Spirometrická měření studentů. v závislosti na sportovní výkonnosti. Univerzita Karlova v Praze Pedagogická fakulta

Univerzita Karlova v Praze Pedagogická fakulta Katedra biologie a environmentálních studií Spirometrická měření studentů v závislosti na sportovní výkonnosti Diplomová práce Autor: Bc. Jana Nedbalová Vedoucí práce: Mgr. Edvard Ehler, Ph.D. Praha 2013

Prohlášení Prohlašuji, že jsem diplomovou práci vypracoval/a samostatně s vyznačením všech použitých pramenů a spoluautorství. Souhlasím se zveřejněním diplomové práce podle zákona č. 111/1998 Sb., o vysokých školách, ve znění pozdějších předpisů. Byl/a jsem seznámen/a s tím, že se na moji práci vztahují práva a povinnosti vyplývající ze zákona č. 121/2000 Sb., autorský zákon, ve znění pozdějších předpisů. V Praze dne podpis

Abstrakt Předkládaná práce si klade za cíl odpovědět na otázky týkající se hodnot plicních funkcí u studentů dvou typů gymnázií a postihnout ve vybraných ukazatelích rozdíly mezi různě definovanými skupinami studentů v rámci jednoho sledovaného souboru. Východiskem pro tuto práci byla úvaha, zda povinnosti vymezené gymnaziálním vzděláváním v běžném typu gymnázia mohou významněji ovlivnit u studentů stejné věkové skupiny a stejného rámcově vzdělávacího programu, za to s intenzívním pohybovým režimem, dechové funkce. Je možné, aby vzdělávací program gymnázia mohl ovlivnit míru dechových funkcí studentů, např. tím, že mají méně času a nemají na pravidelný pohyb čas? Jsou studenti běžného typu gymnázia méně pohybově aktivní než jejich vrstevníci ze sportovně zaměřeného typu školy? Jaké jsou plicní objemy dnešních dospívajících a nakolik se liší od současných standardů? Pro výběr respondentů byli zvoleni studenti gymnaziálního vzdělávání se sportovním zaměřením a studenti běžného typu gymnázia. Celkem se výzkumu zúčastnilo 196 studentů. Studentům byla spirometrií změřena kapacita plic a jejich funkce formou usilovného nádechu v poměru k usilovnému výdechu. Zjistila jsem, že studenti běžného gymnázia mají k pohybové aktivitě kladný vztah. Mnoho se jich věnuje pohybu pravidelně a s vysokou intenzitou zátěže. Jejich dechové funkce se však od stejně starých studentů sportovního gymnázia lišily. Kapacita plic studentů sportovního gymnázia je v průměru o půl litru vyšší. Významně vyšší je jejich kapacita plic i v porovnání se standardními hodnotami. Klíčová slova: kapacita plic, spirometrie, dechové funkce, referenční hodnoty

Abstract The present work aims to answer questions regarding lung function among students of two types of grammar schools and describe selected indicators of differences between different groups of students within a reference population. The starting point for this work was speculation that the obligations defined by seconadary education in the ordinary type of school may significantly affect the students of the same age group and same Framework educational program for intensive regime of movement, breathing function. Is it possible that the secondary school educational program could affect the degree of respiratory function of students, for example by having less time and not having time for regular exercise? Are students of common type of grammar school physically less active than their peers from sports-oriented type of school? What are lung volumes of today's teens and how much do they differ from the current standards? The selection of respondents was elected from the students of sport-oriented grammar school and the common type of secondary school students. A total of 196 students participated in the study. Students were measured by spirometry lung capacity and function through painstaking cast in relation to strenuous breath. I have found that ordinary secondary school students have a positive relationship with physical activity. Many of them are dedicated to provide regular and high intensity loads. But their respiratory function differed from the one of the same age sport-oriented school students. Lung capacity of sport-oriented secondary school students are on average about half a liter higher. Their lung capacity is significantly higher compared to standard values. Keywords: lung capacity, spirometry, respiratory function, reference values

Poděkování Na tomto místě bych ráda poděkovala svému školiteli Mgr. Edvardu Ehlerovi, Ph.D. za inspiraci i pomoc při konzultacích práce, katedře biologie za zapůjčení přístroje, školám Sportovnímu gymnáziu v Pardubicích, Gymnáziu Pardubice, Dašická a jejich učitelům za vstřícnost a trpělivost během šetření, primáři plicního oddělení MUDr. Vladimíru Molnárovi za poskytnuté odborné publikace, vrchní sestře Renatě Valachové za zajištění spirometrických náustků, RNDr. Viktoru Hynčicovi za vytvoření elektronického formuláře statistického programu, MUDr. Janě Kratěnové a RNDr. Marku Malému, CSc. za konzultace nad statistickým programem. V neposlední řadě děkuji také své rodině a přátelům.

Obsah 1 Plánování studie - úvod... 7 1.1 Stanovení hypotéz... 7 2 Teoretická východiska... 8 2.1 Anatomie dýchacího ústrojí... 8 2.2 Fyziologie dýchání... 9 2.2.1 Mechanika dýchání... 10 2.2.2 Dechový objem... 11 2.2.3 Vitální kapacita plic... 12 2.2.4 Řízení dýchání... 12 2.3 Měření dechových funkcí... 13 2.3.1 Proč měřit dechové funkce... 15 2.3.2 Referenční hodnoty dechových funkcí... 16 2.3.3 Interpretace hodnot... 18 2.4 Adaptace organismu na změny... 20 2.4.1 Ontogeneze ve vztahu k pohybové aktivitě... 20 2.4.2 Vliv pohybové trénovanosti na organismus... 22 2.4.2.1 Vliv trénovanosti na dechové funkce... 23 2.4.3 Vliv kuřáctví na dýchací ústrojí... 24 2.4.3.1 Prevalence kuřáctví mládeže... 26 3 Výzkumná část... 27 3.1 Výběr respondentů... 27 3.2 Pracovní postup... 28 3.3 Volba metod... 28 3.3.1 Tvorba dotazníku... 29 3.3.2 Kvantitativní měření... 29 3.4 Realizace... 30 3.4.1 Složení souboru... 30 3.5 Výsledky - dotazníková část... 31 3.51 Faktory ovlivňující dechové funkce... 31 3.5.2 Pohybová aktivita studentů... 35 3.5.2.1 Druhy pohybové činnosti u studentů... 41 3.6 Kvantitativní hodnocení... 43 3.6.1 Antropometrické hodnoty... 43 4 Výsledky... 45 4.1 Dechové funkce studentů... 45 4.1.1 Ve vztahu k typu školy... 45 4.1.2 Ve vztahu k ročníku (věku)... 49 4.1.3 Ve vztahu k pohlaví... 51 4.1.4 Ve vztahu k pohybové aktivitě... 52 4.1.5 Ve vztahu ke standardům FVC a FEV 1... 55 4.1.6 Ve vztahu ke kuřáctví... 55 4.1.7 Jiná zjištění... 57 5 Diskuse... 59 6 Závěr... 62 7 Seznam použité literatury... 63 8 Seznam použitých symbolů a zkratek... 67 9 Přílohy... 68

1 Plánování studie úvod Hlavní myšlenkou studie je porovnat základní dechové funkce u studentů různých typů gymnázií. Porovnat hodnoty dechových funkcí věkově srovnatelných skupin studentů, kteří mají shodný školní vzdělávací program, ve vztahu ke skupině studentů s profesní orientací na sport. Deskriptivní studii, pro kterou jsem se rozhodla, jsem plánovala s ohledem na dostupnost souboru respondentů a také na základě již dříve navázaných kontaktů se školami v blízkosti svého bydliště. Jedním z důvodů pro tuto práci byla současně snaha zjistit vliv kouření, případně i dalších aspektů na vybrané dechové funkce. Současně též i snaha zdokonalit se v prováděném měření a ve správné interpretaci výsledků spirometrických měření, s kterými se ve své praxi průběžně setkávám, mne vedla k rozhodnutí zaměřit svou diplomovou práci na spirometrii. 1.1 Stanovení hypotéz Předpokládám, že dechové funkce u studentů z běžného typu gymnázia budou celkově nižší než u studentů z gymnázia se sportovním zaměřením. Vycházím také předpokladu, že studenti běžného gymnázia se věnují sportu minimálně a současně předpokládám, že na nesportovně zaměřeném gymnáziu bude více kuřáků. Na základě těchto předpokladů jsem stanovila následující hypotézy: Hypotéza č. 1: Dechové funkce studentů obou typů gymnázií se od sebe neliší. Hypotéza č. 2: Studenti běžného typu gymnázia se aktivnímu sportu nevěnují. Hypotéza č. 3 Dechové funkce kuřáků se nebudou lišit od nekuřáků. 7

2 Teoretická východiska 2.1 Anatomie dýchacího ústrojí Dýchací cesty začínají dutinou nosní. Vzduch prochází nosními průduchy, kde se na silně prokrvené sliznici upravuje teplota a vlhkost vdechovaného vzduchu. Sliznice nosní dutiny také zachycuje na svém povrchu částečky prachu, jež se, vázány na hlen, odstraňují činností řasinkového epitelu. Z tohoto důvodu má dýchání nosem přednost před dýcháním ústy. Dutina nosní přechází v nosohltan a hltan, vzduch jde hrtanem do průdušnice, dělící se v hrudní dutině na průdušky. V těchto dýchacích cestách je řasinkový epitel, posunující hlen spolu se zachycenými částečkami prachu z dýchacích cest ven. Stěny průdušnice a průdušek jsou tvořeny čelně a bočně podkovovitými prstenci z hyalinní chrupavky spojené vazivem, což umožňuje stálou průchodnost těchto dýchacích cest. Průdušinky se rozvětvují v alveolární chodbičky, které přecházejí v plícní sklípky. Plíce jsou rozděleny mezihrudní přepážkou na dvě části. Pravá plíce má tři laloky, levá plíce dva. Funkční části plic jsou plícní sklípky- alveoly, jejichž tenkou stěnou se uskutečňuje výměna plynů. Alveoly vytvářejí - jako hrozny navěšené na průdušinkách - plícní lalůčky ve tvaru mnohostěnu (Obr. 2). Plocha povrchu plic dosahuje u dospělého člověka přibližně 70 m2. Za minutu tak množství ventilovaného vzduchu činí 8 litrů, tj. 11 520 litrů/ den v klidu (Paleček, 2001, str. 100). Plíce mají funkční krevní oběh - malý krevní oběh z plicnice (arteria pulmonalis) a dále krevní zásobení obdobné jako u ostatních orgánů, určené k výživě plicní tkáně z velkého krevního oběhu. Obr. 1 Schematické znázornění uložení plic Obr. 2 Schéma plicního lalůčku Obrázky převzaty z publikace Fyziologie člověka pro fakulty tělesné výchovy a sportu (Seliger, V., et al) 8

2.2 Fyziologie dýchání Dýchání představuje jednu ze základních životních funkcí organismu. Dýchání je děj, při kterém organismus získává a spotřebovává vzdušný kyslík (O 2 ) a vylučuje oxid uhličitý (CO 2 ). Dýchání je podmínkou látkové výměny a stálý přísun kyslíku je při tom nezbytný. Přičemž platí, že čím složitější a větší je organismus, tím má větší intenzitu látkové výměny a tím více kyslíku spotřebovává. K zajištění látkové výměny je proto nutný nejen výkonný aparát (dýchací a oběhová soustava), ale i mechanismus zajišťující rozvod kyslíku ke tkáním. Z funkčního hlediska je dýchání složeno z několika na sebe navazujících dějů: Ventilace, tj. zásobování plic dostatečným množstvím vzduchu z ovzduší a odevzdání vydýchaného vzduchu zpět. Respirace, tj. prostup kyslíku stěnou plicních sklípků do krevních kapilár a CO 2 zpět, je to tedy výměna plynů mezi alveolárním vzduchem a krví přitékající a odtékající do plic. Převod plynů, kyslíku a oxidu uhličitého, z vdechovaného vzduchu do krve a naopak se uskutečňuje v prokrvených plicních sklípcích difúzí. Difúze plynů v plicích je pasivní fyzikální děj závislý na řadě faktorů, přičemž rozhodující je především tlak. Průnik dýchacích plynů je závislý na velikosti plochy, na které se v plicích difúze děje (cca 55m 2 ), na vzdálenosti, kterou molekuly plynu v plicích překonávají a také na době po kterou je protékající krev v kontaktu se vzduchem uvnitř sklípku. Transport dýchacích plynů krevní cestou. Čím větší je rozdíl tlaku kyslíku v plicních sklípcích a krvi, která protéká plicními kapilárami, tím větší je i množství kyslíku, které se váže na červené krevní barvivo. Dýchání vnitřní neboli tkáňové (buněčné), tj. výměna dýchacích plynů mezi krví a tkáněmi, v nichž se spotřebovává kyslík a vzniká oxid uhličitý a voda. Přestup plynů do buňky a zpět se děje prostou difúzí, ať už mezi krví a tkáňovým mokem nebo tkáňovým mokem a buňkou. Transport dýchacích plynů je tak závislý na složení vdechovaného vzduchu, na funkci horních a dolních cest dýchacích, na složení krve a na funkci oběhového systému. Optimální stav vnitřního prostředí organismu (homeostázy) je ohrožen nejčastěji sníženou funkcí ventilace plic (hypoventilace). Trvá-li hypoventilace dlouhodobě, dochází v organismu k hromadění CO 2 tzv. hyperkapnii a naopak nedostatek O 2 k hypoxii. Nedostatek kyslíku ve tkáních má za následek snížení metabolismu. Organismus při nedostatku kyslíku přechází na anaerobní získávání energie za vzniku laktátu. Vzniká metabolická acidóza, ovlivňován je zejména myokard a CNS. Důsledkem toho může být postižení intelektu až smrt. Hypoventilace může být akutně vyvolána např. bolestí nebo úzkostí. Zvýšená ventilace se dostavuje fyziologicky při stupňovaném zatížení organismu, při vyšších nárocích na přísun kyslíku a stoupá do určité hodnoty (2 až 2,5 l.min -1 ). U vyšších intenzit zatížení dochází k hyperventilaci, tj. ventilace vyšší než by odpovídala spotřebě kyslíku, označované jako anaerobní práh. Anaerobní práh se dostavuje kolem intenzity zatížení 50 60 % maximálního využití kyslíku. Hyperventilace má za následek vyvolání vazokonstrikce mozkových cév, která se nejčastěji projeví úzkostí, pocitem dušení, zhoršeným viděním, svalovou tuhostí, aj. 9

2.2.1 Mechanika dýchání Klidného dýchání se u zdravého člověka účastní především bránice, mezižeberní svaly a pružnost hrudní stěny a plic. Při prohloubeném dýchání s vynaložením větší námahy se postupně zapojují do funkce i další svalové skupiny - svaly zádové, krční a svaly pažního pletence, které se upínají na hrudník (pomocné dýchací svaly). Vdech (inspirium) je aktivní děj, který zajišťuje bránice a podtlak v dutině pohrudnice. V klidu je pohyblivost bránice asi 1-2 cm, při hlubokém dýchání 5-7 cm. Brániční dýchání se podílí asi 55% na celkové plicní ventilaci. Výdech (exspirium) je pasívní děj, při kterém se uplatňuje pružnost plic, pružnost hrudní stěny a její hmotnost. Při pohybech bránice se více stahuje střední část než postranní části bránice a tím se části hrudníku rozevírají. Při dýchání se plíce nerozpínají všude stejně. Prakticky se vůbec nerozšiřuje plicní tkáň u plicních hilů, obsahujících velké průdušky, velké cévy a lymfatické uzliny. Nejvíce se rozšiřuje ta část plic, která je umístěna nejperiferněji. Mezi oběma částmi je přechodná zóna se střední roztažlivostí, různě velká podle toho, zda je blíže k plicnímu hilu nebo k povrchu. Dále platí, že málo ventilované jsou ty oblasti plicní tkáně, jež naléhají na málo pohyblivou část hrudníku. Je to hrotová oblast plic, zvláště zádová, celý zadní povrch plic a oblast naléhající na mezihrudí (mediastinum). Existuje tedy nerovnoměrné rozdělení ventilovaného vzduchu. Je proto nutné starat se o větší ventilaci i těchto oblastí soustavným prováděním tělesných cvičení, jež zvětšují plicní ventilaci. Rozpínání plic při vdechu je též provázeno roztahováním průdušek, zejména drobných větví. Difúze plynů nastává pouze v alveolech, nikoli v dýchacích cestách. Při pohybové činnosti se mění mechanika dýchání. U netrénovaného jedince se bránice v klidových podmínkách podílí na plicní ventilaci 30 40 %, u trénovaného 50 60 %. Při tělesné práci se podíl bráničního dýchání zvyšuje. Při stupňované zátěžce pozoruje přesun dýchání do inspirační polohy, tzn. do rezervního inspiračního objemu. Do určité dechové frekvence (asi kolem 40 dechů za minutu) se nemusí používat výdechové svalstvo. Dýchání probíhá, podobně jako v klidových podmínkách, s minimálními energetickými požadavky. Energeticky ekonomičtější je prohloubené dýchání s nižší dechovou frekvencí. Při tělesné práci se zlepšuje průchodnost dýchacích cest. K tomu dochází vlivem sympatiku, kdy klesá napětí hladkých svalů dýchacích cest. Ve srovnání se srdeční frekvencí jsou v dechové frekvenci pozorovány při zátěži výraznější změny. Je to způsobeno tím, že dechová frekvence je vůlí snadněji ovlivnitelná. Dechová frekvence se při stupňovaném zatížení postupně zvyšuje, ovšem toto zvyšování je individuální závisí na způsobu (ekonomice) dýchání. U žen bývá větší než u mužů. Při lehké práci se dechová frekvence pohybuje od 20 do30 dechů za minutu, u těžké práce mezi 30 až 40 dechy, u velmi těžké práce činí 40 až 60 dechů.min -1. Při rychlejším pracovním tempu stoupá rychle i dechová frekvence a pak se již téměř nemění. Při některých sportovních činnostech cyklického charakteru je dýchání vázáno na pohyb v určitém poměru ke krokům, záběrům apod. U některých činností je dýchání znesnadněno nebo úplně zastaveno (vzpěračské výkony, skoky, potápění atd.). Zvyšování dechové frekvence může vést ke snížení dechového objemu a tím i minutové ventilace. Snížením minutové ventilace se zvětšuje fyziologický (funkční) mrtvý prostor a může se dostavit dušnost. Se stoupající intenzitou zatížení vzrůstá dechový objem (vitální kapacita), je však do značné míry závislý na dechové frekvenci. 10

2.2.2 Dechový objem Při dýchání se ve značném rozsahu může měnit objem vzduchu, který se jedním vdechem dostává do plic. Dechový objem je množství vzduchu, které se vydechne jedním dechem, a je to hodnota značně variabilní. V klidu bývá 300-500 ml, při tělesné práci 1 až 3 litry. Z nadechnutého množství vzduchu se jeho část výměny plynů vůbec neúčastní, neboť jde o vzduch, který zůstane v tzv. anatomicky mrtvém prostoru (prostor neplicními sklípky: bronchy, trachea, hrdlo, ústa, nos). Po normálním vdechu je zdravý člověk schopen nadechnout ještě určité množství vzduchu (tzv. inspirační rezervní objem). Stejně tak lze po klidném výdechu ještě maximálním volním úsilím vydechnout okolo 1-1,5 litru vzduchu (expirační rezervní objem). Celková kapacita plic zahrnuje respirační objem, exspirační rezervní objem a inspirační rezervní objem a reziduální objem (Obr. 3). Reziduální objem je množství vzduchu, které zbude v plicích po maximálním výdechu a které nelze činností dýchacích svalů z plic vypudit 1,5 litru. Uvedené objemy silně kolísají v závislosti na věku, velikosti těla, konstituci, pohlaví a stavu trénovanosti. Vitální kapacita proto může činit stejně tak 3,5 litru nebo 7 litrů, aniž by jedna i druhá hodnota musela být patologická. Dechový objem při středně intenzivním výkonu představuje 30 % vitální kapacity, při namáhavém výkonu 50 % a u trénovaných až 70 % vitální kapacity. Při nízkých plicních objemech stoupá proudový odpor dýchacích cest a naopak. Při nádechu se bronchy rozšiřují a klesá odpor dýchacích cest (nejnižší odpor je v momentě maximálního nádechu). Dechová práce je nutná k překonání elastických a proudových odporů dýchání, vykonávaná dýchacími svaly. Obr. 3 Plicní objemy Obrázek převzat z učebnice Biofyzika pro studenty zdravotnických oborů, Rosina, J. et al. 11

2.2.3 Vitální kapacita plic Vitální kapacita plic (VC) je obecně řečeno maximální množství vzduchu, které jsme schopni vydechnout po největším nádechu. Je ukazatelem statickým, jednorázovým, měřeným v klidových podmínkách. Její hodnota však může být ovlivněna předchozím výkonem. Při mírné intenzitě zatížení se díky zapracování dýchacích svalů (rozdýchání) může VC oproti klidové hodnotě zvýšit. Po středně intenzivní práci se prakticky nemění, ale po dlouhodobé vyčerpávající práci, při které dochází k únavě dýchacích svalů, může klesnout až na 60 % výchozí hodnoty. Vitální kapacita plic je určitým ukazatelem výkonnosti plic (avšak neúplným) a vyjadřuje, kolik kyslíku mohou plíce nabídnout tkáním. Vitální kapacita plic má vztah k tělesnému povrchu, přičemž u žen je její normální hodnota dvojnásobkem hodnoty povrchu těla a u muže 2,5 násobkem. Obr. 4 Vitální kapacita plic u trénovaných sportovců Obrázek převzat z učebnice Somatologie (I), Ivan Dylevský / Stanislav Trojan Vitální kapacita se měří spirometrem, výsledky jsou však pouze orientační. Spolehlivým vyšetřením pro posouzení funkční zdatnosti plic je spiroergometrie, která se provádí v laboratorních podmínkách. Ze všech testů je spiroergometrie nejkomplexnější a nejlépe vypracovanou formou vyšetření transportního systému pro kyslík. Ta to metoda je založena na principu zátěžového testu prováděného na rotopedu. Dýchání se trvale přizpůsobuje měnícím se nárokům organismu, přičemž ústřední roli v řízení dýchání má dýchací centrum uložené v prodloužené míše. 2.2.4 Řízení dýchání Pravidelné rytmické střídání vdechu a výdechu zajišťuje ventilaci plic. Tento rytmus je řízen nervově reflexní činností a za fyziologických klidových poměrů nevyžaduje vědomé úsilí. Hlavní řídící systémy jsou v respiračních centrech kmene mozkového a v kůře mozkové. Dýchací centrum je uložené v prodloužené míše, resp. na povrchu prodloužené míchy se nacházejí tzv. chemoreceptory. Nervové podněty jsou přijímány z mozku a z receptorů uložených ve svalech, šlachách, kloubních pouzdrech hrudní stěny a v dalších svalech účastnících se dýchání. Nervová zakončení jsou i ve vazivu plic, ve stěně některých cév (reagují na změnu tlaku krve) a ve sliznici dýchacích cest. Podněty, které přicházejí do dýchacího centra z korových a podkorových oblastí mozku, jsou regulovány vlastní vůlí. Tímto způsobem řídíme vědomě frekvenci a hloubku dýchání. Dýchání je tedy ovlivňováno především nervovou, ale též látkovou výměnou (chemicky). 12

Látkové podněty ovlivňují dýchání prostřednictvím změn ve složení krve, které protéká centrem. Dýchací centrum je velmi citlivé na zvýšený obsah oxidu uhličitého v krvi, který vyvolá snížení ph krve. Zvýšení kyselosti krve podráždí buňky dýchacího centra, to vydá impuls dýchacím svalům k nadechnutí. Oxid uhličitý se proto svým vlivem na dýchací centrum uplatňuje při řízení a regulaci dýchacího cyklu. Oxid uhličitý však dráždí dýchací centrum jen do určité koncentrace. Nad tuto koncentraci dochází naopak k útlumu dýchacího centra a k následně zástavě dýchání. Jednotlivé složky řízení dýchací činnosti nelze od sebe oddělovat. Vzájemně se doplňují a různou citlivostí na množství kyslíku, oxidu uhličitého, ph, tlaku krve a napětí ve tkáních dýchacího systému umožňují přizpůsobení dýchací činnosti velmi proměnlivým požadavkům organismu. 2.3 Měření dechových funkcí Metody pro měření plicních funkcí můžeme rozlišit na metody přímé a metody nepřímé. Z jiného pohledu pak také na metody základní vyhledávací, metody základní rozšířené a metody specializované. Uvádím zde nejprve základní přehled vyšetření (Fišerová,Chlumský,Satinská,2003) a následně se některými z nich budu zabývat podrobněji. 1. Základní vyhledávací metody: měření vrcholové výdechové rychlosti (PEF) a její variability spirometrie screening orientační spirometrie (FVC, FEV 1, FEV 1 /FVC%) pulzní oxymetrie měření saturaci hemoglobinu kyslíkem neinvazivní metodou z krevního řečiště (přiložení detektoru na ušní lalůček nebo prsty končetin) Pokud je zjištěn patologický nález, jsou indikovány podrobnější vyšetření. 2. Základní rozšířené metody: spirometrie, křivka průtok objem rhinomamometrie zjišťují se průtoky a odpory v nosních dutinách a jejich reakce na podané látky bronchodilatační a bronchokonstrikční testy 6minutový test chůzí (6-MWT) orientační test fyzické zdatnosti (za 6 minut ujít co nejdelší vzdálenost) 3. Specializované metody: celotělová pletyzmografie oscilační metoda - měření rychlosti a tlaku vdechovaného a vydechovaného plynu, který je akusticky rozkmitán nepřímo měřitelné statické ventilační parametry - diluční a vyplavovací metody, difúzní plicní kapacita pro CO (transfer faktor), plicní poddajnost, vyšetření funkce dýchacích svalů, krevní plyny a acidobazická rovnováha, spiroergometrie, kapnografie, vyšetření plicní cirkulace, vyšetřením ve spánkové laboratoři Mezi metody přímého měření patří měření nadechovaných a vydechovaných objemů plic. Jejich měření je užitečné pro zjišťování, charakterizování a určování tíže plicních chorob. 13

Pro správné stanovení plicní diagnózy je nezbytné měřit absolutní objemy a kapacitu plicreziduálního objemu (RV), funkční reziduální kapacity (FRC) a celkové plicní kapacity (TLC), což je technicky mnohem náročnější. Celkový objem plic lze měřit bodypletyzmograficky či metodami založenými na diluci (ředění) inertních plynů, např. dusíku. Bodypletysmografie neboli celotělová pletysmografie patří mezi vysoce specializované vyšetření plicních funkcí prováděné ve vzduchotěsné kabině. Metoda je založena na vztahu mezi tlakem a objemem plynu při konstantní teplotě. Během dýchání vyšetřovaného v uzavřené kabině se mění v kabině, na základě pohybů hrudního koše, tlak vzduchu. Tato metoda dovoluje stanovit nepřímo měřitelné ventilační parametry nitrohrudní objem plynu a odhad odporu kladenému proudícímu vzduchu v dýchacích cestách. Metoda umožňuje zlepšit diagnostiku astmatu a chronické obstrukční plicní nemoci (CHOPN). Je ukazatelem průchodnosti větších dýchacích cest. Spiroergometrie je metoda zátěžového testu, při němž je vyšetřovaný posazen na rotoped. Vyšetřovaný při tom usiluje dosáhnout svého maximálního úsilí. Pro měření spotřeby kyslíku a výdeje kysličníku uhličitého musí vyšetřovaný dýchat po celou dobu probíhajícího testu přes masku nebo náustek. Tento test umožňuje komplexněji posoudit srdečně-plicní výkonnost. Jeho maximální spotřebu kyslíku a především pomocí tohoto testu určit anaerobní práh klienta. Anaerobní práh je důležitý pro nejen pro vytrvalostní typy sportů, ale také pro klienty, kteří chtějí odborně snížit svou hmotnost. Z tohoto testu lze vypočítat ideální tréninkovou tepovou frekvenci pro vytrvalostní trénink. Spirometrie je vyšetření, které slouží k posouzení ventilace některých plicních kapacit a statických a dynamických plicních objemů. Jedná se fyziologický test měřící objem vzduchu, který vyšetřovaný vdechuje či vydechuje v závislosti na čase. Pro svou jednoduchost je spirometrie důležitým, převážně skríninkovým vyšetřením, patří k základním interním vyšetřovacím metodám obdobně jako např. měření krevního tlaku či záznam EKG. Původní spirometry pracovaly na principu dvou válců z lehkého materiálu zasunutých do sebe, kdy vzduch vydechnutý ústy vyšetřovanou osobou (při uzavřených nosních průduších) vysunoval příslušný válec. Zapisovací zařízení, které bylo ke spirometru připojeno, umožnilo odečtení měřeného plicního objemu. Současné spirometry měří nejen objemové, ale i průtokové změny v závislosti na požadovaných manévrech. Nejběžnějším záznamem změn je spirogram, který zaznamenává křivku průtok objem, objem čas (Příloha č. 2 a č. 5). Měřit lze statické plicní objemy a kapacity, a dynamické plicní objemy. Zmenšení vitální kapacity ukazuje na možnou přítomnost restriktivních onemocnění, ale též třeba na svalovou slabost. Mezi statické plicní objemy, kdy nezáleží na rychlosti změny objemu plic, patří: V T - dechový objem IRV - inspirační rezervní objem ERV - expirační rezervní objem RV - reziduální objem (nelze prostou spirometrií změřit) Statické plicní kapacity: VC - vitální kapacita plic (součet objemu V T + IRV + ERV) IC - inspirační kapacita (součet objemu V T + IRV) 14

Mezi dynamické plicní objemy, které jsou závislé na rychlosti proudu vzduchu, patří: V E - minutová ventilace plic. Hodnota odpovídá součinu V T. f, kde f je frekvence dechových cyklů (vdech a následný výdech) za minutu. MVV - maximální volní ventilace. Hodnota odpovídá součinu, kde f je frekvence dechových cyklů za minutu. FEV 1 - jednosekundová vitální kapacita objem vzduchu, který vyšetřovaný s maximálním úsilím co nejrychleji vydechne z polohy maximálního nádechu v první sekundě po začátku výdechu. FRC - funkční reziduální kapacita. Objem vzduchu, který zůstává v plicích na konci klidového výdechu (nelze prostou spirometrií změřit). Hodnoty objemů kapacit jsou závislé na tělesné výšce, věku, hmotnosti, povrchu těla, pohlaví, ale i rase, a také na poloze vyšetřovaného! Je nezbytné dodržovat hygienická opatření a stanovený postup měření. Referenční hodnoty jsou uváděny v tabulkách nebo regresními rovnicemi. Většina současných přístrojů však tyto hodnoty již obsahuje ve svém softwarovém vybavení. Obr. 5 Křivka dechových objemů a kapacit Obrázek použit z internetového zdroje: http://www.wikiskripta.eu 2.3.1 Proč měřit dechové funkce Základní vyšetření dýchacích cest představuje spirometrie, konkrétněji sledování křivky průtok-objem. Je indikována u osob s dušností, kašlem, tíhou na hrudi, před operacemi, u osob s nemocemi plic a průdušek, ale také u kuřáků k vyloučení patofyziologického procesu, nejčastěji k vyloučení chronické obstrukční plicní nemoci, aj. Mezi obstrukční poruchy patří omezení dýchacích cest. V případě dolních dýchacích cest jde o výdechovou dušnost, zúžení horních dýchacích cest způsobí nádechovou dušnost. Diagnóza obstrukce nastává v případě 15

snížené hodnoty FEV 1 pod 80% typické hodnoty, přičemž vitální kapacita plic je v normě. Odpor dýchacích cest se zvyšuje zúžením jejich průsvitu. Jiným typem poruchy je restrikční (restriktivní) porucha plicní ventilace, která se projeví omezením plicní kapacity. Absolutní hodnota vitální kapacity je snížena, ale hodnoty indexu FEV 1 /VC nebo FEV 1 / FVC jsou v normě. Vitální kapacita se považuje za sníženou tehdy, klesne-li její hodnota pod 80%. Ta může nastat u osob např. při poruchách dýchacích svalů, při poruchách inervace svalů nebo funkce nervosvalové ploténky, při deformitách hrudníku, plicní fibróze, při pneumónii, plicním edému, aj. Kromě diagnostiky onemocnění se měření dechových funkcí používá také ve sportovním lékařství jako součást zátěžových testů ke stanovení fyzické zdatnosti či k optimalizaci výkonnostního tréninku v závislosti na aerobní zátěži. Deformity hrudníku, obezita apod. vedou ke snížení poddajnosti hrudní stěny. To se spolu s poddajností plic promítá do poddajnosti respiračního systému a tím do práce dýchacích svalů. 2.3.2 Referenční hodnoty dechových funkcí Evropské normy pro spirometrii byly vytvořeny na základě kompilace nejčastěji používaných referenčních hodnot renomovaných laboratoří v různých západoevropských zemích za poslední tří desetiletí. Pro statické parametry pro dospělou populaci se používá hodnocení podle Cary a Goldmana, pro dynamické ukazatele pak podle Knudsona. Pro dětskou populaci od 4 do 18 let se používá regresních rovnic podle Zapletala z r. 1977/1982 (Tab. 1). Jako všeobecně uznávané, a Evropskou respirační společností (ERS) doporučené, platí referenční hodnoty ventilačních ukazatelů stanovené Evropskou společností pro uhlí a ocel (Tab. 2). Setkat se lze také s doporučenými referenčními hodnotami Americké hrudní společnosti (ATS), které mají však některé odlišnosti. Vyšetřené parametry srovnáváme s hodnotami náležitými (referenčními). Pro srovnání s náležitou hodnotou je jejich vztah vyjádřen v procentu náležité hodnoty. Rozdíl od normálu (obvykle 80 120 %, nebo ± směrodatné odchylky) určuje závažnost poruchy. Tab. 1 Kontrolní hodnoty dle Zapletala a kol. (1977/1982) u chlapců a dívek FVC Výška v cm Dívky Chlapci 150 2,68 2,92 160 3,22 3,53 170 3,82 4,22 180 4,48 4,99 FEV1 Výška v cm Dívky Chlapci 150 2,29 2,43 160 2,73 2,93 170 3,23 3,49 180 3,77 4,11 16

Tab. 2 Kontrolní hodnoty mužů a žen dle Standardizace plicních funkčních testů Evropské společnosti pro uhlí & ocel FVC Výška v cm ženy muži 145 2,9 150 3,1 155 3,3 3,9 160 3,6 4,2 165 3,8 4,5 170 4 4,8 175 4,2 5,1 180 4,4 5,4 185 5,7 190 6 FEV1 Výška v cm ženy muži 145 2,5 150 2,7 155 2,9 3,4 160 3,1 3,6 165 3,4 3,8 170 3,6 4,1 175 3,8 4,3 180 4 4,5 185 4,7 190 5 Kromě tabulkových hodnot je možné využít referenční rovnice (Vilikus, 2004) pro stanovení: a) náležité nádechové hodnoty vitální kapacity (nvc IN ): nvc IN muži nad 18 let = 6,103. výška [m] 0, 028. věk [roky] 4,654 [litry] Ženy nad 18 let: nvc IN ženy nad 18 let = 4,664. výška [m] 0, 024. věk [roky] 3,284 [litry] b) náležité výdechové vitální kapacity (FEV) nfev muži nad 18 let = 5,757. výška [m] 0,026. věk [roky] 4,345 [litry] nfev ženy nad 18 let = 4,426. výška [m] 0, 026. věk [roky] 2,887 [litry] c) náležité hodnoty jednosekundové vitální kapacity plic (FEV 1 ) a Tiffenaův index (FEV 1 /FEV) nfev 1 muži nad 18 let = 4,301. výška [m] 0,029. věk [roky] 2,492 [litry] nfev 1 ženy nad 18 let = 3,953. výška [m] 0, 025. věk [roky] 2,604 [litry] resp. n FEV 1 /FEV muži nad 18 let = ( 0,179. věk + 87,2)/100 [%] n FEV 1 /FEV ženy nad 18 let = ( 0,192. věk + 89,1)/100 [%] Moderní spirometrické přístroje jsou již softwarem pro vyhodnocení měření vybaveny. 17

2.3.3 Interpretace hodnot Hodnocení má svá úskalí, přičemž největším úskalím je nespolupracující vyšetřovaný. Spirometrický test vyžaduje spolupráci, protože vyšetřovaný musí provést úplný nucený výdech, aby byly výsledky testu smysluplné. Výsledky závisí na spolupráci vyšetřovaného a na jeho schopnosti nadechnout a kompletně vydechnout veškerý vzduch jak nejrychleji je to možné. Test by se měl provádět v klidu, při dobrém zdravotním stavu a vhodných testovacích podmínkách (teplota, elektromagnetické pole, poloha vyšetřovaného). Výhodné je opakované vyšetření a sledování plicních funkcí, neboť i v průběhu jednoho dne byla pozorována odlišnost u zdravého jedince v naměřených hodnotách u FVC, FEV 1 až o 5%. Naměřená hodnota vitální kapacity neříká nic o tom, zda jednotlivec má větší vitální kapacitu než jiný jedinec stejného pohlaví a stejného povrchu těla. Je proto výhodné srovnat naměřenou hodnotu vitální kapacity plic s náležitou hodnotou, přičemž náležitá hodnota je rovna 100 % a naměřená hodnota VC se vyjádří v procentech náležité hodnoty. Např. Náležitá hodnota VC je 4,41 l Naměřeno bylo 5,5 l Naměřená hodnota vitální kapacity = 125% náležité VC Velmi dobře trénovaní jedinci dosahují naměřené vitální kapacity plic průměrně 130 % náležité hodnoty. Proto při zdravotní diagnostice je nutné přihlížet také na anamnestické údaje. Výsledkem vyšetření dynamických ventilačních parametrů jsou nejvyšší hodnoty FVC (usilovná vitální plicní kapacita) a FEV 1 (usilovně vydechnutý objem za jednu sekundu). Z klidových hodnot pak VC (vitální kapacita) a IC (inspirační kapacita). Hodnocení musí vždy zahrnovat i grafické záznamy měření. Je li hodnota vitální kapacity pod 80 %, je nutno pomýšlet na obstrukci dýchacích cest, proto se dále přihlíží k dalším hodnotám indexu FEV 1 /VC%. Fyziologický výdech představuje 75-85 % dechového objemu za 1 sekundu. Snížení indexu FEV 1 /VC% u člověka do 50let pod 75 % nebo u člověka nad 50 let pod 70 % odpovídá obstrukční ventilační poruše. Je li poměr FEV 1 /FVC normální hodnoty, hodnotí se jednotlivé plicní objemy. Zaznamenáme li rovnoměrný pokles, lze konstatovat pouze pokles vitální kapacity a doporučit měřením nepřímo měřitelných statických parametrů. Pro posouzení obstrukce v malých dýchacích cestách jsou důležité hodnoty maximálních expiračních průtoků na určitých hladinách FVC, kterou ještě zbývá dodechnout (MEF 75, MEF 50, MEF 25 ). Tyto hodnoty jsou prakticky nezávislé na volním úsilí vyšetřovaného. Jinak je nutné pohlížet na 80 % hodnoty mladého sportovce, který bude ve stavu zdraví dosahovat hodnoty 110 120 % při srovnání s náležitou hodnotou (80 % by v jeho případě znamenalo významné snížení). Z hlediska diagnostiky rozlišujeme tyto poruchy: Obstrukci velkých cest dýchacích Obstrukci v periferních dýchacích cestách Restrikční ventilační poruchu 18

Hodnocení stupně obstrukční ventilační poruchy dle FEV 1 v % náležité hodnoty Lehký st. 60 79 Středně těžký st. 45 59 Těžký st. < 45 Hodnocení obstrukce v periferních dýchacích cestách podle MEF 75, MEF 50, MEF 25 v % NH Mírná obstrukce 40 70 Výrazná obstrukce < 40 Stupeň snížení VC v % náležité hodnoty ukazuje na možnost restrikční ventilační poruchy, pokud je poměr FEV 1 /VC% nad 75 % ( tj. normální hodnoty). Lehký st. 60 79 Středně těžký st. 45 59 Těžký st. < 45 Východiskem pro interpretaci funkčního vyšetření plic je porovnání naměřených hodnot s průměrnými hodnotami reprezentativního vzorku zdravých jedinců definovaných referenčním rozmezím hodnot na 95. percentilu. Srovnání je tím přesnější, čím méně jsou srovnávaní jedinci biologicky odlišní a čím větší je jejich podobnost. Použitím odlišné techniky, postupů měření a interakce mezi měřeným subjektem, může být rozdíl 3 % i větší. Z těchto důvodů kladou odborné společnosti důraz na standardizaci postupů a techniky pro testování funkčnosti plic. Biologicky podmíněné odlišnosti nejsou omezeny jen na výšku, hmotnost, věk, pohlaví a etnický původ. Přibližně 29 % variability zůstává nevysvětleno. Pravděpodobně je to způsobeno onemocněním, expozicí, sociálně-ekonomickými faktory a možná i faktory chronobiologickými. Pro svou jednoduchost se pro interpretaci hodnot používají pevné limity, např. 80 % z předpokládané hodnoty usilovného výdechu za jednu sekundu. Ze své podstaty však rychlé členění zvyšuje interpretační chyby. Volba referenčních hodnot, vymezení spodní hranice normy, jsou stejně důležité jako správnost a přesnost původního měření. Bohužel se někdy referenčním hodnotám věnuje malá pozornost nebo jsou zcela přehlíženy. Přes nejistoty, které z měření vyplývají, je třeba zdůraznit, že si můžeme být relativně jisti srovnáním hodnot zdravých lidí. U těch výsledků, kdy byla naměřena hraniční hodnota nebo hodnota pod mezí normy, je nutná opatrnost. Tehdy je třeba klást si otázku, zda se nevyskytují klinické projevy, které by mohly předpokládat onemocnění (Crapo, 2004). 19

2.4 Adaptace organismu na změny 2.4.1 Ontogeneze ve vztahu k pohybové aktivitě Vývoj jedince probíhá pod vlivem tří faktorů: dědičnosti, prostředí a výchovy. Všechny tyto faktory působí současně. V rámci dědičnosti se přenáší dispozice určitých znaků a vlastností od rodičů. Tak se dědí např. zvláštnosti tělesné konstituce, ale také některé dispozice pro pohybové či jiné schopnosti. Vliv dědičnosti v raném věku je silnější, postupným vývojem však více vzrůstá vliv prostředí a výchovy. Vývoj člověka nepostupuje rovnoměrně, jsou v něm patrna určitá stádia, v nichž se odrážejí zákonitosti příslušného věku. Z hlediska těchto zákonitostí se vývoj člověka dělí do následujících období: Do 1 roku - kojenecký věk Do 3 let - batolecí věk Od 3 do 6 let - předškolní věk Od 6 do 11 let - mladší školní věk Od 11 do 14 let - starší školní věk Od14 let do 18 let věk mladistvých V těchto obdobích života se vyskytují určitá období zrychlení (akcelerace) a období zpomalení ve vztahu k průměrné populaci, která se většinou po určitém čase vyrovnají. Také v závislosti na těchto změnách dochází k dynamice sportovní výkonnosti (Obr. 5). Srovná-li se VO 2 max dětí různého věku, ale stejné hmotnosti a výšky, ukáže se přímá závislost na věku. Znamená to, že se projevuje pro maximální aerobní výkon určitý stupeň zralosti. Při porovnání vlivu pohybové aktivity na výkonnost dětí se ukázalo, že jestliže byli desetiletí chlapci podrobeni pravidelnému vytrvalostnímu tréninku, který podle zkušeností u dospělých je největším podnětem pro zvýšení VO 2 max, zisk vlivem tohoto faktoru u dětí dosáhl jen 2-5 %, to však bylo jen 20% výsledku u dospělých. Průměr vzestupu VO 2 max u dětí vlivem tréninku ve 23 studiích nepřesáhl 5% (Máček, Radvanský et al., 2011). V dorostovém a dospělém věku stoupá VO 2 max vlivem tréninku podstatně rychleji. Naopak u dětí, jejichž pohybová aktivita byla z jiných důvodů, např. po úraze, zcela omezena, klesla tato hodnota až o 15-20 %. Sledování dynamiky vývoje organismu je důležitou informací o orientačním stanovení stupně vývoje jedince. Pro tyto účely je velmi cenným ukazatelem růstová křivka a normogramy výšky a hmotnosti těla (dle CAV 1991- Česká republika). 20

Obr. 6 Schéma přirozeného vývoje pohybových schopností od 8 do 17 let Obrázek převzat z publikace Fyziologie sportovní výkonnosti, SeligerV., Choutka M. 21

Obr. 7 VO 2 chlapců a dívek ve vztahu k věku Obrázek převzat z publikace Fyziologie a klinické aspekty pohybové aktivity, Máček, Radvanský et al. 2.4.2 Vliv pohybové trénovanosti na organismus Tréninkové zatížení zatěžuje tělo, ve kterém dochází k různým reakcím. Trénink představuje pro člověka vnější zatížení, které mění jeho tělesný a psychický stav. Sportovní aktivita vede k individuálně odlišnému vnitřnímu zatížení celého organismu. Velikost adaptačního podnětu je závislá na momentálním stavu organismu. Organismus sportovce nezpracovává adaptační podněty okamžitě a tak dochází ke vzniku únavy. Bezprostřední a následná únava organismu je žádoucí a také nezbytná. Sportovní trénink je často založen na zbytkové únavě. Sportovec sám testuje svou schopnost snášet zatížení a rozhoduje, kdy v tréninku pokračovat. Narůstající únava vyžaduje mobilizaci výkonnostních rezerv, organismus se dostává do stresové situace a zvyšuje se jeho vnitřní (biologický) výkon. Teprve při pokračování tréninku za únavy se organismus postupně aktuálnímu zatížení přizpůsobuje. Přizpůsobení organismu k opakovaným tělesným cvičením je v podstatě procesem adaptace na buněčné úrovni a adaptace jednotlivých orgánů. Při adaptaci dochází ke zlepšení činnosti jednotlivých orgánů a systémů orgánů. Adaptuje se také současně jejich morfologická struktura. Tím se stávají orgány a systémy orgánů schopné pracovat větší intenzitou, tj. dosahují vyššího výkonu ve srovnání s netrénovanými. Jednotlivé orgány se přizpůsobují specificky, tj. podle druhu zatěžování. Specifičnost zatížení se odráží ve specifické reakci a tedy i ve specifické adaptaci orgánu (Obr. 8). Tím se stávají orgány a systémy orgánů schopné pracovat s větší intenzitou, tj. dosahují většího výkonu s větší kapacitou. Jednotlivé orgány se 22

přizpůsobují specificky, tj. podle druhu zatěžování. Plicní oběh má cévy značně objemné, které se dovedou rychle přizpůsobit změnám minutového objemu srdečního. Větší poddajnost cév plicního oběhu ve srovnání s cévami velkého oběhu je důležitá pro srovnání krátkodobých rozdílů ve výkonnosti pravého a levého srdce. Změnami prokrvení se dosahuje (např. při tělesné práci) zvětšení styčné plochy mezi atmosférou a krví až na dvojnásobek proti klidu. Větším minutovým objemem srdečním se dopraví tkáním více krve. Rychlost výměny dýchacích plynů pak závisí na tlakovém spádu a na rozpustnosti těchto plynů, nepřímo na jejich hustotě. Nejvýraznější změny přináší trénink vytrvalostního charakteru. Obr. 8 Trénovanost a ukazatelé činnosti krevního oběhu Obrázek převzat z publikace Fyziologie sportovní výkonnosti, Seliger V., Choutka M. 2.4.2.1 Vliv trénovanosti na dechové funkce Dýchací systém se musí adaptovat tak, aby ani u vysoce trénovaného jedince nikdy nevázla nabídka kyslíku krevnímu oběhu v plicích. Minutová plicní ventilace (V) je výslednicí hloubky a počtu dechů a je závislá na intenzitě konané práce. Minutová ventilace se přizpůsobuje jednak potřebám zvýšeného přísunu kyslíku, ale také především zvýšené koncentraci oxidu uhličitého a jeho potřebě vyloučení z organismu. Při práci dochází k lepší, rovnoměrnější distribuci vzduchu, dýchá se větší částí plic, zvyšuje se alveolární ventilace, zlepšuje se perfuze (prokrvení). Zlepšení plicní difuze vede ke zvětšení difuzní plochy plic. Příčinou je rozpínání alveolů s vytvořením tenčí alveolární membrány. Při práci se difuzní kapacita plic zvýší z klidových 20 30 ml kyslíku za minutu na hodnoty 60 70 ml. Tréninkem se zvětšuje maximální minutová ventilace. Zvětšuje se (u většiny sportovních odvětví) i vitální kapacita, jako ukazatel maximálních dechových možností plic. Je-li 23

zatěžován rostoucí organismus, je pozorován zvětšený růst hrudníku, doprovázený zvětšováním šířkových rozměrů i rozměrů objemových, a to je předpoklad pro větší rozvoj funkčních ukazatelů zevního dýchání, které přetrvávají do dospělosti. Dochází také k hypertrofii dýchacího svalstva. Bylo vypozorováno, že trénink na vytrvalost ekonomizuje dýchání, že sportovec má nižší minutovou ventilaci a nižší dechovou frekvenci v klidu. Obdobně je tomu při jeho zatížení. Dovede totiž lépe využívat kyslíku z vdechovaného vzduchu. Při srovnání ventilačně - respiračních parametrů trénovaného a netrénovaného člověka stojí u sportovců v popředí lepší dechová ekonomika, větší funkční kapacita a vyšší stropové hodnoty sledovaných parametrů. Trénovaní mají vyšší ventilační rezervy, které vznikají jako důsledek dlouhodobého zatěžování, tréninku. Jakým způsobem vzniká adaptace organismu na zvýšené aerobní nároky také naznačuje Obr. 9. Obr. 9 Tréninková adaptace Obrázek převzat z publikace Tělovýchovné lékařství, Z.Vilikus 2.4.3 Vliv kuřáctví na dýchací ústrojí Studium škodlivého působení vdechovaných látek na organismus je obtížné, neboť při expozici se uplatňuje celková dávka, která je daná součinem koncentrace deponované látky a trvání expozice. Proto by se mohly předpokládat obdobné účinky malých koncentrací, které působí po dlouhou dobu a velkých koncentrací působících krátkodobě. Avšak tomu tak nemůže být, protože většina látek je průběžně odstraňována a proto celková expozice při nízkých koncentracích by musela být zpravidla daleko delší a dostatečná k tomu, aby docházelo k její kumulaci. Pro odhad účinků škodlivých látek je podstatné znát expozici organismu a jejich působení. Expozice je daná koncentrací látky a dobou jejího účinku. Dávka vdechované škodliviny závisí na tzv. dechovém vzoru, úrovni ventilace a na tom, kolik z vdechnutého množství škodliviny se opět vydechne do okolní atmosféry. Kouření je jedním z hlavních rizikových faktorů pro aterosklerózu a ischemickou chorobu srdeční. Je sice ovlivnitelným faktorem, ale velmi obtížně ovlivnitelným. Ve světě kouří přes 1,1 mld. lidí, cca 1/3 populace starší 15 let. Konkrétní mechanismus škodlivého působení je komplexní a dotýká se mnoha lékařských oborů. Cigaretový kouř obsahuje velmi mnoho látek, většinou biologicky aktivních, přičemž 24

nejdůležitější z nich je nikotin, kancerogeny (několik desítek), oxidy síry a dusíku, oxid uhelnatý. Každá z těchto složek cigaretového kouře má na organismus specifické účinky. Nikotin stimuluje nervovou tkáň, sympatikus i parasympatikus. Z tohoto důvodu mohou být účinky nikotinu velice rozmanité a často i protichůdné v závislosti na dávce, časovém faktoru, ale i fyzické závislosti organismu na nikotinu. Již po jedné vykouřené cigaretě se projevují účinky na kardiovaskulárním systému vazokonstrikcí periferních tepen, vzestupem krevního tlaku, tachykardií, případně extrasystolami. Účinek nikotinu na nervové tkáni se projevuje její stimulací a změnami na elektroencefalogramu (EEG), na respiračním systému zvýšením odporu v dýchacích cestách a stimulací periferních chemoreceptorů, stimulaci dýchání. Mezi akutní účinky kouření patří také zvýšení klidového metabolismu. Kancerogeny v tabákovém kouři mají příčinnou souvislost se vznikem nádorů. Nejčastěji se jedná o bronchogenní karcinom, ale i jiná nádorová onemocnění. Na vzniku nádorů v souvislosti s kouřením se uplatňuje doba a množství vykouřených cigaret. Proces kancerogeneze je zpravidla ovlivněn mírou a délkou expozice, uplatňuje se kumulativní účinek. Oxidy síry a dusíku jsou typickými, ač ne jedinými, představiteli dráždivých látek obsažených v tabákovém kouři. Opakovanou expozicí chemickému dráždění vzniká chronická bronchitis. Toto onemocnění je pro kuřáky natolik příznačné, že se hovoří o kuřácké bronchitidě. Chronická bronchitis se může podílet na vzniku plicního emfyzému. Plicní emfyzém charakterizuje namáhavá dušnost, anatomicky dojde k rozrušení sept uvnitř plicních sklípků a k patologickému rozšíření dolních cest dýchacích. Oxid uhelnatý (CO) bývá příčinou chronických otrav. CO je znám svou vysokou afinitou k červenému krevnímu barvivu, vzniká tak karboxyhemoglobin, který se nemůže podílet na transportu kyslíku. Snížená transportní kapacita krve pro kyslík se spolu s bronchitidou podílí na snížené fyzické výkonnosti kuřáků (Obr. 10). Obr. 10 Pokles usilovné vitální kapacity plic u kuřáků v porovnání s nekuřáky Obrázek převzat z www.slzt.cz, The Pulmonologist s Quide to the Pulmonary Consequences of Smoking and the Benefits of Cessation 25

2.4.3.1 Prevalence kuřáctví mládeže Podle nejnovějších dostupných údajů z roku 2010, které zmiňuje studie HBSC, kouří v ČR v 15 letech 28 % dívek a 22 % chlapců alespoň jedenkrát týdně. Studie dále uvádí, že výskyt kouření roste u mládeže s věkem (Kalman et al., 2010). Výzkumná zpráva Vývoj prevalence kuřáctví v dospělé populaci ČR z období let 1997-2009 uvádí, že v populaci 15-64letých je celkem 29 % kuřáků, z toho 26 % pravidelných (kuřáci alespoň 1 cigarety denně) a 3 % příležitostných kuřáků (Sovinová et al., 2009). 26

3 Výzkumná část Jak jsem již zmínila v úvodu své práce, hlavní myšlenkou studie bylo porovnat základní dechové funkce u studentů různých typů gymnázií ve vztahu k pohybové aktivitě a případně i jiným aspektům daných věkem, pohlavím a dalšími možnými faktory s vlivem na dýchací systém. Faktory ovlivňující výsledky šetření: Trénovanost jedince: z hlediska sportovního výkonu jiné vlivy (zpěv, hra na dechové hudební nástroje) Zdravotní indispozice Kvalita měření Objektivita dotazníkového šetření 3.1 Výběr respondentů Ve snaze co nejobjektivněji porovnat naměřené hodnoty jsem plánovala oslovit početně srovnatelné skupiny studentů dle daného schématu: Gymnázium běžné Gymnázium sportovní Studenti 1. ročníků 2. třídy Chlapci Studenti 1. ročníků 2. třídy Chlapci Dívky Dívky Studenti 4. ročníků 2. třídy Chlapci Studenti 4. ročníků 2. třídy Chlapci Dívky Dívky Počet respondentů celkem: 196 27

3.2 Pracovní postup Příprava studie zahrnovala stanovení postupu práce tak, aby jednotlivé kroky na sebe plynule navazovaly, neboť bylo pro danou práci nezbytné zajistit spolupráci s dotčenými subjekty školami, které mají v jednotlivých úsecích výuky specifické plánování (soustředění, prázdniny, přijímací zkoušky, maturity apod.). Dobré plánování bylo proto nezbytné pro úspěch celé studie. Pracovní postup zahrnoval tyto etapy: stanovení harmonogramu - únor 2012 shromáždění odborných podkladů a literatury - průběžně konzultace s odborníky - únor až srpen 2012 hmotná příprava (měřící přístroj, hygienické náustky, desinfekce) - září 2012 oslovení škol ke spolupráci - říjen 2012 tvorba a tisk dotazníků - říjen 2012 vlastní měření - listopad 2012 až duben 2013 hodnocení - květen 2013 3.3 Volba metod Poté, co jsem zvážila jednotlivé kroky své práce, oslovila jsem gymnázia v Pardubicích s prosbou o spolupráci. Byla jsem si vědoma situace, že se na školy takto obrací řada studentů v závěru svého vysokoškolského studia, proto jsem organizaci práce musela plánovat tak, abych co nejméně narušovala rozvrh a práci učitelů. V opačném případě hrozilo, že mi nebude šetření ve škole umožněno. Do školy jsem tedy vstupovala s jasnou koncepcí své práce v zájmu minimálního narušení výuky, přesto snad s dostatečně vypovídajícími podklady pro odpověď na své hypotézy. Předpokládala jsem oslovit celkem 200 studentů, vždy po dvou třídách z prvních čtvrtých ročníků. Poměr chlapců a dívek jsem si předem nestanovovala. Předpoklad velikosti souboru se mi podařilo splnit na 98%. Skutečný počet oslovených a měřených studentů je 196. Jedná se o studenty dvou typů gymnázií gymnázium se sportovním zaměřením a gymnázium běžného typu. Plánované schéma se tedy podařilo dodržet (viz. část 3.1. Výběr respondentů). Kvalitativní i kvantitativní část mé práce v obou oslovených středních školách se odehrávala během hodin výuky tělesné výchovy a probíhala od listopadu do dubna. Spolupráce s učiteli byla výborná, a proto práce probíhala dobře, jak s učiteli, tak studenty. Rodiče studentů byli osloveni prostřednictvím jejich třídních učitelů a dále informacemi zveřejněnými na webových stránkách školy. Písemný souhlas s měřením dětí vyžadován nebyl, avšak rodiče byli informováni, že na jejich vyjádřený nesouhlas bude brán zřetel. Žádný z rodičů nesouhlas neprojevil, pouze jeden z rodičů se telefonicky dotazoval na způsob měření a bezpečnost z hlediska přenosu infekce do dýchacích cest. Prevencí pro přenos kapénkové infekce bylo zajištění dostatečně velkého počtu jednorázových spirometrických náustků, desinfekčního prostředku, dodržení doporučeného postupu od výrobce spirometru pro zacházení a údržbu přístroje a v neposlední řadě také vyloučit měření těch studentů, kteří vykazovali známky nachlazení apod. Studenti byli podrobeni dotazníkovému šetření a následnému měření výšky, váhy a vybraných dechových funkcí. Měřila jsem usilovnou vitální kapacitu plic (FVC), usilovný výdech v jedné sekundě (FEV 1 ) a poměr usilovného výdechu v jedné sekundě oproti usilovnému nádechu (FEV 1 /FVC). K měření jsem použila lékařský přenosný spirometr: Spirobank IIa 28

označený CE 0476, který odpovídá požadavkům Směrnice o zdravotnických prostředcích 93/42/EEC (Příloha č. 2). 3.3.1 Tvorba dotazníku Základem pro stanovení pracovního postupu bylo zamyslet se nad všemi faktory, které by mohly ovlivnit dechové funkce studentů a tyto faktory zohlednit pro kvalitativní podklady vlastní práce. Při zamýšlení se nad tvorbou dotazníku jsem vycházela ze zkušenosti, že je nutné vytvořit dotazník, který by byl časově nenáročný, obsahově přehledný, otázky srozumitelné a při tom nabídnuté odpovědi maximálně vypovídající ve vztahu ke stanoveným hypotézám. Dotazník byl tedy koncipován s převážně uzavřenými otázkami, které však i přesto umožnily studentům dostatečně široký výběr odpovědi. Současně byl dotazník sestaven způsobem, který později umožňoval přehlednou analýzu výsledků ve statistickém programu (Příloha č. 1). Dotazník byl anonymní. Anonymita dotazníku byla nezbytná zejména z obav u odpovědi, která se týkala dotazu na kuřáctví. Před vyplněním dotazníku byli respondenti vždy poučeni, některým bylo i přesto nutné poskytnout dodatečnou radu. Bylo zřejmé, že některé studenty částečně obtěžovalo číst delší statě, tedy tu část, která byla nezbytná pro správní zařazení daného typu pohybové aktivity do kategorií dle nároku na dýchání. Na dotazníkovou část navazovala část praktická. 3.3.2 Kvantitativní měření Praktická část zahrnovala měření výšky, hmotnosti a následné měření kapacity a funkce plic. Měření výšky a hmotnosti probíhalo pouze u těch studentů, kteří své hodnoty míry neznali. Pro měření hmotnosti byla použita digitální váha nelékařská, běžně dostupná v obchodním řetězci. K měření výšky bylo použito papírového metru s přesností na jeden centimetr umístěného na futro dveří a geometrický trojúhelník. Spirometrické měření probíhalo v souladu s manuálem dodávaného k přístroji. Přístroj byl kalibrován již od výrobce. Na začátku měření byla nastavena predikce (Knudson, 1983) bez korekce předpokládaných hodnot různých etnických skupin (=100%). Před vlastním měřením studentů jsem si provedení testů ověřovala ve své rodině. Měření studentů následovalo bezprostředně po vyplnění dotazníku. Dotazník studenti odevzdávali těsně před vlastním měřením proto, aby nedošlo k záměně anonymních dotazníků. Dotazníky byly číslovány dle pořadí měřených studentů a číslo dotazníku odpovídalo číslu pořadí měřeného studenta v záznamovém archu (Příloha č. 3). Každý z měřených respondentů byl instruován před vlastním měřením a během práce se spirometrem naváděn pro správné provedení nádechu a výdechu. Studenti byli seznámeni se záměrem měření a jeho principem. Do přístroje byly zadány individuální údaje o věku, výšce, hmotnosti a pohlaví měřeného. Na nos studenti dostali klip, který bránil druhotnému úniku vzduchu, který by mohl snížit hodnotu výsledku. Dále byli instruováni o způsobu úchopu přístroje. Poté byli vyzváni, aby hygienický náustek (měněn po každém studentovi) pevně uchopili do úst a dbali tomu, aby vzduch neunikal koutky úst. Poté se měli nadechnout do maximálního nádechu a poté co nejrychleji vydechnout obsah plic až do úplného vydechnutí. V případě, že byl test proveden správně, měření jsme již neopakovali. V případě, že se první pokus nezdařil, byl opakován, dokud přístroj nezaznamenal dostatečnou kvalitu měření. Tím byla zaručena objektivita výsledku. 29

Během prvních měření jsem přístroj po změření studenta připojila k počítači. Výsledek testu tak mohl být uchován nebo dodatečně vytisknut. Později jsem však od tohoto záměru ustoupila, neboť přesně vymezený čas daný vyučovací hodinou byl příliš krátký na změření nezbytného počtu studentů v předurčeném čase (Příloha č. 4). Celkově jsem měřením se studenty strávila cca 40 hodin. 3.4 Realizace Hodnocení dotazníků a následného měření studentů probíhalo tímto způsobem: 1. Zadání dat z dotazníků do elektronického formuláře programu Epi info (zdravotnický statistický software) vytvořeného biostatistikem RNDr. Viktorem Hynčicou ze Státního zdravotního ústavu v Praze. 2. Hodnocení sesbíraných dat. Hodnocení jsem prováděla několika způsoby, prostřednictvím statického programu Epi info, pomocí kontingenčních tabulek v excelovém souboru a dále dvěma různými statistickými programy SPSS v.19 a Stata. K měření síly lineární asociace mezi srovnávanými hodnotami jsem ve statistickém programu využila funkci mnohonásobné lineární regrese a porovnávala hodnotu korelačního koeficientu (R 2 ), dále jsem využila T-testu k porovnání rozdílu dvou středních hodnot. 3. Interpretace výstupů ze statistických programů a přehledových tabulek. Pro interpretaci jsem používala jednak literaturu, zejména mi však byly nápomocny konzultace s odborníky v oblasti epidemiologie a biostatistiky ze SZÚ a v neposlední řadě konzultace s vedoucím práce. Zpracováním dat několika způsoby je v dokumentu použito různých stylů tabulek a grafů, což jak předpokládám, nebude ubírat dokumentu na kvalitě a na záměru práce. 3.4.1 Složení souboru Celkový soubor dotazovaných a současně měřených studentů činí 196. V rámci celého souboru je 103 studentů z 1. ročníků a 93 studentů ze 4. ročníků gymnázií. Z hlediska pohlaví mírně převažují chlapci nad dívkami v poměru 106 chlapců na 90 dívek. Tento počet byl ovlivněn výběrem školy se sportovním zaměřením, kde chlapci převažují nad děvčaty ve všech ročnících studia. Poměr studentů v rámci jednotlivých škol byl 102 studenti běžného typu gymnázia a 94 studenti ze sportovního gymnázia. Přehledněji o souboru respondentů vypovídá následující tabulka. Tab. 3 Počet studentů ve studii Typ školy 1. ročník 4. ročník Celkem Sport. gy. (1) 54 40 94 Běžné gy. (2) 49 53 102 Celkem 103 93 196 Tabulku následně doplňuje grafické znázornění o rozložení respondentů ve sledovaném souboru. 30

Graf č. 1 Složení souboru dle typu školy a věku studentů 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 54 103 93 94 102 49 53 40 1. ročník 4. ročník Celkem Sport. gy. (1) Běžné gy. (2) Celkem 196 Je zřejmé, že počet respondentů z jednotlivých ročníků i škol je poměrně vyrovnaný. 3.5 Výsledky dotazníková část Faktory, které by mohly zásadním způsobem ovlivňovat naměřené hodnoty ve smyslu odchylky od průměrných hodnot, jsem se snažila postihnout již při koncipování dotazníku, který jsem studentům předložila před samotným měřením dechových funkcí. 3.5.1 Faktory ovlivňující dechové funkce Hra na dechové nástroje, zpívání, jsou dalšími z řady faktorů, které by mohly mít vliv na hodnocení dýchání, prostřednictvím pravidelného posilování dýchacího svalstva. Jak vyplynulo z teoretické části mé práce, hrají tyto svaly v dýchání významný úlohu. Zatímco hra na dechové nástroje a zpěv by mohly funkce dýchacích cest ovlivňovat pozitivním směrem, tedy jak ve smyslu kvalitativním tak kvantitativním, alergická onemocnění či vliv toxických látek způsobených kouřením by mohly mít naopak vliv na funkce dýchacích orgánů negativní. Proto jsem tyto faktory zohlednila v dotazníkové části. Jednou z položených otázek studentům bylo, zda hrají na dechové nástroje (např. klarinet, foukací harmoniku, saxofon atp.). Studenti měli na otázku odpovědět jednou ze tří nabídnutých variant odpovědí: 1- ano, pravidelně 2- ne 3- ano, jen občas (méně než 1x měsíčně) 31

Tab. 4 Ovlivňující faktory hra na dechové nástroje. SG sportovní gymnázium, G všeobecné gymnázium Hra na dechové nástroje Ano Ne Občas Celkem 1-SG 3 85 6 94 2-G 7 92 3 102 Celkem 10 177 9 196 Z odpovědí studentů vyplynulo, že hře na dechové nástroje se věnuje pravidelně 5% souboru, přičemž většina těchto studentů je z běžného typu gymnázia. Celkově se však jedná o velmi malé procento studentů. Dalším z řady jiných faktorů, které by mohly ovlivnit dechové funkce studentů bez ohledu na sportovní výkonnost, je zpěv. U této otázky se studenti často doptávali, jaký typ zpěvu lze zahrnout do odpovědi ano, pravidelně. Přestože otázka zněla poměrně jednoznačně, objevovaly se specifické dotazy některých studentů např.: patří do odpovědi ano zpívání v koupelně? Ačkoli se jedná také o zpěv, nepředpokládám, že by mohl být natolik významný ve vztahu ke sledovaným aspektům. Proto bylo studentům odpovězeno, že tento druh zpěvu uvádět nemají. Otázka byla studentům upřesněna během vyplňování dotazníku slovním komentářem tak, aby považovali za kladnou odpověď takovou, jestliže se zpěvu věnují jakkoli organizovaně nebo pod odborným vedením. Také u této otázky byly nabídnuty tři varianty odpovědí podobně, jako u otázky předchozí: 1- ano, pravidelně 2- ne 3- ano, jen občas (méně než 1x měsíčně) Tab. 5 Ovlivňující faktory - zpěv SG sportovní gymnázium, G všeobecné gymnázium Zpěv Ano Ne Občas Celkem 1-SG 4 86 4 94 2-G 8 81 13 102 Celkem 12 167 17 196 Z dotazníků vyplynulo, že se zpívání věnuje v rámci sledovaného souboru 6 % studentů pravidelně a 9 % studentů méně než 1 krát měsíčně. Nepřekvapí, že větší počet studentů, kteří se věnují zpěvu, je z běžného typu gymnázia. 32

Tab. 6 Ovlivňující faktory alergie s postižením dýchacích cest SG sportovní gymnázium, G všeobecné gymnázium Alergie Ano Ne Nevím Celkem 1-SG 11 72 11 94 2-G 13 76 13 102 Celkem 24 148 24 196 Budu-li předpokládat, že studenti, kteří odpověděli na otázku, nevím o tom, že jsem alergik, jimi skutečně nejsou, pak získávám přehled o tom, že je v celém sledovaném souboru 12% studentů s alergií s postižením dýchacích cest. Rozdíl mezi alergiky ze sportovního a běžného gymnázia je nevýznamný a činí 1% v neprospěch běžného gymnázia. Dle zprávy zveřejněné ve Zdravotnických novinách ze dne 2. 6. 2012 bylo v roce 2011 dětí a mladistvých do 19 let léčeno pro sennou rýmu 8 % a 7 % pro astma. Dalším z významných faktorů s vlivem na dýchací systém je kuřáctví. O kouření je známo, že je jedním z hlavních faktorů pro vznik chronické obstrukční plicní nemoci. Proto mne zajímalo, zda se vliv kouření prokazatelně projeví i přes nízký věk kuřáků, případně zda se projeví u nesportovců, zatímco u sportovců ne. V dotazníku jsem však nezohlednila délku kuřáckého návyku, ale zařazení kuřák a kuřák příležitostný. Domnívala jsem se, že bližší specifikace např. o množství vykouřených cigaret, by studenty mohla vzdalovat od snahy uvést do dotazníku skutečnost. I přes to, je nutné počítat s určitou chybou ve výpovědích. Tab. 7 Ovlivňující faktory kuřáctví SG sportovní gymnázium, G všeobecné gymnázium Kuřáctví studentů 1cig. Ročník Ano Ne týdně Celkem 1.roc. 1-SG 0 52 2 54 2-G 7 35 7 49 Celkem 7 87 9 103 4.roc. 1-SG 1 37 2 40 2-G 1 47 5 53 Celkem 2 84 7 93 Celkem 1-SG 1 89 4 94 2-G 8 82 12 102 Pr = 0,009 Celkem 9 171 16 196 33

Ke kuřáctví se v anonymním dotazníku přiznalo 18 % studentů z celého souboru dotazovaných. Na sportovním gymnáziu kouří 5% studentů, zatímco na běžném typu gymnázia 20% studentů. Tento rozdíl byl statisticky významný, hladina významnosti Pr = 0,009. Více studentů přiznává kouření příležitostně, definované max. jednou vykouřenou cigaretou týdně nebo méně často (Graf č. 2). Z hlediska věku je více kuřáků mezi studenty prvních ročníků oproti studentům 4. ročníků v poměru 8 : 6 (%). Kouří o něco více dívek než chlapců, rozdíl je však zanedbatelný (Graf č. 3). Graf č. 2 Kuřáctví studentů ve vztahu k typu školy Graf č. 3 Kuřáctví ve vztahu k pohlaví 34

3.5.2 Pohybová aktivita studentů Studentům byla v rámci dotazníku položena uzavřená otázka, jaké pohybové aktivitě z nabídnutých tří kategorií se věnují intenzívněji v porovnání s jinými pohybovými aktivitami v jejich životě, a jaké kladou v současnosti největší význam (Příloha č. 1, dotazník ot. č. 4). Dotazník definoval kategorie A, B, C, kdy kategorie A byla kategorie pohybových aktivit s nejvyššími nároky na intenzitu dýchání (např. běh, aerobic, rychlý tanec, fotbal, florbal, výkonnostní sporty), kategorie B se středními nároky (např. míčové hry, tenis, běžná jízda na kole, rekreační plavání a rekr. sporty) a kategorie C s lehce zvýšenými nároky na intenzitu dýchání (např. rychlá chůze, posilování, jízda na koni, ). Každá kategorie obsahovala vlastní výčet typických pohybových aktivit. Zařazení různých sportovních disciplín do kategorií proběhlo na základě konzultace se školitelem práce a také na základě elektronické konzultace s odborníkem z oboru tělovýchovného lékařství prof. MUDr. Janem Novotným, CSc. z Fakulty sportovních studií Masarykovy univerzity v Brně (Příloha č. 1). Za touto otázkou následovaly dvě kontrolní, upřesňující otázky, které pomohly ověřit původní a současně určující zařazení typu pohybu do kategorie A až C. Otázka byla otevřená a studenti zde vepisovali, jaké pohybové aktivitě se konkrétně věnují a jak intenzivně (rekreačně, výkonnostně). Z dotazníků vyplynulo o pohybové aktivitě studentů následující: V běžném typu gymnázia je 49 % studentů, kteří se věnují některému typu pohybové aktivity s nejvyššími nároky na intenzitu dýchání a jen 15 % těch, kteří dýchací soustavu zatěžují běžným způsobem. Na běžném gymnáziu se věnuje výkonnostnímu sportu 35 % ze všech dotazovaných studentů gymnázia bez sportovního zaměření školy! 90 % ze všech dotazovaných studentů sportovního gymnázia se věnuje výkonnostnímu sportu. Pohybové aktivitě s nejvyššími nároky na intenzitu dýchání se věnuje více chlapců než dívek. Z hlediska charakteru pohybové aktivity převládají u studentů běžného gymnázia individuální sporty, zatímco u studentů sportovního gymnázia sporty kolektivní. Statistický významné rozdíly (Tab. 9, Tab. 10, Tab. 11) mezi oběma typy gymnázií logicky vyplývají ze zaměření této práce a tím i výběrem respondentů (škol), překvapuje však relativně vysoký podíl sportovně zaměřených studentů i na běžném typu školy. Zmíněná tvrzení dokládají, a ještě více rozšiřují, tabulkové přehledy (Tab. 12 až Tab. 16) zpracované ve statistickém programu Stata (verze 5). 35

Graf č. 4 Úroveň pohybové aktivity v závislosti na typu školy Graf č. 5 Denní pohybová aktivita studentů Tab. 8 Kategorie pohybových aktivit ve vztahu k typu školy Sloupce označují kategorie pohybové aktivity, kde: 1 = A; 2 = B; 3 = C Řádky označují typ školy, kde: 1 = sportovní gymnázium; 2 = běžné gymnázium 36

Tabulka 8 vypovídá, že 96 % studentů sportovního gymnázia se věnuje pohybové aktivitě s nejvyššími nároky na dýchání, zatímco na nesportovním typu gymnázia je jich 49 %. Rozdíl je statisticky sice významný, nicméně současně očekávaný a zdůvodnitelný výběrem gymnázia. Přesto procentuální podíl studentů, kteří se věnují pohybové aktivitě na běžném typu gymnázia mne překvapil (85 %). Tab. 9 Kategorie pohybových aktivit ve vztahu k pohlaví Sloupce označují kategorie pohybové aktivity, kde: 1 = A; 2 = B; 3 = C Řádky označují pohlaví, kde: 1 = žena; 2 = muž Na základě této tabulky je zřejmé, že není významný rozdíl mezi děvčaty a chlapci s ohledem na výběr pohybových aktivit ve vztahu k aerobní zátěži. Tento vztah jsem blíže nezkoumala. Tab. 10 Charakter pohybových aktivit studentů ve vztahu k typu školy (individuální/kolektivní) Sloupce označují kategorie pohybové aktivity, kde: 1= kolektivní; 2= individuální Řádky označují typ školy, kde: 1= sportovní gymnázium; 2 = běžné gymnázium Na sportovním gymnáziu, je více těch, kteří se věnují kolektivním sportům, zatím co na běžném gymnáziu studenti preferují individuální sporty. Rozdíl mezi školami je v tomto ohledu opět statisticky významný. 37

Tab. 11 Rekreační a výkonnostní sport ve vztahu k typu školy Sloupce označují sporty, kde: 1= rekreační; 2 = výkonnostní Řádky označují typ školy, kde: 1= sportovní gymnázium; 2 = běžné gymnázium Statisticky významný rozdíl patrný z Tab. 11 odpovídá, že je na sportovním gymnáziu výrazně více studentů, kteří vykonávají daný sport s předpokladem dosáhnout v něm maximálních výsledků. Tento výsledek jsem očekávala. Tab. 12 Frekvence pohybové aktivity s nejvyššími nároky na dýchání Sloupce označují typ školy, kde 1= sportovní gymnázium; 2= běžné gymnázium Řádky označují frekvenci, kde 1 = denně; 2 = týdně 2-6 krát; 3= měsíčně 1-4 krát 38

Tabulky Tab. 12 nám umožňují zodpovědět si otázku kolik času a kolik studentů z kategorie pohybové aktivity A (PA s nejvyššími nároky na dýchání) touto aktivitou tráví čas. Z celého souboru 196 studentů jsou pouze 4 studenti, kteří kategorii pohybové aktivity A věnují denně 30 minut a pouze 2 studenti, kteří jí věnují čas 30 minut několikrát v týdnu. Nejvíce studentů, ať už z běžného nebo sportovního gymnázia, se věnuje pohybové aktivitě v rozmezí od 30 do 120 minut více než 2 krát týdně. V rámci celého souboru dotazovaných je to 29% studentů. Z počtu 102 studentů běžného gymnázia činí procentuální podíl výrazně pohybově zaměřených studentů 43 % oproti 94 % studentů z gymnázia sportovního. Z hlediska šetření se jedná o významný ukazatel. Tab. 13 Frekvence pohybové aktivity se středními nároky na dýchání Sloupce označují typ školy, kde: 1= sportovní gymnázium; 2= běžné gymnázium Řádky označují frekvenci, kde: 1 = denně; 2 = týdně 2-6 krát; 3= měsíčně 1-4 krát Je zřejmé, že také pohybová aktivita u studentů se střední zátěží dýchacího systému je nejvíce frekventovaná v týdenním intervalu - z pochopitelných důvodů více u studentů běžného typu gymnázia. Na základě šetření tedy můžeme říci, že 26 studentů ze 102 studentů běžného typu gymnázia pravidelně sportuje se střední intenzitou zátěže na dýchací systém (26 %). 39

Tab. 14 Frekvence PA u studentů s pohybovou aktivitou s nízkými nároky na dýchání Sloupce označují typ školy, kde: 1= sportovní gymnázium; 2= běžné gymnázium Řádky označují frekvenci, kde: 1 = denně; 2 = týdně 2-6 krát; 3= měsíčně 1-4 krát; 4 = méně než 1 krát měsíčně Pohybovým aktivitám s nejnižšími nároky na dýchání, a tedy aerobní výkon, se pravidelně (denně, opakovaně týdně) věnuje 9 ze 102 studentů běžného gymnázia (9 %). Graf č. 6 Pravidelná pohybová aktivita studentů gymnázií z hlediska nároků na intenzitu dýchání 40

Tab. 15 Čas věnovaný pohybové aktivitě ve vztahu k typu školy Sloupce označují čas, kde: 1 = méně než 6 měsíců 2 = méně než 1 rok; 3 = déle než 1 rok Řádky označují typ školy, kde: 1 = sportovní gymnázium; 2 = běžné gymnázium Tab. 16 Čas věnovaný pohybové aktivitě ve vztahu k pohlaví Sloupce označují čas, kde: 1 = méně než 6 měsíců 2 = méně než 1 rok; 3 = déle než 1 rok Řádky označují pohlaví, kde: 1= žena; 2 = muž Z Tab. 15 a Tab. 16 je zřejmé, že většina studentů jak z běžného typu gymnázia, tak sportovního typu gymnázia, se věnuje pohybové aktivitě déle než 1 rok. 3.5.2.1 Druhy pohybové činnosti u studentů Studentům bylo do dotazníku umožněno vepsat druh pohybové aktivity, kterému se věnují a kterému v současnosti přikládají ve svém životě největší význam. Souhrnem těchto údajů od všech studentů jsem získala přehled o 32 pohybových disciplínách, kterým se věnují studenti dvou pardubických gymnázií. Jednotlivé aktivity jsem pro snazší porovnatelnost s dalšími faktory rozdělila do čtyř kategorií dle aerobní zátěže, resp. dle náročnosti na dýchací a kardiovaskulární systém. Kromě disciplín běžně známých se v dotaznících objevily i sporty, pro mne, zcela nové (bosu, hiit). Bosu je cvičení pro zpevnění svalstva celého těla založené na balančním cvičení. Název BOSU je zkratka anglického BOth Sides Up (obě strany nahoru). Tato zkratka charakterizuje speciální pomůcku, která se ke cvičení používá. Jde o nafukovací polokouli, která je z jedné strany rovná, při cvičení se používají její obě strany. Cvičení bosu jsem tedy při rozdělení pohybových aktivit zařadila mezi cvičení klidová. Jiným, pro mne dosud nepoznaným druhem cvičení, byl HIIT. Hiit je anglická zkratka High- Intensity Interval Training, vysoce intenzivní intervalový trénink. Pro toto cvičení je charakteristické střídání vysoké aerobní zátěže s nízkou aerobní zátěží během cca 15 až 30 41

minut každý den. Toto cvičení se přirovnává ke kardio tréninku, proto jsem tento typ pohybové aktivity zařadila do vytrvalostní kategorie. Studenti běžného typu gymnázia se věnují v přibližně stejném poměru aktivitám vytrvalostním a obratnostním. Tyto představují společně více než ¾ pohybových aktivit, kterým se věnují. Klidovým a silovým sportům se věnuje cca 20 % studentů gymnázia. Jinak je tomu v případě sportovního gymnázia, kde se silové a klidové aktivity z pochopitelných důvodů téměř neobjevují. Také v případě sportovního gymnázia jsou vytrvalostní a obratnostní sporty zastoupeny rovnoměrně (Graf č. 7). Nejoblíbenějším sportem ze všech studenty uvedených sportů byl basketbal, v těsném pořadí následoval fotbal a běh. Dále se velké oblibě těší volejbal, plavání tenis, tanec a veslování. Graf č. 7 Druhy pohybových aktivit studentů ve vztahu k typu školy v % Graf č. 8 Druhy pohybových aktivit studentů gymnázií 42

Souhrnem této kapitoly je možno říci, že na běžném typu gymnázia se pravidelné pohybové aktivitě trvající déle než 30 minut věnuje celkem 69 % studentů o vysokých až středně vysokých nárocích na dýchání (aerobní výkon). Z prozatímních výsledků lze tedy předběžně usuzovat, že plicní ventilace u studentů běžného typu gymnázia by mohla odpovídat nadprůměrným naměřeným hodnotám ve srovnání s běžnou populací. Z výše uvedeného současně plyne, že je nutné hypotézu č. 2 zamítnout, neboť studenti běžného typu gymnázia se aktivnímu sportu věnují (Graf č. 6). 3.6 Kvantitativní hodnocení K porovnání dechových funkcí u studentů jsem se zaměřila jak na porovnání statické plicní kapacity (nezáleží na rychlosti proudu vzduchu) usilovného nádechu (FVC), tak i dynamické plicní kapacity usilovného výdechu v 1 sekundě maximálním úsilím rychlosti (FEV 1 ). Současně jsem obě hodnoty porovnávala s predikovanými hodnotami určenými měřícím přístrojem na základě vložených dat o věku, pohlaví, hmotnosti a výšce vyšetřovaného. Predikované (předpokládané) hodnoty odpovídají tzv. náležité hodnotě, o které jsem se zmiňovala v kapitole 2.3.3. Kromě uvedených hodnot jsem doplňkově zaznamenávala další naměřené hodnoty, např. poměr nádechu ve vztahu k výdechu, tzv. Tiffeanův index (ukazatel restrikce). Výhodou toho byla možnost zaznamenat přesnější důvod případné odchylky od normy. To mi umožnilo odhalit případnou poruchu či podezření na poruchu dýchacího systému, aniž by měl vyšetřovaný výraznější somatické potíže, takže si nemusel být poruchy vůbec vědom. Při standardní lékařské prohlídce se totiž spirometrické měření běžně neprovádí, a proto řada studentů toto vyšetření absolvovala poprvé. Studenti sportovního gymnázia spirometrické vyšetření již znali. Z přístroje jsem současně odečítala slovní i grafické hodnocení naměřeného výsledku. Způsob zaznamenávání dat do předem připraveného formuláře je uveden v Příloze č. 3. 3.6.1 Antropometrické hodnoty V tomto oddíle se krátce zmíním o poměru hmotnosti a výšky studentů, tzv. BMI ukazatel. Hodnota BMI však patří k ne zcela spolehlivým údajům o množství tukové tkáně v těle. Zvláště u sportovců mohou hodnoty BMI zkreslovat skutečnost, proto se BMI zde budu zabývat jen okrajově a uvádím je spíše jako doplňující informace k celkovému přehledu o studentech v porovnání mezi dvěma typy škol. V grafu č. 9 je patrné a současně očekávané, že studenti běžného gymnázia budou mít větší rozptyl BMI hodnot na rozdíl od studentů na sportovním gymnáziu. Průměrné hodnoty BMI studentů obou škol jsou srovnatelné (21,9 u sportovní školy a 21,6 u běžného typu gymnázia). Za normo hodnoty jsou považovány hodnoty BMI od 18,5 do 24,9. Hodnoty od 25 jsou považovány za nadváhu. Hodnoty pod 18,6 svědčí o podváze. Z grafu je také zřejmé, že střední hodnoty má větší část sledovaných souborů. Vyšší hodnoty BMI oproti gymnazistům z nesportovní školy si můžeme vysvětlit u sportovců vyšším objemem svaloviny, která je těžší než tuková tkáň, na m 2 těla. Z Grafu č. 10 je dobře patrné, že studenti obou typů škol nejsou obézní a až na jednotlivce netrpí nadváhou ani podváhou. 43

počet studentů Graf č. 9 Rozložení průměrů BMI studentů dvou typů škol, 1 sportovní gymnázium, 2 všeobecné gymnázium Graf č. 10 BMI studentů BMI studentů - celý soubor 40 36 32 28 24 20 16 12 8 4 0 rozsah BMI 44

4 Výsledky 4.1 Dechové funkce studentů Kapacita plic se u studentů v rámci celého souboru pohybuje v rozmezí hodnot od 2,55 litru do 7,80 litru. Průměrná naměřená hodnota souboru je 4,42 litru. Střední hodnota ze všech naměřených hodnot FVC je 4,35 litru (Tab. 17). V dalších podkapitolách se budu zabývat, zda v souboru, rozděleném dle různých aspektů, naleznu statisticky významné rozdíly či korelace mezi sledovanými soubory, kapacitou plic a jejich funkčností (usilovný výdech v první sekundě po usilovném nádechu). Tab. 17 Přehled naměřených hodnot Typ souboru Průměrná naměřená hodnota FVC v litrech Průměrná predikovaná hodnota FVC v % dle standardu (přístroj) Minim. naměř. hodnota FVC v litrech Celý soubor (N=196) 4,4 98 2,55 7,8 Běžné gymn. (N=102) 4,2 94 2,55 6,48 Sportovní gymn.(n=94) 4,7 102 3,05 7,8 1. roč. (N=103) 4,2 97 2,65 7,8 4. roč. (N=93) 4,6 99 2,55 6,65 Dívky (N=90) 3,8 98 2,55 7,8 Chlapci (N=106) 5 98 2,89 7,28 Max. naměř. hodnota FVC v litrech Pro zajímavost zde uvádím, že osobou s nejvyšší naměřenou usilovnou kapacitou plic ve sledovaném souboru je 15letý chlapec o výšce 172 cm a hmotnosti 72 kg (BMI 24,3), který je studentem sportovního gymnázia. Pohybové aktivitě se věnuje denně více než 2hodiny a jeho nejčastěji vykonávanou pohybovou aktivitou je běh. Nejnižší naměřenou hodnotu jsem zaznamenala u dívky ze 4. ročníku gymnázia s běžnou výukou, která uvedla, že nekouří, není alergická, nevěnuje se zpěvu ani hře na dechové nástroje. Pohybové aktivitě se věnuje rekreačně jednou, max. čtyři krát do měsíce, přičemž jde o aktivitu s nejnižšími nároky na intenzitu dýchání. 4.1.1 Ve vztahu k typu školy K porovnání dechových funkcí studentů obou typů škol jsem porovnávala jednak hodnoty kapacity plic v litrech, tak i hodnoty predikované neboli náležité, které jsou kvalitativně více vypovídající s ohledem na individuální rozdíly studentů (pohlaví, věk, výška a hmotnost). Na základě zhodnocených měření je možno říci, že průměrná náležitá hodnota kapacity plic je u studentů běžného typu gymnázia nižší než se očekávalo (94%). Naopak tatáž sledovaná hodnota u studentů sportovního gymnázia je vyšší než u průměrné populace stejného věku o 2%. Nakolik je tento rozdíl mezi sledovanými školami významný jsem zjišťovala pomocí dvouvýběrového t-testu, porovnáním hodnot FVC, náležitých hodnot FVC (v %) a náležitých hodnot FEV 1. Rozdíl hodnot je statistický významný (p=0,0000), jak dokazují Tab. 19-21. 45

67-68 73-74 83-84 86-87 89-90 92-93 95-96 98-99 101-102 105-106 108-109 111-112 114-115 120-121 124-125 137-138 Počet studentů 67-68 73-74 83-84 86-87 89-90 92-93 95-96 98-99 101-102 105-106 108-109 111-112 114-115 120-121 124-125 137-138 Počet studentů Graf č. 11 Porovnání hodnot FVC v litrech u studentů dvou typů gymnázií Graf č. 12 Dosažené % predikované hodnoty FVC sportovní gymnázium Náležitá FVC studentů sport G 6 5 4 3 2 1 0 % rozsah FVC hodnot Graf č. 13 Dosažené % predikované hodnoty FVC běžné gymnázium Náležitá FVC u nesport. G 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 % rozsah FVC hodnot Studenti sportovního gymnázia mají usilovnou vitální kapacitu plic vyšší než studenti z gymnázia s běžnou výukou (Graf č. 14). Nakolik je tento rozdíl statisticky významný nám vypovídají následující tabulky. 46