Показатели за външно дишане. Дихателни фази
За фрийдайвъра белите дробове са основният „работен инструмент“ (след мозъка, разбира се), така че е важно да разберем структурата на белите дробове и целия процес на дишане. Обикновено, когато говорим за дишане, имаме предвид външно дишане или вентилация на белите дробове - единственият забележим за нас процес в дихателната верига. И трябва да започнем да обмисляме дишането с него.
Структура на белите дробове и гръдния кош
Белите дробове са порест орган, подобен на гъба, напомнящ в структурата си на група от отделни мехурчета или куп грозде с голям брой плодове. Всяко „зрънце“ е белодробна алвеола (белодробна везикула) - мястото, където се извършва основната функция на белите дробове - обмен на газ. Между въздуха на алвеолите и кръвта лежи въздушно-кръвна бариера, образувана от много тънките стени на алвеолите и кръвоносния капиляр. Чрез тази бариера се осъществява дифузия на газовете: кислородът навлиза в кръвта от алвеолите, а въглеродният диоксид навлиза в алвеолите от кръвта.
Въздухът навлиза в алвеолите през дихателните пътища - трохеите, бронхите и по-малките бронхиоли, които завършват в алвеоларните торбички. Разклоняването на бронхите и бронхиолите образува лобовете (десният бял дроб има 3 лоба, левият бял дроб има 2 лоба). Средно в двата бели дроба има около 500-700 милиона алвеоли, чиято дихателна повърхност варира от 40 m2 при издишване до 120 m2 при вдишване. В този случай по-голям брой алвеоли са разположени в долните части на белите дробове.
Бронхите и трахеята имат хрущялна основа в стените си и поради това са доста твърди. Бронхиолите и алвеолите имат меки стени и поради това могат да се срутят, тоест да се слепят, като изпуснат балон, ако в тях не се поддържа определено въздушно налягане. За да не се случи това, белите дробове са като единен орган, покрит от всички страни с плевра - здрава, херметически затворена мембрана.
Плеврата има два слоя - два листа. Единият лист е плътно прилепнал към вътрешната повърхност на твърдия гръден кош, другият обгражда белите дробове. Между тях има плеврална кухина, в която се поддържа отрицателно налягане. Благодарение на това белите дробове са в изправено състояние. Отрицателното налягане в плевралната пукнатина се причинява от еластична тяга на белите дробове, тоест постоянното желание на белите дробове да намалят обема си.
Еластичното сцепление на белите дробове се причинява от три фактора:
1) еластичността на тъканта на стените на алвеолите поради наличието на еластични влакна в тях
2) тонус на бронхиалната мускулатура
3) повърхностно напрежение на течния филм, покриващ вътрешната повърхност на алвеолите.
Твърдата рамка на гръдния кош се състои от ребрата, които са гъвкави, благодарение на хрущялите и ставите, прикрепени към гръбнака и ставите. Благодарение на това гръдният кош се увеличава и намалява обема си, като същевременно се запазва необходимата твърдост за защита на органите, разположени в гръдната кухина.
За да вдишаме въздух, трябва да създадем налягане в белите дробове по-ниско от атмосферното, а за да издишаме е по-високо. По този начин, за вдишване е необходимо да се увеличи обемът на гръдния кош, за издишване - намаляване на обема. Всъщност по-голямата част от дихателното усилие се изразходва за вдишване; при нормални условия издишването се извършва поради еластичните свойства на белите дробове.
Основният дихателен мускул е диафрагмата - куполообразна мускулна преграда между гръдната кухина и коремната кухина. Обикновено границата му може да бъде начертана по долния ръб на ребрата.
При вдишване диафрагмата се свива, като активно се разтяга към долните вътрешни органи. В този случай несвиваемите органи на коремната кухина се изтласкват надолу и отстрани, разтягайки стените на коремната кухина. По време на тихо вдишване куполът на диафрагмата се спуска приблизително с 1,5 cm и съответно се увеличава вертикалният размер на гръдната кухина. В същото време долните ребра се отклоняват донякъде, увеличавайки обиколката на гръдния кош, което е особено забележимо в долните части. Когато издишвате, диафрагмата пасивно се отпуска и се издърпва нагоре от сухожилията, които я държат в спокойно състояние.
Освен диафрагмата в увеличаването на обема на гръдния кош участват и външните наклонени междуребрени и интерхондрални мускули. В резултат на издигането на ребрата гръдната кост се измества напред, а страничните части на ребрата се изместват настрани.
При много дълбоко, интензивно дишане или при увеличаване на съпротивлението при вдишване в процеса на увеличаване на обема на гръдния кош се включват редица спомагателни дихателни мускули, които могат да повдигнат ребрата: мащаби, голям и малък гръден мускул и преден зъбец. Спомагателните мускули на вдишването включват също мускулите, които разширяват гръдния кош и фиксират раменния пояс, когато се поддържат от ръце, сгънати назад (трапец, ромбоид, повдигаща лопатка).
Както бе споменато по-горе, спокойното вдишване се случва пасивно, почти на фона на релаксация на инспираторните мускули. При активно интензивно издишване мускулите на коремната стена се „свързват“, в резултат на което обемът на коремната кухина намалява и налягането в нея се увеличава. Налягането се прехвърля към диафрагмата и я повдига. Поради намалението Вътрешните наклонени интеркостални мускули спускат ребрата и приближават ръбовете им.
Дихателни движения
В обикновения живот, след като наблюдавате себе си и приятелите си, можете да видите както дишането, осигурено главно от диафрагмата, така и дишането, осигурено главно от работата на междуребрените мускули. И това е в рамките на нормалното. Мускулите на раменния пояс се включват по-често при тежки заболявания или интензивна работа, но почти никога при относително здрави хора в нормално състояние.
Смята се, че дишането, осигурено главно от движенията на диафрагмата, е по-характерно за мъжете. Обикновено вдишването е придружено от леко изпъкване на коремната стена, а издишването е придружено от леко прибиране. Това е коремният тип дишане.
При жените най-често срещаният тип дишане е гръдният тип, който се осигурява главно от работата на междуребрените мускули. Това може да се дължи на биологичната готовност на жената за майчинство и, като следствие, затруднено коремно дишане по време на бременност. При този тип дишане най-забележимите движения се извършват от гръдната кост и ребрата.
Дишането, при което раменете и ключиците активно се движат, се осигурява от работата на мускулите на раменния пояс. Вентилацията на белите дробове е неефективна и засяга само върховете на белите дробове. Следователно този тип дишане се нарича апикално. При нормални условия този тип дишане практически не се среща и се използва или по време на определена гимнастика, или се развива при сериозни заболявания.
При свободното гмуркане ние вярваме, че коремното дишане или коремното дишане е най-естественото и продуктивно. Същото се казва и при практикуването на йога и пранаяма.
Първо, защото има повече алвеоли в долните дялове на белите дробове. Второ, дихателните движения са свързани с нашата автономна нервна система. Коремното дишане активира парасимпатиковата нервна система - спирачния педал на тялото. Гръдното дишане активира симпатиковата нервна система - педала на газта. При активно и продължително апикално дишане се получава свръхстимулация на симпатиковата нервна система. Работи и в двете посоки. Ето как паникьосаните хора винаги дишат с апикално дишане. Обратно, ако известно време дишате спокойно с корема си, нервната система се успокоява и всички процеси се забавят.
Белодробни обеми
По време на тихо дишане човек вдишва и издишва около 500 ml (от 300 до 800 ml) въздух, този обем въздух се нарича дихателен обем. В допълнение към нормалния дихателен обем, при възможно най-дълбоко вдишване, човек може да вдиша приблизително 3000 ml въздух - това е инспираторен резервен обем. След нормално спокойно издишване обикновен здрав човек, като напрегне издишващите мускули, е в състояние да „изстиска“ още около 1300 ml въздух от белите дробове - това експираторен резервен обем.
Сумата от тези обеми е жизнен капацитет на белите дробове (VC): 500 ml + 3000 ml + 1300 ml = 4800 ml.
Както виждаме, природата е подготвила за нас почти десетократен резерв от способността да „изпомпваме“ въздух през белите дробове.
Дихателният обем е количествен израз на дълбочината на дишане. Жизненият капацитет на белите дробове определя максималния обем въздух, който може да бъде въведен или отстранен от белите дробове по време на едно вдишване или издишване. Средният жизнен капацитет на белите дробове при мъжете е 4000 - 5500 ml, при жените - 3000 - 4500 ml. Физическото обучение и различни разтягания на гърдите могат да увеличат VC.
След максимално дълбоко издишване в белите дробове остават около 1200 ml въздух. Това - остатъчен обем. По-голямата част от него може да бъде отстранена от белите дробове само с отворен пневмоторакс.
Остатъчният обем се определя основно от еластичността на диафрагмата и междуребрените мускули. Увеличаването на подвижността на гръдния кош и намаляването на остатъчния обем е важна задача при подготовката за гмуркане на голяма дълбочина. Гмуркания под остатъчния обем за обикновен нетрениран човек са гмуркания на дълбочина над 30-35 метра. Един от популярните начини за увеличаване на еластичността на диафрагмата и намаляване на остатъчния белодробен обем е редовното извършване на уддияна бандха.
Максималното количество въздух, което може да се задържи в белите дробове, се нарича общ белодробен капацитет, той е равен на сумата от остатъчния обем и жизнения капацитет на белите дробове (в използвания пример: 1200 ml + 4800 ml = 6000 ml).
Обемът на въздуха в белите дробове в края на тихо издишване (с отпуснати дихателни мускули) се нарича функционален остатъчен капацитет на белите дробове. Той е равен на сумата от остатъчния обем и експираторния резервен обем (в използвания пример: 1200 ml + 1300 ml = 2500 ml). Функционалният остатъчен капацитет на белите дробове е близък до обема на алвеоларния въздух преди началото на вдишването.
Вентилацията се определя от обема на вдишвания или издишван въздух за единица време. Обикновено се измерва минутен обем на дишане. Вентилацията на белите дробове зависи от дълбочината и честотата на дишането, която в покой варира от 12 до 18 вдишвания в минута. Минутният обем на дишане е равен на произведението на дихателния обем и дихателната честота, т.е. приблизително 6-9 л.
За оценка на белодробните обеми се използва спирометрия - метод за изследване на функцията на външното дишане, който включва измерване на обемни и скоростни параметри на дишането. Препоръчваме това проучване на всеки, който планира сериозно да се занимава с свободно гмуркане.
Въздухът се намира не само в алвеолите, но и в дихателните пътища. Те включват носната кухина (или устата по време на орално дишане), назофаринкса, ларинкса, трахеята и бронхите. Въздухът в дихателните пътища (с изключение на респираторните бронхиоли) не участва в газообмена. Следователно, луменът на дихателните пътища се нарича
анатомично мъртво пространство. Когато вдишвате, последните порции атмосферен въздух навлизат в мъртвото пространство и, без да променят състава си, го напускат при издишване.
Обемът на анатомичното мъртво пространство е около 150 ml или приблизително 1/3 от дихателния обем при тихо дишане. Тези. от 500 ml вдишван въздух само около 350 ml влизат в алвеолите. В края на тихото издишване в алвеолите има около 2500 ml въздух, така че при всяко тихо вдишване само 1/7 от алвеоларния въздух се обновява.
- < Назад
Основните методи за изследване на дишането при хора включват:
· Спирометрията е метод за определяне на жизнения капацитет на белите дробове (VC) и съставните му въздушни обеми.
· Спирографията е метод за графично записване на показатели за функцията на външната част на дихателната система.
· Пневмотахометрията е метод за измерване на максималната скорост на вдишване и издишване при форсирано дишане.
· Пневмографията е метод за регистриране на дихателните движения на гръдния кош.
· Пиковата флуорометрия е лесен начин за самооценка и постоянно наблюдение на бронхиалната проходимост. Устройството - пиков дебитомер ви позволява да измервате обема на въздуха, преминаващ по време на издишване за единица време (пиков експираторен поток).
· Функционални тестове (Stange и Genche).
Спирометрия
Функционалното състояние на белите дробове зависи от възрастта, пола, физическото развитие и редица други фактори. Най-честата характеристика на състоянието на белите дробове е измерването на белодробните обеми, които показват развитието на дихателните органи и функционалните резерви на дихателната система. Обемът на вдишания и издишания въздух може да се измери с помощта на спирометър.
Спирометрията е най-важният начин за оценка на дихателната функция. Този метод определя жизнения капацитет на белите дробове, белодробните обеми, както и обемната скорост на въздушния поток. По време на спирометрията човек вдишва и издишва възможно най-силно. Най-важните данни се осигуряват чрез анализ на експираторната маневра - издишване. Белодробните обеми и капацитети се наричат статични (основни) респираторни параметри. Има 4 първични белодробни обема и 4 капацитета.
Жизнен капацитет на белите дробове
Жизненият капацитет на белите дробове е максималното количество въздух, което може да бъде издишано след максимално вдишване. По време на изследването се определя действителният жизнен капацитет, който се сравнява с очаквания жизнен капацитет (VC) и се изчислява по формула (1). При възрастен със среден ръст BEL е 3-5 литра. При мъжете стойността му е приблизително 15% по-висока, отколкото при жените. Учениците на възраст 11-12 години имат VAL от около 2 литра; деца под 4 години - 1 литър; новородени - 150 мл.
ВИТ=ДО+РОВД+РОВД, (1)
Където жизненият капацитет е жизненият капацитет на белите дробове; DO - дихателен обем; ROVD - инспираторен резервен обем; ROvyd - експираторен резервен обем.
JEL (l) = 2,5 Хрост (m). (2)
Дихателен обем
Дихателният обем (TV) или дълбочината на дишане е обемът на вдишаните и
въздух, издишан в покой. При възрастни DO = 400-500 ml, при деца на 11-12 години - около 200 ml, при новородени - 20-30 ml.
Експираторен резервен обем
Експираторен резервен обем (ERV) е максималният обем, който може да се издиша с усилие след тихо издишване. ROvyd = 800-1500 мл.
Инспираторен резервен обем
Инспираторният резервен обем (IRV) е максималният обем въздух, който може допълнително да се вдиша след тихо вдишване. Инспираторният резервен обем може да се определи по два начина: изчислен или измерен със спирометър. За да се изчисли, от стойността на жизнения капацитет е необходимо да се извади сумата от резервните обеми на дишането и издишването. За да определите инспираторния резервен обем с помощта на спирометър, трябва да напълните спирометъра с 4 до 6 литра въздух и след тихо вдишване от атмосферата да вземете максимално въздух от спирометъра. Разликата между първоначалния обем въздух в спирометъра и обема, оставащ в спирометъра след дълбоко вдишване, съответства на инспираторния резервен обем. ROVD =1500-2000 мл.
Остатъчен обем
Остатъчен обем (VR) е обемът на въздуха, оставащ в белите дробове дори след максимално издишване. Измерва се само с индиректни методи. Принципът на един от тях е, че чужд газ като хелий се инжектира в белите дробове (метод на разреждане) и обемът на белите дробове се изчислява чрез промяна на концентрацията му. Остатъчният обем е 25-30% от жизнения капацитет. Приемайте ОО=500-1000 мл.
Общ белодробен капацитет
Общият белодробен капацитет (TLC) е количеството въздух в белите дробове след максимално вдишване. ТЕЛ = 4500-7000 мл. Изчислено по формула (3)
OEL=VEL+OO. (3)
Функционален остатъчен капацитет на белите дробове
Функционалният остатъчен белодробен капацитет (FRC) е количеството въздух, оставащо в белите дробове след тихо издишване.
Изчислено по формула (4)
ФОЕЛ=РОВД. (4)
Входен капацитет
Входящият капацитет (IUC) е максималният обем въздух, който може да се вдиша след тихо издишване. Изчислено по формула (5)
EVD=DO+ROVD. (5)
В допълнение към статичните показатели, характеризиращи степента на физическо развитие на дихателния апарат, има допълнителни динамични показатели, които дават информация за ефективността на белодробната вентилация и функционалното състояние на дихателните пътища.
Форсиран жизнен капацитет
Форсираният жизнен капацитет (FVC) е количеството въздух, което може да бъде издишано по време на форсирано издишване след максимално вдишване. Обикновено разликата между VC и FVC е 100-300 ml. Увеличаването на тази разлика до 1500 ml или повече показва съпротивление на въздушния поток поради стесняване на лумена на малките бронхи. FVC = 3000-7000 мл.
Анатомично мъртво пространство
Анатомичното мъртво пространство (ADS) - обемът, в който не се извършва обмен на газ (назофаринкс, трахея, големи бронхи) - не може да бъде директно определено. DMP = 150 мл.
Скорост на дишане
Дихателната честота (RR) е броят на дихателните цикли за една минута. BH = 16-18 bpm/min.
Минутен обем на дишане
Минутен дихателен обем (MVR) е количеството въздух, вентилиран в белите дробове за 1 минута.
MOD = TO + BH. MOD = 8-12 л.
Алвеоларна вентилация
Алвеоларната вентилация (AV) е обемът на издишания въздух, навлизащ в алвеолите. AB = 66 - 80% от mod. AB = 0,8 l/min.
Резерв на дишане
Дихателният резерв (RR) е показател, характеризиращ възможностите за увеличаване на вентилацията. Обикновено RD е 85% от максималната белодробна вентилация (MVV). MVL = 70-100 l/min.
Дихателни фази.
Процес на външно дишанесе причинява от промени в обема на въздуха в белите дробове по време на фазите на вдишване и издишване на дихателния цикъл. При тихо дишане отношението на продължителността на вдишване към издишване в дихателния цикъл е средно 1:1,3. Външното дишане на човек се характеризира с честотата и дълбочината на дихателните движения. Скорост на дишанечовек се измерва с броя на дихателните цикли в рамките на 1 минута и стойността му в покой при възрастен варира от 12 до 20 за 1 минута. Този показател на външното дишане се увеличава с физическа работа, повишаване на температурата на околната среда и също се променя с възрастта. Например при новородени честотата на дишане е 60-70 за 1 минута, а при хора на възраст 25-30 години - средно 16 за 1 минута. Дълбочина на дишанеопределя се от обема на вдишания и издишания въздух по време на един дихателен цикъл. Продуктът от честотата на дихателните движения и тяхната дълбочина характеризира основната стойност на външното дишане - вентилация. Количествена мярка за белодробна вентилация е минутният обем на дишането - това е обемът въздух, който човек вдишва и издишва за 1 минута. Минутният обем на дишането на човек в покой варира между 6-8 литра. По време на физическа работа минутният дихателен обем на човек може да се увеличи 7-10 пъти.
Ориз. 10.5. Обем и капацитет на въздуха в белите дробове на човека и кривата (спирограма) на промените в обема на въздуха в белите дробове по време на тихо дишане, дълбоко вдишване и издишване. FRC - функционален остатъчен капацитет.
Белодробни въздушни обеми. IN дихателна физиологияе възприета унифицирана номенклатура на белодробните обеми при човека, които изпълват белите дробове при тихо и дълбоко дишане по време на фазите на вдишване и издишване на дихателния цикъл (фиг. 10.5). Обемът на белите дробове, който се вдишва или издишва от човек по време на тихо дишане, се нарича дихателен обем. Стойността му при тихо дишане е средно 500 ml. Максималното количество въздух, което човек може да вдиша над дихателния обем, се нарича инспираторен резервен обем(средно 3000 мл). Максималното количество въздух, което човек може да издиша след тихо издишване, се нарича експираторен резервен обем (средно 1100 ml). И накрая, количеството въздух, което остава в белите дробове след максимално издишване, се нарича остатъчен обем, неговата стойност е приблизително 1200 ml.
Сумата от два или повече белодробни обема се нарича белодробен капацитет. Обем на въздухав човешките бели дробове се характеризира с инспираторен белодробен капацитет, витален белодробен капацитет и функционален остатъчен белодробен капацитет. Инспираторният капацитет (3500 ml) е сумата от дихателния обем и инспираторния резервен обем. Жизнен капацитет на белите дробове(4600 ml) включва дихателен обем и резервни обеми на вдишване и издишване. Функционален остатъчен белодробен капацитет(1600 ml) е сумата от експираторния резервен обем и остатъчния белодробен обем. Сума жизнен капацитет на белите дробовеИ остатъчен обемсе нарича общ белодробен капацитет, чиято средна стойност при човека е 5700 мл.
При вдишване човешките бели дробовепоради свиване на диафрагмата и външните междуребрени мускули, те започват да увеличават обема си от нивото и стойността му при тихо дишане е дихателен обем, а при дълбоко дишане – достига различни стойности резервен обемвдишайте. При издишване обемът на белите дробове се връща до първоначалното ниво на функционална функция. остатъчен капацитетпасивно, поради еластична тяга на белите дробове. Ако въздухът започне да навлиза в обема на издишания въздух функционален остатъчен капацитет, което се случва по време на дълбоко дишане, както и при кашляне или кихане, тогава издишването се извършва чрез свиване на мускулите на коремната стена. В този случай стойността на интраплевралното налягане, като правило, става по-висока от атмосферното налягане, което определя най-високата скорост на въздушния поток в дихателните пътища.
2. Техника спирография .
Изследването се провежда сутрин на празен стомах. Преди изследването на пациента се препоръчва да остане спокоен в продължение на 30 минути и също така да спре приема на бронходилататори не по-късно от 12 часа преди началото на изследването.
Спирографската крива и показателите за белодробна вентилация са показани на фиг. 2.
Статични индикатори(определя се по време на тихо дишане).
Основните променливи, използвани за показване на наблюдаваните индикатори за външно дишане и за конструиране на конструктивни индикатори, са: обем на респираторния газов поток, V (л) и време T ©. Връзките между тези променливи могат да бъдат представени под формата на графики или диаграми. Всички те са спирограми.
Графиката на обема на потока на смес от респираторни газове спрямо времето се нарича спирограма: сила на звукапоток - време.
Графиката на връзката между обемния дебит на смес от дихателни газове и обема на потока се нарича спирограма: обемна скоростпоток - сила на звукапоток.
Измерете дихателен обем(DO) - средният обем въздух, който пациентът вдишва и издишва по време на нормално дишане в покой. Обикновено е 500-800 мл. Частта от утайките, която участва в газообмена, се нарича алвеоларен обем(AO) и средно се равнява на 2/3 от стойността на DO. Остатъкът (1/3 от стойността на DO) е функционален обем на мъртвото пространство(FMP).
След спокойно издишване пациентът издишва възможно най-дълбоко - премерено експираторен резервен обем(ROvyd), което обикновено е 1000-1500 ml.
След спокойно вдишване се поема възможно най-дълбок дъх – премерен инспираторен резервен обем(Ровд). При анализ на статичните показатели се изчислява инспираторен капацитет(Evd) - сумата от DO и Rovd, която характеризира способността на белодробната тъкан да се разтяга, както и жизнен капацитет(VC) - максималният обем, който може да се вдиша след най-дълбокото издишване (сумата от DO, RO VD и Rovyd обикновено варира от 3000 до 5000 ml).
След нормално тихо дишане се извършва дихателна маневра: поема се възможно най-дълбокото дъх и след това най-дълбокото, най-рязко и най-дълго (поне 6 s) издишване. Така се определя форсиран жизнен капацитет(FVC) - обемът въздух, който може да се издиша по време на принудително издишване след максимално вдишване (обикновено 70-80% VC).
Като последен етап от изследването се извършва запис максимална вентилация(MVL) - максималният обем въздух, който може да бъде вентилиран от белите дробове за 1 минута. MVL характеризира функционалния капацитет на апарата за външно дишане и обикновено е 50-180 литра. Намаляване на MVL се наблюдава при намаляване на белодробните обеми поради рестриктивни (ограничаващи) и обструктивни нарушения на белодробната вентилация.
При анализиране на спирографската крива, получена при маневрата с принудително издишване, измервайте определени показатели за скорост (фиг. 3):
1) форсиран експираторен обемпрез първата секунда (FEV 1) - обемът въздух, който се издишва през първата секунда с възможно най-бързо издишване; измерва се в ml и се изчислява като процент от FVC; здравите хора издишват най-малко 70% от FVC през първата секунда;
2) проба или Индекс Tiffno- съотношение FEV 1 (ml)/VC (ml), умножено по 100%; обикновено е поне 70-75%;
3) максимална обемна скорост на въздуха при ниво на издишване от 75% FVC (MOV 75), оставащ в белите дробове;
4) максимална обемна скорост на въздуха при ниво на издишване от 50% FVC (MOV 50), оставащ в белите дробове;
5) максимална обемна скорост на въздуха при ниво на издишване от 25% FVC (MOV 25), оставащ в белите дробове;
6) средна обемна скорост на принудително издишване, изчислена в интервала на измерване от 25 до 75% FVC (SES 25-75).
Символи на диаграмата.
Индикатори за максимално принудително издишване:
25 ÷ 75% FEV- обемен дебит в средния интервал на форсирано издишване (между 25% и 75%
жизнения капацитет на белите дробове),
FEV1- обем на потока през първата секунда на форсираното издишване.
Ориз. 3. Спирографска крива, получена при форсирана експираторна маневра. Изчисляване на показателите FEV 1 и SOS 25-75
Изчисляването на показателите за скорост е от голямо значение за идентифициране на признаци на бронхиална обструкция. Намаляването на индекса Tiffno и FEV1 е характерен признак на заболявания, които са придружени от намаляване на бронхиалната проходимост - бронхиална астма, хронична обструктивна белодробна болест, бронхиектазии и др. Показателите на MOS са с най-голяма стойност при диагностицирането на началните прояви на бронхиална обструкция. SOS 25-75 отразява състоянието на проходимостта на малките бронхи и бронхиолите. Последният показател е по-информативен от FEV1 за идентифициране на ранни обструктивни нарушения.
Поради факта, че в Украйна, Европа и САЩ има известна разлика в обозначението на белодробните обеми, капацитет и показатели за скорост, които характеризират белодробната вентилация, представяме обозначенията на тези показатели на руски и английски (Таблица 1).
Маса 1.Наименование на показателите за белодробна вентилация на руски и английски език
| Име на индикатора на руски | Прието съкращение | Име на индикатора на английски | Прието съкращение |
| Жизнен капацитет на белите дробове | жизнен капацитет | Жизнен капацитет | V.C. |
| Дихателен обем | ПРЕДИ | Дихателен обем | телевизор |
| Инспираторен резервен обем | Ровд | Инспираторен резервен обем | IRV |
| Експираторен резервен обем | Ровид | Експираторен резервен обем | ERV |
| Максимална вентилация | MVL | Максимална доброволна вентилация | M.W. |
| Форсиран жизнен капацитет | FVC | Форсиран жизнен капацитет | FVC |
| Форсиран експираторен обем през първата секунда | FEV1 | Форсиран експираторен обем 1 сек | FEV1 |
| Индекс Tiffno | IT или FEV 1/VC% | FEV1% = FEV1/VC% | |
| Максимална скорост на потока в момента на издишване 25% FVC остават в белите дробове | MOS 25 | Максимален експираторен поток 25% FVC | MEF25 |
| Форсиран експираторен поток 75% FVC | FEF75 | ||
| Максимална скорост на потока в момента на издишване на 50% FVC, оставащи в белите дробове | MOS 50 | Максимален експираторен поток 50% FVC | MEF50 |
| Форсиран експираторен поток 50% FVC | FEF50 | ||
| Максимална скорост на потока в момента на издишване 75% FVC остават в белите дробове | MOS 75 | Максимален експираторен поток 75% FVC | MEF75 |
| Форсиран експираторен поток 25% FVC | FEF25 | ||
| Средна експираторна обемна скорост на потока в диапазона от 25% до 75% FVC | SOS 25-75 | Максимален експираторен поток 25-75% FVC | MEF25-75 |
| Форсиран експираторен поток 25-75% FVC | FEF25-75 |
Таблица 2.Наименование и съответствие на показателите за белодробна вентилация в различни страни
| Украйна | Европа | САЩ |
| месец 25 | MEF25 | FEF75 |
| mos 50 | MEF50 | FEF50 |
| mos 75 | MEF75 | FEF25 |
| SOS 25-75 | MEF25-75 | FEF25-75 |
Всички показатели на белодробната вентилация са променливи. Те зависят от пола, възрастта, теглото, ръста, положението на тялото, състоянието на нервната система на пациента и други фактори. Следователно, за правилна оценка на функционалното състояние на белодробната вентилация, абсолютната стойност на един или друг показател е недостатъчна. Необходимо е да се сравнят получените абсолютни показатели със съответните стойности при здрав човек на същата възраст, ръст, тегло и пол - така наречените правилни показатели. Това сравнение се изразява като процент спрямо съответния индикатор. За патологични се считат отклонения, надвишаващи 15-20% от очакваната стойност.
5. СПИРОГРАФИЯ С РЕГИСТРАЦИЯ НА КРЪГА ПОТОК-ОБЕМ
Спирографияс регистриране на цикъла на обема на потока - модерен метод за изследване на белодробната вентилация, който се състои в определяне на обемната скорост на въздушния поток в инхалационния тракт и графичното му показване под формата на контур на обема на потока по време на тихо дишане на пациента и когато извършва определени дихателни маневри. В чужбина този метод се нарича спирометрия.
ПредназначениеИзследването е за диагностициране на вида и степента на нарушенията на белодробната вентилация въз основа на анализа на количествените и качествени промени в спирографските показатели.
Показанията и противопоказанията за прилагане на метода са подобни на тези при класическата спирография.
Методика. Изследването се провежда през първата половина на деня, независимо от приема на храна. Пациентът е помолен да затвори двата носни прохода със специална скоба, да вземе индивидуален стерилизиран мундщук в устата си и плътно да го стисне с устни. Пациентът в седнало положение диша през тръбата по протежение на отворена верига, като практически не изпитва съпротивление при дишане
Процедурата за извършване на дихателни маневри със запис на кривата поток-обем на принудително дишане е идентична с тази, извършена при записване на FVC по време на класическа спирография. На пациента трябва да се обясни, че при тест с форсирано дишане трябва да се издиша в уреда, сякаш се гасят свещите на торта за рожден ден. След период на тихо дишане пациентът поема максимално дълбоко въздух, което води до записване на елипсовидна крива (AEB крива). След това пациентът прави най-бързото и интензивно принудително издишване. В този случай се записва крива с характерна форма, която при здрави хора прилича на триъгълник (фиг. 4).
Ориз. 4. Нормална верига (крива) на връзката между обемния дебит и обема на въздуха по време на дихателни маневри. Вдишването започва в точка A, издишването започва в точка B. POSV се записва в точка C. Максималният експираторен поток в средата на FVC съответства на точка D, максималният инспираторен поток на точка E
Спирограма: обемна скорост на потока - обем на потока на принудително вдишване/издишване.
Максималната експираторна обемна скорост на въздушния поток се показва от началната част на кривата (точка C, където пикова скорост на издишване- POS EXP) - След това обемният дебит намалява (точка D, където се записва MOC 50) и кривата се връща в първоначалното си положение (точка A). В този случай кривата поток-обем описва връзката между обемната скорост на въздушния поток и белодробния обем (белодробния капацитет) по време на дихателните движения.
Данните за скоростите и обемите на въздушния поток се обработват от персонален компютър, благодарение на адаптиран софтуер. Кривата поток-обем се показва на екрана на монитора и може да бъде отпечатана на хартия, записана на магнитен носител или в паметта на персонален компютър.
Съвременните устройства работят със спирографски сензори в отворена система с последващо интегриране на сигнала на въздушния поток за получаване на синхронни стойности на белодробните обеми. Компютърно изчислените резултати от изследването се отпечатват заедно с кривата поток-обем на хартия в абсолютни стойности и като процент от необходимите стойности. В този случай по абсцисната ос се нанася FVC (въздушен обем), а по ординатната ос се нанася въздушният поток, измерен в литри в секунда (l/s) (Фиг. 5).
Ориз. 5. Крива поток-обем на форсирано дишане и показатели за белодробна вентилация при здрав човек
Ориз. 6
Схема на спирограмата на FVC и съответната крива на форсирания експиратор в координати “поток-обем”: V - ос на обема; V" - ос на потока
Примката поток-обем е първата производна на класическата спирограма. Въпреки че кривата поток-обем съдържа по същество същата информация като класическата спирограма, визуализирането на връзката между потока и обема позволява по-задълбочено вникване във функционалните характеристики както на горните, така и на долните дихателни пътища (фиг. 6). Изчисляването на високо информативни показатели MOS 25, MOS 50, MOS 75 с помощта на класическа спирограма има редица технически трудности при извършване на графични изображения. Следователно резултатите от него не са много точни.В тази връзка е по-добре посочените показатели да се определят с помощта на кривата поток-обем.
Оценката на промените в скоростните спирографски показатели се извършва според степента на тяхното отклонение от правилната стойност. По правило стойността на индикатора за потока се приема като долна граница на нормата, която е 60% от правилното ниво.
 |  |
|
 |  |
| Спирограф MasterScreen Pneumo | Спирограф FlowScreen II |
 |
| Спирометър-спирограф SpiroS-100 ALTONIKA, LLC (РУСИЯ) |
 |
|
|
Честота на дишане -броя на вдишванията и издишванията за единица време. Един възрастен прави средно 15-17 дихателни движения в минута. Обучението е от голямо значение. При обучени хора дихателните движения се извършват по-бавно и възлизат на 6-8 вдишвания в минута. Така при новородените RR зависи от редица фактори. В изправено положение RR е по-голям, отколкото в седнало или легнало положение. По време на сън дишането е по-рядко (с около 1/5).
По време на мускулна работа дишането се увеличава 2-3 пъти, достигайки 40-45 цикъла в минута или повече при някои видове спортни упражнения. Дихателната честота се влияе от температурата на околната среда, емоциите и умствената работа.
Дълбочина на дишане или дихателен обем -количеството въздух, което човек вдишва и издишва по време на тихо дишане. При всяко дишане в белите дробове се обменят 300-800 ml въздух. Дихателният обем (TV) намалява с увеличаване на дихателната честота.
Минутен обем на дишане- количеството въздух, което преминава през белите дробове за минута. Определя се от произведението на количеството вдишван въздух и броя на дихателните движения за 1 минута: MOD = DO x RR.
При възрастен MOD е 5-6 литра. Свързаните с възрастта промени в параметрите на външното дишане са представени в таблица. 27.
Таблица 27. Показатели за външно дишане (според: Хрипкова, 1990)
Дишането на новороденото е учестено и повърхностно и подлежи на значителни колебания. С възрастта се наблюдава намаляване на дихателната честота, увеличаване на дихателния обем и белодробната вентилация. Поради по-високата дихателна честота, децата имат значително по-висок минутен дихателен обем (изчислен на 1 kg тегло) от възрастните.
Вентилацията може да варира в зависимост от поведението на детето. През първите месеци от живота тревожността, плачът и крясъците увеличават вентилацията 2-3 пъти, главно поради увеличаване на дълбочината на дишането.
Мускулната работа увеличава минутния обем на дишането пропорционално на големината на натоварването. Колкото по-големи са децата, толкова по-интензивна мускулна работа могат да извършват и толкова повече се увеличава вентилацията им. Въпреки това, под влияние на обучението, същата работа може да се извърши с по-малко увеличение на вентилацията. В същото време тренираните деца са в състояние да увеличат своя минутен обем на дишане при работа до по-високо ниво от техните връстници, които не се занимават с физически упражнения (цитирано от: Маркосян, 1969). С възрастта ефектът от тренировките е по-изразен и при юноши на 14-15 години тренировките предизвикват същите значителни промени в белодробната вентилация, както при възрастните.
Жизнен капацитет на белите дробове- най-голямото количество въздух, което може да се издиша след максимално вдишване. Жизненият капацитет (VC) е важна функционална характеристика на дишането и се състои от дихателен обем, инспираторен резервен обем и експираторен резервен обем.
В покой дихателният обем е малък в сравнение с общия обем въздух в белите дробове. Следователно човек може както да вдишва, така и да издишва голям допълнителен обем. Инспираторен резервен обем(RO ind) - количеството въздух, което човек може допълнително да вдиша след нормално вдишване и е 1500-2000 ml. Експираторен резервен обем(RO издишване) - количеството въздух, което човек може допълнително да издиша след тихо издишване; обемът му е 1000-1500 мл.
Дори след най-дълбокото издишване определено количество въздух остава в алвеолите и дихателните пътища на белите дробове - това остатъчен обем(OO). При тихо дишане обаче в белите дробове остава значително повече въздух от остатъчния обем. Количеството въздух, оставащо в белите дробове след тихо издишване, се нарича функционален остатъчен капацитет(FOE). Състои се от остатъчен белодробен обем и експираторен резервен обем.
Най-голямото количество въздух, което напълно изпълва белите дробове, се нарича общ белодробен капацитет (TLC). Той включва остатъчен въздушен обем и жизнен капацитет на белите дробове. Връзката между обема и капацитета на белите дробове е представена на фиг. 8 (Atl., стр. 169). Жизненият капацитет се променя с възрастта (Таблица 28). Тъй като измерването на жизнения капацитет на белите дробове изисква активно и съзнателно участие на самото дете, той се измерва при деца от 4-5 годишна възраст.
До 16-17-годишна възраст жизненият капацитет на белите дробове достига стойности, характерни за възрастен. Жизненият капацитет на белия дроб е важен показател за физическото развитие.
Таблица 28. Среден жизнен капацитет на белите дробове, ml (според: Хрипкова, 1990)
От детството до 18-19-годишна възраст жизненият капацитет на белите дробове нараства, от 18 до 35 години остава на постоянно ниво, а след 40 намалява. Това се дължи на намаляване на еластичността на белите дробове и подвижността на гръдния кош.
Жизненият капацитет на белите дробове зависи от редица фактори, по-специално от дължината на тялото, теглото и пола. За да се оцени жизнения капацитет, правилната стойност се изчислява по специални формули:
за мъже:
VC трябва да = [(височина, см∙ 0,052)] - [(възраст, години ∙ 0,022)] - 3,60;
за жени:
VC трябва да = [(височина, см∙ 0,041)] - [(възраст, години ∙ 0,018)] - 2,68;
за момчета 8-10 години:
VC трябва да = [(височина, см∙ 0,052)] - [(възраст, години ∙ 0,022)] - 4,6;
за момчета 13-16 години:
VC трябва да = [(височина, см∙ 0,052)] - [(възраст, години ∙ 0,022)] - 4,2
за момичета 8-16 години:
VC трябва да = [(височина, см∙ 0,041)] - [(възраст, години ∙ 0,018)] - 3,7
Жените имат жизнен капацитет с 25% по-малък от мъжете; при тренирани хора е по-голяма отколкото при нетренирани хора. Особено висока е при спортове като плуване, бягане, ски, гребане и др. Така например за гребци е 5500 мл, за плувци - 4900 мл, гимнастици - 4300 мл, футболисти - 4 200 мл, щангисти - около 4000 мл. За определяне на жизнения капацитет на белите дробове се използва спирометър (метод на спирометрия). Състои се от съд с вода и друг съд с вместимост най-малко 6 литра, поставен обърнат в него, съдържащ въздух. Към дъното на този втори съд е свързана система от тръби. Пациентът диша през тези тръби, така че въздухът в белите дробове и в съда образува една система.
Обмен на газ
Съдържание на газове в алвеолите. По време на акта на вдишване и издишване човек постоянно вентилира белите дробове, поддържайки газовия състав в алвеолите. Човек вдишва атмосферен въздух с високо съдържание на кислород (20,9%) и ниско съдържание на въглероден диоксид (0,03%). Издишаният въздух съдържа 16,3% кислород и 4% въглероден диоксид. При вдишване от 450 ml вдишван атмосферен въздух само около 300 ml влизат в белите дробове, а около 150 ml остават в дихателните пътища и не участват в газообмена. При издишване, което следва вдишване, този въздух се изхвърля непроменен, тоест не се различава по състав от атмосферния въздух. Затова се нарича въздух мъртъв,или вреден,пространство. Въздухът, който достига до белите дробове, тук се смесва с 3000 ml въздух, който вече е в алвеолите. Газовата смес в алвеолите, участваща в газообмена, се нарича алвеоларен въздух. Входящата порция въздух е малка в сравнение с обема, към който се добавя, така че пълното обновяване на целия въздух в белите дробове е бавен и периодичен процес. Обменът между атмосферния и алвеоларния въздух има малък ефект върху алвеоларния въздух и неговият състав остава практически постоянен, както се вижда от табл. 29.
Таблица 29. Състав на вдишания, алвеоларен и издишан въздух, в%
Когато се сравнява съставът на алвеоларния въздух със състава на вдишвания и издишван въздух, става ясно, че тялото задържа една пета от входящия кислород за своите нужди, докато количеството CO 2 в издишания въздух е 100 пъти по-голямо от количеството които влизат в тялото при вдишване. В сравнение с вдишания въздух той съдържа по-малко кислород, но повече CO2. Алвеоларният въздух влиза в близък контакт с кръвта и газовият състав на артериалната кръв зависи от неговия състав.
Децата имат различен състав както на издишания, така и на алвеоларния въздух: колкото по-малки са децата, толкова по-нисък е процентът им на въглероден диоксид и колкото по-висок е процентът на кислород в издишания и алвеоларен въздух, съответно, толкова по-нисък е процентът на използвания кислород (Таблица 30) . Следователно, децата имат ниска ефективност на белодробната вентилация. Следователно, за същия обем консумиран кислород и отделен въглероден диоксид, детето трябва да вентилира белите си дробове повече от възрастните.
Таблица 30. Състав на издишания и алвеоларен въздух
(средни данни за: Шалков, 1957; комп. от: Маркосян, 1969)
Тъй като малките деца дишат често и повърхностно, голяма част от приливния обем е обемът на „мъртвото“ пространство. В резултат на това издишаният въздух се състои повече от атмосферен въздух и има по-нисък процент на въглероден диоксид и по-нисък процент на кислород, използван от даден обем на дишане. В резултат на това ефективността на вентилацията при деца е ниска. Въпреки повишения процент на кислород в алвеоларния въздух в сравнение с възрастните при деца, той не е значителен, тъй като 14-15% кислород в алвеолите е достатъчен за пълно насищане на хемоглобина в кръвта. Повече кислород, отколкото е свързан от хемоглобина, не може да премине в артериалната кръв. Ниското ниво на въглероден диоксид в алвеоларния въздух при деца показва по-ниското му съдържание в артериалната кръв в сравнение с възрастните.
Обмен на газове в белите дробове. Газообменът в белите дробове се осъществява в резултат на дифузията на кислород от алвеоларния въздух в кръвта и въглероден диоксид от кръвта в алвеоларния въздух. Дифузията възниква поради разликата в парциалното налягане на тези газове в алвеоларния въздух и тяхното насищане в кръвта.
Парциално налягане- това е частта от общото налягане, която представлява дела на даден газ в газовата смес. Парциалното налягане на кислорода в алвеолите (100 mmHg) е значително по-високо от напрежението на O2 във венозната кръв, навлизаща в капилярите на белите дробове (40 mmHg). Параметрите на парциалното налягане за CO 2 имат обратна стойност - 46 mm Hg. Изкуство. в началото на белодробните капиляри и 40 mm Hg. Изкуство. в алвеолите. Парциалното налягане и напрежението на кислорода и въглеродния диоксид в белите дробове са дадени в табл. 31.
Таблица 31. Парциално налягане и напрежение на кислорода и въглеродния диоксид в белите дробове, mm Hg. Изкуство.
Тези градиенти на налягането (разлики) са движещата сила за дифузията на O 2 и CO 2, т.е. обмена на газ в белите дробове.
Дифузионният капацитет на белите дробове за кислород е много висок. Това се дължи на големия брой алвеоли (стотици милиони), тяхната голяма газообменна повърхност (около 100 m2), както и малката дебелина (около 1 микрон) на алвеоларната мембрана. Капацитетът на дифузия на белите дробове за кислород при хората е около 25 ml/min на 1 mmHg. Изкуство. За въглеродния диоксид, поради високата му разтворимост в белодробната мембрана, дифузионният капацитет е 24 пъти по-висок.
Дифузията на кислород се осигурява от разлика в парциалното налягане от около 60 mmHg. чл., а въглеродният диоксид - само около 6 mm Hg. Изкуство. Времето за преминаване на кръвта през капилярите на малкия кръг (около 0,8 s) е достатъчно за пълно изравняване на парциалното налягане и напрежението на газовете: кислородът се разтваря в кръвта и въглеродният диоксид преминава в алвеоларния въздух. Преходът на въглероден диоксид в алвеоларния въздух при относително малка разлика в налягането се обяснява с високия дифузионен капацитет на този газ (Atl., фиг. 7, стр. 168).
По този начин в белодробните капиляри се осъществява постоянен обмен на кислород и въглероден диоксид. В резултат на този обмен кръвта се насища с кислород и се освобождава от въглероден диоксид.
Един от основните методи за оценка на вентилационната функция на белите дробове, използван в практиката на медицинската трудова експертиза, е спирография, което ви позволява да определите статистически белодробни обеми - жизнен капацитет на белите дробове (VC), функционален остатъчен капацитет (FRC), остатъчен белодробен обем, общ белодробен капацитет, динамични белодробни обеми - дихателен обем, минутен обем, максимална вентилация.
Способността за пълно поддържане на газовия състав на артериалната кръв все още не гарантира липсата на белодробна недостатъчност при пациенти с бронхопулмонална патология. Артериализацията на кръвта може да се поддържа на ниво, близко до нормалното поради компенсаторно пренапрежение на механизмите, които го осигуряват, което също е признак на белодробна недостатъчност. Такива механизми включват на първо място функцията вентилация.
Адекватността на параметрите на обемната вентилация се определя от „ динамични белодробни обеми", които включват дихателен обемИ минутен обем на дишане (MOV).
Дихателен обемв покой при здрав човек е около 0,5 литра. В следствие МОДполучено чрез умножаване на необходимата основна метаболитна скорост с коефициент 4,73. Получените по този начин стойности са в диапазона 6-9 l. Въпреки това, сравнение на действителната стойност МОД(определена при условията на основната скорост на метаболизма или близка до нея) правилно има смисъл само за обобщена оценка на промените в стойността, която може да включва както промени в самата вентилация, така и смущения в консумацията на кислород.
За да се оценят действителните отклонения на вентилацията от нормата, е необходимо да се вземат предвид Коефициент на използване на кислород (KIO 2)- съотношение на абсорбирания O 2 (в ml/min) към МОД(в l/min).
Базиран коефициент на използване на кислородаможе да се прецени ефективността на вентилацията. При здрави хора CI е средно 40.
При КИО 2под 35 ml/l вентилацията е прекомерна по отношение на консумирания кислород ( хипервентилация), с увеличаване КИО 2над 45 мл/л говорим хиповентилация.
Друг начин за изразяване на ефективността на газообмена на белодробната вентилация е чрез дефиниране дихателен еквивалент, т.е. обемът на вентилирания въздух на 100 ml консумиран кислород: определете съотношението МОДспрямо количеството консумиран кислород (или въглероден диоксид - DE въглероден диоксид).
При здрав човек 100 ml консумиран кислород или отделен въглероден диоксид се осигуряват от обем вентилиран въздух близо до 3 l/min.
При пациенти с белодробна патология и функционални нарушения ефективността на газообмена е намалена, а консумацията на 100 ml кислород изисква по-голям обем на вентилация, отколкото при здрави хора.
При оценка на ефективността на вентилацията, увеличение честота на дишане(RR) се счита за типичен признак на дихателна недостатъчност, препоръчително е това да се вземе предвид по време на преглед на труда: при I степен на дихателна недостатъчност дихателната честота не надвишава 24, при II степен достига 28, при степен III дихателната честота е много висока.
