Показатели легочной вентиляции

Энерготраты на преодоление эластического сопротивления органов дыхания почти не зависят от скорости движения воздуха, а значит, и от частоты дыхания. Они определяются объёмом воздуха, поступающего в лёгкие при вдохе, т.е. глубиной дыхания. Неодинаковая зависимость каждого из компонентов работы дыхательного аппарата от частоты и глубины дыхания приводит к установлению оптимального соотношения между ними, при котором работа поддерживается на минимальном уровне при данном объёме вентиляции. В условиях физического покоя глубина дыхания (дыхательный объём) составляет 0,5 л, а частота - 12-16 мин 1 (у детей - 20- 30 мин-1, а у новорождённых - 40-50 мин-1). Произведение глубины дыхания (дыхательного объёма) на его частоту (в расчете на 1 мин) определяет минутный объём дыхания (МОД). При спокойном дыхании он составляет 6-8 л • мин-1, а при тяжёлой физической нагрузке увеличивается более чем до 100 л • мин-1 благодаря углублению и учащению дыхания. Между длительностями вдоха и выдоха существует золотая пропорция (%оха и выдоха: /выдоха = /выдоха: %оха = 1,618).

Глубина и частота дыхания широко варьируют в зависимости от потребностей организма. В покое дыхательный объем мал по сравнению с общим объемомвоздуха в легких. Таким образом, человек может как вдохнуть, так и выдохнуть большой дополнительный объем. Однако дажепри самом глубоком выдохе в альвеолах и воздухоносных путях легких остается некотороеколичествовоздуха. Для того чтобы количественно описать все эти взаимоотношения, общую емкость легких разделили на несколько компонентов (объемов и емкостей). При этом под термином емкость понимают совокупность двух и более объемов.

Дыхательный объем - объем воздуха, который человек вдыхает и выдыхаетпри спокойном дыхании.

Резервный объем вдоха - объем воздуха, который человек может дополнительно вдохнуть после нормального вдоха.

Резервный объем выдоха - объем воздуха, который человек может дополнительно выдохнуть после спокойного выдоха.

Остаточный объем - объем воздуха, остающийся в легких после максимального выдоха.

Жизненная емкость легких - объем воздуха, который можно выдохнуть после максимального вдоха, (равна сумме первых трех).

Функциональная остаточная емкость - объем воздуха, остающийся в легких после спокойного выдоха (равна сумме резервного объема выдоха и остаточного объема).

Общая емкость легких - объем воздуха, содержащийся в легких на высоте максимального вдоха (равна сумме остаточного объема и жизненной емкости легких).

Из параметров легочной вентиляции наибольшее практическое значение имеют дыхательный объем, жизненная емкость легких и функциональная остаточная емкость. Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) является показателем подвижности легких и грудной клетки. Несмотря на ее название, она не имеет жизненно важного значения, так как даже при самых высоких потребностях, предъявляемых организмом к дыхательной системе, глубина дыхания никогда не достигает максимально возможного значения.

С практической точки зрения нецелесообразно устанавливать «единую» норму для ЖЕЛ, так как эта величина зависит от ряда факторов, и в частности от возраста, пола, размеров и положения тела и степени тренированности.

Как видно из рис. 5.25, жизненная емкость легких с возрастом (особенно после 40 лет) уменьшается. Это связано со снижением эластичности легких и подвижности грудной клетки. У женщин ЖЕЛ в среднем на 25% меньше, чем у мужчин. Совершенно очевидно, что ЖЕЛ зависит от роста, так как величина грудной клетки пропорциональна остальным размерам тела. У молодых людей ЖЕЛ можно вычислить, исходя из следующего эмпирического уравнения: ЖЕЛ (л) = 2,5 • рост (м).

Таким образом, у мужчины ростом 180 см жизненная емкость легких должна составлять: примерно 4,5 л. ЖЕЛ зависит от положения тела: в вертикальном положении она несколько больше, чем в горизонтальном (это связано с тем, что в вертикальном положении в легких содержится меньше крови). Наконец, жизненная емкость легких зависит от степени тренированности: у лиц, занимающихся такими видами спорта, где необходима выносливость, ЖЕЛ значительно выше, чем у нетренированных людей. Она особенно велика у пловцов и гребцов (до 8 л), так как у этих спортсменов сильно развиты вспомогательные дыхательные мышцы (большие и малые грудные). Определение жизненной емкости легких имеет значение главным образом для диагностики.

Функциональная остаточная емкость. Физиологическое значение функциональной остаточной емкости (ФОЕ) состоит в том, что благодаря наличию этой емкости в альвеолярном воздухе выравниваются колебания содержания 02 и С02, связанные с разной концентрацией этих газов во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе. Если бы атмосферный воздух поступал непосредственно в альвеолы, не смешиваясь с воздухом, уже содержащимся в легких, то содержание 02 и С02 в альвеолах претерпевало бы колебания в соответствии с фазами дыхательного цикла. Однако этого не происходит - вдыхае-

Кривые зависимости общей и жизненной емкости легких и остаточного объема от возраста для людей среднего роста

Рис. 5.25. Кривые зависимости общей и жизненной емкости легких и остаточного объема от возраста для людей среднего роста

мый воздух смешивается с воздухом, содержащимся в легких, и, поскольку ФОЕ в несколько раз больше дыхательного объема, изменения состава альвеолярной газовой смеси относительно невелики.

ФОЕ равна сумме остаточного объема и резервного объема выдоха, и величина ее зависит от ряда факторов. В среднем у молодых людей она составляет 2,4 л, а в более пожилом возрасте - 3,4 л. У женщин ФОЕ примерно на 25% меньше, чем у мужчин.

Анатомическим мертвым пространством называют объем воздухоносных путей - трахеи, бронхов и бронхиол вплоть до их перехода в альвеолы. Это пространство является «мертвым» лишь в том смысле, что в нем не происходит газообмена. Однако структуры, образующие мертвое пространство, выполняют важные вспомогательные функции - они обеспечивают вентиляцию легких и очищение, увлажнение и согревание вдыхаемого воздуха.

Вдыхаемый воздух частично очищается уже при прохождении через носовую полость, слизистая оболочка которой улавливает мелкие частицы, пыль и бактерии. В связи с этим лица, постоянно дышащие через рот, наиболее подвержены воспалительным заболеваниям дыхательных путей. Важную роль в очищении воздуха играет эпителий воздухоносных путей. В результате ритмических движений его ресничек слизь и погруженные в нее мелкие частички удаляются по направлению к глотке. Более крупные частицы, попавшие в воздухоносные пути, раздражают их и вызывают кашель, при этом они выбрасываются со струей воздуха. Выдыхаемый воздух на 70% насыщен водяными парами. При вдохе воздух увлажняется уже в верхних дыхательных путях, в значительной степени насыщаясь водяными парами в носу и гортани. В нижних дыхательных путях насыщение водяными парами достигает 100%.

Одна из функций дыхательных путей состоит в согревании вдыхаемого воздуха. Длительность вдоха достаточно велика для того, чтобы к моменту поступления в легкие воздух нагрелся почти до температуры тела. В связи с этим температура выдыхаемого воздуха обычно составляет 37° С.

Измерение объема мертвого пространства. Экспираторный дыхательный объемэ) состоит из двух компонентов: объема воздуха, поступающего из мертвого пространства (VJ, и объема воздуха из альвеолярного пространства (VJ:

Для изучения функции легких важно измерить оба этих компонента отдельно. При этом, как и для определения функциональной остаточной емкости, используют непрямые методы. Они основаны на том, что содержание дыхательных газов (02 и СОД в воздухе из мертвого и альвеолярного пространства различно. Содержание газов в воздухе мертвого пространства аналогично таковому в воздухе, поступившем при вдохе (инспирации) (FJ. Содержание же газов в воздухе из альвеолярного пространства такое же, как и в самой альвеолярной газовой смеси (FJ. Если выразить парциальный объем газа в виде произведения общего объема газовой смеси V и содержания этого газа F, то для любого дыхательного газа будет справедливо равенство:

э - экспираторный объем; VM - объем мертвого пространства; Уа - выдыхаемый объем воздуха из альвеолярного пространства; F3 - содержание газа в выдыхаемом воздухе; Fa - содержание газа в альвеолярном воздухе), Fu - то же при выдохе.

В соответствии с положением (4) Va можно представить, как V - V :

или, после преобразования,

Это равенство, называемое уравнением Бора, справедливо для любого дыхательного газа. Однако для С02 его можно упростить, так как содержание этого газа во вдыхаемом воздухе FuCO близко к 0:

Отношение объема мертвого пространства к экспираторному объему можно вычислить, исходя из уравнения (5.34) или (5.35). Значения объемных содержаний газов, представленные в правой части уравнения, можно определить путем газового анализа. Пусть газовый анализ дал следующие числа: FaCOi = 0,056; F.jCO = 0,04 мл С02 на 1 мл смеси. Отсюда VJV3 = 0,3, т.е. объем мертвого пространства составляет 30% от экспираторного объема.

Минутный объем дыхания, т.е. объем воздуха, вдыхаемого (или выдыхаемого) за 1 мин, равен по определению произведению дыхательного объема на частоту дыхательных движений. Экспираторный объем обычно несколько меньше инспираторного, так как поглощение СО, больше, чем выделение СО, (дыхательный коэффициент < 1). Таким образом, для большей точности следует различать инспиратор- ный и экспираторный минутный объем дыхания. При расчетах вентиляции принято исходить из экспираторных объемов, помечаемых «э». Экспираторный минутный объем дыхания Уэ составляет

где • - точка над символом означает, что речь идет об этой величине за единицу времени; Уэ - экспираторный дыхательный объем;/- частота дыхательных движений.

Как уже говорилось, частота дыхательных движений у взрослого человека в покое в среднем равна 14 в 1 мин. Эта величина может претерпевать значительные колебания (от 10 до 18 в 1 мин). У детей она достигает 20-30 в 1 мин; у грудных - 30-40 в 1 мин, а у новорожденных - 40-50 в 1 мин.

У взрослого человека при дыхательном объеме 0,5 л и частоте дыхания 14 в 1 мин минутный объем дыхания равен 7 л. При физической нагрузке в соответствии с увеличением потребности в кислороде повышается и минутный объем дыхания, достигая в условиях максимальной нагрузки 120 л в 1 мин.

Таблица 5.1

Показатели дыхании у здорового молодого человека (площадь поверхности тела 1,7 м2) в покос. Отклонения от этих показателей и факторы, влияющие на них, обсуждаются в тексте

Легочные объемы, л.

Общая емкость

6,0

Жизненная емкость

4,5

Функциональная остаточная емкость

2,4

Остаточный объем

1,2

Дыхательный объем

0,5

Параметры вентиляции

Частота дыхания

14 мин-1

Минутный объем дыхания

7 л/мин

Альвеолярная вентиляция

5 л/мин

Параметры механики дыхания

Внутриплевральное давление

В конце выдоха

-4 см вод. ст (-0,4 кПа)

В конце вдоха

-6,5 см вод. ст (-0,65 кПа)

Растяжимость легких

0,2 л на 1 см вод. ст. (2 л/ кПа)

Растяжимость легких и грудной клетки

0,1 л на 1 см вод. ст. (1 л/ кПа)

Сопротивление дыханию

0,15 см вод. ст. • с-1 • л-1 (0,15 кПа • с-1 • л-1)

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >