_{МИНОБРНАУКИ РОССИИ}

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра биотехнических систем

отчет

по лабораторной работе № 3

по дисциплине «Технические методы диагностических исследований и лечебных воздействий»

Тема: Легочная деятельность

Студенты гр. 7501		Кирьянова А.М.
Преподаватель		Семенова Е.А.

Санкт-Петербург

2020

Цель работы: пронаблюдать экспериментально, зарегистрировать и посчитать выбранные легочные объемы и емкости; сравнить полученные величины объемов и емкостей со средними значениями; сравнить нормальные значения легочных объемов и емкостей у людей разного пола, возраста, веса и роста; пронаблюдать экспериментально, зарегистрировать и/или посчитать объем форсированного выдоха (ОФВ) и максимальную вентиляцию легких (МВЛ); сравнить полученные данные с нормами.

Оборудование и материалы: BIOPAC датчик потока воздуха со сменным стерилизируемым наконечником (SS11LA); BIOPAC одноразовый загубник (AFT2); BIOPAC одноразовый бактериальный фильтр (AFT1); BIOPAC одноразовый зажим для носа (AFT3); BIOPAC 0.6-литровый (AFT6 или AFT6А+ AFT11А) или –литровый калибровочный шприц (AFT26); Biopac Student Lad System: ПО BSL версия 3.7.5., основной блок MP36, MP35, MP30 (только Windows) или MP45; компьютер.

Методика проведения исследования:

1. Процедура калибровки:

I этап. Настройка нулевой базовой линии (датчик должен быть в вертикальном положении, наконечником вверх и должен находиться без движения). Длительность – 4 секунды.

II этап. Корректировка амплитуды датчика и поправка на температуру и давление (провести 5 циклов прокачивания шприца через датчик)

2. Алгоритм проведение исследования:

Перед началом пациент должен спокойно дышать через датчик на протяжении 20 секунд. Нос должен быть закрыт зажимом для носа.

I этап:

1. Сделать 5 циклов (полный цикл вдох-выдох) через датчик;

2. Сделайте максимально глубокий вдох, максимально глубокий выдох через датчик;

3. Повторить 5 циклов нормального дыхания через датчик.

II этап: запись объема фиксированного выдоха (ОФВ)

1. Сделать 3 спокойных дыхательных цикла через датчик;

2. Вдохнуть как можно глубже,задержать дыхание на секунду, затем сделать форсированный и максимально полный выдох через датчик;

3. Повторить 3 спокойных цикла через датчик.

III этап: запись максимальной вентиляции легких (МВЛ).

1. Сделать 5 спокойных дыхательных циклов через датчик;

2. Дышать часто и глубоко 12-15 секунд через датчик;

Повторить 5 спокойных дыхательных циклов через датчик.

Основные теоретические положения

Виды дыхания и устройство дыхательной системы

Дыхание является одной из важнейших физиологических функций. Процесс дыхания – это газообмен между внешней средой и организмом, при котором кислород поглощается из атмосферы, доставляется в кровь и в клетки организма, выделяется углекислый газ (при выдохе), образуется необходимая энергия. Оно включает внешнее (легочное) дыхание, транспорт газов кровью и газообмен в тканях (тканевое или внутреннее дыхание).

Внешнее дыхание включает в себя процессы циркуляции воздуха по дыхательным путям, распределения его в легких, переноса газов из вдыхаемого воздуха в кровь и обратно. Оно разделяется на 2 этапа: вентиляция – обмена воздуха между окружающей средой и альвеолами; газообмен между альвеолярным воздухом и кровью капилляров лёгких. К транспортировке газов кровью относятся механизмы распространения кислорода. К внутреннему дыханию относятся химические реакции клеточного метаболизма и выведения углекислого газа из клеток.

Дыхательная система (Рисунок 1) состоит из дыхательных путей и легких (табл.1). Дыхательные пути, соответственно их положению в теле, подразделяются на верхний и нижний отделы. К верхним дыхательным путям относят: носовую и ротовую полость, глотку, гортань, к нижним – трахею, бронхи, включая внутрилегочные разветвления бронхов.

Таблица 1 – Функции дыхательных путей и лёгких

Транспорт кислорода	Путь доставки кислорода	Функции
Дыхательные пути	Носовая полость	Увлажнение, согревание, обеззараживание воздуха, удаление частиц пыли
	Глотка	Проведение согретого и очищенного воздуха в гортань
	Гортань	Проведение воздуха из глотки в трахею. Защита дыхательных путей от попадания пищи
	Трахея	Свободное продвижение воздуха
	Бронхи	Свободное продвижение воздуха
Легкие	Легкие	Органы дыхания, в них осуществляется газообмен между воздухом и кровью
	Альвеолы	Осуществляют газообмен между лёгкими и кровью

Рисунок 1 – Дыхательная система человека

В легких происходит газообмен между воздухом и кровью путем диффузии газов (кислорода и углекислоты) через стенки легочных альвеол и прилежащих к ним кровеносных капилляров. Газ диффундирует из области высшего парциального давления в область низкого. Парциальное давление – это давление отдельно взятого компонента газовой смеси.

Легкие заключены в грудной клетке, которая состоит из грудины, ребер, позвоночника и диафрагмы. Каждое легкое окружено мешком-плеврой. Наружный (париетальный) листок плевры примыкает к внутренней поверхности грудной стенки и диафрагме, внутренний (висцеральный) покрывает легкое. Щель между листками называется плевральной полостью. При движении грудной клетки внутренний листок обычно легко скользит по наружному.

Циркуляция воздуха из атмосферы в легкие (вдох) и обратно (выдох) происходит за счет деятельности мышц грудной клетки. Изменения в объеме грудной клетки происходят за счет сокращения скелетных мышц (Рисунок 2). Инспираторные (вдох) мышцы сокращаются и увеличивают грудной объем (диафрагма и наружные межреберные мышцы). Экспираторные (выдох) мышцы сокращаются и уменьшают грудной объем (внутренние межреберные мышцы и мышцы живота).

Дыхательный цикл

Циркуляция воздуха из атмосферы в легкие (вдох) и обратно (выдох) происходит за счет деятельности мышц грудной клетки. В начале вдоха, грудная полость увеличивается за счет сокращения диафрагмы и наружных межреберных мышц (Рисунок 2). Диафрагма, обычно куполообразной формы в состоянии покоя, становится ближе к плоской, когда ее мышечные волокна сокращаются, тем самым увеличивая объем грудной клетки. Наружные межреберные мышцы поднимают ребра, увеличивая диаметр, и, следовательно, объем грудной клетки. Увеличение объема грудной клетки сопровождается увеличением объема легких.

Выдох начинается тогда, когда инспираторные мышцы расслабляются. Диафрагма возвращается в состоянии покоя, приобретает куполообразную форму, уменьшая объем грудной клетки и объем легких. Релаксация наружных межреберных мышц позволяет ребрам опуститься на их исходное положение, тем самым уменьшая диаметр, и, таким образом объем грудной клетки и легких.

Рисунок 2 – Изменение объёма грудной клетки при вдохе и выдохе

Определение спирометрии и его основных компонентов

Спирометрия – метод исследования функции внешнего дыхания для качественной и количественной оценки изменений функционального состояния легких, обусловленных различными заболеваниями, включающий в себя измерение лёгочных объёмных и скоростных показателей дыхания.

Кривая, отражающая изменение во времени объемов вдыхаемого и выдыхаемого воздуха в координатах «объем-время» воздуха (по оси абсцисс – время, по оси ординат – объём), называется спирограммой (Рисунок 3).

Рисунок 3 – Спирограмма

Основные компоненты спирограммы: дыхательный объём (ДО); резервные объёмы вдоха (РО_вд) и выдоха (РО_выд); жизненная ёмкость лёгких (ЖЕЛ); остаточный объём лёгких (ООЛ); общая ёмкость лёгких (ОЕЛ), функциональная остаточная емкость (ФОЕ).

Легочная емкость и ее основные составляющие

Общая емкость легких (ОЕЛ) – объём газа, содержащийся в лёгких после максимального вдоха.

В общей емкости легких можно выделить 4 составляющих ее компонента:

1. дыхательный объем;

2. резервный объем вдоха;

3. резервный объем выдоха;

4. остаточный объем легких.

Дыхательный объем (ДО) – объем воздуха, вдыхаемого и выдыхаемого при спокойном дыхании при одном дыхательном цикле. При спокойном вдохе у взрослого человека он составляет около 500-800 мл, при мышечной работе может достигнуть 1-2 л и более.

Резервный объем вдоха (РО_ВД) – максимальный объём газа, который можно дополнительно вдохнуть после спокойного вдоха. РО_ВД молодого человека составляет примерно 3,300 мл, у девушки – 1900 мл.

Резервный объем выдоха (РО_ВЫД) – максимальный объём воздуха, который можно дополнительно выдохнуть после спокойного выдоха. РО_ВЫД мужчины составляет примерно 1000 мл, у девушки – 700 мл.

Остаточный объем легких (ООЛ) – объем воздуха, остающийся в легких после максимального выдоха. Не изменяется после физических упражнений. ООЛ для мужчины – 1,200 мл, для женщины – 1,100 мл.

Легочная емкость – сумма двух или более первичных легочных объемов. Пять емкостей легких:

1. Жизненная емкость легких (ЖЕЛ): ЖЕЛ = РО_ВД + ДО + РО_ВЫД;

2. Емкость вдоха (Е_ВД): Е_ВД = ДО + РО_ВД;

3. Емкость выдоха (Е_ВЫД): Е_ВЫД = ДО + РО_ВЫД;

4. Функциональная остаточная емкость (ФОЕ): ФОЕ = РО_ВЫД + ООЛ;

5. Общая емкость легких (ОЕЛ): ОЕЛ = РО_ВД + ДО + РО_ВЫД + ООЛ.

Поражения органов дыхания являются наиболее распространенными заболеваниями в современном мире. Исследование функций дыхания является самым простым способом выявлять патологии на ранних стадиях. Легочные объемы и емкости обычно измеряются для оценки здоровья дыхательной системы, так как при легочных заболеваниях они меняются.

Жизненная емкость легких, вентиляция легких

Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) – максимальный объём газа, который можно выдохнуть после максимально глубокого вдоха (максимальный объем воздуха, вытолкнутый из легких).

ЖЕЛ включает в себя дыхательный объем, резервный объем вдоха, резервный объем выдоха.

ЖЕЛ измеряют для оценки здоровья дыхательной системы. ЖЕЛ уменьшается из-за сокращения резервных объемов вдоха и выдоха. Это также происходит при различных хронических заболеваниях легких, при которых легкие становятся менее растяжимыми.

Вентиляция легких – процесс обмена воздуха между легкими и атмосферой. Максимальная вентиляция легких (МВЛ) измеряет максимальную работу легких и дыхательных мышц (• объем максимальной вентиляции легких в пересчете на одну минуту), частоту и глубину дыхания. При этом пациента просят в течение короткого промежутка времени дышать через диагностирующий прибор с большой интенсивностью