Механизм выдоха
При выдохе объем грудной клетки уменьшается за счет возврата диафрагмы в исходное состояние и расслабление межреберных мышц. Это приводит к увеличению давления внутри легких, которое превышает атмосферное. Так, попытка сделать сильный выдох, если воздухоносные пути закрыты, вызывает значительный рост давления в альвеолах. В нормальных условиях в результате плавного уменьшения легочного объема создается градиент давления, и воздух пассивно выходит из легких.
Одностороннее давление, действующее на легкие
В целом, внутренняя поверхность легких связана с атмосферой, а внешняя поверхность легких за счет герметичности грудной клетки такой связи не имеет. Именно это явление позволяет осуществлять вдох и выдох. При нарушении герметичности грудной клетки (например, при ранениях) атмосферное давление начинает действовать не только на внутреннюю поверхность легких, но и на внешнюю. Это приводит к тому, что легкие спадаются (пневмоторакс) и акты вдоха и выдоха становятся невозможными. Двусторонний пневмоторакс, затрагивающий оба легких, если не применяется искусственное нагнетание воздуха в легкие, ведет к смерти.
Понятие о паттерне дыхания. Под паттерном дыхания понимают характер, рисунок, или «почерк», дыхания. Дыхательные кривые отличаются по длительности его фаз - вдоха и выдоха, величине дыхательного объема (рис. 14).
Паттерн дыхания - это совокупность объемных и временных параметров, характеризующих структуру дыхательного цикла и легочную вентиляцию в целом.
Рис. 14. Структура дыхательного цикла. Vt - дыхательный объем; Тт - общая продолжительность дыхательного цикла; Ti - продолжительность инспираторной фазы; Те - продолжительность экспираторной фазы.
Параметры паттерна дыхания:
- количество дыхательных циклов в 1 минуту (частота дыхания - ЧД);
- длительность отдельного дыхательного цикла (Тт) - величина, обратная частоте дыхания;
- длительность вдоха и выдоха - инспираторной и экспираторной фаз (ТI и Те);
- дыхательный объем (ДО) или глубина дыхания (ГД);
- легочная вентиляция (ЛВ), обычно обозначаемая как минутный объем дыхания (МОД) или V. Он может быть рассчитан как произведение частоты дыхания (ЧД) на величину дыхательного объема:
МОД=ДОхЧД
Индивидуально паттерн дыхания различается весьма существенно. Так, по количеству дыхательных циклов в одну минуту, которое считается нормальным в диапазоне от 12 до 16 дыхательных циклов, выделяют:
- тахипноический тип дыхания - тип с относительно частым и неглубоким дыханием, когда частота дыхания выше 20 циклов в минуту;
- брадипноический тип дыхания - тип с медленным и глубоким дыханием, когда частота дыхания ниже 8 циклов в минуту;
- нормопноический тип дыхания - промежуточный тип.
Для количественной оценки лёгочной вентиляции важно знать какие объёмы воздуха могут находиться в лёгких в зависимости от фазы и глубины дыхания.
Статические объёмы легких
1. Дыхательный объём (ДО) (400-500 мл) – объём воздуха, вдыхаемый и выдыхаемый при каждом дыхательном цикле.
2. Резервный объём вдоха (дополнительный воздух: 1900-3300 мл) – тот объём, который можно вдохнуть при максимальном вдохе после обычного вдоха.
3. Резервный объём выдоха (резервный воздух: 700-1000 мл)
4. Остаточный объём (1200 мл)
Ёмкости легких
1. Общая ёмкость лёгких (ОЕЛ) – количество воздуха находящееся в лёгких после максимального вдоха) (4200-6000 мл)
2. Жизненная ёмкость лёгких (ЖЕЛ) (сумма первых 3-х дыхательных объёмов) – количество воздуха, которое выходит из лёгких при максимально глубоком выдохе, после максимально глубокого вдоха (3300-4800 мл).
3. Ёмкость вдоха (сумма первых 2-х объёмов) (3000 мл).
4. Функциональная остаточная ёмкость (ФОЕ) – сумма 2-х последних объёмов (2400 мл).