АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Каковы функции лимфы и лимфатической системы?

Ситуационные задачи

1. При каком давлении крови в левом и правом желудочке начнется изгнание, если давление в аорте 130/70 мм рт.ст., а в легочном стволе — 30/12 мм рт.ст.?

2. У пациента периодически появляются экстрасистолы без компен­саторных пауз. Что наиболее вероятно: это экстрасистолы предсердного или желудочкового происхождения? Обоснуйте ответ.

3. При артериографии руки установлено, что диаметр плечевой арте­рии пациента уменьшился с 6 мм до 3 мм. Во сколько раз в этих условиях при неизменных системном давлении и вязкости крови уменьшится кро­воснабжение руки?

4. Во сколько раз общее сопротивление сосудов малого круга отли­чается от сопротивления сосудов большого круга, если в установившихся гемодинамических условиях среднее давление крови в этих системах составляет соответственно 96 мм рт.ст. и 12 мм рт.ст.?

5. Какое количество жидкости профильтруется в микроциркулятор- ном русле органа, весящего 300 г, если коэффициент фильтрации равен 0,002 мл / мм рт.ст./100 г ткани, Р_гк в капиллярах 35 мм рт.ст. Р_0ПЛ = 25 мм рт.ст., Р _гмж = 3 мм рт.ст., Р_омж = 4 мм рт.ст.?

6. Почему сердце подчиняется закону "все или ничего", а целостная скелетная мышца "закону силы"?

7 Зарисуйте, как соотносится желудочковый комплекс зубцов ЭКГ с потенциалом действия одиночного волокна правой сосочковой мышцы.

8. Рассчитайте частоту сердечных сокращений по ЭКГ, если при ско­рости движения ленты 25 мм / с средняя длительность интервала R—R равна 20 мм.

9. Объясните, почему при увеличении частоты сердечных сокраще­ний ухудшаются условия обеспечения миокарда кислородом.

10. Проводится велоэргометрическое тестирование физической рабо­тоспособности пациента в возрасте 52 года. У него при нагрузке 50 Вт установилась частота сердечных сокращений J 20, при нагрузке 75 Вт - 155 уд/мин. Можно ли давать этому человеку следующую ступень на­грузки — 100 Вт? Аргументируйте ваше заключение.

Глава 10. ФИЗИОЛОГИЯ ДЫХАНИЯ

10.1. Общая характеристика

Дыханием называют комплекс физиологических и физико- химических процессов, обеспечивающих потребление орга­низмом кислорода, образование и выведение углекислого газа и получение за счет аэробного окисления органических ве­ществ энергии, используемой для жизнедеятельности.

Одной из особенностей дыхательной системы является мощность и непрерывность ее взаимодействия с окружающей средой. Этим определяется несколько медицинских и социаль­ных проблем.

Через дыхательные пути за 1 мин проходит от 5—6 л (в по­кое) до 200 л (при физической нагрузке) воздуха. При прекра­щении поступления воздуха в легкие из окружающей атмосфе­ры человек может жить лишь 3 — 7 мин. В этих условиях меди­цинский работник должен уметь быстро, нередко в полевых условиях, оказать помощь больному.

Дыхательная система контактирует с атмосферным возду­хом — подвижной и легко меняющейся средой. Воздушно-ка- пельным путем передаются разнообразные заболевания, ряд из которых носит эпидемический характер. Человечеству удалось ликвидировать или по крайней мере ограничить распростране­ние многих эпидемических болезней. И в таком ограничении особенно эффективным становится сочетание медицинских и социальных мероприятий. Эффективность последних видна на примере того, что эпидемии холеры удалось локализовать после ^п°стройки в городах водопроводов. Эпидемии оспы прекрати­лись после введения всеобщих прививок вакциной. Но до сих пор не удается достаточно эффективно ограничить распростра­нения эпидемий гриппа и других заболеваний, передающихся воздушно-капельным путем. Ограничение таких заболеваний в настоящее время возможно лишь при условии проведения разъ­яснительной работы медицинских работников с населением по выработке ряда простейших правил поведения. Среди них —не­обходимость прикрывать рот платком или марлевой повязкой при кашле; избегать толпы, не посещать свой коллектив при появлении явных признаков гриппа. Чтобы такие правила вош­ли в привычку, их необходимо прививать с раннего детского воз­раста.

Ряд проблем физиологии дыхания связан со специфически­ми видами человеческой деятельности: высотными полетами, пребыванием в горах, подводным плаванием, применением барокамер.

Основные этапы процесса дыхания. Комплекс физиоло­гических и физико-химических процессов, обеспечивающих дыхание, подразделяют на пять этапов.

• 1-й этап — внешнее дыхание, или вентиляция легких; это процессы, обеспечивающие ритмическое поступление порций атмосферного воздуха в легкие и удаление альвеоляр­ного воздуха из легких в атмосферу;

• 2-й этап диффузия газов в легких; это процессы, обеспечивающие переход кислорода из альвеолярного воздуха в кровь и углекислого газа в обратном направлении;

• 3-й этап — транспорт газов кровью; это процессы, обес­печивающие растворение кислорода и углекислого газа в кро­ви, связывание их гемоглобином и перенос с током крови;

• 4-й этап диффузия газов в тканях; это процессы, обеспечивающие диссоциацию оксигемоглобина в тканевых капиллярах и диффузию кислорода из крови в тканевые струк­туры межкапиллярных пространств, а также диффузию угле­кислого газа в обратном направлении, растворение и связыва­ние с гемоглобином и связывание с бикарбонатами;

• 5-й этап — клеточное дыхание; это биохимические и физико-химические процессы, обеспечивающие аэробное окисление органических веществ с получением энергии, ис­пользуемой для жизнедеятельности клетки. При этом образу­ется углекислый газ, вода и азотистые основания (при окисле­нии белков).

10.2. Внешнее дыхание

Внешнее дыхание обеспечивается анатомическими струк­турами грудной клетки, легких, дыхательных путей и нервных центров головного и спинного мозга.

Физиологическая роль дыхательных путей. Дыхательные пути подразделяют на верхние (полости носа, носоглотка, ро­товая часть глотки) и нижние (гортань, трахея, вне- и внутри- легочные бронхи). Функции дыхательных путей:

► Проведение воздуха между атмосферой и альвеолами, а также его кондиционирование.

Кондиционирование воздуха осуществляется по следую­щим показателям.

• Очищение воздуха от пылевых частиц. От 40 до 90% пы­левых частиц оседает на слизистую оболочку верхних дыха­тельных путей, 10% — на слизистую нижних дыхательных пу­тей. Эти пылевые частицы изгоняются благодаря току слизи в дыхательных путях. Движение слизи создается за счет биения ресничек мерцательного эпителия, который покрывает все ды­хательные пути за исключением надгортанника и истинных го­лосовых связок.

Эффективность работы ресничек достигается в том случае, когда их движение происходит синхронно. Это движение, прокатываясь в виде волн по ходу дыхательных путей, создает ток слизи, которая покрывает всю эпи­телиальную поверхность и движется из бронхов по направлению к гортани. Из носовых полостей слизь движется по направлению к носовым отвер­стиям, а из носоглотки — к глотке. У здорового человека за сутки секрети- руется около 50 мл слизи. Она образуется из секрета бокаловидных клеток и слизеобразующих желез дыхательных путей, а также жидкости, филь­трующейся из кровеносных капилляров стенок бронхов и легких.

Толщина слоя слизи, покрывающего эпителий, составляет 5—7 мкм. Реснички эпителия дыхательных путей имеют длину 5 мкм и совершают 3—4 гребковых движения в секунду. При синхронном биении ресничек скорость движения слизи составляет до 20 мм/мин. Со слоем слизи могут транспортироваться частички массой до 12 мг. Механизм изгнания слизи из дыхательных путей иногда называют мукоцилиарным эскалатором (от тисо — слизь, ciliare — ресничка).

Объем изгоняемой слизи (клиренс) зависит от скорости ее образова­ния, вязкости и эффективности работы ресничек. Каждый из этих факто­ров может стать ограничителем клиренса слизи. При врожденном забо­левании — муковисцидозе — увеличена вязкость слизи и реснички не мо- ^т ее изгонять с достаточной скоростью. Это приводит к нарушению дыхания, повреждению и инфицированию бронхов. Такие люди не могут жить без постоянной интенсивной медицинской помощи. Под влиянием курения раньше всего нарушается процесс биения ресничек, за которым следует развитие ряда других неблагоприятных изменений в бронхоле- гочной системе.

• Согревание вдыхаемого воздуха. Воздух, поступивший в альвеолы, нагревается до температуры около 37 °С, несмотря на колебания температуры атмосферного воздуха. Выдыхае­мый воздух отдает до 30% своего тепла слизистым оболочкам верхних отделов дыхательных путей.

• Увлажнение воздуха. Проходя по дыхательным путям и альвеолам, воздух на 100% насыщается водяными парами. В результате давление водяного пара (Рн₂о) ^в альвеолярном воздухе составляет 47 мм рт.ст.

► Создание "буферного пространства" Оно возникает между атмосферой и газообменной поверхностью легких и способствует кондиционированию воздуха и поддержанию от­носительного постоянства состава альвеолярного воздуха, значительно отличающегося от атмосферного (на 5—6%).

Наличие рефлексогенных зон. Дыхательные пути имеют рефлексогенные зоны, осуществляющие саморегуляцию ды­хания (рефлексы Геринга—Брейера и др.), носящие защитный характер (чихание, кашель, рефлекс ныряльщика), а также влияющие на состояние многих внутренних органов (сердца, половых органов, кишечника). Механизмы этих рефлексов бу­дут рассмотрены ниже.

► Участие в фонации, генерации звуков и придании им определенной окраски.

► Влияние на водный баланс организма. Через дыхатель­ные пути и легкие за сутки испаряется около 500 мл воды, что влияет на водный баланс организма. При испарении 1 г воды расходуется 0,58 ккал тепла. Это один из путей участия дыха­тельной системы в механизмах теплоотдачи.

Физиологическая роль и свойства легких. Наряду с обес­печением внешнего дыхания легкие выполняют несколько других функций, знание которых необходимо медицинскому работнику.

► Важнейшая функция легких — обеспечение газообмена между альвеолярным воздухом и кровью. Это достигается бла­годаря большой газообменной поверхности легких (в среднем gO м²) и большой площади кровеносных капилляров в них ₍70-90 м²).

► Экскреторная функция — через легкие удаляется до 200 ^етучих веществ, образовавшихся в организме или попадаю­щих в него извне. В частности, образующиеся в организме ме- _тан и ацетон, а также принятый извне этиловый спирт в значи­тельной степени удаляются через легкие. С поверхности аль- ₀еол испаряется также вода.

► Функция кондиционирования воздуха проявляется окон­чательным насыщением его водяными парами и очищением от пылевых частиц. До легких доходит лишь 1 —3% самых мелких пылевых частиц из содержащихся во вдыхаемом воздухе. Осевшие на стенки альвеол частицы захватываются альвео­лярными макрофагами и перевариваются ими. Если макрофа­ги не могут переварить захваченную частицу, то они мигриру­ют в лимфатические капилляры и узлы, где развивается воспа­лительная реакция. В иммунной защите организма от инфек­ционных агентов, попадающих в легкие с воздухом, имеют значение образующиеся в легких и диффундирующие из крови лизоцим, интерферон, иммуноглобулины А и Ig, специфиче­ские лейкоцитарные антитела.

► Фильтрационная и гемостатическая функция — при про­хождении крови через малый круг кровообращения из нее уда­ляются, задерживаются мелкие тромбы и эмболы. Тромбы разрушаются фибринолитической системой легких. Ими вы­рабатывается и попадает в кровь гепарин, влияющий на свер­тывание крови и ее реологические свойства.

►Депонирование крови — в легких может депонироваться до 15% объема циркулирующей крови.

►Метаболическая функция включает образование фос­фолипидов (сурфактанта), синтез белков (входящих в состав коллагена и эластических волокон), выработку мукополисаха- ридов, являющихся составной частью бронхиальной слизи.

► Участие в поддержании гомеостаза биологически актив­ных веществ. В легких ангиотензин-I превращается в высоко­активный сосудосуживающий фактор — ангиотензин-П, на

инактивируется брадикинин; захватывается и депониру- ^ется серотонин, а также 30% норадреналина; инактивируется ^и кумулируется гистамин; образуются некоторые простаглан- ЛИны. Простагландины наряду с серотонином и гистамином могут при стрессорных обстоятельствах выбрасываться g кровь и способствовать развитию шоковых реакций.

Эластическая тяга легких и грудной клетки. Эластическая тяга легких — сила, с которой легкие стремятся сжаться: 2/з эластической тяги легких обусловлено поверхностным натя­жением жидкости, выстилающей альвеолы, около 30% эластическими волокнами легких и около 3% — тонусом глад­комышечных волокон внутрилегочных бронхов.

Величина эластической тяги легких (Е) обратно пропор­циональна величине их растяжимости (С) и определяется по формуле

£= 1/С.

Растяжимость легких у здоровых людей составляет 200 мл/см вод.ст., она отражает увеличение объема легких (V) в ответ на возрастание транспульмонального давления (Р) на 1 см вод.ст.:

С = V/P.

При эмфиземе легких их растяжимость увеличивается, при фиброзе — уменьшается.

На величину растяжимости и эластической тяги легких сильное влияние оказывает наличие на внутриальвеолярной поверхности сурфактанта — вещества, представляющего со­бой смесь фосфолипидов и белков, образуемых пневмоцитами 2-го типа.

Роль сурфактанта:

1) снижает поверхностное натяжение в альвеолах и таким образом увеличивает растяжимость легких;

2) стабилизирует альвеолы, препятствует слипанию их сте­нок (препятствуя ателектазу);

3) снижает сопротивление диффузии газов через стенку альвеолы;

4) препятствует отеку альвеол путем снижения величины поверхностного натяжения в альвеолах;

5) облегчает расправление легких при первом вдохе ново­рожденного;

6) способствует активации фагоцитоза альвеолярными макрофагами и их двигательной активности.

Эластическая тяга грудной клетки создается за счет элас­тичности межреберных хрящей, мышц, париетальной плевры- структур соединительной ткани, способных сжиматься и рас­ширяться. В конце выдоха сила эластической тяги грудной клетки направлена наружу (в сторону расширения грудной клетки) и максимальна по величине. При развитии вдоха она постепенно уменьшается. Когда вдох достигает 60—70% от _еГо максимально возможной величины, эластическая тяга грудной клетки становится равной нулю, а при дальнейшем раз­витии вдоха — направлена внутрь и препятствует расширению грудной клетки. В норме растяжимость грудной клетки (С_гк) приближается к 200 мл/см вод.ст.

Общая растяжимость грудной клетки и легких (С₀) вычис­ляется по формуле

1/С₀=1/С_л+1/С_гк.

В норме величина С₀ близка к 100 мл/см вод.ст.

В конце спокойного выдоха величины эластической тяги легких и грудной клетки равны, но противоположны по на­правленности. Они уравновешивают друг друга. В это время грудная клетка находится в наиболее устойчивом положении, которое называют уровнем спокойного дыхания и принимают за точку отсчета при различных исследованиях.

Отрицательное давление в плевральной щели и пневмо­торакс. Грудная клетка образует герметичную полость, обес­печивающую изоляцию легких от атмосферы. Легкие покры­вает висцеральный плевральный листок, а внутреннюю поверх­ность грудной клетки — париетальная плевра. Между этими листками существует щелевидное пространство, заполненное плевральной жидкостью (зачастую это пространство называ­ют плевральной полостью, хотя полость между листками обра­зуется лишь в особых случаях). Через микроскопический слой жидкости плевральные листки достаточно сильно сцеплены между собой и в то же время могут легко скользить вдоль друг Друга (подобно двум стеклам, приложенным друг к другу смо­ченными поверхностями; их трудно разъединить, но легко сме­кать вдоль плоскостей).

При обычном дыхании давление между плевральными лист­ами ниже, чем атмосферное. И это состояние называют отри­цательным давлением в плевральной щели.

Причины возникновения отрицательного давления в плев- ^Ральной щели:

1) наличие эластической тяги легких и грудной клетки;

2) наличие сорбционной способности плевральных лист­ков, захватывающей (сорбирующей) молекулы газов из меж­плевральной жидкости или воздушных пузырьков, образую­щихся в плевральной щели при ранениях грудной клетки или при проколах ее с лечебной целью;

3) соотношение объемов грудной клетки и легочной парен­химы такое, что даже при выдохе для заполнения грудной по­лости легкие должны быть в растянутом состоянии.

У новорожденного относительно больше легочной парен­химы и поэтому в конце спокойного выдоха отрицательное дав­ление в плевральной щели исчезает.

У взрослого человека в конце спокойного выдоха отрица­тельное давление между листками плевры составляет 3— 6 мм рт.ст. (т.е. на 3—6 мм рт.ст. меньше, чем атмосферное). Если человек находится в вертикальном положении, то в об­ласти диафрагмы величина этого давления может прибли­жаться к нулю при сохранении отрицательного давления в об­ласти верхушек легких, так как они более растянуты. Лишь при форсированном выдохе давление в плевральной щели может стать больше атмосферного. Если же выдох произво­дится с максимальным усилием в малое по объему замкнутое пространство, то давление в плевральной полости может пре­высить 100 мм рт.ст. С помощью такого измерения определя­ют силу дыхательных мышц выдоха.

В конце спокойного вдоха отрицательное давление в плев­ральной щели составляет 6—9 мм рт.ст., а при максимально интенсивном вдохе может достигать 40 мм рт.ст. и более. Если же максимальное усилие вдоха делается при перекрытии по­ступления воздуха из атмосферы, то отрицательное давление на короткое время (1 —3 с) достигает 40—80 мм рт.ст. По тако­му измерению определяют силу мышц вдоха.

При рассмотрении механики внешнего дыхания учитывает­ся также транспульмональное давление — разность между давлением воздуха в альвеолах и давлением в плевральной ще­ли (рис. 10.1).

Пневмотораксом называют вхождение воздуха в плев­ральную полость, приводящее к спадению легких. Пневмото­ракс может быть односторонним и двусторонним, открытым и закрытым. При нарушении целости стенки грудной клетки с одной стороны легкое спадается только на стороне поврежД^е*

V

дтмосферное давление (Р) воздуха

транспуль- альвеолярное мональное Легк0е

При выдохе

б

Рис. 10.1. Контуры грудной клетки при вдохе (а) и выдохе (б)

ния, так как благодаря средостению другое легкое остается в герметичном пространстве и человек может им дышать. Если раневое отверстие между грудной полостью и атмосферой остается открытым, пневмоторакс называют открытым. При оказании помощи человеку с такой травмой необходимо стре­миться перекрыть раневое отверстие. В результате открытый пневмоторакс переводится в закрытый, улучшаются условия для дыхания неповрежденным легким (из-за снижения так на­зываемых маятникообразных перемещений воздуха между спавшимся и расправленным легким). При закрытом пневмо­тораксе создается возможность постепенного расправления спавшегося легкого за счет сорбционных свойств плевральных листков, желательно также искусственное отсасывание воз­душного пузыря.

Механизм вдоха и выдоха. Дыхательный цикл включает вдох, выдох и паузу между ними. Длительность дыхательного цикла — 2,5—7 с. Длительность вдоха у большинства людей короче длительности выдоха. Длительность паузы между вдо­хом и выдохом очень изменчива и может отсутствовать.

Для развития вдоха необходимо, чтобы в инспираторном (активирующем вдох) отделе дыхательного центра в продолго- ^ватом мозге возник залп нервных импульсов, которые по нис­ходящим путям передаются в шейный отдел спинного мозга (сегменты СЗ—С5) кдиафрагмальным мотонейронам и в груд- ^н°й отдел — к мотонейронам межреберных нервов. После пе­
реключения на эти нейроны импульсация передается по диа- фрагмальному и межреберным нервам и вызывает сокраще­ние диафрагмальной и наружных межреберных мышц. Это приводит к расширению грудной клетки за счет опускания ку­пола диафрагмы (рис. 10.1) и движения ребер. В результате давление в плевральной щели уменьшается (до 6—20 мм рт.ст. в зависимости от глубины вдоха), транспульмональное давле­ние возрастает, превышает эластическую тягу легких и они расширяются. Расширение легких приводит к снижению дав­ления воздуха в альвеолах (при спокойном вдохе оно становит­ся ниже атмосферного на 2—3 мм рт.ст.) и воздух по градиенту давления поступает в легкие. При этом объемная скорость воздушного потока в дыхательных путях (Q) будет прямо про­порциональна градиенту давления (Р) между атмосферой и альвеолами и обратно пропорциональна сопротивлению (R) дыхательных путей для тока воздуха:

Q = P/R.

При усиленном вдохе кроме диафрагмальной и наружных межреберных мышц сокращаются лестничные, большие и ма­лые грудные, шейные и разгибающие позвоночник мышцы.

Механизм выдоха отличается тем, что спокойный выдох происходит пассивно за счет сил, накопленных при вдохе. По­сле расслабления мышц вдоха объем грудной клетки начинает уменьшаться под влиянием следующих факторов: 1) эласти­ческой тяги легких (после глубокого вдоха — и эластической тяги грудной клетки); 2)силытяжести грудной клетки, припод­нятой и выведенной из устойчивого положения при вдохе; 3) давления органов брюшной полости на диафрагму. При уси­ленном выдохе сокращаются внутренние межреберные мыш­цы и мышцы брюшного пресса и это приводит к еще большему уменьшению объема грудной клетки за счет подъема купола диафрагмы и опускания ребер.

Уменьшение объема грудной клетки способствует сниже­нию транспульмонального давления. Эластическая тяга лег­ких становится больше этого давления и легкие начинают спа­даться. Это вызывает увеличение давления воздуха в альвео­лах (оно становится на 3—4 мм рт.ст. больше атмосферного) и воздух по градиенту давления выходит из альвеол в атмосферу-

В зависимости от того, какие мышцы вносят основной вклад в обеспечение дыхательных экскурсий легких, различа­ют грудной, брюшной и смешанный типы дыхания. О брюшном типе дыхания говорят в том случае, когда основной вклад в увеличение объема грудной клетки при вдохе вносит сокраще­ние диафрагмы. У мужчин и женщин, занятых тяжелым физи­ческим трудом, преобладает брюшной тип дыхания, обеспечи­вающий адекватную вентиляцию легких.

Энергия дыхательных мышц затрачивается на преодоление эластических сил (легких и грудной клетки), динамических (вязкостных) сопротивлений и силы тяжести приподнимаемых тканей.

Величина работы (W), затрачиваемой на растяжение легких и их вентиляцию, рассчитывается по интегралу произведения из­менения объема (У) легких и внутриплеврального давления (Р):

W= fPV.

10.3. Методы исследования и показатели внешнего дыхания

Некоторые методы исследования внешнего дыхания. Спирометрия метод измерения объемов выдыхаемого воздуха с помощью прибора спирометра. Используются спи­рометры разного типа с турбиметрическим датчиком, а также водные, в которых выдыхаемый воздух собирается под колокол спирометра, помещенный в воду, и по подъему колокола опре­деляется объем выдыхаемого воздуха. В последнее время все шире применяются датчики, чувствительные к изменению объемной скорости воздушного потока, подсоединенные к компьютерной системе. В частности, на этом принципе рабо­тает компьютерная система, называемая "Спирометр MAC-1" Эта система выпускается в Минске. Она позволяет проводить не только спирометрию, но и спирографию, а также пневмота- хографию.

Спирография методика непрерывной регистрации объемов вдыхаемого и выдыхаемого воздуха. Получаемую при этом графическую кривую называют спирограммой (рис. Ю-2). По спирограмме можно определить не только жизнен­ную емкость легких и дыхательные объемы, но и частоту ды- ^ХаНия, а также произвольную максимальную вентиляцию ^Легких.

Рис. 10.2. Гистограмма легочных объемов и емкостей со спирограм}|рй. Объяснение в тексте.

Рис. 10.3. Кривая поток — объем здорового и больного человека (пунктир) с обструктивными нарушениями в мелких бронхах

Пневмотахография — методика непрерывной регистрации объемной скорости потоков вдыхаемого и выдыхаемого воздуха.

Существует также много других методов исследования рес­пираторной системы. Среди них: плетизмография грудной клетки, прослушивание звуков грудной клетки, рентгеноско­пия и рентгенография, определение содержания кислорода и углекислого газа в потоке выдыхаемого воздуха и др. Некото­рые из этих методов будут рассмотрены ниже.

Объемные и потоковые показатели внешнего дыхания. Эти показатели расчитываются по специальным формулам.

Легочные объемы и емкости. Соотношение величин ле­гочных объемов и емкостей представлено на рис. 10.3.

При исследовании внешнего дыхания используются следу­ющие показатели и их аббревиатуры:

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

Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) — объем воздуха, ко- _торый может выдохнуть человек при максимально глубоком медленном выдохе, сделанном после максимального вдоха, g последнее время в связи с внедрением пневмотахографиче- ской техники все чаще определяют так называемую форсиро­ванную жизненную емкость легких (ФЖЕЛ). При определе­нии ФЖЕЛ пациент должен после максимально глубокого вдоха сделать максимально глубокий форсированный выдох. При этом выдохдолжен производиться с усилием, направлен­ным на достижение максимальной объемной скорости выдыха­емого воздушного потока на протяжении всего выдоха. Ком­пьютерный анализ такого форсированного выдоха позволяет рассчитать до 30 показателей внешнего дыхания.

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

ДЖЕЛ = 3,8 Р + 0,029 В-3,190;

для мужчин того же возраста:

ДЖЕЛ = 5,8 • Р + 0,085 В - 6,908,

где Р — рост в метрах, В — возраст в годах, ДЖЕЛ — объем в литрах. В зависимости от перечисленных факторов пределы показателя должной ЖЕЛ близки к 3—6 л. Величина измерен­ной ЖЕЛ считается пониженной, если это снижение состав­ляет не менее 20 % от уровня ДЖЕЛ.

Функциональная остаточная емкость (ФОЕ) — воз- Дух, остающийся в легких после спокойного выдоха. Эта ем­кость состоит из остаточного объема легких (ООЛ) и резерв­ного объема выдоха (РО_ВЬ]Д).

Если для показателя внешнего дыхания применяют назва­ние емкость, то это значит, что в состав такой емкости входят более мелкие подразделения, называемые объемами. Напри­мер, ОЕЛ состоит из 4 объемов, ЖЕЛ — из 3 объемов.

Дыхательный объем (ДО) — это объем воздуха, поступа­вший в легкие или удаляемый из них за один дыхательный Цикл. Этот показатель называют также глубиной дыхания.

В состоянии покоя у взрослого человека ДО составляет 300— 800 мл (15—20% от величины ЖЕЛ). У месячного ребенка ДО — 30 мл, у годовалого — 70 мл, у десятилетнего — 230 мл. Если глубина дыхания больше нормы, то такое дыхание назы­вают гиперпноэ — избыточное, глубокое дыхание, если же ДО меньше нормы, то применяют название олигопноэ — недоста­точное, поверхностное дыхание. При нормальной глубине и частоте дыхания его называют эупноэ — нормальное, доста­точное дыхание. Нормальная частота дыхания в покое у взрослых составляет 8—20 дыхательных циклов в минуту, у месячного ребенка — около 50, у годовалого — 35, десятилет­него — 20 циклов в минуту.

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

Резервный объем выдоха (РО_выд)— максимальный объем воздуха, который человек может выдохнуть при максимально глубоком выдохе, сделанном после спокойного выдоха. В норме величина РО_ВЬ1Д составляет 20—35% от ЖЕЛ (1-1,5л).

Остаточный объем легких (ООЛ) — воздух, остающийся в дыхательных путях и легких после максимального глубокого выдоха. Его величина составляет 1 — 1,5 л (20—35% от ОЕЛ). У лиц пожилого возраста величина ООЛ нарастает из-за уменьшения эластической тяги легких, проходимости бронхов, снижения силы дыхательных мышц и подвижности грудной клетки.

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

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

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

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

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

МОД = ДОЧД.

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

Альвеолярная вентиляция (АВ) — объем атмосферного воздуха, поступающий в легочные альвеолы за 1 мин. Для рас­чета альвеолярной вентиляции надо знать величину мертвого пространства (МП). Если она не определена эксперименталь­но, то для расчета берут МП = 150 мл. Для расчета альвеоляр­ной вентиляции можно пользоваться формулой

АВ = (ДО — МП) ЧД.

Например, если глубина дыхания у человека 650 мл, а час- ^т°та дыхания 12 в 1 мин, то АВ = (650 - 150) 12 = 6000 мл.

Максимальная вентиляция легких (МВЛ) — максималь­ный объем воздуха, который может быть провентилирован че­рез легкие человека за 1 мин. MBJ1 может быть определена при произвольной гипервентиляции в покое (дышать макси­мально глубоко и часто в покое допустимо не более 15 с). С по­мощью специальной техники можно определить МВЛ во вре­мя выполнения интенсивной физической работы. В зависи­мости от конституции и возраста человека норма МВЛ нахо­дится в границах 40— 170 л/мин.

Потоковые показатели внешнего дыхания. Кроме легочных объемов и емкостей, а также показателей вентиля­ции легких в оценке состояния дыхательной системы имеют значение так называемые потоковые показатели внешнего дыхания. Простейшим методом определения одного из них - пиковой объемной скорости выдоха (ПОС), является пикфлоу- метрия. Пикфлоуметры — простые и вполне доступные по сто­имости приборы. Многие пациенты с заболеваниями дыха­тельных путей приобретают их для домашнего пользования.

Пиковая объемная скорость выдоха (ПОС) — макси­мальная объемная скорость потока выдыхаемого воздуха, до­стигнутая в процессе выдоха форсированной жизненной ем­кости легких.

В условиях медицинского стационара все большее распро­странение получают пневмотахографы с компьютерной обработ­кой получаемой информации. Приборы подобного типа позволя­ют на основе непрерывной регистрации объемной скорости воздушного потока в ходе выдоха форсированной жизненной емкости рассчитать до 30 показателей внешнего дыхания. Чаще всего определяются: ПОС, максимальные объемные скорости воздушного потока в момент вьщоха, 25, 50, 75 % ФЖЕЛ, назы­ваемые соответственно показателями МОС25, МОС50, МОС75.

Популярно также определение объема форсированного выдоха за вре­мя, равное 1 с — ФЖЕЛ1. На основе этого показателя рассчитывается тест Тиффно — выраженное в процентах отношение ФЖЕЛ1 к ЖЕЛ. Регистрируется также кривая, отражающая изменение объемной скорости воздушного потока в процессе форсированного выдоха (рис. Ю.З). При этом по вертикали отображается объемная скорость (л/с), по гори- зонтали — процент выдыхаемой ФЖЕЛ. На таком графике вершина кри­вой указывает величину ПОС, проекция момента выдоха 25 % ФЖЕЛ на кривую характеризует МОС25, проекция 50% и 75% ФЖЕЛ соответ­ствует величинам МОС50 и МОС75. Диагностическую значимость имеют

только отдельные точки, но и весь ход кривой. Ее часть, соответствую­щая 0—25% выдыхаемой ФЖЕЛ, отражает проходимость для воздуха _крупных бронхов, трахеи и верхних дыхательных путей, участок от 50 до 85% ФЖЕЛ — проходимость дистальных бронхов и бронхиол. Прогиб на _нисходяшем участке кривой в области выдоха 75-85% ФЖЕЛ (рис. 10.3) указывает на снижение проходимости мелких бронхов и бронхиол.

Перечисленные объемные и потоковые показатели используются для заключения о состоянии системы внешнего дыхания. В диагностических системах используются четыре варианта первичной характеристики со­стояния системы внешнего дыхания: норма, обструктивные нарушения, рестриктивные нарушения, смешанные нарушения (сочетание обструк- тивных и рестриктивных нарушений).

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

Обструктивные нарушения — это увеличение аэродинамического сопротивления дыхательных путей для воздушного потока. Вместо этого определения часто применяется трактовка: обструктивные нарушения — это снижение проходимости дыхательных путей. Такие нарушения могут происходить из-за повышения тонуса гладких мышц нижних дыхательных путей, наличия гипертрофии слизистых оболочек, скопления слизи, гноя, наличия опухолей, нарушения регуляции проходимости верхних дыха­тельных путей и других факторов.

О наличии обструктивных изменений системы внешнего дыхания су­дят по снижению: ПОС, ФЖЕЛ,, МОС₂₅, МОС₅₀, МОС₇₅, МОС₂₅_75, МОС₇5_₈5, величины теста Тиффно и МВЛ. Показатель теста Тиффно в норме составляет 70—85%, снижение его до 60% расценивается как умеренное нарушение, а до 40% — как резко выраженное нарушение проходимости бронхов. Кроме того, при обструктивных нарушениях уве­личиваются такие показатели, как остаточный объем, функциональная остаточная емкость и общая емкость легких.

Рестриктивные нарушения — это уменьшение расправления лег­ких при вдохе, снижение дыхательных экскурсий легких. Это может про­исходить из-за снижения растяжимости легких, наличия спаек, скопле­ния в плевральной полости жидкости, гноя, крови.

Наличие рестриктивных изменений системы внешнего дыхания опре­деляют по снижению ЖЕЛ (не менее 20% от должной величины) и Уменьшению МВЛ (неспецифический показатель), а также по снижению Растяжимости легких и (в ряде случаев) по возрастанию (более 85%) по­казателя индекса Тиффно. При рестриктивных нарушениях уменьшают- ^Ся общая емкость легких, функциональная остаточная емкость и оста- ^Точный объем.

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

Работа дыхания. Для осуществления вентиляции легких необходимо затрачивать работу. Она выполняется за счет си­лы сокращения мышц и расходуется на преодоление: 1) элас­тических сопротивлений легких и грудной клетки — 60—80% от всех затрат, 2) динамических (вязкостных) сопротивлений (до 80% этих сопротивлений создается сопротивлением дыха­тельных путей потоку воздуха и до 20% — вязкостным сопро­тивлением тканей, связанным с их деформацией), 3) иннерци- онных сопротивлений (затраты энергии на ускорение движе­ния тканей грудной и органов брюшной полости — 1 —3 % всех энергетических затрат).

Затраты кислорода на спокойное дыхание составляют 2- 5% от общего потребления кислорода. При усиленном дыха­нии эти затраты могут увеличиваться до 30%, а у людей с забо­леванием легких и дыхательных путей — до 60%.

10.4. Газообмен в легких

Газообмен в легких ведется между воздухом легочных альве­ол и кровью в капиллярах малого круга кровообращения. Для понимания механизмов газообмена необходимо знать газовый состав обменивающихся между собой сред и свойства альвеоло- капиллярной мембраны, через которую идет газообмен.

Состав альвеолярного и выдыхаемого воздуха. Состав ат­мосферного, альвеолярного (содержащегося в легочных аль­веолах) и выдыхаемого воздуха представлен в табл. 10.1.

_Зе принимают равным 47 мм рт.ст. Например, если содержа­ние кислорода в альвеолярном газе равно 14,4%, а атмосферное давление — 740 мм рт.ст., то парциальное давление кислорода (р0₂) составит: р0₂ =[(740 - 47)/100 ] 14,4 = 99,8 мм рт.ст. g условиях покоя парциальное давление кислорода в альвео­лярном газе колеблется около 100 мм рт.ст. а парциальное давление углекислого газа около 40 мм рт.ст.

Диффузия газов между альвеолами и кровью. В притека­ющей к легким плазме крови газы находятся в растворенном состоянии. В этом случае говорят о напряжении газов в крови, которое выражают в тех же единицах (мм рт.ст.), что и парци­альное давление. В крови, поступающей в капилляры малого круга, напряжение кислорода составляет 40 мм рт.ст., а на­пряжение углекислого газа — 46 мм рт.ст. (рис. 10.4). Таким образом, градиент давления между альвеолярным воздухом и кровью по кислороду составляет 60 мм рт.ст. (100 мм рт.ст. в альвеолярном газе, 40 мм рт.ст. — в крови). Градиент по угле­кислому газу составляет 6 мм рт.ст. В притекающей крови рС0₂— 46 мм рт.ст., в альвеолах — 40 мм рт.ст. Эти градиенты и являются движущей силой газообмена между альвеолярным воздухом и кровью. На скорость перехода газов между альвео­лярным воздухом и кровью влияют также свойства альвеоло- капиллярной мембраны, через которую идет диффузия газов: площадь диффузионной поверхности, средняя толщина мем­браны (около 2 мкм), коэффициент проницаемости этой мем­браны для газов. Коэффициент проницаемости через биологи­ческие мембраны для углекислого газа весьма высокий (в 25 раз выше, чем у кислорода). Поэтому диффузия углекис­лого газа в тканях организма и в легких идет быстро и углекис­лый газ, содержащийся в избытке в венозной крови, как пра­вило, успевает выходить в альвеолярный воздух даже при не­которой недостаточности кровотока или вентиляции, в то вре­мя как обмен кислорода нарушается.

Об уровне проницаемости альвеоло-капиллярного барьера Для кислорода судят по показателю, называемому диффузион­ной способностью легких по кислороду (ДЛо₂). В норме, когда взрослый человек находится в состоянии покоя, величина ■jT С>2 ⁼ 20—25 мл кислорода мин/мм рт.ст. Показатель диф­фузионной способности легких по кислороду отражает объем

Города, переходящий из альвеолярного воздуха в кровь за

Атмосфера Выдыхаемый воздух

0₂ = 20,93% С0₂ = 0,03% 0₂=16,3% С0₂ = 4,0% N₂ = 79,04% v N₂ = 79,7%

Проводящая зона I генерации бронхов 0 -16 (14-16 — конечные бронхиолы)

Переходная 17-19 = промежуточная

Респираторная 20 - 22 альв.ходы ¹ 23 альв. мешочки

+ \ Объем 200 мл Конвекция + у ⁵ ^ \ Поток -1 см/с диффузия

Диффузия """"«ч Диффузия

Альвеолярный воздух

о₂ С0₂ N₂

14,2-14,6% 5,5-5,7% 80,5% р0₂=100мм 40 мм 574 мм

Дата добавления: 2015-05-19 | Просмотры: 1108 | Нарушение авторских прав