Вентилация на белите дробове: белодробни обеми и капацитет. Изследователски методи. Външно дишане и белодробни обеми Резервният инспираторен обем в покой е

Белодробни обеми и капацитет

В процеса на белодробна вентилация газовият състав на алвеоларния въздух непрекъснато се актуализира. Степента на белодробна вентилация се определя от дълбочината на дишане или дихателния обем и честотата на дихателните движения. По време на дихателните движения белите дробове на човек се пълнят с вдишван въздух, чийто обем е част от общия обем на белите дробове. За да се определи количествено белодробната вентилация, общият белодробен капацитет беше разделен на няколко компонента или обема. В този случай белодробният капацитет е сумата от два или повече обема.

Белодробните обеми се делят на статични и динамични. Статичните белодробни обеми се измерват при завършени дихателни движения, без да се ограничава скоростта им. Динамичните белодробни обеми се измерват по време на дихателни движения с ограничение във времето за извършването им.

Белодробни обеми. Обемът на въздуха в белите дробове и дихателните пътища зависи от следните показатели: 1) антропометрични индивидуални характеристики на човек и дихателната система; 2) свойства на белодробната тъкан; 3) повърхностно напрежение на алвеолите; 4) силата, развивана от дихателните мускули.

Дихателният обем (TO) е обемът въздух, който човек вдишва и издишва по време на тихо дишане. При възрастен DO е приблизително 500 ml. Стойността на TO зависи от условията на измерване (покой, натоварване, положение на тялото). DO се изчислява като средна стойност след измерване на приблизително шест тихи дихателни движения.

Инспираторният резервен обем (IRV) е максималният обем въздух, който субектът може да вдиша след тихо вдишване. Стойността на ROVD е 1,5-1,8 литра.

Експираторен резервен обем (ERV) е максималното количество въздух, което човек може допълнително да издиша от нивото на спокойно издишване. Стойността на ROvyd е по-ниска в хоризонтално положение, отколкото във вертикално положение и намалява със затлъстяване. Равнява се средно на 1,0-1,4 литра.

Остатъчен обем (VR) е обемът въздух, който остава в белите дробове след максимално издишване. Стойността на остатъчния обем е 1,0-1,5 литра.

Белодробни контейнери. Жизненият капацитет (VC) включва дихателен обем, инспираторен резервен обем и експираторен резервен обем. При мъжете на средна възраст VC варира в рамките на 3,5-5,0 литра или повече. За жените са характерни по-ниски стойности (3,0-4,0 l). В зависимост от метода на измерване на VC се разграничава VC на вдишване, когато най-дълбокото вдишване се поема след пълно издишване и VC на издишване, когато максималното издишване се прави след пълно издишване.

Инспираторният капацитет (Evd) е равен на сумата от дихателния обем и инспираторния резервен обем. При хората EUD е средно 2,0-2,3 литра.

Функционален остатъчен капацитет (FRC) - обемът на въздуха в белите дробове след тихо издишване. FRC е сумата от експираторния резервен обем и остатъчния обем. Стойността на FRC се влияе значително от нивото на физическа активност на дадено лице и позицията на тялото: FRC е по-малко в хоризонтално положение на тялото, отколкото в седнало или изправено положение. FRC намалява със затлъстяването поради намаляване на общото съответствие на гръдния кош.

Общият белодробен капацитет (TLC) е обемът на въздуха в белите дробове в края на пълното вдишване. OEL се изчислява по два начина: OEL - OO + VC или OEL - FOE + Evd.

Статичните белодробни обеми могат да намалеят при патологични състояния, водещи до ограничено разширяване на белите дробове. Те включват невромускулни заболявания, заболявания на гръдния кош, корема, плеврални лезии, които увеличават твърдостта на белодробната тъкан и заболявания, които причиняват намаляване на броя на функциониращите алвеоли (ателектаза, резекция, белодробни промени в белите дробове).

Дихателният обем (TO) е обемът на въздуха, вдишван и издишван по време на нормално дишане, равен средно на 500 ml (с колебания от 300 до 900 ml).

Около 150 ml от него е обемът на въздуха във функционалното мъртво пространство (VFMP) в ларинкса, трахеята, бронхите, който не участва в газообмена. Функционалната роля на HFMP е, че се смесва с вдишания въздух, като го овлажнява и затопля.

експираторен резервен обем

Резервният обем на издишването е обемът въздух, равен на 1500-2000 ml, който човек може да издиша, ако след нормално издишване направи максимално издишване.

Инспираторен резервен обем

Инспираторният резервен обем е обемът въздух, който човек може да вдиша, ако след нормално вдишване поеме максимално въздух. Равен 1500 - 2000 мл.

Жизнен капацитет на белите дробове

Жизнен капацитет (VC) - максималното количество въздух, издишано след най-дълбокото вдишване. VC е един от основните показатели за състоянието на апарата за външно дишане, широко използван в медицината. Заедно с остатъчния обем, т.е. обемът на въздуха, оставащ в белите дробове след най-дълбокото издишване, VC формира общия белодробен капацитет (TLC).

Обикновено VC е около 3/4 от общия белодробен капацитет и характеризира максималния обем, в рамките на който човек може да промени дълбочината на дишането си. По време на тихо дишане здравият възрастен използва малка част от VC: вдишва и издишва 300-500 ml въздух (т.нар. дихателен обем). В същото време инспираторният резервен обем, т.е. количеството въздух, което човек може да вдиша допълнително след тихо издишване, и експираторният резервен обем, равен на обема на допълнително издишания въздух след тихо издишване, е средно около 1500 ml всеки. По време на тренировка дихателният обем се увеличава чрез използване на резервите за вдишване и издишване.

Жизненият капацитет на белите дробове е показател за подвижността на белите дробове и гръдния кош. Въпреки името, той не отразява параметрите на дишането в реални („житейски“) условия, тъй като дори при най-високите нужди, които тялото има за дихателната система, дълбочината на дишането никога не достига максималната възможна стойност.

От практическа гледна точка не е препоръчително да се установява „единна“ норма за жизнения капацитет на белите дробове, тъй като тази стойност зависи от редица фактори, по-специално от възрастта, пола, размера на тялото и позицията, и степента на годност.

С възрастта жизненият капацитет на белите дробове намалява (особено след 40 години). Това се дължи на намаляване на еластичността на белите дробове и подвижността на гръдния кош. Жените имат средно с 25% по-малко от мъжете.

Зависимостта на растежа може да се изчисли с помощта на следното уравнение:

VC=2,5*височина (m)

VC зависи от позицията на тялото: във вертикално положение той е малко по-голям, отколкото в хоризонтално положение.

Това се обяснява с факта, че в изправено положение в белите дробове се съдържа по-малко кръв. При тренирани хора (особено плувци, гребци) може да достигне до 8 литра, тъй като спортистите имат силно развити спомагателни дихателни мускули (големи и малки гръдни мускули).

Остатъчен обем

Остатъчен обем (VR) е обемът въздух, който остава в белите дробове след максимално издишване. Равен 1000 - 1500 мл.

Общ белодробен капацитет

Общият (максимален) капацитет на белите дробове (TLC) е сумата от дихателния, резервния (вдишване и издишване) и остатъчния обем и е 5000 - 6000 ml.

Изследването на дихателните обеми е необходимо за оценка на компенсацията на дихателната недостатъчност чрез увеличаване на дълбочината на дишане (вдишване и издишване).

Жизнен капацитет на белите дробове. Систематичното физическо възпитание и спорт допринасят за развитието на дихателните мускули и разширяването на гръдния кош. Още 6-7 месеца след започване на плуване или бягане жизненият капацитет на белите дробове при млади спортисти може да се увеличи с 500 cc. и още. Намаляването му е признак на преумора.

Жизненият капацитет на белите дробове се измерва със специален уред - спирометър. За да направите това, първо затворете отвора във вътрешния цилиндър на спирометъра с тапа и дезинфекцирайте мундщука му със спирт. След дълбоко вдишване, поемете дълбоко въздух през мундщука, поставен в устата. В този случай въздухът не трябва да преминава през мундщука или през носа.

Измерването се повтаря два пъти, като най-високият резултат се записва в дневника.

Жизненият капацитет на белите дробове при хората варира от 2,5 до 5 литра, а при някои спортисти достига 5,5 литра или повече. Жизненият капацитет на белите дробове зависи от възрастта, пола, физическото развитие и други фактори. Намаляването му с повече от 300 кубика може да означава претоварване.

вентилацияе обмяната на газове между алвеоларния въздух и белите дробове. Количествената характеристика на белодробната вентилация е минутният обем на дишането (MOD) - обемът въздух, преминаващ през белите дробове за 1 минута. Можете да определите MOD, ако знаете честотата на дихателните движения (в покой при възрастен е 16-20 за 1 минута) и дихателния обем (DO = 350 - 800 ml).

MOD \u003d BH DO \u003d 5000 -16000 ml / min

Но не целият вентилиран въздух участва в белодробния газообмен, а само тази част от него, която достига до алвеолите. Факт е, че приблизително 1/3 от дихателния обем на почивка се пада на вентилацията на т.нар. анатомично мъртво пространство (MP), изпълнен с въздух, който не участва пряко в газообмена и се движи само в лумена на дихателните пътища по време на вдишване и издишване. Но понякога някои от алвеолите не функционират или функционират частично поради липса или намаляване на кръвния поток в близките капиляри. От функционална гледна точка тези алвеоли също представляват мъртво пространство. Когато алвеоларното мъртво пространство се включва в общото мъртво пространство, последното се нарича не анатомично, а физиологично мъртво пространство.При здрав човек анатомичните и физиологичните пространства са почти равни, но ако част от алвеолите не функционира или функционира само частично, обемът на физиологичното мъртво пространство може да бъде няколко пъти по-голям от анатомичния.

Следователно вентилацията на алвеоларните пространства - алвеоларна вентилация (AV) - е белодробна вентилация минус вентилация на мъртвото пространство.

AB \u003d BH´(DO -MP)

Интензивността на алвеоларната вентилация зависи от дълбочината на дишането: колкото по-дълбоко е дишането (повече TO), толкова по-интензивна е вентилацията на алвеолите.

Максимална белодробна вентилация (MVL)- обемът на въздуха, който преминава през белите дробове за 1 минута по време на максималната честота и дълбочина на дихателните движения.Максималната вентилация се получава по време на интензивна работа, с липса на O 2 (хипоксия) и излишък на CO 2 (хиперкапния) в вдишван въздух. При тези условия MOD може да достигне 150 - 200 литра за 1 минута.

Изброените по-горе показатели са динамични и отразяват ефективността на функциониране на дихателната система във времеви аспект (обикновено за 1 минута).

В допълнение към динамичните показатели, външното дишане се оценява от статични индикатори (фиг. 7):

§ дихателен обем (TO) - това е обемът на вдишвания и издишван въздух по време на тихо дишане (при възрастен е 350 - 800 ml);

§ инспираторен резервен обем (RIV)- допълнителен обем въздух, който може да се вдиша над спокоен дъх по време на принудително дишане (RO vd средно 1500-2500 ml);

§ експираторен резервен обем (ERV)- максималният допълнителен обем въздух, който може да се издиша след тихо издишване (RO издишване средно 1000-1500 ml);

§ остатъчен белодробен обем (00) -обемът на въздуха, който остава в белите дробове след максимално издишване (OO = 1000 -1500 ml)

Фиг.7. Спирограма със спокойно и форсирано дишане

Когато белите дробове колапсират (с пневмоторакс), по-голямата част от остатъчния въздух се изхвърля ( свиване остатъчен обем = 800-1000 ml) и остава в белите дробове минимален остатъчен обем(200-400 мл). Този въздух се задържа в така наречените въздушни капани, тъй като част от бронхиолите се свиват преди алвеолите (терминалните и респираторните бронхиоли не съдържат хрущял). Това знание се използва в съдебната медицина, за да се провери дали детето е родено живо: белият дроб на мъртвороденото потъва във вода, тъй като не съдържа въздух.

Сумите от белодробни обеми се наричат ​​белодробен капацитет.

Разграничават се следните белодробни капацитети:

1. общ белодробен капацитет (TLC)- обемът на въздуха в белите дробове след максимално вдишване - включва и четирите обема

2. витален капацитет (VC)включва дихателен обем, резервен обем на вдишване и резервен обем на издишване. VC е обемът въздух, издишан от белите дробове след максимално вдишване по време на максимално издишване.

ZEL \u003d TO + ROvd + ROvyd

VC при мъжете е 3,5 - 5,0 литра, при жените - 3,0-4,0 литра. Стойността на VC зависи от височината, възрастта, пола, степента на функционална подготовка.

С възрастта тази цифра намалява (особено след 40 години). Това се дължи на намаляване на еластичността на белите дробове и подвижността на гръдния кош. При жените VC е средно с 25% по-малко, отколкото при мъжете. VC зависи от височината, тъй като размерът на гърдите е пропорционален на другите размери на тялото. VC зависи от степента на тренировка: VC е особено висок (до 8 литра) при плувци и гребци, тъй като тези спортисти имат добре развити спомагателни мускули (големи и малки гръдни кости).

3. инспираторен капацитет (EVD)равен на сумата от дихателния обем и инспираторния резервен обем, средно 2,0 - 2,5 l;

4. функционален остатъчен капацитет (FRC)- обемът на въздуха в белите дробове след тихо издишване. В белите дробове по време на спокойно вдишване и издишване постоянно се съдържат приблизително 2500 ml въздух, който изпълва алвеолите и долните дихателни пътища. Благодарение на това газовият състав на алвеоларния въздух се поддържа на постоянно ниво.

При конвенционално изследване TEL, RO и FRC не са налични за измерване. Те се определят с помощта на газови анализатори, изучаващи промяната в състава на газовите смеси в затворена верига (съдържанието на хелий, азот).

За да се оцени вентилационната функция на белите дробове, състоянието на дихателните пътища, изследването на модела (рисунка) на дишането, се използват различни изследователски методи: пневмография, спирометрия, спирография.

Спирография (лат. spiro за дишане + гръцки grapho за писане, изобразяване)- метод за графично регистриране на промените в белодробните обеми по време на извършване на естествени дихателни движения и волеви принудителни дихателни маневри.

Спирографията ви позволява да получите редица показатели, които описват вентилацията на белите дробове.

В техническо изпълнение всички спирографи се разделят на устройства от отворен и затворен тип (фиг. 8).

Ориз. 8. Схематично изображение на спирографа

В устройствата от отворен тип пациентът вдишва атмосферен въздух през клапанната кутия, а издишаният въздух влиза в торбата Douglas или Tiso спирометър (капацитет 100-200 l), понякога към газомера, който непрекъснато определя неговия обем. Събраният по този начин въздух се анализира: той определя стойностите на абсорбцията на кислород и емисиите на въглероден диоксид за единица време. В апаратите от затворен тип се използва въздухът от камбаната на апарата, който циркулира в затворена верига без връзка с атмосферата. Издишаният въглероден диоксид се абсорбира от специален абсорбер.

В съвременните устройства, които записват промените в обема на белите дробове по време на дишане (както отворени, така и затворени), има електронни изчислителни устройства за автоматична обработка на резултатите от измерванията.

При анализа на спирограмата се определят и показатели за скорост. Изчисляването на показателите за скорост е от голямо значение за идентифициране на признаци на бронхиална обструкция.

§ Форсиран експираторен обем за 1 s(FEV1) - обемът на въздуха, изхвърлен с максимално усилие от белите дробове през първата секунда на издишване след дълбоко вдишване, т.е. част от FVC, издишана през първата секунда. На първо място, FEV1 отразява състоянието на големите дихателни пътища и често се изразява като процент от VC (нормален FEV1 = 75% VC).

§ Индекс Tiffno – Съотношение FEV1/FVC, изразено в %:

IT= FEV1 ´ 100%

ФЖЕЛ

Определя се в теста на респираторния „тласък“ (тест на Tiffno) и се състои в изследване на едно принудително издишване, което ви позволява да направите важни диагностични заключения за функционалното състояние на дихателния апарат. В края на издишването интензивността на дихателния поток е ограничена поради компресията на малките дихателни пътища (фиг. 8).

Ориз. 9. Схематично представяне на спирограмата и нейните показатели

Форсираният експираторен обем през първата секунда (FEV1) обикновено е поне 70-75%. Намаляването на индекса Tiffno и FEV1 е характерен признак на заболявания, придружени от намаляване на бронхиалната проходимост - бронхиална астма, хронична обструктивна белодробна болест, бронхиектазии и др.

За определяне може да се използва спирограма кислороден обем, консумирани от тялото.Ако в спирографа има система за компенсиране на кислорода, този показател се определя от наклона на кривата на постъпващия в него кислород, при липса на такава система - от наклона на спирограмата на спокойно дишане. Като се раздели този обем на броя минути, през които е регистрирана консумацията на кислород, се получава стойността VO 2(прави 200-400 мл в покой).

Всички показатели на белодробната вентилация са променливи. Те зависят от пола, възрастта, теглото, ръста, положението на тялото, състоянието на нервната система на пациента и други фактори. Следователно, за правилна оценка на функционалното състояние на белодробната вентилация, абсолютната стойност на един или друг показател е недостатъчна. Необходимо е да се сравнят получените абсолютни показатели със съответните стойности при здрав човек на същата възраст, ръст, тегло и пол - така наречените дължими показатели.

за мъже JEL = 5.2xR - 0.029xB - 3.2

за жени JEL = 4.9xR - 0.019xB - 3.76

за момичета от 4 до 17 години с ръст от 1,0 до 1,75 м:

JEL = 3,75xR - 3,15

за момчета на същата възраст с ръст до 1,65 м:

JEL \u003d 4.53xR - 3.9, а с растежа на St. 1,65 м - JEL = 10xR - 12,85

където P е височина (m), B е възраст

Такова сравнение се изразява като процент спрямо дължимия показател. За патологични се считат отклонения над 15-20% от стойността на дължимия показател.

Контролни въпроси

1. Какво е белодробна вентилация, какъв показател я характеризира?

2. Какво е анатомично и физиологично мъртво пространство?

3. Как да се определи алвеоларната вентилация?

4. Какво е MVL?

5. Какви статични показатели се използват за оценка на външното дишане?

6. Какви са капацитетите на белите дробове?

7. От какви фактори зависи стойността на VC?

8. Каква е целта на спирографията?

10. Какво представляват дължимите показатели, как се определят?

2. Спирометрия.Метод за измерване на приливни обеми и капацитети. Има следните дихателни обеми:

Дихателен обем -обемът въздух, който човек вдишва и издишва в условия на относителна физиологична почивка. Обикновено този показател при здрав човек може да варира от 0,4 до 0,5 литра;

Инспираторен резервен обем -максималния обем въздух, който човек може да вдиша след нормално вдишване. Стойността на инспираторния резервен обем е 1,5 - 1,8 литра.

Експираторен резервен обем -максималното количество въздух, което човек може да издиша след нормално издишване. Обикновено тази стойност може да бъде 1,0 - 1,4 литра;

Остатъчен обем -обемът въздух, който остава в белите дробове след максимално издишване. При здрав човек тази стойност е 1,0 - 1,5 литра.

За да характеризират функцията на външното дишане, те често прибягват до изчислението дихателни способности, които се състоят от сбора на определени дихателни обеми:

Жизнен капацитет (VC)- състои се от сумата на дихателния обем, инспираторния резервен обем и експираторния резервен обем. Обикновено той варира от 3 до 5 литра. При мъжете, като правило, тази цифра е по-висока, отколкото при жените.

Инспираторен капацитете равна на сумата от дихателния обем и инспираторния резервен обем. Нормалният човек има средно 2,0 - 2,3 литра.

Функционален остатъчен капацитет (FRC)е сумата от експираторния резервен обем и остатъчния обем. Този индикатор може да се изчисли чрез методи за разреждане на газ с помощта на спирографи от затворен тип. За определяне на FRC се използва инертен газ хелий, който е включен в състава на дихателната смес.

VspхСЪСтой 1 = Vsp xСЪСтой 2 + FOE x Cтой 2,Където

Vsp -обем на спирографа ; СЪСтой 1-концентрация на хелий в дихателната смес на спирографа преди началото на теста; СЪСтой 2е концентрацията на хелий в дихателната смес по време на изпитването. Оттук

FOE = (Vsp(СЪСтой 1-СЪСтой 2)/СЪСтой 2;

Общ белодробен капацитете сумата от всички приливни обеми.

Спирометрията се извършва с помощта на специални устройства - спирометри. Има сухи и мокри спиромери. В практическата сесия ще оценим дихателните обеми, като използваме различни опции за спирометър.

3. Спирография -метод, който ви позволява да регистрирате респираторна крива, спирограма и след това чрез специални измервания и изчисления да оцените дихателните обеми и капацитет (вижте фиг. 5).

Ориз. 5 Спирограма и дихателни обеми и капацитети. Обозначения: DO - дихателен обем; ROV - инспираторен резервен обем; ROvyd.- експираторен резервен обем; VC - жизнен капацитет на белите дробове.

5. Пневмотахометрия.Метод за оценка на скоростта на въздушните потоци. Като сензор се използва така наречената тръба на Fleisch, която е свързана със записващо устройство. Този показател се използва за оценка на състоянието на дихателната мускулатура.

6. Оксигемометрия и оксигемография.Методът се използва за оценка на степента на насищане на кръвта с кислород. Когато кръвта е наситена с кислород, тя придобива яркочервен цвят и е добре пропусклива за светлинния поток. Венозната кръв, наситена с въглероден диоксид, има тъмен цвят и е слабо пропусклива за светлинни лъчи. Оксиметърът съдържа светлочувствителен елемент и светлинен източник, които са вградени в специална скоба и се фиксират върху ушната мида. Светлинният сигнал се преобразува в електрически ток, чиято амплитуда съответства на интензитета на светлинния поток, преминал през тъканите на ушната мида. Освен това сигналът се усилва и преобразува в цифра, която показва степента на насищане на кръвта с кислород.

Един от основните методи за оценка на вентилационната функция на белите дробове, използван в медицинската и трудова експертиза, е спирография, което ви позволява да определите статистическите белодробни обеми - жизнен капацитет (VC), функционален остатъчен капацитет (FRC), остатъчен белодробен обем, общ белодробен капацитет, динамични белодробни обеми - дихателен обем, минутен обем, максимална белодробна вентилация.

Способността за пълно поддържане на газовия състав на артериалната кръв все още не е гаранция за липсата на белодробна недостатъчност при пациенти с бронхопулмонална патология. Артериализацията на кръвта може да се поддържа на ниво, близко до нормалното поради компенсаторно пренапрежение на механизмите, които го осигуряват, което също е признак на белодробна недостатъчност. Тези механизми включват на първо място функцията белодробна вентилация.

Адекватността на параметрите на обемната вентилация се определя от " динамични белодробни обеми", които включват дихателен обемИ минутен обем на дишане (MOD).

Дихателен обемв покой при здрав човек е около 0,5 литра. В следствие МОДполучена чрез умножаване на правилната стойност на основния обмен по коефициент 4,73. Стойностите, получени по този начин, са в диапазона от 6-9 литра. Въпреки това, сравнение на действителната стойност МОД(определена при условия на основен метаболизъм или близки до него) има смисъл само за обща оценка на промените в стойността, която може да включва както промени в самата вентилация, така и нарушения на консумацията на кислород.

За да се оценят действителните отклонения на вентилацията от нормата, е необходимо да се вземат предвид коефициент на използване на кислород (KIO 2)- съотношението на абсорбирания O 2 (в ml / min) към МОД(в l/min).

Базиран коефициент на използване на кислородаможе да се съди за ефективността на вентилацията. Здравите хора имат средно 40 CI.

При КИО 2под 35 ml/l вентилацията е прекомерна по отношение на консумирания кислород ( хипервентилация), с увеличение КИО 2над 45 мл/л говорим хиповентилация.

Друг начин за изразяване на ефективността на газообмена на белодробната вентилация е да се дефинира дихателен еквивалент, т.е. от обема вентилиран въздух, който пада върху 100 ml консумиран кислород: определете съотношението МОДспрямо количеството консумиран кислород (или въглероден диоксид - DE въглероден диоксид).

При здрав човек 100 ml консумиран кислород или отделен въглероден диоксид се осигуряват от обем вентилиран въздух близо до 3 l/min.

При пациенти с белодробна патология с функционални нарушения ефективността на газообмена е намалена и консумацията на 100 ml кислород изисква повече вентилация, отколкото при здрави хора.

При оценка на ефективността на вентилацията, увеличение дихателна честота(RR) се счита за типичен признак на дихателна недостатъчност, препоръчително е това да се вземе предвид при прегледа на труда: при степен на дихателна недостатъчност I, дихателната честота не надвишава 24, при степен II достига 28, при степен III , честотата е много голяма.