Marcin Baranowski

UWAGA! Hiperwentylacja znacznie zwiększa ryzyko utraty przytomności w trakcie wstrzymywania oddechu. Wszelkie eksperymenty z jej stosowaniem należy wykonywać przy bezpośredniej asekuracji ze strony odpowiednio przeszkolonej osoby.

a

Jeżeli osobę niemającą żadnych doświadczeń z freedivingiem poprosimy o to by wstrzymała oddech tak długo jak da radę, niemal na pewno wykona ona wcześniej kilka głębszych wdechów. Podobny obrazek można zaobserwować praktycznie w każdym filmie, w którym znajdują się sceny nurkowania bez użycia sprzętu SCUBA. Takie oddychanie „na zapas” wydaje się być czymś oczywistym zważywszy na fakt iż przez jakiś czas będziemy tej możliwości pozbawieni. Większość osób nie zdaje sobie jednak sprawy z tego jak głębokie zmiany ta z pozoru błaha czynność wywołuje w ich organizmie. W niniejszym artykule chciałbym wam to zagadnienie „nieco” przybliżyć (dla ułatwienia na końcu zamieściłem słowniczek specjalistycznych terminów).

a

Czym jest hiperwentylacja?

Medyczna definicja hiperwentylacji mówi iż jest nią każde zwiększenie wentylacji pęcherzykowej powodujące iż ilość usuwanego z organizmu CO₂ przekracza tempo jego produkcji. Czym jest owa tajemnicza wentylacja pęcherzykowa? Otóż jest nią objętość powietrza jaka ulega wymianie w pęcherzykach płucnych w ciągu jednej minuty. Należy pamiętać o tym, że jej wartość nie jest taka sama jak minutowej wentylacji płuc. Wynika to z faktu iż część wdychanego powietrza (ok. 150ml) nie dociera do pęcherzyków płucnych, lecz pozostaje w tzw. anatomicznej przestrzeni bezużytecznej, obejmującej tchawicę i oskrzela, w której nie zachodzi wymiana gazowa. Zależność pomiędzy wentylacją pęcherzykową a wentylacją minutową płuc jest w znacznym stopniu determinowana przez głębokość oddechów. Rozpatrzmy to na przykładzie osoby, która najpierw oddycha naturalnym rytmem i wciąga do płuc 500ml powietrza 12 razy na minutę, natomiast później aż 1500ml ale tylko cztery razy na minutę. Chociaż wentylacja minutowa płuc w obydwu przypadkach będzie taka sama (6000ml/min.) to wentylacja pęcherzykowa wzrośnie z 4200 [(500-150)×12] do 5400ml/min. Nietrudno się domyślić iż tempo usuwania CO₂ z organizmu będzie w drugim wypadku wyższe. Na powyższym przykładzie wyraźnie widać, że pogłębienie oddechów, nawet przy redukcji ich częstości tak by zachować wentylację płuc na tym samym poziomie, wciąż będzie powodować hiperwentylację.

Wentylacja płuc jest regulowana na drodze odruchowej tak by utrzymać stałą prężność CO₂ we krwi tętniczej wynoszącą ok. 40mmHg. Mechanizm ten skutecznie działa jednak tylko wtedy gdy oddychanie odbywa się w sposób automatyczny. Taka sytuacja ma miejsce wówczas gdy nasza uwaga skupiona jest na czymś innym, np. oglądaniu telewizji bądź czytaniu niniejszego artykułu. Jeżeli jednak zaczniemy świadomie modyfikować sposób oddychania, czy też jedynie bacznie zwracać na nie uwagę, mechanizmy regulacyjne przestaną efektywnie działać. Stąd też należy zakładać iż każda ingerencja w proces oddychania prowadzi do większej bądź mniejszej hiperwentylacji. Trzeba pamiętać, że hiperwentylacja może być również nieświadoma, spowodowana np. gorączką bądź stresem. Dodatkowo wiele osób bezwiednie pogłębia oddech przed zanurzeniem.

Wśród osób nurkujących z zatrzymanym oddechem można spotkać się ze znacznie bardziej liberalną definicją hiperwentylacji mówiącą iż jest nią tylko głębokie i częste oddychanie. Stąd też za hiperwentylację często nie jest uważane umiarkowane pogłębienie kilku ostatnich oddechów oraz powszechnie stosowane powolne oddychanie z dwukrotnie dłuższą fazą wydechu w stosunku do wdechu. Takie myślenie jest jednak błędne co udowodniły badania na freediverach stosujących te techniki. Jak w takim razie przeciętny nurek niemający dostępu do zaawansowanej aparatury może ocenić czy jego sposób oddychania jest hiperwentylacją? W tym celu można zastosować prosty test. Po kilku rozgrzewkach wykonujemy dwie statyki, pierwszą poprzedzoną automatycznym oddychaniem, bez żadnej ingerencji z naszej strony, oraz drugą, przed którą stosujemy testowany sposób oddychania. Jeżeli czas trwania jej fazy łatwej będzie istotnie dłuższy, z dużym prawdopodobieństwem można założyć iż było to wynikiem hiperwentylacji.

We freedivingu podczas przygotowania do nurkowania często stosuje się rozmaite techniki oddechowe mające na celu wprowadzenie ciała i umysłu w odpowiedni stan. Osoby świadome tego iż mogą one powodować hiperwentylację, przed zanurzeniem starają się przywrócić prawidłowy poziom CO₂ wracając na pewien czas do naturalnego rytmu oddechowego. Niestety nie daje to gwarancji, że nurkowanie rozpocznie się w warunkach normokapnii. Dynamika spadku prężności CO₂ we krwi tętniczej po rozpoczęciu hiperwentylacji jest bowiem zupełnie inna niż dynamika wzrostu jego poziomu po przywróceniu normalnego oddychania. Badania na nieprzytomnych pacjentach podłączonych do respiratora wykazały iż po czterokrotnym zwiększeniu wentylacji płuc, połowa całkowitego spadku prężności CO₂ jaki się wówczas pojawia ma miejsce już po 3 minutach. Natomiast po przywróceniu prawidłowej wentylacji, połowę całkowitego przyrostu poziomu CO₂ zaobserwowano dopiero po 16 minutach. Ta dysproporcja rośnie wraz z wydłużaniem się okresu hiperwentylacji.

a

Fizjologiczne konsekwencje hipokapnii

Głównym efektem hiperwentylacji jest usunięcie nadmiernych ilości CO₂ z organizmu. Pomimo tego iż gaz ten jest jednym z końcowych produktów przemiany materii, obniżenie jego prężności we krwi tętniczej, określane jako hipokapnia, powoduje szereg poważnych konsekwencji. Po pierwsze prowadzi ono do wzrostu pH krwi (tzw. alkaloza oddechowa) na skutek przesunięcia równowagi poniższej reakcji w lewą stronę.

CO₂+H₂O ↔ H₂CO₃ ↔ H⁺ + HCO₃^–

Alkalizacja krwi powoduje obniżenie stężenia wolnych jonów wapniowych w osoczu. W tych warunkach chętniej wiążą się one bowiem z występującym tu białkiem, albuminą. W konsekwencji wzrasta pobudliwość neuronów w nerwach obwodowych, co skutkuje ich samoistnym pobudzeniem objawiającym się jako uczucie mrowienia bądź drętwienia na twarzy (szczególnie w okolicy ust) oraz dłoniach i stopach. Mogą się również pojawić mimowolne skurcze bądź sztywność mięśni, a w skrajnych wypadkach nawet drgawki. Należy podkreślić, że brak wyżej wymienionych objawów wcale nie świadczy o tym iż nie doszło do hiperwentylacji. Zazwyczaj pojawiają się one bowiem dopiero gdy prężność CO₂ we krwi tętniczej spadnie w okolice 20 mmHg, czyli aż o 50% w stosunku do wartości normalnej.

Kolejną konsekwencją hipokapnii jest zwężenie naczyń krwionośnych mózgu, CO₂ normalnie powoduje bowiem ich silne rozszerzenie. W efekcie przepływ krwi przez ten narząd może obniżyć się o 30-40%. Powoduje to niedotlenienie mózgu objawiające się zawrotami głowy oraz zaburzeniami widzenia, a w skrajnych przypadkach nawet utratą przytomności. Pojawiająca się w tym wypadku hipoksja spowodowana jest również utrudnionym oddawaniem tlenu przez hemoglobinę na poziomie tkanek. Spadek prężności CO₂ i towarzyszący mu wzrost pH krwi wiąże się bowiem ze zwiększeniem powinowactwa tego białka do O₂ (tzw. efekt Bohra). Oczywiście spowoduje to również lepsze wysycenie hemoglobiny w płucach, jednak tu różnica będzie niewielka ze względu na płaski przebieg krzywej dysocjacji oksyhemoglobiny w zakresie wysokich prężności O₂. W przypadku nagłego spadku poziomu CO₂ we krwi tętniczej do 20 mmHg, obniżenie prężności tlenu do wartości 40 mmHg, mające miejsce podczas jej przepływu przez naczynia włosowate, wiązałoby się z uwolnieniem 0,14ml O₂/g Hb. W warunkach normalnego poziomu CO₂ byłoby to aż 0,27ml O₂/g Hb. Badania na zwierzętach wykazały, że intensywna hiperwentylacja może obniżyć prężność tlenu w korze mózgowej nawet o 60%.

a

Wpływ hiperwentylacji na zasoby tlenowe organizmu

Wbrew temu co by się mogło wydawać hiperwentylacja, nawet bardzo intensywna, nie jest w stanie znacząco zwiększyć ilości tlenu zmagazynowanego w naszym organizmie. Można to wykazać wykonując stosunkowo proste obliczenia. Za nasz obiekt doświadczalny weźmy przeciętnego freedivera o wadze 80kg, całkowitej pojemności płuc równej 9L (objętość zalegająca=2,25L) i stężeniu hemoglobiny we krwi wynoszącym 15g/dl. Za punkt wyjściowy przyjmijmy typowe przygotowanie do nurkowania polegające na naturalnym oddychaniu, po którym następuje tylko jeden maksymalny wydech i maksymalny wdech. Przeciętna objętość krwi mężczyzny o tej masie ciała wynosi 6L. Krew tętnicza stanowi 25% tej wartości, jej wysycenie tlenem będzie równe 98%. Pozostała objętość przypadnie na krew żylną. W spoczynku jej saturacja mierzona w tętnicy płucnej (gdzie krew odpływająca z różnych narządów jest już całkowicie wymieszana) według większości źródeł wynosi 75%. W bezpośrednich pomiarach wykazano, że 1g hemoglobiny jest w stanie związać 1,306ml O₂. Zawartość tlenu we krwi tętniczej będzie więc wynosić:

6000×0,25×0,15×1,306×0,98=288ml

Analogicznie we krwi żylnej będzie to 661ml. Normalna prężność tlenu w pęcherzykach płucnych ma wartość 105mmHg, co daje jego procentową zawartość równą 13,8. Powietrze pozostające w płucach na szczycie maksymalnego wydechu będzie jednak zawierało trochę mniej tlenu niż normalnie z racji na zachodzącą w czasie wypuszczania powietrza wymianę gazową. Zakładając, że wydech trwa 3s zużycie tlenu wyniesie ok. 12ml. Tak więc na szczycie wydechu w płucach znajdować się będzie 298ml tlenu (2250×0,138-12). Zawartość O₂ w powietrzu trafiającym do pęcherzyków płucnych w trakcie wdechu jest nieco mniejsza niż w atmosferze ze względu na nasycenie parą wodną i wynosi 19,7%. Na szczycie wdechu, uwzględniając korektę na zużycie O₂ w trakcie jego trwania, w płucach znajdzie się więc dodatkowe 1318ml tlenu (6750×0,197-12). Aby obliczyć całkowite zasoby tego gazu w ciele naszego freedivera należy jeszcze uwzględnić tlen fizycznie rozpuszczony we krwi oraz tkankach (~70ml) oraz związany z mioglobiną w mięśniach (~270ml). Razem daje to 2905ml O₂.

Teraz przeanalizujmy sytuację jaka będzie miała miejsce po intensywnej hiperwentylacji. Wysycenie krwi tętniczej wzrośnie do 100%, czyli teraz zawierać będzie ona 294ml tlenu. Podniesienie saturacji jest tu wynikiem zwiększenia powinowactwa hemoglobiny do tlenu oraz lepszej wentylacji dolnych części płuc, w których normalnie jest ona zbyt mała w stosunku do przepływu krwi (tzw. fizjologiczny przeciek płucny).

W przypadku krwi żylnej sprawa jest trochę bardziej skomplikowana ze względu na małą ilość danych doświadczalnych. W jedynych badaniach na ludziach niepodłączonych do respiratora jakie udało mi się znaleźć, wzrost saturacji w następstwie hiperwentylacji (wentylacja minutowa płuc 4,6 razy wyższa niż normalna) wynosił 6%. Zakładając więc wysycenie krwi żylnej na poziomie 81% ilość zawartego w niej tlenu wzrośnie do 714ml. W innym źródle podana jest wartość 88%. Brakuje tam jednak opisu warunków eksperymentalnych oraz metody pomiaru co czyni to doniesienie mało wiarygodnym. Tak duży wzrost jest mało prawdopodobny również ze względu na fakt iż podobny poziom saturacji krwi żylnej (89-90%) obserwuje się w przypadku psów hiperwentylowanych czystym tlenem. Gdybyśmy jednak uwzględnili ten optymistyczny scenariusz, być może realny w warunkach ekstremalnej hiperwentylacji, zawartość tlenu we krwi żylnej wyniosłaby 776ml.

Skąd w ogóle bierze się wzrost saturacji krwi żylnej w następstwie hiperwentylacji? Otóż jest on wynikiem nasilonego wpływu tzw. pompy oddechowej na układ krążenia. Ruchy klatki piersiowej i towarzyszące im zmiany ciśnienia powodują bowiem naprzemienne zasysanie krwi z żył do prawej komory serca (w trakcie wdechu) oraz jej wyciskanie z naczyń krążenia płucnego do komory lewej (w trakcie wydechu). W połączeniu ze wzrostem częstości skurczów serca, który również pojawia się podczas hiperwentylacji, daje to znaczne (nawet dwukrotne!) podwyższenie objętości przepompowanej krwi w jednostce czasu. Nasilenie perfuzji tkanek przy niezmienionym tempie zużycia tlenu powoduje mniejszy ubytek tego gazu z krwi w trakcie jej przepływu przez naczynia włosowate.

Hiperwentylacja spowoduje również podwyższenie prężności O₂ w powietrzu, które pozostanie w płucach na szczycie wydechu. Najwyższą wartością jaka teoretycznie może zostać osiągnięta jest 150mmHg. W powietrzu pęcherzykowym nie mógłby jednak wówczas występować dwutlenek węgla, co w realnych warunkach nie jest możliwe. Najniższą wartością prężności CO₂ w powietrzu pęcherzykowym po hiperwentylacji jaką udało mi się znaleźć w literaturze było 12mmHg. U części osób dochodziło już wówczas do utraty przytomności, można więc ją uznać za minimalną jaką da się uzyskać. W tych warunkach zawartość tlenu w płucach naszego freedivera na szczycie wydechu wynosić będzie 397ml (2250×0,182-12). Znacznie bardziej realną wartością jest jednak 373ml odpowiadające prężności CO₂ równej 20mmHg, najczęściej opisywanej w badaniach na hiperwentylujących się freediverach. Na szczycie wdechu ilość tlenu w płucach ponownie wzrośnie o 1318ml. Zawartość O₂ związanego z mioglobiną nie ulegnie zmianie w następstwie hiperwentylacji, normalnie jest już ona bowiem maksymalnie wysycona tym gazem. Trudno natomiast dokładnie określić jak zmieni się zawartość tlenu fizycznie rozpuszczonego we krwi i tkankach. Dostępne dane sugerują jednak, że będzie ona mniejsza. W części narządów utrudnione oddawanie tlenu przez hemoglobinę połączone z obkurczeniem naczyń krwionośnych powoduje bowiem obniżenie prężności tego gazu w tkankach, co z kolei przekłada się na podobne zmiany we krwi żylnej. Załóżmy więc iż po hiperwentylacji ilość O₂ fizycznie rozpuszczonego w płynach ustrojowych wyniesie 65ml. Podsumowując, całkowita zawartość tlenu w organizmie wzrośnie w następstwie hiperwentylacji do 3120ml w wariancie optymistycznym, bądź 3034ml w wariancie realnym, czyli odpowiednio o 7,4 oraz 4,4%. Należy jednak podkreślić iż wyższa wartość dotyczy hiperwentylacji o intensywności raczej nie nadającej się do zastosowania w praktyce.

a

Istnieje możliwość, że te szacunki są nieco zaniżone ze względu na zmiany proporcji pomiędzy krwią tętniczą a żylną w stosunku do warunków wyjściowych. Hiperwentylacja powoduje bowiem obkurczenie się żył w kończynach co prowadzi do centralizacji krążenia. Wykazano, że objętość krwi w żyłach przedramienia obniża się w tych warunkach o 31%. Przynajmniej w części (trudno jednak powiedzieć jak dużej) ulegnie ona przesunięciu do krążenia płucnego. Około 65% znajdującej się tutaj krwi stanowi krew tętnicza. Tak więc dwie trzecie krwi żylnej, która tu trafi stanie się krwią w pełni nasyconą tlenem co dodatkowo podniesie zasoby tego gazu w organizmie. Jednak nawet gdyby 31% krwi zawartej we wszystkich żyłach krążenia dużego w całości przesunęło się do krążenia płucnego (co jest raczej nierealne) dałoby to przyrost zapasów O₂ na poziomie zaledwie 27 i 17ml, odpowiednio w wariancie realnym i optymistycznym.

a

Hiperwentylacja w nurkowaniu swobodnym

źródło: www.freediving.ie

Przez wiele lat hiperwentylacja we freedivingu, zarówno rekreacyjnym jak i sportowym, była powszechnie stosowana, a często nawet zalecana. Na szczęście stopniowy wzrost świadomości niebezpieczeństw, które się z nią wiążą radykalnie zmienił to nastawienie. Przeciwko stosowaniu hiperwentylacji przemawia szereg argumentów. Po pierwsze usuwając nadmierne ilości CO₂ oszukujemy systemy alarmowe naszego organizmu. W normalnych warunkach uczucie potrzeby oddychania pojawia się bowiem przede wszystkim w odpowiedzi na wzrost poziomu dwutlenku węgla a nie spadek prężności tlenu we krwi tętniczej. Hiperwentylacja powoduje więc fałszywe poczucie komfortu w trakcie nurkowania, często nawet wtedy gdy zasoby O₂ uległy już znacznemu zużyciu. W skrajnych przypadkach utrata przytomności może mieć miejsce zanim zaczniemy odczuwać jakikolwiek dyskomfort. Dodatkowo hiperwentylacja obniża naszą tolerancję na hipoksemię. Niższa prężność CO₂ skutkuje bowiem mniejszym wzrostem przepływu krwi przez mózg w trakcie wstrzymywania oddechu oraz utrudnionym oddawaniem tlenu przez hemoglobinę. W konsekwencji utrata przytomności nastąpi przy znacznie wyższej zawartości O₂ we krwi tętniczej niż normalnie. Teoretycznie hiperwentylacja, z racji na mniejsze pobudzenie chemoreceptorów w trakcie wstrzymywania oddechu, powinna również osłabiać odruch nurkowy i tym samym zwiększać tempo zużycia tlenu. Brak jednak jednoznacznych danych naukowych, które potwierdzałyby zależność pomiędzy poziomem CO₂ we krwi a nasileniem tego odruchu.

Jak w takim razie należy oddychać przed zanurzeniem? Odpowiedź na to pytanie jest prosta: naturalnym rytmem. Jednak zastosowanie tej rady w praktyce nie zawsze jest łatwe i wymaga czasu. Głównym powodem jest fakt iż warunki w trakcie nurkowania mocno odbiegają od tych podczas oglądania telewizji z perspektywy kanapy. Po pierwsze zaciśnięty nose clip, bądź założona na twarz maska, wymusza nienaturalny sposób oddychania przez usta. W pierwszym przypadku dobrym pomysłem może być założenie zacisku na nos dopiero tuż przed zanurzeniem. Kolejny problem stanowi podświadome pogłębienie oddychania przed nurkowaniem, szczególnie częste u początkujących freediverów. Żeby sprawdzić czy nas to dotyczy wystarczy poprosić partnera o dokładną obserwację sposobu w jaki oddychamy w trakcie przygotowania do nurkowania. Na domiar złego nawet samo myślenie o tym, że musimy się wystrzegać hiperwentylacji jest w stanie zaburzyć naturalny rytm oddechowy. Tutaj pomocne może być skupienie uwagi na czymś innym, np. relaksacji wszystkich mięśni. Najlepszym lekarstwem na te problemy są jednak regularne treningi i oswojenie się z warunkami panującymi w ich trakcie. Z czasem przestaniemy myśleć o oddychaniu i stanie się ono automatyczne.

Osoby startujące w zawodach powinny być świadome tego, że stres również powoduje hiperwentylację. Z tego powodu niektórzy zawodnicy specjalnie spłycają oddech przed próbą, tak by rozpocząć ją z wyższym poziomem CO₂. Kolejnym czynnikiem, który należy wziąć pod uwagę jest wartość współczynnika oddechowego (RQ). Określa ona stosunek objętości wydychanego CO₂ do ilości pobieranego tlenu. Wartość RQ zależy głównie od tego jakie substraty energetyczne w danej chwili wykorzystuje nasz organizm. W przypadku utleniania węglowodanów (np. po spożyciu bogatego w nie posiłku) jest on bliski 1, natomiast gdy spalane są głównie tłuszcze (np. po dłuższej głodówce) jego wartość obniża się w okolice 0,7. Zakładając zużycie tlenu na poziomie 250ml/min., w pierwszej sytuacji w ciągu minuty powstanie taka sama objętość CO₂, natomiast w drugiej będzie to jedynie 175ml. Oczywiście wielkość wentylacji płuc zostanie w każdym przypadku odpowiednio dostosowana na drodze odruchowej. Jeżeli jednak mamy w zwyczaju przeprowadzać przed nurkowaniem jakieś przygotowanie oddechowe, w warunkach niskiego RQ spowoduje ono silniejsze obniżenie prężności CO₂ we krwi tętniczej niż normalnie. Zjawisko to mogło przyczynić się do dużej ilości blackoutów jakie miały miejsce podczas ostatnich głębokościowych mistrzostw świata na Cyprze. Nurkowania odbywały się tam o wyjątkowo wczesnej porze co wymusiło na zawodnikach start na czczo, podczas gdy wielu z nich miało w zwyczaju spożywać wcześniej lekkie śniadanie.

Czy istnieją jakiekolwiek przypadki gdy hiperwentylacja może dawać korzyści w wyczynowym freedivingu? Prześledźmy tą kwestię na przykładzie poszczególnych dyscyplin. Doświadczenia zawodników startujących w basenowych konkurencjach dynamicznych dowodzą, że najlepsze wyniki uzyskuje się rozpoczynając próbę z normalnym poziomem CO₂. Hiperwentylacja powoduje zdecydowane skrócenie maksymalnego dystansu jaki można przepłynąć bez narażania się na utratę przytomności. Oczywiście w przypadku początkujących freediverów, szybko poddających próbę z powodu zbyt dużego dyskomfortu, hiperwentylacja może ten dystans nieco wydłużyć. Jest to jednak najgorszy możliwy sposób na to by poradzić sobie ze swoimi ograniczeniami.

W przypadku konkurencji głębokościowych lekka hiperwentylacja może już jednak dawać pewne korzyści. Spowodowane są one opóźnieniem pojawienia się mimowolnych skurczy przepony. Ich obecność w trakcie fazy zanurzania zwiększa bowiem ryzyko lung squeeze na skutek dodatkowego obniżenia ciśnienia panującego w układzie oddechowym. Skurcze przepony utrudniają również wyrównywanie ciśnienia w uchu środkowym gdyż sprzyjają uciekaniu powietrza z jamy ustnej z powrotem do płuc. W przypadku nurkowania na duże głębokości znaczenie może mieć również to, że hiperwentylacja osłabia narkozę azotową. Wysoka prężność CO₂ we krwi powoduje bowiem jej nasilenie. Niemniej należy pamiętać, że wszystkie powyższe korzyści okupione są zwiększonym ryzykiem utraty przytomności. Większość zawodników przed nurkowaniem ze stałym balastem wykonuje jednak 2-3 głębsze oddechy.

Jedyną dyscypliną, w której hiperwentylacja jest powszechnie stosowana i gdzie wydaje się ona dawać wyraźną poprawę wyników jest statyka. Prawdopodobnie wynika to ze specyfiki tej konkurencji. Kluczowe znaczenie ma tu bowiem jak najlepsza relaksacja wszystkich mięśni oraz zachowanie odpowiedniego stanu umysłu. Niestety bardzo trudno je utrzymać w warunkach silnego dyskomfortu. Dzięki hiperwentylacji moment jego pojawienia się można znacznie odsunąć w czasie co prawdopodobnie pozwala zaoszczędzić tlen. Taki sam efekt powinno dać również opóźnienie i osłabienie skurczy mięśni wdechowych w trakcie fazy walki. Dodatkowo, w porównaniu do innych dyscyplin, próba trwa tutaj zdecydowanie dłużej co daje więcej czasu na odbudowanie zasobów CO₂. Potwierdzają to badania naukowe, w których wykazano, że w trakcie maksymalnej statyki wykonywanej po hiperwentylacji prężność tego gazu w pęcherzykach płucnych wzrasta z ok. 20 do 40-45mmHg. Oczywiście są to wartości niższe od uzyskiwanych w przypadku braku hiperwentylacji (50-55mmHg). Pewnemu ograniczeniu ulegnie więc również korzystne działanie CO₂ polegające na rozszerzeniu naczyń mózgowych oraz ułatwieniu oddawania tlenu przez hemoglobinę. Niemniej w ogólnym rozrachunku pozytywny wpływ hiperwentylacji wydaje się przeważać. Dodatkowo wielu zawodników z powodu szybko narastającego dyskomfortu zwyczajnie nie jest w stanie zbliżyć się do swoich limitów tlenowych bez odpowiedniego przygotowania oddechowego. Należy jednak pamiętać o tym, że w trakcie statyki po hiperwentylacji doprowadzenie się do skrajnej hipoksji może nam przyjść nadspodziewanie łatwo.

Głównym celem przygotowania oddechowego przed statyką jest maksymalne wydłużenie fazy łatwej. Jak zatem należy się wentylować aby ten cel osiągnąć? Oczywistą odpowiedzią wydaje się być: jak najmocniej. Wbrew pozorom nie jest to jednak najbardziej efektywny sposób. Wynika to ze specyfiki zasobów dwutlenku węgla zgromadzonych w naszym organizmie. Wynoszą one aż 130L, są jednak podzielone na kilka przedziałów, znacznie różniących się zawartością oraz tempem wymiany CO₂. Zdecydowana większość tego gazu (~114L) zmagazynowana jest w tzw. przedziale wolnym obejmującym kości oraz tkankę tłuszczową. Niemniej ze względu na jej powolną kinetykę, pula ta nie zostanie uszczuplona nawet w warunkach długotrwałej hiperwentylacji. Stąd też można ją w naszych rozważaniach pominąć. Na drugim biegunie znajduje się przedział szybki zawierający najmniejszą ilość CO₂ (~6L). Obejmuje on płuca, krew oraz dobrze ukrwione narządy takie jak mózg, serce, nerki czy wątroba. Zawartość CO₂ w tym przedziale ulega szybkim zmianom w odpowiedzi na wzrost bądź spadek wentylacji płuc. Dużo więcej dwutlenku węgla (~10L) znajduje się w przedziale pośrednim, w skład którego wchodzą przede wszystkim mięśnie. Przedział ten jest jednak znacznie mniej czuły na wahania prężności CO₂ we krwi tętniczej. Krótkotrwałe zmiany wielkości wentylacji płuc wywierają niewielki wpływ na ilość zmagazynowanego tu dwutlenku węgla.

Klasyczna hiperwentylacja, polegająca na wykonywaniu głębokich i częstych oddechów, powoduje gwałtowny spadek prężności CO₂ we krwi tętniczej. Skutkuje to pojawieniem się silnych objawów hipokapnii już po kilku oddechach. Z tego też względu taką wentylację da się stosować jedynie przez krótki okres czasu pozwalający na usunięcie CO₂ niemal wyłącznie z przedziału szybkiego. Jak zatem uszczuplić zapasy tego gazu zgromadzone w przedziale pośrednim? W tym celu należy wykonywać umiarkowanie pogłębione i niezbyt częste oddechy ale przez znacznie dłuższy okres czasu. Prężność CO₂ we krwi tętniczej nie ulegnie wówczas radykalnemu obniżeniu co ustrzeże nas przed nieprzyjemnymi skutkami hiperwentylacji. Taki sposób oddychania bez problemu można stosować przez kilka minut co jest okresem wystarczającym do usunięcia sporych ilości CO₂ także z przedziału pośredniego. Umożliwi to maksymalne wydłużenie fazy łatwej statyki.

Chciałbym jednak zdecydowanie podkreślić, że stosowanie hiperwentylacji przed jakąkolwiek aktywnością wykonywaną na wstrzymanym oddechu wiąże się ze znacznym wzrostem ryzyka utraty przytomności. W przypadku łowiectwa podwodnego i rekreacyjnego freedivingu, gdzie standardy asekuracji z różnych względów często pozostawiają sporo do życzenia, jest to wręcz igranie ze śmiercią. Niestety z racji na to, że hiperwentylacja daje natychmiastowe efekty wciąż bywa wykorzystywana przez początkujących adeptów freedivingu oraz przypadkowe osoby chcące sprawdzić swoje możliwości nurkowe. Jeżeli jesteśmy świadkami takiej sytuacji nie wahajmy się zareagować, być może uratujemy komuś życie.

a

Chciałbym podziękować Mateuszowi Malinie za wartościowe informacje dotyczące stosowania hiperwentylacji w wyczynowym freedivingu.

a

Słowniczek pojęć

Całkowita pojemność płuc – objętość powietrza znajdująca się w układzie oddechowym na szczycie maksymalnego wdechu

Chemoreceptory – receptory rejestrujące prężność CO₂ oraz tlenu we krwi tętniczej

Fizjologiczny przeciek płucny – zjawisko polegające na niepełnym nasyceniu tlenem krwi przepływającej przez dolne części płuc

Hipoksemia – obniżona zawartość tlenu we krwi tętniczej

Hipoksja – niedobór tlenu w tkankach

Krzywa dysocjacji oksyhemoglobiny – krzywa obrazująca zależność pomiędzy prężnością tlenu a stopniem w jakim hemoglobina jest tym gazem wysycona

Lung squeeze – uszkodzenie płuc spowodowane głębokim nurkowaniem z zatrzymanym oddechem objawiające się krwiopluciem i/lub trudnościami w oddychaniu

Normokapnia – prawidłowa prężność CO₂ we krwi tętniczej

Objętość zalegająca – objętość powietrza pozostająca w układzie oddechowym na szczycie maksymalnego wydechu

Prężność – ciśnienie parcjalne (cząstkowe) gazu rozpuszczonego w cieczy

Wentylacja minutowa płuc – objętość powietrza wprowadzana bądź usuwana z układu oddechowego w ciągu jednej minuty