Система внешнего дыхания спортсмена оценивается по результатам. Функциональные методы исследования органов дыхания дыхательная недостаточность. Функциональные возможности дыхательной системы

Современные физиологические исследования осуществляются на основе новых методических подходов, которые дают возможность детально изучить функциональное состояния той или иной системы организма как? норме, так и при воздействии различных факторо? внешней среды, физических и других нагрузках.

ЖЕЛ (жизненная емкость легких)

ЖЕЛ - один из важнейших показателей функционального состояния системы внешнего дыхания.

ЖЕЛ измеряется с помощью метода спирометрии и спирографии.

Единицы измерения ЖЕЛ - литры или миллилитры. Величина ЖЕЛ зависит от пола, возраста, длины и массы тела, окружности грудной клетки, спортивной специализации, от размеро? легких и силы дыхательной мускулатуры. Значения ЖЕЛ увеличиваются с возрастом? связи с ростом грудной клетки и легких, она максимальна? возрасте 18-35 лет. Значения ЖЕЛ находятся? широких пределах - ? среднем от 2,5 до 8 литров.

Величина ЖЕЛ служит прямым показателем функциональных возможностей системы внешнего дыхания и косвенным показателем максимальной площади дыхательной поверхности легких, на которой происходит диффузия кислорода и углекислого газа.

Оценка ЖЕЛ

Для оценки фактической ЖЕЛ (Ф ЖЕЛ) ее сравнивают с должной ЖЕЛ (Д ЖЕЛ). Должная ЖЕЛ - это теоретически рассчитанная для данного человека величина с учетом его пола, возраста, роста и массы тела.

Нормальной считается такая фактическая ЖЕЛ (Ф ЖЕЛ), которая составляет 100+15% должной ЖЕЛ (Д ЖЕЛ), т.е. 85115% должной. Если Ф ЖЕЛ меньше 85%, то это свидетельствует о снижении потенциальных возможностей системы внешнего дыхания. Если Ф ЖЕЛ выше 115%, то это свидетельствует о высоких потенциальных возможностях системы внешнего дыхания, обеспечивающей повышенную легочную вентиляцию, необходимую при выполнении физических нагрузок.

Наибольшие значения ЖЕЛ наблюдаются у спортсменов, тренирующихся преимущественно на выносливость и обладающих самой высокой кардиореспираторной производительностью. (Васильева В.В.; Трунин В.В., 1996).

Несмотря на то, что внешнее дыхание не является главным лимитирующим звеном? комплексе систем, транспортирующих кислород, ? условиях спортивной деятельности к нему предъявляется чрезвычайно высокие требования, реализация которых обеспечивает эффективное функционирование всей кардиореспираторной системы.

ЖЕЛ включает? себя ДО (дыхательный объем), РО вдоха (резервный объем вдоха), РО выдоха (резервный объем выдоха).

· Дыхательный объем (ДО) - объем воздуха, поступающий? легкие за 1 вдох при спокойном дыхании. В среднем это 500 мл (значения от 300 до 900 мл). Из них 150 мл - это воздух так называемого функционального мертвого пространства? гортани, трахее, бронхах. Воздух мертвого пространства не принимает активного участия? газообмене, но, смешиваясь с вдыхаемым воздухом, согревает и увлажняет его.

· Резервный объем вдоха (РО вдоха) - это максимальный объем воздуха, который можно вдохнуть после спокойного вдоха. В среднем это 1500-2000 мл.

· Резервный объем выдоха (РО выдоха) - это максимальный объем воздуха, который можно выдохнуть после спокойного выдоха. В среднем это 1500-2000 мл.

Таким образом:

Общий объем легких (ОЕЛ) = ЖЕЛ + ОО ЖЕЛ = ДО + РО вдоха + РО выдоха ОЕЛ = ДО + РО вдоха + РО выдоха + ОО

Минутный объем дыхания (МОД) - легочная вентиляция

Минутный объем дыхания - объем воздуха, выдыхаемый из легких за 1 минуту. Минутный объем дыхания - это легочная вентиляция. Легочная вентиляция - важнейший показатель функционального состояния системы внешнего дыхания. Она характеризует объем воздуха, выдыхаемого из легких? течение одной минуты.

МОД = ДО х ЧД,

где ДО - дыхательный объем,

ЧД - частота дыхания.

Легочная вентиляция? покое у спортсмено? ? среднем составляет 5-12 л/мин, но может превышать данные величины и составлять 18 л/мин и более. Во время нагрузки легочная вентиляция у спортсмено? возрастает и достигает 60-120 л/мин и более.

Проба Тиффно-Вотчала

Форсированная ЖЕЛ - это очень быстрый выдох максимального объема воздуха после максимального вдоха. В норме она на 300 мл меньше фактической ЖЕЛ.

Проба Тиффно-Вотчала - это форсированная ЖЕЛ за первую секунду выдоха. В норме у спортсмено? она составляет 85% форсированной ЖЕЛ. Снижение данного показателя наблюдается при нарушениях бронхиальной проходимости.

Цели урока:

• Изучить функции дыхательной системы, разобраться с ее возможными болезнями и травмами.

Задачи урока:

• - обучающие: повторение материала о легочном и тканевом дыхании, рассмотреть функциональные возможности дыхательной системы, понять, что такое здоровое дыхание, выяснить, какие болезни и травмы дыхательной системы бывают;

• - развивающие: углубить развитее у учащихся интеллектуальных умений, речи и творческого мышления;

• - воспитательные: приобретения опыты различать болезни и травмы функциональные возможности дыхательной системы, способы профилактики и оказания первой помощи.

Основные термины

Дыхательная система – это совокупность органов, которые обеспечивают функцию внешнего процесса дыхания.

Ход урока

Проверка домашнего задания.

Дайте короткий ответ на вопросы:

1.Что такое вдох и выдох?

2.С помощью, каких органов происходит процесс дыхания?

3.Каковы основные функции дыхательной системы?

4.В каких важных функциях принимает участие дыхательная система ?

5.В чем заключается суть терморегуляции?

6.Что такое гипертермия?

7.Где осуществляется символический переход дыхательных путей (верхних) в нижние?

8.Из каких органов состоит система верхних дыхательных путей ?

9.Из каких органов состоит система нижних дыхательных путей?

Функциональные возможности дыхательной системы.

Жизненная ёмкость лёгких (ЖЕЛ) – это максимальное количество воздуха, которое выдыхается после очень глубокого вздоха. Вместе с оставшимся объемом, то есть объемом воздуха, который остается в легких после максимально глубокого выдоха, ЖЕЛ производит ОЕЛ (общую емкость легких). Норма ЖЕЛ равно приблизительно 3/4 емкости легких и характеризует общий объем, в переделах чего человек имеет возможность менять глубину дыхания. С помощью спирографии определяют ЖЕЛ. На рисунке 1 вы можете увидеть, каким образом происходит спирография.

Рис.1 Спирография

Важна для людей не только ёмкость лёгких, но также и выносливость дыхательных мышц. Дыхательная мускулатура считается хорошей, если при пяти пробах, которые идут одна за другой, результат не понижается. Плюсы людей, которые имеют жизненно-высокую ёмкость лёгких в том, что, например, при беге вентиляцию легких возможно достичь за счет хорошей глубины дыхания. Бывают мышцы , отвечающие за вдох и выдох, их вы можете наблюдать на рисунке 2.

Рис. 2 Мышцы вдоха и выдоха

Есть такое понятие как дыхательная недостаточность (ДН). Дыхательная недостаточность – это патологическое состояние, которое связано с невозможностью легких гарантировать полноценный газообмен не только при физической нагрузке, а также в состоянии полного физического покоя.

Острая дыхательная недостаточность - это сильно развивающееся патологическое состояние, при нем развивается явный дефицит кислорода. Такое состояние есть угрожающим для жизни, и без привлечения к методам современной медицины может привести к летальному исходу.

Дыхательная недостаточность может возникнуть даже из-за неправильной осанки. На рисунке 3 вы заметите ее угрозу.

Рис. 3 Неправильная осанка – причина дыхательной недостаточности

Предмети > Биология > Биология 8 класс

4749 0

Функциональная система дыхания

Функцию внешнего дыхания характеризуют показатели вентиляции и газообмена.

Исследование легочных объемов с помощью спирографии

а) жизненная емкость легких (ЖЕЛ) - объем воздуха максимального вдоха после максимального выдоха. Выраженное снижение ЖЭЛ наблюдается при нарушении функции дыхания;

Б) форсированная ЖЕЛ (ФЖЕЛ) - максимально быстрый вдох после максимально быстрого выдоха. Используется для оценки бронхиальной проводимости, эластичности легочной ткани;

В) максимальная вентиляция легких - максимально глубокое дыхание с максимально доступной частотой за 1 мин. Позволяет дать интегральную оценку состояния дыхательной мускулатуры, воздухоносной (бронхиальной) проходимости, состояния нервно-сосудистого аппарата легких. Выявляет дыхательную недостаточность и механизмы ее развития (рестрикция, бронхиальная обструкция);

Г) минутный объем дыхания (МОД) - количество вентилируемого воздуха за 1 мин с учетом глубины и частоты дыхания. МОД - мера легочной вентиляции, которая зависит от дыхательной и сердечной функциональной достаточности, качества воздуха, затруднения воздушной проходимости, в том числе диффузии газов, уровня основного обмена, угнетения дыхательного центра и т. д.;

Д) показатель остаточного объема легких (ПООЛ) - количество газа, находящегося в легких после максимального выдоха. Метод построен на определении задержанного после максимального выдоха объема гелия в легочной ткани во время свободного дыхания в замкнутой системе (спирограф - легкие) воздушно-гелиевой смесью. Остаточный объем характеризует степень функциональной возможности легочной ткани.

Увеличение ПООЛ наблюдается при эмфиземе и бронхиальной астме, а снижение -при пневмосклерозе, пневмонии и плеврите.

Исследование легочных объемов можно проводить как в покое, так при физической нагрузке. При этом можно использовать различные фармакологические агенты для получения более выраженного того или иного функционального эффекта.

Оценка бронхиальной проходимости, сопротивления дыхательных путей, напряжения и растяжимости легочной ткани.

Пневмотахография - определение скорости движения и мощности струи воздуха (пневмотахометрия) при форсированном вдохе и выдохе с одновременным измерением внутригрудного (внутрипищеводного) давления. Метод с физической нагрузкой и использованием фармакологических препаратов достаточно информативен для выявления и оценки функции бронхиальной проходимости.

Исследование функциональной достаточности системы дыхания. При спирографии с автоматической подачей кислорода определяют П02 - количество кислорода (в миллиметрах), которое поглощается легкими за 1 мин. Величина этого показателя зависит от функционального газообмена (диффузии), кровоснабжения легочной ткани, кислородной емкости крови, уровня окислительно-восстановительных процессов в организме. Резкое снижение поглощения кислорода свидетельствует о выраженной дыхательной недостаточности и об истощении резервных возможностей системы дыхания.

Коэффициент использования кислорода (КИO2) - это отношение П02 к МОД, показывающее количество поглощенного кислорода из 1 л вентилируемого воздуха. Его величина зависит от условий диффузии, объема альвеолярной вентиляции и ее координации с легочным кровоснабжением. Снижение КИо2 свидетельствует о несоответствии вентиляции и кровотока (сердечная недостаточность или гипервентиляция). Увеличение КИ02 указывает на наличие скрытой тканевой гипоксии.

Объективность данных спирографии и пневмотахометрии относительна, так как зависит от правильности выполнения всех методических условий самим пациентом, например от того, действительно ли максимально быстрый и глубокий вдох/выдох им сделан. Поэтому интерпретировать полученные данные приходится только в сопоставлении с клиническими характеристиками патологического процесса. В трактовке снижения значения ЖЕЛ, ФЖЕЛ и мощности выдоха, наиболее часто допускаются две ошибки.

Первая состоит в представлении, что степень снижения ФЖЕЛ и мощности выдоха всегда отражает степень обструктивной дыхательной недостаточности. Такое мнение неверно. В ряде случаев резкое уменьшение показателей при минимальной одышке связано с клапанным механизмом обструкции при форсированном выдохе, но мало выраженным при нормальной нагрузке. Правильной интерпретации помогает измерение ФЖЕЛ и мощности вдоха, которые снижаются тем меньше, чем более выражен клапанный механизм обструкции. Уменьшение ФЖЕЛ и мощности выдоха без нарушения бронхиальной проводимости является в ряде случаев результатом слабости дыхательной мускулатуры и ее иннервации.

Вторая частая ошибка при интерпретации: представление о снижении ФЖЕЛ как о признаке рестриктивной дыхательной недостаточности. На самом же деле это может быть признаком эмфиземы легких, т. е. последствием бронхиальной обструкции, а признаком рестрикции снижение ФЖЕЛ может быть лишь при снижении общей емкости легких, включающей кроме ЖЕЛ и остаточные объемы.

Оценка газотранспортной функции крови и напряженности эндогенного дыхания

Оксигемометрия - измерение степени насыщения артериальной крови кислородом. Метод основан на изменении спектра поглощения света связанным с кислородом гемоглобином. Известно, что степень оксигенации (S02) в легких составляет 96-98% от максимально возможной емкости крови (неполная за счет шунтирования легочных сосудов и неравномерности вентиляции) и зависит от парциального давления кислорода (Р02).

Зависимость S02 от Р02 выражают с помощью коэффициента диссоциации кислорода (КД02). Его увеличение свидетельствует о повышении сродства гемоглобина к кислороду (есть более прочная связь), что может наблюдаться при снижении парциального давления кислорода и температуры в легких в норме и при патологии эритроцитов или самого гемоглобина, а уменьшение (менее прочная связь) - при повышении парциального давления кислорода и температуры в тканях в норме и при патологии эритроцитов или самого гемоглобина. Сохранение дефицита насыщения при вдыхании чистого кислорода может свидетельствовать о наличии артериальной гипоксемии.

Время насыщения крови кислородом характеризует альвеолярную диффузию, общую емкость легких и крови, равномерность вентиляции, бронхиальную проходимость и остаточные объемы. Оксигемометрия при функциональных пробах (задержка дыхания на вдохе, выдохе) и субмаксимальной дозированной физической нагрузке дает добавочные критерии для оценки компенсаторных возможностей как легочной, так и газотранспортной функции системы дыхания.

Капногемометрия - метод, во многом идентичный оксигемометрии. С помощью транскутанных (чрескожных) датчиков определяют степень насыщения крови С02. При этом по аналогии с кислородом расчитывают КДШ2, величина которого зависит от уровня парциального давления углекислоты и температуры. В норме в легких КДШ2 низкий, а в тканях, наоборот, высокий.

Исследование кислотно-основного состояния (КОС) крови

Кроме исследования коэффициента диссоциации кислорода и углекислоты для оценки газотранспортной части фукции системы дыхания важно исследование буферных систем крови, так как большая часть вырабатываемой в тканях С02 аккумулируется именно ими, во многом определяя газовую проницаемость клеточных мембран и интенсивность клеточного газообмена. Подробно исследование К0С будет представлено в описании методов оценки гомеостатических систем.

Определение дыхательного коэффициента - отношение образовавшегося С02 в альвеолярном воздухе к потребленному 02 в покое и при нагрузке позволяет оценить степень напряжения эндогенного дыхания и его резервные возможности.

Подводя итог описанию некоторых методов оценки функции системы дыхания, можно констатировать, что данные методы исследования, особенно с использованием дозированной физической нагрузки (спировелоэргометрия) с одновременной регистрацией спирографии, пневмотахографии и характеристик газов крови, позволяют довольно точно определить функциональное состояние и функциональные резервы, а также тип и механизмы функциональной дыхательной недостаточности.

2. Диагностика функциональных нарушений системы внешнего дыхания

Внешнее, или лёгочное, дыхание является одним из структурных компонентов системы дыхания, обеспечивающей поступление в организм из внешней среды кислорода, использование его в биологическом окислении органических веществ и удаление избытка образовавшегося углекислого газа из организма во внешнюю среду. Система внешнего дыхания осуществляет газообмен между воздухом и кровью благодаря интеграции функциональных компонентов, включающих: 1. воздухоносные пути и альвеолярные газообменивающие структуры; 2. костно-мышечный каркас грудной клетки, дыхательную мускулатуру и плевру; 3. малый круг кровообращения; 4. нейро-гуморальный аппарат регуляции. Эти структуры обеспечивают нормальную артериализацию крови и адаптацию организма к физической нагрузке и различным патологическим состояниям с помощью трёх процессов: 1. постоянной вентиляции альвеолярных пространств для поддержания нормального газового состава альвеолярного воздуха; 2.диффузии газов через альвеоло-капиллярную мембрану; 3. непрерывного лёгочного кровотока, соответствующего уровню вентиляции. Вентиляция, диффузия и лёгочный кровоток являются последовательными звеньями в цепи переноса газов в системе внешнего дыхания, одновременно представляя собой три неразрывно связанных механизма системы, обеспечивающих её работу и достижение конечного результата.

Нарушения функционального состояния системы внешнего дыхания являются частыми патофизиологическими изменениями не только у пациентов, страдающих заболеваниями лёгких и дыхательных путей, но и при патологии малого круга кровообращения, костно-мышечных структур грудной клетки, центральной нервной системы. Результатом нарушения деятельности внешнего дыхания является развитие дыхательной недостаточности. Существуют различные подходы к определению понятия “дыхательная недостаточность”. Она может трактоваться как состояние, при котором система внешнего дыхания не в состоянии обеспечить нормальный газовый состав артериальной крови, либо как состояние, при котором поддержание адекватного газового состава артериальной крови достигается за счёт напряжения компенсаторных механизмов, приводящего к снижению функциональных возможностей организма.

Причины развития дыхательной недостаточности.

1.Поражение бронхов, вследствие бронхоспазма, отёка слизистой оболочки,

гиперкрини и дискринии, снижения тонуса крупных бронхов,

2. Поражение альвеолярно-респираторных структур лёгких: инфильтрация,

деструкция, фиброзирование лёгочной ткани, ателектаз, пороки развития легких, последствия хирургических вмешательств на них и др.

3. Поражение костно-мышечного каркаса грудной клетки, дыхательной мус-кулатуры и плевры: выраженные деформации грудной клетки и кифосколиоз,

нарушение подвижности рёбер, ограничение подвижности диафрагмы, плевральные сращения, дегенеративно-дистрофические изменения дыхательной мускулатуры и др.

4. Патологические изменения в малом круге кровообращения: застой крови в сосудах, спазм артериол, редукция сосудистого русла.

5. Нарушения регуляции внешнего дыхания вследствие угнетения центральной нервной системы различной этиологии или нарушения местных регуляторных механизмов.

Вышеуказанные патологические процессы часто приводят к развитию сходных клинических симптомов, например, одышки, однако причины этих симптомов могут быть совершенно разными. Проводимые в клинической практике функциональные исследования помогают выяснить эти причины и провести дифференциацию имеющихся нарушений.

Цели и задачи функциональных исследований:

Диагностика и дифференциальная диагностика заболеваний лёгких и бронхов;

Выбор препаратов для проведения патогенетического и симптоматического лечения;

Контроль за эффективностью проводимого лечения;

Мониторирование показателей для оценки течения болезни;

Определение степени и формы дыхательной недостаточности;

Определение функциональных резервов для оценки трудоспособности;

Оценка риска при планировании операции;

Выявление заболеваний органов дыхания среди населения.

Различные методы функционального исследования дают представлениие о состоянии вентиляции, диффузии газов в лёгких, вентиляционно-перфузионных соотношениях и ряде других параметров. При соответствующем оснащении лаборатории функциональной диагностики эти исследования не представляют существенной методической сложности. В клинической практике чаще всего приходится ограничиваться изучением вентиляции, что обусловлено доступностью аппаратуры для проведения этого исследования в большинстве лечебных учреждений.

Наиболее распространёнными методами обследования для изучения вентиляционных параметров являются спирометрия, спирография, пневмотахография, пикфлоуметрия и общая плетизмография. С помощью этих исследований измеряется ряд статических и динамических показателей.

ДО - дыхательный объём – объём воздуха, поступающий в лёгкие при спокойном дыхании за 1 вдох

Ровд - резервный объём вдоха – максимальный объём воздуха, который можно вдохнуть после спокойного вдоха

Ровыд - резервный объём выдоха – максимальный объём воздуха, который можно выдохнуть после спокойного выдоха

ООЛ - остаточный объём лёгких – объём воздуха, который остаётся в лёгких после максимального выдоха

ОЕЛ - общая ёмкость лёгких – максимальное количество воздуха, которое способны вместить лёгкие

ЖЕЛ - жизненная ёмкость лёгких – максимальный объём, который можно выдохнуть после предельно глубокого вдоха

Ёвд - ёмкость вдоха – максимальное количество воздуха, которое можно вдохнуть после спокойного выдоха

ФОЕ - функциональная остаточная ёмкость – объём воздуха, остающийся в лёгких после спокойного выдоха

ЧД - частота дыхания – число дыхательных движений в минуту при спокойном дыхании

МОД - минутный объём дыхания – объём воздуха, поступающий в лёгкие за 1 минуту при спокойном дыхании

МВЛ - максимальная вентиляция лёгких – максимальный объём воздуха, который пациент может провентилировать за 1 минуту

ФЖЕЛ - форсированная жизненная ёмкость лёгких – наибольший объём воздуха, который может быть изгнан после максимального вдоха при форсированном выдохе

ОФВ1 - объём форсированного выдоха за первую секунду – объём форсированного выдоха за первую секунду маневра ФЖЕЛ

ИТ - индекс Тиффно - ОФВ1/ЖЕЛ%

СОС25-75 -средняя объёмная скорость выдоха на уровне 25– 75% ЖЕЛ

МОС25 - максимальные скорости выдоха на уровне выдоха

МОС50 25, 50, 75% ФЖЕЛ

ПОС - пиковая объёмная скорость форсированного выдоха

Числовые значения показателей вентиляции количественно оцениваются при сопоставлении с величинами, которые для лиц данного возраста, роста, веса и пола считаются нормальными. При этом можно воспользоваться должными величинами, либо нормативами. Должная величина показателя – теоретически наиболее вероятное его значение, определённое по установленной у здоровых людей зависимости между данным параметром, полом, возрастом и антропометрическими данными субъекта. Должные величины рассчитываются по формулам, выведенным в результате обследования достаточно представительных групп здоровых лиц.

Лёгочные объёмы и ёмкости относятся к статическим показателям, характеризующим эластические свойства лёгких и грудной стенки.

Рис.1. Лёгочные объёмы и ёмкости.
Большинство из объёмных показателей, за исключением ООЛ и ёмкостей его включающих, получают при спирографическом исследовании. Простота, доступность и информативность метода обеспечили ему широкое распространение. Необременительность для больного и безопасность дают возможность многократных исследований. Спирограмма представляет собой графическую регистрацию объёма лёгких при выполнении различных дыхательных маневров.

Рис. 2. Схематическое изображение спирограммы здорового человека.

Наряду с объёмными показателями при спирографическом тесте исследуются ФЖЕЛ, ОФВ1, ИТ, МОД, МВЛ, являющиеся динамическими характеристиками вентиляции. Исследование проводится в положении сидя, в условиях относительного покоя. Дыхание осуществляется через рот, на нос накладывается зажим. Режимы выполнения маневра ЖЕЛ, ФЖЕЛ и МВЛ различны, но все они предусматривают достижение максимальной амплитуды параметров. Для измерения ЖЕЛ пациент делает максимально глубокий спокойный вдох и выдох; исследование ФЖЕЛ требует от пациента кратковременной задержки дыхания (1-2 сек) на максимальном вдохе с последующим форсированным выдохом; при определении МВЛ обследуемый дышит глубоко и часто (40-50 дыхания в 1 мин) в течение 10 -15 сек. При использовании спирометрического метода исследуется только величина ЖЕЛ. В зависимости от режима проведения спирографии можно получить характеристику процесса вентиляции или состояния аппарата, обеспечивающего процесс вентиляции. К сожалению, по спирограмме технически трудно рассчитать такие высоко информативные скоростные показатели, как ПОС, МОС25,50,75. Для получения этих параметров в настоящее время в клинической практике достаточно широко используется пневмотахографический метод или исследование отношений поток-объём.

По сравнению со спирографией определение кривой поток-объём даёт дополнительные возможности, хотя во многом объём информации, получаемый при помощи обоих методов, одинаков. Процедура выполнения дыхательного маневра при записи кривой поток-объём идентична регистрации ФЖЕЛ во время спирографического исследования. Пневмотахографическое исследование делает возможным точное измерение инспираторного и экспираторного потоков и позволяет проводить измерение объёмной скорости потока как функции объёма лёгких. Наглядность отношения между потоком и объёмом позволяет более глубоко анализировать функциональные характеристики как верхних, так и нижних воздухопроводящих путей.

Рис. 3.Схематическое изображение кривой “поток-объём”.
Скоростные показатели, которые рассчитываются при проведении обследования поток-объём (ПОС, МОС25,50,75, СОС25-75), позволяют более детально судить о локализации обструкции преимущественно в области центральных или в области периферических дыхательных путей. Для регистрации ПОС используется также пикфлоуметрическое исследование.

Спирография и пневмотахография могут быть использованы для определения двух основных патофизиологических типов отклонения от нормы: рестриктивного и обструктивного. Рестриктивный вариант возникает в результате процессов, ограничивающих наполнение грудной клетки воздухом – изменения грудной клетки с деформацией и тугоподвижностью, наличие газа или жидкости в плевральной полости, массивные плевральные сращения, пневмосклеротические и фиброзные изменения лёгочной ткани, ателектаз, опухоли и т.д. Эти процессы препятствуют экскурсиям грудной клетки и расправлению лёгких, но чаще всего не влияют, или почти не влияют, на проходимость дыхательных путей. При обструктивных расстройствах ведущей патофизиологической аномалией является увеличение сопротивления, оказываемого дыхательными путями движению воздуха вследствие спазма гладкой мускулатуры бронхов, отека и воспалительной инфильтрации слизистой бронхов, увеличения количества вязкого секрета, деформации бронхов, экспраторного коллапса бронхов.

При обструктивном типе нарушений вентиляции спирограмма и кривая “поток-объём” выявляют ту или иную степень снижения ОФВ1, МОС25,50,75, СОС25-75, ИТ, ФЖЕЛ. Для обструкции преимущественно центральных дыхательных путей характерно более выраженное уменьшение ПОС и МОС25, при периферической обструкции больше снижаются МОС50 и МОС75. При начальных проявлениях обструкции ОФВ1, ИТ и ФЖЕЛ могут оставаться в пределах нормы, снижаются только МОС25,50,75.

Рис. 4. ЖЕЛ, ФЖЕЛ, структура ОЕЛ и кривые поток-объём при обструкции, сопровождающейся увеличением ОЕЛ

– нарушения умеренные; 2 – значительные; 3 – резкие.

Рис. 5. ЖЕЛ, ФЖЕЛ, структура ОЕЛ и кривые поток-объём при обструктивных нарушениях без увеличения ОЕЛ.

1 – нарушения умеренные; 2 – значительные; 3 – резкие.

Рестриктивный тип нарушений характеризуется снижением ОЕЛ, но, так как при данных исследованиях не представляется возможным определить ООЛ и ОЕЛ, обычно о рестрикции судят по уменьшению ЖЕЛ и её составляющих (РОвд, РО выд, Ёвд). ОФВ1 при рестрикции, если нет выраженного снижения ЖЕЛ, остаётся нормальным, ИТ остаётся в норме или выше нормы , скоростные показатели не изменены.

Рис. 6. ЖЕЛ, ФЖЕЛ, и структура ОЕЛ при рестриктивных нарушениях.

И при рестриктивном, и при обструктивном варианте нарушений вентиляции может наблюдаться изменение МОД и МВЛ. Увеличение МОД свидетельствует о гипервентиляции в состоянии покоя, чаще всего компенсаторного харктера, снижение МОД говорит о гиповентиляции при различных патологических состояниях. Снижение МВЛ может быть одним из ранних признаков уменьшения резервов дыхательного аппарата.

Достаточно часто у пациентов встречается смешанный тип нарушений вентиляционной функции, проявляющийся снижением и статических и динамических параметров вентиляции. Диагностику этого типа вентиляционных нарушений лучше проводить на основании анализа структуры ОЕЛ (уменьшение ОЕЛ и ООЛ в сочетании с признаками обструкции), т.к. ЖЕЛ иногда снижается при обструкции дыхательных путей без участия каких-либо ограничительных факторов.

Исследование структуры ОЕЛ, т.е. соотношения образующих её объёмных компонентов, помогает дифференцировать патофизиологические синдромы нарушений вентиляционной способности лёгких. Для определения ООЛ и ФОЕ применяются конвекционные методы, основанные на сохранении количества инертного индикаторного газа (азота или гелия) при его перемещении из ёмкости в ёмкость, а также барометрический метод – общая плетизмография. Хотя метод разведения гелия прост, его точнось зависит от полноты смешивания газа в лёгких и у пациентов с неравномерной вентиляцией результаты измерений могут быть неточными, кроме того процедура может занимать достаточно продолжительное время. Общая плетизмография является более быстрым и надёжным методом измерения объёма лёгких, однако требует более сложного технического оснащения. Принцип плетизмографии базируется на законе Бойля-Мариотта, согласно которому объём газа меняется обратно пропорционально приложенному давлению. Пациент при обследовании сидит в герметически закрытой кабине плетизмографа и дышит воздухом камеры через мундштук, который можно перекрывать электромагнитной заслонкой, изолируя дыхательные пути и лёгкие от объёма камеры. Обследуемый в конце спокойного выдоха делает короткий вдох и выдох при закрытой заслонке. Регистрация изменений давления в ротовой полости (как эквивалент альвеолярного давления) и внутригрудного объёма газа (как отражение колебаний давления в кабине) позволяют рассчитать ООЛ, ФОЕ, ОЕЛ, а также аэродинамическое (бронхиальное) сопротивление дыхательных путей Raw, характеризующее состояние просвета первых 8-10 генераций бронхов. Снижение ОЕЛ при неизменённой её структуре характерно для чистого (без сочетания с обструкцией) рестриктивного варианта нарушений вентиляционной способности лёгких. Абсолютная величина ООЛ и отношение ООЛ/ОЕЛ считаются важнейшими критериями при оценке эластичности лёгких и состояния бронхиальной проходимости. При значительном и стойком увеличении ООЛ/ОЕЛ% (50-60% и больше) можно говорить об эмфиземе лёгких.

Вышеперечисленные методы исследования позволяют установить не только тип нарушений ветиляции, но и степень отклонения тех или иных параметров от нормы. Границы нормы и отклонения от нормы при сравнении с должными показателями приведены в таблице:

Показатель	Норма	Условная	Отклонения показателя
			умеренные	значительные	резкие
ЖЕЛ, % должной % должной ОФВ1/ЖЕЛ,% % должной % должной % должной % должной % должной % должной	> 90 > 85 > 70 90-110 90-125 > 85 > 80 > 80 > 75	90-85 85-75 70-65 90-85 89-85 85-75 79-60 79-60 74-60	84-70 74-55 64-55 90-85 84-70 74-55 59-40 59-40 59-45	69-50 54-35 54-40 74-60 69-50 54-35 39-20 39-20 44-30	> 225 > +25

Нарушения вентиляционной функции внешнего дыхания могут приводить к развитию гипоксемии и гиперкапнии.

В заключении о состоянии вентиляционной функции указывается тип и степень выявленных нарушений, например: значительные нарушения вентиляции по обструктивному типу.

Исследования вентиляции можно дополнять бронходилатационными и бронхо-провокационными тестами. Бронходилатационные пробы применяются при обструктивном синдроме для выявления обратимого компонента обструкции – бронхоспазма. При наличии у пациента бронхоспазма ингаляция бронхолитического препарата через определённое время вызывает прирост функциональных показателей вентиляции, в частности ОФВ1, ПОС, МОС25,50,75. Рекомендации по оценке обратимости обструкции варьируют, но увеличение ОФВ1 на 15% и более по сравнению с исходной величиной можно рассматривать как положительную пробу. Бронхопровокационная проба представляет собой тест, помогающий определить восприимчивость дыхательных путей к различным бронхоконстрикторным агентам (гистамин, метахолин, аллергены, холодный воздух, физическая нагрузка и т.д.). Чаще всего проводится проба с фармакологическими раздражителями для диагностики бронхиальной астмы у пациентов с сомнительным диагнозом .

В условиях патологии возможны изменения не только вентиляции, но и диффузии, несмотря на то, что анатомо-физиологическая структура лёгких создаёт исключительно благоприятные условия для газообмена. Огромная площадь альвеолярной поверхности (70-80 м2) и обширная сеть лёгочных капилляров создают оптимальные условия для поглощения кислорода и выделения углекислого газа. Газообмен между альвеолярным воздухом и кровью совершается через альвеоло-капиллярную мембрану, которая состоит из эпителия альвеол, интерстициального слоя и эндотелия капилляров. На большей части поверхности газообмена общая толщина мембраны не превышает 1 мкм, достигая лишь на отдельных участках 5 мкм. Движение газа через альвеоло-капиллярную мембрану происходит путём диффузии, согласно закону Фика. В соответствии с этим законом, скорость переноса газа через мембрану прямо пропорциональна разнице парциального давления газа по обе стороны мембраны и константе мембраны, известной как диффузионная способность. Процесс диффузии кислорода в лёгких может считаться завершённым только после того, как молекулы кислорода вступят в химическую реакцию с гемоглобином, преодолев слой плазмы, стенку и слой протоплазмы эритроцита.

Диффузионные нарушения возникают при утолщении и изменении физико-химических свойств альвеоло-капиллярной мембраны (фиброзирующий альвеолит, канцероматоз, отёк лёгкого, саркоидоз и др.), уменьшении поверхности газообмена при уменьшении числа функционирующих альвеол и капилляров (сдавление и ателектаз лёгкого, недоразвитие лёгких, удаление части лёгкого), уменьшении количества крови в лёгочных капиллярах и уменьшении в ней гемоглобина . Всё это приводит к тому, что кровь покидает лёгочные капилляры раньше, чем успевает полностью завершиться её оксигенация. Диффузионные нарушения отражаются только на обмене кислорода, обладающего худшими, чем углекислый газ, диффузионными свойствами, и могут приводить к гипоксемии.

В клинической практике используются три метода измерения диффузионной способности лёгких (ДЛ), основанные на определении коцентрации окиси углерода (СО по молекулярной массе и растворимости близок к кислороду, но обладает в 210 раз большим сродством к гемоглобину) : метод одиночного вдоха, метод устойчивого состояния и метод возвратного дыхания. Наиболее широко применяется метод одиночного вдоха . При этом методе пациент из положения максимального выдоха вдыхает газовую смесь с низким содержанием СО (0,3%) и незначительным количеством гелия (10%) и задерживает дыхание на 10с, после чего делает полный выдох. Во время задержки дыхания некоторое количество СО диффундирует из альвеол в кровь. Это количество рассчитывается, исходя из содержания СО в альвеолярном газе в начале и в конце 10-секундной задержки дыхания. Альвеолярный объём, в котором происходил газообмен , измеряют по разведению гелия. На основании изменения концентрации СО во время задержки дыхания рассчитывается ДЛ. Используется также выражение ДЛ на 1 л объёма легких.

Для оценки состояния диффузионной способности лёгких, как и вентиляционной, производится сравнение полученных данных с должными показателями. В норме ДЛ составляет более 85% от должной, условная норма лежит в пределах 85-75% от должной. При умеренных нарушениях она снижается до 74-55%, при значительных – до 54-35% и при резких – менее 35% от должной величины.

Результаты большинства функциональных исследований внешнего дыхания зависят от усилий пациента и его желания сотрудничать с персоналом, проводящим обследование. В связи с этим , проведение тестов требует соблюдения методики исследования и предварительного инструктажа обследуемого. Должны быть записаны возраст, рост и вес, необходимые для расчёта должных величин. Пациент перед тестом должен избегать курения, энергичных физических упражнений, употребления алкоголя, обильной еды за 2 часа до исследования. Нельзя обследоваться в одежде, сдавливающей грудную клетку и затрудняющей движения брющной стенки, следует избегать использования бронходилататоров короткого действия (не менее чем за 4 часа до теста). Эти требования необходимо сообщить пациенту во время назначения исследования. Если пациент использовал перед обследованием бронхолитические препараты (ингаляционные или принимаемые внутрь), он должен сообщить об этом лаборанту и эти сведения должны быть записаны в протоколе теста.

Вышеперечисленные методы в ряде случаев необходимо дополнять исследованием газового состава крови, включающим определение степени насыщения крови кислородом (SaO2), парциального давления кислорода в артериальной крови (PaO2) и парциального давления углекислоты в артериальной крови (PaCO2) для выявления признаков дыхательной недостаточности. Cнижение SaO2 (норма –93-96%) и PaO2 (норма – 70-80 мм рт. ст.) указывает на артериальную гипоксемию; увеличение PaСO2 (норма 35–45 мм рт. ст) свидетельствует о гиперкапнии .

Литература

1. 
   Руководство по клинической физиологии дыхания / Под ред. Шика Л.Л., Канаева Н.Н. – Л.: Медицина, 1980.
2. 
   Болезни органов дыхания. Руков. для врачей в 4 томах / Под ред. Палеева Н.Р. – М., 1989.
3. 
   М. А. Гриппи. Патофизиология лёгких / М., Бином, 1997.
4. 
   Организация работы по исследованию функционального состояния лёгких методами спирографии и пневмотахографии и применеие этих методов в клинической практике: (Методические указания.) / Сост.: Турина О.И.,Лаптева И.М.,Калечиц О.М.,Маничев И.А.,Щербицкий В.Г. – Мн., 2002.

Цель работы: овладеть методиками определения функционального состояния системы органов дыхания; оценить функциональные возможности системы органов дыхания и изучить устойчивость организма к избытку углекислого газа.

1.1. устойчивость дыхательного центра к избытку углекислого газа (проба Штанге с задержкой дыхания на вдохе);

1.2. устойчивость организма к избытку углекислого газа (проба Сообразе с задержкой дыхания на выдохе);

2. Исследуйте и дайте оценку устойчивости Вашего организма к избытку углекислого газа (СО2). Для этого определите показатель устойчивости Вашего организма к избытку СО2.

3. Определите степень развития системы внешнего дыхания (Пжиз.)

4. Исследуйте соответствие фактической ЖЕЛ должной и выносливость Ваших дыхательных мышц, для чего выполните пробу Розенталя.

5. Определите и дайте оценку функциональных резервов кардиореспира-торной системы Вашего организма.

6. Определите состояние системы кровообращения и дыхания и выявите контингент лиц, к которым Вы относитесь по этому показателю (проба Серкина).

Методические указания к выполнению

Лабораторно-практических работ

1. Выполните лабораторную работу “Исследование и оценка состояния системы органов дыхания»

1.1. Проба Штанге (определение устойчивости дыхательного центра к избытку углекислого газа)

Ход работы. В положении сидя после 2-3 спокойных дыхательных движений сделайте глубокий вдох и задержите дыхание. При этом рот должен быть закрыт, а нос зажат пальцами или зажимом. С помощью секундомера измерьте максимально возможное произвольное время задержки дыхания.

Если время задержки дыхания на вдохе менее 40 секунд, то устойчивость вашего дыхательного центра к избытку углекислого газа (СО2) неудовлетворительная, 40 - 50 удовлетворительная и свыше 50 секунд - хорошая.

1.2. Проба Сообразе (определение устойчивости организма к избытку углекислого газа)

Устойчивость организма к избытку углекислого газа позволяют определить пробы с задержкой дыхания (апноэ).

Ход работы. В положении сидя после двух-трех спокойных дыхательных движений сделайте выдох и задержите дыхание, зажав нос пальцами. Зафиксируйте с помощью секундомера максимально произвольное время задержки дыхания на выдохе. У здоровых детей и подростков время задержки дыхания 12 - 13 секунд. Взрослые здоровые нетренированные лица могут задерживать дыхание на выдохе в течение 20 - 30 секунд, а здоровые спортсмены - 30 - 90 секунд.

Если апноэ на выдохе у Вас менее 25 секунд, то устойчивость организма к избытку СО2 неудовлетворительная, 25 - 40 - удовлетворительная, свыше 40 секунд - хорошая.

2. Определение показателя устойчивости организма к избытку углекислого газа

Ход работы. Стоя подсчитайте ЧСС по пульсу в течение минуты. Учитывая полученные данные ЧСС и время задержки дыхания на выдохе (проба Сообразе), рассчитайте показатель устойчивости (ПУ) организма к избытку углекислого газа по формуле: ПУ = ЧСС (уд/мин) : длительность апноэ (сек)

Запишите на доске результаты студентов группы, сопоставьте их и сделайте вывод об устойчивости Вашего организма к избытку СО2.

Чем ниже величина показателя, тем устойчивость организма к избытку СО2 выше.

3. Выполните лабораторную работу “Исследование и оценка морфологического критерия степени развития системы внешнего дыхания»

Степень развития системы внешнего дыхания определите при помощи расчета жизненного показателя (Пжизн.):

Средние величины жизненного показателя у мужчин составляют 65-70 см3/кг, у женщин - не менее 55-60 см3/кг.

4. Выполните лабораторную работу “Определение соответствия фактической ЖЕЛ должной и выносливости дыхательных мышц”

4.1. Определение соответствия фактической ЖЕЛ должной

Ход работы. Шкалу сухого спирометра установите на нуле. После двух-трех глубоких вдохов и выдохов сделайте максимальный вдох и произведите равномерный, максимальный выдох в спирометр. Измерение повторите три раза, зафиксируйте максимальный результат.

Полученные данные сравните с должной жизненной емкостью легких (ДЖЕЛ), которую рассчитайте по формулам:

ДЖЕЛ(мужчины) = [рост (см) х 0,052 – возраст (лет) х 0,022] – 3,60

ДЖЕЛ(женщины) = [рост (см) х 0,041 – возраст (лет) х 0,018] – 2,68

Для определения процентного отклонения фактической ЖЕЛ от должной найдите отношение:

В норме величина ЖЕЛ может отклоняться от ДЖЕЛ в пределах +20 %. Повышение фактической величины ЖЕЛ относительно ДЖЕЛ указывает на высокие морфологические и функциональные возможности легких.

4.2. Определение выносливости дыхательных мышц (проба Розенталя)

Ход работы. С помощью сухого спирометра каждые 15 секунд пятикратно измерьте величину ЖЕЛ. Результаты, полученные при каждом измерении, внесите в таблицу 17. Проследите динамику ЖЕЛ и сделайте вывод о выносливости Ваших дыхательных мышц. В зависимости от функционального состояния костно-мышечного аппарата системы внешнего дыхания, кровообращения и нервной системы величина ЖЕЛ в процессе последовательных измерений ведет себя по-разному. Так, при хорошей выносливости дыхательных мышц ЖЕЛ возрастает, при удовлетворительной остается без изменений, а при неудовлетворительной выносливости уменьшается.

Таблица 17

Фамилия, имя, отчество______________________________________

5. Выполните лабораторную работу «Исследование и оценка функциональных резервов кардио-респираторной системы организма»

5 . 1. Определение индекса Скибинской (ИС)

Ход работы. После 5-минутного отдыха в положении сидя определите по пульсу ЧСС, уд/мин, ЖЕЛ, в мл и через 5 минут длительность задержки дыхания (ЗД) после спокойного вдоха, в сек. По формуле рассчитайте ИС:

ИС = 0,01 ЖЕЛ х ЗД/ЧСС

Оценку полученных результатов произведите, пользуясь таблице 18. Сделайте вывод о функциональных резервах кардиореспираторной системы. Вашего организма. Сопоставьте полученные данные с особенностями образа жизни (курение, привычка употреблять крепкий чай, кофе, гиподинамия и т.д.) или с наличием заболеваний.

Таблица 18

ОЦЕНКА ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ РЕЗЕРВОВ КАРДИО-РЕСПИРАТОРНОЙ

СИСТЕМЫ ПО ИНДЕКСУ СКИБИНСКОЙ

5.2. Проба Серкина

Ход работы. В положении сидя после 2-3-х спокойных дыхательных движений сделайте вдох и задержите дыхание, зажав нос пальцами. Зафиксируйте с помощью секундомера максимально произвольное время задержки дыхания на вдохе (1 фаза, покой). Сделайте 20 приседаний за 30 секунд и тоже определите длительность задержки дыхания на вдохе (II фаза, после 20 приседаний). Стоя отдохните 1 минуту и повторите определение продолжительности задержки дыхания на вдохе в положении сидя (III фаза, после отдыха в положении сидя). Полученные результаты внесите в таблицу 19.

Таблица 19

Фамилия, имя, отчество _________________________________________

Оценку полученных результатов проведите, пользуясь таблицей 20. Определите категорию обследуемых, к которой Вы относитесь по состоянию кардиореспираторной системы. Сделайте вывод о причинах, по которым Вы отнесены к той или иной категории обследуемых. Сопоставьте полученные данные с особенностями образа жизни (курение, гиподинамия и т.д.) или с наличием заболеваний.

Таблица 20

5. Проанализируйте данные, полученные при выполнении всех лабораторных работ. На основании анализа полученных результатов укажите устойчивость Вашего организма к избытку углекислого газа, категорию обследуемых, к которой Вы относитесь по состоянию кардио-респираторной системы (данные пробы Серкина), состояние выносливости дыхательных мышц. Сделайте вывод о функциональных резервах кардио-респираторной системы Вашего организма.