Резервне повітря у легенях. Дослідження легень

Дихальний об'єм (ДО) - це об'єм повітря, що вдихається і видихається при нормальному диханні, що дорівнює в середньому 500 мл (з коливаннями від 300 до 900 мл).

З нього близько 150 мл становить обсяг повітря функціонального мертвого простору (ВФМП) у гортані, трахеї, бронхах, яке не бере участі у газообміні. Функціональна роль ВФМП полягає в тому, що він поєднується з повітрям, що вдихається, зволожуючи і зігріваючи його.

Резервний обсяг видиху

Резервний обсяг видиху - це обсяг повітря, що дорівнює 1500 -2000 мл, який людина може видихнути, якщо після нормального видиху зробить максимальний видих.

Резервний обсяг вдиху

Резервний об'єм вдиху – це об'єм повітря, яке людина може вдихнути, якщо після нормального вдиху зробить максимальний вдих. дорівнює 1500 - 2000 мл.

Життєва ємність легень

Життєва ємність легень (ЖЕЛ) - максимальна кількість повітря, що видихається після найглибшого вдиху. ЖЕЛ є одним із основних показників стану апарату зовнішнього дихання, що широко використовується в медицині. Поруч із залишковим обсягом, тобто. обсягом повітря, що залишається в легенях після найглибшого видиху, ЖЕЛ утворює загальну ємність легень (ОЕЛ).

У нормі ЖЕЛ становить близько 3/4 загальної ємності легень і характеризує максимальний обсяг, у якого людина може змінювати глибину свого дихання. При спокійному диханні здорова доросла людина використовує невелику частину ЖЕЛ: вдихає та видихає 300-500 мл повітря (так званий дихальний об'єм). У цьому резервний обсяг вдиху, тобто. кількість повітря, яке людина здатна додатково вдихнути після спокійного вдиху, і резервний обсяг видиху, рівний обсягу повітря, що додатково видихається після спокійного видиху, становить в середньому приблизно по 1500 мл кожен. Під час фізичного навантаження дихальний обсяг зростає за рахунок використання резервів вдиху та видиху.

Життєва ємність легень є показником рухливості легень та грудної клітки. Незважаючи на назву, вона не відображає параметрів дихання в реальних («життєвих») умовах, тому що навіть при найвищих потребах, які пред'являються організмом до дихальної системи, глибина дихання ніколи не досягає максимального з можливих значень.

З практичної точки зору недоцільно встановлювати «єдину» норму для життєвої ємності легень, оскільки ця величина залежить від ряду факторів, зокрема від віку, статі, розмірів та положення тіла та ступеня тренованості.

З віком життєва ємність легень зменшується (особливо після 40 років). Це пов'язано зі зниженням еластичності легень та рухливості грудної клітки. У жінок у середньому на 25% менше, ніж у чоловіків.

Залежність від зростання можна обчислити за наступним рівнянням:

ЖЕЛ = 2.5 * зростання (м)

ЖЕЛ залежить від положення тіла: у вертикальному положенні вона дещо більша, ніж у горизонтальному положенні.

Пояснюється це тим, що у вертикальному положенні у легенях міститься менше крові. У тренованих людей (особливо у плавців, веслярів) вона може становити до 8 л, оскільки у спортсменів сильно розвинені допоміжні дихальні м'язи (великі та малі грудні).

Залишковий обсяг

Залишковий об'єм (ГО) - це об'єм повітря, що залишається у легенях після максимального видиху. дорівнює 1000 - 1500 мл.

Загальна ємність легень

Загальна (максимальна) ємність легень (ОЕЛ) є сумою дихального, резервних (вдих та видих) та залишкового обсягів і становить 5000 - 6000 мл.

Дослідження дихальних обсягів необхідне оцінки компенсації дихальної недостатності шляхом збільшення глибини дихання (вдиху і видиху).

Життєва ємність легень. Систематичні заняття фізкультурою та спортом сприяють розвитку дихальної мускулатури та розширенню грудної клітки. Вже через 6-7 місяців після початку занять плаванням або бігом життєва ємність легень у юних спортсменів може зрости на 500 куб. и більше. Зниження її – ознака перевтоми.

Вимірюється Життєва ємність легень спеціальним приладом – спірометром. Для цього спочатку закрийте пробкою отвір внутрішнього циліндра спірометра і продезінфікуйте його мундштук спиртом. Після глибокого вдиху зробіть через узятий у рот мундштук глибокий видих. При цьому повітря не повинно проходити повз мундштук або через ніс.

Вимір повторюють двічі, а щоденнику записують найвищий результат.

Життєва ємність легень у людини коливається від 2,5 до 5л, а в деяких спортсменів досягає 5,5л і більше. Життєва ємність легень залежить від віку, статі, фізичного розвитку та інших факторів. Зменшення її більш ніж на 300 куб.см може вказувати на перевтому.

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, що прийшли на зміну 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.

2. Спірометрія.Метод вимірювання дихальних об'ємів та ємностей. Розрізняють такі дихальні обсяги:

Дихальний обсяг –об'єм повітря, яке людина вдихає та видихає в умовах відносного фізіологічного спокою. У нормі цей показник у здорової людини може коливатися в діапазоні від 0,4 до 0,5 л;

Резервний обсяг вдиху –максимальний об'єм повітря, який може вдихнути додатково після спокійного вдиху. Розмір резервного обсягу вдиху становить 1.5 – 1.8 л.

Резервний обсяг видиху –максимальний об'єм повітря, який може додатково видихнути людина після спокійного видиху. У нормі ця величина може становити 1.0 - 1.4 л;

Залишковий обсяг –об'єм повітря, що залишається у легенях після максимального видиху. У здорової людини ця величина становить 1.0 – 1.5 л.

Для характеристики функції зовнішнього дихання нерідко вдаються до розрахунку дихальних ємностей, які складаються із суми тих чи інших дихальних обсягів:

Життєва ємність легень (ЖЕЛ)– складається із суми дихального об'єму, резервного об'єму вдиху та резервного об'єму видиху. У нормі коливається від 3 до 5 літрів. У чоловіків, як правило, цей показник вищий, ніж у жінок.

Місткість вдиху- дорівнює сумі дихального об'єму та резервного об'єму вдиху. У людини у нормі загалом становить 2.0 – 2.3 л.

Функціональна залишкова ємність (ФОЕ)– сума резервного обсягу видиху та залишкового обсягу. Цей показник можна розрахувати методами газового розведення з використанням спірографів закритого типу. Для визначення ФОЕ використовують інертний гелій газ, який включають до складу дихальної суміші.

VспхЗhe 1 = Vсп хЗhe 2 + ФОЕ х Сhe 2 ,де

Vсп -обсяг спірографа ; Зhe 1 –концентрація гелію у дихальній суміші спірографа до початку випробування; Зhe 2- Концентрація гелію в дихальній суміші в ході випробування. Звідси

ФОЕ = (Vсп (Зhe 1-Сhe 2)/Зhe 2;

Загальна ємність легень- Сума всіх дихальних обсягів.

Спірометрія реалізується за допомогою спеціальних приладів-спірометрів. Розрізняють спірометри сухі та вологі. На практичному занятті оцінимо дихальні обсяги з використанням різних варіантів спірометрів.

3. Спірографія –метод, що дозволяє реєструвати дихальну криву, спірограму, а потім шляхом спеціальних вимірювань та розрахунків проводити оцінку дихальних об'ємів та ємностей (див. рис. 5).

Мал. 5 Спірограма та дихальні обсяги та ємності. Позначення: ДО – дихальний об'єм; РІВ – резервний обсяг вдиху; РОВид.- резервний обсяг видиху; ЖЕЛ - життєва ємність легень.

5. Пневмотахометрія.Метод оцінки швидкості повітряних потоків. Як датчик використовують так звану трубку Флейша, яка з'єднується з реєструючим пристроєм. Цей показник використовується з метою оцінки стану дихальних м'язів.

6. Оксигемометрія та оксигемографія.Метод використовують з оцінки ступеня насичення крові киснем. При насиченні крові киснем вона набуває яскраво-червоного кольору і добре проникна для світлового потоку. Венозна кров, насичена вуглекислим газом, має темний колір і погано проникна для світлових променів. Оксигемометр містить світлочутливий елемент та джерело світла, які вбудовані у спеціальну кліпсу та фіксуються на вушну раковину. Світловий сигнал перетворюється на електричний струм, амплітуда якого відповідає інтенсивності світлового потоку, що пройшов через тканини вушної раковини. Далі сигнал посилюють і перетворюють на цифру, що і показує ступінь насичення крові киснем.

text_fields

text_fields

arrow_upward

Спільним всім живих клітин є процес розщеплення органічних молекул послідовним рядом ферментативних реакцій, у результаті вивільняється енергія. Практично будь-який процес, при якому окислення органічних речовин веде до виділення хімічної енергії, називають диханням.Якщо йому потрібний кисень, то дихання називаютьаеробним, а якщо реакції йдуть у відсутності кисню - анаеробнимдиханням. Для всіх тканин хребетних тварин і людини основним джерелом енергії є процеси аеробного окислення, які протікають у мітохондріях клітин, пристосованих для перетворення енергії окислення на енергію резервних макроергічних сполук типу АТФ. Послідовність реакцій, за допомогою яких клітини організму людини використовують енергію зв'язків органічних молекул, називається внутрішнім, тканиннимабо клітиннимдиханням.

Під диханням вищих тварин та людини розуміють сукупність процесів, що забезпечують надходження у внутрішнє середовище організму кисню, використання його для окислення органічних речовин та видалення з організму вуглекислого газу.

Функцію дихання у людини реалізують:

1) зовнішнє, або легеневе, дихання, що здійснює газообмін між зовнішнім і внутрішнім середовищем організму (між повітрям та кров'ю);
2) кровообіг, що забезпечує транспорт газів до тканин та від них;
3) кров як специфічне газотранспортне середовище;
4) внутрішнє або тканинне дихання, що здійснює безпосередній процес клітинного окислення;
5) засоби нейрогуморальної регуляції дихання.

Результатом діяльності системи зовнішнього дихання є збагачення крові киснем та звільнення від надлишку вуглекислоти.

Зміна газового складу крові в легенях забезпечують три процеси:

1) безперервна вентиляція альвеол підтримки нормального газового складу альвеолярного повітря;
2) дифузія газів через альвеолярно-капілярну мембрану в обсязі, достатньому для досягнення рівноваги тиску кисню та вуглекислого газу в альвеолярному повітрі та крові;
3) безперервний кровотік у капілярах легень відповідно до обсягу їх вентиляції.

Місткість легень

text_fields

text_fields

arrow_upward

Загальна ємність. Кількість повітря, що знаходиться в легенях після максимального вдиху, становить загальну ємність легень, величина якої у дорослої людини становить 4100-6000 мл (рис.8.1).
Вона складається з життєвої ємності легень, що є тою кількістю повітря (3000-4800 мл), яке виходить з легень при максимально глибокому видиху після максимально глибокого вдиху, і
залишкового повітря (1100-1200 мл), яке ще залишається в легенях після максимального видиху.

Загальна ємність = Життєва ємність + Залишковий обсяг

Життєва ємністьскладає три легеневі обсяги:

1) дихальний об'єм , Що являє собою об'єм (400 - 500 мл) повітря, що вдихається і видихається при кожному дихальному циклі;
2) резервний обсягвдиху (Додаткове повітря), тобто. той обсяг (1900-3300 мл) повітря, яке можна вдихнути при максимальному вдиху після звичайного вдиху;
3) резервний обсяг видиху (Резервне повітря), тобто. об'єм (700-1000 мл), який можна видихнути при максимальному видиху після звичайного видиху.

Життєва ємність = Резервний об'єм вдиху +Дихальний об'єм + Резервний об'єм видиху

функціональна залишкова ємність. При спокійному диханні після видиху у легенях залишається резервний обсяг видиху та залишковий обсяг. Суму цих обсягів називають функціональною залишковою ємністю,а також нормальною ємністю легень, ємністю спокою, ємністю рівноваги, буферним повітрям.

функціональна залишкова ємність = Резервний об'єм видиху + Залишковий об'єм

8.1. Легкові обсяги та ємності.

Легкові обсяги та ємності

У процесі легеневої вентиляції безперервно оновлюється газовий склад альвеолярного повітря. Розмір легеневої вентиляції визначається глибиною дихання, чи дихальним обсягом, і частотою дихальних рухів. Під час дихальних рухів легені людини заповнюються повітрям, що вдихається, об'єм якого є частиною загального обсягу легень. Для кількісного опису легеневої вентиляції загальну ємність легень поділили на кілька компонентів чи обсягів. У цьому легеневої ємністю називається сума двох і більше обсягів.

Легкові обсяги поділяють на статичні та динамічні. Статичні легеневі об'єми вимірюють при завершених дихальних рухах без обмеження їх швидкості. Динамічні легеневі обсяги вимірюють під час проведення дихальних рухів з обмеженням часу їх виконання.

Легкові обсяги. Обсяг повітря у легких та дихальних шляхах залежить від наступних показників: 1) антропометричних індивідуальних характеристик людини та дихальної системи; 2) властивостей легеневої тканини; 3) поверхневого натягу альвеол; 4) сили, що розвивається дихальними м'язами.

Дихальний обсяг (ДО)- об'єм повітря, яке вдихає та видихає людина під час спокійного дихання. У дорослої людини ДО становить приблизно 500 мл. Величина ДО залежить від умов виміру (спокій, навантаження, положення тіла). ДО розраховують як середню величину після виміру приблизно шести спокійних дихальних рухів.

Резервний обсяг вдиху (РОВД)- максимальний об'єм повітря, яке здатне вдихнути випробуваний після спокійного вдиху. Розмір РОвд становить 1,5-1,8 л.

Резервний обсяг видиху (РОвид)- максимальний обсяг повітря, яке людина додатково може видихнути з рівня спокійного видиху. Величина РОвид нижче в горизонтальному положенні, ніж у вертикальному, зменшується при ожирінні. Вона дорівнює середньому 1,0-1,4 л.

Залишковий обсяг (ГО)- обсяг повітря, що залишається у легенях після максимального видиху. Розмір залишкового обсягу дорівнює 1,0-1,5 л.

Дослідження динамічних легеневих обсягів представляє науковий та клінічний інтерес та їх, опис виходить за рамки курсу нормальної фізіології.

Легкові ємності. Життєва ємність легень (ЖЕЛ) включає дихальний об'єм, резервний об'єм вдиху, резервний об'єм видиху. У чоловіків середнього віку ЖЕЛ варіює не більше 3,5-5,0 л і більше. Для жінок типові нижчі величини (3,0-4,0 л). Залежно від методики вимірювання ЖЕЛ розрізняють ЖЕЛ вдиху, коли після повного видиху виробляється максимально глибокий вдих і ЖЕЛ видиху, коли після повного вдиху виробляється максимальний видих.

Місткість вдиху (Евд) дорівнює сумі дихального об'єму та резервного об'єму вдиху. У людини ЄВД становить середньому 2,0-2,3 л.

Функціональна залишкова ємність (ФОЕ) – об'єм повітря у легенях після спокійного видиху. ФОЕ є сумою резервного обсягу видиху та залишкового обсягу. ФОЕ вимірюється методами газової дилюції, або розведення газів, та плетизмографічно. На величину ФОЕ істотно впливає рівень фізичної активності людини і положення тіла: ФОЕ менше в горизонтальному положенні тіла, ніж сидячи або стоячи. ФОЕ зменшується при ожирінні внаслідок зменшення загальної розтяжності грудної клітки.

Загальна ємність легень (ОЕЛ) - об'єм повітря в легенях після повного вдиху. ОЕЛ розраховують двома способами: ОЕЛ - ГО + ЖЕЛ або ОЕЛ - ФОЕ + ЄВД. ОЕЛ може бути виміряна за допомогою плетизмографії або методом газової дилюції.

Вимірювання легеневих обсягів та ємностей має клінічне значення при дослідженні функції легень у здорових осіб та при діагностиці захворювання легень людини. Вимірювання легеневих обсягів і ємностей зазвичай проводять методами спірометрії, пневмотахометрії з інтеграцією показників та бодіплетизмографії. Статичні легеневі об'єми можуть знижуватись при патологічних станах, що призводять до обмеження розправи легень. До них відносяться нейром'язові захворювання, хвороби грудної клітки, живота, ураження плеври, що підвищують жорсткість легеневої тканини, та захворювання, що викликають зменшення числа функціонуючих альвеол (ателектаз, резекція, рубцеві зміни легень).

Для сумісності результатів вимірювань газових об'ємів та ємностей отримані дані повинні співвідноситися з умовами в легенях, де температура альвеолярного повітря відповідає температурі тіла, повітря знаходиться при певному тиску та насичене водяними парами. Цей стан називається стандартним і позначається буквами BTPS (body temperature, pressure, saturated).