Статья функциональные возможности органов системы внешнего дыхания. Методические аспекты. Диагностическая оценка функциональных систем. Функциональная система дыхания. Проверка домашнего задания

Дыхание - единый процесс, осуществляемый целостным организмом. Процесс дыхания состоит из трех неразрывных звеньев:

а) внешнего дыхания или газообмена между внешней средой и кровью легочных капилляров, происходящего в легких;
б) переноса газов, осуществляемого системами кровообращения и крови;
в) внутреннего (тканевого) дыхания, т. е. газообмена между кровью и клеткой, в процессе которого клетки потребляют кислород и выделяют углекислоту.

Работоспособность человека определяется в основном тем, какое количество кислорода поступило из наружного воздуха в кровь легочных капилляров и доставлено в ткани и клетки организма. Эти процессы осуществляются сердечно-сосудистой системой и системой органов дыхания. Например, при сердечной недостаточности наступает одышка, при недостаточности кислорода в атмосферном воздухе (например, на высотах) увеличивается количество эритроцитов – переносчиков кислорода, при заболеваниях легких наступает тахикардия.

При исследовании дыхательной системы пользуются различными инструментальными методами, в том числе определением дыхательных объемов – частоты, глубины ритма дыхания, жизненной емкости легких, выносливости дыхательных мышц и др. Жизненная емкость легких является показателем функциональных возможностей системы органов дыхания у данного человека. Сравнение фактической величины ЖЕЛ с должной позволяет оценить морфологические и функциональные возможности легких.

Некоторые изменения функции внешнего дыхания, механизмы адаптации к воздействию каких-либо факторов могут выявляться лишь при использовании специальных проб или нагрузок, которые получили название «функциональные легочные пробы». С их помощью можно выявить скрытые формы сердечно-легочной недостаточности, не выявляемые при обычных исследованиях.

Для исследования и оценки функционального состояния системы органов дыхания, выявления ее функциональных резервов и скрытых патологических нарушений проводят функциональные пробы с нагрузкой. В качестве нагрузки используют тесты с задержкой дыхания. Переносимость проб с задержкой дыхания отражает функциональное состояние сердечно-сосудистой и дыхательных систем. В процессе задержки дыхания в крови возрастает содержание углекислого газа.

В условиях нормального спокойного дыхания вдох следует при 4% содержании двуокиси углерода в крови. Учитывая, что основной функцией системы внешнего дыхания является поддержание нормального уровня насыщения артериальной крови кислородом, повышение содержания углекислого газа в крови до 5-7% вызывает принудительный вдох. Чем продолжительнее время задержки дыхания, тем выше способность сердечно-сосудистой и дыхательных систем обеспечивать удаление из организма образующийся углекислый газ, выше их функциональные возможности.

При заболеваниях органов кровообращения и дыхания, анемиях продолжительность задержки дыхания уменьшается. Для оценки уровня здоровья человека предложено длительность произвольной задержки дыхания на спокойном выдохе сравнивать с возможностями обменных процессов в организме.

Состояние организма в зависимости от содержания СО2 в альвеолярном воздухе при максимально возможной задержке дыхания

Пробы Штанге и Сообразе

Наиболее распространенными функциональными пробами системы органов дыхания являются пробы Штанге и Сообразе. Эти пробы позволяют выявить устойчивость организма к избытку углекислого газа по длительности задержки дыхания на вдохе (проба Штанге) и выдохе (проба Сообразе).

Пробы могут быть использованы при исследовании системы органов дыхания как у взрослых, так и у детей. Здоровые взрослые нетренированные люди задерживают дыхание на вдохе в течение 40 – 50 секунд, дети в 6 лет - 16 с, 8 лет – 32 с, 10 лет – 39 с, 12 лет – 42, в 13 лет - 39 с.

Взрослые здоровые нетренированные люди могут задерживать дыхание на выдохе 20–30 с, спортсмены – 30–90 с, здоровые дети и подростки – 12–13 с.

Проба Серкина

Проведение пробы Серкина и анализ полученных результатов позволяет по состоянию кардио-респираторной системы выявить категорию лиц (здоровые тренированные, здоровые нетренированные, лица со скрытой недостаточностью кровообращения) к которой относятся обследуемые. Данная проба включает три фазы и позволяет определить длительность задержки дыхания на вдохе в состоянии покоя, после функциональной нагрузки (двадцати приседаний за 30 с), и выявить характер восстановления длительности задержки дыхания после отдыха. На основе сравнения исследуемых показателей с нормальными значениями для разных групп лиц обследуемого относят к одной из этих групп. При выполнении физической работы увеличивается потребность организма в кислороде и сокращается продолжительность задержки дыхания на вдохе.

При физической нагрузке удовлетворение потребности организма в кислороде осуществляется за счет включения приспособительных механизмов: достаточно быстро и адекватно мощности нагрузки увеличивается минутный объем дыхания и минутный объем крови. Быстрое возвращение их к исходному уровню в период восстановления (отдыха) свидетельствует о хорошем состоянии сердечно-сосудистой и дыхательных систем.

При недостаточности этих систем отмечается большее увеличение минутного объема дыхания, медленное и недостаточное увеличение потребления кислорода, незначительное возрастание дыхательного коэффициента (отношение объема выдыхаемого углекислого газа к объему потребляемого кислорода). Поскольку границы функциональных возможностей внешнего дыхания значительно шире, чем системы кровообращения, то увеличение периода восстановления свидетельствует, прежде всего, о неполноценности системы кровообращения.

4749 0

Функциональная система дыхания

Функцию внешнего дыхания характеризуют показатели вентиляции и газообмена.

Исследование легочных объемов с помощью спирографии

а) жизненная емкость легких (ЖЕЛ) - объем воздуха максимального вдоха после максимального выдоха. Выраженное снижение ЖЭЛ наблюдается при нарушении функции дыхания;

Б) форсированная ЖЕЛ (ФЖЕЛ) - максимально быстрый вдох после максимально быстрого выдоха. Используется для оценки бронхиальной проводимости, эластичности легочной ткани;

В) максимальная вентиляция легких - максимально глубокое дыхание с максимально доступной частотой за 1 мин. Позволяет дать интегральную оценку состояния дыхательной мускулатуры, воздухоносной (бронхиальной) проходимости, состояния нервно-сосудистого аппарата легких. Выявляет дыхательную недостаточность и механизмы ее развития (рестрикция, бронхиальная обструкция);

Г) минутный объем дыхания (МОД) - количество вентилируемого воздуха за 1 мин с учетом глубины и частоты дыхания. МОД - мера легочной вентиляции, которая зависит от дыхательной и сердечной функциональной достаточности, качества воздуха, затруднения воздушной проходимости, в том числе диффузии газов, уровня основного обмена, угнетения дыхательного центра и т. д.;

Д) показатель остаточного объема легких (ПООЛ) - количество газа, находящегося в легких после максимального выдоха. Метод построен на определении задержанного после максимального выдоха объема гелия в легочной ткани во время свободного дыхания в замкнутой системе (спирограф - легкие) воздушно-гелиевой смесью. Остаточный объем характеризует степень функциональной возможности легочной ткани.

Увеличение ПООЛ наблюдается при эмфиземе и бронхиальной астме, а снижение -при пневмосклерозе, пневмонии и плеврите.

Исследование легочных объемов можно проводить как в покое, так при физической нагрузке. При этом можно использовать различные фармакологические агенты для получения более выраженного того или иного функционального эффекта.

Оценка бронхиальной проходимости, сопротивления дыхательных путей, напряжения и растяжимости легочной ткани.

Пневмотахография - определение скорости движения и мощности струи воздуха (пневмотахометрия) при форсированном вдохе и выдохе с одновременным измерением внутригрудного (внутрипищеводного) давления. Метод с физической нагрузкой и использованием фармакологических препаратов достаточно информативен для выявления и оценки функции бронхиальной проходимости.

Исследование функциональной достаточности системы дыхания. При спирографии с автоматической подачей кислорода определяют П02 - количество кислорода (в миллиметрах), которое поглощается легкими за 1 мин. Величина этого показателя зависит от функционального газообмена (диффузии), кровоснабжения легочной ткани, кислородной емкости крови, уровня окислительно-восстановительных процессов в организме. Резкое снижение поглощения кислорода свидетельствует о выраженной дыхательной недостаточности и об истощении резервных возможностей системы дыхания.

Коэффициент использования кислорода (КИO2) - это отношение П02 к МОД, показывающее количество поглощенного кислорода из 1 л вентилируемого воздуха. Его величина зависит от условий диффузии, объема альвеолярной вентиляции и ее координации с легочным кровоснабжением. Снижение КИо2 свидетельствует о несоответствии вентиляции и кровотока (сердечная недостаточность или гипервентиляция). Увеличение КИ02 указывает на наличие скрытой тканевой гипоксии.

Объективность данных спирографии и пневмотахометрии относительна, так как зависит от правильности выполнения всех методических условий самим пациентом, например от того, действительно ли максимально быстрый и глубокий вдох/выдох им сделан. Поэтому интерпретировать полученные данные приходится только в сопоставлении с клиническими характеристиками патологического процесса. В трактовке снижения значения ЖЕЛ, ФЖЕЛ и мощности выдоха, наиболее часто допускаются две ошибки.

Первая состоит в представлении, что степень снижения ФЖЕЛ и мощности выдоха всегда отражает степень обструктивной дыхательной недостаточности. Такое мнение неверно. В ряде случаев резкое уменьшение показателей при минимальной одышке связано с клапанным механизмом обструкции при форсированном выдохе, но мало выраженным при нормальной нагрузке. Правильной интерпретации помогает измерение ФЖЕЛ и мощности вдоха, которые снижаются тем меньше, чем более выражен клапанный механизм обструкции. Уменьшение ФЖЕЛ и мощности выдоха без нарушения бронхиальной проводимости является в ряде случаев результатом слабости дыхательной мускулатуры и ее иннервации.

Вторая частая ошибка при интерпретации: представление о снижении ФЖЕЛ как о признаке рестриктивной дыхательной недостаточности. На самом же деле это может быть признаком эмфиземы легких, т. е. последствием бронхиальной обструкции, а признаком рестрикции снижение ФЖЕЛ может быть лишь при снижении общей емкости легких, включающей кроме ЖЕЛ и остаточные объемы.

Оценка газотранспортной функции крови и напряженности эндогенного дыхания

Оксигемометрия - измерение степени насыщения артериальной крови кислородом. Метод основан на изменении спектра поглощения света связанным с кислородом гемоглобином. Известно, что степень оксигенации (S02) в легких составляет 96-98% от максимально возможной емкости крови (неполная за счет шунтирования легочных сосудов и неравномерности вентиляции) и зависит от парциального давления кислорода (Р02).

Зависимость S02 от Р02 выражают с помощью коэффициента диссоциации кислорода (КД02). Его увеличение свидетельствует о повышении сродства гемоглобина к кислороду (есть более прочная связь), что может наблюдаться при снижении парциального давления кислорода и температуры в легких в норме и при патологии эритроцитов или самого гемоглобина, а уменьшение (менее прочная связь) - при повышении парциального давления кислорода и температуры в тканях в норме и при патологии эритроцитов или самого гемоглобина. Сохранение дефицита насыщения при вдыхании чистого кислорода может свидетельствовать о наличии артериальной гипоксемии.

Время насыщения крови кислородом характеризует альвеолярную диффузию, общую емкость легких и крови, равномерность вентиляции, бронхиальную проходимость и остаточные объемы. Оксигемометрия при функциональных пробах (задержка дыхания на вдохе, выдохе) и субмаксимальной дозированной физической нагрузке дает добавочные критерии для оценки компенсаторных возможностей как легочной, так и газотранспортной функции системы дыхания.

Капногемометрия - метод, во многом идентичный оксигемометрии. С помощью транскутанных (чрескожных) датчиков определяют степень насыщения крови С02. При этом по аналогии с кислородом расчитывают КДШ2, величина которого зависит от уровня парциального давления углекислоты и температуры. В норме в легких КДШ2 низкий, а в тканях, наоборот, высокий.

Исследование кислотно-основного состояния (КОС) крови

Кроме исследования коэффициента диссоциации кислорода и углекислоты для оценки газотранспортной части фукции системы дыхания важно исследование буферных систем крови, так как большая часть вырабатываемой в тканях С02 аккумулируется именно ими, во многом определяя газовую проницаемость клеточных мембран и интенсивность клеточного газообмена. Подробно исследование К0С будет представлено в описании методов оценки гомеостатических систем.

Определение дыхательного коэффициента - отношение образовавшегося С02 в альвеолярном воздухе к потребленному 02 в покое и при нагрузке позволяет оценить степень напряжения эндогенного дыхания и его резервные возможности.

Подводя итог описанию некоторых методов оценки функции системы дыхания, можно констатировать, что данные методы исследования, особенно с использованием дозированной физической нагрузки (спировелоэргометрия) с одновременной регистрацией спирографии, пневмотахографии и характеристик газов крови, позволяют довольно точно определить функциональное состояние и функциональные резервы, а также тип и механизмы функциональной дыхательной недостаточности.

Дыхательной недостаточностью считается такое состояние, при котором нормальный газовый состав артериальной крови или не обеспечивается, или обеспечивается за счет ненормальной работы аппарата внешнего дыхания, приводящей к снижению функциональных возможностей организма.

При прогрессировании дыхательной недостаточности (ДН), при снижении компенсаторных возможностей наступают артериальная гипоксемия и гиперкапния. На этом основано деление ДН на стадии и формы: 1 стадия- вентиляционные нарушения, когда выявляются изменения вентиляции без изменений газового состава артериальной крови; 2 стадия- нарушения газового состава артериальной крови, когда наряду с вентиляционными нарушениями наблюдаются гипоксемия и гиперкапния, нарушения кислотно-щелочного равновесия.

По тяжести ДН принято делить на степени. В нашей стране широко принята классификация А.Г.Дембо, по которой степень ДН определяется по выраженности одышки - это субъективное ощущение неудовлетворенности дыханием, дискомфорта в дыхании.

1степень-одышка возникает при повышенной физической нагрузке, которую ранее больной переносил хорошо;

2степень-одышка при обычных для данного больного физических нагрузках;

3степень- одышка возникает при малых физических нагрузках или в покое.

Понятие дыхательной недостаточности отражает нарушение аппарата внешнего дыхания. В основном функция аппарата внешнего дыхания определяется состоянием легочной вентиляции, легочного газообмена и газовым составом крови. Имеются 3 группы методов исследования:

Методы исследования легочной вентиляции

Методы исследования легочного газообмена

Методы исследования газового состава крови

I Методы исследования легочной вентиляции

Общие данные о легочных объемах

Грудная клетка, определяющая границы возможного расширения легких, может находиться в четырех основных положениях, которые и определяют основные объемы воздуха в легких.

В период спокойного дыхания глубина дыхания определяется объемом вдыхаемого и выдыхаемого воздуха. Количество вдыхаемого и выдыхаемого воздуха при нормальном вдохе и выдохе называется дыхательным объемом (ДО) (в норме 400-600 мл; т.е. 18% ЖЕЛ).

При максимальном вдохе в легкие вводится дополнительный объем воздуха - резервный аобъем вдоха (РОВд), а при максимально возможном выдохе определяется резервный объем выдоха (РОВыд).

Жизненная емкость легких (ЖЕЛ)- тот воздух, который человек в состоянии выдохнуть после максимального вдоха.

ЖЕЛ= РОВд + ДО + РОВыд

После максимального выдоха в дегких остается определенное количество воздуха - остаточный объем легких (ООЛ).

Общая емкость легких (ОЕЛ) включает ЖЕЛ и ООЛ т.е. является максимальной емкостью легких.

ООЛ + РОВыд = функциональная остаточная емкость (ФОЕ), т.е. это объем, который занимают легкие в конце спокойного выдоха. Именно эта емкость включает в значительной части альвеолярный воздух, слстав которого определяет газообмен с кровью легочных капилляров.

Спирография- это метод оценки легочной вентиляции с графической регистрацией дыхательных движений, выражающий изменения объема легких в координатах времени. Метод сравнительно прост, доступен, малообременителен и высокоинформативен.

Основные расчетные показатели, определяемые по спирограммам

1. Частота и ритм дыхания.

Количество дыханий в норме в покое колеблется в пределах от 10 до 18-20 в минуту. По спирограмме спокойного дыхания при быстром движении бумаги можно определить длительность фазы вдоха и выдоха и их соотношение друг к другу. В норме соотношение вдоха и выдоха равно 1: 1, 1: 1.2; на спирографах и других аппаратах за счет большого сопротивления в период выдоха это отношение может достигать 1: 1.3-1.4. Увеличение продолжительности выдоха нарастает при нарушениях бронхиальной проходимости и может быть использовано при комплексной оценке функции внешнего дыхания. При оценке спирограммы в отдельных случаях имеют значение ритм дыхания и его нарушения. Стойкие аритмии дыхания обычно свидетельствуют о нарушениях функции дыхательного центра.

2. Минутный объем дыхания (МОД).

МОД называется количество вентилируемого воздуха в легких в 1 мин. Эта величина является мерой легочной вентиляции. Оценка ее должна проводиться с обязательным учетом глубины и частоты дыхания, а также в сравнении с минутным объемом О2. Хотя МОД не является абсолютным показателем эффективности альвеолярной вентиляции (т.е. показателем эффективности циркуляции между наружным и альвеолярным воздухом), диагностическое значение этой величины подчеркивается рядом исследователей (А.Г.Дембо, Комро и др.).

МОД = ДО х ЧД, где ЧД - частота дыхательных движений в 1 мин

ДО - дыхательный объем

МОД под воздействием различных влияний может увеличиваться или уменьшаться. Увеличение МОД обычно появляется при ДН. Его величина зависит также от ухудшения использования вентилируемого воздуха, от затруднений нормальной вентиляции, от нарушения процессов диффузии газов (их прохождение через мемраны в легочной ткани) и др. Увеличение МОД наблюдается при повышении обменных процессов (тиреотоксикоз), при некоторых поражениях ЦНС. Уменьшение МОД отмечается у тяжелых больных при резко выраженной легочной или сердечной недостаточности, при угнетении дыхательного центра.

3. Минутное поглощение кислорода (МПО2).

Строго говоря, это показательгазообмена, но его измерение и оценка тесно связаны с исследованием МОД.

4. Жизненная емкость легких (ЖЕЛ)

ЖЕЛ- объем газа, который можно выдохнуть при максимальном усилии после максимально глубокого вдоха. На величину ЖЕЛ оказывает влияние положение тела, поэтому в настоящее время общепринятым является определение этого показателя в положении больного сидя.

Исследование должно проводиться в условиях покоя, т.е. через 1.5 -2 часа после необильного приема пищи и через 10-20 мин отдыха. Для определения ЖЕЛ используются различные варианты водяных и сухих спирометров, газовые счетчики и спирографы.

Оценка полученных данных:

1. Данные, отклоняющиеся от должной величины более чем на 12% у мужчин и - 15% у женщин, следует считать сниженными: в норме такие величины имеют место лишь у 10% практически здоровых лиц. Не имея право считать такие показатели заведомо патологическими, надо оценивать функциональное состояние дыхательного аппарата как сниженное.

2. Данные отклоняющиеся от должных величин на 25% у мужчин и на 30% у женщин следует рассматривать как очень низкие и считать явным признаком выраженного снижения функции, ибо в норме такие отклонения имеют место лишь у 2% населения.

К снижению ЖЕЛ приводят патологические состояния, препятствующие максимальному расправления легких (плеврит, пневмоторакс и т.д.), изменения самой ткани легкого (пневмония, абсцесс легкого, туберкулезный процесс) и причины, не связанные с легочной патологией (ограничение подвижности диафрагмы, асцит и др.). Вышеуказанные процессы являются изменениями функции внешнего дыхания по рестриктивному типу. Степень данных нарушений можно выразить формулой:

5. Фосированная жизненная емкость легких (ФЖЕЛ)

Для определения ФЖЕЛ используются спирографы с большими скоростями протяжки (от 10 до 50-60 мм/с). Предварительно проводят исследование и запись ЖЕЛ. После кратковременного отдыха испытуемый делает максимально глубокий вдох, на несколько секунд задерживает дыхание и с предельной быстротой производит максимальный выдох (форсированный выдох).

6. Максимальная вентиляция легких (МВЛ).

В практической работе чаще используется определение МВЛ по спирограмме. Наибольшее распространение получил метод определения МВЛ путем произвольного форсированного (глубокого) дыхания с максимально доступной частотой. При спирографическом исследовании запись начинают со спокойного дыхания (до установления уровня). Затем испытуемому предлагают в течение 10-15 сек дышать в аппарат с максимальной возможной быстротой и глубиной.

Величина МВЛ у здоровых зависит от роста, возраста и пола. На нее оказывают влияние род занятий, тренированность и общее состояние испытуемого. МВЛ в значительной степени зависит от волевого усилия испытуемого. Поэтому в целях стандартизации некоторые исследователи рекомендуют выполнять МВЛ с глубиной дыхания от 1/3 до 1/2 ЖЕЛ с частотой дыхания не менее 30 в мин.

Средние цифры МВЛ у здоровых составляют 80-120 литров в минуту (т.е. это то наибольшее количество воздуха, которое может быть провентилировано через легкие при максимально глубоком и предельно частом дыхании в одну минуту). МВЛ изменяется как при обсируктивных процессах так и при рестрикции, степень нарушения можно рассчитать по формуле:

7. Остаточный объем (ООЛ) и функциональная остаточная емкость легких (ФОЕ).

Раздельная спирография

Раздельная спирография или бронхоспирография позволяет определить функцию каждого легкого, а следовательно, резервные и компенсаторные возможности каждого из них.

С помощью двухпросветной трубки, вводимой в трахею и бронхи, и снабженной раздувными манжетами для обтурации просвета между трубкой и слизистой бронха, имеется возможность получить воздух из каждого легкого и записать с помощью спирографа кривые дыхания правого и левого легкого раздельно.

Проведение раздельной спирографии показано для определения функциональных показателей у больных, подлежащих хирургическим вмешательствам на легких.

Несомненно, что более четкое представление о нарушении бронхиальной проходимости дает запись кривых скорости воздушного потока при форсированном выдохе (пик-флуориметрия).

Пневмотахометрия- является методом определения скорости движения и мощности струи воздуха при форсированном вдохе и выдохе с помощью пневмотахометра. Испытуемый после отдыха, сидя, делает максимально быстро глубокий выдох в трубку (при этом нос отключен при помощи носового зажима). Данный метод, главным образом, используется для подбора и оценки эффективности действия бронходилататоров.

Средние величины для мужчин - 4.0-7.0 л/л

для женщин - 3.0-5.0 л/с

Оксигемометрия - это бнскровное определение степени насыщения кислородом артериальной крови. Эти показания оксигемометра можно зарегистрировать на движущейся бумаге в виде кривой - оксигемограммы. В основе действия оксигемометра лежит принцип фотометрического определения спектральных особенностей гемоглобина. Большинство оксигемометров и оксигемографов не определяют абсолютной величины насыщения артериальной крови кислородом, а дают возможность только следить за изменениями насыщения крови кислородом. В практических целях оксигемометрия применяется для функциональной диагностики и оценки эффективности лечения. В целях диагностики оксигемометрия применяется для оценки состояния функции внешнего дыхания и кровообращения. Так, степень гипоксемии определяется с помощью различных функциональных проб. К ним относятся - переключение дыхания больного с воздуха на дыхание чистым кислородом и, наоборот, проба с задержкой дыхания на вдохе и на выдохе, проба с физической дозированной нагрузкой и др.

Цели урока:

Изучить функции дыхательной системы, разобраться с ее возможными болезнями и травмами.

Задачи урока:

- обучающие: повторение материала о легочном и тканевом дыхании, рассмотреть функциональные возможности дыхательной системы, понять, что такое здоровое дыхание, выяснить, какие болезни и травмы дыхательной системы бывают;

- развивающие: углубить развитее у учащихся интеллектуальных умений, речи и творческого мышления;

- воспитательные: приобретения опыты различать болезни и травмы функциональные возможности дыхательной системы, способы профилактики и оказания первой помощи.

Основные термины

Дыхательная система – это совокупность органов, которые обеспечивают функцию внешнего процесса дыхания.

Ход урока

Проверка домашнего задания.

Дайте короткий ответ на вопросы:

1.Что такое вдох и выдох?

2.С помощью, каких органов происходит процесс дыхания?

3.Каковы основные функции дыхательной системы?

4.В каких важных функциях принимает участие дыхательная система ?

5.В чем заключается суть терморегуляции?

6.Что такое гипертермия?

7.Где осуществляется символический переход дыхательных путей (верхних) в нижние?

8.Из каких органов состоит система верхних дыхательных путей ?

9.Из каких органов состоит система нижних дыхательных путей?

Функциональные возможности дыхательной системы.

Жизненная ёмкость лёгких (ЖЕЛ) – это максимальное количество воздуха, которое выдыхается после очень глубокого вздоха. Вместе с оставшимся объемом, то есть объемом воздуха, который остается в легких после максимально глубокого выдоха, ЖЕЛ производит ОЕЛ (общую емкость легких). Норма ЖЕЛ равно приблизительно 3/4 емкости легких и характеризует общий объем, в переделах чего человек имеет возможность менять глубину дыхания. С помощью спирографии определяют ЖЕЛ. На рисунке 1 вы можете увидеть, каким образом происходит спирография.

Рис.1 Спирография

Важна для людей не только ёмкость лёгких, но также и выносливость дыхательных мышц. Дыхательная мускулатура считается хорошей, если при пяти пробах, которые идут одна за другой, результат не понижается. Плюсы людей, которые имеют жизненно-высокую ёмкость лёгких в том, что, например, при беге вентиляцию легких возможно достичь за счет хорошей глубины дыхания. Бывают мышцы , отвечающие за вдох и выдох, их вы можете наблюдать на рисунке 2.

Рис. 2 Мышцы вдоха и выдоха

Есть такое понятие как дыхательная недостаточность (ДН). Дыхательная недостаточность – это патологическое состояние, которое связано с невозможностью легких гарантировать полноценный газообмен не только при физической нагрузке, а также в состоянии полного физического покоя.

Острая дыхательная недостаточность - это сильно развивающееся патологическое состояние, при нем развивается явный дефицит кислорода. Такое состояние есть угрожающим для жизни, и без привлечения к методам современной медицины может привести к летальному исходу.

Дыхательная недостаточность может возникнуть даже из-за неправильной осанки. На рисунке 3 вы заметите ее угрозу.

Рис. 3 Неправильная осанка – причина дыхательной недостаточности

Предмети > Биология > Биология 8 класс

Процесс газообмена, происходящий на участке легкие- кровь (так называемое внешнее дыхание), обеспечивается рядом физиологических механизмов: легочной вентиляцией, диффузией через альвеолярно- капиллярные мембраны, легочным кровотоком, нервной регуляцией и т.д. Эти процессы взаимосвязаны и взаимозависимы.

В норме адаптационные возможности аппарата внешнего дыхания очень велики: при физической нагрузке легочная вентиляция может увеличиваться более чем в 10 раз за счет увеличения глубины и частоты дахания, включения в газообмен дополнительных объемов. Этим обеспечивается поддержание нормального газового состава артериальной крови при физической нагрузке.

Различные нарушения внешнего дыхания приводят к возникновению газовых нарушений крови- артериальной гипоксемии и гперкапнии, возникающих вначале при физических нагрузках, а при прогрессировании заболевания- и в покое. Однако, благодаря включению компенсаторных механизмов у многих больных с выраженными диффузными поражениями легких, со значительной одышкой, далеко не всегда даже при физической нагрузке выявляются гипоксемия и гиперкапния. Поэтому, нарушение газового состава артериальной крови- явный, но не обязательный признак дыхательной недостаточности.

степень- одышка возникает при повышенной физической нагрузке, которую ранее больной переносил хорошо;
степень- одышка при обычных для данного больного физических нагрузках;
степень- одышка возникает при малых физических нагрузках или в покое.

В патогенезе ДН имеет значение несколько факторов.

Неравномерное распределение воздуха в легких. Оно наблюдается при обструктивных процессах (в большей мере) и при ограничительных процессах. Рефлекторное уменьшение кровоснабжения плохо аэрируемых участков и гипервентиляция- компенсаторные механизмы, обеспечивающие на определенном этапе нормальную артериализацию крови.
Общая гиповентиляция (снижение напряжения кислорода и увеличение напряжения углекислоты в альвеолярном воздухе). Возникает вследствие влияния экстрапульмональных факторов (угнетение дыхательного центра, снижение парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе и т.д.). Общая гиповентиляция наблюдается также при снижении альвеолярной вентиляции, когда увеличение минутной вентиляции неадекватно увеличению мертвого пространства, при несоответствии минутной вентиляции и потребности тканей в кислороде (слишком большая работа дыхания).
Нарушение соотношения вентиляция/кровоток (сосудистое “короткое замыкание”). Наблюдается при первичных поражениях сосудов малого круга кровообращения, а также в тех случаях, когда из вентиляции полностью выключаются отдельные участки легких. Для того, чтобы в этом случае не возникла гипоксемия, необходимо полное прекращение кровоснабжения выключенных из аэрации участков. Сосудистое “короткое замыкание” возникает при ателектазах, пневмониях и т.д.
Нарушение диффузии. Возникает как вследствие нарушение проницаемости альвеолярно-капиллярных мембран (фиброз, кардиальный застой), так и в результате укорочения времени контакта альвеолярного газа с протекающей кровью. Эти факторы могут взаимно компенсироваться, что имеет место при недостаточности кровообращения (утолщение мембран и замедление кровотока).

Методы исследования легочной вентиляции
Методы исследования легочного газообмена
Методы исследования газового состава крови

I Методы исследования легочной вентиляции

В течение последних 20-30 лет уделяется большое внимание изучению функции легких у больных с легочной патологией. Предложено большое число физиологических проб, позволяющих качественно или количественно определить состояние функции аппарата внешнего дыхания. Благодаря сложившейся системе функциональных исследований имеется возможность выявить наличие и степень ДН при различных патологических состояниях, выяснить механизм нарушения дыхания. Функциональные легочные пробы позволяют определить величину легочных резервов и компенсаторные возможности органов дыхания. Функциональные исследования могут быть использованы для количественного определения изменений, наступающих под влиянием различных лечебных воздействий (хирургические вмешательства, лечебное применение кислорода, бронхорасширяющих средств, антибиотиков и т.д.), а следовательно, и для объективной оценки эффективности этих мероприятий.

Большое место функциональные исследования занимают в практике врачебно-трудовой экспертизы для определения степени потери трудоспособности.

Общие данные о легочных объемах

В период спокойного дыхания глубина дыхания определяется объемом вдыхаемого и выдыхаемого воздуха. Количество вдыхаемого и выдыхаемого воздуха при нормальном вдохе и выдохе называется дыхательным объемом (ДО) (в норме 400-600 мл; т.е. 18% ЖЕЛ).
При максимальном вдохе в легкие вводится дополнительный объем воздуха - резервный аобъем вдоха (РОВд), а при максимально возможном выдохе определяется резервный объем выдоха (РОВыд).
Жизненная емкость легких (ЖЕЛ)- тот воздух, который человек в состоянии выдохнуть после максимального вдоха.
ЖЕЛ= РОВд + ДО + РОВыд
После максимального выдоха в дегких остается определенное количество воздуха - остаточный объем легких (ООЛ).
Общая емкость легких (ОЕЛ) включает ЖЕЛ и ООЛ т.е. является максимальной емкостью легких.
ООЛ + РОВыд = функциональная остаточная емкость (ФОЕ), т.е. это объем, который занимают легкие в конце спокойного выдоха. Именно эта емкость включает в значительной части альвеолярный воздух, слстав которого определяет газообмен с кровью легочных капилляров.

Для правильной оценки фактических показателей, получаемых при обследовании, для сравнения используют должные величины, т.е. теоретически рассчитанные индивидуальные нормы. При расчете должных показателей учитывают пол, рост, вес, возраст. При оценке обычно вычисляют процентное (%) отношение фактически полученной величины к должной

Надо учесть, что объем газа зависит от атмосферного давления, температуры Среды и насыщения водяными парами. Поэтому в измеренные легочные объемы вносят поправку на барометрическое давление, температуру и влажность в момент проведенного исследования. В настоящее время, большинство исследователей считают, что показатели, отражающие объемные величины газа, необходимо приводить к температуре тела (37 С), при полном насыщении водяными парами. Это состояние называется BTPS (по-русски - ТТНД - температура тела, атмосферное давление, насыщение водяными парами).

При изучении газообмена полученные объемы газа приводят к так называемым стандартным условиям (STPD) т.е. к температуре 0 С, давлению 760 мм рт ст и сухому газу (по-русски - СТДС - стандартная температура, атмосферное давление и сухой газ).

При массовых обследованиях нередко используют усредненный поправочный коэффициент, который для средней полосы РФ в системе STPD принимают равным 0.9, в системе BTPS - 1.1. Для более точных исследований используют специальные таблицы.

Все легочные объемы и емкости имеют определенное физиологическое значение. Объем легких в конце спокойного выдоха определяется соотношением двух противоположно направленных сил - эластической тяги легочной ткани, направленной внутрь (к центру) и стремящейся уменьшить объем, и эластической силы грудной клетки, направленной при спокойном дыхании преимущественно в противоположном направлении - от центра кнаружи. Количество воздуха зависит от многих причин. Прежде всего имеет значение состояние самой легочной ткани, ее эластичность, степень кровенаполнения и др. Однако, существенную роль при этом играет объем грудной клетки, подвижность ребер, состояние дыхательных мышц, в том числе диафрагмы, которая является одной из основных мышц, осуществляющих вдох.

На величины легочных объемов влияют положение тела, степень утомления дыхательных мышц, возбудимость дыхательного центра и состояние нервной системы.

Спирография - это метод оценки легочной вентиляции с графической регистрацией дыхательных движений, выражающий изменения объема легких в координатах времени. Метод сравнительно прост, доступен, малообременителен и высокоинформативен.

Основные расчетные показатели, определяемые по спирограммам

1. Частота и ритм дыхания.

2. Минутный объем дыхания (МОД).

МОД называется количество вентилируемого воздуха в легких в 1 мин. Эта величина является мерой легочной вентиляции. Оценка ее должна проводиться с обязательным учетом глубины и частоты дыхания, а также в сравнении с минутным объемом О 2 . Хотя МОД не является абсолютным показателем эффективности альвеолярной вентиляции (т.е. показателем эффективности циркуляции между наружным и альвеолярным воздухом), диагностическое значение этой величины подчеркивается рядом исследователей (А.Г.Дембо, Комро и др.).

МОД = ДО х ЧД, где ЧД - частота дыхательных движений в 1 мин

ДО - дыхательный объем

3. Минутное поглощение кислорода (МПО 2).

Строго говоря, это показательгазообмена, но его измерение и оценка тесно связаны с исследованием МОД. По специальным методикам производят расчет МПО 2 . Исходя из этого, вычисляют коэффициент использования кислорода (КИО 2) - это количество миллилитров кислорода, поглощаемого из 1 литра вентилируемого воздуха.

КИО 2 = МПО 2 в мл

В норме КИО 2 в среднем составляет 40 мл (от 30 до 50 мл). Уменьшение КИО 2 менее 30 мл указывает на снижение эффективности вентиляции. Однако надо помнить, что при тяжелых степенях недостаточности функции внешнего дыхания МОД начинает уменьшаться, т.к. компенсаторные возможности начинают истощаться, а газообмен в покое продолжает обеспечиваться за счет включения добавочных механизмов кровообращения (полицитемия) и др. Поэтому оценку показателей КИО 2 , так же как и МОД, надо обязательно сопоставить с клиническим течением основного заболевания.

4. Жизненная емкость легких (ЖЕЛ)

При записи на спирографе ЖЕЛ определяется количеством воздуха с момента наиболее глубокого вдоха до конца самого сильного выдоха. Пробу повторяют трижды с промежутками для отдыха, в расчет берут наибольшую величину.

ЖЕЛ, помимо обычной методики, можно записывать двухмоментно, т.е. после спокойного выдоха обследуемому предлагают сделать максимально глубокий вдох и возвратиться к уровню спокойного дыхания, а затем, насколько возможно, сильно выдохнуть.

Для правильной оценки фактически полученной ЖЕЛ используют расчет должной ЖЕЛ (ДЖЕЛ). Наибольшее распространение получил расчет по формуле Антони:

ДЖЕЛ = ДОО х 2.6 для мужчин

ДЖЕЛ = ДОО х 2.4 для женщин, где ДОО - должный основной обмен, определяется по специальным таблицам.

При использовании данной формулы нужно помнить, что величины ДОО определяются в условиях STPD.

Получила признание формула, предложенная Боулдин и др.:

27.63 - (0.112 х возраст в годах) х рост в см (для мужчин)

21.78 - (0.101 х возраст в годах) х рост в см (для женщин)

Всероссийский научно-исследовательский институт пульмонологии предлагает ДЖЕЛ в литрах в системе BTPS рассчитывать по следующим формулам:

0.052 х рост в см - 0.029 х возраст - 3.2 (для мужчин)

0.049 х рост в см - 0.019 х возраст - 3.9 (для женщин)

При расчете ДЖЕЛ нашли свое применение номограммы и расчетные таблицы.

Оценка полученных данных:

ЖЕЛ х 100 %

100 - 120 % - нормальные показатели

100- 70 % - рестриктивные нарушения умеренной выраженности

70- 50 % - рестриктивные нарушения значительной выраженности

менее 50 % - резко выраженные нарушения обструктивного типа

Помимо механических факторов, определяющих снижение снижение ЖЕЛ, определенное значение имеет функциональное состояние нервной системы, общее состояние больного. Выраженное снижение ЖЕЛ наблюдается при заболеваниях сердечно-сосудистой системы и обусловлено в значительной мере застоем в малом круге кровообращения.

5. Фосированная жизненная емкость легких (ФЖЕЛ)

Существуют различные способы оценки ФЖЕЛ. Однако наибольшее признание у нас получило определение односекундной, двух- и трехсекундной емкости, т.е. расчет объема воздуха за 1, 2, 3 секунды. Чаще используется односекундная проба.

В норме длительность выдоха составляет у здоровых людей от 2.5 до 4 сек., несколько затягивается лишь у пожилых людей.

По данным ряда исследователей (Б.С.Агов, Г.П.Хлопова и др.) ценные данные дает не только анализ количественных показателей, но и качественная характеристика спирограммы. Различные участки кривой форсированного выдоха имеют различное диагностическое значение. Начальная часть кривой характеризует сопротивление крупных бронхов, на долю которых приходится 80% общего бронхиального сопротивления. Конечная часть кривой, которая отражает состояние мелких бронхов, не имеет, к сожалению, точного количественного выражения из-за плохой воспризводимости, но относится к важным описательным признакам спирограммы. В последние годы разработаны и внедрены в практику приборы “ пик-флуориметры”, позволяющие точнее характеризовать состояние дистального отдела бронхиального дерева. отличаясь небольшими размерами они позволяют выполнять мониторирование степени бронхообструкции больными бронхиальной астомой, своевременно использовать лекарственные препараты, до появления субъективных симптомов брохоспазма.

Здоровый человек выдыхает за 1 сек. примерно 83% своей жизненной емкости легких, за 2 сек.- 94%, за 3 сек.- 97%. Выдыхание за первую секунду менее 70% всегда указывает на патологию.

Признаки дыхательной недостаточности обструктивного типа:

до 70% - норма

65-50% - умеренная

50-40% - значительная

менее 40% - резкая

6. Максимальная вентиляция легких (МВЛ).

В литературе этот показатель встречается под различными названиями: предел дыхания (Ю.Н.Штейнград, Книппинт и др.), предел вентиляции (М.И.Аничков, Л.М.Тушинская и др.).

МВЛ х 100 % 120-80 % - нормальные показатели

ДМВЛ 80-50% - умеренные нарушения

50-35% - значительные

менее 35% - резко выраженные нарушения

Предложены различные формулы определения должной МВЛ (ДМВЛ). Наибольшее распространение получило определение ДМВЛ, в основе которого положена формула Пибоды, но с увеличением предложенной им 1/3 ДЖЕЛ до 1/2 ДЖЕЛ (А.Г.Дембо).

Таким образом, ДМВЛ = 1/2 ДЖЕЛ х 35, где 35 - частота дыхания в 1 мин.

ДМВЛ может быть расчитана исходя из площади поверхности тела (S) с учетом возраста (Ю.И.Мухарлямов, А.И.Агранович).

Возраст (лет)	Формула расчета
	ДМВЛ = S х 60
	ДМВЛ = S х 55
	ДМВЛ = S х 50
	ДМВЛ = S х 40
60 и свыше	ДМВЛ = S х 35

Для расчета ДМВЛ удовлетворительной является формула Гаубаца:

ДМВЛ = ДЖЕЛ х 22 для лиц до 45 лет

ДМВЛ = ДЖЕЛ х 17 для лиц старше 45 лет

7. Остаточный объем (ООЛ) и функциональная остаточная емкость легких (ФОЕ).

ООЛ - это единственный показатель, который не может быть исследовани методом прямой спирографии; для его определения используются добавочные специальные газоаналитические приборы (ПООЛ -1, азотограф). Используя этот метод получают величину ФОЕ, а используя ЖЕЛ и РОВыд., рассчитывают ООЛ, ОЕЛ и ООЛ/ОЕЛ.

ООЛ = ФОЕ - РОВыд

ДОЕЛ = ДЖЕЛ х 1.32, где ДОЕЛ - должная общая емкость легких.

Значение ФОЕ и ООЛ очень велико. При увеличении ООЛ нарушается равномерное смешивание вдыхаемого воздуха, уменьшается эффективность вентиляции. ООЛ увеличивается при эмфиземе легких, бронхиальной астме.

ФОЕ и ООЛ уменьшаются при пневмосклерозе, плеврите, пневмонии.

Границы нормы и градации отклонения от нормы показателей дыхания

Показатели	Условная норма	Степени изменения
		умеренная	значительная
ЖЕЛ, % должной
МВЛ, % должной
ОФВ1/ЖЕЛ, %
ОЕЛ, % должной
ООЛ, % должной
ООЛ/ОЕЛ, %

Выделяют три основных типа вентиляционных нарушений: обструктивные, рестриктивные и смешанные.

Обструктивные вентиляционные нарушения возникают вследствие:

сужения просвета мелких бронхов, особенно бронхиол за счет спазма (бронхиальная астма; астматический бронхит);
сужения просвета за счет утолщения стенок бронхов (воспалительный, аллергический, бактериальный отек, отек при гиперемии, сердечной недостаточности);
наличия на покрове бронхов вязкой слизи при увеличении ее секреции бокаловидными клетками бронхиального эпителия, или слизисто-гнойной мокроты
сужения вследствие рубцовой деформации бронха;
развития эндобронхиальной опухоли (злокачественной, доброкачественной);
сдавления бронхов извне;
наличия бронхиолитов.

Рестриктивные вентиляционные нарушения имеют следующий причины:

1фиброз легких (интерстициальный фиброз, склеродермия, бериллиоз, пневмокониозы и т.д.);
большие плевральные и плевродиафрагмальные сращения;
экссудативный плеврит, гидроторакс;
пневмоторакс;
обширные воспаления альвеол;
большие опухоли паренхимы легкого;
хирургическое удаление части легкого.

Клинические и функциональные признаки обструкции:

Ранняя жалоба на одышку при ранее допустимой нагрузке или во время “прстуды”.
Кашель, чаще со скудным отделением мокроты, вызывающий после себя на некоторое время ощущение тяжелого дыхания (вместо облегчения дыхания после обычного кашля с отделением мокроты).
Перкуторный звук не изменен или вначале приобретает тимпанический оттенок над задне-боковыми отделами легких (повышение воздушности легких).
Аускультация: сухие свистящие хрипы. Последние, по Б.Е.Вотчалу, следует активно выявлять при форсированном выдохе. Аускультация хрипов при форсированном выдохе ценна в плане суждения о распространении нарушения бронхиальной проходимости по легочным полям. Дыхательные шумы изменяются в следующей полседовательности: везикулярное дыхание - жесткое везикулярное - жесткое неопределенное (заглушает хрипы) - ослабленное жесткое дыхание.
Более поздними признаками являются удлинение фазы выдоха, участие в дыхании вспомогательной мускулатуры; втяжение межреберных промежутков, опущение нижней границы легких, ограничение подвижности нижнего края легких, появление коробочного перкуторного звука и расширение зоны его распространения.
Снижение форсированных легочных проб (индекса Тиффно и максимальной вентиляции).

В терапии обструктивной недостаточности ведущее место занимают препараты бронходилатирующего ряда.

Клинические и функциональные признаки рестрикции.

Одышка при физической нагрузке.
Учащенное неглубокое дыхание (короткое - быстрый вдох и быстрый выдох, называемый феноменом “ захлапывающейся двери”).
Экскурсия грудной клетки ограничена.
Перкуторный звук укороченный с тимпаническим оттенком.
Нижняя граница легких стоит выше обычного.
Подвижность нижнего края легких ограничена.
Дыхание ослабленное везикулярное, хрипы трескучие или влажные.
Уменьшение жизненной емкости легких (ЖЕЛ), общей емкости легких (ОЕЛ), снижение дыхательного объема (ДО) и эффективной альвеолярной вентиляции.
Часто имеются нарушения равномерности распределения вентиляционно-перфузионных соотношений в легких и диффузные нарушения.

Раздельная спирография

Средние величины для мужчин - 4.0-7.0 л/л

для женщин - 3.0-5.0 л/с

При пробах с введением бронхоспазмолитических средств можно отдифференцировать ьронхоспазм от органических поражений бронхов. Мощность выдоха уменьшается не только при бронхоспазме, но также, хотя и в меньшей степени, у больных со слабостью дыхательной мускулатуры и с резкой ригидностью грудной клетки.

Общая плетизмография (ОПГ) - это метод прямого измерения величины бронхиального сопротивления R при спокойном дыхании. Метод основан на синхронном измерении скорости воздушного потока (пневмотахограммы) и колебаний давления в герметичной кабине, куда помещается больной. Давление в кабине изменяется синхронно колебаниям альвеолярного давления, о котором судят по коэффициенту пропорциональности между объемом кабины и объемом газа в легких. Плетизмографически лучше выявляются небольшие степени сужения бронхиального дерева.