Comment trouver le volume courant. Volumes respiratoires

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Actuellement, ces données présentent un intérêt plus académique, mais les spirographes informatiques existants sont capables de fournir en quelques secondes des informations à leur sujet qui objectivent largement l’état du patient.

Volume courant(DO) - le volume d'air inhalé ou expiré au cours de chaque cycle respiratoire.

Norme : 300 - 900 ml.

Diminuer TO possible en cas de pneumosclérose, de pneumofibrose, de bronchite spastique, de congestion pulmonaire sévère, d'insuffisance cardiaque sévère, d'emphysème obstructif.

Volume de réserve inspiratoire- le volume maximum de gaz pouvant être inhalé après une respiration calme.

Norme : 1000 - 2000 ml.

Une diminution significative du volume est observée avec une diminution de l'élasticité du tissu pulmonaire.

Volume de réserve expiratoire- le volume de gaz qu'un sujet peut expirer après une expiration tranquille.

Norme : 1000 - 1500 ml.

Capacité vitale des poumons (VC) Normalement, c'est 3 000 à 5 000 ml. Compte tenu de la grande variabilité de ± 15 à 20 % entre les individus en bonne santé et la valeur appropriée, cet indicateur est rarement utilisé pour évaluer la respiration externe chez les patients en soins intensifs.

Volume résiduel (Оо)- le volume de gaz restant dans les poumons après l'expiration maximale. Pour calculer la valeur appropriée (en millilitres), il est proposé de multiplier les quatre premiers chiffres du troisième degré de croissance (en centimètres) par un coefficient empirique de 0,38.

Dans un certain nombre de situations, un phénomène appelé « fermeture des voies respiratoires expiratoires » (CEAC) se produit. Son essence réside dans le fait que lors de l'expiration, lorsque le volume des poumons s'approche déjà du volume résiduel, une certaine quantité de gaz est retenue dans différentes zones des poumons (pièges à gaz). A.P. Zilber a consacré plus de 30 ans à l'étude de ce phénomène. Aujourd'hui, il a été prouvé que ce phénomène se produit assez souvent chez des patients gravement malades atteints de maladies pulmonaires de toute origine, ainsi que d'un certain nombre de conditions critiques. L'évaluation du degré d'ECDP permet une présentation multiforme de la physiopathologie clinique des troubles systémiques et donne un pronostic et une évaluation de l'efficacité des mesures prises.

Malheureusement, l’évaluation du phénomène ECDP a jusqu’à présent été de nature plus académique, même si elle impose aujourd’hui la nécessité d’une mise en œuvre généralisée de méthodes d’évaluation de l’ECDP. Nous ne donnerons qu'une brève description des méthodes utilisées, et nous renverrons volontiers les personnes intéressées à la monographie de A. P. Zilber (Respiratory Medicine. Etudes of Critical Medicine. Vol. 2. - Petrozavodsk : PSU Publishing House, 1996 - 488 pp. ).

Les méthodes les plus accessibles reposent sur l’analyse de la courbe des gaz tests expiratoires ou de la courbe pneumotachographique lorsque le flux est interrompu. Les autres méthodes - la pléthysmographie du corps entier et la méthode de dilution du gaz test dans un système fermé - sont utilisées beaucoup moins fréquemment.

L'essence des méthodes basées sur l'analyse de la courbe expiratoire du gaz d'essai est que le sujet inhale une partie du gaz d'essai au début de l'inspiration, puis la courbe d'expiration du gaz est enregistrée, enregistrée de manière synchrone avec le spirogramme. ou pneumotachographie. Le xénon 133, l'azote et l'hexafluorure de soufre (SF6) sont utilisés comme gaz de test.

Pour caractériser l'OADP, l'un des indicateurs caractérisant le phénomène OADP est utilisé - c'est volume de fermeture des poumons. La signification physiologique de cet indicateur peut être comprise à partir des caractéristiques de la valeur elle-même. La VLC est la part de la capacité vitale restant dans les poumons à partir du moment où les voies respiratoires se rapprochent du volume pulmonaire résiduel. La VA est exprimée en pourcentage de la capacité pulmonaire vitale (CV).

Ainsi, la valeur d'OZL mesurée par le xénon-133 est de 13,2 ± 2,7 % et par l'azote de 13,7 ± 1,9 %.

La méthode d'interruption du flux respiratoire, précédemment utilisée pour mesurer la pression alvéolaire, avec un degré élevé de corrélation (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.

L'OZL peut être déterminé par la formule proposée par I. G. Heifetz (1978).

Pour Position assise L'équation de régression est :

PV / capacité vitale (%) = 0,4 +0,38. âge (années) ± 3,7 ;

Pour position couchée l'équation est :

BC/VC (%) = -2,75 + 0,55 âge (ans).

Bien que la valeur de l'OCL soit assez informative, cependant, pour caractériser pleinement le phénomène de l'ECDP, il est souhaitable de mesurer un certain nombre d'autres indicateurs : capacité de fermeture pulmonaire (LCC), réserve de capacité résiduelle fonctionnelle (RFRC), gaz pulmonaire retenu (RLG ).

Réserve FOE(RFRC) est la différence entre la capacité résiduelle fonctionnelle (FRC) et la capacité de fermeture pulmonaire (LCC), c'est l'indicateur le plus important caractérisant l'ECDP.

DANS Position assise RFOE (l) peut être déterminé par l'équation de régression :

RFOE (l) = 1,95 - 0,003 âge (années) ± 0,5.

DANS position allongée:

RFOE (l) = 1,33 - 0,33 âge (ans)

V Position assise -

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

V position allongée -

RFEC/VC (%) = 32,8 - 0,77 âge (ans).

La détermination du taux métabolique des patients sévères est effectuée sur la base de la consommation d'O2 et de la libération de CO2. Étant donné que le taux métabolique change au cours de la journée, il est nécessaire de déterminer ces paramètres à plusieurs reprises pour calculer le coefficient respiratoire. Les émissions de CO2 sont mesurées en tant que CO2 total expiré multiplié par la ventilation minute expirée.

Il est nécessaire de faire attention au mélange complet de l'air expiré. Le CO2 dans l'air expiré est déterminé à l'aide d'un capnographe. Pour simplifier la méthode de détermination de la consommation énergétique (PE), on suppose que le coefficient respiratoire (respiratoire) est de 0,8, et on suppose que 70 % des calories sont apportées par les glucides et 30 % par les graisses. L’énergie consommée peut alors être déterminée par la formule suivante :

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

où BCO2 est l'émission totale de CO2 (elle est déterminée par le produit de la concentration de CO2 en fin d'expiration et de la ventilation minute des poumons) ;

0,8 - coefficient respiratoire, auquel l'oxydation de 1 litre d'O2 s'accompagne de la formation de 4,83 kcal.

En situation réelle, le coefficient respiratoire peut changer toutes les heures chez les patients gravement malades en fonction des méthodes de nutrition parentérale, de l'adéquation du soulagement de la douleur, du degré de protection anti-stress, etc. Cette circonstance nécessite une détermination surveillée (répétée) de la consommation d'O2 et rejet de CO2. Pour estimer rapidement la consommation d'énergie, utilisez les formules suivantes :

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

où VO2 est l’absorption d’O2 en millilitres par minute et VCO2 est la libération de CO2 en millilitres par minute.

Pour déterminer la consommation d'énergie sur 24 heures, vous pouvez utiliser la formule :

PE (kcal/jour) = PE (kcal/min) 1440.

Après transformation, la formule prend la forme :

PE (kcal/jour) = 1440.

En l'absence de possibilité de déterminer la consommation d'énergie par calorimétrie, vous pouvez utiliser des méthodes de calcul qui, bien entendu, seront dans une certaine mesure approximatives. De tels calculs sont le plus souvent nécessaires pour la prise en charge de patients gravement malades sous nutrition parentérale à long terme.

La capacité pulmonaire totale d'un homme adulte est en moyenne de 5 à 6 litres, mais lors d'une respiration normale, seule une petite partie de ce volume est utilisée. En respirant calmement, une personne effectue environ 12 à 16 cycles respiratoires, inspirant et expirant environ 500 ml d'air à chaque cycle. Ce volume d’air est communément appelé volume courant. Lorsque vous inspirez profondément, vous pouvez inhaler 1,5 à 2 litres d'air supplémentaires - c'est le volume de réserve d'inhalation. Le volume d'air qui reste dans les poumons après l'expiration maximale est de 1,2 à 1,5 litre - c'est le volume résiduel des poumons.

Mesure du volume pulmonaire

Sous le terme mesure des volumes pulmonaires fait généralement référence à la mesure de la capacité pulmonaire totale (TLC), du volume pulmonaire résiduel (RLV), de la capacité résiduelle fonctionnelle (FRC) des poumons et de la capacité vitale des poumons (VC). Ces indicateurs jouent un rôle important dans l'analyse de la capacité ventilatoire des poumons, ils sont indispensables au diagnostic des troubles respiratoires restrictifs et permettent d'évaluer l'efficacité de l'intervention thérapeutique. La mesure des volumes pulmonaires peut être divisée en deux étapes principales : la mesure du FRC et la réalisation d'une étude spirométrique.

Pour déterminer le FRC, l’une des trois méthodes les plus courantes est utilisée :

1. méthode de dilution de gaz (méthode de dilution de gaz);
2. bodypléthysmographique ;
3. Radiographie.

Volumes et capacités pulmonaires

Typiquement, on distingue quatre volumes pulmonaires - volume de réserve inspiratoire (VRI), volume courant (TI), volume de réserve expiratoire (VRE) et volume pulmonaire résiduel (VRL) et les capacités suivantes : capacité vitale des poumons (VC), capacité inspiratoire (EIV), capacité résiduelle fonctionnelle (FRC) et capacité pulmonaire totale (TLC).

La capacité pulmonaire totale peut être représentée comme la somme de plusieurs volumes et capacités pulmonaires. La capacité pulmonaire est la somme de deux volumes pulmonaires ou plus.

Le volume courant (VT) est le volume de gaz inhalé et expiré pendant le cycle respiratoire lors d'une respiration calme. DO doit être calculé comme la moyenne après avoir enregistré au moins six cycles respiratoires. La fin de la phase d’inspiration est appelée niveau de fin d’inspiration, la fin de la phase d’expiration est appelée niveau de fin d’expiration.

Le volume de réserve inspiratoire (VRI) est le volume maximum d'air qui peut être inhalé après une inspiration calme moyenne normale (niveau de fin d'inspiration).

Le volume de réserve expiratoire (VRE) est le volume maximum d'air qui peut être expiré après une expiration silencieuse (niveau de fin d'expiration).

Le volume pulmonaire résiduel (VRL) est le volume d'air qui reste dans les poumons après une expiration complète. Le TRL ne peut pas être mesuré directement ; il est calculé en soustrayant ROvyd de FRC : OOL = ennemi – ROvyd ou OOL = VLEP – Vital. La préférence est donnée à cette dernière méthode.

La capacité vitale des poumons (VC) est le volume d'air qui peut être expiré lors d'une expiration complète après une inspiration maximale. Avec une expiration forcée, ce volume est appelé capacité vitale forcée des poumons (FVC), avec une expiration maximale silencieuse (inhalation) - la capacité vitale des poumons d'inspiration (expiration) - VVC (VCL). VIC comprend DO, ROvd et ROvyd. La capacité vitale est normalement d'environ 70 % de la TLC.

La capacité inspiratoire (EIC) est le volume maximum qui peut être inhalé après une expiration silencieuse (à partir du niveau de fin d'expiration). EDV est égal à la somme de DO et RVD et représente normalement 60 à 70 % de la capacité vitale.

La capacité résiduelle fonctionnelle (CRF) est le volume d'air dans les poumons et les voies respiratoires après une expiration silencieuse. Le FRC est également appelé volume expiratoire final. FRC comprend ROvyd et OOL. La mesure du FRC est une étape décisive dans l’évaluation des volumes pulmonaires.

La capacité pulmonaire totale (CCM) est le volume d'air présent dans les poumons à la fin d'une inspiration complète. TEL est calculé de deux manières : VLEP = VLEP + capacité vitale ou VLEP = FFU + Evd. Cette dernière méthode est préférable.

La mesure de la capacité pulmonaire totale et de ses composants est largement utilisée dans diverses maladies et apporte une aide significative dans le processus de diagnostic. Par exemple, en cas d'emphysème pulmonaire, il y a généralement une diminution de la CVF et du VEMS, ainsi que du rapport VEMS/CVF. Une diminution de la CVF et du VEMS est également observée chez les patients présentant des troubles restrictifs, mais le rapport VEMS/CVF n'est pas réduit.

Malgré cela, le rapport VEMS/CVF n’est pas un paramètre clé dans le diagnostic différentiel des troubles obstructifs et restrictifs. Pour le diagnostic différentiel de ces troubles de la ventilation, une mesure obligatoire du TEL et de ses composants est nécessaire. Avec les troubles restrictifs, il y a une diminution de la TLC et de toutes ses composantes. Avec les troubles obstructifs et combinés obstructifs-restrictifs, certaines composantes de la TLC sont réduites, d'autres sont augmentées.

La mesure du FRC est l’une des deux étapes principales de la mesure de la TLC. La FRC peut être mesurée par des méthodes de dilution de gaz, une pléthysmographie corporelle ou des rayons X. Chez les individus en bonne santé, les trois méthodes donnent des résultats similaires. Le coefficient de variation des mesures répétées au sein d'un même sujet est généralement inférieur à 10 %.

La méthode de dilution gazeuse est largement utilisée en raison de la simplicité de la technique et du coût relatif de l'équipement. Cependant, chez les patients présentant une obstruction sévère de la conduction bronchique ou un emphysème, la véritable valeur de la TLC mesurée par cette méthode est sous-estimée, car le gaz inspiré ne pénètre pas dans les espaces hypoventilés et non ventilés.

La méthode pléthysmographique corporelle permet de déterminer le volume intrathoracique (ITV) de gaz. Ainsi, la pléthysmographie corporelle mesurée par FRC inclut à la fois les parties ventilées et non ventilées des poumons. À cet égard, chez les patients présentant des kystes pulmonaires et des pièges à air, cette méthode donne des résultats plus élevés que la méthode de dilution gazeuse. La pléthysmographie corporelle est une méthode plus coûteuse, techniquement plus complexe et nécessite plus d'efforts et de coopération de la part du patient que la méthode par dilution gazeuse. Cependant, la méthode de pléthysmographie corporelle est préférable car elle permet une évaluation plus précise de la FRC.

La différence entre les valeurs obtenues à l'aide de ces deux méthodes fournit des informations importantes sur la présence d'espace d'air non ventilé dans la poitrine. En cas d'obstruction bronchique sévère, la méthode générale de pléthysmographie peut surestimer les valeurs de FRC.

Basé sur des matériaux d'A.G. Chuchalina

Pour un apnéiste, les poumons sont le principal « outil de travail » (après le cerveau, bien sûr), il est donc important pour nous de comprendre la structure des poumons et l'ensemble du processus respiratoire. Habituellement, lorsque nous parlons de respiration, nous entendons la respiration externe ou la ventilation des poumons - le seul processus perceptible pour nous dans la chaîne respiratoire. Et nous devons commencer à envisager de respirer avec.

Structure des poumons et de la poitrine

Les poumons sont un organe poreux, semblable à une éponge, rappelant dans sa structure une grappe de bulles individuelles ou une grappe de raisin avec un grand nombre de baies. Chaque « baie » est une alvéole pulmonaire (vésicule pulmonaire) - l'endroit où se produit la fonction principale des poumons - l'échange gazeux. Entre l’air des alvéoles et le sang se trouve une barrière air-sang formée par les parois très fines des alvéoles et du capillaire sanguin. C'est à travers cette barrière que se produit la diffusion des gaz : l'oxygène pénètre dans le sang par les alvéoles et le dioxyde de carbone pénètre dans les alvéoles par le sang.

L'air pénètre dans les alvéoles par les voies respiratoires - la trochée, les bronches et les bronchioles plus petites, qui se terminent par les sacs alvéolaires. La ramification des bronches et des bronchioles forme les lobes (le poumon droit a 3 lobes, le poumon gauche a 2 lobes). En moyenne, il y a environ 500 à 700 millions d'alvéoles dans les deux poumons, dont la surface respiratoire varie de 40 m2 à l'expiration à 120 m2 à l'inspiration. Dans ce cas, un plus grand nombre d’alvéoles sont situées dans les parties inférieures des poumons.

Les bronches et la trachée ont une base cartilagineuse dans leurs parois et sont donc assez rigides. Les bronchioles et les alvéoles ont des parois molles et peuvent donc s'effondrer, c'est-à-dire se coller les unes aux autres, comme un ballon dégonflé, si une certaine pression d'air n'y est pas maintenue. Pour éviter que cela ne se produise, les poumons sont comme un seul organe, recouvert de tous côtés de plèvre - une membrane solide et hermétiquement fermée.

La plèvre a deux couches - deux feuilles. Une feuille est étroitement adjacente à la surface interne de la poitrine dure, l'autre entoure les poumons. Entre eux se trouve une cavité pleurale dans laquelle une pression négative est maintenue. Grâce à cela, les poumons sont redressés. La pression négative dans la fissure pleurale est causée par la traction élastique des poumons, c'est-à-dire le désir constant des poumons de réduire leur volume.

La traction élastique des poumons est causée par trois facteurs :
1) l'élasticité du tissu des parois des alvéoles en raison de la présence de fibres élastiques dans celles-ci
2) tonus des muscles bronchiques
3) tension superficielle du film liquide recouvrant la surface interne des alvéoles.

La structure rigide de la poitrine est constituée de côtes, flexibles grâce au cartilage et aux articulations, attachées à la colonne vertébrale et aux articulations. Grâce à cela, la poitrine augmente et diminue son volume, tout en conservant la rigidité nécessaire à la protection des organes situés dans la cavité thoracique.

Pour inspirer de l'air, nous devons créer une pression dans les poumons inférieure à la pression atmosphérique et pour expirer, elle est plus élevée. Ainsi, pour l'inspiration, il est nécessaire d'augmenter le volume de la poitrine, pour l'expiration, une diminution du volume. En fait, la majeure partie de l'effort respiratoire est consacrée à l'inspiration ; dans des conditions normales, l'expiration est effectuée en raison des propriétés élastiques des poumons.

Le muscle respiratoire principal est le diaphragme - une cloison musculaire en forme de dôme entre la cavité thoracique et la cavité abdominale. Classiquement, sa bordure peut être tracée le long du bord inférieur des nervures.

Lors de l'inspiration, le diaphragme se contracte, s'étirant activement vers les organes internes inférieurs. Dans ce cas, les organes incompressibles de la cavité abdominale sont poussés vers le bas et sur les côtés, étirant les parois de la cavité abdominale. Lors d'une inspiration silencieuse, le dôme du diaphragme descend d'environ 1,5 cm et la taille verticale de la cavité thoracique augmente en conséquence. Dans le même temps, les côtes inférieures divergent quelque peu, augmentant ainsi la circonférence de la poitrine, ce qui est particulièrement visible dans les parties inférieures. Lorsque vous expirez, le diaphragme se détend passivement et est tiré vers le haut par les tendons qui le maintiennent dans son état calme.

Outre le diaphragme, les muscles intercostaux et interchondraux obliques externes participent également à l'augmentation du volume de la poitrine. À la suite de la montée des côtes, le sternum avance et les parties latérales des côtes se déplacent sur les côtés.

Lors d'une respiration très profonde et intense ou lorsque la résistance à l'inhalation augmente, un certain nombre de muscles respiratoires auxiliaires sont impliqués dans le processus d'augmentation du volume de la poitrine, ce qui peut soulever les côtes : scalènes, grands et petits pectoraux et grand dentelé antérieur. Les muscles auxiliaires de l'inspiration comprennent également les muscles qui prolongent la colonne thoracique et fixent la ceinture scapulaire lorsqu'ils sont soutenus par les bras repliés (trapèze, rhomboïde, releveur de l'omoplate).

Comme mentionné ci-dessus, une inspiration calme se produit passivement, presque sur fond de relaxation des muscles inspiratoires. Avec une expiration active et intense, les muscles de la paroi abdominale se « connectent », ce qui entraîne une diminution du volume de la cavité abdominale et une augmentation de la pression dans celle-ci. La pression est transférée au diaphragme et le soulève. En raison de la réduction Les muscles intercostaux obliques internes abaissent les côtes et rapprochent leurs bords.

Mouvements respiratoires

Dans la vie ordinaire, après s'être observé soi-même et ses amis, on peut observer à la fois la respiration, assurée principalement par le diaphragme, et la respiration, assurée principalement par le travail des muscles intercostaux. Et cela reste dans les limites normales. Les muscles de la ceinture scapulaire sont plus souvent sollicités en cas de maladie grave ou de travail intense, mais presque jamais chez les personnes relativement en bonne santé et dans un état normal.

On pense que la respiration, assurée principalement par les mouvements du diaphragme, est plus caractéristique des hommes. Normalement, l'inspiration s'accompagne d'une légère saillie de la paroi abdominale et l'expiration s'accompagne d'une légère rétraction. C’est le type de respiration abdominale.

Chez la femme, le type de respiration le plus courant est le type thoracique, qui est assuré principalement par le travail des muscles intercostaux. Cela peut être dû à la préparation biologique de la femme à la maternité et, par conséquent, à des difficultés respiratoires abdominales pendant la grossesse. Avec ce type de respiration, les mouvements les plus visibles sont effectués par le sternum et les côtes.

La respiration, dans laquelle les épaules et les clavicules bougent activement, est assurée par le travail des muscles de la ceinture scapulaire. La ventilation des poumons est inefficace et n’affecte que les apex des poumons. Par conséquent, ce type de respiration est appelé apical. Dans des conditions normales, ce type de respiration ne se produit pratiquement pas et est utilisé soit lors de certaines gymnastiques, soit se développe dans des maladies graves.

En apnée, nous pensons que la respiration abdominale ou la respiration abdominale est la plus naturelle et la plus productive. On dit la même chose lors de la pratique du yoga et du pranayama.

D’abord parce qu’il y a plus d’alvéoles dans les lobes inférieurs des poumons. Deuxièmement, les mouvements respiratoires sont associés à notre système nerveux autonome. La respiration abdominale active le système nerveux parasympathique – la pédale de frein du corps. La respiration thoracique active le système nerveux sympathique – la pédale d'accélérateur. Avec une respiration apicale active et prolongée, une surstimulation du système nerveux sympathique se produit. Cela fonctionne dans les deux sens. C’est ainsi que les personnes paniquées respirent toujours avec la respiration apicale. A l'inverse, si vous respirez calmement avec le ventre pendant un certain temps, le système nerveux se calme et tous les processus ralentissent.

Volumes pulmonaires

Lors d'une respiration calme, une personne inspire et expire environ 500 ml (de 300 à 800 ml) d'air, ce volume d'air est appelé volume courant. En plus du volume courant normal, avec une inspiration la plus profonde possible, une personne peut inhaler environ 3 000 ml d'air - c'est volume de réserve inspiratoire. Après une expiration normale et calme, une personne ordinaire en bonne santé, en tendant les muscles expiratoires, est capable de « presser » environ 1 300 ml d'air supplémentaires des poumons - cela volume de réserve expiratoire.

La somme de ces volumes est capacité vitale des poumons (VC): 500 ml + 3000 ml + 1300 ml = 4800 ml.

Comme nous le voyons, la nature nous a préparé une réserve presque décuplée de capacité à « pomper » l'air à travers les poumons.

Le volume courant est une expression quantitative de la profondeur de la respiration. La capacité vitale des poumons détermine le volume maximum d’air qui peut être introduit ou retiré des poumons au cours d’une inspiration ou d’une expiration. La capacité vitale moyenne des poumons chez les hommes est de 4 000 à 5 500 ml, chez les femmes de 3 000 à 4 500 ml. L'entraînement physique et divers étirements de la poitrine peuvent augmenter la CV.

Après une expiration profonde et maximale, il reste environ 1 200 ml d'air dans les poumons. Ce - volume résiduel. La majeure partie ne peut être retirée des poumons qu'avec un pneumothorax ouvert.

Le volume résiduel est déterminé principalement par l'élasticité du diaphragme et des muscles intercostaux. Augmenter la mobilité de la poitrine et réduire le volume résiduel est une tâche importante lors de la préparation à la plongée à de grandes profondeurs. Les plongées en dessous du volume résiduel pour une personne ordinaire non formée sont des plongées à une profondeur supérieure à 30-35 mètres. L’un des moyens les plus populaires d’augmenter l’élasticité du diaphragme et de réduire le volume pulmonaire résiduel consiste à effectuer régulièrement un uddiyana bandha.

La quantité maximale d’air pouvant être retenue dans les poumons est appelée capacité pulmonaire totale, il est égal à la somme du volume résiduel et de la capacité vitale des poumons (dans l'exemple utilisé : 1200 ml + 4800 ml = 6000 ml).

Le volume d'air dans les poumons à la fin d'une expiration silencieuse (avec les muscles respiratoires détendus) est appelé capacité résiduelle fonctionnelle des poumons. Il est égal à la somme du volume résiduel et du volume de réserve expiratoire (dans l'exemple utilisé : 1200 ml + 1300 ml = 2500 ml). La capacité résiduelle fonctionnelle des poumons est proche du volume d’air alvéolaire avant le début de l’inspiration.

La ventilation est déterminée par le volume d'air inhalé ou expiré par unité de temps. Habituellement mesuré volume minute de respiration. La ventilation des poumons dépend de la profondeur et de la fréquence de la respiration, qui au repos varie de 12 à 18 respirations par minute. Le volume respiratoire minute est égal au produit du volume courant et de la fréquence respiratoire, c'est-à-dire environ 6-9 l.

Pour évaluer les volumes pulmonaires, la spirométrie est utilisée - une méthode d'étude de la fonction de la respiration externe, qui comprend la mesure des paramètres de volume et de vitesse de respiration. Nous recommandons cette étude à toute personne envisageant de se lancer sérieusement dans l’apnée.

L'air se trouve non seulement dans les alvéoles, mais aussi dans les voies respiratoires. Ceux-ci incluent la cavité nasale (ou la bouche lors de la respiration orale), le nasopharynx, le larynx, la trachée et les bronches. L'air présent dans les voies respiratoires (à l'exception des bronchioles respiratoires) ne participe pas aux échanges gazeux. Par conséquent, la lumière des voies respiratoires est appelée espace mort anatomique. Lorsque vous inspirez, les dernières portions d'air atmosphérique pénètrent dans l'espace mort et, sans changer sa composition, en sortent lorsque vous expirez.

Le volume de l'espace mort anatomique est d'environ 150 ml, soit environ 1/3 du volume courant lors d'une respiration calme. Ceux. sur 500 ml d’air inhalé, seuls 350 ml environ pénètrent dans les alvéoles. À la fin d'une expiration tranquille, il y a environ 2 500 ml d'air dans les alvéoles, donc à chaque respiration calme, seulement 1/7 de l'air alvéolaire est renouvelé.

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UN B. Zagaïnova, N.V. Turbasova. Physiologie de la respiration et de la circulation sanguine. Manuel pédagogique et méthodologique du cours « Physiologie de l'Homme et des Animaux » : destiné aux étudiants de 3ème année ODO et 5ème année ODO de la Faculté de Biologie. Tioumen : Maison d'édition de l'Université d'État de Tioumen, 2007. - 76 p.

Le manuel pédagogique et méthodologique comprend des travaux de laboratoire compilés conformément au programme de cours « Physiologie de l'homme et des animaux », dont beaucoup illustrent les principes scientifiques fondamentaux de la physiologie classique. Certains travaux sont de nature appliquée et représentent des méthodes d'autosurveillance de la santé et de la condition physique, des méthodes d'évaluation des performances physiques.

RÉDACTITEUR EN CHARGE : V.S. Soloviev , Docteur en Sciences Médicales, Professeur

© Université d'État de Tioumen, 2007

© Maison d'édition de l'Université d'État de Tioumen, 2007

© A.B. Zagaïnova, N.V. Turbasova, 2007

Note explicative

Les sujets de recherche dans les sections « respiration » et « circulation sanguine » sont les organismes vivants et leurs structures fonctionnelles qui assurent ces fonctions vitales, ce qui détermine le choix des méthodes de recherche physiologique.

Le but du cours : se forger des idées sur les mécanismes de fonctionnement des organes respiratoires et circulatoires, sur la régulation de l'activité des systèmes cardiovasculaire et respiratoire, sur leur rôle pour assurer l'interaction de l'organisme avec l'environnement extérieur.

Objectifs de l'atelier laboratoire : familiariser les étudiants avec les méthodes d'étude des fonctions physiologiques de l'homme et de l'animal ; illustrer les principes scientifiques fondamentaux; présenter des méthodes d'autosurveillance de la condition physique, d'évaluation des performances physiques lors d'une activité physique d'intensité variable.

Pour animer les cours de laboratoire dans le cours « Physiologie humaine et animale », 52 heures sont allouées à l'ODO et 20 heures à l'ODO. Le formulaire de rapport final du cours « Physiologie humaine et animale » est un examen.

Exigences pour l'examen : il est nécessaire de comprendre les bases des fonctions vitales du corps, y compris les mécanismes de fonctionnement des systèmes organiques, des cellules et des structures cellulaires individuelles, la régulation du fonctionnement des systèmes physiologiques, ainsi que les modèles d'interaction de le corps avec l’environnement extérieur.

Le manuel pédagogique et méthodologique a été élaboré dans le cadre du programme de cours général « Physiologie de l'Homme et des Animaux » destiné aux étudiants de la Faculté de Biologie.

PHYSIOLOGIE DE LA RESPIRATION

L'essence du processus respiratoire est l'apport d'oxygène aux tissus du corps, ce qui assure l'apparition de réactions oxydatives, ce qui conduit à la libération d'énergie et à la libération de dioxyde de carbone du corps, qui se forme à la suite de métabolisme.

Processus se déroulant dans les poumons et consistant en un échange de gaz entre le sang et l'environnement (l'air entrant dans les alvéoles est appelé respiration externe, pulmonaire, ou ventilation.

À la suite des échanges gazeux dans les poumons, le sang est saturé d'oxygène et perd du dioxyde de carbone, c'est-à-dire redevient capable de transporter l’oxygène vers les tissus.

Le renouvellement de la composition gazeuse de l'environnement interne du corps se produit grâce à la circulation sanguine. La fonction de transport est assurée par le sang en raison de la dissolution physique du CO 2 et de l'O 2 et de leur liaison aux composants sanguins. Ainsi, l'hémoglobine est capable d'entrer dans une réaction réversible avec l'oxygène et la liaison du CO 2 se produit à la suite de la formation de composés bicarbonates réversibles dans le plasma sanguin.

La consommation d'oxygène par les cellules et la mise en œuvre de réactions oxydatives avec formation de dioxyde de carbone sont l'essence des processus interne, ou respiration tissulaire.

Ainsi, seule une étude cohérente des trois parties de la respiration peut donner une idée de l'un des processus physiologiques les plus complexes.

Pour étudier la respiration externe (ventilation pulmonaire), les échanges gazeux dans les poumons et les tissus, ainsi que le transport des gaz dans le sang, diverses méthodes sont utilisées pour évaluer la fonction respiratoire au repos, lors d'une activité physique et diverses influences sur le corps.

TRAVAUX DE LABORATOIRE N°1

PNEUMOGRAPHIE

La pneumographie est l'enregistrement des mouvements respiratoires. Il vous permet de déterminer la fréquence et la profondeur de la respiration, ainsi que le rapport entre la durée de l'inspiration et de l'expiration. Chez un adulte, le nombre de mouvements respiratoires est de 12 à 18 par minute, chez les enfants, la respiration est plus fréquente. Pendant le travail physique, il double ou plus. Pendant le travail musculaire, la fréquence et la profondeur de la respiration changent. Des changements dans le rythme de la respiration et sa profondeur sont observés lors de la déglutition, de la conversation, après avoir retenu sa respiration, etc.

Il n’y a pas de pause entre les deux phases de la respiration : l’inspiration se transforme directement en expiration et l’expiration en inspiration.

En règle générale, l’inspiration est légèrement plus courte que l’expiration. Le temps d'inspiration est lié au temps d'expiration, comme 11h12 ou même comme 10h14.

En plus des mouvements respiratoires rythmés qui assurent la ventilation des poumons, des mouvements respiratoires particuliers peuvent être observés au fil du temps. Certains d'entre eux surviennent de manière réflexive (mouvements respiratoires protecteurs : toux, éternuements), d'autres de manière volontaire, en lien avec la phonation (parole, chant, récitation, etc.).

L'enregistrement des mouvements respiratoires de la poitrine est effectué à l'aide d'un appareil spécial - un pneumographe. L'enregistrement obtenu - un pneumogramme - permet de juger : la durée des phases respiratoires - inspiration et expiration, la fréquence respiratoire, la profondeur relative, la dépendance de la fréquence et de la profondeur de la respiration sur l'état physiologique du corps - repos, travail, etc.

La pneumographie repose sur le principe de transmission aérienne des mouvements respiratoires de la poitrine vers un levier d'écriture.

Le pneumographe le plus couramment utilisé à l'heure actuelle est une chambre oblongue en caoutchouc placée dans une enveloppe en tissu, reliée hermétiquement par un tube en caoutchouc à la capsule du Marais. À chaque inspiration, la poitrine se dilate et comprime l'air dans le pneumographe. Cette pression se transmet dans la cavité de la capsule du Marais, son capuchon élastique en caoutchouc se soulève et le levier posé dessus écrit un pneumogramme.

Selon les capteurs utilisés, la pneumographie peut être réalisée de différentes manières. Le plus simple et le plus accessible pour enregistrer les mouvements respiratoires est un capteur pneumatique à capsule Marais. Pour la pneumographie, un rhéostat, une jauge de contrainte et des capteurs capacitifs peuvent être utilisés, mais dans ce cas, des dispositifs électroniques d'amplification et d'enregistrement sont nécessaires.

Pour travailler, il vous faut : kymographe, brassard sphygmomanomètre, capsule Marais, trépied, té, tubes en caoutchouc, minuteur, solution d'ammoniaque. L'objet de la recherche est une personne.

Réalisation de travaux. Assembler l'installation d'enregistrement des mouvements respiratoires, comme indiqué sur la Fig. 1, A. Le brassard du tensiomètre est fixé sur la partie la plus mobile de la poitrine du sujet (pour la respiration abdominale, ce sera le tiers inférieur, pour la respiration thoracique - le tiers médian de la poitrine) et est relié à l'aide d'un té et d'un caoutchouc. tubes vers la capsule du Marais. À travers le té, en ouvrant la pince, une petite quantité d'air est introduite dans le système d'enregistrement, garantissant qu'une pression trop élevée ne rompt pas la membrane en caoutchouc de la capsule. Après s'être assuré que le pneumographe est correctement renforcé et que les mouvements de la poitrine sont transmis au levier de la capsule du Marais, comptez le nombre de mouvements respiratoires par minute, puis placez le scribe tangentiellement au kymographe. Allumez le kymographe et la minuterie et commencez à enregistrer le pneumogramme (le sujet ne doit pas regarder le pneumogramme).

Riz. 1. Pneumographie.

A - enregistrement graphique de la respiration à l'aide de la capsule Marais ; B - pneumogrammes enregistrés sous l'influence de divers facteurs provoquant des modifications de la respiration : 1 - brassard large ; 2 - tube en caoutchouc ; 3 – té; 4 - Capsule du Marais ; 5 – kymographe ; 6 - compteur de temps ; 7 - trépied universel ; a - respiration calme ; b - lors de l'inhalation de vapeurs d'ammoniac ; c - lors d'une conversation ; d - après hyperventilation ; d - après une retenue volontaire de la respiration ; e - pendant une activité physique ; b"-e" - marques de l'influence appliquée.

Les types de respiration suivants sont enregistrés sur un kymographe :

1) respiration calme ;

2) respiration profonde (le sujet prend volontairement plusieurs respirations et expirations profondes - la capacité vitale des poumons) ;

3) respirer après une activité physique. Pour ce faire, il est demandé au sujet, sans retirer le pneumographe, de faire 10 à 12 squats. Parallèlement, afin que le pneumatique de la capsule Marey ne se rompe pas à la suite de chocs brusques d'air, une pince Pean est utilisée pour comprimer le tube en caoutchouc reliant le pneumographe à la capsule. Immédiatement après avoir terminé les squats, la pince est retirée et les mouvements respiratoires sont enregistrés) ;

4) respirer pendant la récitation, la parole, le rire (faites attention à la façon dont la durée de l'inspiration et de l'expiration change) ;

5) respirer en toussant. Pour ce faire, le sujet effectue plusieurs mouvements de toux expiratoires volontaires ;

6) essoufflement - dyspnée causée par la rétention de votre souffle. L'expérience est réalisée dans l'ordre suivant. Après avoir enregistré la respiration normale (épnée) avec le sujet assis, demandez-lui de retenir sa respiration pendant qu'il expire. Habituellement, après 20 à 30 secondes, une restauration involontaire de la respiration se produit, la fréquence et la profondeur des mouvements respiratoires deviennent significativement plus élevées et un essoufflement est observé ;

7) une modification de la respiration avec une diminution du dioxyde de carbone dans l'air alvéolaire et le sang, obtenue par hyperventilation des poumons. Le sujet effectue des mouvements respiratoires profonds et fréquents jusqu'à ressentir un léger vertige, après quoi une apnée naturelle se produit (apnée) ;

8) en avalant ;

9) lors de l’inhalation de vapeurs d’ammoniaque (du coton imbibé d’une solution d’ammoniaque est porté au nez du sujet testé).

Quelques pneumogrammes sont présentés sur la Fig. 1,B.

Collez les pneumogrammes obtenus dans votre cahier. Calculez le nombre de mouvements respiratoires en 1 minute dans différentes conditions pour enregistrer le pneumogramme. Déterminez à quelle phase de la respiration, la déglutition et la parole se produisent. Comparez la nature des changements dans la respiration sous l'influence de divers facteurs d'exposition.

TRAVAUX DE LABORATOIRE N°2

SPIROMÉTRIE

La spirométrie est une méthode permettant de déterminer la capacité vitale des poumons et les volumes d'air qui les constituent. La capacité vitale (CV) est la plus grande quantité d'air qu'une personne peut expirer après une inspiration maximale. En figue. La figure 2 montre les volumes et capacités pulmonaires caractérisant l'état fonctionnel des poumons, ainsi qu'un pneumogramme expliquant le lien entre les volumes et capacités pulmonaires et les mouvements respiratoires. L'état fonctionnel des poumons dépend de l'âge, de la taille, du sexe, du développement physique et d'un certain nombre d'autres facteurs. Pour évaluer la fonction respiratoire chez une personne donnée, les volumes pulmonaires mesurés doivent être comparés aux valeurs appropriées. Les valeurs appropriées sont calculées à l'aide de formules ou déterminées à l'aide de nomogrammes (Fig. 3), les écarts de ± 15 % sont considérés comme insignifiants. Pour mesurer la capacité vitale et ses volumes constitutifs, un spiromètre sec est utilisé (Fig. 4).

Riz. 2. Spirogramme. Volumes et capacités pulmonaires :

ROVD - volume de réserve inspiratoire ; FAIRE - volume courant ; ROvyd - volume de réserve expiratoire ; OO - volume résiduel ; Evd - capacité inspiratoire ; FRC - capacité résiduelle fonctionnelle ; Capacité vitale - capacité vitale des poumons ; CCM - capacité pulmonaire totale.

Volumes pulmonaires :

Volume de réserve inspiratoire(ROVD) - le volume maximum d'air qu'une personne peut inhaler après une respiration calme.

Volume de réserve expiratoire(ROvyd) - le volume maximum d'air qu'une personne peut expirer après une expiration silencieuse.

Volume résiduel(OO) est le volume de gaz dans les poumons après une expiration maximale.

Capacité inspiratoire(Evd) est le volume maximum d'air qu'une personne peut inhaler après une expiration silencieuse.

Capacité résiduelle fonctionnelle(FRC) est le volume de gaz restant dans les poumons après une inhalation silencieuse.

Capacité vitale des poumons(VC) – le volume maximum d’air qui peut être expiré après une inspiration maximale.

Capacité pulmonaire totale(Oel) - le volume de gaz dans les poumons après une inspiration maximale.

Pour travailler, il vous faut : spiromètre sec, pince-nez, embout buccal, alcool, coton. L'objet de la recherche est une personne.

L’avantage d’un spiromètre sec est qu’il est portable et facile à utiliser. Un spiromètre sec est une turbine à air entraînée en rotation par un flux d'air expiré. La rotation de la turbine est transmise par une chaîne cinématique à la flèche de l'appareil. Pour arrêter l'aiguille en fin d'expiration, le spiromètre est équipé d'un dispositif de freinage. Le volume d'air mesuré est déterminé à l'aide de l'échelle de l'appareil. L'échelle peut être tournée, permettant de remettre le pointeur à zéro avant chaque mesure. L'air est expiré des poumons par un embout buccal.

Réalisation de travaux. L'embout buccal du spiromètre est essuyé avec un coton imbibé d'alcool. Après une inspiration maximale, le sujet expire le plus profondément possible dans le spiromètre. La capacité vitale vitale est déterminée à l'aide de l'échelle du spiromètre. La précision des résultats augmente si la capacité vitale est mesurée plusieurs fois et si la valeur moyenne est calculée. Pour des mesures répétées, il est nécessaire de régler à chaque fois la position initiale de l'échelle du spiromètre. Pour ce faire, l'échelle de mesure d'un spiromètre sec est tournée et la division zéro de l'échelle est alignée avec la flèche.

La capacité vitale est déterminée chez le sujet debout, assis et couché, ainsi qu'après une activité physique (20 squats en 30 secondes). Notez la différence dans les résultats de mesure.

Ensuite, le sujet prend plusieurs expirations silencieuses dans le spiromètre. Parallèlement, le nombre de mouvements respiratoires est compté. En divisant les lectures du spiromètre par le nombre d'expirations effectuées dans le spiromètre, déterminez volume courant air.

Riz. 3. Nomogramme pour déterminer la valeur appropriée de la capacité vitale.

Riz. 4. Spiromètre à air sec.

Pour déterminer volume de réserve expiratoire Après l'expiration silencieuse suivante, le sujet expire au maximum dans le spiromètre. Le volume de réserve expiratoire est déterminé à l'aide de l'échelle du spiromètre. Répétez les mesures plusieurs fois et calculez la valeur moyenne.

Volume de réserve inspiratoire peut être déterminé de deux manières : calculé et mesuré avec un spiromètre. Pour le calculer, il faut soustraire la somme des volumes d'air respiratoire et de réserve (expiration) de la valeur de la capacité vitale. Lors de la mesure du volume de réserve inspiratoire avec un spiromètre, un certain volume d'air y est aspiré et le sujet, après une inspiration silencieuse, prend une inspiration maximale à partir du spiromètre. La différence entre le volume d'air initial dans le spiromètre et le volume qui y reste après une inspiration profonde correspond au volume de réserve inspiratoire.

Pour déterminer volume résiduel air, il n’existe pas de méthodes directes, c’est pourquoi des méthodes indirectes sont utilisées. Ils peuvent reposer sur différents principes. À ces fins, on utilise par exemple la pléthysmographie, l'oxygémométrie et la mesure de la concentration de gaz indicateurs (hélium, azote). On estime que normalement le volume résiduel représente 25 à 30 % de la capacité vitale.

Le spiromètre permet d'établir un certain nombre d'autres caractéristiques de l'activité respiratoire. L'un d'eux est la quantité de ventilation pulmonaire. Pour le déterminer, le nombre de cycles respiratoires par minute est multiplié par le volume courant. Ainsi, en une minute, environ 6 000 ml d’air sont normalement échangés entre le corps et l’environnement.

Ventilation alvéolaire= fréquence respiratoire x (volume courant - volume de l'espace « mort »).

En établissant les paramètres respiratoires, vous pouvez évaluer l'intensité du métabolisme dans le corps en déterminant la consommation d'oxygène.

Au cours des travaux, il est important de savoir si les valeurs obtenues pour une personne en particulier se situent dans la plage normale. À cette fin, des nomogrammes et des formules spéciaux ont été développés qui prennent en compte la corrélation des caractéristiques individuelles de la fonction respiratoire externe et des facteurs tels que le sexe, la taille, l'âge, etc.

La valeur appropriée de la capacité vitale des poumons est calculée à l'aide des formules (Guminsky A.A., Leontyeva N.N., Marinova K.V., 1990) :

pour hommes -

VC = ((taille (cm) x 0,052) – (âge (années) x 0,022)) - 3,60 ;

pour femme -

VC = ((taille (cm) x 0,041) - (âge (années) x 0,018)) - 2,68.

pour les garçons de 8 à 12 ans -

VC = ((taille (cm) x 0,052) - (âge (années) x 0,022)) - 4,6 ;

pour les garçons de 13 à 16 ans-

VC = ((taille (cm) x 0,052) - (âge (années) x 0,022)) - 4,2 ;

pour les filles de 8 à 16 ans -

VC = ((taille (cm) x 0,041) - (âge (années) x 0,018)) - 3,7.

Vers l'âge de 16-17 ans, la capacité vitale des poumons atteint des valeurs caractéristiques d'un adulte.

Résultats des travaux et leur conception. 1. Entrez les résultats de mesure dans le tableau 1 et calculez la valeur vitale moyenne.

Tableau 1

Numéro de mesure	Capacité vitale (repos)
	debout	séance
1 2 3 Moyenne

2. Comparez les résultats des mesures de la capacité vitale (repos) en position debout et assise. 3. Comparez les résultats des mesures de la capacité vitale en position debout (au repos) avec les résultats obtenus après une activité physique. 4. Calculez le % de la valeur appropriée, connaissant l'indicateur de capacité vitale obtenu lors de la mesure de la position debout (repos) et la capacité vitale appropriée (calculée par la formule) :

GELfact. x 100 (%).

5. Comparez la valeur VC mesurée par le spiromètre avec la VC appropriée trouvée à l'aide du nomogramme. Calculez le volume résiduel ainsi que les capacités pulmonaires : capacité pulmonaire totale, capacité inspiratoire et capacité résiduelle fonctionnelle. 6. Tirez des conclusions.

TRAVAUX DE LABORATOIRE N°3

DÉTERMINATION DU VOLUME RESPIRATOIRE MINUTE (MOV) ET DU VOLUME PULMONAIRE

(VOLUME DE RÉSERVE DE TIDATOIRE ET D'INSPIRATION

ET VOLUME DE RÉSERVE EXPIRATOIRE)

La ventilation est déterminée par le volume d'air inhalé ou expiré par unité de temps. Le volume minute de respiration (MRV) est généralement mesuré. Sa valeur lors d'une respiration calme est de 6 à 9 litres. La ventilation des poumons dépend de la profondeur et de la fréquence de la respiration, qui au repos est de 16 par minute (de 12 à 18). Le volume respiratoire minute est égal à :

MOD = À x BH,

où DO - volume courant ; RR - fréquence respiratoire.

Pour travailler, il vous faut : spiromètre sec, pince-nez, alcool, coton. L'objet de la recherche est une personne.

Réalisation de travaux. Pour déterminer le volume d'air respiratoire, le sujet de test doit expirer calmement dans le spiromètre après une inspiration calme et déterminer le volume courant (TI). Pour déterminer le volume de réserve expiratoire (VRE), après une expiration calme et normale dans l'espace environnant, expirez profondément dans le spiromètre. Pour déterminer le volume de réserve inspiratoire (IRV), réglez le cylindre interne du spiromètre à un certain niveau (3 000-5 000), puis, en respirant calmement l'atmosphère, en vous tenant le nez, respirez au maximum avec le spiromètre. Répétez toutes les mesures trois fois. Le volume de réserve inspiratoire peut être déterminé par la différence :

ROVD = VITAL - (DO - ROvyd)

À l'aide de la méthode de calcul, déterminez la somme de DO, ROvd et ROvd, qui constitue la capacité vitale des poumons (VC).

Résultats des travaux et leur conception. 1. Présentez les données obtenues sous la forme du tableau 2.

2. Calculez le volume minute de respiration.

Tableau 2

TRAVAUX DE LABORATOIRE N°4