Характеристика легеневих об'ємів і ємкостей.

Газообмін у легенях відбувається між повітрям альвеол і кров'ю, яка їх омиває. У свою чергу при диханні повітря альвеол повинне обмінюватися із зовнішнім повітрям. Але якими б глибокими не були дихальні рухи, повного обміну альвеолярного повітря на атмосферне ніколи не буває. Альвеолярна вентиляція визначається глибиною і частотою дихальних рухів, а також відношенням об'єму провідних шляхів і альвеол. Прийнято визначати показники, що характеризують зовнішнє дихання, – статичні і динамічні. Більшість із них багато в чому залежить від об'єму грудної порожнини і рухомості грудної клітки. До статичних належать такі показники.

1. Дихальний об'єм (до) – кількість повітря, що надходить у легені за один спокійний вдих (0,3-0,8 л ; 10-20 % жєл).

Належне значення дихального об’єму обчислюють за формулою:

НДО = 0,2НЖЄЛ,

де НДО – належний дихальний об’єм , НЖЄЛ  належна життєва ємкість легень. Дихальний об’єм зв’язаний з підтримкою певного рівня парціального тиску кисню і вуглекислоти в альвеолярному повітрі, забезпечуючи тим самим нормальну напругу цих газів в артеріальній крові (при відповідній частоті дихання).

Величина дихального об’єму зв’язана з частотою дихання: як правило глибоке дихання буває рідким , поверхневе-частим. Вона змінюється і під час м’язової роботи  може збільшуватися в декілька разів,стаючи близькою до величини ЖЄЛ (причому відповідно зменшуються величини резервних об’ємів вдиху і видиху).

2. Резервний об'єм вдиху (РОвд) – максимальна кількість повітря, яку людина може вдихнути після нормального вдиху (1,5-2 л; 45-50 % ЖЕЛ).

3. Резервний об'єм видиху (РОвид) – максимальна кількість повітря, яку людина може видихнути після спокійного вдиху (1-1,5 л; 25-35 % ЖЕЛ).

4. Життєва ємкість легенів (ЖЄЛ) – найбільша кількість повітря, яке людина може видихнути після максимально глибокого вдиху. Цей сумарний показник легко визначити, знаючи попередні величини: ЖЄЛ = ДО + РОвд + РОвид У нормі ЖЄЛ становить 3,0-3,5 л у жінок і 3,5-5,0 л у чоловіків. Від моменту народження і до 30-35 років ЖЄЛ збільшується, потім поступово знижується (в середньому на 100 мл кожні 5 років), що пов’язано зі зменшенням еластичності легеневої тканини та рухомості грудної клітки.

Величина ЖЄЛ залежить від статі, росту, ваги і віку. Суттєво на величину ЖЄЛ впливає рід занять, особливо тренованість до фізичних навантажень і загальний стан організму. Величина ЖЄЛ у горизонтальному положенні тіла на 5-10 % нижча ЖЄЛ, виміряної у вертикальному положенні, внаслідок збільшення кровонаповнення судин малого кола кровообігу. ЖЄЛ зменшується при збільшенні кровонаповнення легень. Так під час проби Вальсальви ЖЄЛ збільшується в середньому на 150 мл. Джгут, накладений на стегно в положенні стоячи, збільшує ЖЄЛ у середньому на 300-350 мл і т.д.

Виміряти ЖЄЛ у новонароджених дітей дуже важко. У немовлят зазвичай визначають так звану життєву ємкість крику. Вважається, що при сильному крику об’єм повітря, яке вдихається майже рівний життєвій ємкості легень. Відразу після народження об’єм видихуваного повітря при сильному крику дорівнює 56-110 мл.

У дітей ЖЄЛ вимірють з 4-6 років. У значній мірі вона залежить від фізичного розвитку, віку, статі, периметру грудної клітки та ін. У 10-річному віці ЖЄЛ становить 76 %, в осіб зрілого віку – 78 % від загальної ємкості легень. Від 12 до 17 років значно збільшується величина ЖЄЛ, що зв’язано зі збільшенням потужності дихального апарату.

У пубертатному періоді з’являються суттєві статеві відмінності ЖЄЛ. У дівчаток і жінок вона менша ніж у юнаків і чоловіків. Найбільшої величини цей показник досягає у 25-30 років.

Цей показник вимірюється приладом, який має назву спірометр. Нормальна життєва ємність легень дорослої людини — приблизно 3,5 л. У тренованої людини що займається спортом, життєва ємність легень становить 4,7—5 л.

Загальний об'єм легень людини складається з життєвої ємності і залишкового об'єму. Залишковий об'єм, це кількість повітря, яка завжди залишається в легенях людини після максимального видиху. Цей об'єм становить 1,5 л і його людина ніколи не може видалити з органів дихання.

5. Після максимально глибокого видиху в легенях залишається повітря, яке називається залишковим об'ємом (1 – 1,5 л; 25-35 % ЖЕЛ).

У нормі ЗОЛ становить 1,0-1,5 л (25-35 % ЖЄЛ). Визначається за спеціальною методикою: суть її ґрунтується на розведенні інертного газу при диханні в замкненій системі з використанням повітряно-гелієвої суміші. Величина ЗОЛ є не стільки функціональною, скільки анатомічною характеристикою легень і лише опосередковано може свідчити про погіршення умов вентиляції. В осіб віком до 35 років частка ЗОЛ від загальної ємкості легень (ЗЄЛ) становить 19-21 % і кожні наступні 10 років зростає на 3-5 %.

6. Загальна ємкість легенів (ЗЄЛ) – кількість повітря, яке міститься в легенях на висоті максимуму вдиху: ЗЄЛ складається з ДО, РОвд, РОвид та ЗОЛ. У нормі дорівнює 4,5-6,5 л. ЗЄЛ змінюється в залежності від положення тіла. У лежачому положенні ЗО і РОвид зменшуються настільки, що, незважаючи на збільшення РОвд, яке має при цьому місце, ЗЄЛ стає при цьому менша. Загальна ємкість легень у дітей дошкільного віку ще невелика, у 10-річному віці вона в середньому становить 2,5 л, тобто менша половини аналогічної величини в дорослих.

7. Об'єм дихальних шляхів ("мертвий простір" (МП) дорівнює в середньому 140-150 мл.

8. Функціональна залишкова ємкість (ФЗЄ) –це об’єм повітря, який залишається в легенях після звичайного (спокійного) видиху. ФЗЄЛ складається з РОвид та ЗОЛ і в нормі становить 2,5-3,5 л. Вона вказує на об’єм альвеолярного повітря, який знаходиться в легенях і частково поновлюється під час вдиху. Збільшення величини ФЗЄЛ призводить до збільшення дихальної поверхні легень, розширення просвіту бронхів при цьому, зменшує опір потоку повітря. З іншого боку, збільшення ФЗЄЛ затруднює швидке вирівнювання змін складу альвеолярного повітря,яке може з’явитися в умовах життєдіяльності.

Величина ФЗЄЛ має значення при вивченні механіки дихання. Збільшення чи зменшення її величини визначається відповідною зміною співвідношення двох протилежно направлених сил  еластичної тяги тканини легень і еластичної сили тканин грудної клітки. Визначення величини ФЗЄЛ допомагає в оцінці взаємозв’язку цих сил ,які в основному визначають механіку дихання.

У дітей ЗОЛ, ЗЄЛ, ФЗЄЛ, можна визначити за допомогою тілесного плетизмографа. Він являє собою щільно герметизовану кабіну, в якій перебуває обстежуваний.

Частота дихання — це кількість циклів (вдих-видих), що відбуваються за одну хвилину. Частота дихання (ЧД) – кількість дихальних рухів за 1хв. У нормі ЧД дорослого – 16-20; у новонароджених  40-60.

Частота дихання є не постійною величиною і залежить від багатьох факторів.

В залежності від віку людини, частота дихання змінюється і складає:

• у щойно народжених — 60 вдихів/хв.

• у річних немовлят — 50 вдихів/хв.

• у п'ятирічних дітей — 25 вдихів/хв.

• у 15-річних підлітків — 12—18 вдихів/хв.

З віком людини, частота дихання значно не змінюється. Однак слід зазначити, що у людини добре розвинутої фізично частота дихання зменшується до 6—8 вдихів/хв.

"Альвеолярна вентиляція" Вентиляція легень залежить від співвідношення обновлюваного за кожний дихальний цикл об'єму повітря і об'єму повітря, що міститься в легенях. Так, якщо при спокійному диханні в легені надходить близько 500 мл повітря, то цей об'єм додається до ЗО і РОвид, який дорівнює приблизно 2000 мл. Але частина повітря, що вдихається, не доходить до альвеол і залишається в дихальних шляхах.

У зв'язку з наявністю МП альвеолярна вентиляція відрізняється від легеневої: із 500 мл повітря до альвеол не доходить 150 мл. Тобто за кожний дихальний цикл до альвеол надходить близько 350 мл повітря, що складає приблизно ¹/₇ всього повітря, що міститься в альвеолах. Природно, що чим глибше дихання, тим інтенсивніша альвеолярна вентиляція, оскільки з одного боку, при глибшому видиху в легенях залишається менше повітря, а з другого – при форсованому диханні істотно збільшується ДО.