Общая емкость легких это максимальный объем воздуха в легких на высоте максимального вдоха. ОЕЛ складывается из жизненной емкости легких и остаточного объема.
ЖЕЛ - максимальный объем воздуха, который можно выдохнуть после максимального вдоха. В состав ЖЕЛ входит дыхательный объем, резервный объем вдоха, резервный объем выдоха. Индивидуальные колебания ЖЕЛ значительны. В среднем для мужчин она составляет около 5 л. для женщин - около 4 л. Для оценки фактической величины ЖЕЛ используют так называемые должные показатели ЖЕЛ, вычисленные по формулам. На величину ЖЕЛ могут оказывать влияние:
- мышечная слабость, вызванная действием наркотиков, опухолями мозга, повышенным внутричерепным давлением, повреждением афферентных нервных волокон при полиомиелите или вследствие миастении,
- уменьшение объема грудной полости вследствие наличия опухоли (например, нейрофибромы), кифосколиоза, перикардиальных или плевральных выпотов, пневмоторакса, рака легкого с инфильтрацией легочной ткани;
- уменьшение объема брюшной полости с последующим ограничением экскурсий диафрагмы вследствие внутрибрюшных опухолей, значительного наполнения желудка.
При беременности снижения ЖЕЛ не наступает; хотя беременная матка поднимает диафрагму, но одновременно с этим расширяется нижний отдел грудной клетки, и объем ЖЕЛ даже увеличивается. в брюшной или грудной полости, связанная с оперативным вмешательством или каким-либо болезненным процессом, значительно снижает ЖЕЛ. Так. при верхних лапаротомиях величина ЖЕЛ снижается до 25-30%. а при нижних- до 50% от исходных данных. После трансторакальных ЖЕЛ часто может составлять 10-15% от исходной. Бинтование живота, особенно тугое, значительно снижает величину ЖЕЛ, поэтому рекомендуется эластическое бинтование. Играет роль также изменение позы: ЖЕЛ будет несколько выше в сидячем, чем в стоячем или лежачем положении, что связано с положением внутрибрюшных органов и кровенаполнением легких. Значительные снижения ЖЕЛ (от 10 до 18%) были выявлены при различных хирургических положениях неанестезированных лиц на операционном столе. Следует предполагать, что у анестезированных больных эти нарушения легочной вентиляции будут еще более глубокими из-за снижения рефлекторной координации.
Остаточный объем
Это остающийся в легких объем воздуха после максимально возможного выдоха, называется остаточным объемом. У здоровых мужчин он составляет около 1500 мл, у женщин- 1300 мл. Определяется остаточный объем или методом вымывания всего азота, находящегося в легких в условиях дыхания чистым кислородом, или путем равномерного распределения гелия при дыхании в замкнутой системе с поглощением углекислоты и непрерывным пополнением объема поглощенного кислорода. Увеличение остаточного объема указывает на ухудшение альвеолярной вентиляции, что обычно наблюдается у больных эмфиземой легких и бронхиальной астмой.
Минимальный объем легких
При вскрытии плевральной полости легкое коллабируется, т. е. сжимается до минимального объема. Вытесняемый при этом воздух называется коллапсным воздухом. Объем его, зависящий от ригидности легочной ткани, от фазы дыхания, в которой произведено вскрытие плевральной полости, колеблется в пределах 300-900 мл.
Объем мертвого пространства. Различают анатомическое, физиологическое и анестезиологическое мертвое пространство.
Анатомическое мертвое пространство - емкость дыхательных проходов от ноздрей или губ до входа в альвеолы. В среднем его объем составляет 150 мл. Он зависит от пола, роста, веса и возраста. Предполагается, что на кг веса приходится 2 мл объема мертвого пространства. Размер мертвого пространства увеличивается на вдохе, уменьшается на выдохе. При углублении дыхания возрастает и объем мертвого пространства, который может доходить до 500-900 мл. Связано это со значительным расширением просвета бронхиального дерева и трахеи. Величина объема анатомического мертвого пространства, сопоставленная с глубиной вдоха, характеризует эффективность альвеолярной вентиляции. Для этого из объема вдоха вычитают объем вредного пространства, а полученную цифру умножают на число дыханий в минуту. Найденный показатель называется минутной альвеолярной вентиляцией (МАВ). В случаях частого поверхностного дыхания, несмотря на высокий минутный объем вентиляции, МАВ может оказаться незначительной. Снижение МАВ до 3-4 л в минуту сопровождается значительным нарушением альвеолярного газообмена.
Физиологическое мертвое пространство - объем газа, который не получил возможности нормально участвовать в альвеолярном газообмене. Сюда входит газ, находящийся в анатомическом мертвом пространстве, часть газа, который находился в альвеолах, но не принял участия в газообмене. Последнее встречается:
- если вентилируемые альвеолы не имеют капиллярного кровотока (это так называемые некровоснабжающиеся или неперфузируемые альвеолы);
- если в перфузируемую альвеолу воздуха поступает больше, чем это необходимо по отношению к объему кровотока (перерастянутые альвеолы).
В обоих случаях характер нарушений определяется термином «нарушение соотношения вентиляция/кровоток». В этих условиях размер физиологического вредного объема будет больше анатомического. В нормальных условиях благодаря хорошей корреляции между соотношением вентиляция/кровоток оба эти мертвых объема равны между собой.
Под наркозом нарушение этой корреляции встречается часто, так как рефлекторный механизм сохранения адекватности вентиляции, адекватность перфузии альвеол под наркозом нарушен, особенно после перемены положения больного на операционном столе. Это обстоятельство требует от осуществлять объем МАВ в период наркоза выше дооперационного на 0,5-1 л, несмотря на снижение обмена веществ.
Анестезиологическое мертвое пространство - объем газа, размещенный между дыхательным контуром в циркуляционных системах или вдыхательным клапаном в открытых системах и местом подключения больного в аппарат. В случаях применения интубационных трубок этот объем меньше анатомического или равен ему; при масочном наркозе анестезиологический вредный объем значительно больше анатомического, что может оказать отрицательное действие у лиц с малой глубиной вдоха при наркозе с самостоятельным дыханием и особенно важно при наркозе у детей. Однако совершенно недопустимо снижать объем анатомического мертвого пространства путем использования интубационных трубок более узкого диаметра по отношению к просвету трахеи. В этом случае сопротивление интубационной трубки дыханию резко возрастает, приводит к увеличению остаточного объема, нарушению альвеолярного газообмена и может вызвать блокаду альвеолярного кровотока.
Физиологическое значение мертвого пространства
Смысловое значение термина «мертвое пространство» или «вредное пространство» условно. В этом пространстве в течение каждого дыхательного цикла происходит процесс кондиционирования воздуха: очистка от пыли, микроорганизмов, увлажнение и согревание. Степень очищения воздуха от микроорганизмов является почти совершенной: в периферической зоне легкого лишь в 30% случаев обнаруживаются единичные стафилококки и стрептококки. Бронхиальный секрет обладает бактерицидным действием.
Таким образом, «вредное» пространство является полезным. Однако, когда глубина вдоха резко снижается, объем мертвого пространства может нарушать адекватность альвеолярной вентиляции.
Статью подготовил и отредактировал: врач-хирургЛегочные объемы подразделяют на статические и динамические. Статические легочные объемы измеряют при завершенных дыхательных движениях без лимитирования их скорости. Динамические легочные объемы измеряют при проведении дыхательных движений с ограничением времени на их выполнение.
Легочные объемы. Объем воздуха в легких и дыхательных путях зависит от следующих показателей: 1) антропометрических индивидуальных характеристик человека и дыхательной системы; 2) свойств легочной ткани; 3) поверхностного натяжения альвеол; 4) силы, развиваемой дыхательными мышцами.
Дыхательный объем (ДО) - объем воздуха, который вдыхает и выдыхает человек во время спокойного дыхания. У взрослого человека ДО составляет примерно 500 мл. Величина ДО зависит от условий измерения (покой, нагрузка, положение тела). ДО рассчитывают как среднюю величину после измерения примерно шести спокойных дыхательных движений.
Резервный объем вдоха (РОвд) - максимальный объем воздуха, который способен вдохнуть испытуемый после спокойного вдоха. Величина РОвд составляет 1,5-1,8 л.
Резервный объем выдоха (РОвыд) - максимальный объем воздуха, который человек дополнительно может выдохнуть с уровня спокойного выдоха. Величина РОвыд ниже в горизонтальном положении, чем в вертикальном, уменьшается при ожирении. Она равна в среднем 1,0-1,4 л.
Остаточный объем (ОО) - объем воздуха, который остается в легких после максимального выдоха. Величина остаточного объема равна 1,0-1,5 л.
Исследование динамических легочных объемов представляет научный и клинический интерес и их, описание выходит за рамки курса нормальной физиологии.
Легочные емкости . Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) включает в себя дыхательный объем, резервный объем вдоха, резервный объем выдоха. У мужчин среднего возраста ЖЕЛ варьирует в пределах 3,5-5,0 л и более. Для женщин типичны более низкие величины (3,0-4,0 л). В Зависимости от методики измерения ЖЕЛ различают ЖЕЛ вдоха, когда после полного выдоха производится максимально глубокий вдох и ЖЕЛ выдоха, когда после полного вдоха производится максимальный выдох.
Емкость вдоха (Евд) равна сумме дыхательного объема и резервного объема вдоха. У человека Евд составляет в среднем 2,0-2,3 л.
Функциональная остаточная емкость (ФОЕ) - объем воздуха в легких после спокойного выдоха. ФОЕ является суммой резервного объема выдоха и остаточного объема. ФОЕ измеряется методами газовой дилюции, или разведения газов, и плетизмографически. На величину ФОЕ существенно влияет уровень физической активности человека и положение тела: ФОЕ меньше в горизонтальном положении тела, чем в положении сидя или стоя. ФОЕ уменьшается при ожирении вследствие уменьшения общей растяжимости грудной клетки.
Общая емкость легких (ОЕЛ) - объем воздуха в легких по окончании полного вдоха. ОЕЛ рассчитывают двумя способами: ОЕЛ - ОО + ЖЕЛ или ОЕЛ - ФОЕ + Евд. ОЕЛ может быть измерена с помощью плетизмографии или методом газовой дилюции.
Измерение легочных объемов и емкостей имеет клиническое значение при исследовании функции легких у здоровых лиц и при диагностике заболевания легких человека. Измерение легочных объемов и емкостей обычно производят методами спирометрии, пневмотахометрии с интеграцией показателей и бодиплетизмографии. Статические легочные объемы могут снижаться при патологических состояниях, приводящих к ограничению расправления легких. К ним относятся нейромышечные заболевания, болезни грудной клетки, живота, поражения плевры, повышающие жесткость легочной ткани, и заболевания, вызывающие уменьшение числа функционирующих альвеол (ателектаз, резекция, рубцовые изменения легких).
Минутный объем дыхания (МОД) - это общее количество воздуха, которое проходит через легкие за 1 мин. У человека в покое МОД составляет в среднем 8 л*мин-1. МОД можно рассчитать, умножив частоту дыхания в минуту на величину дыхательного объема.
Максимальная вентиляция легких - объем воздуха, который проходит через легкие за 1 мин во время максимальных по частоте и глубине дыхательных движений. Максимальная вентиляция вызывается произвольно, возникает во время работы, при недостатке содержания О2 (гипоксия), а также при избытке содержания СО2 (гиперкапния) во вдыхаемом воздухе.
При максимальной произвольной вентиляции легких частота дыхания может возрастать до 50-60 в 1 мин, а ДО - до 2-4 л. В этих условиях МОД может доходить до 100-200 л*мин-1.
Максимальную произвольную вентиляцию измеряют во время форсированного дыхания, как правило, в течение 15 с. В норме у человека при физической нагрузке уровень максимальной вентиляции всегда ниже, чем максимальная произвольная вентиляция.
4.Газообмен в легких. Процентное содержание и парциальное давление кислорода и углекислого газа в альвеолярном воздухе. Напряжение газов в артериальной и венозной крови.
Газообмен в легких. В легких кислород из альвеолярного воздуха переходит в кровь, а углекислый газ из крови поступает в легкие.
Движение газов обеспечивает диффузия. Согласно законам диффузии газ распространяется из среды с высоким парциальным давлением в среду с меньшим давлением. Парциальное давление – это часть общего давления, которая приходится на долю данного газа в газовой смеси. Чем выше процентное содержание газа в смеси, тем выше его парциальное давление. Для газов, растворенных в жидкости, употребляют термин «напряжение», соответствующий термину «парциальное давление», применяемому для свободных газов.
В легких газообмен совершается между воздухом, содержащимся в альвеолах, и кровью. Альвеолы оплетены густой сетью капилляров. Стенки альвеол и стенки капилляров очень тонкие. Для осуществления газообмена определяющими условиями являются площадь поверхности, через которую осуществляется диффузия газов, и разности парциального давления (напряжения) диффундирующих газов. Легкие идеально соответствуют этим требованиям: при глубоком вдохе альвеолы растягиваются и их поверхность достигает 100–150 кв. м (не менее велика и поверхность капилляров в легких), существует достаточная разница парциального давления газов альвеолярного воздуха и напряжения этих газов в венозной крови.
Связывание кислорода кровью. В крови кислород соединяется с гемоглобином, образуя нестабильное соединение – оксигемоглобин, 1 г которого способен связать 1,34 куб. см кислорода. Количество образующегося оксигемоглобина прямо пропорционально парциальному давлению кислорода. В альвеолярном воздухе парциальное давление кислорода равняется 100–110 мм рт. ст. При этих условиях 97 % гемоглобина крови связывается с кислородом.
В виде оксигемоглобина кислород от легких переносится кровью к тканям. Здесь парциальное давление кислорода низкое, и оксигемоглобин диссоциирует, высвобождая кислород, что обеспечивает снабжение тканей кислородом.
Наличие в воздухе или тканях углекислого газа уменьшает способность гемоглобина связывать кислород.
Связывание углекислого газа кровью. Углекислый газ переносится кровью в химических соединениях гидрокарбоната натрия и гидрокарбоната калия. Часть его транспортируется гемоглобином.
В капиллярах тканей, где напряжение углекислого газа высокое, происходит образование угольной кислоты и карбоксигемоглобина. В легких карбоангидраза, содержащаяся в эритроцитах, способствует дегидратации, что приводит к вытеснению углекислого газа из крови.
Газы, входящие в состав атмосферного, альвеолярного и выдыхаемого воздуха, имеют определенное парциальное (partialis - частичный) давление, т. е. давление, приходящееся на долю данного газа в смеси газов. Общее давление газа обусловлено кинетическим движением молекул, воздействующих на поверхность раздела сред. В легких такой поверхностью являются воздухоносные пути и альвеолы. Согласно закону Дальтона, парциальное давление газа в какой-либо смеси прямо пропорционально его объемному содержанию. Альвеолярный воздух представлен смесью в основном О2, СО2 и N2. Кроме того, в альвеолярном воздухе содержатся водяные пары, которые также оказывают определенное парциальное давление, поэтому при общем давлении смеси газов 760,0 мм рт.ст. парциальное давление 02(Ро2) в альвеолярном воздухе составляет около 104,0 мм рт.ст., СО2(Рсо2) - 40,0 мм рт.ст.
Напряжение газов в артериальной и венозной крови. Диффузия газов через альвеолярную мембрану происходит между альвеолярным воздухом и венозной, а также артериальной кровью легочных капилляров.
Изредка в больницах применяют довольно старый метод, служащий для выяснения функциональных способностей легких. Использование этого метода не может определять точную степень нарушений системы дыхания, но дать ориентир врачу в отношении того или иного отклонения от нормы или подтвердить его предположение об определенном диагнозе - это, безусловно, в пределах ее компетенции. Речь идет о спирографии легких (от греч, spiro - дышать, grapho - писать). Не станем вникать в технические характеристики этого исследования. Скажем лишь, что обследуемый делает вдохи или выдохи через трубку, соединенную со специальным прибором, регистрирующим с помощью современной электроники объемы соответственно воздуха, который мы вдыхаем или выдыхаем и записывающим создающиеся при этом колебания на бумажную ленту (спирограмма).
Измененные показатели спирографии можно получить при таких заболеваниях, как бронхит, бронхиальная астма, эмфизема, при нарушении проходимости бронхов или трахеи. Но всё же для начала поставим следующую задачу: рассмотреть и по возможности запомнить нормальные показатели дыхательных функций по спирографическому исследованию. Для этого возьмем спирограмму здорового мужчины лет тридцати, некурящего, по профессии, например, врача или юриста (она представлена на картинке).
С каждым вдохом человек, находясь в покое, получает около 500 мл воздуха, ну и, стало быть, столько же выдыхает. Эта величина была названа дыхательным объемом (ДО) . Если попросить его после простого вдоха сделать глубокий вдох, он без труда выполнит вашу просьбу. По старым авторам, объем дополнительного максимального вдоха составляет 1500, ну, от силы, 2000 мл. По современным данным резервный объем вдоха (РОВД) может достигать величины в 3000 мл. После обычного выдоха человек способен с усилием выжать из легких еще 1500-2000 мл воздуха - это будет резервный объем выдоха (РОВЫД) . Если сложить все величины резервных объемов вдоха и выдоха и дыхательного объема, получим характеристику жизненной емкости легких (ЖЕЛ) , которая в среднем составляет 4000-4500 мл.
Как бы человек ни старался, но весь воздух из легких он все равно не выдохнет. Даже после максимального выдоха в дыхательной системе будет находиться определенный остаточный объем (ОО) воздуха, равный 1200-1500 мл. При сложении жизненной емкости легких с остаточным объемом получается величина, названная общей емкостью легких (ОЕЛ) , она равняется приблизительно 6 литрам.
Увы, но не весь воздух дыхательного объема (ДО) может быть использован по назначению, то есть не весь воздух принимает участие в газообмене и транспорте газов . Частично он остается в трахее, а также в системе бронхиальных разветвлений. Поэтому говорят, что часть воздуха (приблизительно 150 мл) из дыхательного объема (ДО) применяется для заполнения анатомического мертвого пространства. Стоит отметить, что не каждая альвеола контактирует с капиллярами, из этого исходит, что некоторые из них функционально неэффективны для газообмена, хотя они и вентилируются также, как альвеолы контактирующие с сетью сосудов. Так образуется физиологическое мертвое пространство, оно представлено совокупностью неэффективных альвеол и анатомическим мертвым пространством.
И ещё одна характеристика, имеющая важное значение среди характеристик легочных объемов - это минутный объем дыхания (МОД) . Его вычисляют умножая дыхательный объем (ДО) на частоту вдохов. То есть если дыхательный объем (ДО) составляет 550 мл, а вдохов сделано 19 за одну минуту, величина МОД будет равна 10450 мл.
При спокойном дыхании человек вдыхает и выдыхает около 500 мл воздуха. Этот объем воздуха называется дыхательным объемом (ДО) (рис.3).
Рис. 3. Легочные объемы и емкости
После спокойного вдоха человек может еще максимально вдохнуть некоторое количество воздуха – это резервный объем вдоха (РОвд) , он равен 2500-3000 мл.
После спокойного выдоха можно еще максимально выдохнуть некоторое количество воздуха – это резервный объем выдоха (РО выд) , он равен 1300-1500 мл.
Значение ДО в поддержании газообмена в состоянии покоя.
Тогда как, целесообразность существования резервных объемов в основном заключается в обеспечении интенсификации газообмена при нагрузках. Кроме того, у РО выд, который в отличие от РОвд, присутствует в легком даже при спокойном дыхании, есть еще одна важная функция – поддержание газообмена на выдохе.
Количество воздуха, которое человек может максимально выдохнуть после самого глубокого вдоха, называется жизненной емкостью легких (ЖЕЛ) . Она складывается из дыхательного объема, резервного объема вдоха и резервного объема выдоха (ЖЕЛ= ДО+ РОвд + РО выд) и равна в среднем 3500-4000 мл.
ЖЕЛ является показателем подвижности легких и грудной клетки. Величина ЖЕЛ зависит от возраста, пола, размеров, положения тела, и степени тренированности, наличия сердечно-легочной патологии. ЖЕЛ с возрастом уменьшается. Это связано со снижением эластичности легких и подвижности грудной клетки. У женщин ЖЕЛ на 25% меньше, чем у мужчин. ЖЕЛ зависит от роста, так как величина грудной клетки пропорциональна остальным размерам тела. У молодых людей ЖЕЛ можно вычислить, исходя из следующего уравнения: ЖЕЛ= 2,5 х рост (м). В вертикальном положении ЖЕЛ несколько больше, чем в горизонтальном. Это связано с тем, что в вертикальном положении в легких содержится меньше крови. ЖЕЛ значительно выше у тренированных людей. Особенно она велика у пловцов и гребцов, так как у этих спортсменов сильно развиты вспомогательные мышцы.
ЖЕЛ и дыхательный объем, ее составляющие, можно определить с помощью методики спирометрии или спирографии.
После максимально глубокого выдоха в легких остается некоторое количество воздуха – это остаточный объем (ООЛ), он равен 1300 мл. ООЛ всегда присутствует в легком и не может быть удален естественным путем. Функция ООЛ – постоянное поддержание легкого в расправленном состоянии, легкое не должно спадаться, а альвеолы не должны схлопываться.
ОО у здорового молодого человека составляет 20-30% от ОЕЛ. В пожилом и старческом возрасте ЖЕЛ уменьшается, а ОО увеличивается. вследствие уменьшения эластичности легких и грудной клетки.
Объем воздуха, который находится в легких к концу спокойного выдоха, называется функциональной остаточной емкостью (ФОЕ) , или альвеолярным воздухом. Он состоит из резервного объема выдоха и остаточного объема. Соответственно, целесообразность существования ФОЕ складывается из значений (функций) РОвыд и ООЛ. Значит, физиологическое значение ФОЕ состоит в том, что благодаря наличию этой емкости в альвеолярном воздухе выравниваются колебания содержания О 2 и СО 2 , связанные с разной концентрацией этих газов во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе.
Величина ФОЕ зависит от ряда факторов. В среднем у молодых людей она составляет 2,4л, а в более пожилом возрасте – 3,4л. У женщин ФОЕ примерно на 25% меньше, чем у мужчин.
Максимальное количество воздуха, которое может находиться в легких после глубокого вдоха, называется общей емкостью легких (ОЕЛ), она равна сумме остаточного объема и ЖЕЛ.
Исследование легочных объемов и емкостей как важнейших показателей функционального состояния легких имеет большое значение не только для диагностики заболеваний, но и в связи с экологическим мониторингом местности и оценкой состояния дыхания популяции в экологически неблагополучных зонах.
Воздух находится не только в альвеолах, но и в воздухоносных путях – полости носа, носоглотки, трахеи, бронхов и бронхиол. Воздух, находящийся в воздухоносных путях не участвует в газообмене, поэтому просвет воздухоносных путей называется мертвым пространством . Во время спокойного вдоха объемом 500 мл в альвеолы поступает только 350 мл вдыхаемого атмосферного воздуха. Остальные 150 мл задерживаются в анатомическом мертвом пространстве.
Хотя в воздухоносных путях не происходит газообмен, они необходимы для нормального дыхания, так как в них происходит увлажнение, согревание, очищение от пыли и микроорганизмов вдыхаемого воздуха. При раздражении пылевыми частицами и накопившейся слизью рецепторов носоглотки, гортани и трахеи возникает кашель, а при раздражении рецепторов полости носа - чихание. Кашель и чихание являются защитными дыхательными рефлексами.
Кроме того, мертвое пространство, которое раньше ошибочно называли вредным, выполняет еще одну важную функцию. На выдохе в него поступает воздух из альвеол с высоким содержанием СО 2 и низким О 2 . При следующем вдохе воздух, содержащийся в мертвом пространстве будет снижать парциальное давление О 2 (рО 2), входящего с атмосферным воздухом. рО 2 при этом падает, достигая величин, необходимых для дальнейшего этапа дыхания – газообмена в легком.
Объемы вентиляции легких .
Вентиляция легких определяется объемом воздуха, вдыхаемого или выдыхаемого в единицу времени. Количественной характеристикой легочной вентиляции является минутный объем дыхания (МОД) – объем воздуха, проходящего через легкие за одну минуту. Для определения МОД достаточно знать ДО и частоту дыхания (ЧД):
МОД = ДО х ЧД.
В состоянии покоя МОД равен 6-9 л. При физической нагрузке его величина резко возрастает и составляет 25-30 л.
Так как газообмен между воздухом и кровью осуществляется в альвеолах, то важна не общая вентиляция легких, а вентиляция альвеол. Альвеолярная вентиляция меньше вентиляции легких на величину мертвого пространства. Если из величины дыхательного объема вычесть объем мертвого пространства, то получится объем воздуха, содержащегося в альвеолах, а если эту величину умножить на частоту дыхания, получим минутный объем альвеолярной вентиляции или, как его чаще называют, минутный объем вентиляции легких (МОВЛ). На основе сказанного, выразим МОВЛ формулой
МОВЛ=ДОхЧД – ОМПхЧД, тогда
МОВЛ=ЧД (ДО – ОМП), где
ОМП – объем мертвого пространства.
Если в полученную формулу подставить конкретные величины, то становится понятно, что эффективность альвеолярной вентиляции выше при редком, но глубоком дыхании, чем при частом поверхностном.
Состав вдыхаемого, выдыхаемого и альвеолярного воздуха .
Атмосферный воздух, которым дышит человек, имеет относительно постоянный состав. В выдыхаемом воздухе меньше кислорода и больше углекислого газа, в альвеолярном воздухе еще меньше кислорода и больше углекислого газа (таб.1)
Таблица 1.
Вдыхаемый воздух содержит 20,93% кислорода и 0,03% углекислого газа, выдыхаемый воздух – кислорода 16%, углекислого газа – 4,5%, а в альвеолярном воздухе содержится 14% кислорода и 5,5% углекислого газа. В выдыхаемом воздухе углекислого газа содержится меньше, чем в альвеолярном. Это связано с тем, что при выдохе к альвеолярному воздуху примешивается воздух мертвого пространства, в котором чуть меньшее содержание углекислого газа, и его концентрация уменьшается.
К основным методам исследования дыхания у человека относятся:
· Спирометрия - метод определения жизненной емкости легких (ЖЕЛ) и составляющих ее объёмов воздуха.
· Спирография - метод графической регистрации показателей функции внешнего звена системы дыхания.
· Пневмотахометрия - метод измерения максимальной скорости вдоха и выдоха при форсированном дыхании.
· Пневмография - метод регистрации дыхательных движений грудной клетки.
· Пикфлуорометрия - простой способ самооценки и постоянного контроля проходимости бронхов. Прибор - пикфлоуметр позволяет измерять объем проходящего воздуха при выдохе в единицу времени (пиковая скорость выдоха).
· Функциональные пробы (Штанге и Генче).
Спирометрия
Функциональное состояние легких зависит от возраста, пола, физического развития и ряда других факторов. Наиболее распространенной характеристикой состояния легких является измерение легочных объёмов, которые свидетельствуют о развитии органов дыхания и функциональных резервах дыхательной системы. Объём вдыхаемого и выдыхаемого воздуха можно измерить с помощью спирометра..
Спирометрия - это важнейший способ оценки функции внешнего дыхания. Данным методом определяется жизненная емкость легких, легочные объемы, а также объемная скорость воздушного потока. При проведении спирометрии человек вдыхает и выдыхает с максимальной силой. Наиболее важные данные дает анализ экспираторного маневра - выдоха. Легочные объемы и емкости называются статическими (основными) дыхательными показателями. Различают 4 первичных легочных объема и 4 емкости.
Жизненная ёмкость лёгких
Жизненная ёмкость лёгких - это то, максимальное количество воздуха, которое можно выдохнуть после максимального вдоха. При исследовании определяется фактическая ЖЕЛ, которая сравнивается с должной ЖЕЛ (ДЖЕЛ) и рассчитывается по формуле (1). У взрослого человека среднего роста ДЖЕЛ составляет 3-5 литров. У мужчин её величина примерно на 15% больше, чем у женщин. Школьники в возрасте 11-12 лет имеют ДЖЕЛ около 2 литров; дети до 4 лет - 1 литр; новорожденные - 150 мл.
ЖЕЛ=ДО+РОвд+РОвыд, (1)
Где ЖЕЛ - жизненная ёмкость лёгких; ДО- дыхательный оббьем; РОвд- резервный объём вдоха; РОвыд- резервный объём выдоха.
ДЖЕЛ (л) = 2,5Чрост (м). (2)
Дыхательный объём
Дыхательный объём (ДО), или глубина дыхания, - объем вдыхаемого и
выдыхаемого в покое воздуха. У взрослых людей ДО=400-500 мл, у детей 11-12 лет - около 200 мл, у новорожденных - 20-30 мл.
Резервный объём выдоха
Резервный оббьем выдоха (РОВЫД) - максимальный объем, который можно с усилием выдохнуть после спокойного выдоха. РОвыд = 800-1500 мл.
Резервный объём вдоха
Резервный объём вдоха (РОВД) - максимальный объем воздуха, который можно дополнительно вдохнуть после спокойного вдоха. Резервный объём вдоха можно определить двумя способами: вычислить или измерить спирометром. Для вычисления необходимо из величины ЖЕЛ вычесть сумму дыхательного и резервного объёмов выдоха. Для определения резервного объёма вдоха с помощью спирометра необходимо набрать в спирометр от 4 до 6 литров воздуха и после спокойного вдоха из атмосферы сделать максимальный вдох из спирометра. Разность между первоначальным объёмом воздуха в спирометре и объёмом, оставшимся в спирометре после глубокого вдоха, соответствует резервному объёму вдоха. РОвд =1500-2000 мл.
Остаточный объём
Остаточный объём (ОО)- объем воздуха, остающийся в легких даже после максимального выдоха. Измеряется только непрямыми методами. Принцип одного из них заключается в том, что в легкие вводят инородный газ типа гелия (метод разведения) и по изменению его концентрации рассчитывают объём легких. Остаточный объём составляет 25-30% от величины ЖЕЛ. Принимают ОО=500-1000 мл.
Общая ёмкость лёгких
Общая ёмкость лёгких (ОЕЛ) - количество воздуха, находящееся в легких после максимального вдоха. ОЕЛ = 4500-7000 мл. Рассчитывается по формуле (3)
ОЕЛ=ЖЕЛ+ОО. (3)
Функциональная остаточная ёмкость лёгких
Функциональная остаточная ёмкость лёгких (ФОЕЛ) - количество воздуха, остающегося в легких после спокойного выдоха.
Рассчитывается по формуле (4)
ФОЕЛ=РОвд. (4)
Ёмкость входа
Ёмкость входа (ЕВД) - максимальный объем воздуха, который можно вдохнуть после спокойного выдоха. Рассчитывается по формуле (5)
ЕВД=ДО+РОвд. (5)
Кроме статических показателей, характеризующих степень физического развития дыхательного аппарата, существуют и дополнительные - динамические показатели, дающие информацию об эффективности вентиляции легких и функциональном состоянии дыхательных путей.
Форсированная жизненная ёмкость легких
Форсированная жизненная ёмкость легких (ФЖЕЛ) - количество воздуха, которое можно выдохнуть при форсированном выдохе после максимального вдоха. В норме разница между ЖЕЛ и ФЖЕЛ, равна 100-300 мл. Увеличение этой разницы до 1500 мл и более указывает на сопротивление току воздуха вследствие сужения просвета мелких бронхов. ФЖЕЛ = 3000-7000 мл.
Анатомическое мёртвое пространство
Анатомическое мёртвое пространство (ДМП)- объем, в котором не происходит газообмена (носоглотка, трахея, крупные бронхи) - прямому определению не подлежит. ДМП = 150 мл.
Частота дыхания
Частота дыхания (ЧД) - количество дыхательных циклов за одну минуту. ЧД = 16-18 д.ц./мин.
Минутный объём дыхания
Минутный объём дыхания (МОД) - количество вентилируемого в легких воздуха за 1 минуту.
МОД = ДО + ЧД. МОД = 8-12 л.
Альвеолярная вентиляция
Альвеолярная вентиляция (АВ) - объем, выдыхаемого воздуха, поступающего в альвеолы. АВ = 66 - 80% от МОД. АВ = 0,8л/мин.
Резерв дыхания
Резерв дыхания (РД) - показатель, характеризующий возможности увеличения вентиляции. В норме РД составляет 85% максимальной вентиляции легких (МВЛ). МВЛ = 70-100 л/мин.