РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

ТЮМЕНСКАЯ ОБЛАСТЬ

Ханты-мансийский автономный округ-югра

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ХМАО

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ХАНТЫ‑МАНСИЙСКОГО ОКРУГА

«Утверждаю»

Зав. кафедрой, к.м.н., доцент

__________ Павловская В.С.

«____» __________ 2009 г.

Методическая разработка практического (лабораторного) занятия

для студентов II курса по специальности лечебное дело.

Тема занятий «ВНЕШНЕЕ ДЫХАНИЕ»

Методическую разработку подготовила доцент кафедры физиологии, к.б.н. Юрина М.А.

Методическая разработка обсуждена и утверждена на кафедральном совещании № 1

«18» октября 2006 г.

• Продолжительность изучения темы: 7 часов;

из них на занятие 4 часа; самостоятельная работа 3 часа

• Место проведения учебная комната

Цель занятия: Познакомится с современными представлениями о процессе дыхания, его механизмах и этапах.

Задачи 1.Теоретически

• знать систему дыхания и ее роль в организме;

• знать процессы и механизмы внешнего дыхания;

• знать способы транспортировки газов в крови.

2.Практически

• уметь оценить клинико-физиологические показатели внешнего дыхания и дать толкование о функциональных возможностях аппарата внешнего дыхания.

• уметь определять статические и динамические показатели внешнего дыхания.

Изучение данного раздела представляет интерес не только для теоретической медицины, но и клинической практики. Изучение механизмов осуществляющих и регулирующих процессы дыхания необходимы для понимания этиологии, патогенеза и диагностики заболеваний органов дыхательной системы.

• Методические рекомендации по самоподготовке

Дыхание— газообмен кислорода и углекислого газа между клетками организма и внешней средой состоит из следующих этапов: внешнее дыхание (происходит в органах дыхания), транспорт газов во внутренней среде организма (происходит в крови) и тканевое дыхание.

Внешнее дыхание— поступление газов (вдох) и отведение воздуха (выдох) из внешней среды по дыхательным путям к респираторному отделу лёгких и двусторонняя диффузия газов через аэрогематический барьер (т.е. между полостью альвеол и просветом кровеносных капилляров межальвеолярных перегородок).

Тканевое дыхание— двусторонняя диффузия газов из просвета кровеносных капилляров к митохондриям клеток внутренних органов. Термин «тканевое дыхание» имеет и более широкое значение — утилизация O2 в метаболизме клеток, точнее — окислительное фосфорилирование (взрослый человек в состоянии покоя на 1 кг массы в 1 мин потребляет 3,5 мл кислорода).

Внешнее дыхание — основная функция аппарата дыхания. Помимо функции внешнего дыхания, органы дыхания выполняют множество сопряжённых и дополнительных функций (регуляция КЩР, голосообразование, обоняние, кондиционирование воздуха), а также эндокринную, метаболическую и иммунологические функции. Аппарат дыхания состоит из дыхательных путей, респираторного отдела лёгких, грудной клетки (включая её костно-хрящевой каркас и нервно-мышечную систему), сосудистой системы лёгких, а также нервных центров регуляции дыхания.

Функция внешнего дыхания — вентиляция и перфузия ткани лёгких. Вентиляция лёгких(V) — функция воздухоносных путей.Перфузия респираторного отдела(Q) — важная характеристика функции внешнего дыхания. Лёгочная вентиляция Функцию внешнего дыхания осуществляют лёгкие, состоящие из воздухоносных путей и респираторного отдела (респираторная поверхность).

Воздухоносные пути: здесь происходит активный перенос воздуха путём конвекции (за счёт разности давлений) из атмосферы к респираторной поверхности и в обратном направлении. Начиная от трахеи, трубки воздухоносных путей разделяются дихотомически (надвое), образуя последовательно бронхи (и бронхиолы): главные, долевые, сегментарные, дольковые, ацинарные (терминальные), респираторные. Активный перенос воздуха осуществляется за счёт работы дыхательных мышц, обеспечивающих дыхательные движения с частотой (f) от 12 за 1 мин. Другими словами, функция воздухоносных путей — вентиляция лёгких (V) Выдох в норме при спокойном дыхании является пассивным. Поверхность альвеол образована плоскими клетками (респираторные альвеолоциты), входящими в состав аэрогематического барьера. Помимо множества респираторных альвеолоцитов (альвеолоциты типа I), в стенку альвеолы вмонтированы единичные эпителиальные клетки, синтезирующие компоненты сурфактанта (альвеолоциты типа II), а на поверхности альвеолы находятся альвеолярные макрофаги. Аэрогематический барьер образован плёнкой сурфактанта, респираторным альвеолоцитом, его базальной мембраной, базальной мембраной эндотелиальной клетки и эндотелиальной клеткой. Между базальными мембранами альвеолоцита и эндотелия присутствуют компоненты межклеточного матрикса (в том числе эластические структуры), но диффузия газов наиболее эффективно происходит именно через аэрогематический барьер, его толщина в минимальном варианте составляет около 0,5 мкм.

Вдох (I, от англ. inspiration — инспирация) в покое в среднем продолжается 2 с. При вдохе дыхательные мышцы нагнетают атмосферный воздух в дыхательные пути, производя работу по преодолению как сопротивления в дыхательных путях, так и сопротивления структур грудной клетки. При вдохе происходит активное увеличение объёма грудной полости и пассивное увеличение объёма лёгких. Часть энергии сокращения мышц при вдохе накапливается в упругих эластических структурах грудной клетки и лёгких.

Выдох(E, от англ. expiration — экспирация) в покое в среднем продолжается 3 с. В состоянии покоя выдох осуществляется пассивно (в том числе за счёт растянутых эластических структур). При нагрузках на организм, когда возрастает потребность в кислороде, необходима дополнительная работа дыхательных мышц. При выдохе происходит уменьшение объёма грудной полости и объёма лёгких.

Дыхательные мышцы подразделяют на осуществляющие вдох (инспираторные, мышцы вдоха) и выдох (экспираторные, мышцы выдоха), а инспираторные дыхательные мышцы — на основные и вспомогательные.

Инспираторные мышцы:

- Основные (обеспечивают вдох в состоянии покоя): диафрагма, наружные межрёберные, внутренние межхрящевые. При дыхании в состоянии покоя купол диафрагмы смещается вертикально примерно на 2 см, при форсированном дыхании перемещения купола диафрагмы могут достигать 10 см. Таким образом, движения диафрагмы вниз и вверх увеличивают или уменьшают вертикальные размеры грудной полости, а приподнимание или опускание рёбер соответственно увеличивает или уменьшает диаметр грудной клетки в переднезаднем и боковом направлениях.

- Вспомогательные мышцы (лестничные, грудино-ключично-сосцевидные, трапециевидные, большие и малые грудные и ряд других) включаются в обеспечение вдоха при значительных запросах организма к потреблению кислорода.

Экспираторные мышцы: внутренние межрёберные, а также внутренние и наружные косые, прямые и поперечные мышцы живота. При сокращении брюшных мышц возрастает давление в брюшной полости, это приподнимает диафрагму и приводит к уменьшению объёма грудной полости.

Тип дыхания. Изменение объёма грудной клетки у мужчин и женщин происходит преимущественно за счёт перемещений диафрагмы (брюшной, или диафрагмальный тип дыхания). Ранее полагали, что для женщин характерен так называемый грудной (рёберный) тип дыхания, при котором значительный вклад в увеличение объёма грудной клетки вносят сокращения наружных межрёберных мышц.

Сопротивление (R).Работа, выполняемая дыхательными мышцами, направлена на преодоление всех видов сопротивления (сопротивление движению воздуха в дыхательных путях [около 80%], сопротивление тканей, т.е. структур лёгкого и органов грудной и брюшной полостей [около 20%], а также сил гравитации). Различают вязкое (неэластичное) и упругое (эластическое) сопротивление. На долю вязкого сопротивления приходится примерно 60%, упругого — около 40% от всего сопротивления.

- Вязкое сопротивлениеобусловлено аэродинамическим сопротивлением воздухоносных путей (примерно 90% всего вязкого сопротивления) и неэластическими свойствами органов и тканей (около 10%).

- Аэродинамическое сопротивлениевоздухоносных путей зависит от характера и скорости потока в просвете путей и от суммарной площади поперечного сечения путей.

Характер потока может быть ламинарным, турбулентным или сочетать свойства того и другого (промежуточный тип). Характеристики ламинарного потока описывает закон Пуазейля: поток воздуха (v) или объём вдоха (дыхательный объём, см. ниже) — VE) прямо пропорционален разности давлений — DP и обратно пропорционален сопротивлению — R):

Упругое сопротивлениеопределяется эластичностью органов и тканей (в первую очередь эластическими структурами в составе лёгкого, вмонтированными практически во все воздухоносные пути, их особенно много на уровне альвеол) и силами поверхностного натяжения на границе раздела фаз (преимущественно на покрытой сурфактантом поверхности альвеол). На долю эластических структур приходится примерно 40%, на долю поверхностного натяжения около 60% от всего упругого сопротивления.

Значения сопротивления:

1. В состоянии покоя у взрослого человека Raw варьирует от 0,6 до 2,3 см водн.ст. (среднее — 1,5 см водн.ст., при этом на глотку и гортань приходится 0,6 см водн.ст., столько же на воздухоносные пути диаметром >2 мм, а диаметром <2 мм всего 0,3 см водн.ст.).

2. При хронических обструктивных заболеваниях лёгкого Raw увеличивается до 5,0 см водн.ст. и даже до 10,0 см водн.ст. (преимущественно за счёт воздухоносных путей диаметром <2 мм).

Увеличение значения Raw происходит в результате сокращения ГМК воздухоносных путей, что наблюдается при увеличении так называемого тонуса блуждающего нерва (освобождающийся из окончаний парасимпатических нервов ацетилхолин взаимодействует с мускариновыми ацетилхолиновыми рецепторами на поверхности ГМК) и при освобождении гистамина из тучных клеток воздухоносных путей (типичная для приступа бронхиальной астмы ситуация).

Уменьшение значения Raw происходит в результате расслабления ГМК воздухоносных путей, что наблюдается под влиянием адреналина и других агонистов b₂–адренергических рецепторов на поверхности ГМК.

Давление в дыхательном аппарате. При осуществлении дыхательного цикла в альвеолах и во внутриплевральном пространстве лёгких изменяется давление. Наибольшее значение как для осуществления вдоха и выдоха, так и для оценки параметров функции внешнего дыхания имеют альвеолярное (PA), внутриплевральное (Ppl) и транспульмональное (PTP) давление.

Дыхательная пауза. В состоянии покоя (вне вдоха и выдоха) давление во всех частях дыхательной системы и во всех альвеолах равно атмосферному (PB), то есть PA составляет 0 см водн.ст.; другими словами, движения воздуха нет.

Вдох. Во время вдоха PA уменьшается до –1 см водн.ст., и поток воздуха течёт к альвеолам.

Выдох. На выдохе PA увеличено до +1 см водн.ст., поток воздуха течёт от альвеол во внешнюю среду.

Внутриплевральное давление (Ppl) — давление жидкости в узком пространстве между висцеральной и париетальной плеврой. Значение PPI контролируется мозгом посредством сокращения дыхательных мышц. Ppl имеет 2 компонента — статический (-PTP) и динамический (PA). Ppl создаётся направленной внутрь эластической тягой лёгких и уравновешивающей её эластической тягой грудной клетки, направленной наружу. Ppl в покое составляет –4–5 см водн.ст. (0,3–0,5 кПа). Во время вдоха сила тяги грудной клетки наружу увеличивает отрицательное Ppl, доводя его до –7,5 см вод. ст.

Транспульмональное давление(PTP) — разность между альвеолярным и внутриплевральным давлением (PA — Ppl). PTP — статический параметр, не влияющий на потоки воздуха и прямо не контролируемый мозгом. Нормально РTP составляет на выдохе –3–4 см водн.ст., на вдохе –9–10 см водн.ст., при глубоком вдохе до –20 см водн.ст.

Респираторный отдел: здесь путём диффузии осуществляется перенос газов к респираторной поверхности альвеол и газообмен через аэрогематический барьер (т.е. между полостью альвеол и кровью, находящейся в кровеносных капиллярах межальвеолярных перегородок). Газообмен респираторного отдела в существенной степени зависит от параметров кровотока через капилляры межальвеолярных перегородок, т.е. от их перфузии кровью. Перфузия респираторного отдела (Q) — важная характеристика функции внешнего дыхания.

Воздухоносные пути респираторного отдела (респираторные бронхиолы, альвеолярные ходы, преддверие, альвеолярные мешочки, полость альвеол) соответствуют поколениям трубок 17–23 с очень небольшой скоростью потока в них. Другими словами, перемещение газов в них происходит не путём конвекции (как в воздухоносных путях более крупного калибра), а путём диффузии.

Альвеолы— полусферические структуры диаметром от 70 мкм до 300 мкм. Суммарная площадь всех альвеол (около 300 млн) от 50 м2 до 100 м2, их максимальный объём от 5 л до 6 л, что составляет не менее 97% объёма лёгких.

Аэрогематический барьер.Между полостью альвеолы и просветом капилляра происходит газообмен. Структуры, образующие минимальной толщины аэрогематический барьер: альвеолярные клетки I типа (0,2 мкм), общая базальная мембрана (0,1 мкм), уплощённая часть эндотелиальной клетки капилляра (0,2 мкм). В сумме это составляет 0,5 мкм. Реально в состав барьера входят выстилающая альвеолярную поверхность плёнка сурфактанта и межклеточное вещество (интерстиций) между базальными мембранами альвеолоцитов и капилляров, что увеличивает путь газообмена до нескольких микрометров.

Сурфактант — эмульсия фосфолипидов, белков и углеводов; 80% составляют глицерофосфолипиды, 10% — холестерол и 10% — белки. Общее количество сурфактанта в лёгких крайне невелико. На 1 м2 альвеолярной поверхности приходится около 50 мм3 сурфактанта. Толщина его плёнки составляет 3% общей толщины аэрогематического барьера. Эмульсия образует на поверхности альвеол мономолекулярный слой. Главный поверхностно-активный компонент сурфактанта — дипальмитоилфосфатидилхолин — ненасыщенный фосфолипид, составляющий более 50% фосфолипидов сурфактанта. Сурфактант содержит ряд уникальных белков, способствующих адсорбции дипальмитоилфосфатидилхолина на границе двух фаз. Среди белков сурфактанта выделяют SP-A, SP-B, SP-C, SP-D. Белки SP-B, SP-C и глицерофосфолипиды сурфактанта ответственны за уменьшение поверхностного натяжения на границе воздух–жидкость. Белки SP-A и SP-D участвуют в местных иммунных реакциях, опосредуя фагоцитоз. Рецепторы SP-A имеются в альвеолоцитах II типа и в макрофагах.

¨ Поверхностное натяжение (T) окружённого водой пузырька газа радиусом r стремится уменьшить объём газа в пузырьке и увеличить его давление (P). Состояние равновесия между действующими силами описывает уравнение Лапласа:

P = 2T/r, т.е. T = 0,5r´P

T альвеол без сурфактанта примерно равно 50 дин/см, T альвеол с нормальным количеством сурфактанта на их поверхности колеблется от 5 до 30 дин/см.

Сурфактант необходим для начала дыхания при рождении ребенка. До рождения лёгкие находятся в спавшемся состоянии. Ребёнок после рождения делает несколько сильных дыхательных движений, лёгкие расправляются, а сурфактант удерживает их от спадения (коллапса). Недостаток или дефекты сурфактанта вызывают тяжёлое заболевание (синдром дыхательного дистресса). Поверхностное натяжение в лёгких у таких детей высокое, поэтому многие альвеолы находятся в спавшемся состоянии.

Кровоснабжение лёгкихосуществляется из двух источников — лёгочных артерий лёгочного ствола, начинающегося от правого желудочка (малый круг кровообращения) и бронхиальных артерий (ветви грудной части аорты, большой круг кровообращения). Лёгочные артерии содержат дезоксигенированную венозную кровь, их разветвления следуют вместе с разветвлениями воздухоносных путей и распадаются на капилляры межальвеолярных перегородок. После газообмена кровь собирается в бассейн лёгочных вен. Бронхиальные артерии содержат оксигенированную кровь, кровоснабжают по преимуществу проводящие воздухоносные пути. Венозная кровь оттекает в бассейн лёгочных вен и в значительно меньшей степени в непарную вену.

Оценка функции внешнего дыхания

Для характеристики функции внешнего дыхания применяют значительное количество показателей, позволяющих оценивать разные стороны вентиляции лёгких и перфузии респираторного отдела (в том числе при обструктивных и рестриктивных заболеваниях лёгких). Обструктивныезаболевания связаны с обструкцией, т.е. с уменьшением проходимости дыхательных путей. При этих заболеваниях наблюдается затруднение изгнания воздуха из лёгких, что требует дополнительных усилий дыхательной мускулатуры на выдохе. Вдох, как правило, не изменён, тогда как выдох значительно удлинён и сопровождается сухими хрипами (сипением, свистом). Для диагностики обструктивных нарушений достаточно записать кривую поток–объём форсированного выдоха (см. ниже).Рестриктивные заболевания связаны с ограничением расправления лёгких, что проявляется снижением лёгочных объемов и ухудшением диффузии (в том числе за счёт уменьшением дыхательной поверхности). Пациент не может глубоко вдохнуть, тогда как выдох свободен, но заметно укорочен. Спирограмма и кривая поток–объём форсированного выдоха позволяют говорить лишь о вероятной рестрикции. Достоверно рестрикция может быть установлена при регистрации параметров дыхания при использовании методов с разведением газов (гелия или азота).

При исследовании функции внешнего дыхания изучают лёгочные объёмы и ёмкости (V), объёмные скорости потока и диффузионную ёмкость (D).

Лёгочные объёмы (V) определяют с помощью спирометра. Ряд параметров спирограммы выражают в относительных величинах (%%), диапазоном нормы считают 80–120%. Для оценки лёгочной вентиляции используют значения нижерассмотренных 4 статичных легочных объёмов: дыхательного объёма, резервного объёма вдоха, резервного объёма выдоха и остаточного объёма лёгкого (остаточный объём лёгких нельзя определить с помощью спирометра, его можно измерить с помощью одного методов разведения газов (разведения гелия или вымывания азота) или при общей бодиплетизмографии.

Спирометрия (спирография)— простой и доступный метод исследования функции лёгких.

Спирограф — прибор для непрерывной графической регистрации изменения объёмов вдыхаемого и выдыхаемого воздуха. Спирограмма. Запись начинается с момента максимально глубокого вдоха, затем пациент спокойно выдыхает воздух, после чего повторяет последний маневр с максимальным усилием. Применение. Спирометрия помогает не только изучать функцию внешнего дыхания, но и дифференцировать обструктивные болезни лёгких от рестриктивных, оценивать тяжесть дыхательной недостаточности и её динамику.

Дыхательный объём(ДО; VE, или VT — tidal volume) — объём воздуха, поступающий в лёгкие за один вдох или выходящий из лёгких при последующем выдохе при спокойном дыхании (норма 0,4–0,5 л, у детей — 3–5 мл/кг). Поскольку организм потребляет больше O2 (~250 мл/мин), чем образует CO2 (~200 мл/мин), объём воздуха на вдохе примерно на 4% больше объёма воздуха на выдохе. Поэтому для более точных исследований измеряют объём выдоха — expired lung volume (VE).

Альвеолярный объём(АО, VA) — часть ДО (VE), участвующая в газообмене.Анатомически мёртвое пространство— часть пространства дыхательных путей, заполненная воздухом, не участвующим в газообмене — остаток от (ДО — АО [VE — VA]) — примерно 30% от ДО (VE), около 155 мл.Резервный объём вдоха(РОвд; IRV — inspiratory reserve volume) — дополнительный объём воздуха (1,9–2,5 л), который можно вдохнуть после нормального вдоха.Резервный объём выдоха(РОвыд; ERV — expiratory reserve volume) — дополнительный объём воздуха (1,1–1,5 л), который можно выдохнуть после окончания нормального выдоха.Остаточный объём лёгкого(ООЛ; RV — residual volume) — объём воздуха (1,5–1,9 л), остающийся в лёгких после максимального выдоха.Ёмкость вдоха(Евд; IC — inspiratory capacity — Евд = ДО + Ровд) равна сумме дыхательного объёма (ДО [VE]) и резервного объёма вдоха (Ровд [IRV]) — количество воздуха, которое можно максимально вдохнуть после нормального выдоха. Евд составляет 2,3–3,0 л.Функциональная остаточная ёмкость(ФОЕ; FRC — functional residual capacity) — объём воздуха, остающийся в лёгких в конце нормального выдоха (около 2,5 л): ФОЕ = ООЛ + РОвыд. (FRC = ERV + RV). ФОЕ (FRC) в норме составляет 2,6–3,4 л.Жизненная ёмкость лёгких(ЖЕЛ, VC — vital capacity) равна сумме дыхательного объёма (ДО [VE]), резервного объёма вдоха (РОвд [IRV]) и резервного объёма выдоха (РОвыд [ERV]). Это максимальный объём воздуха (от 3,4 л до 4,5 л), изгоняемый из лёгких вслед за максимальным вдохом: ЖЕЛ = ДО + РОвд + РОвыд (VC = VE + IRV + ERV).Форсированная жизненная ёмкость лёгких— ФЖЕЛ (forced vital capacity — FVC), 4,6 л) — аналогична ЖЕЛ (VC) при максимально возможном вдохе и выдохе с максимальной силой и скоростью.Общая ёмкость лёгких(ОЕЛ, TLC — total lung capacity) — максимальный объём воздуха (от 4,9 л до 6,4 л), находящийся в лёгких после максимального вдоха — равна сумме жизненной ёмкости лёгких — ЖЕЛ (VC) и остаточного объёма лёгких — ООЛ (RV). Отношение остаточного объёма лёгкого к общей ёмкости лёгких — ООЛ/ОЕЛ (RV/TLC) в норме <0,25. Увеличение этого показателя вследствие увеличения ООЛ (RV) происходит при обструктивных заболеваниях, а вследствие уменьшения ОЕЛ (TLC) при рестриктивных заболеваниях.

Вышеперечисленные статические лёгочные объёмы и ёмкости отражают эластические свойства лёгких и грудной клетки. Динамические лёгочные объёмы и ёмкости отражают проходимость дыхательных путей. Получение некоторых из нижеперечисленных показателей требует применения не только спирометрии, но и других подходов (например, теста с разведением гелия). Минутный объём дыхания(МОД, VE) — количество воздуха, проходящего через воздухоносные пути каждую минуту. МОД равен дыхательному объёму (ДО), умноженному на частоту дыхательных движений в минуту (ЧДД): МОД = ДО´ЧДД (VE = VT´f). Так как ДО (VT) в норме составляет примерно 0,5 л, а нормальная ЧДД (f) от 12 до 15 в минуту, то МОД составляет 6–8 л/мин.Максимальная вентиляция лёгких (МВЛ) — максимальное количество воздуха, которое может быть провентилировано через лёгкие за 1 мин — произведение частоты дыхательных движений — ЧДД (f) на ёмкость вдоха — Евд (IC): МВЛ = ЧДД´Евд (f´IC). Средние значения МВЛ у мужчин — 140 л/мин, у женщин — 130 л/мин.Объём форсированного выдоха за 1 с (ОФВ1, FEV1 — forced-expiratory volume in one second) — объём воздуха, изгоняемый с максимальным усилием из лёгких в течение первой секунды выдоха после глубокого вдоха; т.е. часть ФЖЕЛ (FVC), выдыхаемая за первую секунду. Прежде всего ОФВ1 (FEV1) отражает состояние крупных дыхательных путей и часто выражается в процентах от жизненной ёмкости лёгких (ЖЕЛ, VC). Нормальное значение ОФВ1 (FEV1) = 75% ЖЕЛ (VC).Индекс Тиффно— отношение объёма форсированного выдоха за 1 с (ОФВ1, FEV1) к жизненной ёмкости лёгких (ЖЕЛ, VC; ОФВ1 часто также выражают в процентах от форсированной жизненной ёмкости лёгких — ФЖЕЛ, FVC). Значение индекса Тиффно прямо пропорциональное силе выдоха и в норме составляет около 80%; значение этого индекса важно для выявления обструктивных нарушений, но также помогает в диагностике рестриктивных расстройств. Снижение ОФВ1 (FEV1) без снижения ФЖЕЛ, т.е. ОФВ1/ФЖЕЛ (FEV1/FVC) <70% свидетельствует об обструкции; снижение обоих показателей (ОФВ1 и ФЖЕЛ, т.е. ОФВ1/ФЖЕЛ ³80%) указывает на рестриктивную патологию.Максимальная объёмная скоростьв средней части экспираторного маневра — МОС25%–75% (average mid-maximal expiratory flow — FEF25–75) — скорость потока форсированного выдоха в его середине, т.е. между 25% и 75% ФЖЕЛ (FVC); иначе обозначают как максимальный поток середины выдоха (mid-maximal expiratory flow — MMEF). МОС25%–75% прежде всего отражает состояние мелких дыхательных путей и не зависит от мышечных усилий, этот показатель более информативен, чем ОФВ1 (FEV1) при выявлении ранних обструктивных нарушений. Пик объёмной скорости выдоха (мощность выдоха, peak expiratory flow rate — PEFR) — максимальная объёмная скорость, которую пациент может развить при форсированном выдохе — показатель проходимости дыхательных путей на уровне трахеи и крупных бронхов. Зависит от мышечного усилия пациента. Резерв дыхания (РД) характеризует возможность увеличения лёгочной вентиляции (в норме 85–90%) и рассчитывается по разности максимальной вентиляции лёгких (МВЛ) и минутного объёма дыхания (МОД, VE).

Общая податливость обоих лёгких (C) у взрослого человека составляет около 200 мл воздуха на 1 см водн.ст. Это означает, что при увеличении транспульмонального давления (Pтп) на 1 см водн.ст. объём лёгких увеличивается на 200 мл.

Альвеолярная вентиляция

· Газы в альвеолах. В воздухоносные пути извне поступает воздух (смесь газов), содержащий в основном азот и кислород и значительно меньше диоксида углерода, аргона и других инертных газов. Поскольку вдыхаемый воздух увлажняется, парциальное (частичное; при условии, что доля конкретного газа в смеси газов равна 1) давление кислорода (Po2) в воздухоносных путях уменьшается.

Перфузия — процесс, в ходе которого дезоксигенированная кровь лёгочных артерий проходит через лёгкие и оксигенируется. Другими словами, между полостью альвеолы и просветом капилляра межальвеолярных перегородок происходит газообмен путём простой диффузии газов по градиенту их концентрации (в соответствии с законом Фика, см. уравнение 2–1). В частности, чем меньше структур между полостью альвеолы и просветом капилляра, тем эффективнее диффузия. Диффузионный путь при газообмене оценивают в 0,2–3,0 мкм. Таким образом, для оценки лёгочного газообмена важны характеристики перфузии (Q), альвеолярной вентиляции (VA), а также вентиляционно–перфузионные отношения (VA/Q).

· Лёгочные артерии (диаметр около 3 см, внутрисосудистое давление от 9 до 24 мм рт.ст.) содержат дезоксигенированную венозную кровь, их разветвления (артерии [их диаметр <200 мкм], артериолы [диаметром от 10 мкм до 200 мкм]) следуют вместе с разветвлениями воздухоносных путей и распадаются на капилляры межальвеолярных перегородок. Эти внутрилёгочные капилляры имеют внутренний диаметр около 8 мкм и длину около 10 мкм (этот отрезок эритроцит проходит примерно за 0,75 с, обмениваясь за это время газами примерно с 2–3 альвеолами). После газообмена кровь собирается в бассейн лёгочных вен (вены — в отличие от артерий — располагаются отдельно от разветвлений воздухоносных путей). Общий объём лёгочной циркуляции около 500 мл (10% от всей крови). Лёгочное сосудистое сопротивление. На характеристики лёгочного кровотока влияют гравитация (g), альвеолярное давление (PA), градиент артериального и венозного кровотока (Pa — Pv) и лёгочное сосудистое сопротивление (RPV):

¨ Нормально RPV составляет 1,0 мм рт.ст./л/мин [( 14 мм рт.ст. — 8 мм рт.ст.)¸6 л/мин]. Другими словами, сопротивление в малом круге кровообращения примерно на порядок величины меньше, чем в большом круге кровообращения. Малая величина RPV позволяет значительно увеличить при необходимости перфузию лёгких (в основном за счёт увеличения внутреннего диаметра сосудов и мобилизации временно выключенных сосудов, но не за счёт увеличение внутриартериального давления).

• Базисные знания студентов, необходимые для реализации целей занятия:

Знать:

1. Органы, формирующие дыхательную систему.

2. Функции дыхательных путей и легкого.

3. Значение дыхания для организма и его основные этапы.

4. Газообмен в легких и факторы его определяющие.

5. Транспорт газов кровью.

Уметь:

1. Рисовать схемы строения бронхов и ацинусов.

2. Рисовать схему спирограммы.

3. Рисовать схему аэрогематического барьера.

4. Рисовать схему диссоциации оксигемоглобина.

План проведения занятия:

1. Вводное слово преподавателя о цели занятия и схеме его проведения. Ответы на вопросы студентов.

2. Устный опрос.

3. Учебно-практическая и исследовательская работа студентов.

Вопросы для самоподготовки к занятию:

1.Система дыхания, ее основные компоненты, значение дыхания для организма основные этапы дыхания.

2. Биомеханика вдоха и выдоха. Внутриплевральное давление, его значение.

3. Состав и парциальное давление газов во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе.

4. Показатели внешнего дыхания (легочные объемы, емкости, вентиляция легких).

5. Перенос газов кровью. Кривая диссоциация оксигемоглобина. Особенности транспорта углекислого газа.

6. Газообмен между альвеолярным воздухом и кровью. Газообмен между кровью и тканями.

УЧЕБНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ И ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА:

Задание № 1

Просмотрите видеофильм «Внешнее дыхание» и «Перенос газов кровью». Обсудите его с преподавателем.

Задание № 2

Ответьте на следующие вопросы:

1. Какое значение для организма имеет процесс дыхания?

2. Что такое внешнее дыхание?

3. Каково значение воздухоносных путей в процессе дыхания?

4. Как осуществляется вдох при спокойном дыхании?

5. Как осуществляется выдох при спокойном дыхании?

6. Как происходит глубокий вдох?

7. Как происходит глубокий выдох?

8. Какие легочные объемы вы знаете?

9. Что такое минутный объем дыхания?

10. Как и почему изменяется внутриплевральное давление при вдохе и при выдохе?

11. Что такое эластическая тяга легких?

12. Чем обусловлена эластическая тяга легких?

13. Что такое пневмоторакс?

14. Чем по составу отличается выдыхаемый воздух от вдыхаемого?

15. Каков механизм газообмена между альвеолярным воздухом и кровью?

16. Каков механизм обмена между кровью и тканями?

17. Что такое кислородная емкость крови?

18. Как осуществляется транспорт кислорода кровью?

19. Как осуществляется транспорт диоксида углерода кровью?

20. Какова роль эритроцитов в транспорте диоксида углерода?

21. Какова роль карбоангидразы в крови?

Задание № 3

Проанализируйте ситуационные задачи:

1. Произошло пулевое ранение грудной клетки. Как изменяется функция легких?

2. Какова кислородная емкость крови (КЕК), если количество Нв в крови равно 15г/%?

3. В каком направлении смещается кривая диссоциации оксигемоглобина при интенсивной мышечной работе и почему?

4. Шахтер имеет грудную клетку большого объема, а ЖЕЛ около 2л. Объясните почему?

5. Хорошие пловцы перед тем, как нырнуть, в течение нескольких секунд глубоко и часто дышат. Для чего они так делают? Каков механизм изменения дыхания в этом случае?

Задание № 4

Выполните следующие лабораторные работы. Сделайте выводы.

1. Спирометрия.

Необходимы: Водный (волюметрический) или воздушный (сухой) спирометр, мундштук, спирт, вата. Объект исследования- человек.

Цель работы: определить жизненную емкость легких и легочные объемы.