UDC 612.215+612.1 BBK E 92 + E 911

A.B. Zagainova, N.V. Turbasowa. Fizjologia oddychania i krążenia krwi. Podręcznik edukacyjno-metodyczny do kursu „Fizjologia człowieka i zwierząt”: dla studentów III roku ODO i V roku ODO Wydziału Biologii. Tiumeń: Wydawnictwo Tiumeń Uniwersytet stanowy, 2007. - 76 s.

Podręcznik edukacyjny zawiera prace laboratoryjne, opracowane zgodnie z programem zajęć „Fizjologia ludzi i zwierząt”, z których wiele ilustruje podstawowe zasady naukowe fizjologii klasycznej. Część prac ma charakter stosowany i przedstawia metody samokontroli stanu zdrowia i zdrowia kondycja fizyczna, metody oceny sprawności fizycznej.

REDAKTOR ODPOWIEDZIALNY: V.S. Sołowiew , Doktor nauk medycznych, profesor

© Uniwersytet Państwowy w Tiumeniu, 2007

© Wydawnictwo Uniwersytetu Stanowego w Tiumeniu, 2007

© A.B. Zagainova, N.V. Turbasowa, 2007

Notatka wyjaśniająca

Przedmiotem badań w działach „oddychanie” i „krążenie krwi” są organizmy żywe i funkcjonujące w nich struktury, które pełnią te funkcje życiowe, co determinuje wybór metod badań fizjologicznych.

Cel zajęć: ukształtowanie poglądów na temat mechanizmów funkcjonowania narządów oddechowych i krążenia, regulacji czynności układu sercowo-naczyniowego i oddechowego, ich roli w zapewnieniu interakcji organizmu ze środowiskiem zewnętrznym.

Cele zajęć laboratoryjnych: zapoznanie studentów z metodami badawczymi funkcje fizjologiczne ludzie i zwierzęta; ilustrują podstawowe zasady naukowe; przedstawić metody samokontroli kondycji fizycznej, oceny wydolności fizycznej podczas aktywności fizycznej o różnej intensywności.

Na prowadzenie zajęć laboratoryjnych z przedmiotu „Fizjologia człowieka i zwierząt” przeznaczono 52 godziny na ODO i 20 godzin na ODO. Końcową formą raportowania z kursu „Fizjologia człowieka i zwierząt” jest egzamin.

Wymagania do egzaminu: konieczne jest zrozumienie podstaw funkcji życiowych organizmu, w tym mechanizmów funkcjonowania układów narządów, komórek i poszczególnych osób. struktury komórkowe, regulacja pracy systemy fizjologiczne, a także wzorce interakcji organizmu ze środowiskiem zewnętrznym.

Podręcznik dydaktyczno-metodyczny powstał w ramach programu zajęć ogólnych „Fizjologia człowieka i zwierząt” dla studentów Wydziału Biologii.

FIZJOLOGIA ODDYCHANIA

Istotą procesu oddychania jest dostarczenie tlenu do tkanek organizmu, co zapewnia zajście reakcji oksydacyjnych, co prowadzi do wyzwolenia energii i uwolnienia z organizmu dwutlenku węgla, który powstaje w wyniku metabolizm.

Proces zachodzący w płucach i polegający na wymianie gazów pomiędzy krwią a krwią środowisko(nazywa się powietrze wchodzące do pęcherzyków płucnych oddychanie zewnętrzne, płucne, Lub wentylacja.

W wyniku wymiany gazowej w płucach krew nasyca się tlenem i traci dwutlenek węgla, czyli tzw. ponownie staje się zdolny do transportu tlenu do tkanek.

Aktualizacja składu gazu środowisko wewnętrzne ciało powstaje w wyniku krążenia krwi. Krew pełni funkcję transportową poprzez fizyczne rozpuszczenie w niej CO 2 i O 2 oraz ich wiązanie ze składnikami krwi. W ten sposób hemoglobina może wejść w odwracalną reakcję z tlenem, a wiązanie CO2 następuje w wyniku tworzenia się odwracalnych związków wodorowęglanowych w osoczu krwi.

Istotą procesów jest zużycie tlenu przez komórki i realizacja reakcji oksydacyjnych z utworzeniem dwutlenku węgla wewnętrzny, Lub oddychanie tkankowe.

Zatem tylko badanie sekwencyjne Wszystkie trzy części oddychania mogą dać wyobrażenie o jednym z najbardziej złożonych procesów fizjologicznych.

Na naukę oddychanie zewnętrzne Wykorzystuje się wentylację płuc, wymianę gazową w płucach i tkankach oraz transport gazów we krwi różne metody, pozwalające na ocenę czynności oddechowej w spoczynku, z aktywność fizyczna i różne skutki dla organizmu.

PRACA LABORATORYJNA nr 1

PNEUMOGRAFIA

Pneumografia to rejestracja ruchy oddechowe. Pozwala określić częstotliwość i głębokość oddychania, a także stosunek czasu trwania wdechu i wydechu. U osoby dorosłej liczba ruchów oddechowych wynosi 12-18 na minutę, u dzieci oddychanie jest częstsze. Na Praca fizyczna podwaja się lub więcej. Podczas pracy mięśni zmienia się zarówno częstotliwość, jak i głębokość oddechów. Zmiany w rytmie oddychania i jego głębokości obserwuje się podczas połykania, mówienia, po wstrzymaniu oddechu itp.

Pomiędzy dwiema fazami oddychania nie ma przerw: wdech bezpośrednio przechodzi w wydech, a wydech w wdech.

Z reguły wdech jest nieco krótszy niż wydech. Czas wdechu jest powiązany z czasem wydechu, np. 11:12 lub nawet 10:14.

Oprócz rytmicznych ruchów oddechowych, które zapewniają wentylację płuc, z czasem można zaobserwować specjalne ruchy oddechowe. Niektóre z nich powstają odruchowo (ochronne ruchy oddechowe: kaszel, kichanie), inne dobrowolnie, w związku z fonacją (mowa, śpiew, recytacja itp.).

Rejestracja ruchów oddechowych klatka piersiowa przeprowadza się za pomocą specjalnego urządzenia - pneumografu. Powstały zapis – pneumogram – pozwala ocenić: czas trwania faz oddechowych – wdech i wydech, częstotliwość oddychania, głębokość względną, zależność częstotliwości i głębokości oddychania od stan fizjologiczny ciało - odpoczynek, praca itp.

Pneumografia opiera się na zasadzie przenoszenia ruchów oddechowych klatki piersiowej przez powietrze na dźwignię piszącą.

Obecnie najczęściej stosowanym pneumografem jest podłużna gumowa komora umieszczona w materiałowej obudowie, hermetycznie połączona gumową rurką z kapsułą Marais. Z każdym wdechem klatka piersiowa rozszerza się i ściska powietrze w pneumografie. Ciśnienie to jest przenoszone do wnęki kapsułki Marais, jej elastyczna gumowa nasadka podnosi się, a spoczywająca na niej dźwignia zapisuje pneumogram.

W zależności od zastosowanych czujników można wykonać pneumografię różne sposoby. Najprostszym i najbardziej dostępnym sposobem rejestracji ruchów oddechowych jest czujnik pneumatyczny z kapsułą Marais. Do pneumografii można zastosować reostat, tensometr i czujniki pojemnościowe, ale w tym przypadku wymagane są elektroniczne urządzenia wzmacniające i rejestrujące.

Do pracy potrzebujesz: kymograf, mankiet sfigmomanometru, kapsuła Marais, statyw, trójnik, rurki gumowe, timer, roztwór amoniaku. Przedmiotem badań jest osoba.

Wykonywanie pracy. Zmontuj instalację do rejestracji ruchów oddechowych, jak pokazano na rys. 1, A. Mankiet sfigmomanometru zakłada się na najbardziej ruchomą część klatki piersiowej pacjenta (w przypadku oddychania brzusznego będzie to dolna jedna trzecia, w przypadku oddychania klatką piersiową - środkowa jedna trzecia klatki piersiowej) i łączy się za pomocą trójnika i gumki rurki do kapsuły Marais. Przez trójnik otwierając zacisk, do układu rejestrującego wprowadzana jest niewielka ilość powietrza, dbając o to również wysokie ciśnienie gumowa membrana kapsułki nie pękła. Po upewnieniu się, że pneumograf jest prawidłowo wzmocniony i ruchy klatki piersiowej przeniesione są na dźwignię kapsuły Marais, policz liczbę ruchów oddechowych na minutę, a następnie ustaw rysik stycznie do kymografu. Włącz kymograf i timer i rozpocznij rejestrację pneumogramu (osoba badana nie powinna patrzeć na pneumogram).

Ryż. 1. Pneumografia.

A - graficzny zapis oddychania przy użyciu kapsuły Marais; B - pneumogramy zarejestrowane podczas akcji różne czynniki powodujące zmiany w oddychaniu: 1 - szeroki mankiet; 2 - gumowa rurka; 3 – trójnik; 4 - kapsułka Marais; 5 – kimograf; 6 - licznik czasu; 7 - statyw uniwersalny; a - spokojny oddech; b - podczas wdychania oparów amoniaku; c - podczas rozmowy; d - po hiperwentylacji; d - po dobrowolnym wstrzymaniu oddechu; e - podczas aktywności fizycznej; b"-e" - ślady zastosowanego wpływu.

Na kymografie rejestrowane są następujące rodzaje oddychania:

1) spokojny oddech;

2) głębokie oddychanie (osoba dobrowolnie wykonuje kilka głębokich wdechów i wydechów – pojemność życiowa płuc);

3) oddychanie po wysiłku fizycznym. Aby to zrobić, badany jest proszony o wykonanie 10-12 przysiadów bez wyjmowania pneumografu. Jednocześnie, aby pod wpływem ostrych uderzeń powietrza opona kapsuły Marey nie pękła, stosuje się obejmę Peana, która ściska gumową rurkę łączącą pneumograf z kapsułą. Natychmiast po zakończeniu przysiadów zacisk jest usuwany i rejestrowane są ruchy oddechowe);

4) oddychanie podczas recytacji, mowa potoczna, śmiech (zwróć uwagę, jak zmienia się czas wdechu i wydechu);

5) oddychanie podczas kaszlu. Aby to zrobić, pacjent wykonuje kilka dobrowolnych ruchów kaszlowych podczas wydechu;

6) duszność – duszność spowodowana wstrzymaniem oddechu. Eksperyment przeprowadza się w następującej kolejności. Po zarejestrowaniu normalnego oddechu (eipnea) u pacjenta siedzącego poproś go, aby wstrzymał oddech podczas wydechu. Zwykle po 20-30 sekundach następuje mimowolne przywrócenie oddechu, a częstotliwość i głębokość ruchów oddechowych znacznie wzrasta, obserwuje się duszność;

7) zmiana oddychania ze spadkiem dwutlenku węgla w powietrzu pęcherzykowym i krwi, co osiąga się poprzez hiperwentylację płuc. Badany wykonuje głębokie i częste ruchy oddechowe, aż do wystąpienia lekkich zawrotów głowy, po czym następuje naturalne wstrzymanie oddechu (bezdech);

8) podczas połykania;

9) podczas wdychania oparów amoniaku (wacik zwilżony roztworem amoniaku przykłada się do nosa osoby badanej).

Niektóre pneumogramy pokazano na ryc. 1, B.

Wklej powstałe pneumogramy do swojego notatnika. Oblicz liczbę ruchów oddechowych w ciągu 1 minuty o godz różne warunki rejestracja pneumogramu. Określ, w której fazie oddychania następuje połykanie i mowa. Porównaj charakter zmian w oddychaniu pod wpływem różnych czynników ekspozycji.

PRACA LABORATORYJNA nr 2

SPIROMETRIA

Spirometria to metoda określania pojemności życiowej płuc i składowych objętości powietrza. Pojemność życiowa płuca (VC) to największa ilość powietrza, jaką człowiek może wydychać po maksymalnym wdechu. Na ryc. Rycina 2 przedstawia objętości i pojemność płuc charakteryzujące stan funkcjonalny płuc, a także pneumogram wyjaśniający związek pomiędzy objętością i pojemnością płuc a ruchami oddechowymi. Stan funkcjonalny płuc zależy od wieku, wzrostu, płci, rozwój fizyczny i szereg innych czynników. Aby ocenić czynność oddechową danej osoby, należy porównać zmierzone objętości płuc z odpowiednimi wartościami. Właściwe wartości oblicza się za pomocą wzorów lub wyznacza za pomocą nomogramów (ryc. 3), odchylenia rzędu ± 15% uważa się za nieistotne. Do pomiaru pojemności życiowej i objętości jej składników wykorzystuje się suchy spirometr (ryc. 4).

Ryż. 2. Spirogram. Objętość i pojemność płuc:

ROVD – rezerwowa objętość wdechowa; DO - objętość oddechowa; ROvyd - objętość rezerwy wydechowej; OO - pozostała objętość; Evd - pojemność wdechowa; FRC - funkcjonalna pojemność resztkowa; Pojemność życiowa - pojemność życiowa płuc; TLC – całkowita pojemność płuc.

Objętość płuc:

Rezerwowa objętość wdechowa(ROVD) - maksymalna objętość powietrza, jaką człowiek może wdychać po spokojnym oddechu.

Rezerwowa objętość wydechowa(ROvyd) - maksymalna objętość powietrza, którą osoba może wydychać po cichym wydechu.

Objętość zalegająca(OO) to objętość gazu w płucach po maksymalnym wydechu.

Pojemność wdechowa(Evd) to maksymalna objętość powietrza, jaką osoba może wdychać po cichym wydechu.

Funkcjonalna pojemność resztkowa(FRC) to objętość gazu pozostająca w płucach po spokojnym wdechu.

Pojemność życiowa płuc(VC) - maksymalna objętość powietrza, jaką można wydychać po maksymalnym wdechu.

Całkowita pojemność płuc(Oel) - objętość gazów w płucach po maksymalnym wdechu.

Do pracy potrzebujesz: suchy spirometr, klips na nos, ustnik, alkohol, wata. Przedmiotem badań jest osoba.

Zaletą suchego spirometru jest to, że jest przenośny i łatwy w użyciu. Suchy spirometr to turbina powietrzna obracana strumieniem wydychanego powietrza. Obrót turbiny przenoszony jest poprzez łańcuch kinematyczny na strzałkę urządzenia. Aby zatrzymać igłę pod koniec wydechu, spirometr wyposażony jest w urządzenie hamujące. Zmierzoną objętość powietrza określa się za pomocą skali urządzenia. Skalę można obracać, co pozwala na wyzerowanie wskazówki przed każdym pomiarem. Powietrze jest wydychane z płuc przez ustnik.

Wykonywanie pracy. Ustnik spirometru przeciera się wacikiem zwilżonym alkoholem. Po maksymalnym wdechu badany wykonuje wydech do spirometru możliwie najgłębiej. Życiową pojemność życiową określa się za pomocą skali spirometrycznej. Dokładność wyników wzrasta, jeśli pojemność życiowa zostanie zmierzona kilka razy i obliczona zostanie wartość średnia. W przypadku powtarzających się pomiarów konieczne jest każdorazowe ustawienie początkowej pozycji skali spirometru. W tym celu należy obrócić skalę pomiarową suchego spirometru i zrównać podziałkę zerową skali ze strzałką.

Pojemność życiową określa się w pozycji stojącej, siedzącej i leżącej oraz po wysiłku fizycznym (20 przysiadów w 30 sekund). Zwróć uwagę na różnicę w wynikach pomiarów.

Następnie badany wykonuje kilka cichych wydechów do spirometru. Jednocześnie liczy się liczba ruchów oddechowych. Dzieląc odczyty spirometru przez liczbę wydechów wykonanych w spirometrze, określ objętość oddechowa powietrze.

Ryż. 3. Nomogram do określenia właściwej wartości pojemności życiowej.

Ryż. 4. Spirometr suchego powietrza.

Do ustalenia rezerwowa objętość wydechowa Po kolejnym spokojnym wydechu badany wykonuje maksymalny wydech do spirometru. Rezerwę wydechową określa się za pomocą skali spirometrycznej. Powtórz pomiary kilka razy i oblicz wartość średnią.

Rezerwowa objętość wdechowa można wyznaczyć na dwa sposoby: wyliczyć i zmierzyć spirometrem. Aby to obliczyć, należy od wartości pojemności życiowej odjąć sumę objętości powietrza wdechowego i rezerwowego (wydechowego). Podczas pomiaru rezerwy wdechowej spirometrem pobiera się do niej określoną objętość powietrza i osoba po spokojnym wdechu bierze ze spirometru maksymalny oddech. Różnica pomiędzy początkową objętością powietrza w spirometrze a objętością pozostałą tam po głębokim wdechu odpowiada objętości rezerwowej wdechu.

Do ustalenia objętość zalegająca powietrza nie ma metod bezpośrednich, dlatego stosuje się metody pośrednie. Mogą opierać się na różnych zasadach. Do tych celów wykorzystuje się np. pletyzmografię, oksygemometrię i pomiar stężenia gazów wskaźnikowych (hel, azot). Uważa się, że zwykle objętość resztkowa wynosi 25-30% pojemności życiowej.

Spirometr umożliwia ustalenie szeregu innych cech czynności oddechowej. Jeden z nich jest ilość wentylacji płuc. Aby to ustalić, liczbę cykli oddechowych na minutę mnoży się przez objętość oddechową. Zatem w ciągu jednej minuty pomiędzy ciałem a otoczeniem następuje normalna wymiana około 6000 ml powietrza.

Wentylacja pęcherzykowa= częstość oddechów x (objętość oddechowa - objętość „martwej” przestrzeni).

Ustalając parametry oddechowe można ocenić intensywność metabolizmu w organizmie poprzez określenie zużycia tlenu.

W trakcie pracy ważne jest, aby dowiedzieć się, czy wartości uzyskane dla konkretnej osoby mieszczą się w normalnych granicach. W tym celu opracowano specjalne nomogramy i wzory uwzględniające korelację Cechy indywidulane funkcje oddychania zewnętrznego i czynniki takie jak płeć, wzrost, wiek itp.

Właściwą wartość pojemności życiowej płuc oblicza się za pomocą wzorów (Guminsky A.A., Leontyeva N.N., Marinova K.V., 1990):

dla mężczyzn -

VC = ((wzrost (cm) x 0,052) – (wiek (lata) x 0,022)) - 3,60;

dla kobiet -

VC = ((wzrost (cm) x 0,041) - (wiek (lata) x 0,018)) - 2,68.

dla chłopców w wieku 8 -12 lat -

VC = ((wzrost (cm) x 0,052) - (wiek (lata) x 0,022)) - 4,6;

dla chłopców w wieku 13 -16 lat-

VC = ((wzrost (cm) x 0,052) - (wiek (lata) x 0,022)) - 4,2;

dla dziewcząt w wieku 8 - 16 lat -

VC = ((wzrost (cm) x 0,041) - (wiek (lata) x 0,018)) - 3,7.

W wieku 16-17 lat pojemność życiowa płuc osiąga wartości charakterystyczne dla osoby dorosłej.

Wyniki prac i ich projekt. 1. Wyniki pomiarów wpisz do Tabeli 1 i oblicz średnią wartość życiową.

Tabela 1

Numer pomiaru	Witalna pojemność życiowa (odpoczynek)
	na stojąco	posiedzenie
1 2 3 Średnia

2. Porównaj wyniki pomiarów pojemności życiowej (spoczynkowej) w pozycji stojącej i siedzącej. 3. Porównaj wyniki pomiarów pojemności życiowej w pozycji stojącej (w spoczynku) z wynikami uzyskanymi po wysiłku fizycznym. 4. Oblicz % właściwej wartości, znając wskaźnik pojemności życiowej uzyskany podczas pomiaru pozycji stojącej (spoczynku) oraz właściwą pojemność życiową (obliczoną ze wzoru):

Fakt ŻEL. x 100 (%).

5. Porównaj wartość VC zmierzoną spirometrem z właściwą VC znalezioną na podstawie nomogramu. Oblicz objętość resztkową oraz pojemność płuc: całkowitą pojemność płuc, pojemność wdechową i funkcjonalną pojemność resztkową. 6. Wyciągnij wnioski.

PRACA LABORATORYJNA nr 3

OKREŚLENIE MINUTOWEJ OBJĘTOŚCI ODDYCHANIA (MOV) I OBJĘTOŚCI PŁUC

(OBJĘTOŚĆ REZERWOWA DYDACYJNA, WDECHOWA

I WYDECHOWA OBJĘTOŚĆ REZERWOWA)

Wentylację określa się na podstawie objętości wdychanego lub wydychanego powietrza w jednostce czasu. Zwykle mierzy się minutową objętość oddechową (MRV). Jego wartość podczas spokojnego oddychania wynosi 6-9 litrów. Wentylacja płuc zależy od głębokości i częstotliwości oddychania, która w spoczynku wynosi 16 na 1 minutę (od 12 do 18). Minutowa objętość oddechu jest równa:

MOD = TO x BH,

gdzie DO - objętość oddechowa; RR - częstość oddechów.

Do pracy potrzebujesz: suchy spirometr, zacisk na nos, alkohol, wata. Przedmiotem badań jest osoba.

Wykonywanie pracy. Aby określić objętość powietrza oddechowego, osoba badana musi po spokojnym wdechu wykonać spokojny wydech do spirometru i określić objętość oddechową (TI). Aby określić objętość rezerwy wydechowej (ERV), po spokojnym, normalnym wydechu do otaczającej przestrzeni, wykonaj głęboki wydech do spirometru. Aby określić objętość rezerwy wdechowej (IRV), należy ustawić wewnętrzny cylinder spirometru na pewien poziom (3000-5000), a następnie biorąc spokojny oddech z atmosfery, trzymając za nos, weź maksymalny oddech ze spirometru. Powtórz wszystkie pomiary trzy razy. Rezerwową objętość wdechową można określić na podstawie różnicy:

ROVD = VITAL - (DO - ROvyd)

Korzystając z metody obliczeniowej, określ sumę DO, ROvd i ROvd, która składa się na pojemność życiową płuc (VC).

Wyniki prac i ich projekt. 1. Uzyskane dane przedstaw w formie tabeli 2.

2. Oblicz minutową objętość oddechu.

Tabela 2

PRACA LABORATORYJNA nr 4

Aby ocenić jakość pracy płuc, bada objętości oddechowe (za pomocą specjalnych urządzeń - spirometrów).

Objętość oddechowa (TV) to ilość powietrza, którą osoba wdycha i wydycha podczas spokojnego oddychania w jednym cyklu. Normalny = 400-500 ml.

Minutowa objętość oddechowa (MRV) to objętość powietrza przechodząca przez płuca w ciągu 1 minuty (MRV = DO x RR). Normalny = 8-9 litrów na minutę; około 500 l na godzinę; 12000-13000 litrów dziennie. Wraz ze wzrostem aktywności fizycznej MOD wzrasta.

Nie całe wdychane powietrze bierze udział w wentylacji pęcherzykowej (wymianie gazowej), ponieważ jego część nie dociera do grochu i pozostaje w nim drogi oddechowe gdzie nie ma możliwości dyfuzji. Objętość takich dróg oddechowych nazywana jest „martwą przestrzenią oddechową”. Normalnie dla osoby dorosłej = 140-150 ml, tj. 1/3 DO.

Rezerwowa objętość wdechowa (IRV) to ilość powietrza, którą człowiek może wdychać podczas najsilniejszego maksymalnego wdechu po spokojnym wdechu, tj. nad DO. Normalny = 1500-3000 ml.

Objętość zapasowa wydechowa (ERV) to ilość powietrza, którą osoba może dodatkowo wydychać po cichym wydechu. Normalny = 700-1000 ml.

Pojemność życiowa płuc (VC) to ilość powietrza, którą człowiek może maksymalnie wydychać po najgłębszym wdechu (VC=DO+ROVd+ROVd = 3500-4500 ml).

Resztkowa objętość płuc (RLV) to ilość powietrza pozostająca w płucach po maksymalnym wydechu. Normalny = 100-1500 ml.

Całkowita pojemność płuc (TLC) to maksymalna ilość powietrza, która może pomieścić się w płucach. TEL=VEL+TOL = 4500-6000 ml.

DYFUZJA GAZÓW

Skład wdychanego powietrza: tlen – 21%, dwutlenek węgla – 0,03%.

Skład wydychanego powietrza: tlen – 17%, dwutlenek węgla – 4%.

Skład powietrza zawartego w pęcherzykach płucnych: tlen – 14%, dwutlenek węgla – 5,6%.

Podczas wydechu powietrze pęcherzykowe miesza się z powietrzem w drogach oddechowych (w „martwej przestrzeni”), co powoduje wskazaną różnicę w składzie powietrza.

Przejście gazów przez barierę powietrzno-hematyczną wynika z różnicy stężeń po obu stronach membrany.

Ciśnienie cząstkowe to ta część ciśnienia, która spada na dany gaz. Przy ciśnieniu atmosferycznym 760 mm Hg ciśnienie cząstkowe tlenu wynosi 160 mm Hg. (tj. 21% z 760), w powietrzu pęcherzykowym ciśnienie cząstkowe tlenu wynosi 100 mm Hg, a dwutlenku węgla 40 mm Hg.

Napięcie gazu to ciśnienie cząstkowe cieczy. Prężność tlenu we krwi żylnej wynosi 40 mm Hg. Ze względu na gradient ciśnienia pomiędzy powietrzem pęcherzykowym a krwią - 60 mm Hg. (100 mm Hg i 40 mm Hg) tlen przenika do krwi, gdzie wiąże się z hemoglobiną, przekształcając ją w oksyhemoglobinę. Krew zawierająca dużą ilość oksyhemoglobiny nazywana jest tętniczą. 100 ml krwi tętniczej zawiera 20 ml tlenu, 100 ml krwi żylnej zawiera 13-15 ml tlenu. Ponadto, wzdłuż gradientu ciśnienia, dwutlenek węgla przedostaje się do krwi (ponieważ jest zawarty w dużych ilościach w tkankach) i powstaje karbhemoglobina. Ponadto dwutlenek węgla reaguje z wodą, tworząc kwas węglowy (katalizatorem reakcji jest enzym anhydraza węglanowa występująca w czerwonych krwinkach), który rozkłada się na proton wodoru i jon wodorowęglanowy. Ciśnienie CO 2 we krwi żylnej wynosi 46 mm Hg; w powietrzu pęcherzykowym – 40 mm Hg. (gradient ciśnienia = 6 mm Hg). Dyfuzja CO 2 następuje z krwi do środowiska zewnętrznego.

Jedną z głównych metod oceny funkcji wentylacyjnej płuc stosowaną w praktyce lekarskiego badania porodu jest spirografia, co pozwala określić statystyczne objętości płuc – pojemność życiową płuc (VC), funkcjonalna pojemność resztkowa (FRC), resztkowa objętość płuc, całkowita pojemność płuc, dynamiczne objętości płuc – objętość oddechowa, objętość minutowa, wentylacja maksymalna.

Zdolność do pełnego utrzymania składu gazowego krwi tętniczej nie gwarantuje jeszcze braku niewydolności płuc u pacjentów z patologią oskrzelowo-płucną. Arterializację krwi można utrzymać na poziomie zbliżonym do normalnego dzięki kompensacyjnemu przeciążeniu mechanizmów ją zapewniających, co jest również oznaką niewydolności płuc. Do takich mechanizmów należy przede wszystkim funkcja wentylacja.

O adekwatności parametrów wentylacji objętościowej decyduje „ dynamiczne objętości płuc", który zawiera objętość oddechowa I minutowa objętość oddechowa (MOV).

Objętość oddechowa w spoczynku zdrowa osoba wynosi około 0,5 l. Należny MAUD uzyskany poprzez pomnożenie wymaganego podstawowego tempa metabolizmu przez współczynnik 4,73. Uzyskane w ten sposób wartości mieszczą się w przedziale 6-9 l. Jednakże porównanie rzeczywistej wartości MAUD(określana na podstawie podstawowej przemiany materii lub jej bliskiej) właściwie ma sens jedynie w przypadku sumarycznej oceny zmian wartości, do których mogą należeć zarówno zmiany w samej wentylacji, jak i zaburzenia w zużyciu tlenu.

Aby ocenić rzeczywiste odchylenia wentylacji od normy, należy je wziąć pod uwagę Współczynnik wykorzystania tlenu (KIO 2)- stosunek zaabsorbowanego O2 (w ml/min) do MAUD(w l/min).

Na podstawie współczynnik wykorzystania tlenu można ocenić skuteczność wentylacji. U zdrowych ludzi CI wynosi średnio 40.

Na KIO 2 poniżej 35 ml/l wentylacja jest nadmierna w stosunku do zużytego tlenu ( hiperwentylacja), ze zwiększającą się KIO 2 powyżej 45 ml/l mówimy hipowentylacja.

Innym sposobem wyrażenia efektywności wymiany gazowej podczas wentylacji płuc jest zdefiniowanie odpowiednik oddechowy, tj. objętość wentylowanego powietrza na 100 ml zużytego tlenu: określić stosunek MAUD do ilości zużytego tlenu (lub dwutlenku węgla – DE dwutlenku węgla).

U zdrowego człowieka 100 ml zużytego tlenu lub wydzielonego dwutlenku węgla zapewnia objętość wentylowanego powietrza bliska 3 l/min.

U pacjentów z patologią płuc zaburzenia funkcjonalne efektywność wymiany gazowej jest obniżona, a zużycie 100 ml tlenu wymaga większej objętości wentylacji niż u osób zdrowych.

Oceniając skuteczność wentylacji, wzrost częstość oddechów(BH) uważa się za typowy znak niewydolność oddechowa, warto wziąć to pod uwagę podczas badania porodu: przy I stopniu niewydolności oddechowej częstość oddechów nie przekracza 24, przy II stopniu niewydolności oddechowej dochodzi do 28, przy III stopień Czarna dziura jest bardzo duża.

Rehabilitacja medyczna / wyd. V. M. Bogolyubova. Księga I. - M., 2010. s. 39-40.

Wentylacja to ciągły, kontrolowany proces aktualizacji składu gazowego powietrza zawartego w płucach. Wentylację płuc zapewnia się poprzez wprowadzenie do nich powietrze atmosferyczne, bogate w tlen i wydzielające podczas wydechu gaz zawierający nadmiar dwutlenku węgla.

Wentylację płuc charakteryzuje minimalna objętość oddechowa. W spoczynku osoba dorosła wdycha i wydycha 500 ml powietrza z częstotliwością 16-20 razy na minutę (8-10 minut na minutę), noworodek oddycha częściej - 60 razy, dziecko 5-letnie - 25 razy na minutę minuta. Objętość dróg oddechowych (w których nie zachodzi wymiana gazowa) wynosi 140 ml, tzw. powietrze szkodliwe; w ten sposób 360 ml dostaje się do pęcherzyków płucnych. Rzadkie i głębokie oddychanie zmniejsza objętość szkodliwej przestrzeni i jest znacznie bardziej skuteczne.

Objętości statyczne obejmują wielkości, które są mierzone po zakończeniu manewru oddechowego, bez ograniczenia szybkości (czasu) jego wykonania.

Wskaźniki statyczne obejmują cztery podstawowe objętości płuc: - objętość oddechową (VT - VT);

Rezerwowa objętość wdechowa (IRV);

Rezerwowa objętość wydechowa (ERV);

Pozostała objętość (RO - RV).

A także kontenery:

Pojemność życiowa płuc (VC - VC);

Pojemność wdechowa (Evd – IC);

Funkcjonalna pojemność resztkowa (FRC - FRC);

Całkowita pojemność płuc (TLC).

Wielkości dynamiczne charakteryzują prędkość objętościową przepływ powietrza. Są one ustalane z uwzględnieniem czasu poświęconego na wykonanie manewru oddechowego. Wskaźniki dynamiczne obejmują:

Wymuszona objętość wydechowa w pierwszej sekundzie (FEV 1 - FEV 1);

Wymuszona pojemność życiowa (FVC);

Szczytowy przepływ objętościowy (PEV), przepływ wydechowy (PEV) itp.

Objętość i pojemność płuc zdrowego człowieka zależy od wielu czynników:

1) wzrost, masę ciała, wiek, rasę, cechy konstytucyjne osoby;

2) właściwości elastyczne tkanka płuc i drogi oddechowe;

3) charakterystyka skurczowa mięśni wdechowych i wydechowych.

Do określenia objętości i pojemności płuc wykorzystuje się metody spirometrii, spirografii, pneumotachometrii i pletyzmografii ciała.

Dla porównywalności wyników pomiarów objętości i pojemności płuc uzyskane dane należy skorelować z warunkami standardowymi: temperatura ciała 37 o C, ciśnienie atmosferyczne 101 kPa (760 mm Hg), wilgotność względna 100%.

Objętość oddechowa

Objętość oddechowa (TV) to objętość powietrza wdychanego i wydychanego podczas normalnego oddychania, równa średnio 500 ml (z wahaniami od 300 do 900 ml).

Z tego około 150 ml to objętość powietrza w funkcjonalnej przestrzeni martwej (FSD) w krtani, tchawicy i oskrzelach, która nie bierze udziału w wymianie gazowej. Funkcjonalną rolą HFMP jest mieszanie się z wdychanym powietrzem, nawilżanie go i podgrzewanie.

Rezerwowa objętość wydechowa

Rezerwowa objętość wydechowa to objętość powietrza równa 1500-2000 ml, którą osoba może wydychać, jeśli po normalnym wydechu wydycha maksymalnie.

Rezerwowa objętość wdechowa

Rezerwowa objętość wdechowa to objętość powietrza, którą dana osoba może wdychać, jeśli po normalnym wdechu weźmie maksymalny oddech. Równa 1500 - 2000 ml.

Pojemność życiowa płuc

Pojemność życiowa płuc (VC) to maksymalna ilość powietrza wydychanego po najgłębszym wdechu. Życiowa pojemność życiowa jest jednym z głównych wskaźników stanu zewnętrznego aparatu oddechowego, szeroko stosowanym w medycynie. Razem z pozostałą objętością, tj. objętość powietrza pozostająca w płucach po najgłębszym wydechu, pojemność życiowa tworzy całkowitą pojemność płuc (TLC).

Zwykle pojemność życiowa wynosi około 3/4 całkowitej pojemności płuc i charakteryzuje maksymalną objętość, w ramach której dana osoba może zmienić głębokość oddechu. Podczas spokojnego oddychania zdrowy dorosły wykorzystuje niewielką część swoich sił życiowych: wdycha i wydycha 300-500 ml powietrza (tzw. objętość oddechowa). W tym przypadku rezerwowa objętość wdechowa, tj. ilość powietrza, którą człowiek jest w stanie dodatkowo wdychać po spokojnym wdechu, oraz rezerwowa objętość wydechu, równa objętości dodatkowo wydychanego powietrza po cichym wydechu, wynoszą średnio około 1500 ml każda. Podczas wysiłku fizycznego objętość oddechowa zwiększa się w wyniku wykorzystania rezerw wdechowych i wydechowych.

Pojemność życiowa jest wskaźnikiem ruchomości płuc i klatki piersiowej. Wbrew nazwie nie odzwierciedla parametrów oddychania w rzeczywistych („życiowych”) warunkach, gdyż nawet przy największych potrzebach organizm stawia na Układ oddechowy, głębokość oddechu nigdy nie osiąga maksymalnej możliwej wartości.

Z praktycznego punktu widzenia niewłaściwe jest ustalanie „jednego” standardu pojemności życiowej płuc, gdyż wartość ta zależy od wielu czynników, w szczególności od wieku, płci, wielkości i pozycji ciała oraz stopnia sprawności.

Z wiekiem pojemność życiowa płuc maleje (szczególnie po 40 latach). Wynika to ze zmniejszenia elastyczności płuc i ruchomości klatki piersiowej. Kobiety mają średnio o 25% mniej niż mężczyźni.

Zależność od wzrostu można obliczyć za pomocą następującego równania:

VC=2,5*wysokość (m)

Pojemność życiowa zależy od ułożenia ciała: w pozycji pionowej jest nieco większa niż w pozycji poziomej.

Wyjaśnia to fakt, że w pozycja pionowa płuca zawierają mniej krwi. U osób wytrenowanych (zwłaszcza pływaków i wioślarzy) może wynosić do 8 l, ponieważ sportowcy mają wysoko rozwinięte siły pomocnicze mięśnie oddechowe(piersiowy większy i mniejszy).

Objętość zalegająca

Objętość resztkowa (VR) to objętość powietrza pozostająca w płucach po maksymalnym wydechu. Równa 1000 - 1500 ml.

Całkowita pojemność płuc

Całkowita (maksymalna) pojemność płuc (TLC) to suma objętości oddechowej, rezerwowej (wdech i wydech) oraz objętości resztkowej i wynosi 5000 - 6000 ml.

Badanie objętości oddechowych jest konieczne, aby ocenić kompensację niewydolności oddechowej poprzez zwiększenie głębokości oddychania (wdech i wydech).

Pojemność życiowa płuc. Systematyczne wychowanie fizyczne i sport przyczyniają się do rozwoju mięśni oddechowych i rozbudowy klatki piersiowej. Już po 6-7 miesiącach od rozpoczęcia pływania lub biegania pojemność życiowa płuc młodego sportowca może wzrosnąć o 500 cm3. i więcej. Jego spadek jest oznaką przepracowania.

Pojemność życiową płuc mierzy się za pomocą specjalnego urządzenia – spirometru. W tym celu należy najpierw zatkać otwór w wewnętrznym cylindrze spirometru korkiem i zdezynfekować jego ustnik alkoholem. Po wzięciu głębokiego wdechu wykonaj głęboki wydech przez ustnik. W takim przypadku powietrze nie powinno przepływać obok ustnika ani przez nos.

Pomiar powtarza się dwukrotnie, a najwyższy wynik zapisuje się w dzienniku.

Pojemność życiowa płuc u człowieka waha się od 2,5 do 5 litrów, a u niektórych sportowców osiąga 5,5 litra lub więcej. Pojemność życiowa płuc zależy od wieku, płci, rozwoju fizycznego i innych czynników. Spadek o więcej niż 300 cm3 może wskazywać na przepracowanie.

Bardzo ważne jest, aby nauczyć się brać pełne, głębokie oddechy i unikać ich wstrzymywania. Jeśli w spoczynku częstość oddechów wynosi zwykle 16-18 na minutę, to podczas wysiłku fizycznego, gdy organizm potrzebuje więcej tlenu, częstotliwość ta może osiągnąć 40 lub więcej. Jeżeli często odczuwasz spłycenie oddechu lub duszność, należy przerwać ćwiczenia, odnotować to w dzienniczku samokontroli i zasięgnąć porady lekarza.

Objętość oddechowa i pojemność życiowa są charakterystykami statycznymi mierzonymi podczas jednego cyklu oddechowego. Jednak zużycie tlenu i powstawanie dwutlenku węgla zachodzą w organizmie w sposób ciągły.

Zatem stałość składu gazowego krwi tętniczej nie zależy od charakterystyki jednego cyklu oddechowego, ale od szybkości pobierania tlenu i usuwania dwutlenku węgla w długim okresie czasu. Miarą tej prędkości w pewnym stopniu może być minutowa objętość oddechowa (MVR), czyli wentylacja płucna, czyli tzw. objętość powietrza przepływająca przez płuca w ciągu 1 minuty. Minutowa objętość oddechowa przy równomiernym oddychaniu automatycznym (bez udziału świadomości) jest równa iloczynowi objętości oddechowej przez liczbę cykli oddechowych w ciągu 1 minuty. W spoczynku u człowieka wynosi ona średnio 8000 ml, czyli 8 litrów na minutę)” (500 ml x 16 oddechów na minutę). Uważa się, że minutowa objętość oddechowa dostarcza informacji o wentylacji płuc, ale w żaden sposób określa skuteczność oddychania przy objętości oddechowej wynoszącej 500 ml, podczas wdechu do pęcherzyków płucnych najpierw trafia 150 ml powietrza znajdującego się w drogach oddechowych, czyli w anatomicznej przestrzeni martwej, które przedostało się do nich pod koniec poprzedniego wydechu. Jest to już zużyte powietrze, które przedostało się do anatomicznej przestrzeni martwej z pęcherzyków płucnych. Zatem przy wdychaniu 500 ml „świeżego” powietrza z atmosfery, 350 ml wdychanego „świeżego” powietrza przedostaje się do pęcherzyków płucnych „świeże” powietrze wypełnia anatomiczną przestrzeń martwą i nie uczestniczy w wymianie gazowej z krwią w ciągu 1 minuty przy objętości oddechowej 500 ml i 16 oddechach w ciągu pierwszej minuty, przez pęcherzyki nie przejdzie ani 8 litrów powietrza atmosferycznego, ale 5,6 litra (350 x 16 = 5600), tak zwana wentylacja pęcherzykowa. Przy zmniejszeniu objętości oddechowej do 400 ml, aby utrzymać tę samą wartość minutowej objętości oddechowej, częstość oddechów powinna wzrosnąć do 20 oddechów na minutę (8000:400). W tym przypadku wentylacja pęcherzykowa wyniesie 5000 ml (250 x 20) zamiast 5600 ml, które są niezbędne do utrzymania stałego składu gazowego krwi tętniczej. Aby utrzymać homeostazę gazometryczną krwi tętniczej, konieczne jest zwiększenie częstości oddechów do 22-23 oddechów na minutę (5600:250-22,4). Oznacza to wzrost minutowej objętości oddechowej do 8960 ml (400 x 22,4). Przy objętości oddechowej wynoszącej 300 ml, aby utrzymać wentylację pęcherzykową i odpowiednio homeostazę gazów we krwi, częstość oddechów powinna wzrosnąć do 37 oddechów na minutę (5600: 150 = 37,3). W tym przypadku minutowa objętość oddechowa wyniesie 11100 ml (300 x 37 = 11100), tj. wzrośnie prawie 1,5-krotnie. Zatem minimalna objętość oddechu sama w sobie nie determinuje efektywności oddychania.
Człowiek może przejąć kontrolę nad oddychaniem i według własnego uznania oddychać brzuchem lub klatką piersiową, zmieniać częstotliwość i głębokość oddechów, czas trwania wdechu i wydechu itp. Jednak niezależnie od tego, jak zmienia swój oddech, w stan spoczynku fizycznego ilość powietrza atmosferycznego wchodzącego do pęcherzyków płucnych w ciągu 1 minuty)”, powinna pozostać w przybliżeniu taka sama, czyli 5600 ml, aby zapewnić prawidłowy skład gazometryczny krwi,
zapotrzebowanie komórek i tkanek na tlen i usuwanie nadmiaru dwutlenku węgla. Jeśli odejdziesz od tej wartości w dowolnym kierunku, zmieni się skład gazowy krwi tętniczej. Natychmiast uruchamiają się homeostatyczne mechanizmy jego utrzymania. Kłócą się one ze świadomie kształtowaną, zawyżoną lub niedocenianą wartością wentylacji pęcherzykowej. W tym przypadku zanika uczucie komfortu oddychania i albo uczucie braku powietrza, albo uczucie napięcie mięśni. Zatem utrzymanie prawidłowego składu gazów we krwi podczas pogłębiania oddechu, tj. wraz ze wzrostem objętości oddechowej jest to możliwe jedynie poprzez zmniejszenie częstotliwości cykli oddechowych i odwrotnie, wraz ze wzrostem częstotliwości oddechowej utrzymanie homeostazy gazowej jest możliwe tylko przy jednoczesnym zmniejszeniu objętości oddechowej.
Oprócz minutowej objętości oddechowej istnieje również koncepcja maksymalnej wentylacji płucnej (MVV) – objętości powietrza, która może przejść przez płuca w ciągu 1 minuty przy maksymalnej wentylacji. U niewytrenowanego dorosłego mężczyzny maksymalna wentylacja podczas aktywności fizycznej może pięciokrotnie przekroczyć minutową objętość oddechu w spoczynku. U osób wyszkolonych maksymalna wentylacja płuc może osiągnąć 120 litrów, tj. minutowa objętość oddechowa może wzrosnąć 15 razy. Przy maksymalnej wentylacji płuc istotny jest również stosunek objętości oddechowej do częstości oddechów. Przy tej samej wartości maksymalnej wentylacji płuc wentylacja pęcherzykowa będzie wyższa przy niższej częstości oddechów i odpowiednio przy większej objętości oddechowej krew tętnicza W tym samym czasie więcej tlenu może dostać się do wnętrza i więcej dwutlenku węgla może opuścić.

Więcej na temat MINUTOWEJ OBJĘTOŚCI ODDYCHANIA:

1. PŁUCA NIE MAJĄ WŁASNYCH ELEMENTÓW KONTRAKCYJNYCH. ZMIANY ICH OBJĘTOŚCI SĄ WYNIKIEM ZMIAN OBJĘTOŚCI KOMÓRKI PIERSIOWEJ.
2. CHARAKTER ODDYCHANIA JEST ISTOTNYM CZYNNIKIEM W KSZTAŁCENIU CHARAKTERYSTYKI MORFOFUNKCJONALNEJ NARZĄDÓW WEWNĘTRZNYCH. GŁĘBOKIE ODDYCHANIE ZACHOWUJE WŁAŚCIWOŚCI ELASTYCZNE AORTY I TĘTNIC, PRZECIWDZIAŁAJĄ ROZWOJU MIĘDZYNARODÓW I NADciśnienia TĘTNICZEGO.