Весь складний процес можна поділити на три основні етапи: зовнішнє дихання; та внутрішнє (тканинне) дихання.

Зовнішнє дихання- газообмін між організмом і навколишнім атмосферним повітрям. Зовнішнє дихання включає обмін газів між атмосферним та альвеолярним повітрям, а також легеневих капілярів та альвеолярним повітрям.

Це дихання здійснюється внаслідок періодичних змін обсягу грудної порожнини. Збільшення її обсягу забезпечує вдих (інспірацію), зменшення – видих (експірацію). Фази вдиху і наступного за ним видиху складають. Під час вдиху атмосферне повітря через повітроносні шляхи надходить у легені, при видиху частина повітря залишає їх.

Умови, необхідні для зовнішнього дихання:

• герметичність грудної клітки;
• вільне сполучення легень з навколишнім довкіллям;
• еластичність легеневої тканини.

Доросла людина робить 15-20 подихів на хвилину. Дихання фізично тренованих людей більш рідкісне (до 8-12 подихів на хвилину) та глибоке.

Найбільш поширені методи дослідження зовнішнього дихання

Методи оцінки дихальної функції легень:

• Пневмографія
• Спірометрія
• Спірографія
• Пневмотахометрія
• Рентгенографія
• Рентгенівська комп'ютерна томографія
• Ультразвукове дослідження
• Магнітно-резонансна томографія
• Бронхографія
• Бронхоскопія
• Радіонуклідні методи
• Метод розведення газів

Спірометрія— метод вимірювання об'ємів повітря, що видихається, за допомогою приладу спірометра. Використовуються спірометри різного типу з турбіметричним датчиком, а також водні, в яких повітря, що видихається, збирається під дзвін спірометра, поміщений у воду. По підйому дзвона визначається обсяг повітря, що видихається. Останнім часом широко застосовуються датчики, чутливі до зміни об'ємної швидкості повітряного потоку, приєднані до комп'ютерної системи. Зокрема, на цьому принципі працює комп'ютерна система типу «Спірометр МАС-1» білоруського виробництва та ін. Такі системи дозволяють проводити не лише спірометрію, а й спірографію, а також пневмотахографію).

Спірографія -метод безперервної реєстрації обсягів повітря, що вдихається і видихається. Отриману при цьому графічну криву називають спірофаммою. По спірограмі можна визначити життєву ємність легень та дихальні об'єми, частоту дихання та довільну максимальну вентиляцію легень.

Пневмотахографія -метод безперервної реєстрації об'ємної швидкості потоків повітря, що вдихається і видихається.

Є багато інших методів дослідження респіраторної системи. Серед них плетизмографія грудної клітини, прослуховування звуків, що виникають при проходженні повітря через дихальні шляхи і легені, рентгеноскопія і рентгенографія, визначення вмісту кисню і вуглекислого газу в потоці повітря, що видихається та ін. Деякі з цих методів розглядаються нижче.

Об'ємні показники зовнішнього дихання

Співвідношення величин легеневих обсягів та ємностей представлено на рис. 1.

При дослідженні зовнішнього дихання використовуються такі показники та їх абревіатура.

Загальна ємність легень (ОЕЛ)- Об'єм повітря, що знаходиться в легенях після максимально глибокого вдиху (4-9 л).

Рис. 1. Середні величини обсягів та ємностей легень

Життєва ємність легень

Життєва ємність легень (ЖЕЛ)- Об'єм повітря, який може видихнути людина при максимально глибокому повільному видиху, зробленому після максимального вдиху.

Розмір життєвої ємності легень людини становить 3-6 л. Останнім часом у зв'язку з впровадженням пневмотахографічної техніки дедалі частіше визначають так звану форсовану життєву ємність легень(ФЖЕЛ). При визначенні ФЖЕЛ випробуваний повинен після максимально глибокого вдиху зробити глибокий форсований видих. При цьому видих повинен проводитися з зусиллям, спрямованим на досягнення максимальної об'ємної швидкості повітряного потоку, що видихається, протягом усього видиху. Комп'ютерний аналіз такого форсованого видиху дозволяє розрахувати десятки показників зовнішнього дихання.

Індивідуальну нормальну величину ЖЕЛ називають належною життєвою ємністю легень(ДЖЕЛ). Її розраховують у літрах за формулами та таблицями на основі обліку росту, маси тіла, віку та статі. Для жінок 18-25-річного віку розрахунок можна проводити за формулою

ДЖЕЛ = 3,8 * Р + 0,029 * В - 3,190; для чоловіків того ж віку

Залишковий обсяг

ДЖЕЛ = 5,8 * Р + 0,085 * В - 6,908, де Р - зростання; В - вік (роки).

Величина виміряної ЖЕЛ вважається зниженою, якщо це зниження становить понад 20% рівня ДЖЕЛ.

Якщо показника зовнішнього дихання застосовують назву «ємність», це означає, що у складі такої ємності входять дрібніші підрозділи, звані обсягами. Наприклад, ОЄЛ складається з чотирьох обсягів, ЖЄЛ - з трьох обсягів.

Дихальний обсяг (ДО)- це об'єм повітря, що надходить у легені та видаляється з них за один дихальний цикл. Цей показник називають також глибиною дихання. У стані спокою у дорослої людини ДН становить 300-800 мл (15-20% від величини ЖЕЛ); місячної дитини – 30 мл; однорічного - 70 мл; десятирічного – 230 мл. Якщо глибина дихання більша за норму, то таке дихання називають гіперпное- надлишкове, глибоке дихання, якщо ж ДН менше норми, то дихання назвають олігопное- Недостатнє, поверхневе дихання. При нормальній глибині та частоті дихання його називають еупное- Нормальне, достатнє дихання. Нормальна частота дихання у спокої у дорослих становить 8-20 дихальних циклів за хвилину; місячної дитини – близько 50; однорічного - 35; десятирічного - 20 циклів за хвилину.

Резервний обсяг вдиху (РО вд)- Об'єм повітря, який людина може вдихнути при максимально глибокому вдиху, зробленому після спокійного вдиху. Розмір РВ вд у нормі становить 50-60% від величини ЖЕЛ (2-3 л).

Резервний обсяг видиху (РО вид)- Об'єм повітря, який людина може видихнути при максимально глибокому видиху, зробленому після спокійного видиху. У нормі величина РВ вид становить 20-35% від ЖЕЛ (1-1,5 л).

Залишковий обсяг легень (ООЛ)- Повітря, що залишається в дихальних шляхах і легень після максимального глибокого видиху. Його величина становить 1-1,5 л (20-30% ОЕЛ). У літньому віці величина ООЛ наростає через зменшення еластичної тяги легень, прохідності бронхів, зниження сили дихальних м'язів та рухливості грудної клітки. У віці 60 років він становить близько 45% від ОЕЛ.

Функціональна залишкова ємність (ФОЕ)- Повітря, що залишається в легенях після спокійного видиху. Ця ємність складається з залишкового обсягу легень (ООЛ) та резервного обсягу видиху (РО вид).

Не все атмосферне повітря, що надходить у дихальну систему при вдиху, бере участь у газообміні, а лише те, що доходить до альвеол, що мають достатній рівень кровотоку в оточуючих їх капілярах. У зв'язку з цим виділяють так зване мертвий простір.

Анатомічний мертвий простір (АМП)- це обсяг повітря, що знаходиться в дихальних шляхах до рівня респіраторних бронхіол (на цих бронхіол вже є альвеоли і можливий газообмін). Величина АМП становить 140-260 мл і залежить від особливостей конституції людини (при вирішенні завдань, у яких необхідно враховувати АМП, а величина його не вказана, обсяг АМП приймають рівним 150 мл).

Фізіологічний мертвий простір (ФМП)- Об'єм повітря, що надходить в дихальні шляхи і легені і не бере участі в газообміні. ФМП більше анатомічного мертвого простору, оскільки включає його як складову частину. Крім повітря, що знаходиться в дихальних шляхах, до складу ФМП входить повітря, що надходить у легеневі альвеоли, але не обмінюється газами з кров'ю через відсутність або зниження кровотоку в цих альвеолах (для цього повітря іноді застосовується назва альвеолярний мертвий простір).У нормі величина функціонального мертвого простору становить 20-35% від величини дихального об'єму. Зростання цієї величини понад 35% може свідчити наявність деяких захворювань.

Таблиця 1. Показники легеневої вентиляції

У медичній практиці важливо враховувати фактор мертвого простору під час конструювання приладів для дихання (висотні польоти, підводне плавання, протигази), проведення низки діагностичних та реанімаційних заходів. При диханні через трубки, маски, шланги до дихальної системи людини приєднується додатковий мертвий простір і, незважаючи на зростання глибини дихання, вентиляція альвеол атмосферним повітрям може стати недостатньою.

Хвилинний об'єм дихання

Хвилинний об'єм дихання (МОД)- Об'єм повітря вентильований через легкі та дихальні шляхи за 1 хв. Для визначення МОД достатньо знати глибину, або дихальний об'єм (ДО), та частоту дихання (ЧД):

МОД = ДО * ЧД.

У покіс МОД становить 4-6 л/хв. Цей показник часто називають вентиляцією легень (відрізняти від альвеолярної вентиляції).

Альвеолярна вентиляція

Альвеолярна вентиляція легень (АВЛ)- Обсяг атмосферного повітря, що проходить через легеневі альвеоли за 1 хв. Для розрахунку альвеолярної вентиляції слід знати величину АМП. Якщо вона не визначена експериментально, для розрахунку обсяг АМП беруть рівним 150 мл. Для розрахунку альвеолярної вентиляції можна скористатися формулою

АВЛ = (ДО - АМП). ЧД.

Наприклад, якщо глибина дихання у людини 650 мл, а частота дихання 12, то АВЛ дорівнює 6000 мл (650-150). 12.

АВ = (ДО - ЗМП) * ЧД = ДО альв * ЧД

• АВ – альвеолярна вентиляція;
• ДО альв - дихальний об'єм альвеолярної вентиляції;
• ЧД - частота дихання

Максимальна вентиляція легень (МВЛ)— максимальний об'єм повітря, який може бути провентильований через легені за 1 хв. МВЛ може бути визначена при довільній гіпервентиляції у спокої (дихати максимально глибоко і часто у косовицю допустимо не більше 15 с). За допомогою спеціальної техніки МВЛ можна визначити під час виконання людиною інтенсивної фізичної роботи. Залежно від конституції та віку людини норма МВЛ перебуває у межах 40-170 л/хв. У спортсменів МВЛ може досягати 200 л/хв.

Поточні показники зовнішнього дихання

Крім легеневих обсягів та ємностей для оцінки стану дихальної системи використовують так звані потокові показники зовнішнього диханняНайпростішим методом визначення одного з них - об'ємної пікової швидкості видиху - є пікфлоуметрія.Пікфлоуметри – прості та цілком доступні прилади для користування в домашніх умовах.

Пікова об'ємна швидкість видиху(ПОС) — максимальна об'ємна швидкість потоку повітря, що видихається, досягнута в процесі форсованого видиху.

За допомогою приладу пневмотахометра можна визначити не тільки об'ємну пікову швидкість видиху, але і вдиху.

В умовах медичного стаціонару все більшого поширення набувають прилади пневмотахографи з комп'ютерною обробкою отриманої інформації. Прилади такого типу дозволяють на основі безперервної реєстрації об'ємної швидкості повітряного потоку, що створюється в ході видиху форсованої життєвої ємності легень, розрахувати десятки показників зовнішнього дихання. Найчастіше визначаються ПІС і максимальні (миттєві) об'ємні швидкості повітряного потоку в момент видиху 25, 50, 75% ФЖЕЛ. Їх називають відповідно показниками МОС 25, МОС 50, МОС 75. Популярне також визначення ФЖЕЛ 1 - обсягу форсованого видиху за час, що дорівнює 1 e. На основі цього показника розраховується індекс (показник) Тіффно - виражене у відсотках відношення ФЖЕЛ 1 до ФЖЕЛ. Реєструється також крива, що відображає зміну об'ємної швидкості повітряного потоку в процесі видиху форсованого (рис. 2.4). При цьому на вертикальній осі відображається об'ємна швидкість (л/с), на горизонтальній – відсоток видихнутої ФЖЕЛ.

На наведеному графіку (рис. 2, верхня крива) вершина вказує величину ПОС, проекція моменту видиху 25% ФЖЕЛ на криву характеризує МОС 25 проекція 50% і 75% ФЖЕЛ відповідає величинам МОС 50 і МОС 75 . Діагностичну значимість мають як швидкості потоку в окремих точках, а й увесь хід кривої. Її частина, що відповідає 0-25% видихається ФЖЕЛ, відображає прохідність для повітря великих бронхів, трахеї і ділянки від 50 до 85% ФЖЕЛ - прохідність дрібних бронхів і бронхіол. Прогин на низхідній ділянці нижньої кривої області видиху 75-85% ФЖЕЛ свідчить про зниження прохідності дрібних бронхів і бронхиол.

Рис. 2. Поточні показники дихання. Криві ноток — обсяг здорової людини (верхня), хворої з обструктивними порушеннями прохідності дрібних бронхів (нижня)

Визначення перерахованих об'ємних та потокових показників застосовують у діагностиці стану системи зовнішнього дихання. Для характеристики функції зовнішнього дихання у клініці використовуються чотири варіанти висновків: норма, обструктивні порушення, рестриктивні порушення, змішані порушення (поєднання обструктивних та рестриктивних порушень).

Для більшості потокових та об'ємних показників зовнішнього дихання, що виходять за межі норми, вважаються відхилення їх величини від належного (розрахункового) значення більш ніж на 20%.

Обструктивні порушення- це порушення прохідності дихальних шляхів, що ведуть до збільшення їх аеродинамічного опору. Такі порушення можуть розвиватися в результаті підвищення тонусу гладких м'язів нижніх дихальних шляхів, при гіпертрофії або набряку слизових оболонок (наприклад, при гострих респіраторних вірусних інфекціях), скупченні слизу, гнійного відокремлюваного, при наявності пухлини або стороннього тіла, порушенні регуляції прохідності. інших випадках.

Про наявність обструктивних змін дихальних шляхів судять щодо зниження ПІС, ФЖЕЛ 1, МОС 25, МОС 50, МОС 75, МОС 25-75, МОС 75-85, величини індексу тесту Тіффно та МВЛ. Показник тесту Тіффно в нормі становить 70-85%, зниження його до 60% розцінюється як ознака помірного порушення, а до 40% різко вираженого порушення прохідності бронхів. Крім того, при обструктивних порушеннях збільшуються такі показники, як залишковий обсяг, функціональна залишкова ємність та загальна ємність легень.

Рестриктивні порушення- Це зменшення розправи легень при вдиху, зниження дихальних екскурсій легень. Ці порушення можуть розвинутися через зниження розтяжності легень, при ушкодженнях грудної клітки, наявності спайок, скупчення в плевральній порожнині рідини, гнійного вмісту, крові, слабкості дихальних м'язів, порушенні передачі збудження в нервово-м'язових синапсах та інших причин.

Наявність рестриктивних змін легень визначають зниження ЖЕЛ (не менше 20% від належної величини) і зменшення МВЛ (неспецифічний показник), а також зниження розтяжності легень і в ряді випадків за зростанням показника тесту Тіффно (понад 85%). При рестриктивних порушеннях зменшуються загальна ємність легень, функціональна залишкова ємність та залишковий обсяг.

Висновок про змішані (обструктивні та рестриктивні) порушення системи зовнішнього дихання робиться при одночасному наявності змін вищеперелічених потокових і об'ємних показників.

Легкові обсяги та ємності

Дихальний обсяг -це обсяг повітря, який вдихає та видихає людина у спокійному стані; у дорослої людини він дорівнює 500 мл.

Резервний обсяг вдиху- Це максимальний об'єм повітря, який може вдихнути людина після спокійного вдиху; величина його дорівнює 15-18 л.

Резервний обсяг видиху -це максимальний обсяг повітря, який може видихнути людина після спокійного видиху; цей обсяг складає 1-1,5 л.

Залишковий обсяг -це об'єм повітря, що залишається у легенях після максимального видиху; величина залишкового об'єму 1-1,5 л.

Рис. 3. Зміна дихального об'єму, плеврального та альвеолярного тиску при вентиляції легені

Життєва ємність легень(ЖЕЛ) - це максимальний об'єм повітря, який може видихнути людина після найглибшого вдиху. ЖЕЛ включає резервний обсяг вдиху, дихальний обсяг і резервний обсяг видиху. Життєва ємність легень визначається спірометром, а метод визначення називають спірометрією. ЖЕЛ у чоловіків 4-5,5 л, а у жінок – 3-4,5 л. Вона більше в положенні стоячи, ніж сидячи або лежачи. Фізичне тренування призводить до збільшення ЖЕЛ (рис. 4).

Рис. 4. Спірограма легеневих обсягів та ємностей

Функціональна залишкова ємність(ФОЕ) - обсяг повітря в легенях після спокійного видиху. ФОЕ є сумою резервного обсягу видиху та залишкового обсягу і дорівнює 2,5 л.

Загальна ємність легень(ОЕЛ) - обсяг повітря в легенях після закінчення повного вдиху. ОЕЛ включає залишковий обсяг і життєву ємність легень.

Мертвий простір утворює повітря, яке знаходиться в повітроносних шляхах і не бере участі в газообміні. При вдиху останні порції атмосферного повітря входять у мертве місце і, не змінивши свого складу, залишають його при видиху. Об'єм мертвого простору близько 150 мл, або приблизно 1/3 дихального об'єму при спокійному диханні. Отже, з 500 мл повітря, що вдихається в альвеоли надходить лише 350 мл. В альвеолах до кінця спокійного видиху знаходиться близько 2500 мл повітря (ФОЕ), тому при кожному спокійному вдиху оновлюється лише 1/7 частина альвеолярного повітря.

УДК 612.215+612.1 ББК Е 92 + Е 911

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

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

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

© Тюменський державний університет, 2007

© Видавництво Тюменського державного університету, 2007

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

Пояснювальна записка

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

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

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

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

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

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

ФІЗІОЛОГІЯ ДИХАННЯ

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

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

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

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

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

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

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

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 1

ПНЕВМОГРАФІЯ

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Рис. 1. Пневмографія.

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

Реєструють на кімографі такі типи дихання:

1) спокійне дихання;

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

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

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

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

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

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

8) при ковтанні;

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

Деякі пневмограми представлені на рис. 1,Б.

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

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 2

СПИРОМЕТРІЯ

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

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

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

Легкові обсяги:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Рис. 3. Номограма визначення належної величини ЖЕЛ.

Рис. 4. Сухоповітряний спірометр.

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

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

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

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

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

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

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

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

для чоловіків -

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

для жінок -

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

для хлопчиків 8 -12 років -

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

для хлопчиків 13 -16 років -

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

для дівчаток 8 - 16 років -

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

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

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

Таблиця 1

Номер виміру	ЖЕЛ (спокій)
	стоячи	сидячи
1 2 3 Середнє

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

ЖЕЛфакт.х 100 (%).

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

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 3

ВИЗНАЧЕННЯ ХВИЛИННОГО ОБСЯГУ ДИХАННЯ (МОД) І ЛЕГЕННИХ ОБСЯГ

(Дихального, резервного обсягу вдиху

І РЕЗЕРВНОГО ОБСЯГУ ВИДОХУ)

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

МОД = ДО х ЧД,

де ДО – дихальний обсяг; ЧД – частота дихання.

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

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

РОвд = ЖЕЛ - (ДО - РОвид)

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

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

2. Розрахуйте хвилинний об'єм дихання.

Таблиця 2

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 4

4. Зміна обсягу легень під час вдиху та видиху. Функція внутрішньоплеврального тиску. Плевральний простір. Пневмотораксу.
5. Фази дихання. Об'єм легень (легких). Частота дихання. Глибина дихання. Легеневі об'єми повітря. Дихальний об'єм. Резервний, залишковий обсяг. Місткість легень.
6. Фактори, що впливають на легеневий об'єм у фазу вдиху. Розтяжність легень (легеневої тканини). Гістерезис.
7. Альвеоли. Сурфактант. Поверхневий натяг шару рідини в альвеолах. Закон Лапласа.
8. Опір дихальних шляхів. Опір легень. Повітрянний струм. Ламінарний потік. Турбулентний потік.
9. Залежність «потік-об'єм» у легенях. Тиск у дихальних шляхах при видиху.
10. Робота дихальних м'язів протягом дихального циклу. Робота дихальних м'язів при глибокому диханні.

Фази дихання. Об'єм легень (легких). Частота дихання. Глибина дихання. Легеневі об'єми повітря. Дихальний об'єм. Резервний, залишковий обсяг. Місткість легень.

Процес зовнішнього диханняобумовлений зміною обсягу повітря в легенях протягом фаз вдиху та видиху дихального циклу. При спокійному диханні співвідношення тривалості вдиху до видиху у дихальному циклі дорівнює середньому 1:1,3. Зовнішнє дихання людини характеризується частотою та глибиною дихальних рухів. Частота диханнялюдини вимірюється кількістю дихальних циклів протягом 1 хв та її величина у спокої у дорослої людини варіює від 12 до 20 за 1 хв. Цей показник зовнішнього дихання зростає під час фізичної роботи, підвищення температури навколишнього середовища, а також змінюється з віком. Наприклад, у новонароджених частота дихання дорівнює 60-70 за 1 хв, а у людей віком 25-30 років - у середньому 16 за 1 хв. Глибина дихання визначається за обсягом повітря, що вдихається і видихається, протягом одного дихального циклу. Добуток частоти дихальних рухів на їх глибину характеризує основну величину зовнішнього дихання. вентиляцію легень. Кількісним заходом вентиляції легень є хвилинний обсяг дихання - це обсяг повітря, яке людина вдихає та видихає за 1 хв. Розмір хвилинного обсягу дихання людини у спокої варіює не більше 6-8 л. При фізичній роботі у людини хвилинний об'єм дихання може зростати у 7-10 разів.

Рис. 10.5. Об'єми та ємності повітря в легенях людини та крива (спірограма) зміни об'єму повітря в легенях при спокійному диханні, глибокому вдиху та видиху. ФОЕ – функціональна залишкова ємність.

Легкові об'єми повітря. У фізіології диханняприйнята єдина номенклатура легеневих об'ємів у людини, які заповнюють легені при спокійному та глибокому диханні у фазу вдиху та видиху дихального циклу (рис. 10.5). Легеневий об'єм, який вдихається або видихається людиною при спокійному диханні, називається дихальним обсягом. Його величина при спокійному диханні становить середньому 500 мл. Максимальна кількість повітря, яку може вдихнути людина понад дихальний об'єм, називається резервним обсягом вдиху(У середньому 3000 мл). Максимальна кількість повітря, яку може видихнути людина після спокійного видиху, називається резервним об'ємом видиху (в середньому 1100 мл). Нарешті, кількість повітря, що залишається у легенях після максимального видиху, називається залишковим об'ємом, його величина дорівнює приблизно 1200 мл.

Сума величин двох легеневих об'ємів і більше називається легеневою ємністю. Об'єм повітряу легенях людини характеризується інспіраторною ємністю легень, життєвою ємністю легень та функціональною залишковою ємністю легень. Інспіраторна ємність легень (3500 мл) є сумою дихального об'єму та резервного об'єму вдиху. Життєва ємність легень(4600 мл) включає дихальний об'єм і резервні обсяги вдиху і видиху. Функціональна залишкова ємність легень(1600 мл) являє собою суму резервного об'єму видиху та залишкового об'єму легень. Сума життєвої ємності легеньі залишкового обсягуназивається загальною ємністю легень, величина якої в людини в середньому дорівнює 5700 мл.

При вдиху легені людиниза рахунок скорочення діафрагми та зовнішніх міжреберних м'язів починають збільшувати свій обсяг з рівня, і його величина при спокійному диханні становить дихальний обсяг, а при глибокому диханні - досягає різних величин резервного обсягувдиху. При видиху об'єм легень знову повертається до вихідного функціонального рівня залишкової ємностіпасивно, за рахунок еластичного потягу легень. Якщо в об'єм повітря, що видихається починає входить повітря функціональної залишкової ємності, Що має місце при глибокому диханні, а також при кашлі або чханні, видих здійснюватися за рахунок скорочення м'язів черевної стінки. У цьому випадку величина внутрішньоплеврального тиску, як правило, стає вищою за атмосферний тиск, що обумовлює найбільшу швидкість потоку повітря в дихальних шляхах.

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

Будова легень та грудної клітки

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Дихальні рухи

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

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

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

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

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

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

Легкові обсяги

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

• < Назад

Під час вдиху легені наповнюються певною кількістю повітря. Ця величина непостійна і може змінюватись за різних обставин. Обсяг залежить від зовнішніх та внутрішніх факторів.

Що впливає на місткість легень

На рівень заповнення легких повітрям впливають певні обставини. У чоловіків середній показник об'єму органу більший, ніж у жінок. У високих людей з великою конституцією тіла легені на вдиху вміщують більше повітря, ніж низькі і худі. З віком кількість повітря, що вдихається, зменшується, що є фізіологічною нормою.

Систематичне куріння знижує обсяг легень. Мала наповнюваність притаманна гиперстеников (невисокі люди з округлим тулубом, укороченими ширококістковими кінцівками). Астеніки (вузькоплеч, худі) здатні вдихати більше кисню.

У всіх людей, які живуть високо щодо рівня моря (гірські райони), ємність у легень зменшена. Це з тим, що вони дихають розрідженим повітрям із низькою щільністю.

Тимчасові зміни органів дихання відбуваються у вагітних жінок. Обсяг кожного легені скорочується на 5-10%. Швидко зростаюча матка збільшується у розмірах, тисне на діафрагму. На загальний стан жінки це не впливає, оскільки вмикаються компенсаторні механізми. За рахунок прискореної вентиляції вони перешкоджають розвитку гіпоксії.

Середні показники обсягу легені

Об'єм легень вимірюється в літрах. Середні значення розраховуються під час нормального дихання у стані спокою, без глибоких вдихів та повних видихів.

У середньому показник дорівнює 3-4 л. У фізично розвинених чоловіків об'єм при помірному диханні може сягати 6 л. Кількість дихальних актів у нормі 16-20. При активних фізичних навантаженнях, нервовому перенапрузі ці цифри збільшуються.

ЖОВ, або життєва ємність легень

ЖЕЛ - це найбільша місткість легені при максимальному вдиху та видиху. У молодих, здорових чоловіків показник становить 3500-4800 см3, у жінок - 3000-3500 см3. У спортсменів ці цифри на 30% збільшуються та становлять 4000-5000 см 3 . Найбільші легені у плавців – до 6200 см 3 .

Враховуючи фази вентиляції легень, поділяють такі види об'єму:

• дихальний – повітря, що вільно циркулює за бронхолегеневою системою в стані спокою;
• резервний на вдиху - повітря, що наповнюється орган при максимальному вдиху після спокійного видиху;
• резервний на видиху - кількість повітря, що видаляється з легень при різкому видиху після спокійного вдиху;
• залишковий - повітря, що залишається в грудній клітці після максимального видиху.

Під вентиляцією дихальних шляхів розуміють газообмін протягом 1 хвилини.

Формула її визначення:

дихальний об'єм × число дихань/хвилину = хвилинний об'єм дихання.

У нормі у дорослої людини вентиляція дорівнює 6-8 л/хв.

Таблиця показників норми середнього обсягу легких:

У газообміні не бере участі повітря, яке знаходиться у таких відділах дихальних шляхів – носові ходи, носоглотка, горло, трахея, центральні бронхи. Вони постійно перебуває газова суміш, що називається «мертвим простором», і становить 150-200 див 3 .

Метод виміру ЖОВ

Зовнішню функцію дихання досліджують за допомогою спеціального тесту – спірометрії (спірографії). Метод фіксує як ємність, а й швидкість циркуляції повітряного потоку.
Для діагностики використовують цифрові спірометри, які змінилися механічним. Апарат складається із двох пристроїв. Датчик для фіксації повітряного потоку та електронний прилад, що перетворює показники вимірювання цифрову формулу.

Спірометрію призначають пацієнтам з порушеннями дихальної функції, бронхолегеневими захворюваннями хронічної форми. Оцінюють спокійне та форсоване дихання, проводять функціональні проби з бронхолітиками.

Цифрові дані ЖЕЛ при спірографії розрізняють за віком, статтю, антропометричними даними, відсутністю або наявністю хронічних захворювань.

Формули розрахунку індивідуальної ЖЕЛ, де Р - зростання, В - вага:

• для чоловіків – 5,2×Р – 0,029×В – 3,2;
• для жінок – 4,9×Р – 0,019×В – 3,76;
• для хлопчиків від 4 до 17 років при зростанні до 165 см – 4,53×Р – 3,9; при зростанні понад 165 см – 10×Р – 12,85;
• для дівчаток від 4 до 17 років рої росте від 100 до 175 см – 3,75×Р – 3,15.

Вимірювання ЖЕЛ не проводять дітям до 4 років, пацієнтам з психічними розладами, при щелепно-лицьових травмах. Абсолютне протипоказання – гостра контагіозна інфекція.

Діагностику не призначають, якщо фізично неможливо провести пробу:

• нервово-м'язова хвороба зі швидкою стомлюваністю поперечносмугастих м'язів обличчя (міастенія);
• післяопераційний період у щелепно-лицьовій хірургії;
• парези, паралічі дихальної мускулатури;
• важка легенева та серцева недостатність.

Причини підвищення чи зниження показників ЖОВ

Підвищена ємність легень не є патологією. Індивідуальні значення залежить від фізичного розвитку. У спортсменів ЖОВ може перевищувати нормативні показники на 30%.

Функція дихання вважається порушеною, якщо обсяг легень людини менше 80%. Це перший сигнал недостатності бронхолегеневої системи.

Зовнішні ознаки патології:

порушення дихання при активних рухах;

зміна амплітуди грудної клітки.

Спочатку важко визначити порушення, оскільки компенсаторні механізми перерозподіляють повітря у структурі загального обсягу легких. Тому спірометрія не завжди становить діагностичну цінність, наприклад, при емфіземі легень, бронхіальній астмі. У процесі хвороби формується здуття легень. Тому в діагностичних цілях проводять перкусію (низьке розташування діафрагми, специфічний «коробковий» звук), рентген грудної клітки (прозоріші поля легень, розширення кордонів).

Фактори зниження шлунок:

• зменшення обсягу плевральної порожнини рахунок розвитку легеневого серця;
• ригідність паренхіми органу (затвердіння, обмежена рухливість);
• високе стояння діафрагми при асциті (скупченні рідини в черевній порожнині), ожирінні;
• плевральний гідроторакс (випіт у плевральній порожнині), пневмоторакс (повітря у плевральних листках);
• захворювання плеври - зрощення тканин, мезотеліома (пухлина внутрішньої оболонки);
• кіфосколіоз – викривлення хребта;
• важка патологія органів дихання – саркоїдоз, фібрози, пневмосклероз, альвеоліти;
• після резекції (видалення частини органу).

Систематичний моніторинг ЖЕЛ допомагає відстежувати динаміку патологічних змін, своєчасно вживати заходів щодо запобігання розвитку хвороб дихальної системи.