Влияние грудной клетки на растяжение легких. Спирометрия
а) Влияние грудной клетки на растяжение легких. До сих пор мы говорили только о растяжении самих легких, не учитывая при этом влияние грудной клетки. Грудная клетка имеет вязко-эластические характеристики, сходные с таковыми у легких, поэтому для ее расширения также необходимо мышечное усилие.
б) Растяжимость системы грудная клетка — легкие. Растяжимость всей легочной системы измеряют при растяжении легких у полностью расслабленного или парализованного человека. Для этого в легкие подают воздух малыми порциями, регистрируя объем и давление в легких. Для наполнения такой легочной системы потребуется давление примерно в 2 раза больше, чем для наполнения этих же легких после их извлечения из грудной клетки. Таким образом, растяжимость одних легких равна 200 мл/см, а системы грудная клетка-легкие равняется почти половине — 110 мл/см вод. ст. При растяжении легких до большого объема или сдавлении их до малого объема ограничения со стороны грудной клетки становятся чрезвычайно большими; вблизи этих границ растяжимость комбинированной системы грудная клетка-легкие может оказаться менее 1/5 растяжимости одних легких.
в) «Работа» дыхания. Мы уже говорили, что во время нормального спокойного дыхания сокращение дыхательных мышц происходит во время вдоха; выдох является почти исключительно пассивным процессом, который обеспечивается эластической тягой легких и грудной клетки. Таким образом, в покое дыхательные мышцы в нормальных условиях «работают» только для вдоха и в выдохе не участвуют.
Работу вдоха можно разделить на три вида:
(1) необходимая для расширения легких, направленная против эластических сил легких и грудной клетки — работа растяжения, или эластическая работа;
(2) необходимая для преодоления вязкости легких и структур стенок грудной клетки — работа против сопротивления ткани;
(3) необходимая для преодоления сопротивления дыхательных путей к движению воздуха в легкие — работа для преодоления сопротивления воздухоносных путей.
Необходимая для дыхания энергия. Во время нормального спокойного дыхания на легочную вентиляцию затрачивается только 3-5% общих энергозатрат тела. Но во время тяжелой работы количество этих затрат может увеличиваться в 50 раз, особенно если у человека наблюдается некоторое повышение сопротивления воздухоносных путей или уменьшение растяжимости легких, поэтому способность человека обеспечивать энергией дыхательный процесс является одним из наиболее важных факторов, лимитирующих интенсивность выполняемой работы.
Спирометрия — регистрация изменений легочного объема
Спирометр
Простым методом изучения легочной вентиляции является спирометрия — регистрация объема воздуха, поступающего в легкие и из легких. На рисунке выше показан типичный простой спирометр. Он состоит из цилиндра, подвешенного над объемом с водой и уравновешенного гирей. В цилиндре содержится газ для дыхания, обычно это воздух или кислород; цилиндр при помощи трубки соединен с мундштуком. При дыхании газом из цилиндра через мундштук цилиндр поднимается и опускается, и эти движения записываются на движущейся бумажной ленте.
На рисунке ниже показана спирограмма, на которой записаны изменения объема легких при разных условиях дыхания. В целях упрощения описания легочной вентиляции содержащийся в легких воздух разделен на 4 объема и 4 емкости, имеющих среднюю для молодого взрослого мужчины величину.
Диаграмма максимальных дыхательных экскурсий во время спокойного дыхания, максимального вдоха и максимального выдоха
а) Легочные объемы. На рисунке выше слева перечислены 4 легочных объема, которые в сумме равняются максимально возможному при растяжении легких объему. Эти 4 объема характеризуются следующим образом.
1. Дыхательный объем — объем воздуха, вдыхаемый и выдыхаемый при каждом нормальном дыхании (у взрослого мужчины — около 500 мл).
2. Резервный объем вдоха — дополнительный объем воздуха, который можно вдохнуть сверх нормального дыхательного объема, если сделать максимально форсированный вдох (обычно около 3000 мл).
3. Резервный объем выдоха — максимальный дополнительный объем воздуха, который можно выдохнуть после спокойного выдоха (обычно около 1100 мл). 4. Остаточный объем — объем воздуха, который остается в легких после самого сильного выдоха (обычно 1200 мл).
б) Емкости легких. При описании хода легочного цикла иногда возникает необходимость рассматривать изменения двух или более объемов совместно. Такие комбинации называют емкостями легких. С правой стороны рисунка перечислены следующие важные емкости легких.
1. Емкость вдоха, которая равняется сумме дыхательного объема и резервного объема вдоха. Это объем воздуха (около 3500 мл), который человек может вдохнуть после нормального выдоха при максимальном расправлении легких.
2. Функциональная остаточная емкость, которая равняется сумме резервного объема выдоха и остаточного объема. Это объем воздуха, который остается в легких после нормального выдоха (около 2300 мл).
3. Жизненная емкость легких равняется сумме резервного объема вдоха, дыхательного объема и резервного объема выдоха. Это максимальный объем воздуха, который человек может выдохнуть после максимального вдоха (около 4600 мл).
4. Общая емкость легких — максимальный объем, которого можно достичь при максимально возможном растяжении легких (около 5800 мл), она равняется сумме жизненной емкости и остаточного объема.
У женщин все показатели легочных объемов и емкостей примерно на 25% меньше, чем у мужчин. У людей с крупным и атлетичным телосложением эти показатели всегда больше, чем у людей с маленьким ростом и астеническим телосложением.
в) Сокращения и символы, используемые в исследованиях легочных функций. Спирометрия является только одной из измерительных процедур, которые ежедневно использует врач-специалист по легочным болезням. Многие из этих измерительных процедур основаны на математических действиях.
В целях упрощения этих расчетов и представления данных о функции легких был принят ряд сокращений и символов. Наиболее значимые из них представлены в таблице выше. Представляем далее ряд простых алгебраических упражнений по соотношениям легочных объемов и емкостей; студенту следует их обдумать и доказать:
VC = IRV + VT + ERV
VC = IС + ERV
TLC = VC + RV
TLC = IС + FRC
FRC = ERV + RV
Учебное видео - показатели ФВД (спирометрии) в норме и при болезни
