【呼吸筋肉トレーニング】肺を鍛えてマラソン・ランニングのパフォーマンスを上げる

  • ランニング、マラソンで呼吸が苦しくなるからもっと楽に走りたい
  • 呼吸が楽になればマラソンの記録は向上するの?
  • 呼吸筋肉の鍛え方を知りたい

 本記事はこんな疑問を解消します。

 私は社会人から本格的にランニングを始めた市民ランナーです。月500km程走り競技志向でランニングに取り組んでいます。

 私自身も学生の頃から「呼吸の苦しさ」を身に染みて体感してきました。レースにおいて呼吸が苦しくてペースダウンしてしまうと感じるランナーの方もいるかと思います。

 本記事では「呼吸筋肉の疲労とランニングパフォーマンスの関係」について説明し、呼吸筋肉のトレーニング方法・鍛え方を紹介します。

 さらに詳細として、呼吸が苦しくなってきたときに体にはどういう変化が起きているのかについて解説します。

 また、私自身が呼吸筋肉トレーニング器具「エアロフィット」を使用しており、別の記事でレビューをしました。ご参照ください。

結論
  • 呼吸筋肉の疲労で運動パフォーマンスが低下する可能性がある
  • 体内で呼吸の苦しさへの対応を優先することで、脚などの筋肉を動かすことの優先度が下がる
  • 呼吸筋肉を鍛えるための専用トレーニング器具が市販されている:「エアロフィット」等
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1.呼吸器系の要素について

 呼吸器系の働きは大きく分けて以下の4つに分類されます。

呼吸器系の働き
  • 肺換気(呼吸筋を使って空気を取り込む)
  • 肺胞でのガス交換
  • 血液による酸素の循環輸送
  • 体組織でのガス交換

・肺喚起:

 大気と肺のガス交換領域との間の呼吸ガス動きです。鼻・口から空気を取り込む時に呼吸筋を使います。

・肺胞でのガス交換:

 肺の肺胞と血管との間で、酸素を血液中に取り込みます。

・血液による酸素の循環輸送:

 血中に取り込んだ酸素を、心臓を経由して、血液として全身へ運搬します。心筋の発達具合ヘモグロビン濃度によって酸素の運搬能力が異なります。

・体組織でのガス交換:

 血液中に取り込んだ酸素が全身の組織(=筋肉)に取り込まれます。血液中から組織に酸素を抜き取る力や、各組織で酸素を酸化する力が必要です。

 呼吸器系というと、肺付近で起こっている現象は想像しやすいですが、運動生理学の観点からは体の各組織に酸素が供給されるまでが呼吸器系の役割です。

 呼吸筋肉が関わるのは、大気中から空気を吸い込むもしくは吐き出す時です。

 本記事では、呼吸筋肉が関わる、大気から空気を取り込む能力についてフォーカスします。

2.「肺」自体は運動トレーニングに適応しない

■肺自体を鍛えることはできない

 骨格筋系や心血管系は持続的な持久性運動をすることで高強度な運動へ適応していく一方で、肺自体は運動に適応しないと考えられています。

 数か月から数年の持久性トレーニングを行っても、肺の構造と呼吸器系の機能に、運動時の肺でのガス交換の改善を測定できるほどの効果を及ぼしません

 肺が持久性トレーニングに適応しない理由は、正常な肺の構造的な能力が必要以上に大きく、運動時の酸素と二酸化炭素の運搬に必要な能力を上回っているためです。

■肺での酸素交換が高強度運動に対して「間に合わない」ことはある

 高度なトレーニングを積んだ男性の長距離エリートランナーが高強度運動を行った際、動脈血酸素分圧PO2が顕著に低下することがあります。

 動脈血酸素分圧が低下するということは、「肺にて酸素を得た後に全身に運ばれる血液(=動脈血)中の酸素濃度が低下する」ことを意味します。

 これは、「酸素供給が体の各組織の酸素需要に対して足りない」ことが要因です。

 男性の長距離エリートランナーのうち40~50%に見られる現象です。

 再び示しますが、酸素供給能力を決める要因は下記のとおりです

各組織への酸素供給能力を決める要素
  • 肺での酸素取り込み能力(空気を吸う力)
  • 心臓の血液送液能力(心筋の強さ)
  • 血液の酸素運搬能力(ヘモグロビン濃度、密度等)

 肺での酸素取り込み能力(空気を吸う力)が他の要素よりも劣っている場合、呼吸筋肉を鍛えることによって酸素供給能力をあげることができる可能性があります。

参考文献

3.呼吸筋肉とは

 呼吸筋肉とは肺の周りに囲むようにある複数の筋肉の総称です。「肋間筋」「横隔膜」が主な呼吸筋となります。

 安静時や低強度の運動時には、横隔膜内肋間筋外肋間筋の活動により空気を取り込む量を調整しています。特に、横隔膜は呼吸に対する貢献度が7割とも言われています。

 高強度運動時では、呼吸筋周囲の「呼吸補助筋(胸筋、腹筋など)」が動員され空気量の増大に対応します。

4.呼吸筋肉を鍛える様々なメリット

 一般的に、呼吸筋肉を鍛えることには様々なメリットがあります。例えば下記のとおりです。

出典元:Aoiro.shop公式HP

5.結論:呼吸筋疲労が運動パフォーマンスを制限する可能性がある

 結論ですが、最新の研究で呼吸筋疲労が95~100%VO2maxの運動パフォーマンスを制限する可能性があることが分かってきました。

 一般的に、健常者が海面位で低強度ないし中強度の運動をする場合には、呼吸筋肉の疲労が運動を制限するとは考えられていません。

 実際、最も重要な呼吸筋肉である横隔膜は、非常に酸化能力の高い筋であり疲労しにくいことが分かっています。

 例えば、75%VO2maxでの長時間運動を行っても、動脈中の酸素分圧が低下しない(=肺での酸素供給が間に合っている)ことが、上記事項を証明しています。

 しかしある実験では、90%VO2maxの高強度運動時に呼吸筋の仕事量を減少させることで運動パフォーマンスが改善することが示されました。

 呼吸仕事量(酸素を取り込む際に使う力の総量)が減少すると、高強度運動時に肺を出入りできるガスの量が増加することが分かりました。

 この結果は、高い運動負荷時のパフォーマンスを、呼吸筋肉の疲労が制限している可能性がある事を示しています。

 別の研究では、80~85%VO2maxで10分間の運動において同様に、呼吸筋肉が疲労することが確認されています。

 80~85%VO2maxの運動強度は、フルマラソンのレースペースからハーフマラソンのレースペースです。

 呼吸筋の疲労は、フルマラソンでのパフォーマンスにも影響を与える可能性がある事が分かります。

6.呼吸筋疲労が運動パフォーマンスに影響を与える理由

 高強度運動時や特にエリートランナーにおいては、呼吸筋肉の疲労が運動パフォーマンスに悪影響を与える可能性が高いことが分かってきました。

 吸気抵抗を用いた数週間の呼吸筋トレーニングがタイムトライアルのパフォーマンスを2~3%優位に改善させたことも報告されています。

 呼吸筋疲労が運動パフォーマンスに影響を与えるメカニズムは、以下のメカニズムが考えられています(パワーズ運動生理学参照)。

 高強度な持久性運動を行い呼吸筋が疲労すると、疲労した呼吸筋肉から血管収縮活性を起こすシグナルが発生し、走運動に用いる筋肉郡への血流を減少させ、呼吸筋への血流を増加させます。

 このような現象をメタボリフレックス(metaboreflex)と呼びます。

 走運動に用いる筋肉への血流が減少することは、筋肉組織への酸素運搬量が減少することを意味します。

 酸素運搬量が減少するとミトコンドリアでの酸化によるATP産生(=エネルギー産生)が滞ることになるため、高強度な運動を続けることができなくなります

 呼吸筋肉トレーニングによって呼吸筋肉の疲労を遅らせることができれば、呼吸筋疲労による血管収縮作用の影響を小さくすることができます。

 走運動に用いる筋肉部への酸素運搬を維持することができるため、高強度運動を長く継続できるようになる、と考えられます。

7.呼吸筋肉トレーニング

 呼吸筋の疲労が運動パフォーマンスに影響を与えることに対し、呼吸筋を鍛えることによって運動パフォーマンスを改善できる可能性があります。

 私自身も、2021年末からランニングでの記録が伸び悩んできており、何とか打破したいと考え、2022年5月から呼吸筋トレーニングを開始しました。

■呼吸筋肉トレーニングとは? トレーニングの種類・やり方

 呼吸筋肉トレーニングとは呼吸筋肉に適度な負荷刺激を加えることで、その強化を図る方法です。一般的に吸気筋のトレーニング(inspiratory muscle training: IMT)を意味します。

 その方法には,専用器具を用いる吸気抵抗負荷法(閾値負荷法,気流抵抗負荷法)、過換気法に加え,器具を用いない腹部重錘負荷法などがあります。

 市民ランナーが普段のトレーニングで容易に取り入れることができる手法が吸気抵抗負荷法を用いたトレーニングです。

 吸気抵抗負荷法は、空気吸い込み口を狭めたりすることで空気を吸い込むときの抵抗を増やして呼吸筋肉を鍛える方法です。

 市販されている器具を使ってトレーニングを行えるものが多く、市民ランナーでも取り入れやすい手法です。

■おすすめな呼吸筋肉トレーニング器具「エアロフィット」

 私が使用している呼吸筋肉トレーニングを行うためのトレーニング器具は「エアロフィット」です。

 「エアロフィット」はデンマークの国際的な医療技術企業AMBUによって設計開発された呼吸筋肉トレーニング器具です。

 実際に私も使用し始めており、次の記事でレビューしました。

 このようなトレーニング器具を使用したり、クロストレーニング等で呼吸筋肉を鍛えるようなトレーニングプログラムを組むことで、特に強度が高い運動パフォーマンスを高めることができる可能性があります。

 記録が伸び悩んでいるランナーの方、呼吸筋肉に着目してパフォーマンスアップを図ってみてはいかがでしょうか?

参考文献:パワーズ運動生理学

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ブログ管理人
syu_hibi

初めまして、日比野就一と申します。
社会人からランニングを始めました。
理論に基づいたトレーニングで、
どこまで記録を伸ばすことができるか挑戦します。
トレーニング理論やレース参戦記録を発信します。
自己紹介・記録変遷はこちら

★自己ベスト
 1500m 4:25(2022/08 公認)
 3000m 9:24(2022/06 公認)
 5000m 16:01(2022/09 公認)
 10000m 33:44(2021/12)
 Half  1:12:29(2022/03)
 Full 2:57:29(2020/12)

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