Резервний обсяг вдиху складає. Методи виміру дихання. Поточні показники зовнішнього дихання

Легкові обсяги та ємності

У процесі легеневої вентиляції безперервно оновлюється газовий склад альвеолярного повітря. Розмір легеневої вентиляції визначається глибиною дихання, чи дихальним обсягом, і частотою дихальних рухів. Під час дихальних рухів легені людини заповнюються повітрям, що вдихається, об'єм якого є частиною загального обсягу легень. Для кількісного опису легеневої вентиляції загальну ємність легень поділили на кілька компонентів чи обсягів. У цьому легеневої ємністю називається сума двох і більше обсягів.

Легкові обсяги поділяють на статичні та динамічні. Статичні легеневі об'єми вимірюють при завершених дихальних рухах без обмеження їх швидкості. Динамічні легеневі обсяги вимірюють під час проведення дихальних рухів з обмеженням часу їх виконання.

Легкові обсяги. Обсяг повітря у легких та дихальних шляхах залежить від наступних показників: 1) антропометричних індивідуальних характеристик людини та дихальної системи; 2) властивостей легеневої тканини; 3) поверхневого натягу альвеол; 4) сили, що розвивається дихальними м'язами.

Дихальний об'єм (ДО) - об'єм повітря, яке вдихає та видихає людина під час спокійного дихання. У дорослої людини ДО становить приблизно 500 мл. Величина ДО залежить від умов виміру (спокій, навантаження, положення тіла). ДО розраховують як середню величину після виміру приблизно шести спокійних дихальних рухів.

Резервний об'єм вдиху (РОвд) – максимальний об'єм повітря, який здатний вдихнути випробуваний після спокійного вдиху. Розмір РОвд становить 1,5-1,8 л.

Резервний обсяг видиху (РОвид) - максимальний обсяг повітря, яке людина додатково може видихнути з рівня спокійного видиху. Величина РОвид нижче в горизонтальному положенні, ніж у вертикальному, зменшується при ожирінні. Вона дорівнює середньому 1,0-1,4 л.

Залишковий об'єм (ГО) - об'єм повітря, що залишається в легенях після максимального видиху. Розмір залишкового обсягу дорівнює 1,0-1,5 л.

Легкові ємності. Життєва ємність легень (ЖЕЛ) включає дихальний об'єм, резервний об'єм вдиху, резервний об'єм видиху. У чоловіків середнього віку ЖЕЛ варіює не більше 3,5-5,0 л і більше. Для жінок типові нижчі величини (3,0-4,0 л). Залежно від методики вимірювання ЖЕЛ розрізняють ЖЕЛ вдиху, коли після повного видиху виробляється максимально глибокий вдих і ЖЕЛ видиху, коли після повного вдиху виробляється максимальний видих.

Місткість вдиху (Евд) дорівнює сумі дихального об'єму та резервного об'єму вдиху. У людини ЄВД становить середньому 2,0-2,3 л.

Функціональна залишкова ємність (ФОЕ) – об'єм повітря у легенях після спокійного видиху. ФОЕ є сумою резервного обсягу видиху та залишкового обсягу. На величину ФОЕ істотно впливає рівень фізичної активності людини і положення тіла: ФОЕ менше в горизонтальному положенні тіла, ніж сидячи або стоячи. ФОЕ зменшується при ожирінні внаслідок зменшення загальної розтяжності грудної клітки.

Загальна ємність легень (ОЕЛ) - об'єм повітря в легенях після повного вдиху. ОЕЛ розраховують двома способами: ОЕЛ - ГО + ЖЕЛ або ОЕЛ - ФОЕ + ЄВД.

Статичні легеневі об'єми можуть знижуватись при патологічних станах, що призводять до обмеження розправи легень. До них відносяться нейром'язові захворювання, хвороби грудної клітки, живота, ураження плеври, що підвищують жорсткість легеневої тканини, та захворювання, що викликають зменшення числа функціонуючих альвеол (ателектаз, резекція, рубцеві зміни легень).

Для фрідайвера легені є основним "робочим інструментом" (звичайно, після головного мозку), тому нам важливо розуміти пристрій легень і весь процес дихання. Зазвичай, коли ми говоримо про дихання, ми маємо на увазі зовнішнє дихання чи вентиляцію легень – єдиний помітний для нас процес у ланцюзі дихання. І розглядати подих треба починати саме з нього.

Будова легень та грудної клітки

Легкі являють собою пористий орган, схожий на губку, що нагадує у своїй будові скупчення окремих бульбашок або виноградне гроно з великою кількістю ягід. Кожна «ягода» - це легенева альвеола (легеневий пляшечку) - місце, де відбувається виконання основної функції легень - газообмін. Між повітрям альвеол та кров'ю лежить повітряно-кров'яний бар'єр, утворений дуже тонкими стінками альвеоли та кровоносного капіляра. Саме через цей бар'єр відбувається дифузія газів: з альвеоли в кров надходить кисень, а з крові в альвеолу вуглекислий газ.

Повітря до альвеолів надходить по повітроносних шляхах - Трохея, бронхи і дрібніші бронхіоли, які завершуються альвеолярними мішками. Розгалуження бронхів і бронхіол формує частки (права легеня має 3 частки, ліве - 2 частки). У середньому в обох легенях є близько 500-700 млн. альвеол, дихальна поверхня яких становить від 40 м2 при видиху до 120 м2 при вдиху. При цьому більша кількість альвеол знаходиться у нижніх відділах легень.

Бронхи та трахея мають у своїх стінках хрящову основу і тому досить жорсткі. Бронхіоли і альвеоли мають м'які стінки і тому можуть спадатися, тобто злипатися, як повітряна кулька, що спустила, якщо в них не підтримувати якийсь тиск повітря. Щоб цього не сталося, легкі, як єдиний орган, з усіх боків покритий плеврою – міцною герметичною оболонкою.

Плевра має два шари – два листки. Один листок щільно прилягає до внутрішньої поверхні жорсткої грудної клітки, інший – оточує легені. Між ними перебуває плевральна порожнина, у якій підтримується негативний тиск. Завдяки цьому легені перебувають у розправленому стані. Негативний тиск у плевральній щілині обумовлено еластичною тягою легень, тобто постійним прагненням легень зменшити свій обсяг.

Еластична тяга легень зумовлена ​​трьома факторами:
1) пружністю тканини стінок альвеол внаслідок наявності в них еластичних волокон
2) тонусом бронхіальних м'язів
3) поверхневим натягом плівки рідини, що покриває внутрішню поверхню альвеол.

Жорсткий каркас грудної клітки складають ребра, які гнучко, завдяки хрящам та суглобам, приєднуються до хребта та суглобів. Завдяки цьому грудна клітина збільшує і зменшує свій обсяг, зберігаючи при цьому жорсткість, необхідну для захисту органів, що знаходяться в грудній порожнині.

Для того, щоб вдихнути повітря, нам необхідно створити в легенях тиск нижчий, ніж атмосферний, а щоб видихнути вищий. Таким чином, для вдиху необхідне збільшення об'єму грудної клітки, для видиху – зменшенням об'єму. Насправді більшість зусиль дихання витрачається на вдих, у нормальних умовах видих здійснюється з допомогою пружних властивостей легких.

Основним дихальним м'язом є діафрагма - куполообразная м'язова перегородка між порожниною грудної клітки і черевною порожниною. Умовно її кордон можна провести по нижньому краю ребер.

При вдиху діафрагма скорочується, розтягуючись активною дією у бік нижніх внутрішніх органів. При цьому стисливі органи черевної порожнини відтісняються вниз і в сторони, розтягуючи стінки черевної порожнини. При спокійному вдиху купол діафрагми спускається приблизно 1.5 див, відповідно збільшується вертикальний розмір грудної порожнини. При цьому нижні ребра дещо розходяться, збільшуючи обхват грудної клітки, що особливо помітно в нижніх відділах. При видиху діафрагма пасивно розслаблюється і підтягується сухожиллями, що утримують її, у свій спокійний стан.

Крім діафрагми, у збільшенні обсягу грудної клітини беруть участь також зовнішні косі міжреберні та міжхрящові м'язи. В результаті підйому ребер збільшується зміщення грудини вперед і відходження бічних частин ребер убік.

При дуже глибокому інтенсивному диханні або при підвищенні опору вдиху в процес збільшення об'єму грудної клітки включається ряд допоміжних дихальних м'язів, які можуть піднімати ребра: сходові, великі та малі грудні, передня зубчаста. До допоміжних м'язів вдиху належать також м'язи, що розгинають грудний відділ хребта і фіксують плечовий пояс при опорі на відкинуті назад руки (трапецієподібна, ромбоподібна, що піднімає лопатку).

Як говорилося вище, спокійний вдих протікає пасивно, на тлі розслаблення м'язів вдиху. При активному інтенсивному видиху «підключаються» м'язи черевної стінки, у результаті обсяг черевної порожнини зменшується і підвищується тиск у ній. Тиск передається на діафрагму та піднімає її. Внаслідок скорочення внутрішніх косих міжреберних м'язів відбувається опускання ребер та зближення їх країв.

Дихальні рухи

У звичайному житті, поспостерігавши за собою та своїми знайомими, можна побачити як дихання, що забезпечується в основному діафрагмою, так і дихання, що забезпечується в основному роботою міжреберних м'язів. І це у межах норми. М'язи плечового поясу частіше підключаються при серйозних захворюваннях або інтенсивній роботі, але майже ніколи – відносно здорових людей у ​​нормальному стані.

Вважається, що дихання, що забезпечується переважно рухами діафрагми, характерно більше для чоловіків. У нормі вдих супроводжується незначним випинанням черевної стінки, видих - незначним її втягненням. Це черевний тип дихання.

У жінок найчастіше зустрічається грудний тип дихання, що забезпечується в основному роботою міжреберних м'язів. Це може бути пов'язане з біологічною готовністю жінки до материнства і, як наслідок, із утрудненістю черевного дихання під час вагітності. При цьому типі дихання найбільш помітні рухи здійснює грудина та ребра.

Дихання, при якому активно рухаються плечі та ключиці, забезпечується роботою м'язів плечового пояса. Вентиляція легень у своїй малоефективна і стосується лише верхівок легких. Тому такий тип дихання називається верхівковим. У звичайних умовах такий тип дихання практично не зустрічається і використовується або в ході тих чи інших гімнастик або розвивається за серйозних захворювань.

У фрідайвінгу ми вважаємо, що черевний тип дихання або дихання животом є найбільш природним та продуктивним. Про це йдеться при заняттях йогою і пранаямою.

По-перше, тому, що в нижніх частках легень перебуває більше альвеол. По-друге, дихальні рухи пов'язані з нашою вегетативною нервовою системою. Дихання животом активує парасимпатичну нервову систему – педаль гальма для організму. Грудне дихання активує симпатичну нервову систему – педаль газу. При активному та довгому верхівковому диханні відбувається перестимуляція симпатичної нервової системи. Це працює в обидві сторони. Так люди, що панікують, завжди дихають верхівковим диханням. І навпаки, якщо якийсь час спокійно дихати животом, відбувається заспокоєння невральної системи та уповільнення всіх процесів.

Легкові обсяги

При спокійному диханні людина вдихає та видихає близько 500 мл (від 300 до 800 мл) повітря, цей об'єм повітря називається дихальним обсягом. Крім звичайного дихального об'єму при максимально глибокому вдиху, людина може вдихнути ще приблизно 3000 мл повітря - це резервний обсяг вдиху. Після звичайного спокійного видиху звичайна здорова людина напругою м'язів видиху здатна «видавити» з легенів ще близько 1300 мл повітря – це резервний обсяг видиху.

Сума зазначених обсягів складає життєву ємність легень (ЖЕЛ): 500 мл + 3000 мл + 1300 мл = 4800 мл.

Як бачимо, природа підготувала для нас майже десятикратний запас по можливості прокачувати повітря через легені.

Дихальний обсяг – кількісне вираження глибини дихання. Життєва ємність легень визначає максимальний обсяг повітря, який може бути введений або виведений з легенів протягом одного вдиху або видиху. Середня життєва ємність легень у чоловіків становить 4000 – 5500 мл, у жінок – 3000 – 4500 мл. Фізичні тренування та різні розтяжки грудної клітки дозволяють збільшити ЖЕЛ.

Після максимального глибокого видиху у легенях залишається близько 1200 мл повітря. Це - залишковий обсяг. Більша його частина може бути видалена з легенів лише при відкритому пневмотораксі.

Залишковий обсяг визначається в першу чергу еластичністю діафрагми та міжреберних м'язів. Збільшення рухливості грудної клітки та зменшення залишкового обсягу – важливе завдання при підготовці до пірнання на великі глибини. Занурення нижче залишкового обсягу для звичайної нетренованої людини - це занурення глибше 30-35 метрів. Один з популярних способів збільшення еластичності діафрагми та зменшення залишкового об'єму легень - регулярне виконання уддіяна бандхі.

Максимальна кількість повітря, що може перебувати в легенях, називається загальною ємністю легень, вона дорівнює сумі залишкового обсягу та життєвої ємності легень (у використаному прикладі: 1200 мл + 4800 мл = 6000 мл).

Об'єм повітря, що знаходиться в легенях наприкінці спокійного видиху (при розслабленій дихальній мускулатурі) називається функціональною залишковою ємністю легень. Вона дорівнює сумі залишкового обсягу та резервного обсягу видиху (у використаному прикладі: 1200 мл + 1300 мл = 2500 мл). Функціональна залишкова ємність легень близька до обсягу альвеолярного повітря перед початком вдиху.

Вентиляція легень визначається обсягом повітря, що вдихається або видихається в одиницю часу. Зазвичай вимірюють хвилинний об'єм дихання. Вентиляція легень залежить від глибини та частоти дихання, яка у стані спокою становить від 12 до 18 вдихів на хвилину. Хвилинний обсяг дихання дорівнює добутку дихального обсягу частоту дихання, тобто. приблизно 6-9 л.

Для оцінки легеневих обсягів використовується спірометрія - метод дослідження функції зовнішнього дихання, що включає вимірювання об'ємних і швидкісних показників дихання. Ми рекомендуємо пройти це дослідження всім, хто планує серйозно займатися фрідайвінгом.

Повітря перебуває у альвеолах, а й у повітроносних шляхах. До них відносяться порожнина носа (або рота при ротовому диханні), носоглотка, горло, трахея, бронхи. Повітря, що знаходиться в повітроносних шляхах (за винятком дихальних бронхіол), не бере участі в газообміні. Тому просвіт повітроносних шляхів називають анатомічним мертвим простором. При вдиху останні порції атмосферного повітря входять у мертве місце і, не змінивши свого складу, залишають його при видиху.

Обсяг мертвого анатомічного простору близько 150 мл або приблизно 1/3 дихального об'єму при спокійному диханні. Тобто. з 500 мл повітря, що вдихається в альвеоли надходить лише близько 350 мл. В альвеолах наприкінці спокійного видиху знаходиться близько 2500 мл повітря, тому при кожному спокійному вдиху оновлюється лише 1/7 частина альвеолярного повітря.

• < Назад

Обсяги дихання визначаються спірометрично і повинні зараховуватися до найбільш показових вентиляційних величин.

Хвилинний об'єм дихання

Під цим розуміють кількість повітря, що вентилюється при спокійному диханні за хвилину.

Методика визначення. Досліджуваному, з'єднаному зі спірографом, дають спочатку можливість кілька хвилин звикати до не зовсім простого для нього дихання. Після того, як наявна спочатку в більшості випадків гіпервентиляція поступиться місцем спокійному диханню, визначають хвилинний об'єм дихання, множачи об'єм дихання при вдиху на число подихів на хвилину. При неспокійному диханні вимірюють об'єми, що вентилюються за кожне дихання протягом хвилини і результати складають.

Нормальні величини. Належний хвилинний обсяг дихання одержують, помножуючи належний основний обмін (належне число калорій за 24 години в порівнянні із загальною поверхнею тіла) на 4,73.

Отримані величини будуть у межах 6-9 л. На них впливають висота метаболізму (інтенсивність) (наприклад, тиреотоксикоз) та величина вентиляції мертвого простору. Це дозволяє іноді відносити ухилення від норми за рахунок патології одного із цих факторів.

При заміні дихання повітрям на дихання киснем у здорових осіб немає змін у хвилинному обсязі дихання. Навпаки, при дуже вираженій дихальній недостатності хвилинний об'єм при диханні киснем зменшується та одночасно підвищується споживання за хвилину кисню. Настає «заспокоєння дихання». Пояснюється такий ефект найкращою артеріалізацією крові при диханні чистим киснем порівняно із диханням атмосферним повітрям. Це ще більше привертає увагу при навантаженні.

Порівняйте з цим сказане в розділі про кардіо-пульмональний (серцево-легеневий) кисневий дефіцит.

Проба на максимальний обсяг видиху (проба Тіффно)

Під максимальним об'ємом видиху розуміють експіраторну роботу легень за секунду, тобто кількість повітря, що видихається із силою за секунду після максимального вдиху.

Тривалість видиху у хворих на емфізему більша, ніж у здорових осіб. Цей факт, вперше зареєстрований на спірометрі Hutchinson, був підтверджений Tiffeneau і Pinelli, які вказали і на цілком певні співвідношення його з життєвою ємністю.

У німецькій літературі кількість повітря, що видихається в пробі за секунду, називається "корисною часткою життєвої ємності", англійці говорять про "timed capacity" (ємність за певний проміжок часу), у французькій літературі застосовується термін "capacite pulmonaire utilisable a l'effort" ( легенева ємність, що утилізується при зусиллі).

Ця проба набуває особливого значення тому, що вона дозволяє робити загальні висновки про широту дихальних шляхів і відповідно про величину опору дихання в бронхіальній системі, а також про еластичність легень, рухливість грудної клітки та силу дихальної мускулатури.

Нормальні величини. Максимальний обсяг видиху виявляється у відсотках до життєвої ємності. У здорових він дорівнює 70-80% життєвої ємності. При цьому в першу половину секунди має бути експіровано не менше 55% існуючої життєвої ємності.

У здорових для повного видиху після глибокого вдиху потрібно 4 секунди. Через 2 секунди видихають 94%, через 3 секунди – 97% життєвої ємності.

Обсяг видиху знижується з віком з 83% життєвої ємності в юності до 69% у старості. Цей факт підтверджено Gitter у його великих дослідженнях більш ніж на 1000 промислових робітників. Tiffeneau вважає нормальним такий максимальний обсяг видиху, а першу секунду, який становить 83,3% справжньої чи фактичної ємності, Biicherl – 77,3% для чоловіків та 82,3% для жінок.

Методика виконання. Застосовують спірограф, кимограф якого швидко пересуває стрічку (щонайменше 10 мм/сек). Після запису життєвої ємності звичайним способом піддослідному пропонують ще раз зробити максимальний вдих, трохи затримати дихання, потім швидко і наскільки можна глибоко видихнути. Деякого спрощення можна досягти, якщо запис так званої експірограми провести з одночасним визначенням життєвої ємності та максимального обсягу видиху за один видих після максимального вдиху.

Оцінка. Проба Tiffeneau вважається надійним критерієм для розпізнавання обструкційного бронхіту та обумовленої ним емфіземи. У цих випадках при нормальній життєвій ємності знаходять значне зниження максимального обсягу видиху, тоді як при рестриктивній вентиляційній недостатності життєва ємність хоч і знижена, але відсоткова частка максимального обсягу видиху залишається нормальною.

Так як причиною обструкційних порушень поряд з органічно обумовленими перешкодами в дихальних шляхах може бути також функціональний спазм, для диференційно-діагностичного виявлення справжньої причини рекомендується проба з астмолізином.

Проба з астмолізином. Після попереднього визначення життєвої ємності та максимального обсягу видиху вводять підшкірно 1 мл астмолізину або гістаміну і через 30 хвилин повторно визначають ті самі величини. Якщо отримані вентиляційні величини вказують на тенденцію до нормалізації, йдеться про функціональному компоненті обструкційного бронхіту.

УДК 612.215+612.1 ББК Е 92 + Е 911

А.Б. Загайнова, Н.В. Турбасів. Фізіологія дихання та кровообігу. Навчально-методичний посібник з курсу «Фізіологія людини та тварин»: для студентів 3 курси ТДВ та 5 курсів ОЗВ біологічного факультету. Тюмень.: Видавництво Тюменського державного університету, 2007. – 76 с.

Навчально-методичне посібник включає лабораторні роботи, складені відповідно до програми курсу «Фізіологія людини та тварин», багато з яких ілюструють фундаментальні наукові положення класичної фізіології. Частина робіт має прикладний характер і є методами самоконтролю здоров'я та фізичного стану, способи оцінки фізичної працездатності.

ВІДПОВІДАЛЬНИЙ РЕДАКТОР: В.С.Соловйов , д.мед.н., професор

© Тюменський державний університет, 2007

© Видавництво Тюменського державного університету, 2007

© А.Б. Загайнова, Н.В. Турбасова, 2007

Пояснювальна записка

Предметом дослідження у розділах «дихання» та «кровообіг» є живі організми та їх функціонуючі структури, що забезпечують ці життєво-важливі функції, чим і визначається вибір методів фізіологічного дослідження.

Мета курсу: сформувати уявлення про механізми функціонування органів дихання та кровообігу, про регуляцію діяльності серцево-судинної та дихальної систем, про їх роль у забезпеченні взаємодії організму із зовнішнім середовищем.

Завдання лабораторного практикуму: ознайомити студентів із методами дослідження фізіологічних функцій людини та тварин; проілюструвати фундаментальні наукові засади; подати методики самоконтролю фізичного стану, оцінки фізичної працездатності при фізичних навантаженнях різної інтенсивності.

На проведення лабораторних занять за курсом «Фізіологія людини та тварин» відводиться 52 години на ТДВ та 20 годин на ОЗВ. Підсумкова форма звітності з курсу «Фізіологія людини та тварин» – іспит.

Вимоги до іспиту: необхідне розуміння основ життєдіяльності організму, у тому числі механізмів функціонування систем органів, клітин та окремих клітинних структур, регулювання роботи фізіологічних систем, а також закономірності взаємодії організму із зовнішнім середовищем.

Навчально-методичний посібник розроблено у рамках програми загального курсу «Фізіологія людини та тварин» для студентів біологічного факультету.

ФІЗІОЛОГІЯ ДИХАННЯ

Сутність процесу дихання полягає в доставці до тканин організму кисню, що забезпечує перебіг окисних реакцій, що призводить до звільнення енергії та виділення з організму діоксиду вуглецю, що утворюється в результаті обміну речовин.

Процес, що протікає в легенях і полягає в обміні газів між кров'ю та навколишнім середовищем (повітрям, що надходить в альвеоли, називають зовнішнім, легеневим диханням,або вентиляцією легень.

Через війну газообміну в легенях кров насичується киснем, втрачає вуглекислоту, тобто. знову стає здатною переносити кисень до тканин.

Відновлення газового складу внутрішнього середовища організму відбувається внаслідок циркуляції крові. Транспортна функція здійснюється кров'ю завдяки фізичному розчиненню в ній 2 і 2 і зв'язування їх з компонентами крові. Так, гемоглобін здатний вступати в оборотну реакцію з киснем, а зв'язування 2 відбувається в результаті утворення в плазмі крові оборотних бікарбонатних сполук.

Споживання кисню клітинами та здійснення окисних реакцій з утворенням вуглекислого газу становить сутність процесів внутрішнього, або тканинного дихання.

Таким чином, лише послідовне вивчення всіх трьох ланок дихання може дати уявлення про один із найскладніших фізіологічних процесів.

Для вивчення зовнішнього дихання (вентиляція легень), газообміну в легенях та тканинах, а також транспорту газів кров'ю використовують різні методи, що дозволяють оцінювати дихальну функцію у стані спокою, при фізичному навантаженні та різних впливах на організм.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 1

ПНЕВМОГРАФІЯ

Пневмографія – це реєстрація дихальних рухів. Вона дозволяє визначити частоту та глибину дихання, а також співвідношення тривалості вдиху та видиху. У дорослої людини кількість дихальних рухів становить 12-18 за хвилину, у дітей дихання частіше. При фізичній роботі воно збільшується вдвічі та більше. При м'язовій роботі змінюється частота, і глибина дихання. Зміна ритму дихання та його глибини спостерігаються під час ковтання, розмови, після затримки дихання тощо.

Між двома фазами дихання немає пауз: вдих безпосередньо переходить у видих та видих у вдих.

Як правило, вдих трохи коротший за видих. Час вдиху відноситься до часу видиху, як 11:12 або навіть як 10:14.

Крім ритмічних дихальних рухів, що забезпечують вентиляцію легень, за часом можуть спостерігатися особливі дихальні рухи. Деякі їх виникають рефлекторно (захисні дихальні руху: кашель, чхання), інші довільно, у зв'язку з фонацією (мовою, співом, декламацією та інших.).

Реєстрація дихальних рухів грудної клітки здійснюється за допомогою спеціального приладу – пневмографа. Отримуваний запис - пневмограма - дозволяє судити: про тривалість фаз дихання - вдиху і видиху, частоту дихання, відносну глибину, залежність частоти і глибини дихання від фізіологічного стану організму - спокою, роботи і т.д.

Пневмографія заснована на принципі повітряної передачі дихальних рухів грудної клітини важелю, що пише.

Найбільш уживаний в даний час пневмограф являє собою довгасту гумову камеру, поміщену в чохол, що герметично з'єднаний гумовою трубочкою з капсулою Маре. При кожному вдиху грудна клітка розширюється та здавлює повітря у пневмографі. Цей тиск передається в порожнину капсули Маре, її пружна гумова кришечка піднімається, і важіль, що спирається на неї, пише пневмограму.

Залежно від датчиків, що застосовуються, пневмографію можна здійснювати різними способами. Найбільш простим та доступним для реєстрації дихальних рухів є пневмодатчик з капсулою Маре. Для пневмографії можна застосовувати реостатні, тензометричні та ємнісні датчики, але в цьому випадку необхідні електронні підсилювальні та реєструючі пристрої.

Для роботи необхідні:кімограф, манжетка від сфігмоманометра, капсула маре, штатив, трійник, гумові трубки, відмітник часу, розчин аміаку. Об'єкт дослідження – людина.

Проведення роботи.Збирають установку для реєстрації дихальних рухів, як показано на рис. 1, А. Манжетку від сфігмоманометра зміцнюють на рухомій частині грудної клітини випробуваного (при черевному типі дихання це буде нижня третина, при грудному - середня третина грудної клітини) і з'єднують її за допомогою трійника і гумових трубок з капсулою Маре. Через трійник, відкривши затискач, в систему, що реєструє, вводять невелику кількість повітря, стежачи за тим, щоб занадто високий тиск не розірвало гумову перетинку капсули. Переконавшись, що пневмограф укріплений правильно і рухи грудної клітки передаються важелю капсули Маре, підраховують кількість дихальних рухів за хвилину, а потім встановлюють писач по дотичній до кімографу. Включають кімограф і відмітник часу і приступають до запису пневмограми (при цьому випробуваний не повинен дивитися на пневмограму).

Рис. 1. Пневмографія.

А – графічна реєстрація дихання за допомогою капсули Маре; Б – пневмограми, записані при дії різних факторів, що викликають зміну дихання: 1 – широка манжетка; 2 – гумова трубка; 3 – трійник; 4 – капсула Маре; 5 – кімограф; 6-відмітник часу; 7 – універсальний штатив; а – спокійне дихання; б - при вдиханні парів аміаку; в – під час розмови; г – після гіпервентиляції; д – після довільної затримки дихання; е – при фізичному навантаженні; б "-е" - позначки застосовуваного впливу.

Реєструють на кімографі такі типи дихання:

1) спокійне дихання;

2) глибоке дихання (випробовуваний довільно робить кілька глибоких вдихів та видихів – життєва ємність легень);

3) дихання після фізичного навантаження. Для цього випробуваного просять, не знімаючи пневмографа, зробити 10-12 присідань. При цьому, щоб у результаті різких поштовхів повітря не розірвалася покришка капсули Марея, затискачем Пеана перетискають гумову трубочку, що з'єднує пневмограф з капсулою. Відразу після закінчення присідань затискач знімають і записують дихальні рухи);

4) дихання під час декламації, розмовної мови, сміху (звертають увагу, як змінюється тривалість вдиху та видиху);

5) дихання при кашлі. Для цього випробуваний робить кілька довільних видихальних кашлевих рухів;

6) задишку - диспное, викликану затримкою дихання. Досвід проводять у такому порядку. Записавши нормальне дихання (ейпное) в положенні сидячи, просять його затримати дихання на видиху. Зазвичай через 20-30 секунд відбувається мимовільне відновлення дихання, причому частота та глибина дихальних рухів стають значно більшими, спостерігається задишка;

7) зміна дихання при зменшенні вуглекислого газу в альвеолярному повітрі та крові, що досягається гіпервентиляцією легень. Випробовуваний робить глибокі та часті дихальні рухи до легкого запаморочення, після чого настає природна затримка дихання (апное);

8) при ковтанні;

9) при вдиханні парів аміаку (до носа випробуваного підносять вату, змочену розчином аміаку).

Деякі пневмограми представлені на рис. 1,Б.

Отримані пневмограми наклейте у зошит. Розрахуйте кількість дихальних рухів за 1 хвилину за різних умов реєстрації пневмограми. Визначте, в яку фазу дихання здійснюється ковтання та мова. Порівняйте характер зміни дихання під впливом різних чинників впливу.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 2

СПИРОМЕТРІЯ

Спірометрія - метод визначення життєвої ємності легень і її обсягів повітря. Життєва ємність легень (ЖЕЛ) – це найбільша кількість повітря, яку людина може видихнути після максимального вдиху. На рис. 2 показані легеневі обсяги та ємності, що характеризують функціональний стан легень, а також пневмограма, що пояснює зв'язок обсягів та ємностей легень з дихальними рухами. Функціональний стан легень залежить від віку, зростання, статі, фізичного розвитку та низки, інших факторів. Для оцінки функції дихання у даної особи, виміряні у неї легеневі обсяги слід порівнювати з належними величинами. Належні величини розраховують за формулами або визначають за номограмами (рис. 3), відхилення на ± 15% розцінюються як несуттєві. Для вимірювання ЖЕЛ та складових її обсягів використовують сухий спірометр (рис. 4).

Рис. 2. Спірограма. Легкові об'єми та ємності:

РОвд – резервний обсяг вдиху; ДО – дихальний обсяг; РОвид - резервний обсяг видиху; ГО – залишковий обсяг; ЄВД - ємність вдиху; ФОЕ – функціональна залишкова ємність; ЖЕЛ – життєва ємність легень; ОЕЛ – загальна ємність легень.

Легкові обсяги:

Резервний обсяг вдиху(РОВД) – максимальний об'єм повітря, який людина може вдихнути після спокійного вдиху.

Резервний обсяг видиху(РОвид) – максимальний об'єм повітря, який людина може видихнути після спокійного видиху.

Залишковий обсяг(ГО) – обсяг газу у легенях після максимального видиху.

Місткість вдиху(Евд) – максимальний об'єм повітря, який може вдихнути після спокійного видиху.

Функціональна залишкова ємність(ФОЕ) – обсяг газу в легенях, що залишається після спокійного вдиху.

Життєва ємність легень(ЖЕЛ) – максимальний об'єм повітря, який можна видихнути після максимального вдиху.

Загальна ємність легень(ОЕл) – обсяг газів у легенях після максимального вдиху.

Для роботи необхідні:сухий спірометр, носовий затискач, загубник, спирт, вата. Об'єкт дослідження – людина.

Перевага сухого спірометра полягає в тому, що він портативний і зручний у роботі. Сухий спірометр являє собою повітряну турбінку, що обертається струменем повітря, що видихається. Обертання турбінки через кінематичний ланцюг передається стрілці приладу. Для зупинки стрілки після закінчення видиху спірометр забезпечений гальмівним пристроєм. Величину об'єму повітря, що вимірювається, визначають за шкалою приладу. Шкалу можна повертати, що дозволяє встановлювати стрілку на нуль перед кожним виміром. Видих повітря з легенів виробляють через мундштук.

Проведення роботи.Мундштук спірометра протирають ватою, змоченою спиртом. Випробовуваний після максимального вдиху робить максимально глибокий видих у спірометр. За шкалою спірометра визначають ЖЕЛ. Точність результатів підвищується, якщо вимір ЖЕЛ виробляють кілька разів та обчислюють середню величину. При багаторазових вимірах необхідно щоразу встановлювати вихідне положення шкали спірометра. Для цього у сухого спірометра повертають вимірювальну шкалу і нульовий поділ шкали поєднують зі стрілкою.

ЖЕЛ визначають у положенні випробуваного стоячи, сидячи та лежачи, а також після фізичного навантаження (20 присідань за 30 секунд). Відзначають різницю у результатах вимірів.

Потім випробуваний здійснює кілька спокійних видихів у спірометр. При цьому підраховують кількість дихальних рухів. Розділивши показання спірометра на кількість видихів, зроблених у спірометрі, визначають дихальний обсягповітря.

Рис. 3. Номограма визначення належної величини ЖЕЛ.

Рис. 4. Сухоповітряний спірометр.

Для визначення резервного обсягу видихувипробуваний робить після чергового спокійного видиху максимальний видих у спірометр. За шкалою спірометра визначають резервний обсяг видиху. Повторюють виміри кілька разів та обчислюють середню величину.

Резервний обсяг вдихуможна визначити двома способами: обчислити та виміряти спірометром. Для його обчислення необхідно від величини ЖЕЛ відняти суму дихального та резервного (видиху) обсягів повітря. При вимірі резервного об'єму вдиху спірометром в нього набирають певний об'єм повітря і піддослідний після спокійного вдиху робить максимальний вдих зі спірометра. Різниця між початковим об'ємом повітря в спірометрі та об'ємом, що залишився там після глибокого вдиху, відповідає резервному об'єму вдиху.

Для визначення залишкового обсягуповітря немає прямих методів, тому використовують непрямі. Вони можуть бути засновані на різних принципах. Для цих цілей застосовують, наприклад, плетизмографію, оксигемометрію та вимірювання концентрації індикаторних газів (гелій, азот). Вважають, що у нормі залишковий обсяг становить 25-30% від величини ЖЕЛ.

Спірометр дає можливість встановити ряд інших характеристик дихальної діяльності. Однією з них є величина легеневої вентиляції.Для її визначення число циклів дихальних рухів за хвилину множать на дихальний об'єм. Так, за одну хвилину між організмом та середовищем у нормі обмінюється близько 6000 мл повітря.

Альвеолярна вентиляція= частота дихання х (дихальний об'єм – обсяг «мертвого» простору).

Встановивши параметри дихання, можна оцінити інтенсивність обміну речовин у організмі, визначивши споживання кисню.

У ході роботи важливо з'ясувати, чи є величини, отримані для конкретної людини, у межах норми. З цією метою були розроблені спеціальні номограми та формули, де враховується кореляція окремих характеристик функції зовнішнього дихання та таких факторів як: стать, зростання, вік та ін.

Належна величина життєвої ємності легень розраховується за формулами (Гумінський А.А., Леонтьєва Н.М., Марінова К.В., 1990):

для чоловіків -

ЖЕЛ = ((зріст (см) х 0,052) - (вік (років) х 0,022)) - 3,60;

для жінок -

ЖЕЛ = ((зріст (см) х 0,041) - (вік (років) х 0,018)) - 2,68.

для хлопчиків 8 -12 років -

ЖЕЛ = ((зріст (см) х 0,052) - (вік (років) х 0,022)) - 4,6;

для хлопчиків 13 -16 років -

ЖЕЛ = ((зріст (см) х 0,052) - (вік (років) х 0,022)) - 4,2;

для дівчаток 8 - 16 років -

ЖЕЛ = ((зріст (см) х 0,041) - (вік (років) х 0,018)) - 3,7.

До 16-17 років життєва ємність легень досягає величин, притаманних дорослої людини.

Результати роботи та їх оформлення. 1. Занесіть у таблицю 1 результати вимірів, обчисліть середнє значення ЖЕЛ.

Таблиця 1

2. Порівняйте результати вимірювань ЖЕЛ (спокій) стоячи та сидячи. 3. Порівняйте результати вимірювань ЖЄЛ стоячи (спокій) з результатами, отриманими після фізичного навантаження. 4. Розрахуйте % від належної величини, знаючи показник ЖЕЛ, отриманий при вимірі стоячи (спокій) та належної ЖЕЛ (розрахованої за формулою):

ЖЕЛфакт.х 100 (%).

5. Порівняйте величину ЖЕЛ, виміряну спірометром, з належною ЖЕЛ, знайденою за номограмою. Розрахуйте залишковий об'єм, а також ємності легень: загальну ємність легень, ємність вдиху та функціональну залишкову ємність. 6. Зробіть висновки.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 3

ВИЗНАЧЕННЯ ХВИЛИННОГО ОБСЯГУ ДИХАННЯ (МОД) І ЛЕГЕННИХ ОБСЯГ

(Дихального, резервного обсягу вдиху

І РЕЗЕРВНОГО ОБСЯГУ ВИДОХУ)

Вентиляція легень визначається обсягом повітря, що вдихається або видихається в одиницю часу. Зазвичай вимірюють хвилинний об'єм дихання (МОД). Його величина при спокійному подиху 6-9 л. Вентиляція легень залежить від глибини та частоти дихання, яка у стані спокою становить 16 за 1 хв (від 12 до 18). Хвилинний обсяг дихання дорівнює:

МОД = ДО х ЧД,

де ДО – дихальний обсяг; ЧД – частота дихання.

Для роботи необхідні:сухий спірометр, носовий затискач, спирт, вата. Об'єкт дослідження – людина.

Проведення роботи.Для визначення об'єму дихального повітря випробуваний повинен зробити спокійний видих у спірометр після спокійного вдиху та визначити дихальний об'єм (ДО). Для визначення резервного обсягу видиху (РОвид) після спокійного звичайного видиху в навколишній простір зробити глибокий видих у спірометр. Для визначення резервного обсягу вдиху (РОВД) встановити внутрішній циліндр спірометра на якомусь рівні (3000-5000), а потім, зробивши спокійний вдих з атмосфери, затиснувши ніс, зробити максимальний вдих зі спірометра. Усі виміри повторити тричі. Резервний обсяг вдиху можна визначити за різницею:

РОвд = ЖЕЛ - (ДО - РОвид)

Розрахунковим способом визначити суму ДО, РОвд і РОвид, що становить життєву ємність легень (ЖЕЛ).

Результати роботи та їх оформлення. 1. Отримані дані оформіть у вигляді таблиці 2.

2. Розрахуйте хвилинний об'єм дихання.

Таблиця 2

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 4

21558 0

В даний час ці дані мають більший академічний інтерес, але існуючі комп'ютерні спірографи в лічені секунди здатні видати про них інформацію, яка значною мірою об'єктивізує стан хворого.

Дихальний обсяг(ДО) - обсяг повітря, що вдихається або видихається при кожному дихальному циклі.

Норма: 300 – 900 мл.

Зменшення ДОможливо при пневмосклерозі, пневмофіброзі, спастичному бронхіті, вираженому застої в легенях, тяжкій серцевій недостатності, обструктивній емфіземі.

Резервний обсяг вдиху- Максимальний обсяг газу, який можна вдихнути після спокійного вдиху.

Норма: 1000 – 2000 мл.

Значне зменшення обсягу спостерігається за зниження еластичності легеневої тканини.

Резервний обсяг видиху- Об'єм газу, який випробуваний може видихнути після спокійного видиху.

Норма: 1000 – 1500 мл.

Життєва ємність легень (ЖЕЛ)у нормі становить 3000 – 5000 мл. Враховуючи велику варіабельність у здорових осіб від належної величини на ± 15-20%, цей показник рідко використовується з метою оцінки зовнішнього дихання у хворих на реанімаційний профіль.

Залишковий обсяг (Оо)- обсяг газу, що залишається у легенях після максимального видиху. Для обчислення належної величини (у мілілітрах) запропоновано множити перші чотири цифри третього ступеня зростання (у сантиметрах) на емпіричний коефіцієнт 0,38.

У низці ситуацій виникає феномен, званий «експіраторне закриття дихальних шляхів» (ЕЗДП). Суть його полягає в тому, що в ході видиху, коли обсяг легень вже наближається до залишкового, у різних зонах легень затримується певна кількість газу (газові пастки). Вивченню цього феномена А. П. Зільбер присвятив понад 30 років. Сьогодні доведено, що цей феномен у тяжких хворих виникає досить часто при захворюваннях легень будь-якого генезу, а також у цілій низці критичних станів. Оцінка ступеня ЕЗДП дозволяє багатогранніше подати клінічну патофізіологію системних порушень та дати прогноз та оцінку ефективності вжитих заходів.

На жаль, оцінка феномена ЕЗДП досі носить більше академічний характер, хоча сьогодні диктує необхідність широкого впровадження методів оцінки ЕЗДП. Ми наведемо лише коротку характеристику використовуваних методів, а тих, хто зацікавився, із задоволенням відправимо до монографії А П. Зільбера (Респіраторна медицина. Етюди критичної медицини. Т. 2. - Петрозаводськ: Видавництво ПГУ, 1996 - 488 с.).

Найбільш доступними є методи, що ґрунтуються на аналізі експіраторної кривої тест-газу або пневмотахографічної кривої при перериванні потоку. Інші методи – плетизмографія всього тіла та метод розведення тест-газу в закритій системі – використовуються значно рідше.

Суть методів, заснованих на аналізі кривої експіраторної тест-газу, полягає в тому, що піддослідний вдихає порцію газу-тесту на початку вдиху, а потім фіксується крива видиху газу, реєстрована синхронно зі спірограмою або пневмотахограмою. Як тест-гази використовується ксенон-133, азот, гексафторид сірки (SF6).

Для характеристики ОЗДП використовується один із показників, що характеризує феномен ОЗДП - це обсяг закриття легень. Фізіологічний сенс цього можна зрозуміти з характеристики самої величини. ОЗЛ - це частина життєвої ємності легень, що залишається у легенях від моменту закриття дихальних шляхів до залишкового обсягу легень. ОЗЛ виражається у відсотках від життєвої ємності легень (ЖЕЛ).

Так, величина ОЗЛ, виміряна ксеноном-133, становить 132 ± 27%, азотом - 137 ± 19%.

Метод переривання дихального потоку, що раніше використовується для вимірювання альвеолярного тиску, з високим ступенем кореляції (r = 0,81; р<0,001) совпадает с методами, основанными на тест-газах (И. Г. Хейфец, 1978). Определение ОЗЛ данным методом возможно с помощью пневмотахографа любой конструкции.

ОЗЛ можна визначити за формулою, запропонованою І. Г. Хейфецем (1978).

Для положення сидячирівняння регресії має вигляд:

ОЗЛ/ЖЕЛ (%) = 0,4+0,38. вік (років) ± 3,7;

для положення лежачирівняння має вигляд:

ОЗЛ / ЖЕЛ (%) = -2,75 + 0,55 року (років).

Хоча величина ОЗЛ є досить інформативною, проте для повної характеристики феномена ЕЗДП бажано вимірювати ще ряд показників: ємність закриття легень (ЕЗЛ), резерв функціональної залишкової ємності (РФОЕ), затриманий газ легень (ЗГЛ).

Резерв ФОЕ(РФОЕ) - це різниця між функціональною залишковою ємністю (ФОЕ) та ємністю закриття легень (ЕЗЛ), вона є найбільш важливим показником, що характеризує ЕЗДП.

У становищі сидячиРФОЕ (л) можна визначити за рівнянням регресії:

РФОЕ (л) = 1,95 - 0,003 року (років) ± 0,5.

У положенні лежачи:

РФОЕ (л) = 1,33 - 0,33 року (років)

в становищі сидячи -

РФОЕ / ЖЕЛ (%) = 49,1 - 0,8 року (років) + 7,5;

в положенні лежачи -

РФОЕ / ЖЕЛ (%) = 32,8 - 0,77 року (років).

Визначення інтенсивності метаболізму важких хворих здійснюється на підставі споживання О2 та виділення СО2. З огляду на те, що інтенсивність метаболізму протягом доби змінюється, необхідно неодноразово визначати зазначені параметри для розрахунку респіраторного коефіцієнта. Викид СО2 вимірюють як загальний вміст СО2 у повітрі, що видихається, помножене на хвилинну вентиляцію, що видихається.

Необхідно звертати увагу на ретельне перемішування повітря, що видихається. СО2 у повітрі, що видихається визначають за допомогою капнографа. Для спрощення способу визначення споживаної енергії (ПЕ) приймається, що дихальний (респіраторний) коефіцієнт дорівнює 0,8 при цьому приймається, що 70% калорійності забезпечується за рахунок вуглеводів і 30% - за рахунок жирів. Тоді споживану енергію можна визначити за такою формулою:

ПЕ (ккал / 24 год) = ВСО2 24 60 4,8 / 0,8,

де ВСО2 - сумарний викид СО2 (він визначається добутком концентрації СО2 наприкінці видиху на хвилинну вентиляцію легень);

0,8 – респіраторний коефіцієнт, при якому окислення 1 л О2 супроводжується утворенням 4,83 ккал.

У реальній обстановці респіраторний коефіцієнт може змінюватися у важких хворих щогодини залежно від способів парентерального харчування, адекватності знеболювання, ступеня антистресового захисту тощо. Ця обставина вимагає моніторного (неодноразового) визначення споживання О2 та виділення СО2. Для швидкої оцінки споживаної енергії використовують формули:

ПЕ (ккал/хв) = 3,94 (VО2) + (VCО2),

де VО2 - поглинання О2 у мілілітрах на хвилину, a VCО2 - виділення СО2 у мілілітрах на хвилину.

Для визначення споживання енергії за 24 години можна скористатися формулою:

ПЕ (ккал/добу) = ПЕ (ккал/хв) 1440.

Після перетворення формула набуває вигляду:

ПЕ (ккал/добу) = 1440.

В умовах відсутності можливості визначення енерговитрат за допомогою калориметрії можна скористатися розрахунковими способами, які, природно, будуть певною мірою приблизними. Подібні розрахунки найчастіше необхідні ведення важких хворих, які перебувають на тривалому парентеральному харчуванні.