Дыхание при различных функциональных состояниях организма
Первый вдох после рождения. В момент пережатия пуповины в крови новорожденного происходит быстрое накопление углекислого газа, вызывающее стимуляцию хеморецепторов, сигналы от которых идут в дыхательный центр. Кроме того, активность дыхательного центра повышается за счет действия тактильных и температурных раздражителей.
Стрессовые факторы. Активность дыхательного центра тесно связана с общим функциональным состоянием ЦНС, поэтому дыхание подвержено влиянию эмоционального, стрессорного характера. В состоянии интеллектуально-эмоционального напряжения характерно частое, но поверхностное дыхание, которое может перейти в гипервентиляцию легких, приобрести характер своеобразного «дыхательного невроза».
Сон. Во время сна наступает некоторое снижение легочной вентиляции, что обусловлено ослаблением возбудимости центральных хемочувствительных структур (бульбарных хеморецепторов).
Наркоз оказывает угнетающее влияние на активность дыхательного центра, поэтому при употреблении наркотиков их передозировка может привести к остановке дыхания.
Мышечная деятельность служит наиболее сильным естественным стимулом дыхания. При мышечной нагрузке легочная вентиляция возрастает за счет углубления и учащения дыхания – сначала скачкообразно, затем более плавно. Подобная реакция дыхательной системы на работу обусловлена прежде всего нейрогенными факторами (рис. 24).
Из двигательной зоны коры больших полушарий исходят команды к работающим мышцам (1), и в дыхательный центр (2). Дыхание стимулируется также импульсами, поступающими в дыхательный центр из работающих мышц (3). Повышение активности дыхательного центра вызывает усиление работы дыхательных мышц (4). Рост вентиляции легких (5) компенсирует возросшее потребление мышцами кислорода и выделение углекислого газа (6). Кроме нейрогенных факторов большое значение имеет обратная связь через хеморецепторы. Если вентиляция отстает от уровня газообмена, в крови появляется избыток углекислого газа и других кислых продуктов обмена работающих мышц и одновременно падает содержание кислорода, что приводит к раздражению хеморецепторов (7). Импульсы, поступающие с хеморецепторов, дополнительно стимулируют активность дыхательного центра, в результате чего наступает компенсаторный рост вентиляции (8). Предполагается, что дыхание может стимулироваться и выбросом в кровь адреналина.
Рис. 24. Схема регуляции дыхания при мышечной работе
Методы изучения дыхания
Для изучения внешнего дыхания (вентиляции легких), газообмена в легких и тканях, а также транспорта газов кровью используют различные методы, позволяющие оценить дыхательную функцию в состоянии покоя, при физической нагрузке и различных воздействиях на организм.
Пневмография – это регистрация дыхательных движений. Она позволяет определить частоту и глубину дыхания, а также соотношение продолжительности вдоха и выдоха.
Пневмография широко применяется в экспериментальных и клинико-физиологических исследованиях для получения сведений о характере дыхательных движений, регуляции внешнего дыхания и его нарушениях при различных заболеваниях и патологических состояниях.
Используемая аппаратура имеет 3 основных элемента: датчик, непосредственно воспринимающий дыхательные движения; устройство, усиливающее и передающее показания датчиков к регистрирующему аппарату; регистрирующая система. Регистрируют дыхательные движения в состоянии покоя, при этом вдох обычно несколько короче, чем выдох, их соотношение составляет примерно 1:1,3. Затем фиксируют изменение характера дыхания во время физической нагрузки (учащение и увеличение глубины дыхания). После произвольной задержки дыхания наблюдают учащение дыхания.
Пневмография не даёт количественной оценки вентиляции лёгких, поэтому её обычно дополняют спирометрией или спирографией, обеспечивающими регистрацию основных лёгочных объёмов.
Спирометрия позволяет оценить состояние внешнего дыхания измерением легочных объемов при помощи спирометра. Поскольку функциональное состояние легких зависит от возраста, пола, роста и других факторов, постольку полученные значения необходимо сравнивать с должными величинами для данной категории населения. Спирометр бывает сухой или водяной. Испытуемый после максимального вдоха делает максимальный выдох в спирометр, при этом фиксируется ЖЕЛ. Для определения дыхательного объема испытуемый делает несколько спокойных выдохов в спирометр, затем показание спирометра делят на число выдохов. Для определения РОвыд испытуемый после очередного спокойного выдоха делает максимальный выдох в спирометр. Резервный объем вдоха рассчитывается по формуле:
РОвд = ЖЕЛ – (ДО + РОвыд).
Оксигемометрия и оксигемография позволяют определить содержание оксигемоглобина в крови в данный момент времени. Работа оксигемометра и оксигемографа основана на фотоэлектрическом принципе действия. Интенсивность светового потока, падающего на фотоэлемент датчика, зависит от степени насыщения гемоглобина кислородом.
Спирография – метод графической регистрации изменений легочных объемов при выполнении естественных дыхательных движений и волевых форсированных дыхательных маневров. Спирография позволяет получить ряд показателей, которые описывают вентиляцию легких. В первую очередь, это статические объемы и емкости, которые характеризуют упругие свойства легких и грудной стенки, а также динамические показатели, которые определяют количество воздуха, вентилируемого через дыхательные пути во время вдоха и выдоха за единицу времени.
Спирографы делятся на приборы открытого и закрытого типа. В аппаратах открытого типа обследуемый через клапанную коробку вдыхает атмосферный воздух, а выдыхаемый воздух поступает в мешок Дугласа или в спирометр Тисо (емкостью 100-200 л), иногда – к газовому счетчику, который непрерывно определяет его объем. В собранном воздухе определяют величины поглощения кислорода и выделения углекислого газа за единицу времени. В аппаратах закрытого типа используется воздух колокола аппарата, циркулирующий в закрытом контуре без сообщения с атмосферой. Выдыхаемый углекислый газ поглощается специальным поглотителем (рис. 25).
Рис. 25. Схема спирографа закрытого типа