что наиболее ярко проявляется в значительном увеличении Жизненной Емкости Легких.

Данный литературный обзор подтверждает, что ЖЕЛ не является фиксированным параметром, а представляет собой динамическую величину, подверженную морфофункциональной адаптации. Ключевым механизмом этой адаптации является гипертрофия и увеличение силы дыхательной мускулатуры, что количественно подтверждается высокими показателями PIMax (до 44% выше, чем у нетренированных). Это, в свою очередь, приводит к преимущественному росту Резервного Объема Вдоха и Выдоха, позволяя спортсменам достигать ФЖЕЛ, превышающей Должную ЖЕЛ на 18–30%.

Спортивная специализация является мощным дифференцирующим фактором: максимальные значения ЖЕЛ характерны для циклических видов спорта (гребля, плавание, лыжи), где требования к аэробной производительности наиболее высоки. В то же время, у скоростно-силовых атлетов ЖЕЛ, хотя и выше общепопуляционных норм, может быть ниже цикликов из-за специфики тренировок, вызывающих ригидность грудной клетки.

Для объективной оценки состояния ФВД в спортивной практике необходимо использовать не только стандартную спирометрию (ФЖЕЛ, ОФВ₁, Индекс Тиффно), но и продвинутые методы, такие как пневмотонометрия, для измерения силы дыхательных мышц. Критически важно при интерпретации результатов учитывать высокие индивидуальные нормы спортсменов, чтобы избежать ложной гиподиагностики нарушений, используя формулы расчета ДЖЕЛ (например, Канаева) исключительно как базовую точку отсчета.

Таким образом, оценка ЖЕЛ является неотъемлемой частью спортивно-медицинского контроля, требующей дифференцированного и углубленного подхода, основанного на физиологических особенностях конкретного вида спорта и квалификации атлета. Почему же тогда многие тренеры по-прежнему игнорируют этот показатель в ежедневном мониторинге, сосредотачиваясь лишь на пульсе и скорости?

Список использованной литературы

1. Бернштейн, Н. А. Физиология движений и активность. — М., 1990.
2. Бутченко, Л. А., Петров, В. П. Теоретические и методологические вопросы спортивной медицины и лечебной физической культуры. — Л., 1979.
3. Епифанов, В. А. Лечебная физкультура и спортивная медицина: Учебник для студентов медицинских институтов. — М.: Медицина, 1999.
4. Начала физиологии / под ред. А. Д. Ноздрачева. — С-Пб: Лань, 2001.
5. Основы физиологии человека / под ред. Б. И. Ткаченко. — С-Пб, 1994.
6. Поляков, Л. Е., Игнатович, Б. И., Лашков, К. В. Основы военно-медицинской статистики: Учебник. — Л-д.: ВМедА, 1977.
7. Руководство к практическим занятиям по общей физиологии / под ред. А. С. Солодкова. — ГАФК, 2004.
8. Солодков, А. С., Сологуб, Е. Б. Физиология человека. Общая, спортивная, возрастная: Учебник. — СПб.: ГАФК, 2001.
9. Спортивная медицина: Справочное издание. — М.: Терра-Спорт, 1999. — 240 с.
10. Спортивная медицина: Учебник для ин-тов физ. культ. / под ред. В. Л. Карпмана. — М.: Физкультура и спорт, 1987. — 304 с.
11. Физиология человека: Руководство в 2-х томах / под ред. В. М. Покровского. — М., 1997.
12. Физиология человека: Руководство в 3-х томах / под ред. Р. Шмидта. — М., 1996.
13. Фундаментальная и клиническая физиология / под ред. А. Г. Кашкина. — С-Пб.: Изд. Центр «Академия», 2004.
14. Хасис, Г. Л. Показатели внешнего дыхания здорового человека. Ч. 1—2. — Кемерово, 2004. — 328 с.
15. Хедман, Р. Спортивная физиология. — М.: Физкультура и спорт, 1980. Биология. Современный курс / под ред. А. Ф. Никитина. — С-Пб.: СпецЛит, 2005.
16. Влияние физической нагрузки на показатели легочной вентиляции у спортсменов [Электронный ресурс]. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/vliyanie-fizicheskoy-nagruzki-na-pokazateli-legochnoy-ventilyatsii-u-sportsmenov (дата обращения: 23.10.2025).
17. Особенности адаптации системы внешнего дыхания спортсменов циклических видов спорта, тренирующихся в ХМАО-Югре [Электронный ресурс]. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/osobennosti-adaptatsii-sistemy-vneshnego-dyhaniya-sportsmenov-tsiklicheskih-vidov-sporta-treniruyuschihsya-v-hmao-yugre (дата обращения: 23.10.2025).
18. Исследование функции внешнего дыхания. Часть 1 [Электронный ресурс]. URL: https://medpodgotovka.ru/issledovanie-funktsii-vneshnego-dyhaniya-chast-1/ (дата обращения: 23.10.2025).
19. Функция внешнего дыхания у спортсменов, занимающихся лыжными гонками и конькобежным спортом [Электронный ресурс]. URL: https://pulmonology.ru/pulmonologiya/funktsiya-vneshnego-dykhaniya-u-sportsmenov-zanimayushchikhsya-lyzhnymi-gonkami-i-konkobezhnym-sportom/ (дата обращения: 23.10.2025).
20. Биомеханические предпосылки тренировки дыхательной системы спортсменов и опыт их практического применения [Электронный ресурс]. URL: https://sporttec.ru/articles/biomekhanicheskie-predposylki-trenirovki-dykhatelnoy-sistemy-sportsmenov-i-opyt-ikh-prakticheskogo-primeneniya (дата обращения: 23.10.2025).
21. ИССЛЕДОВАНИЕ ЖИЗНЕННОЙ ЕМКОСТИ ЛЕГКИХ У СПОРТСМЕНОВ 18-20 ЛЕТ, ЗАНИМАЮЩИХСЯ ПОДВОДНЫМ СПОРТОМ, В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СПОРТИВНОЙ СПЕЦИАЛИЗАЦИИ [Электронный ресурс]. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/issledovanie-zhiznennoy-emkosti-legkih-u-sportsmenov-18-20-let-zanimayuschihsya-podvodnym-sportom-v-zavisimosti-ot-sportivnoy (дата обращения: 23.10.2025).
22. Канаев, С. А. Способ определения должной жизненной ёмкости лёгких человека: пат. RU2677012C1 [Текст].
23. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ. — Белорусский государственный медицинский университет [Электронный ресурс]. URL: https://bsmu.by/page/8/1649/ (дата обращения: 23.10.2025).
24. Легочные объемы и емкости [Электронный ресурс]. URL: https://dgu.ru/upload/iblock/c38/c38290680d0d826a7e28b25d0c0c66fe.pdf (дата обращения: 23.10.2025).
25. Функциональная диагностика в пульмонологии / Издательство «Наукоемкие технологии» [Электронный ресурс]. URL: https://publishing.intelgr.com/archive/funktsionalnaya-diagnostika-v-pulmonologii.pdf (дата обращения: 23.10.2025).
26. Функция внешнего дыхания (ФВД): методы исследования [Электронный ресурс]. URL: https://allergocity.ru/articles/funktsionalnaya-diagnostika-i-uzi/funktsiya-vneshnego-dykhaniya-metody-issledovaniya/ (дата обращения: 23.10.2025).
27. Методы исследования функции внешнего дыхания в клинической практике врача [Электронный ресурс]. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/metody-issledovaniya-funktsii-vneshnego-dyhaniya-v-klinicheskoy-praktike-vracha (дата обращения: 23.10.2025).