Как да намерите приливния обем. Обем на дишане

22121 0

В момента тези данни представляват по-академичен интерес, но съществуващите компютърни спирографи за секунди могат да предоставят информация за тях, която до голяма степен обективизира състоянието на пациента.

Дихателен обем(DO) - обемът на вдишвания или издишван въздух по време на всеки дихателен цикъл.

Норма: 300 - 900 мл.

Намалете TOвъзможно при пневмосклероза, пневмофиброза, спастичен бронхит, тежка белодробна конгестия, тежка сърдечна недостатъчност, обструктивен емфизем.

Инспираторен резервен обем- максималният обем газ, който може да се вдиша след тихо дишане.

Норма: 1000 - 2000 мл.

Наблюдава се значително намаляване на обема с намаляване на еластичността на белодробната тъкан.

Експираторен резервен обем- обемът газ, който субектът може да издиша след тихо издишване.

Норма: 1000 - 1500 мл.

Жизнен капацитет на белите дробове (VC)Обикновено е 3000 - 5000 ml. Като се има предвид голямата вариация при здрави индивиди от правилната стойност с ± 15-20%, този показател рядко се използва за оценка на външното дишане при пациенти в интензивно лечение.

Остатъчен обем (Оо)- обемът газ, оставащ в белите дробове след максимално издишване. За да се изчисли правилната стойност (в милилитри), се предлага да се умножат първите четири цифри на третата степен на растеж (в сантиметри) с емпиричен коефициент от 0,38.

В редица ситуации възниква явление, наречено „експираторно затваряне“. респираторен тракт“(ECDP). Същността му се състои в това, че по време на издишване, когато обемът на белите дробове вече се доближава до остатъчния обем, определено количество газ се задържа в различни зони на белите дробове (газови капани). А. П. Зилбер посвети повече от 30 години на изучаването на този феномен. Днес е доказано, че това явление при тежко болни пациенти се среща доста често при белодробни заболявания от всякакъв произход, както и редица критични състояния. Оценяването на степента на EDDP позволява по-многостранно разбиране на клиничната патофизиология системни нарушенияи дават прогноза и оценка за ефективността на предприетите мерки.

За съжаление, оценката на феномена ECDP досега е била по-академична по природа, въпреки че днес налага необходимостта от широко прилагане на методи за оценка на ECDP. Ние само ще дадем Кратко описаниеизползваните методи и с удоволствие ще изпратим заинтересованите към монографията на А. П. Зилбер (Респираторна медицина. Етюди на критичната медицина. Т. 2. - Петрозаводск: Издателство на ПГУ, 1996 - 488 стр.).

Най-достъпните методи се основават на анализа на кривата на експираторния тестов газ или на пневмотахографската крива при прекъсване на потока. Останалите методи - плетизмографията на цялото тяло и методът за разреждане на пробен газ в затворена система - се използват много по-рядко.

Същността на методите, базирани на анализа на кривата на издишване на изпитвания газ, е, че субектът вдишва част от изпитвания газ в началото на вдишването и след това се записва кривата на издишване на газа, записана синхронно със спирограмата или пневмотахограма. Като изпитвателни газове се използват ксенон-133, азот и серен хексафлуорид (SF6).

За характеризиране на OADP се използва един от показателите, характеризиращи феномена OADP - това е обем на затваряне на белия дроб. Физиологичното значение на този показател може да се разбере от характеристиките на самата стойност. VLC е частта от жизнения капацитет, оставаща в белите дробове от момента, в който дихателните пътища се приближат до остатъчния белодробен обем. VA се изразява като процент от жизнения белодробен капацитет (VC).

Така стойността на OZL, измерена с ксенон-133, е 13,2 ± 2,7%, а с азот - 13,7 ± 1,9%.

Метод за прекъсване на дихателния поток, използван преди това за измерване на алвеоларното налягане, с висока степенкорелации (r = 0.81; p<0,001) совпадает с методами, основанными на тест-газах (И. Г. Хейфец, 1978). Определение ОЗЛ данным методом возможно с помощью пневмотахографа любой конструкции.

OZL може да се определи по формулата, предложена от I. G. Heifetz (1978).

За седнало положениеРегресионното уравнение е:

PV / жизнен капацитет (%) = 0,4 +0,38. възраст (години) ± 3,7;

За легнало положениеуравнението е:

BC/VC (%) = -2,75 + 0,55 възраст (години).

Въпреки че стойността на OCL е доста информативна, обаче, за да се характеризира напълно феноменът на ECDP, е желателно да се измерват редица други показатели: белодробен затварящ капацитет (LCC), функционален остатъчен капацитет резерв (RFRC), задържан белодробен газ (RLG). ).

резерв на FOE(RFRC) е разликата между функционалния остатъчен капацитет (FRC) и белодробния затварящ капацитет (LCC), той е най-важният показател, характеризиращ ECDP.

IN седнало положение RFOE (l) може да се определи чрез регресионното уравнение:

RFOE (l) = 1,95 - 0,003 възраст (години) ± 0,5.

IN легнало положение:

RFOE (l) = 1,33 - 0,33 възраст (години)

V седнало положение -

RFRC/VC (%) = 49,1 - 0,8 възраст (години) + 7,5;

V легнало положение -

RFEC/VC (%) = 32,8 - 0,77 възраст (години).

Определянето на скоростта на метаболизма при тежки пациенти се извършва въз основа на потреблението на O2 и освобождаването на CO2. Като се има предвид, че скоростта на метаболизма се променя през деня, е необходимо многократно да се определят тези параметри, за да се изчисли дихателният коефициент. Емисиите на CO2 се измерват като общия издишан CO2, умножен по издишаната минутна вентилация.

Необходимо е да се обърне внимание на пълното смесване на издишания въздух. CO2 в издишания въздух се определя с капнограф. За да се опрости методът за определяне на енергийната консумация (PE), се приема, че респираторният (дихателен) коефициент е 0,8 и се приема, че 70% от калориите се осигуряват от въглехидрати и 30% от мазнини. Тогава консумираната енергия може да се определи по следната формула:

PE (kcal / 24 h) = BCO2 24 60 4,8 / 0,8,

където BCO2 е общата емисия на CO2 (определя се от произведението на концентрацията на CO2 в края на издишването и минутната вентилация на белите дробове);

0,8 - респираторен коефициент, при който окисляването на 1 литър O2 се придружава от образуването на 4,83 kcal.

В реална ситуация дихателният коефициент може да се променя ежечасно при тежко болни пациенти в зависимост от методите на парентерално хранене, адекватността на обезболяването, степента на антистрес защита и др. Това обстоятелство изисква мониторно (повторно) определяне на консумацията на O2 и отделяне на CO2. За да оцените бързо потреблението на енергия, използвайте следните формули:

PE (kcal/min) = 3,94 (VO2) + (VCO2),

където VO2 е абсорбцията на O2 в милилитри за минута, а VCO2 е освобождаването на CO2 в милилитри за минута.

За да определите консумацията на енергия за 24 часа, можете да използвате формулата:

PE (kcal/ден) = PE (kcal/min) 1440.

След трансформацията формулата приема формата:

PE (kcal/ден) = 1440.

При липса на възможност за определяне на потреблението на енергия с помощта на калориметрия, можете да използвате методи за изчисление, които естествено ще бъдат приблизителни до известна степен. Такива изчисления са най-често необходими за управлението на тежко болни пациенти на дългосрочно парентерално хранене.

Общият капацитет на белите дробове на възрастен мъж е средно 5-6 литра, но при нормално дишане се използва само малка част от този обем. При спокойно дишане човек извършва около 12-16 дихателни цикъла, като във всеки цикъл вдишва и издишва около 500 ml въздух. Този обем въздух обикновено се нарича приливен обем. Когато поемете дълбоко въздух, можете да вдишате допълнително 1,5-2 литра въздух - това е резервният обем за вдишване. Обемът на въздуха, който остава в белите дробове след максимално издишване, е 1,2-1,5 литра - това е остатъчният обем на белите дробове.

Измерване на белодробен обем

Под термина измерване на белодробни обемиобикновено се отнася до измерването на общия белодробен капацитет (TLC), остатъчния белодробен обем (RLV), функционалния остатъчен капацитет (FRC) на белите дробове и жизнения капацитет на белите дробове (VC). Тези показатели играят важна роля при анализа на вентилационния капацитет на белите дробове, те са незаменими при диагностицирането на рестриктивни вентилационни нарушения и помагат да се оцени ефективността на терапевтичната интервенция. Измерването на белодробните обеми може да бъде разделено на два основни етапа: измерване на FRC и провеждане на спирометрично изследване.

За определяне на FRC се използва един от трите най-често срещани метода:

1. метод на разреждане на газ (метод на разреждане на газ);
2. бодиплетизмографски;
3. Рентгенов.

Белодробни обеми и капацитет

Обикновено се разграничават четири белодробни обема - инспираторен резервен обем (IRV), дихателен обем (TI), експираторен резервен обем (ERV) и остатъчен белодробен обем (RLV) и следните капацитети: жизнен капацитет на белите дробове (VC), инспираторен капацитет (EIV), функционален остатъчен капацитет (FRC) и общ белодробен капацитет (TLC).

Общият белодробен капацитет може да бъде представен като сбор от няколко белодробни обема и капацитета. Белодробният капацитет е сумата от два или повече белодробни обема.

Дихателният обем (VT) е обемът газ, който се вдишва и издишва по време на дихателния цикъл по време на тихо дишане. DO трябва да се изчисли като средна стойност след записване на най-малко шест дихателни цикъла. Краят на фазата на вдишване се нарича ниво край на вдишване, краят на фазата на издишване се нарича ниво край на издишване.

Инспираторният резервен обем (IRV) е максималният обем въздух, който може да бъде вдишан след нормално средно тихо вдишване (ниво на крайно вдишване).

Експираторен резервен обем (ERV) е максималният обем въздух, който може да бъде издишан след тихо издишване (ниво в края на издишването).

Остатъчен белодробен обем (RLV) е обемът въздух, който остава в белите дробове след пълно издишване. TRL не може да се измери директно; изчислява се чрез изваждане на ROvyd от FRC: OOL = FOE – ROvydили OOL = OEL – жизненоважен. Предпочитание се дава на последния метод.

Жизненият капацитет на белите дробове (VC) е обемът въздух, който може да бъде издишан при пълно издишване след максимално вдишване. При принудително издишване този обем се нарича принудителен жизнен капацитет на белите дробове (FVC), с тихо максимално (вдишване) издишване - жизненият капацитет на белите дробове на вдишване (издишване) - VVC (VCL). VIC включва DO, ROvd и ROvyd. Жизненият капацитет обикновено е приблизително 70% от TLC.

Инспираторният капацитет (EIC) е максималният обем, който може да се вдиша след тихо издишване (от крайното ниво на издишване). EDV е равен на сумата от DO и RVD и обикновено е 60–70% от жизнения капацитет.

Функционалният остатъчен капацитет (FRC) е обемът на въздуха в белите дробове и дихателните пътища след тихо издишване. FRC се нарича още краен експираторен обем. FRC включва ROvyd и OOL. Измерването на FRC е решаваща стъпка в оценката на белодробните обеми.

Общият белодробен капацитет (TLC) е обемът на въздуха в белите дробове в края на пълно вдишване. TEL се изчислява по два начина: OEL = OEL + жизнен капацитетили OEL = FFU + Evd. Последният метод е за предпочитане.

Измерването на общия белодробен капацитет и неговите компоненти се използва широко при различни заболявания и оказва значителна помощ в диагностичния процес. Например, при белодробен емфизем обикновено има намаление на FVC и FEV1, като съотношението FEV1/FVC също е намалено. Намаляване на FVC и FEV1 се наблюдава и при пациенти с рестриктивни разстройства, но съотношението FEV1/FVC не се намалява.

Въпреки това съотношението FEV1/FVC не е ключов параметър в диференциалната диагноза на обструктивни и рестриктивни заболявания. За диференциална диагноза на тези вентилационни нарушения е необходимо задължително измерване на TEL и неговите компоненти. При рестриктивни нарушения се наблюдава намаляване на TLC и всички негови компоненти. При обструктивни и комбинирани обструктивно-рестриктивни нарушения някои компоненти на TLC се намаляват, някои се увеличават.

Измерването на FRC е една от двете основни стъпки в измерването на TLC. FRC може да се измери чрез методи за разреждане на газ, телесна плетизмография или рентгенова снимка. При здрави индивиди и трите метода дават подобни резултати. Коефициентът на вариация на повтарящи се измервания в рамките на един и същи обект обикновено е под 10%.

Методът за разреждане на газ се използва широко поради простотата на техниката и относителната евтиност на оборудването. Въпреки това, при пациенти с тежка обструкция на бронхиалната проводимост или емфизем, истинската стойност на TLC, измерена с този метод, е подценена, тъй като вдишаният газ не прониква в хиповентилирани и невентилирани пространства.

Телесният плетизмографски метод ви позволява да определите интраторакалния обем (ITV) на газа. По този начин FRC измерената телесна плетизмография включва както вентилирани, така и невентилирани части на белите дробове. В тази връзка при пациенти с белодробни кисти и въздушни капани този метод дава по-високи резултати в сравнение с метода на газовото разреждане. Бодиплетизмографията е по-скъп метод, технически по-сложен и изисква повече усилия и съдействие от страна на пациента в сравнение с метода на газовото разреждане. Въпреки това, методът на телесната плетизмография е за предпочитане, тъй като позволява по-точна оценка на FRC.

Разликата между стойностите, получени с помощта на тези два метода, предоставя важна информация за наличието на невентилирано въздушно пространство в гръдния кош. При тежка бронхиална обструкция общият плетизмографски метод може да надцени стойностите на FRC.

По материали от А.Г. Чучалина

За фрийдайвъра белите дробове са основният „работен инструмент“ (след мозъка, разбира се), така че за нас 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 кръвния 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 коси междуребрени и междухрущялни 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. Помощните 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 коремен 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 мл + 3000 мл + 1300 мл = 4800 мл.

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

UDC 612.215+612.1 BBK E 92 + E 911

А.Б. Загайнова, Н.В. Турбасова. Физиология на дишането и кръвообращението. Учебно-методическо ръководство по дисциплината „Физиология на човека и животните”: за студенти от 3-та година ОДО и 5-та година от ОДО на Биологическия факултет. Тюмен: Издателство на Тюменския държавен университет, 2007. - 76 с.

Учебно-методическото ръководство включва лабораторни работи, съставени в съответствие с програмата на курса „Физиология на човека и животните“, много от които илюстрират основните научни принципи на класическата физиология. Част от работата е с приложен характер и представлява методи за самоконтрол на здравето и физическото състояние, методи за оценка на физическата работоспособност.

ОТГОВОРЕН РЕДАКТОР: В. С. Соловьов , Доктор на медицинските науки, професор

© Тюменски държавен университет, 2007

© Издателство на Тюменския държавен университет, 2007 г

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

Обяснителна бележка

Предмет на изследване в разделите „дишане“ и „кръвообращение“ са живите организми и техните функциониращи структури, които осигуряват тези жизнени функции, което определя избора на методи за физиологично изследване.

Целта на курса: да се формират идеи за механизмите на функциониране на дихателните и кръвоносните органи, за регулирането на дейността на сърдечно-съдовата и дихателната системи, за тяхната роля в осигуряването на взаимодействието на тялото с външната среда.

Цели на лабораторния практикум: запознаване на студентите с методите за изследване на физиологичните функции на човека и животните; илюстрират фундаментални научни принципи; представи методи за самоконтрол на физическото състояние, оценка на физическата работоспособност по време на физическа активност с различна интензивност.

За провеждане на лабораторни упражнения по дисциплината „Физиология на човека и животните“ се отделят 52 часа за ОДО и 20 часа за ОДО. Окончателният отчет по дисциплината „Физиология на човека и животните” е изпит.

Изисквания към изпита: необходимо е да се разберат основите на жизнените функции на тялото, включително механизмите на функциониране на системи от органи, клетки и отделни клетъчни структури, регулацията на функционирането на физиологичните системи, както и моделите на взаимодействие на тялото с външната среда.

Учебно-методическото ръководство е разработено като част от програмата на общия курс „Физиология на човека и животните“ за студенти от Биологическия факултет.

ФИЗИОЛОГИЯ НА ДИШАНЕТО

Същността на дихателния процес е доставянето на кислород до тъканите на тялото, което осигурява протичането на окислителни реакции, което води до освобождаване на енергия и освобождаване на въглероден диоксид от тялото, който се образува в резултат на метаболизъм.

Процесът, протичащ в белите дробове и състоящ се в обмен на газове между кръвта и околната среда (въздухът, навлизащ в алвеолите, се нарича външно, белодробно дишане,или вентилация.

В резултат на газообмена в белите дробове кръвта се насища с кислород и губи въглероден диоксид, т.е. отново става способен да транспортира кислород до тъканите.

Подновяването на газовия състав на вътрешната среда на тялото се дължи на кръвообращението. Транспортната функция се осъществява от кръвта поради физическото разтваряне на CO 2 и O 2 в нея и тяхното свързване с кръвните компоненти. По този начин хемоглобинът може да влезе в обратима реакция с кислорода и свързването на CO 2 възниква в резултат на образуването на обратими бикарбонатни съединения в кръвната плазма.

Консумацията на кислород от клетките и осъществяването на окислителни реакции с образуването на въглероден диоксид е същността на процесите вътрешни, или тъканно дишане.

По този начин само едно последователно изследване на трите части на дишането може да даде представа за един от най-сложните физиологични процеси.

За изследване на външното дишане (белодробна вентилация), газообмена в белите дробове и тъканите, както и транспорта на газове в кръвта се използват различни методи за оценка на дихателната функция в покой, по време на физическа активност и различни въздействия върху тялото.

ЛАБОРАТОРНА РАБОТА №1

ПНЕВМОГРАФИЯ

Пневмографията е запис на дихателни движения. Позволява ви да определите честотата и дълбочината на дишането, както и съотношението на продължителността на вдишване и издишване. При възрастен броят на дихателните движения е 12-18 в минута, при децата дишането е по-често. При физическа работа той се удвоява или повече. По време на мускулна работа честотата и дълбочината на дишането се променят. Наблюдават се промени в ритъма на дишане и неговата дълбочина по време на преглъщане, говорене, след задържане на дъха и др.

Няма паузи между двете фази на дишането: вдишването директно се превръща в издишване, а издишването - във вдишване.

По правило вдишването е малко по-кратко от издишването. Времето на вдишване е свързано с времето на издишване, като 11:12 или дори като 10:14.

В допълнение към ритмичните дихателни движения, които осигуряват вентилация на белите дробове, могат да се наблюдават специални дихателни движения с течение на времето. Някои от тях възникват рефлексивно (защитни дихателни движения: кашляне, кихане), други доброволно, във връзка с фонацията (говор, пеене, рецитация и др.).

Регистрирането на дихателните движения на гръдния кош се извършва с помощта на специално устройство - пневмограф. Полученият запис - пневмограма - ви позволява да прецените: продължителността на фазите на дишане - вдишване и издишване, честота на дишане, относителна дълбочина, зависимостта на честотата и дълбочината на дишането от физиологичното състояние на тялото - почивка, работа, и т.н.

Пневмографията се основава на принципа на въздушното предаване на дихателните движения на гръдния кош към пишещия лост.

Най-често използваният в момента пневмограф е продълговата гумена камера, поставена в платнена кутия, херметично свързана с гумена тръба с капсулата Marais. При всяко вдишване гръдният кош се разширява и компресира въздуха в пневмографа. Това налягане се предава в кухината на капсулата Marais, нейната еластична гумена капачка се повдига и лостът, опрян върху нея, записва пневмограма.

В зависимост от използваните сензори, пневмографията може да се извърши по различни начини. Най-простият и достъпен за записване на дихателните движения е пневматичен сензор с капсула Marais. За пневмография могат да се използват реостат, тензодатчик и капацитивни сензори, но в този случай са необходими електронни усилващи и записващи устройства.

За работа са ви необходими:кимограф, маншет за сфигмоманометър, капсула Marais, статив, тройник, гумени тръби, таймер, амонячен разтвор. Обект на изследване е човек.

Извършване на работа.Сглобете инсталацията за запис на дихателни движения, както е показано на фиг. 1, А. Маншетът от сфигмоманометъра е фиксиран върху най-подвижната част на гръдния кош на субекта (за коремно дишане това ще бъде долната трета, за гръдно дишане - средната трета на гръдния кош) и е свързан с помощта на тройник и гума тръби към капсулата Marais. Чрез тройника, отваряйки скобата, в записващата система се вкарва малко количество въздух, като се гарантира, че твърде високото налягане не разкъсва гумената мембрана на капсулата. След като се уверите, че пневмографът е укрепен правилно и движенията на гръдния кош се предават на лоста на капсулата Marais, пребройте броя на дихателните движения в минута и след това поставете писаря тангенциално към кимографа. Включете кимографа и таймера и започнете да записвате пневмограмата (субектът не трябва да гледа пневмограмата).

Ориз. 1. Пневмография.

A - графичен запис на дишане с помощта на капсулата Marais; B - пневмограми, записани под въздействието на различни фактори, причиняващи промени в дишането: 1 - широк маншет; 2 - гумена тръба; 3 – тройник; 4 - капсула Маре; 5 – кимограф; 6 - брояч на времето; 7 - универсален статив; а - спокойно дишане; b - при вдишване на амонячни пари; c - по време на разговор; d - след хипервентилация; г - след волево задържане на дъха; д - по време на физическа активност; b"-e" - белези на приложеното въздействие.

Следните видове дишане се записват на кимограф:

1) спокойно дишане;

2) дълбоко дишане (субектът доброволно поема няколко дълбоки вдишвания и издишвания - жизненият капацитет на белите дробове);

3) дишане след физическа активност. За да направите това, субектът е помолен, без да отстранява пневмографа, да направи 10-12 клякания. В същото време, така че в резултат на резки удари на въздуха гумата на капсулата Marey да не се спука, се използва скоба Pean за компресиране на гумената тръба, свързваща пневмографа с капсулата. Веднага след приключване на клека скобата се отстранява и се записват дихателните движения);

4) дишане по време на рецитация, говорене, смях (обърнете внимание как се променя продължителността на вдишването и издишването);

5) дишане при кашлица. За да направи това, субектът прави няколко произволни издишващи кашлица движения;

6) задух - диспнея, причинена от задържане на дъха. Експериментът се провежда в следния ред. След като запишете нормалното дишане (eipnea) при седнал субект, помолете го да задържи дъха си, докато издишва. Обикновено след 20-30 секунди настъпва неволно възстановяване на дишането и честотата и дълбочината на дихателните движения стават значително по-големи, наблюдава се задух;

7) промяна в дишането с намаляване на въглеродния диоксид в алвеоларния въздух и кръвта, което се постига чрез хипервентилация на белите дробове. Пациентът прави дълбоки и чести дихателни движения до леко замайване, след което настъпва естествено задържане на дъха (апнея);

8) при преглъщане;

9) при вдишване на амонячни пари (памук, навлажнен с разтвор на амоняк, се довежда до носа на изпитвания).

Някои пневмограми са показани на фиг. 1,Б.

Залепете получените пневмограми в тетрадката си. Изчислете броя на дихателните движения за 1 минута при различни условия за запис на пневмограмата. Определете в коя фаза на дишане се появяват преглъщане и говор. Сравнете естеството на промените в дишането под въздействието на различни фактори на експозиция.

ЛАБОРАТОРНА РАБОТА № 2

СПИРОМЕТРИЯ

Спирометрията е метод за определяне на жизнения капацитет на белите дробове и съставните му въздушни обеми. Жизненият капацитет (VC) е най-голямото количество въздух, което човек може да издиша след максимално вдишване. На фиг. Фигура 2 показва белодробни обеми и капацитети, характеризиращи функционалното състояние на белите дробове, както и пневмограма, обясняваща връзката между белодробните обеми и капацитети и дихателните движения. Функционалното състояние на белите дробове зависи от възрастта, ръста, пола, физическото развитие и редица други фактори. За да се оцени дихателната функция при даден човек, измерените белодробни обеми трябва да се сравнят с подходящи стойности. Правилните стойности се изчисляват с помощта на формули или се определят с помощта на номограми (фиг. 3); отклонения от ± 15% се считат за незначителни. За измерване на жизнения капацитет и съставните му обеми се използва сух спирометър (фиг. 4).

Ориз. 2. Спирограма. Белодробни обеми и капацитет:

ROVD - инспираторен резервен обем; DO - дихателен обем; ROvyd - експираторен резервен обем; ОО - остатъчен обем; Evd - инспираторен капацитет; FRC - функционален остатъчен капацитет; Жизнен капацитет - жизнен капацитет на белите дробове; TLC - общ белодробен капацитет.

Белодробни обеми:

Инспираторен резервен обем(ROVD) - максималният обем въздух, който човек може да вдиша след тих дъх.

Експираторен резервен обем(ROvyd) - максималният обем въздух, който човек може да издиша след тихо издишване.

Остатъчен обем(OO) е обемът на газа в белите дробове след максимално издишване.

Инспираторен капацитет(Evd) е максималният обем въздух, който човек може да вдиша след тихо издишване.

Функционален остатъчен капацитет(FRC) е обемът газ, оставащ в белите дробове след тихо вдишване.

Жизнен капацитет на белите дробове(VC) - максималният обем въздух, който може да се издиша след максимално вдишване.

Общ белодробен капацитет(Oel) - обемът на газовете в белите дробове след максимално вдишване.

За работа са ви необходими:сух спирометър, щипка за нос, мундщук, спирт, памук. Обект на изследване е човек.

Предимството на сухия спирометър е, че е преносим и лесен за използване. Сухият спирометър е въздушна турбина, въртяща се от поток от издишан въздух. Въртенето на турбината се предава чрез кинематична верига към стрелката на устройството. За да спре иглата в края на издишването, спирометърът е оборудван със спирачно устройство. Обемът на измервания въздух се определя с помощта на скалата на уреда. Скалата може да се върти, което позволява показалецът да се нулира преди всяко измерване. Въздухът се издишва от белите дробове през мундщук.

Извършване на работа.Мундщукът на спирометъра се избърсва с памучна вата, навлажнена със спирт. След максимално вдишване субектът издишва възможно най-дълбоко в спирометъра. Жизненият жизнен капацитет се определя с помощта на скалата на спирометъра. Точността на резултатите се повишава, ако жизненият капацитет се измерва няколко пъти и се изчислява средната стойност. При многократни измервания е необходимо всеки път да задавате началната позиция на скалата на спирометъра. За да направите това, измервателната скала на сух спирометър се завърта и нулевото деление на скалата се изравнява със стрелката.

Жизненият витален капацитет се определя в изправено, седнало и легнало положение, както и след физическа активност (20 клякания за 30 секунди). Обърнете внимание на разликата в резултатите от измерването.

След това субектът прави няколко тихи издишвания в спирометъра. В същото време се отчита броят на дихателните движения. Като разделите показанията на спирометъра на броя издишвания, направени в спирометъра, определете дихателен обемвъздух.

Ориз. 3. Номограма за определяне на правилната стойност на жизнения капацитет.

Ориз. 4. Спирометър за сух въздух.

За определяне експираторен резервен обемСлед следващото тихо издишване субектът издишва максимално в спирометъра. Резервният експираторен обем се определя с помощта на скалата на спирометъра. Повторете измерванията няколко пъти и изчислете средната стойност.

Инспираторен резервен обемможе да се определи по два начина: изчислено и измерено със спирометър. За да се изчисли, е необходимо от стойността на жизнения капацитет да се извади сумата от дихателния и резервния (издишващ) въздушен обем. При измерване на инспираторния резервен обем със спирометър, в него се вкарва определен обем въздух и субектът след тихо вдишване поема максимално въздух от спирометъра. Разликата между първоначалния обем въздух в спирометъра и обема, оставащ там след дълбоко вдишване, съответства на инспираторния резервен обем.

За определяне остатъчен обемвъздух няма директни методи, затова се използват косвени методи. Те могат да се основават на различни принципи. За тези цели се използват например плетизмография, оксигемометрия и измерване на концентрацията на индикаторни газове (хелий, азот). Смята се, че нормално остатъчният обем е 25-30% от жизнения капацитет.

Спирометърът позволява да се установят редица други характеристики на дихателната дейност. Един от тях е количеството на белодробната вентилация.За да се определи, броят на дихателните цикли в минута се умножава по дихателния обем. Така за една минута нормално се обменят около 6000 мл въздух между тялото и околната среда.

Алвеоларна вентилация= дихателна честота x (дихателен обем - обем на "мъртвото" пространство).

Чрез установяване на дихателни параметри можете да оцените интензивността на метаболизма в тялото, като определите консумацията на кислород.

По време на работата е важно да се установи дали стойностите, получени за конкретен човек, са в нормалните граници. За тази цел са разработени специални номограми и формули, които отчитат съотношението на индивидуалните характеристики на функцията на външното дишане и такива фактори като пол, височина, възраст и др.

Правилната стойност на жизнения капацитет на белите дробове се изчислява по формулите (Guminsky A.A., Leontyeva N.N., Marinova K.V., 1990):

за мъже -

VC = ((височина (см) x 0,052) – (възраст (години) x 0,022)) - 3,60;

за жени -

VC = ((височина (см) x 0,041) - (възраст (години) x 0,018)) - 2,68.

за момчета 8-12 години -

VC = ((височина (см) x 0,052) - (възраст (години) x 0,022)) - 4,6;

за момчета 13-16 години-

VC = ((височина (cm) x 0,052) - (възраст (години) x 0,022)) - 4,2;

за момичета 8 - 16 години -

VC = ((височина (см) x 0,041) - (възраст (години) x 0,018)) - 3,7.

До 16-17-годишна възраст жизненият капацитет на белите дробове достига стойности, характерни за възрастен.

Резултати от работата и тяхното проектиране. 1. Въведете резултатите от измерването в Таблица 1 и изчислете средната жизнена стойност.

маса 1

Номер на измерване	Витален жизнен капацитет (почивка)
	стоящ	седнал
1 2 3 Средно

2. Сравнете резултатите от измерванията на жизнения капацитет (почивка) в изправено и седнало положение. 3. Сравнете резултатите от измерванията на жизнения капацитет в изправено положение (в покой) с резултатите, получени след физическа активност. 4. Изчислете % от правилната стойност, като знаете жизнената стойност, получена чрез измерване на изправено положение (почивка) и правилната жизнена стойност (изчислена по формулата):

GELfact.х 100 (%).

5. Сравнете стойността на VC, измерена от спирометъра, с правилната VC, намерена с помощта на номограмата. Изчислете остатъчния обем, както и белодробния капацитет: общ белодробен капацитет, инспираторен капацитет и функционален остатъчен капацитет. 6. Направете изводи.

ЛАБОРАТОРНА РАБОТА №3

ОПРЕДЕЛЯНЕ НА МИНУТЕН ОБЕМ НА ДИШАНЕ (MOV) И БЕЛОДРОБЕН ОБЕМ

(ПОДХОДЯЩ, ВДЪХНОВЯВАЩ РЕЗЕРВЕН ОБЕМ

И ОБЕМ НА РЕЗЕРВА НА ИЗДИШВАНЕ)

Вентилацията се определя от обема на вдишвания или издишван въздух за единица време. Обикновено се измерва минутният обем на дишането (MRV). Стойността му при тихо дишане е 6-9 литра. Вентилацията на белите дробове зависи от дълбочината и честотата на дишането, което в покой е 16 за 1 минута (от 12 до 18). Минутният обем на дишането е равен на:

MOD = TO x BH,

където DO - дихателен обем; RR - дихателна честота.

За работа са ви необходими:сух спирометър, щипка за нос, спирт, памук. Обект на изследване е човек.

Извършване на работа.За да се определи обемът на дихателния въздух, субектът трябва да издиша спокойно в спирометъра след спокойно вдишване и да определи дихателния обем (TI). За да определите експираторния резервен обем (ERV), след спокойно, нормално издишване в околното пространство, издишайте дълбоко в спирометъра. За да определите инспираторния резервен обем (IRV), настройте вътрешния цилиндър на спирометъра на някакво ниво (3000-5000) и след това, като поемете спокойно въздух от атмосферата, държейки носа си, поемете максимално въздух от спирометъра. Повторете всички измервания три пъти. Инспираторният резервен обем може да се определи от разликата:

ROVD = VITAL - (DO - ROvyd)

Използвайки метода на изчисление, определете сумата от DO, ROvd и ROvd, която съставлява жизнения капацитет на белите дробове (VC).

Резултати от работата и тяхното проектиране. 1. Представете получените данни под формата на таблица 2.

2. Изчислете минутния обем на дишането.

таблица 2

ЛАБОРАТОРНА РАБОТА № 4