Эта система состоит из легких, верхних дыхательных путей и бронхов, грудной клетки и дыхательных мышц (межреберные, ди­афрагма и др.) Внешнее дыхание обеспечивает обмен газов между альвеолярным воздухом и кровью легочных капилляров, т. е. насы­щение венозной крови кислородом и освобождение ее от избытка углекислоты, что свидетельствует о взаимосвязи функции внешне­го дыхания с регуляцией кислотно-щелочного равновесия. В физи­ологии дыхания функцию внешнего дыхания разделяют на три ос­новных процесса - вентиляцию, диффузию и перфузию (кровоток в капиллярах легких).

Под вентиляцией следует понимать обмен газа между альвеоляр­ным и атмосферным воздухом. От уровня альвеолярной вентиляции зависит постоянство газового состава альвеолярного воздуха.

Объем вентиляции зависит прежде всего от потребности орга­низма в кислороде при выведении определенного количества угле­кислого газа, а также от состояния дыхательных мышц, проходи­мости бронхов и пр.

Не весь вдыхаемый воздух достигает альвеолярного простран­ства, где происходит газообмен. Если объем вдыхаемого воздуха равен 500 мл, то 150 мл остается в «мертвом» пространстве, и за минуту через дыхательную зону легких в среднем проходит (500 мл - 150 мл) 15 (частота дыхания) = 5250 мл атмосферного воздуха. Эта величина называется альвеолярной вентиляцией. «Мертвое» пространство возрастает при глубоком вдохе, его объем зависит также от массы тела и позы обследуемого.

Диффузия - это процесс пассивного перехода кислорода из легких через альвеоло-капиллярную мембрану в гемоглобин ле­гочных капилляров, с которыми кислород вступает в химическую реакцию.

Перфузия (орошение) - наполнение легких кровью по сосудам малого круга. Об эффективности работы легких судят по состоя­нию между вентиляцией и перфузией. Указанное соотношение оп­ределяется числом вентилируемых альвеол, которые соприкасаются с хорошо перфузируемыми капиллярами. При спокойном дыхании у человека верхние отделы легкого расправляются полнее, чем ниж­ние. При вертикальном положении тела нижние отделы перфузи-руются кровью лучше, чем верхние.

Легочная вентиляция повышается параллельно увеличению потребления кислорода, причем при максимальных нагрузках у тренированных лиц она может возрастать в 20-25 раз по сравне­нию с состоянием покоя и достигать 150 л /мин и более. Такое уве­личение вентиляции обеспечивается возрастанием частоты и объе­ма дыхания, причем частота может увеличиться до 60-70 дыханий в 1 мин, а дыхательный объем - с 15 до 50% жизненной емкости легких (Н. Мопоа, М. РоШег, 1973).

В возникновении гипервентиляции при физических нагрузках важную роль играет раздражение дыхательного центра в результа­те высокой концентрации углекислого газа и водородных ионов при высоком уровне молочной кислоты в крови.

Исследование функции внешнего дыхания спортсменов позво­ляет наряду с системами кровообращения и крови оценить функ­циональное состояние в целом и его резервные возможности.

Для исследования функции внешнего дыхания пользуются спи­рометрами, спирографами и специальными аппаратами открытого и закрытого типа. Наиболее удобно спирографическое исследова­ние, при котором на движущейся бумажной ленте записывается кривая - спирограмма (рис. 16.1). По этой кривой, зная масштаб шкалы аппарата и скорость движения бумаги, определяют следую­щие показатели легочной вентиляции: частоту дыхания (ЧД), ды­хательный объем (ДО), минутный объем дыхания (МОД), жизнен­ную емкость легких (ЖЕЛ), максимальную вентиляцию легких (МВЛ), остаточный объем легких (ОО), общую емкость легких (ОЕЛ). Кроме того, исследуются сила дыхательной мускулатуры, бронхиальная проходимость и др.

Объем легких при входе не всегда одинаков. Объем воздуха, вдыхаемый при обычном вдохе и выдыхаемый при обычном выдо­хе, называется дыхательным воздухом (ДВ).

Остаточный воздух (ОВ) - объем воздуха, оставшийся в не-возвратившихся в исходное положение легких.

Частота дыхания (ЧД) - количество дыханий в 1 мин. Опре­деление ЧД производят по спирограмме или по движению грудной клетки. Средняя частота дыхания у здоровых лиц 16-18 в 1 мин, у спортсменов - 8-12. В условиях максимальной нагрузки ЧД воз­растает до 40-60 в 1 мин.

Глубина дыхания (ДО) - объем воздуха спокойного вдоха или выдоха при одном дыхательном цикле. Глубина дыхания зависит от роста, веса, пола и функционального состояния спортсмена. У здоровых лиц ДО составляет 300-800 мл.

Минутный объем дыхания (МОД) характеризует функцию внешнего дыхания.

В спокойном состоянии воздух в трахее, бронхах, бронхиолах и в неперфузируемых альвеолах в газообмене не участвует, так как не приходит в соприкосновение с активным легочным кровотоком -это так называемое мертвое пространство.

Часть дыхательного объема, которая участвует в газообмене с легочной кровью, называется альвеолярным объемом. С физиоло­гической точки зрения альвеолярная вентиляция - наиболее суще­ственная часть наружного дыхания, так как она является тем объе-

Функциональное состояние дыхательной системы имеет немаловажное значение для женщин, особенно в период беременности и при выполнении детородной функции. Устойчивость к гипоксии является одним из критериев состояния репродуктивного здоровья, так как при вынашивании ребенка необходимость насыщения крови кислородом усиливается.

Для определения устойчивости организма к гипоксии используются пробы Штанге и Генчи. Проба Штанге – регистрация времени задержки дыхания при глубоком вдохе (но не максимальном, одновременно зажимая нос пальцами). Время задержки дыхания отмечают по секундомеру. Средние значения пробы Штанге для женщин 50–60 секунд. Проба Генчи – регистрация времени задержки дыхания после максимального выдоха (исследуемый зажимает нос пальцами). Продолжительность задержки отмечают по секундомеру. В норме данный показатель у женщин составляет 25–40 секунд.

Для определения функции внешнего дыхания и его основного показателя – жизненной емкости легких (ЖЕЛ) используется спирометр. Для измерения ЖЕЛ нужно сделать максимально глубокий вдох, а затем плавно равномерно выдохнуть в спирометр. Продолжительность выдоха должна составлять 5–7 секунд. Измерения проводятся трижды, с интервалом в 30 секунд, фиксируется лучший результат. Средние показатели у женщин – 3200 мл. Поделив эту цифру на величину веса тела, получим показатель развития дыхательной системы. 50 миллилитров на килограмм массы тела свидетельствует о хорошем развитии органов дыхания. Меньшая цифра говорит о недостаточности ЖЕЛ либо об избыточной массе тела.

Важной функциональной величиной является экскурсия грудной клетки (разница между величинами окружностей при вдохе и выдохе). У тренированных людей разница достигает более 10 см, хорошим является показатель 9 см, от 5 до 7 – удовлетворительный. Данный показатель имеет особое значение, так как у женщин во второй половине беременности диафрагма поднимается высоко, экскурсия грудной клетки становится меньше, вследствие чего устанавливается преимущественно грудной тип дыхания с малой легочной вентиляцией.

Приложение 2

ТЕСТЫ

Тест – это оценка физического состояния или физической подготовленности (способности) занимающегося. Тесты проводятся на методико-практических и учебно-тренировочных занятиях и оцениваются по пятибалльной системе.

Брюшной пресс (статика)

Поддержание какой-либо позы требует от мышц напряжения без сокращения. Длительное напряжение, при котором может поддерживаться поза, характеризует тонус мышц. Мышечный тонус, являющийся двигательным безусловным рефлексом, под­держивается непроизвольно.

Высота площадки – 5 см, ширина 45–50 см, длина 110–120 см (степ).

Методика исполнения: сидя на краю площадки с торцовой стороны, ноги согнуть под углом 90 градусов (по отношению бедра и голени).

Исходное положение: лежа на спине, руки в «замок» на затылке (рис. 8), разведя локти в стороны, подняв верхнюю часть спины, удерживать позу.

Статическая сила брюшного пресса

Квадрицепсы (статика)

Исходное положение: упор спиной на стенку, согнуть ноги под углом 90 градусов между бедром и голенью, руки опущены вдоль туловища. Удержать позу.

Разгибатели спины (статика)

Вариант 1 . И.п.: лежа на животе, руки прямые, прижаты к туловищу. Поднять голову и грудную клетку, зафиксировать позу, держать (рис.10).

Вариант 2 . Для определения статической выносливости мышц спины обследуемый ложится на высокий стол вниз лицом так, чтобы верхняя часть туловища до подвздошных гребней находилась на весу, руки согнуты к плечам, ноги удерживает обследующий, фиксируется удержание туловища на уровне стола (наклон туловища вперед). Время утомления мышц определяется по секундомеру. В норме продолжительность удержания туловища в горизонтальном положении равна от двух до четырех минут.

Время удержания позы

3.2.3. Оценка результатов исследования физического развития

3.3. Особенности физического развития и телосложения у представителей различных видов спорта

Характеристика функционального состояния организма спортсмена

4.1. Функциональное состояние организма спортсмена и диагностика тренированности

4.2. Нервная система

4.2.1. Центральная нервная система

4.2.2. Периферическая нервная система

4.2.3. Сенсорные системы

4.2.4. Вегетативная нервная система

4.2.5. Нервно-мышечный аппарат

4.3. Сердечно-сосудистая система

4.3.1. Структурные особенности спортивного сердца

4.3.2. Функциональные характеристики сердечно-сосудистой системы

4.4. Система внешнего дыхания

4.5. Система крови, эндокринная система, системы пищеварения и выделения

4.5.1. Кровь

4.5.2. Эндокринная система

4.5.3. Пищеварение

4.5.4. Выделение

Тестирование в диагностике физической работоспособности и функциональной готовности спортсменов

5.1. Общие проблемы спортивно-медицинского тестирования

5.2. Максимальные тесты

5.2.1. Определение мпк

5.2.2. Тест Новакки

5.3. Субмаксимальный тест pwc170

5.4. Пробы с посленагрузочной регистрацией выходных сигналов

5.4.1. Проба с. П. Летунова

5.4.2. Гарвардский степ-тест

5.5. Пробы с уменьшением венозного возврата

5.5.1. Проба с натуживанием

5.5.2. Ортостатическая проба

5.6. Фармакологические пробы

Врачебный контроль в процессе тренировочных занятий и соревновании

6.1. Врачебно-педагогические наблюдения в процессе тренировочных занятий

6.1.1. Формы организации врачебно-педагогических наблюдений

6.1.2. Методы исследования, используемые при врачебно-педагогических наблюдениях

6.1.3. Функциональные пробы при врачебно-педагогических наблюдениях

6.2. Врачебный контроль на соревнованиях

6.2.1. Медицинское обеспечение соревнований

6.2.2. Антидопинговый контроль

6.2.3. Контроль на половую принадлежность

Медицинский контроль в массовой физической культуре

7.1. Оздоровительное значение массовой физической культуры

7.2. Медицинский контроль за детьми, подростками, юношами и девушками

7.2.1. Врачебный контроль за юными спортсменами

7.2.2. Медицинские вопросы спортивной ориентации и отбора

7.1.3. Врачебный контроль за взрослыми, занимающимися физической культурой

7.4. Самоконтроль в массовой физической культуре

7.5. Медицинский контроль за женщинами

Медицинские средства восстановления спортивной работоспособности

8.1. Классификация восстановительных средств

8.2. Общие принципы использования средств восстановления

8.3. Специализированное питание

8.4. Фармакологические средства восстановления

8.5. Физические средства восстановления

Спортивная патология

9.1. Общая характеристика заболеваний у спортсменов

9.2. Спортивный травматизм

9.2.1. Общая характеристика спортивного травматизма

9.2.2. Анализ причин, механизмов и профилактика спортивных травм в различных видах спорта

9.2.3. Повреждение кожных покровов

9.2.4. Травмы опорно-двигательного аппарата

9.2.5. Травмы нервной системы

9.2.6. Травмы внутренних органов

9.2.7. Травмы носа, уха, гортани, зубов и глаз

9.3. Перетренированность и перенапряжение

9.4. Острые патологические состояния

9.4.1. Обморочное состояние

9.4.2. Острое перенапряжение миокарда

9.4.3. Гипогликемическое состояние

9.4.4. Тепловой и солнечный удары

9.4.5. Утопление

Приложение

1. Средние величины и стандартные отклонения жировой, мышечной и костной тканей (в кг и %) у квалифицированных спортсменов (по э. Г. Мартиросову)

2. Средние величины признаков физического развития спортсменов

3. Перерасчет времени, затрачиваемого на 30 ударов пульса, в частоту сердечных сокращений в минуту

4. Примерные сроки возобновления занятий физической культурой после некоторых заболеваний у школьников (по с.В.Хрущеву)

5. Возрастные нормативы для начала занятий различными видами спорта в детских спортивных школах

6. Индексы длины руки и длины ноги в % к росту (по в. Б. Шварцу)

7. Фактор к при различной относительной длине шагов (l/h) и длине следа ступни (d/h)

8. Ориентировочные сроки допуска спортсменов к тренировочным занятиям после травм опорно-двигательного аппарата

9. Единицы измерения физических величин, используемых в спортивной медицине

4.4. Система внешнего дыхания

В условиях спортивной деятельности к аппарату внешнего дыхания предъявляются чрезвычайно высокие требования, реализация которых обеспечивает эффективное функционирование всей кардио-респираторной системы. Несмотря на то что внешнее дыхание не является главным лимитирующим звеном в комплексе систем, транспортирующих Ог, оно является ведущим в формировании необходимого кислородного режима организма.

Ф ункциональное состояние системы внешнего дыхания оценивается как по данным общеклинического обследования, так и путем использования инструментальных медицинских методик. Обычное клиническое исследование спортсмена (данные анамнеза, пальпации, перкуссии и аускультации) позволяет врачу в подавляющем большинстве случаев решить вопрос об отсутствии или наличии патологического процесса в легких. Естественно, что только вполне здоровые легкие подвергаются углубленному функциональному исследованию, целью которого является диагностика функциональной готовности спортсмена.

При анализе системы внешнего дыхания целесообразно рассматривать несколько аспектов: работу аппарата, обеспечивающего дыхательные движения, легочную вентиляцию и ее эффективность, а также газообмен.

Под влиянием систематической спортивной деятельности увели чивается сила мускулатуры, осуществляющей дыхательные движения (диафрагмы, межреберных мышц), благодаря чему происходит необходимое для занятий спортом усиление дыхательных движений и, как следствие, увеличение вентиляции легких.

С ила дыхательной мускулатуры измеряется с помощью пнев-мотонометрии, пневмотахометрии и других косвенных методов. Пневмотонометр измеряет то давление, которое развивается в легких при натуживании или при напряженном вдохе. «Сила» выдоха (80-200 мм рт. ст.) намного превосходит «силу» вдоха (50- 70 мм рт. ст.).

П невмотахометр измеряет объемную скорость потока воздуха в воздухоносных путях при форсированном вдохе и выдохе, выражаемую в л/мин. По данным пневмотахометрии судят о мощности вдоха и выдоха. У здоровых нетренированных людей отношение мощности вдоха к мощности выдоха близко к единице. У больных людей это соотношение всегда меньше единицы. У спортсменов же, наоборот, мощность вдоха превышает (иногда существенно) мощность выдоха; соотношение мощность вдоха: мощность выдоха достигает 1,2-1,4. Относительное увеличение мощности вдоха у спортсменов чрезвычайно важно, так как углубление дыхания идет в основном за счет использования резервного объема вдоха. Это особенно ярко проявляется в плавании: как известно, вдох у пловца чрезвычайно кратковременен, в то время как выдох, выполняющийся в воду, значительно продолжительнее.

Ж изненная емкость легких (ЖЕЛ) - это та часть общей емкости легких, о которой судят по максимальному объему воздуха, который можно выдохнуть после максимального вдоха. ЖЕЛ подразделяется на 3 фракции: резервный объем выдоха, дыхательный объем, резервный объем вдоха. Она определяется с помощью водяного или сухого спирометра. При определении ЖЕЛ необходимо учитывать позу испытуемого: при вертикальном положении тела величина этого показателя наибольшая.

ЖЕЛ является одним из важнейших показателей функционального состояния аппарата внешнего дыхания (вот почему ее не следует рассматривать в разделе физического развития). Ее величины зависят как от размеров легких, так и от силы дыхательной мускулатуры. Индивидуальные значения ЖЕЛ оцениваются путем составления полученных при исследовании величин с должными. Предложен ряд формул, с помощью которых можно рассчитывать должные величины ЖЕЛ. Они в той или иной степени базируются на антропометрических данных и на возрасте испытуемых.

В спортивной медицине для определения должной величины ЖЕЛ целесообразно пользоваться формулами Болдуина, Курнана и Ричардса. Эти формулы связывают должную величину ЖЕЛ с ростом человека, его возрастом и полом. Формулы имеют следующий вид:

ЖЕЛ муж. = (27,63 -0,122 X В) X L

ЖЕЛ жен. = (21,78 - 0,101 X В) X L, где В - возраст в годах; L - длина тела в см.

В нормальных условиях ЖЕЛ не бывает менее 90% от должной ее величины; у спортсменов она чаще всего больше 100% (табл. 12).

У спортсменов величина ЖЕЛ колеблется в чрезвычайно широких пределах - от 3 до 8 л. Описаны случаи увеличения ЖЕЛ у мужчин до 8,7 л, у женщин - до 5,3 л (В. В. Михайлов).

Н аибольшие величины ЖЕЛ наблюдаются у спортсменов, тренирующихся преимущественно на выносливость и обладающих самой высокой кардио-респираторной производительностью. Из сказанного, естественно, не следует, что изменение ЖЕЛ может быть использовано для предсказания транспортных возможностей всей кардио-респираторной системы. Дело в том, что развитие аппарата внешнего дыхания может быть изолированным, при этом остальные звенья кардио-респираторной системы, и в частности сердечнососудистой системы, ограничивают транспорт кислорода.

Таблица 12. Некоторые показатели внешнего дыхания у спортсменов различных специализаций (средние данные по А. В. Чаговадзе)

Вид спорта		Форсированная ЖЕЛ, % к ЖЕЛ
Марафонский бег
Бег на длинные дистанции
Спортивная ходьба
Лыжные гонки
Волейбол

Д анные о величине ЖЕЛ могут иметь определенное практическое значение для тренера, так как максимальный дыхательный объем, который обычно достигается при предельных физических нагрузках, равен примерно 50% от ЖЕЛ (а у пловцов и гребцов до 60-80%, по В. В. Михайлову). Таким образом, зная величину ЖЕЛ, можно предсказать максимальную величину дыхательного объема и таким образом судить о степени эффективности легочной вентиляции при максимальном режиме физической нагрузки.

С овершенно очевидно, что чем больше максимальная величина дыхательного объема, тем экономичнее использование кислорода организмом. И наоборот, чем меньше дыхательный объем, тем выше частота дыханий (при прочих равных условиях) и, следовательно, большая часть потребленного организмом кислорода будет расходоваться на обеспечение работы самой дыхательной мускулатуры.

Б . Е. Вотчал впервые обратил внимание на то, что при определении ЖЕЛ важная роль принадлежит скорости выдоха. Если производить выдох с чрезвычайно большой скоростью, то такая форсированная ЖЕЛ. меньше определенной обычным способом. Впоследствии Тиффно использовал спирографическую технику и начал рассчитывать форсированную ЖЕЛ по тому максимальному объему воздуха, который можно выдохнуть за 1 с (рис. 25 ).

О пределение форсированной ЖЕЛ имеет чрезвычайно большое значение для спортивной практики. Это объясняется тем, что, несмотря на укорочение длительности дыхательного цикла при мышечной работе, дыхательный объем должен быть увеличен в 4-6 раз по сравнению с данными покоя. Соотношение форсированной ЖЕЛ и ЖЕЛ у спортсменов часто достигает высоких величин, (см. табл. 12).

Л егочная вентиляция (VE) является важнейшим показателем функционального состояния системы внешнего дыхания. Она характеризует собой объем воздуха, выдыхаемого из легких в течение 1 мин. Как известно, при вдохе не весь воздух поступает в легкие. Часть его остается в дыхательных путях (трахее, бронхах) и не имеет контакта с кровью, а поэтому не принимает непосредственного участия в газообмене. Это воздух анатомического мертвого пространства, объем которого составляет 140-180 см3 Кроме того, не весь воздух, поступающий в альвеолы, участвует в газообмене с кровью, так как кровоснабжение некоторых альвеол, даже у вполне здоровых людей, может быть ухудшенным или отсутствовать вообще. Этот воздух определяет объем так называемого альвеолярного мертвого пространства, величина которого в покое невелика. Суммарный объем анатомического и альвеолярного мертвого пространства составляет объем дыхательного или, как его еще называют, физиологического мертвого пространства. У спортсменов он составляет обычно 215-225 см3. Дыхательное мертвое пространство иногда неверно обозначают «вредным» пространством. Дело в том, что оно необходимо (совместно с верхними дыхательными путями) для полного увлажнения вдыхаемого воздуха и нагревания его до температуры тела.

Т аким образом, определенная часть вдыхаемого воздуха (в покое примерно 30%) не участвует в газообмене, и лишь 70% его достигает альвеол и принимает непосредственное участие в газообмене с кровью. При физической нагрузке эффективность легочной вентиляции закономерно повышается: объем эффективной альвеолярной вентиляции достигает 85% от общей легочной вентиляции.

Л егочная вентиляция равна произведению дыхательного объема (Vt) на частоту дыханий в 1 мин (/). Обе эти величины могут быть рассчитаны по спирограмме (см. рис. 25). На этой кривой регистрируются изменения объема каждого дыхательного движения. Если прибор оттарирован, то амплитуда каждой волны спирограммы, соответствующей дыхательному объему, может быть выражена в см3 или в мл. Зная скорость движения лентопротяжного механизма, по спирограмме можно легко подсчитать частоту дыханий.

Л егочная вентиляция определяется и более простыми способами. Один из них, применяемый весьма широко в медицинской практике при исследовании спортсменов не только в покое, но и при физической нагрузке, заключается в том, что испытуемый дышит через специальную маску или загубник в мешок Дугласа. Объем воздуха, наполнивший мешок, определяют, пропуская его через «газовые часы». Полученные данные делят на время, в течение которого выдыхаемый воздух собирался в мешок Дугласа.

Л егочная вентиляция выражается в л/мин в системе BTPS. Это означает, что объем воздуха приводится к условиям температуры 37°, полному насыщению водяными парами и окружающему атмосферному давлению.

У спортсменов в условиях покоя легочная вентиляция либо соответствует нормальным стандартам (5-12 л/мин), либо несколько превосходит их (18 л/мин и более). Важно отметить, что легочная вентиляция увеличивается обычно за счет углубления дыхания, а не за счет его учащения. Благодаря этому не происходит избыточного расхода энергии на работу дыхательной мускулатуры. При максимальной мышечной работе легочная вентиляция может достигать значительных величин: описан случай, когда она равнялась 220 л/мин (Новакки). Однако чаще всего легочная вентиляция достигает в этих условиях 60-120 л/мин BTPS. Более высокая Ve резко увеличивает запрос на снабжение дыхательной мускулатуры кислородом (до 1-4 л/мин).

Д ыхательный объем у спортсменов весьма часто оказывается увеличенным. Он может достигать 1000-1300 мл. Наряду с этим у спортсменов могут быть и совершенно нормальные величины дыхательного объема - 400-700 мл.

М еханизмы увеличения дыхательного объема у спортсменов не вполне ясны. Этот факт может быть объяснен и повышением общей емкости легких, в результате чего в легкие попадает большее количество воздуха. В тех случаях, когда у спортсменов регистрируется крайне низкая частота дыханий, увеличение дыхательного объема носит компенсаторный характер.

При физической нагрузке дыхательный объем отчетливо растет лишь при относительно небольших ее мощностях. При околопредельных и предельных мощностях он практически стабилизируется, достигая 3-3,5 л/мин. Это легко обеспечивается у спортсменов с большой ЖЕЛ. Если ЖЕЛ невелика и составляет 3-4 л, то такой дыхательный объем может быть достигнут только путем использования энергии так называемых дополнительных мышц. У спортсменов с фиксированной частотой дыханий (например, у гребцов) дыхательный объем может достигать колоссальных величин - 4,5- 5,5 л. Естественно, что это возможно лишь при условии, что ЖЕЛ достигает 6,5-7 л.

Ч астота дыханий у спортсменов в условиях покоя (отличных от условий основного обмена) колеблется в довольно широких пределах (нормальный диапазон колебаний этого показателя 10-16 движений в минуту). При физической нагрузке частота дыханий увеличивается пропорционально ее мощности, достигая 50-70 дыханий в минуту. При предельных режимах мышечной работы частота дыханий может быть еще больше.

Т аким образом, легочная вентиляция при относительно легкой мышечной работе увеличивается за счет увеличения как дыхательного объема, так и частоты дыханий, а при напряженной мышечной работе - за счет увеличения частоты дыханий.

Н аряду с исследованием перечисленных показателей о функциональном состоянии системы внешнего дыхания можно судить на основании некоторых простых функциональных проб. В практике широко применяется проба, с помощью которой определяется максимальная вентиляция легких (МВЛ). Эта проба состоит в произвольном максимальном усилении дыхания в течение 15-20 с (см. рис. 25 ). Объем такой произвольной гипервентиляции в последующем приводится к 1 мин и выражается в л/мин. Величина МВЛ достигает 200-250 л/мин. Кратковременность этой пробы связана с быстрой утомляемостью дыхательных мышц и развитием гипокапнии. И все же эта проба дает определенное представление о возможности произвольно увеличить легочную вентиляцию (см. табл. 12). В настоящее время о максимальной вентиляционной возможности легких судят по реальной величине легочной вентиляции, зарегистрированной при предельной работе (в условиях определения МПК).

С ложность анатомического строения легких обусловливает тот факт, что даже в совершенно нормальных условиях не все альвеолы вентилируются одинаково. Поэтому некоторая неравномерность вентиляции определяется и у вполне здоровых людей. Увеличение объема легких у спортсменов, происходящее под влиянием спортивной тренировки, повышает вероятность возникновения неравномерности вентиляции. Для установления степени этой неравномерности применяется ряд сложных методов. Во врачебно-спортивной практике об этом феномене позволяет судить анализ капнограммы (рис. 26 ), которая регистрирует изменение концентрации углекислого газа в выдыхаемом воздухе. Незначительная степень неравномерности легочной вентиляции характеризуется горизонтальным направлением альвеолярного плато (а-в на рис. 26 ). Если же плато нет, а кривая постепенно повышается по мере выдоха, то можно говорить о значительной неравномерности вентиляции легких. Рост напряжения CO2 во время выдоха указывает на то, что выдыхаемый воздух неодинаков по концентрации углекислоты, так как в его общий поток постепенно поступает воздух из плохо вентилируемых альвеол, где концентрация СО2 увеличена.

О бмен О2 и СО2 между легкими и кровью осуществляется через альвеоло-капиллярную мембрану. Она состоит из альвеолярной мембраны, межклеточной жидкости, содержащейся между альвеолой и капилляром, капиллярной мембраны, плазмы крови и стенки эритроцита. Эффективность переноса кислорода через такую аль-веоло-капиллярную мембрану характеризует состояние диффузионной способности легких, которая является количественной мерой переноса газа за единицу времени при данной разности его парциального давления по обе стороны мембраны.

Д иффузионная способность легких определяется рядом факторов. Среди них важную роль играет поверхность диффузии. Речь идет о той поверхности, в которой происходит активный обмен газа между альвеолой и капилляром. Поверхность диффузии может уменьшаться как за счет запустевания альвеол, так и за счет числа действующих капилляров. Необходимо учитывать, что определенный объем крови из легочной артерии попадает в легочные вены по шунтам, минуя капиллярную сеть. Чем больше диффузионная поверхность, тем эффективнее осуществляется газообмен между легкими и кровью. При физической нагрузке, когда резко возрастает число активно функционирующих капилляров малого круга кровообращения, поверхность диффузии увеличивается, благодаря чему становится больше поток кислорода через альвеоло-капиллярную мембрану.

Д ругим фактором, определяющим легочную диффузию, является толщина альвеоло-капиллярной мембраны. Чем толще эта мембрана, тем ниже диффузионная способность легких, и наоборот. Недавно было показано, что под влиянием систематических физических нагрузок толщина альвеоло-капиллярной мембраны уменьшается, увеличивая тем самым диффузионную способность легких (Масорра).

В нормальных условиях диффузионная способность легких несколько превышает 15 мл О2 мин/мм рт. ст. При физической нагрузке она увеличивается более чем в 4 раза, достигая 65 мл О2 мин/мм рт. ст.

И нтегральным показателем газообмена в легких, а равным образом и всей системы транспорта кислорода является максимальная аэробная мощность. Это понятие характеризует собой то предельное количество кислорода, которое может быть использовано организмом в единицу времени. Для суждения о величине максимальной аэробной мощности производят пробу с определением МПК (см. гл. V).

На рис. 27 показаны факторы, определяющие величину максимальной аэробной мощности. Непосредственными детерминантами МПК являются минутный объем кровотока и артериовенозная разница. Надо заметить, что оба эти детерминанта в соответствии с уравнением Фика находятся в реципрокных взаимоотношениях:

Vo 2 max = Q * AVD , где (по международной символике) Vo2max - МПК; Q - минутный объем кровотока; AVD - артериовенозная разница.

И ными словами, увеличение Q при данном Vo2max всегда сопровождается уменьшением AVD. В свою очередь, величина Q зависит от произведения ЧСС на ударный объем, а величина AVD - от разности содержания О2 в артериальной и венозной крови.

В таблице 13 показано, какие колоссальные изменения претерпевают кардио-респираторные показатели покоя, когда система транспорта О2 работает в предельном режиме.

Таблица 13. Показатели системы транспорта О2 в покое и при максимальной нагрузке (средние данные) у тренирующихся на выносливость

М аксимальная аэробная мощность у спортсменов любых специализаций выше, чем у здоровых нетренированных людей (табл. 14). Это связано как со способностью кардио-респираторной системы к большему переносу кислорода, так и с большей потребностью в нем со стороны работающих мышц.

Таблица 14. Максимальная аэробная мощность у спортсменов и нетренированных (средние данные по Вилмору, 1984)

Вид спорта
			Возраст, лет			Возраст, лет
		мл/мин/кг			мл/мин/кг
Зег по пересеченной местности
Ориентирование
Бег на длинные дистанции
Велосипедный (шоссе)
Конькобежный
Гребля академическая
Горнолыжный
Гребля на байдарках и каноэ
Плавание
Фигурное катание на коньках
Хоккей с шайбой
Волейбол
Гимнастика
Баскетбол
Тяжелая атлетика
Л/а (ядро, диск)
Нетренированные

У здоровых нетренированных мужчин максимальная аэробная мощность равна примерно 3 л/мин, а у женщин - 2,0-2,2 л/мин. При пересчете на 1 кг веса у мужчин величина максимальной аэробной мощности составляет 40-45 мл/мин/кг, а у женщин - 35-40 мл/мин/кг. У спортсменов максимальная аэробная мощность может быть в 2 раза больше. В отдельных наблюдениях МПК у мужчин превышало 7,0 л/мин STPD (Новакки, Н. И. Волков).

М аксимальная аэробная мощность весьма тесно связана с характером спортивной деятельности. Наиболее высокие величины максимальной аэробной мощности отмечаются у спортсменов, тренирующихся на выносливость (лыжников, бегунов на средние и длинные дистанции, велосипедистов и др.), - от 4,5 до 6,5 л/мин (при пересчете на 1 кг веса выше 65-75 мл/мин/кг). Наименьшие величины максимальной аэробной мощности отмечаются у представителей скоростно-силовых видов спорта (тяжелоатлетов, гимнастов, прыгунов в воду) - обычно меньше 4,0 л/мин (при пересчете на 1 кг веса менее 60 мл/мин/кг). Промежуточное положение занимают специализирующиеся в спортивных играх, борьбе, боксе, беге на короткие дистанции и др.

М аксимальная аэробная мощность у женщин-спортсменок ниже, чем у мужчин (см. табл. 14). Однако закономерность, заключающаяся в том, что максимальная аэробная мощность особенно высока у тренирующихся на выносливость, сохраняется и у женщин.

Т аким образом, наиболее важной функциональной характеристикой кардио-респираторной системы у спортсменов является увеличение максимальной аэробной мощности.

О пределенную роль в оптимизации внешнего дыхания играют верхние дыхательные пути. При умеренных нагрузках дыхание может осуществляться через носовую полость, имеющую ряд недыхательных функций. Так, носовая полость является мощным рецепторным полем, воздействующим на многие вегетативные функции, и в частности на сосудистую систему. Специфические структуры слизистой носовой полости осуществляют интенсивную очистку вдыхаемого воздуха от пылевых и других частиц и даже от газовых компонентов воздуха.

При выполнении большинства спортивных упражнений дыхание осуществляется через рот. При этом проходимость верхних дыхательных путей увеличивается, легочная вентиляция становится более эффективной.

В ерхние дыхательные пути сравнительно часто становятся местом развития воспалительных заболеваний. Одной из причин этого является охлаждение, дыхание холодным воздухом. У спортсменов такие заболевания встречаются редко благодаря закалке, высокой резистентности физически развитого организма.

О стрыми респираторными заболеваниями (ОРЗ), имеющими вирусную природу, спортсмены болеют почти в два раза реже, чем нетренированные люди. Несмотря на кажущуюся безобидность этих заболеваний, лечение их должно проводиться до полного выздоровления, так как у спортсменов отмечено частое возникновение осложнений. У спортсменов наблюдаются также воспалительные заболевания трахеи (трахеит) и бронхов (бронхит). Их развитие также связано с вдыханием холодного воздуха. Определенная роль принадлежит пылевой загрязненности воздуха из-за нарушений гигиенических требований к местам проведения тренировок и соревнований. При трахеите и бронхите ведущим симптомом является сухой, раздражающий кашель. Температура тела повышается. Эти заболевания часто сопутствуют ОРЗ.

Н аиболее тяжелым заболеванием внешнего дыхания у спортсменов является воспаление легких (пневмония), при котором воспалительный процесс поражает альвеолы. Различают крупозную и очаговую пневмонии. Первая из них характеризуется слабостью, головной болью, повышением температуры до 40°С и выше, ознобом. Кашель вначале сухой, а затем он сопровождается отделением мокроты, которая приобретает «ржавую» окраску. Отмечается боль в грудной клетке. Заболевание лечат в условиях клинического стационара. При крупозной пневмонии поражена целая доля легкого. При очаговой пневмонии отмечается воспаление отдельных долек или групп долек легких. Клиническая картина очаговой пневмонии полиморфна. Лечение ее лучше вести в стационарных условиях. После полного выздоровления спортсмены должны длительное время находиться под наблюдением врача, так как течение пневмонии у них может проходить на фоне снижения иммуно-рези-стентности организма.

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.

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.

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

В патогенезе ДН имеет значение несколько факторов.

1. 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.
2. 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).
3. 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.
4. 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).

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:

1. Методы исследования легочной вентиляции
2. Методы исследования легочного газообмена
3. 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

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

1. 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).
2. При максимальном вдохе в легкие вводится дополнительный объем воздуха - резервный аобъем вдоха (РОВд), а при максимально возможном выдохе определяется резервный объем выдоха (РОВыд).
3. Жизненная емкость легких (ЖЕЛ)- тот воздух, который человек в состоянии выдохнуть после максимального вдоха.
4. ЖЕЛ= РОВд + ДО + РОВыд
5. После максимального выдоха в дегких остается определенное количество воздуха - остаточный объем легких (ООЛ).
6. Общая емкость легких (ОЕЛ) включает ЖЕЛ и ООЛ т.е. является максимальной емкостью легких.
7. 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.

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 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

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 (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)

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.

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:

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:

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)

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).

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.).

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:

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:

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

Рестриктивные вентиляционные нарушения имеют следующий причины:

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

Клинические и функциональные признаки обструкции:

1. Ранняя жалоба на одышку при ранее допустимой нагрузке или во время “прстуды”.
2. Кашель, чаще со скудным отделением мокроты, вызывающий после себя на некоторое время ощущение тяжелого дыхания (вместо облегчения дыхания после обычного кашля с отделением мокроты).
3. Перкуторный звук не изменен или вначале приобретает тимпанический оттенок над задне-боковыми отделами легких (повышение воздушности легких).
4. 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.
5. 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.
6. Снижение форсированных легочных проб (индекса Тиффно и максимальной вентиляции).

В терапии обструктивной недостаточности ведущее место занимают препараты бронходилатирующего ряда.

Клинические и функциональные признаки рестрикции.

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

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

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.

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.

Цель работы: овладеть методиками определения функционального состояния системы органов дыхания; оценить функциональные возможности системы органов дыхания и изучить устойчивость организма к избытку углекислого газа.

1.1. устойчивость дыхательного центра к избытку углекислого газа (проба Штанге с задержкой дыхания на вдохе);

1.2. устойчивость организма к избытку углекислого газа (проба Сообразе с задержкой дыхания на выдохе);

2. Исследуйте и дайте оценку устойчивости Вашего организма к избытку углекислого газа (СО2). Для этого определите показатель устойчивости Вашего организма к избытку СО2.

3. Определите степень развития системы внешнего дыхания (Пжиз.)

4. Исследуйте соответствие фактической ЖЕЛ должной и выносливость Ваших дыхательных мышц, для чего выполните пробу Розенталя.

5. Определите и дайте оценку функциональных резервов кардиореспира-торной системы Вашего организма.

6. Определите состояние системы кровообращения и дыхания и выявите контингент лиц, к которым Вы относитесь по этому показателю (проба Серкина).

Методические указания к выполнению

Лабораторно-практических работ

1. Выполните лабораторную работу “Исследование и оценка состояния системы органов дыхания»

1.1. Проба Штанге (определение устойчивости дыхательного центра к избытку углекислого газа)

Ход работы. В положении сидя после 2-3 спокойных дыхательных движений сделайте глубокий вдох и задержите дыхание. При этом рот должен быть закрыт, а нос зажат пальцами или зажимом. С помощью секундомера измерьте максимально возможное произвольное время задержки дыхания.

Если время задержки дыхания на вдохе менее 40 секунд, то устойчивость вашего дыхательного центра к избытку углекислого газа (СО2) неудовлетворительная, 40 - 50 удовлетворительная и свыше 50 секунд - хорошая.

1.2. Проба Сообразе (определение устойчивости организма к избытку углекислого газа)

Устойчивость организма к избытку углекислого газа позволяют определить пробы с задержкой дыхания (апноэ).

Ход работы. В положении сидя после двух-трех спокойных дыхательных движений сделайте выдох и задержите дыхание, зажав нос пальцами. Зафиксируйте с помощью секундомера максимально произвольное время задержки дыхания на выдохе. У здоровых детей и подростков время задержки дыхания 12 - 13 секунд. Взрослые здоровые нетренированные лица могут задерживать дыхание на выдохе в течение 20 - 30 секунд, а здоровые спортсмены - 30 - 90 секунд.

Если апноэ на выдохе у Вас менее 25 секунд, то устойчивость организма к избытку СО2 неудовлетворительная, 25 - 40 - удовлетворительная, свыше 40 секунд - хорошая.

2. Определение показателя устойчивости организма к избытку углекислого газа

Ход работы. Стоя подсчитайте ЧСС по пульсу в течение минуты. Учитывая полученные данные ЧСС и время задержки дыхания на выдохе (проба Сообразе), рассчитайте показатель устойчивости (ПУ) организма к избытку углекислого газа по формуле: ПУ = ЧСС (уд/мин) : длительность апноэ (сек)

Запишите на доске результаты студентов группы, сопоставьте их и сделайте вывод об устойчивости Вашего организма к избытку СО2.

Чем ниже величина показателя, тем устойчивость организма к избытку СО2 выше.

3. Выполните лабораторную работу “Исследование и оценка морфологического критерия степени развития системы внешнего дыхания»

Степень развития системы внешнего дыхания определите при помощи расчета жизненного показателя (Пжизн.):

Средние величины жизненного показателя у мужчин составляют 65-70 см3/кг, у женщин - не менее 55-60 см3/кг.

4. Выполните лабораторную работу “Определение соответствия фактической ЖЕЛ должной и выносливости дыхательных мышц”

4.1. Определение соответствия фактической ЖЕЛ должной

Ход работы. Шкалу сухого спирометра установите на нуле. После двух-трех глубоких вдохов и выдохов сделайте максимальный вдох и произведите равномерный, максимальный выдох в спирометр. Измерение повторите три раза, зафиксируйте максимальный результат.

Полученные данные сравните с должной жизненной емкостью легких (ДЖЕЛ), которую рассчитайте по формулам:

ДЖЕЛ(мужчины) = [рост (см) х 0,052 – возраст (лет) х 0,022] – 3,60

ДЖЕЛ(женщины) = [рост (см) х 0,041 – возраст (лет) х 0,018] – 2,68

Для определения процентного отклонения фактической ЖЕЛ от должной найдите отношение:

В норме величина ЖЕЛ может отклоняться от ДЖЕЛ в пределах +20 %. Повышение фактической величины ЖЕЛ относительно ДЖЕЛ указывает на высокие морфологические и функциональные возможности легких.

4.2. Определение выносливости дыхательных мышц (проба Розенталя)

Ход работы. С помощью сухого спирометра каждые 15 секунд пятикратно измерьте величину ЖЕЛ. Результаты, полученные при каждом измерении, внесите в таблицу 17. Проследите динамику ЖЕЛ и сделайте вывод о выносливости Ваших дыхательных мышц. В зависимости от функционального состояния костно-мышечного аппарата системы внешнего дыхания, кровообращения и нервной системы величина ЖЕЛ в процессе последовательных измерений ведет себя по-разному. Так, при хорошей выносливости дыхательных мышц ЖЕЛ возрастает, при удовлетворительной остается без изменений, а при неудовлетворительной выносливости уменьшается.

Таблица 17

Фамилия, имя, отчество______________________________________

5. Выполните лабораторную работу «Исследование и оценка функциональных резервов кардио-респираторной системы организма»

5 . 1. Определение индекса Скибинской (ИС)

Ход работы. После 5-минутного отдыха в положении сидя определите по пульсу ЧСС, уд/мин, ЖЕЛ, в мл и через 5 минут длительность задержки дыхания (ЗД) после спокойного вдоха, в сек. По формуле рассчитайте ИС:

ИС = 0,01 ЖЕЛ х ЗД/ЧСС

Оценку полученных результатов произведите, пользуясь таблице 18. Сделайте вывод о функциональных резервах кардиореспираторной системы. Вашего организма. Сопоставьте полученные данные с особенностями образа жизни (курение, привычка употреблять крепкий чай, кофе, гиподинамия и т.д.) или с наличием заболеваний.

Таблица 18

ОЦЕНКА ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ РЕЗЕРВОВ КАРДИО-РЕСПИРАТОРНОЙ

СИСТЕМЫ ПО ИНДЕКСУ СКИБИНСКОЙ

5.2. Проба Серкина

Ход работы. В положении сидя после 2-3-х спокойных дыхательных движений сделайте вдох и задержите дыхание, зажав нос пальцами. Зафиксируйте с помощью секундомера максимально произвольное время задержки дыхания на вдохе (1 фаза, покой). Сделайте 20 приседаний за 30 секунд и тоже определите длительность задержки дыхания на вдохе (II фаза, после 20 приседаний). Стоя отдохните 1 минуту и повторите определение продолжительности задержки дыхания на вдохе в положении сидя (III фаза, после отдыха в положении сидя). Полученные результаты внесите в таблицу 19.

Таблица 19

Фамилия, имя, отчество _________________________________________

Оценку полученных результатов проведите, пользуясь таблицей 20. Определите категорию обследуемых, к которой Вы относитесь по состоянию кардиореспираторной системы. Сделайте вывод о причинах, по которым Вы отнесены к той или иной категории обследуемых. Сопоставьте полученные данные с особенностями образа жизни (курение, гиподинамия и т.д.) или с наличием заболеваний.

Таблица 20

5. Проанализируйте данные, полученные при выполнении всех лабораторных работ. На основании анализа полученных результатов укажите устойчивость Вашего организма к избытку углекислого газа, категорию обследуемых, к которой Вы относитесь по состоянию кардио-респираторной системы (данные пробы Серкина), состояние выносливости дыхательных мышц. Сделайте вывод о функциональных резервах кардио-респираторной системы Вашего организма.