Что называется остаточным объемом воздуха. Легочные объемы и емкости. Исследование механики дыхательного акта

ЛЕГКИЕ, ПЛЕВРА.

ЛЕКЦИЯ №30.

1. Строение легких и плевры.

2. Пневмоторакс и его виды.

3. Дыхательный цикл. Механизмы вдоха и выдоха.

4. Легочные объемы. Легочная вентиляция.

ЦЕЛЬ: Знать топографию, строение легких, плевры, дыхательный цикл, механизмы вдоха и выдоха, легочные объемы, минутный объем дыхания.

Представлять механизм возникновения пневмоторакса и основные виды пневмоторакса.

Уметь показывать на скелете человека границы легких.

1. Легкие (pulmones; греч. pneumones) - это парные дыхательные органы, представляющие собой полые мешки ячеистого строения, подразделенные на тысячи обособленных мешочков (альвеол) с влажными стенками, снабженными густой сетью кровеносных капилляров. Раздел медицины, изучающий строение, функции и заболевания легких, называется пульмонологией.

Легкие расположены в герметически замкнутой грудной полости и

отделены друг от друга средостением, в состав которого входят сердце, крупные сосуды (аорта, верхняя полая вена), пищевод и другие органы. По форме легкое напоминает неправильный конус с основанием, обращеннымк диафрагме, и верхушкой, выступающей на 2-3 см над ключицей в области шеи. На каждом легком различают 3 поверхности: диафрагмальную,реберную и медиальную и два края: передний и нижний. Реберная и диафрагмальная поверхности отделены друг от друга острым нижним краем и прилежат соответственно к ребрам, межреберным мышцам и куполу диафрагмы. Медиальная поверхность, обращенная к средостению, отделяется от реберной передним краем легкого. На медиальной (средостенной) поверхности обоих легких располагаются ворота легкого, через которые проходят главные бронхи, сосуды и нервы, составляющие корень легкого.

Каждое легкое посредством борозд делится на доли. В правом легком

имеется 3 доли: верхняя, средняя и нижняя, в левом - 2 доли: верхняя и нижняя. Доли разделяются на сегменты (по 10 в каждом легком)..Сегменты состоят из долек, а дольки - из ацинусов.Ацинусы (грозди) являются структурно-функциональными единицами легкого, которые осуществляют основную функцию легких - газообмен. В каждуюлегочную дольку входят 16-18 ацинусов. Ацинус начинается от концевой бронхиолы, которая дихотомически делится на дыхательные бронхиолы 1-2-3 порядка и переходит в альвеолярные ходы и альвеолярные мешочки с расположенными на их стенках альвеолами легких. Число легочных ацинусов в одном легком достигает 150000. В каждый ацинус входит большое количество альвеол.

Альвеолы - это выпячивания в виде пузырьков диаметром до 0,25 мм,

внутренняя поверхность которых выстлана однослойным плоским эпителием, расположенным на сети эластических волокон и оплетенным снаружи кровеносными капиллярами. Изнутри альвеолы покрыты тонкой пленкой фосфолипида - сурфактантом, который выполняет много важных функций:

1) понижает поверхностное натяжение альвеол;2) увеличивает растяжимость легких;3) обеспечивает стабильность легочных альвеол, препятствуя их спа-

дению, слипанию и появлению ателектаза;4) препятствует транссудации (выходу) жидкости на поверхность альвеол из плазмы капилляров легких.

Количество альвеол в обоих легких у взрослого человека от 600 до 700 млн, а общая дыхательная поверхность всех альвеол составляет 100 кв.м.

Кроме дыхательной функции легкие осуществляют регуляцию водного обмена, участвуют в процессах терморегуляции, являются депо крови (0,5-1,2 л).

В клинической практике необходимо определять границы легких: переднюю, нижнюю и заднюю. Верхушки легких выступают выше ключицы на 2-3 см. Передняя граница (проекция переднего края) спускается от верхушек обоих легких по грудине, проходит почти параллельно на расстоянии 1-1,5 см до уровня хряща IV ребра. Здесь граница левого легкого отклоняется влево на 4-5 см, образуя сердечную вырезку. На уровне хряща VI ребра передние границы легких переходят в нижние. Нижняя граница легких соответствует по среднеключичной линии VI ребру, по средней подмышечной линии - VIII ребру, по лопаточной - X ребру, по околопозвоночной - XI ребру. Нижняя граница левого легкого расположена на 1-2 см ниже приведенной границы правого легкого. При максимальном вдохе нижний край легкого спускается на 5-7 см. Задняя граница легких проходит по околопозвоночной линии (по головкам ребер).

Снаружи каждое легкое покрыто серозной оболочкой - плеврой, состоящей из двух листков: пристеночного (париетального) и легочного (висцерального). Между листками плевры имеется капиллярная щель, заполненная серозной жидкостью - плевральная полость. Эта жидкость уменьшает трение между листками плевры при дыхательных движениях. В местах перехода одной части париетальной плевры в другую образуются запасные пространства - плевральные синусы, которые заполняются легкими в момент максимального вдоха (особенно велик реберно-диафрагмальный синус, расположенный в нижнем отделе плевральной полости).Правая и левая плевральные полости между собой не сообщаются. В норме в полости плевры воздух отсутствует, и давление в ней всегда отрицательное, т.е. ниже атмосферного. Во время спокойного вдоха оно на 6-8 см вод. ст. ниже атмосферного, во время спокойного выдоха - на 4-5 см вод. ст. Ввиду отрицательного давления в плевральных полостях легкие нахо-

дятся в расправленном состоянии, принимая конфигурацию стенки грудной полости.

Значение отрицательного внутригрудного давления:

1) способствует растяжению легочных альвеол и увеличению дыхательной поверхности легких, особенно во время вдоха;

2) обеспечивает венозный возврат крови к сердцу и улучшает кровообращение в легочном круге, особенно в фазу вдоха;

3) способствует лимфообращению;

4) помогает продвижению пищевого комка по пищеводу.

Воспаление легких называется пневмонией, воспаление плевры -плевритом. Скопление жидкости в плевральной полости называется гидротораксом, крови - гемотораксом, гнойного экссудата - пиотораксом.

2. Пневмоторакс - это скопление воздуха в плевральной полости, различают следующие виды пневмоторакса:1) травматический;2) спонтанный (самопроизвольный);3) искусственный.

Травматический пневмоторакс возникает при проникающем ранении грудной клетки. В зависимости от связи (сообщения) плевральной полости с атмосферным воздухом он может быть закрытым, открытым и клапанным. При закрытом пневмотораксе воздух поступает в плевральную полость однократно в момент ранения. Сообщения плевральной полости с атмосферой нет. Не опасен, так как воздух быстро рассасывается или удаляется при пункции. При открытом пневмотораксе воздух беспрепятственно поступает в плевральную полость и выходит из нее, легкое спадается, выключается из дыхания. Очень опасен из-за развития тяжелого шока. При клапанном (напряженном) пневмотораксе воздух поступает в плевральную полость при вдохе и не выходит при выдохе Необходима срочная пункция плевральной полости толстой иглой во втором-третьем межреберье по среднеключичной линии. Кроме того, следует наложить раненным в грудную клетку окклюзионную (лат. occlusus - запертый) повязку.

Спонтанный (самопроизвольный) пневмоторакс образуется при самопроизвольном разрыве больного легкого (кавернозный туберкулез,

абсцесс, гангрена, рак), когда воздух проникает в плевральную полость через поврежденную стенку бронха.

Искусственный пневмоторакс создается преднамеренно с лечебной

целью (при туберкулезе легких), для диагностики (при опухолях и инородных телах грудной полости) и для подготовки больного к операции налегком и средостении.

3. Дыхательный цикл состоит из вдоха (0,9 - 4,7 с), выдоха (1,2 – 6 с) и паузы (может отсутствовать). Частота дыхания, определяемая по числу экскурсий грудной клетки в минуту, составляет в норме у взрослых 12-18 в минуту, у новорожденных - 60, у пятилетних детей - 25 экскурсий в минуту. В любом возрасте частота дыхания меньше частоты сердечных сокращений в 4-5 раз.

Вдох (инспирация) совершается вследствие увеличения объема грудной клетки в трех направлениях: вертикальном, сагиттальном, фронтальном, в основном за счет сокращения наружных межреберных мышц и уплощения купола диафрагмы. При вдохе легкие пассивно следуют за увеличивающейся в размерах грудной клеткой. Дыхательная поверхность легких увеличивается, давление же в них понижается и становится на 2 мм рт.ст. ниже атмосферного. Это способствует поступлению воздуха через дыхательные пути в легкие. Быстрому выравниванию давления в легких препятствует голосовая щель, так как в этом месте воздухоносные пути сужены. Только на высоте вдоха происходит полное заполнение воздухом расширенных альвеол легких.

Выдох (экспирация) осуществляется в результате расслабления наружных межреберных мышц и поднятия купола диафрагмы. При этом грудная клетка возвращается в исходное положение и дыхательная поверхность легких уменьшается. Растянутые легкие благодаря своей эластичности уменьшаются в объеме. Давление воздуха в легких становится на 3-4 мм рт.ст. выше атмосферного, что облегчает выход воздуха из них в окружающую среду. Медленному выходу воздуха из легких способствует сужение голосовой щели.

4. В повседневной клинической практике используют определение четырех легочных объемов и четырех емкостей легких. Для этой цели применяют специальные приборы: спирометры и спирографы.

Легочные объемы.

1) Дыхательный объем - количество воздуха, которое человек вдыхает и выдыхает в покое: 300 -700 мл (в среднем 500 мл).

2) Резервный объем вдоха - количество воздуха, которое человек может дополнительно вдохнуть после нормального спокойного вдоха:1500-2000 мл (чаще 1500 мл).

3) Резервный объем выдоха - количество воздуха, которое человек может дополнительно выдохнуть после спокойного выдоха:1500-2000 мл (чаще 1500 мл).

4) Остаточный объем - количество воздуха, остающееся в легких после максимального выдоха:1000-1500 мл (в среднем 1200 мл).

Емкости легких.

1) Жизненная емкость легких - наибольшее количество воздуха, которое

можно выдохнуть после максимального вдоха. Равна сумме дыхательного

объема, резервного объема вдоха и выдоха (от 3500 до 4700 мл).

2) Общая емкость легких - количество воздуха, содержащееся в легких на высоте максимального вдоха. Равна сумме жизненной емкости легких и остаточного объема (4700-6000 мл).

3) Резерв (емкость) вдоха - максимальное количество воздуха, которое можно вдохнуть после спокойного выдоха. Равен сумме дыхательного объема и резервного объема вдоха (2000 мл).

4) Функциональная остаточная емкость - количество воздуха, остающееся в легких после спокойного выдоха. Равна сумме резервного объема выдоха и остаточного объема (2700-2900 мл). Физиологическое значение функциональной остаточной емкости состоит в том, что она способствует выравниванию колебаний содержания кислорода и углекислого газа в альвеолярном воздухе вследствие разной концентрации этих газов во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе.

Легочная вентиляция - это количество воздуха, проходящее через

легкие в единицу времени. Обычно измеряют минутный объем дыхания (МОД), равный произведению дыхательного объема на частоту дыхания. В покое минутный объем дыхания равен 6-8 л/мин, при средней мышечной работе он составляет 80 л/мин, а при тяжелой мышечной работе достигает 120-150 л/мин.

Весь сложный процесс можно подразделить на три основных этапа: внешнее дыхание; и внутреннее (тканевое) дыхание.

Внешнее дыхание — газообмен между организмом и окружающим его атмосферным воздухом. Внешнее дыхание включает обмен газов между атмосферным и альвеолярным воздухом, а также легочных капилляров и альвеолярным воздухом.

Это дыхание осуществляется в результате периодических изменений объема грудной полости. Увеличение ее объема обеспечивает вдох (инспирацию), уменьшение — выдох (экспирацию). Фазы вдоха и следующего за ним выдоха составляют . Во время вдоха атмосферный воздух через воздухоносные пути поступает в легкие, при выдохе часть воздуха покидает их.

Условия, необходимые для внешнего дыхания:

герметичность грудной клетки;
свободное сообщение легких с окружающей внешней средой;
эластичность легочной ткани.

Взрослый человек делает 15-20 дыханий в минуту. Дыхание физически тренированных людей более редкое (до 8-12 дыханий в минуту) и глубокое.

Наиболее распространенные методы исследования внешнего дыхания

Методы оценки дыхательной функции легких:

Пневмография
Спирометрия
Спирография
Пневмотахометрия
Рентгенография
Рентгеновская компьютерная томография
Ультразвуковое исследование
Магнитно-резонансная томография
Бронхография
Бронхоскопия
Радионуклидные методы
Метод разведения газов

Спирометрия — метод измерения объемов выдыхаемого воздуха с помощью прибора спирометра. Используются спирометры разного типа с турбиметрическим датчиком, а также водные, в которых выдыхаемый воздух собирается под колокол спирометра, помещенный в воду. По подъему колокола определяется объем выдыхаемого воздуха. В последнее время широко применяются датчики, чувствительные к изменению объемной скорости воздушного потока, подсоединенные к компьютерной системе. В частности, на этом принципе работает компьютерная система типа «Спирометр МАС-1» белорусского производства и др. Такие системы позволяют проводить не только спирометрию, но и спирографию, а также пневмотахографию).

Спирография - метод непрерывной регистрации объемов вдыхаемого и выдыхаемого воздуха. Получаемую при этом графическую кривую называют спирофаммой. По спирограмме можно определить жизненную емкость легких и дыхательные объемы, частоту дыхания и произвольную максимальную вентиляцию легких.

Пневмотахография - метод непрерывной регистрации объемной скорости потоков вдыхаемого и выдыхаемого воздуха.

Имеется много других методов исследования респираторной системы. Среди них плетизмография грудной клетки, прослушивание звуков, возникающих при прохождении воздуха через дыхательные пути и легкие, рентгеноскопия и рентгенография, определение содержания кислорода и углекислого газа в потоке выдыхаемого воздуха и др. Некоторые из этих методов рассматриваются ниже.

Объемные показатели внешнего дыхания

Соотношение величин легочных объемов и емкостей представлено на рис. 1.

При исследовании внешнего дыхания используются следующие показатели и их аббревиатура.

Общая емкость легких (ОЕЛ) — объем воздуха, находящийся в легких после максимально глубокого вдоха (4-9 л).

Рис. 1. Средние величины объемов и емкостей легких

Жизненная емкость легких

Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) — объем воздуха, который может выдохнуть человек при максимально глубоком медленном выдохе, сделанном после максимального вдоха.

Величина жизненной емкости легких человека составляет 3-6 л. В последнее время в связи с внедрением пневмотахографической техники все чаще определяют так называемую форсированную жизненную емкость легких (ФЖЕЛ). При определении ФЖЕЛ испытуемый должен после максимально глубокого вдоха сделать максимально глубокий форсированный выдох. При этом выдох должен производиться с усилием, направленным на достижение максимальной объемной скорости выдыхаемого воздушного потока на протяжении всего выдоха. Компьютерный анализ такого форсированного выдоха позволяет рассчитать десятки показателей внешнего дыхания.

Индивидуальную нормальную величину ЖЕЛ называют должной жизненной емкостью легких (ДЖЕЛ). Ее рассчитывают в литрах по формулам и таблицам на основе учета роста, массы тела, возраста и пола. Для женщин 18-25-летнего возраста расчет можно вести по формуле

ДЖЕЛ = 3,8*Р + 0,029*В — 3,190; для мужчин того же возраста

Остаточный объем

ДЖЕЛ = 5,8*Р + 0,085*В — 6,908, где Р — рост; В — возраст (годы).

Величина измеренной ЖЕЛ считается пониженной, если это снижение составляет более 20% от уровня ДЖЕЛ.

Если для показателя внешнего дыхания применяют название «емкость», то это значит, что в состав такой емкости входят более мелкие подразделения, называемые объемами. Например, ОЕЛ состоит из четырех объемов, ЖЕЛ — из трех объемов.

Дыхательный объем (ДО) — это объем воздуха, поступающий в легкие и удаляемый из них за один дыхательный цикл. Этот показатель называют также глубиной дыхания. В состоянии покоя у взрослого человека ДО составляет 300-800 мл (15-20% от величины ЖЕЛ); месячного ребенка — 30 мл; годовалого — 70 мл; десятилетнего — 230 мл. Если глубина дыхания больше нормы, то такое дыхание называют гиперпноэ — избыточное, глубокое дыхание, если же ДО меньше нормы, то дыхание назвают олигопноэ — недостаточное, поверхностное дыхание. При нормальной глубине и частоте дыхания его называют эупноэ — нормальное, достаточное дыхание. Нормальная частота дыхания в покое у взрослых составляет 8-20 дыхательных циклов в минуту; месячного ребенка — около 50; годовалого — 35; десятилетнего — 20 циклов в минуту.

Резервный объем вдоха (РО вд) — объем воздуха, который человек может вдохнуть при максимально глубоком вдохе, сделанном после спокойного вдоха. Величина РО вд в норме составляет 50-60% от величины ЖЕЛ (2-3 л).

Резервный объем выдоха (РО выд) — объем воздуха, который человек может выдохнуть при максимально глубоком выдохе, сделанном после спокойного выдоха. В норме величина РО выд составляет 20-35% от ЖЕЛ (1-1,5 л).

Остаточный объем легких (ООЛ) — воздух, остающийся в дыхательных путях и легких после максимального глубокого выдоха. Его величина составляет 1-1,5 л (20-30% от ОЕЛ). В пожилом возрасте величина ООЛ нарастает из-за уменьшения эластической тяги легких, проходимости бронхов, снижения силы дыхательных мышц и подвижности грудной клетки. В возрасте 60 лет он уже составляет около 45% от ОЕЛ.

Функциональная остаточная емкость (ФОЕ) — воздух, остающийся в легких после спокойного выдоха. Эта емкость состоит из остаточного объема легких (ООЛ) и резервного объема выдоха (РО выд).

Не весь атмосферный воздух, поступающий в дыхательную систему при вдохе, принимает участие в газообмене, а лишь тот, который доходит до альвеол, имеющих достаточный уровень кровотока в окружающих их капиллярах. В связи с этим выделяют гак называемое мертвое пространство.

Анатомическое мертвое пространство (АМП) — это объем воздуха, находящийся в дыхательных путях до уровня респираторных бронхиол (на этих бронхиолах уже имеются альвеолы и возможен газообмен). Величина АМП составляет 140-260 мл и зависит от особенностей конституции человека (при решении задач, в которых необходимо учитывать АМП, а величина его не указана, объем АМП принимают равным 150 мл).

Физиологическое мертвое пространство (ФМП) — объем воздуха, поступающий в дыхательные пути и легкие и не принимающий участия в газообмене. ФМП больше анатомического мертвого пространства, так как включает его как составную часть. Кроме воздуха, находящегося в дыхательных путях, в состав ФМП входит воздух, поступающий в легочные альвеолы, но не обменивающийся газами с кровью из-за отсутствия или снижения кровотока в этих альвеолах (для этого воздуха иногда применяется название альвеолярное мертвое пространство). В норме величина функционального мертвого пространства составляет 20-35% от величины дыхательного объема. Возрастание этой величины свыше 35% может свидетельствовать о наличии некоторых заболеваний.

Таблица 1. Показатели легочной вентиляции

В медицинской практике важно учитывать фактор мертвого пространства при конструировании приборов для дыхания (высотные полеты, подводное плавание, противогазы), проведении ряда диагностических и реанимационных мероприятий. При дыхании через трубки, маски, шланги к дыхательной системе человека подсоединяется дополнительное мертвое пространство и, несмотря на возрастание глубины дыхания, вентиляция альвеол атмосферным воздухом может стать недостаточной.

Минутный объем дыхания

Минутный объем дыхания (МОД) — объем воздуха вентилируемый через легкие и дыхательные пути за 1 мин. Для определения МОД достаточно знать глубину, или дыхательный объем (ДО), и частоту дыхания (ЧД):

МОД = ДО * ЧД.

В покос МОД составляет 4-6 л/мин. Этот показатель часто называют также вентиляцией легких (отличать от альвеолярной вентиляции).

Альвеолярная вентиляция

Альвеолярная вентиляция легких (АВЛ) — объем атмосферного воздуха, проходящий через легочные альвеолы за 1 мин. Для расчета альвеолярной вентиляции надо знать величину АМП. Если она не определена экспериментально, то для расчета объем АМП берут равным 150 мл. Для расчета альвеолярной вентиляции можно пользоваться формулой

АВЛ = (ДО — АМП) . ЧД.

Например, если глубина дыхания у человека 650 мл, а частота дыхания 12, то АВЛ равно 6000 мл (650-150) . 12.

АВ = (ДО — ОМП) * ЧД = ДО альв * ЧД

АВ — альвеолярная вентиляция;
ДО альв — дыхательный объем альвеолярной вентиляции;
ЧД — частота дыхания

Максимальная вентиляция легких (МВЛ) — максимальный объем воздуха, который может быть провентилирован через легкие человека за 1 мин. МВЛ может быть определена при произвольной гипервентиляции в покое (дышать максимально глубоко и часто в покос допустимо не более 15 с). С помощью специальной техники МВЛ может быть определена во время выполнения человеком интенсивной физической работы. В зависимости от конституции и возраста человека норма МВЛ находится в границах 40-170 л/мин. У спортсменов МВЛ может достигать 200 л/мин.

Потоковые показатели внешнего дыхания

Кроме легочных объемов и емкостей для оценки состояния дыхательной системы используют так называемые потоковые показатели внешнего дыхания. Простейшим методом определения одного из них — пиковой объемной скорости выдоха — является пикфлоуметрия. Пикфлоуметры — простые и вполне доступные приборы для пользования в домашних условиях.

Пиковая объемная скорость выдоха (ПОС) — максимальная объемная скорость потока выдыхаемого воздуха, достигнутая в процессе форсированного выдоха.

С помощью прибора пневмотахометра можно определить не только пиковую объемную скорость выдоха, но и вдоха.

В условиях медицинского стационара все большее распространение получают приборы пневмотахографы с компьютерной обработкой получаемой информации. Приборы подобного типа позволяют на основе непрерывной регистрации объемной скорости воздушного потока, создаваемого в ходе выдоха форсированной жизненной емкости легких, рассчитать десятки показателей внешнего дыхания. Чаще всего определяются ПОС и максимальные (мгновенные) объемные скорости воздушного потока в момент выдоха 25, 50, 75% ФЖЕЛ. Их называют соответственно показателями МОС 25 , МОС 50 , МОС 75 . Популярно также определение ФЖЕЛ 1 — объема форсированного выдоха за время, равное 1 e. На основе этого показателя рассчитывается индекс (показатель) Тиффно — выраженное в процентах отношение ФЖЕЛ 1 к ФЖЕЛ. Регистрируется также кривая, отражающая изменение объемной скорости воздушного потока в процессе форсированного выдоха (рис. 2.4). При этом на вертикальной оси отображается объемная скорость (л/с), на горизонтальной — процент выдохнутой ФЖЕЛ.

На приведенном графике (рис. 2, верхняя кривая) вершина указывает величину ПОС, проекция момента выдоха 25% ФЖЕЛ на кривую характеризует МОС 25 , проекция 50% и 75% ФЖЕЛ соответствует величинам МОС 50 и МОС 75 . Диагностическую значимость имеют не только скорости потока в отдельных точках, но и весь ход кривой. Ее часть, соответствующая 0-25% выдыхаемой ФЖЕЛ, отражает проходимость для воздуха крупных бронхов, трахеи и , участок от 50 до 85% ФЖЕЛ — проходимость мелких бронхов и бронхиол. Прогиб на нисходящем участке нижней кривой в области выдоха 75-85% ФЖЕЛ указывает на снижение проходимости мелких бронхов и бронхиол.

Рис. 2. Потоковые показатели дыхания. Кривые ноток — объем здорового человека (верхняя), больного с обструктивнымн нарушениями проходимости мелких бронхов (нижняя)

Определение перечисленных объемных и потоковых показателей применяются в диагностике состояния системы внешнего дыхания. Для характеристики функции внешнего дыхания в клинике используются четыре варианта заключений: норма, обструктивные нарушения, рестриктивные нарушения, смешанные нарушения (сочетание обструктивных и рестриктивных нарушений).

Для большинства потоковых и объемных показателей внешнего дыхания выходящими за пределы нормы считаются отклонения их величины от должного (расчетного) значения более чем на 20%.

Обструктивные нарушения — это нарушения проходимости дыхательных путей, ведущие к увеличению их аэродинамического сопротивления. Такие нарушения могут развиваться в результате повышения тонуса гладких мышц нижних дыхательных путей, при гипертрофии или отеке слизистых оболочек (например, при острых респираторных вирусных инфекциях), скоплении слизи, гнойного отделяемого, при наличии опухоли или инородного тела, нарушении регуляции проходимости верхних дыхательных путей и других случаях.

О наличии обструктивных изменений дыхательных путей судят по снижению ПОС, ФЖЕЛ 1 , МОС 25 , МОС 50 , МОС 75 , МОС 25-75 , МОС 75-85 , величины индекса теста Тиффно и МВЛ. Показатель теста Тиффно в норме составляет 70-85%, снижение его до 60% расценивается как признак умеренного нарушения, а до 40% — резко выраженного нарушения проходимости бронхов. Кроме того, при обструктивных нарушениях увеличиваются такие показатели, как остаточный объем, функциональная остаточная емкость и общая емкость легких.

Рестриктивные нарушения — это уменьшение расправления легких при вдохе, снижение дыхательных экскурсий легких. Эти нарушения могут развиться из-за снижения растяжимости легких, при повреждениях грудной клетки, наличии спаек, скопления в плевральной полости жидкости, гнойного содержимого, крови, слабости дыхательных мышц, нарушении передачи возбуждения в нервно-мышечных синапсах и других причин.

Наличие рестриктивных изменений легких определяют по снижению ЖЕЛ (не менее 20% от должной величины) и уменьшению МВЛ (неспецифический показатель), а также снижению растяжимости легких и в ряде случаев по возрастанию показателя теста Тиффно (более 85%). При рестриктивных нарушениях уменьшаются общая емкость легких, функциональная остаточная емкость и остаточный объем.

Заключение о смешанных (обструктивных и рестриктивных) нарушениях системы внешнего дыхания делается при одновременном наличии изменений вышеперечисленных потоковых и объемных показателей.

Легочные объемы и емкости

Дыхательный объем - это объем воздуха, который вдыхает и выдыхает человек в спокойном состоянии; у взрослого человека он равен 500 мл.

Резервный объем вдоха — это максимальный объем воздуха, который может вдохнуть человек после спокойного вдоха; величина его равна 1,5-1,8 л.

Резервный объем выдоха - это максимальный объем воздуха, который может выдохнуть человек после спокойного выдоха; этот объем составляет 1-1,5 л.

Остаточный объем - это объем воздуха, который остается в легких после максимального выдоха; величина остаточного объема 1 -1,5 л.

Рис. 3. Изменение дыхательного объема, плеврального и альвеолярного давления при вентиляции легкого

Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) — это максимальный объем воздуха, который может выдохнуть человек после самого глубокого вдоха. ЖЕЛ включает в себя резервный объем вдоха, дыхательный объем и резервный объем выдоха. Жизненная емкость легких определяется спирометром, а метод ее определения называют спирометрией. ЖЕЛ у мужчин 4-5,5 л, а у женщин — 3-4,5 л. Она больше в положении стоя, чем в положении сидя или лежа. Физическая тренировка приводит к увеличению ЖЕЛ (рис. 4).

Рис. 4. Спирограмма легочных объемов и емкостей

Функциональная остаточная емкость (ФОЕ) — объем воздуха в легких после спокойного выдоха. ФОЕ является суммой резервного объема выдоха и остаточного объема и равна 2,5 л.

Общая емкость легких (ОЕЛ) — объем воздуха в легких по окончании полного вдоха. ОЕЛ включает в себя остаточный объем и жизненную емкость легких.

Мертвое пространство образует воздух, который находится в воздухоносных путях и не участвует в газообмене. При вдохе последние порции атмосферного воздуха входят в мертвое пространство и, не изменив своего состава, покидают его при выдохе. Объем мертвого пространства около 150 мл, или примерно 1/3, дыхательного объема при спокойном дыхании. Значит, из 500 мл вдыхаемого воздуха в альвеолы поступает лишь 350 мл. В альвеолах к концу спокойного выдоха находится около 2500 мл воздуха (ФОЕ), поэтому при каждом спокойном вдохе обновляется лишь 1/7 часть альвеолярного воздуха.

Для функциональной характеристики дыхания принято использовать различные легочные объемы и емкости. Легочные объемы подразделяются на статические и динамические. Первые измеряют при завершенных дыхательных движениях. Вторые измеряют при проведении дыхательных движений и с ограничением времени на их выполнение. Емкость включает в себя несколько объемов.

Объем воздуха в легких и дыхательных путях зависит от следующих показателей: 1) антропометрических индивидуальных характеристик человека и строения дыхательной системы; 2) свойств легочной ткани; 3) поверхностного натяжения альвеол; 4) силы, развиваемой дыхательными мышцами.

Дыхательный объем (ДО) - объем воздуха, который вдыхает и выдыхает человек во время спокойного дыхания (рис. 5). У взрослого человека ДО составляет примерно 500 мл. Величина ДО зависит от условий измерения (покой, нагрузка, положение тела). ДО рассчитывают как среднюю величину после измерения примерно шести спокойных дыхательных движений.

Резервный объем вдоха (РО вд) - максимальный объем воздуха, который способен вдохнуть испытуемый после спокойного вдоха. Величина РО вд составляет 1,5-1,8 л.

Резервный объем выдоха (РО выд )-максимальный объем воздуха, который человек дополнительно может выдохнуть после спокойного выдоха. Величина РО выдоха ниже в горизонтальном положении, чем в вертикальном, уменьшается при ожирении. Она равна в среднем 1,0-1,4 л.

Остаточный объем (ОО) - объем воздуха, который остается в легких после максимального выдоха. Величина остаточного объема равна 1,0-1,5 л.

Исследование динамических легочных объемов представляет научный и клинический интерес, и их описание выходит за рамки курса нормальной физиологии,

Легочные емкости . Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) включает в себя дыхательный объем, резервный объем вдоха, резервный объем выдоха. У мужчин среднего возраста ЖЕЛ варьирует в пределах 3,5-5,0 л и более. Для женщин типичны более низкие величины (3,0-4,0 л). В зависимости от методики измерения ЖЕЛ различают ЖЕЛ вдоха, когда после полного выдоха производится максимально глубокий вдох и ЖЕЛ выдоха, когда после полного вдоха производится максимальный выдох.

Емкость вдоха (Е вд ) равна сумме дыхательного объема и резервного объема вдоха. У человека Е вд составляет в среднем 2,0-2.3 л.

Рисунок 5. Легочные объемы и емкости

Функциональная остаточная емкость (ФОЕ) - объем воздуха в легких после спокойного выдоха. ФОЕ является суммой резервного объема выдоха и остаточного объема. ФОЕ измеряется методами газовой дилюции, или «разведения газов» и плетизмографически. На величину ФОЕ существенно влияет уровень физической активности человека и положение тела: ФОЕ меньше в горизонтальном положении тела, чем в положении сидя или стоя. ФОЕ уменьшается при ожирении вследствие уменьшения общей растяжимости грудной клетки.

Общая емкость легких (ОЕЛ) - объем воздуха в легких по окончании полного вдоха. ОЕЛ рассчитывают двумя способами:

ОЕЛ = 00 + ЖЕЛ или ОЕЛ = ФОЕ + Евд. ОЕЛ может быть измерена с помощью плетизмографии или методом газовой дилюции.

Измерение легочных объемов и емкостей имеет клиническое значение при исследовании функции системы внешнего дыхания у здоровых людей и при диагностике заболевания легких.

Жизненная емкость легких - это важный параметр, который отражает состояние дыхательной системы человека.

Чем больше объем легких взрослого человека, тем быстрее и лучше насыщаются кислородом ткани организма.

Увеличить объем легких помогут специальные упражнения, направленные на правильное дыхание и здоровый образ жизни.

Сколько кислорода вмещают легкие

Знание показателей стандартного объема легких очень важно, поскольку постоянная нехватка кислорода может привести к различным осложнениям дыхательной системы и возникновению тяжелых последствий.

Так, при прохождении клинического и диспансерного обследования в случае подозрения на заболевания сердечно-сосудистой системы, врач назначит измерение жизненной емкости легких.

Объем легких важный показатель, указывающий, насколько организм человека насыщается кислородом. Дыхательным объемом легких называют количество воздуха, которое при вдохе поступает в организм, а при выдохе из него выходит.

Количество вдыхаемого и выдыхаемого воздуха для взрослого человека в среднем составляет около 1 литра за десять секунд – это примерно 16-20 вдохов в минуту .

Специалисты-пульмонологи выделяют несколько факторов, которые положительно влияют на объем легких в сторону увеличения:

Высокий рост.
Отсутствие привычки табакокурения.
Проживание в регионах, которые расположенны высоко над уровнем моря (преобладание высокого давления, «разряженного» воздуха).

Невысокий рост и курение несколько уменьшают объем легких.

Существует ЖЕЛ (жизненная емкость легких), указывающая на объем воздуха, который человек максимально выдыхает после самого большого вдоха.

Сколько мл составляет жел у здорового человека?

Этот показатель измеряется в литрах и зависит от некоторых факторов, включая возраст, рост и вес.

Средняя норма такова: у здоровых нормальных мужчин размер – от 3000 до 4000 мл, а у женщин – от 2500 до 3000 мл.

Размеры ЖЕЛ могут быть значительно увеличены у спортсменов, в частности у пловцов (у профессиональных пловцов ЖЕЛ составляет 6200 мл), у людей, регулярно выполняющих большие физические нагрузки, а также тех, кто занимается пением и играет на духовых инструментах.

Как измерить ЖЕЛ

Объем жизненной емкости легких – очень важный медицинский показатель, который устанавливается прибором для измерения объема легких. Называется данный аппарат – спирометр. Как правило, его применяют для того, чтобы узнать ЖЕЛ в медицинских учреждениях: больницах, поликлиниках, диспансерах, а также спортивных центрах.

Проверка ЖЕЛ методом спирометрии достаточно проста и эффективна, именно поэтому аппарат широко используется для диагностики заболеваний легких и сердца на начальной стадии. Измерить ЖЕЛ в домашних условиях можно надувным круглым шариком.

Величина жизненной емкости у женщин, мужчин и детей рассчитывается по специальным эмпирическим формулам, которые зависят от возраста человека, его пола и роста. Существуют специальные таблицы, с уже просчитанными значениями по формуле физика Людвига.

Так, средний показатель ЖЕЛ у взрослого человека должен быть 3500 мл. Если отклонение от данных таблицы превышает более чем на 15%, это означает, что дыхательная система находится хорошем состоянии.

Когда ЖЕЛ существенно меньше, необходимо обратиться за консультацией и последующим обследованием к специалисту.

ЖЕЛ у детей

Прежде чем проверить какая жизненная емкость у легких ребенка, стоит учитывать, что их размер более лабилен, чем у взрослых. У маленьких детей она зависит от ряда факторов, которые включают: пол ребенка, окружность и подвижность грудной клетки, рост, состояние легких на момент проверки (наличие заболеваний).

Объем легких увеличивается в объеме у ребенка в результате тренировки мышц (зарядка, подвижные игры на воздухе), которые проводят родители.

Причины отклонения ЖЕЛ от стандартных показателей

В случае, когда ЖЕЛ снижается настолько, что начинает негативно влиять на работу легких, могут наблюдаться различные патологии.

Диффузный бронхит.
Фиброзы любого вида.
Эмфизема легких.
Бронхоспазм или бронхиальную астму.
Ателектазы.
Различные деформации грудной клетки.

Основные причины нарушения ЖЕЛ

К основным нарушениям стабильных показателей ЖЕЛ клиницисты относят три основных отклонения:

Убыль функционирующей паренхимы легких.
Значительное уменьшение емкости плевральной полости.
Ригидность легочной ткани.

Отказ от своевременного лечения может повлиять на формирование рестриктивного или ограниченного типа дыхательной недостаточности.

Наиболее распространенные заболевания, которые влияют на работу легких:

Пневмоторакс.
Асцит.
Плеврит.
Гидроторакс.
Ярко выраженный кифосколиоз.
Ожирение.

При этом, круг легочных болезней, которые влияют на нормальное функционирование альвеол в процессе переработке воздуха и формировании дыхательной достаточно велик.

Сюда относят такие тяжелые формы патологий как:

Пневмосклероз.
Саркоидоз.
Диффузные заболевания соединительной ткани.
Синдром Хаммена-Рича.
Бериллиоз.

Вне зависимости от заболевания, которое спровоцировало нарушение работы организма, которую обеспечивает ЖЕЛ человека, больным необходимо в профилактических целях через определенные промежутки времени обязательно проводить диагностику.

Как увеличить ЖЕЛ

Увеличить жизненную емкость легких можно при выполнении дыхательных упражнений, занятий спортом с выполнением специально разработанных спортивными инструкторами несложных упражнений.

Для этой цели идеально подойдут аэробные виды спорта: плавание, гребля, спортивная ходьба, катание на коньках, горных лыжах, велосипеде и альпинизм.

Увеличить объем вдыхаемого воздуха можно и без изнуряющих и длительных физических упражнений. Для этого нужно в повседневной жизни следить за правильным дыханием.

Делать полные и ровные выдохи.
Дышать диафрагмой . Грудное дыхание существенно ограничивает количество кислорода, который поступает в легкие.
Устраивать «минутки отдыха» . В этот короткий период нужно занять комфортное положение и расслабиться. Вдыхать / выдыхать медленно и глубоко с короткими задержками на счет, в удобном ритме.
При умывании лица на несколько секунд задерживать дыхание , поскольку именно при умывании возникает рефлекс «ныряния».
Воздерживаться от посещения сильно задымленных мест . Пассивное курение также негативно сказывается на всей дыхательной системе, как и активное.
Дыхательные упражнения позволяют значительно улучшить кровообращение, что также способствует лучшему газообмену в легких.
Регулярно проветривать помещение , проводить влажную уборку помещений, поскольку наличие пыли плохо влияет на функционирование легких.
Занятия йогой - достаточно эффективный способ, способствующий быстрому увеличению объема дыхания, который предусматривает целый раздел, посвященный упражнениям и дыханию, направленным на развитие, - пранаяма.

Предостережение: если во время физических нагрузок и дыхательных упражнений возникло головокружение нужно незамедлительно их прекратить и вернуться в состояние покоя для восстановления нормального ритма дыхания.

Профилактика заболеваний легких

Одним из значимых факторов, который способствует хорошей работоспособности и поддержанию здоровья человека является достаточная жизненная емкость легких.

Правильно развитая грудная клетка обеспечивает человеку нормальное дыхание, поэтому утренняя гимнастика и другие подвижные виды спорта с умеренной нагрузкой так важны для ее развития и значительно повышают емкость легких.

На организм человека положительное воздействие оказывает свежий воздух, и ЖЕЛ напрямую зависит от его чистоты. Воздух в закрытых душных помещениях, насыщенный углекислым газом и водяными парами, что оказывает негативное влияние на дыхательную систему.

Это можно сказать о вдыхании пыли, загрязненных частицах и о курении.

К оздоровительным мероприятиям, которые направлены на очищение воздуха относятся: озеленение жилых районов, поливка и асфальтирование улиц, вентиляционные поглощающие приспособления в квартирах и домах, устройство дымоуловителей на трубах предприятий.

Имеются четыре первичных легочных объема и четыре легочные емкости. Каждая емкость включает не менее двух легочных объемов (рис. 4).

Рис. 4. Составные элементы легочного объема (Pappenheimer, 1950).

Объем газа, вдыхаемого или выдыхаемого при каждом дыхательном цикле, называется дыхательным объемом (VT). При спокойном дыхании он составляет у взрослых около 500 мл. Примерно 150 мл этого объема заполняют проводящие дыхательные пути - от полости носа и рта до респираторных бронхиол - и не принимают участия в газообмене; это анатомическое мертвое пространство (VD). Остаются 350 мл для альвеолярной вентиляции (VA) . Они смешиваются с объемом воздуха, остающимся в легких после спокойного выдоха (функциональная остаточная емкость - ФОЕ), который варьирует от 1800 мл у маленьких женщин до 3500 мл у крупных мужчин. При частоте дыхания 12 в минуту VA будет равен около 12X350 мл, или 4,2 л/мин. Расчет альвеолярной вентиляции таким путем - это сверхупрощение, которое предполагает, что вдыхаемый газ движется прямым фронтом, хотя на самом деле это движение клиновидное. Прямой фронт потока воздуха означал бы, что при Ут, уменьшенном до значения Vd, альвеолярная вентиляция равнялась бы 0. В связи с тем что этот фронт клиновидный, некоторая альвеолярная вентиляция, хотя и весьма незначительная, может происходить, даже если VT меньше VD. Таким образом, приведенный метод расчета вентиляции неточен, когда VT уменьшен в значительной степени.

Когда альвеолярное давление (РA) становится равным с атмосферным, выдох прекращается и ток воздуха останавливается. В этой точке имеется равновесие между эластической тягой легкого и тенденцией грудной клетки к расширению. При сокращении мышц, участвующих в выдохе, главным образом брюшных, можно выдохнуть дополнительный объем воздуха. Это - резервный объем выдоха (POвыд.), который варьирует соответственно величине дыхательного объема. Количество газа, остающееся в легких после максимального выдоха,- это остаточный объем (00), который обычно приближается к 1200 мл. Остаточный объем составляет менее 30% общей емкости легких (ОЕЛ) - количества газа, которое содержится в легких в конце максимального вдоха. Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) - это наибольший объем воздуха, который можно выдохнуть после максимального вдоха. У молодых здоровых лиц жизненная емкость составляет около 80% общей емкости легких. Когда производится максимальный выдох при исследовании жизненной емкости, усилиями дыхательных мышц ток воздуха продолжается до тех пор, пока давление в легочной ткани не превысит таковое в просвете мелких дыхательных путей, которые затем спадаются, удерживая остаточный объем, никогда не могущий быть выдохнутым при жизни. Емкость вдоха (Евд.) - это максимальный объем воздуха, который можно вдохнуть после спокойного выдоха. Он составляет около 75% ЖЕЛ. Резервный объем вдоха (РОвд.) - это максимальный объем воздуха, который можно вдохнуть после спокойного вдоха.

Методы измерения легочных объемов . Жизненная емкость и ее подразделения (РОвд., РОвыд. и VT) измеряются непосредственно обычной спирометрией. Остаточный объем или функциональную остаточную емкость можно измерить степенью изменения концентрации известного объема инертного газа (обычно гелия) при дыхании исследуемого в спирометр данного объема. Постоянство объема поддерживается добавлением O 2 с той же скоростью, с которой выдыхаемая CO 2 удаляется абсорбером. Этим методом может быть измерена также ОЕЛ, но обычно ее высчитывают, суммируя ФОЕ и Евд. или ОО и ЖЕЛ. Производя последовательные измерения после максимального выдоха, в конце нормального выдоха и при полном вдохе, получают соответственно значение ОО, ФОЕ и ОЕЛ. Применяют следующие формулы:

где V - объем спирометра, а - исходная концентрация гелия в процентах, b - концентрация гелия в процентах в конце уравновешивания, а звездочкой обозначены рассчитываемые величины (00, ФОЕ или ОЕЛ).

Эти величины могут быть также определены методом открытой системы с использованием клиренса азота . Азот вымывается из легких при дыхании кислородом, объем выдохнутого азота рассчитывается путем анализа содержания азота в выдохнутом воздухе с помощью нитрометра.

Формула следующая:

где V - объем спирометра, а - исходная концентрация азота в легких, b - конечная концентрация азота в системе спирометр - легкие, звездочкой обозначена рассчитываемая величина.

Можно увидеть, что:
Евд.= ОЕЛ - ФОЕ;
ОО = ФОЕ - РОвыд.;
ОЕЛ = ОО + ЖЕЛ = ФОЕ + Евд.

Клиническое значение вариантов легочных объемов и емкостей . Статистические легочные объемы - это в сущности величины анатомические и не могут служить для оценки функции, тогда как изменения легочных объемов могут быть связаны с патологией, влияющей на функцию.

С изменением температуры на 0,01° разница в величине дыхательных объемов составляет 0,5 % и поэтому легочные объемы должны быть приведены к температуре тела и давлению при насыщении водяными парами (BTPS) .

Хирург John Hutchinson в 1844 г. убедился, что жизненная емкость больше летом, чем зимой, и поэтому приводил объемы к средней комнатной температуре, которая в то время составляла 15° .

Понравилась статья? Поделитесь ей

Распечатать статью