Тема 28. Регуляция дыхания

Особенности дыхания в разных условиях

Мотивация изучения темы: организм осуществляет тонкое реагирование напряжения О₂ и СО₂ в крови – их содержание остаётся относительно постоянным, несмотря на различные потребности в нём, которые во время интенсивной мышечной работы могут увеличиться в несколько раз. Это постоянство достигается за счёт изменения частоты и глубины дыхания с помощью ритмичной посылки нервных импульсов от дыхательного центра к дыхательным мышцам.

Данная тема базируется на знаниях полученных студентами при изучении анатомических и гистологических особенностей системы дыхания (кафедра анатомии человека; гистологии, цитологии и эмбриологии) и физиологических особенностях системы крови и сердечнососудистой системы (кафедра нормальной физиологии).

Знание механизмов регуляции дыхания необходимо чтобы правильно понимать возможность их использования в профилактических, диагностических и лечебных целях при изучении дисциплин профессионального цикла.

Цели занятия.

Общая цель: изучения темы направлено на формирование компетенций по ФГОС специальности: ПК – 6; ПК-12, ПК- 16, ПК- 32.

Конкретные цели и задачи.

Конкретные цели и задачи.

В результате изучения темы студенты должны:

I уровень – иметь представление об особенностях дыхания при физических нагрузках, повышенном и пониженном атмосферном давлении, о нервном и гуморальном механизмах регуляции дыхания, о локализации нейронов дыхательного центра. _____________________________________________________________

II уровень – знать особенности дыхания в различных условиях: пониженного и повышенного давления, физической нагрузки, механизмы регуляции дыхания, клиническое значение всех уровней дыхательного центра. _____________________________________________________________

III уровень – уметь применять полученные знания для решения типовых задач, связанных с нарушением процессов регуляции дыхания в разных условиях, правильно интерпретировать полученные данные и делать своё заключение о состоянии регуляции дыхания организма используя справочную литературу.

_____________________________________________________________

IV уровень – владеть методами, позволяющими анализировать показатели дыхания при различных условиях, правильно их интерпретировать и выявлять условия, которые могут явиться причиной дыхательной недостаточности.

__________________________________________________________________

Этапы проведения практического занятия:

№ п/п	Название этапа	Цель этапа	Время
1	2	3	4
Вводная часть занятия			5-10 %
	Организация занятия	Мобилизовать внимание студентов на данное занятие	4 мин
	Определение темы, мотивации, цели, задач занятия	Раскрыть практическую значимость занятия в системе подготовки к профессиональной деятельности, сформировать мотив и, как следствие, активизировать познавательную деятельность студентов	5 мин
Основная часть занятия			%
1	2	3	4
	Контроль исходных знаний, умений и навыков	Проверка готовности студентов к занятию, выявление исходного уровня знаний, умений и навыков	30 мин
	Общие и индивидуальные задания на СРС в учебное время	Дифференцированное ориентирование студентов к предстоящей самостоятельной их работе	3 мин
	Демонстрация методики	Показать ориентировочную основу действия (ООД)	3 мин
	Управляемая СРС в учебное время	Овладение необходимыми общекультурными, профессиональными компетенциями, исходя из конкретных целей занятия	20 мин
	Реализация планируемой формы занятия (клинический разбор случая болезни, семинар, конференция и др.)	Контроль результатов обучения и оценка с помощью дескрипторов	10 мин
	Итоговый контроль	Оценивание индивидуальных достижений студента, выявление индивидуальных и типичных ошибок и их корректировка	5 мин
Заключительная часть занятия			5-10 %
	Подведение итогов занятия	Оценка деятельности студентов, определение достижения цели занятия. Преподаватель анализирует работу каждого студента. Подводит итоги занятия, делает выводы, определяет выполнение учебно-воспитательных целей, а также общий уровень подготовки студентов к занятию. Объявляет оценки студентам, отмечает хорошо и слабо подготовленных студентов, отвечает на вопросы.	7 мин
	Общие и индивидуальные задания на СРС во внеучебное время	Указание на самоподготовку студентов, ее содержание и характер	3 мин

Ориентировочная основа действия (ООД) по проведению практического занятия: в ходе отработки учебного материала используются интерактивные педагогические технологии, основанные на активизации индивидуальной (межличностный диалог, индивидуальная «мозговая атака») и коллективной мыследеятельности («мозговая атака», кейс – технология, групповая дискуссия).

Самостоятельная работа студентов направлена на закрепление темы при проведении оценки состояния дыхательной функции с помощью оценки кардио – респираторного индекса и проведении проб на задержку дыхания, позволяющих оценить компенсаторные возможности организма.

Задание	Программа действия	Ориентировочная основа действия
1. Проба Штанге	В работе участвуют два студента: испытуемый и инструктор. Испытуемый по команде производит глубокий вдох и максимально долго задерживает дыхание. Полученный результат сравнивается с нормой и даётся заключение о компенсаторных возможностях системы дыхания у испытуемого. Объяснить механизм непроизвольного вдоха	Исследуемый показатель свидетельствует о степени устойчивости организма к кислородному голоданию, что обусловлено компенсаторными возможностями его дыхательной системы. Анализ производится на основании следующих данных: до 39 сек – неуд., 39 – 40 сек – удовл., > 50 сек – хор.
2. Проба Гетче (Генче)	В работе участвуют два студента: испытуемый и инструктор. Испытуемый по команде производит глубокий выдох и максимально долго задерживает дыхание. Полученный результат сравнивается с нормой и даётся заключение о компенсаторных возможностях системы дыхания у испытуемого.	Устойчивость организма испытуемого к кислородной задолженности оценивается на основании следующих данных: до 35 сек – неуд., 35 – 39 сек – удовл., > 40 сек – хор.
3. Оценка кардио - респираторного индекса (индекс Хольденбрандта)	Студенты работают попарно: одна группа выполняет задание, другая – фиксирует показатели; затем меняются ролями. Определяется ЧСС и ЧД за мин. в покое и после дозированной физической нагрузки (20 приседаний). В обоих случаях рассчитывается соотношение ЧСС: ЧД. Полученные данные сопоставляются с нормой. Составляется заключение.	У здорового взрослого человека кардио - респираторный индекс составляет 4 – 5. Диагностическая значимость этого показателя заключается в том, что при физической нагрузке, если компенсаторные возможности систем сохраняются на достаточном уровне, он практически не изменяется
4. Функциональная проба на задержку дыхания после физической нагрузки	Студенты работают парами. Испытуемый сидит. Производит глубокий вдох с последующим глубоким выдохом и задерживает дыхание как можно дольше. Исследователь фиксирует время апноэ (сек). Повторить опыт после приседаний. Рассчитать соотношение ЧСС: апноэ в покое и после нагрузки. Результаты сопоставить с нормой и проанализировать.	Кратность соотношения ЧСС/апноэ в пределах 2 и менее свидетельствует о хорошей устойчивости к гипоксемии

Задания для контроля уровня сформированности компетенций в учебное время (тесты, задачи и т.д.).

Тесты.

Вариант 1.

1. Кто из отечественных учёных выявил морфофункциональные особенности дыхательного центра?

1) А.Н. Миславский;

2) А.А. Ухтомский;

3) И.П. Павлов.

2. Какой из отделов дыхательного центра обладает автоматией?

1) бульбарный;

2) область варолиева моста;

3) корковый отдел.

3. Возможно ли автономное дыхание у спинального животного?

1) да;

2) нет.

4. Где располагаются прессорный и депрессорный отделы СДЦ (сосудодвигательного центра)?

1) спинной мозг;

2) продолговатый мозг;

3) средний мозг;

4) ГПТ;

5) КБП.

5. Гладкая мускулатура бронхов преимущественно содержит

1) альфа – адренорецепторы;

2) бета – I – адренорецепторы;

3) бета – 2 – адренорецепторы;

4) холинорецепторы.

6. С каким уровнем дыхательного центра связывают паттерн дыхания?

1) спинальный,

2) область варолиева моста,

3) КБП.

7. В каких отделах ЦНС есть представительство дыхательного центра?

1) спинной мозг;

2) продолговатый мозг;

3) средний мозг;

4) варолиев мост;

5) мозжечок;

6) гипоталамус;

7) кора;

8) гипофиз;

9) лимбическая система.

8. Может ли человек сознательно регулировать функцию дыхания

1) да,

2) нет.

9. Как называется тип дыхания, являющийся признаком гипоксии мозга?

1) гаспинг,

2) Чейна – Стокса,

3) Биота.

10. У здорового человека в спокойном состоянии ведущим гуморальным фактором активности дыхательного центра является

1) гиперкапния;

2) гипоксемия;

3) ацидоз.

Вариант 2.

1. С активностью каких нейронов связано начало вдоха и где они располагаются?

1) α - инспираторные нейроны бульбарного отдела;

2) β – инспираторные нейроны бульбарного отдела

2. Активность каких рецепторов обеспечивается выдох?

1) хеморецепторов;

2) механорецепторов;

3) ирритантных рецепторов.

3. При каком напряжении О₂ гипоксемия является ведущим фактором в регуляции дыхательного центра?

1) 80 – 85 мм рт ст;

2) 50 – 60 мм рт ст.

4. На каком уровне дыхательного центра формируется основной ритм дыхания? 1) спинальном;

2) С3 – С5;

3) бульбарном;

4) варолиева моста;

5) мезенцефальном;

6) промежуточном;

7) корковом.

5. Какой эффект вызывает рефлекс Геринга – Брейера?

1) инспираторно-тормозной;

2) инспираторно-возбуждающий;

3) экспираторно-тормозной.

6. С активностью каких рецепторов связывают одышку при отёке лёгкого?

1) ирритантные;

2) юкстакапиллярные;

3) механорецепторы.

7. При каком напряжении СО₂ чувствительность дыхательного центра к нему снижается и ведущим фактором его активности будет гипоксемия?

1) гиперкапния от 20 и более мм рт ст;

2) гиперкапния от 50 и более мм рт ст;

3) гиперкапния от 70 и более мм рт ст;

8. Какие органы и функции внутреннего звена ФС, поддерживающей газовый состав крови, обеспечивают компенсацию дыхательной недостаточности?

1) сердечнососудистая система;

2) органы эритропоэза;

3) органы выделительной системы;

4) всё перечисленное верно.

9. Почему при рождении ребёнка необходимо сразу же отсосать содержимое носовых ходов?

1) возбуждаются механорецепторы слизистой носа;

2) исключается эффект «ныряльщика»;

3) раздражаются терморецепторы слизистой носа.

10. Виды центральных рецепторов, участвующих в регуляции дыхания … 1) механорецепторы дыхательных путей;

2) ирритантные рецепторы;

3) хеморецепторы;

4) барорецепторы.

Вариант 3.

1. Парциальное давление газов – это

1) их концентрация в жидкой среде;

2) их концентрация в тканях;

3) содержание газа в воздушной среде.

2. Напряжение газов – это

1) их содержание в жидкостях;

2) концентрация газа в воздухе;

3) количество газа в почве.

3. Кессонная болезнь может возникнуть при условии

1) высокогорья;

2) работе на глубине;

3) погружения на глубину;

4) резкого подъёма из области высокого давления в область низкого давления.

4. Какие факторы компенсируют дыхательную недостаточность у лиц, проживающих в условиях высокогорья?

1) увеличении вентиляции лёгких за счёт тахи- и гиперпноэ;

2) повышение активности ССС - увеличение УО и ЧСС, а также тонуса сосудов;

3) увеличение эритропоэза;

4) уменьшается активность выделительной системы;

5) снижение чувствительности тканей к О₂.

6) всё перечисленное верно.

5. Может ли быть кессонная болезнь у лётчиков и космонавтов?

1) да;

2) нет.

6. У больного в артериальной крови парциальное давление кислорода = 70 мм рт. ст., объемное содержание кислорода = 20 об. %. Ваш диагноз:

1) норма;

2) нарушение внешнего дыхания;

3) нарушение тканевого дыхания;

4) анемия;

5) отравление метгемоглобинообразователями.

7. При физической нагрузке Ph крови

1) не изменяется;

2) сдвигается в сторону ацидоза;

3) сдвигается в сторону алколоза.

8. Какой механизм приводит к увеличению вентиляции лёгких в самом начале физической нагрузки, когда ещё не развились гиперкапния и гипоксемия?

1) гуморальный;

2) нейрогенный;

9. Развитие высотной болезни сопровождается

1) гипоксемией;

2) гипокапнией;

3) ацидозом;

4) гиперкапнией.

10. При развитии кессонной болезни пострадавшему следует

1) дать О₂;

2) ввести бронхолитические средства;

3) поместить в камеру с соблюдением режимов работы на глубине и подъёме на поверхность.

Задачи.

1. Грозным признаком агонального состояния больного является появление дыхания Чейн-Стокса, называемое - периодическим. Оно проявляется в том, что дыхание перестаёт быть постоянным. После нескольких вдохов наступает пауза, затем снова несколько вдохов и пауза и т. д. Паузы удлиняются и, в конечном итоге, дыхание останавливается. Объясните сущность этого явления.

2. У каждой из двух собак перевязали по одному бронху и по одной ветви лёгочной артерии. Одна собака быстро погибла, другая осталась живой. Почему?

3. После выполнения работы на глубине моря 200 м, в связи с угрозой гипоксии, подъём водолаза был ускоренным. Какие явления могут развиться при этом в организме? Объясните механизм их возникновения. Как их предупредить?

4. При полёте на самолёте на высоте 6000 м, где атмосферное давление 355 мм рт. ст. внезапно произошла разгерметизация пассажирского салона. Объясните механизм явлений, развивающиеся в организме человека в данных условиях и обоснуйте их расчётом.

Ответы к тестам.

Вариант 1: 1 – 1; 2 – 1; 3 – 2; 4 -2; 5 – 3, 4; 6 -2; 7 – 1,2,4,6,7; 8 – 1; 9 – 2; 10 – 1.

Вариант 2: 1 – 1; 2 – 2; 3 – 2; 4 – 4; 5 – 1; 6 – 2; 7 – 3; 8 – 4; 9 – 2; 10 – 3.

Вариант 3: 1 – 3; 2 – 1; 3- 4; 4 – 6; 5 - 1; 6 – 2;7 – 2; 8 – 2; 9 – 1,2; 10 – 3.

Ответы к задачам.

1. Вдох начинается с возбуждения нейронов дыхательного центра, которые посылают импульсы в дыхательные мышцы. Ведущую роль в возбуждении этих нейронов играет углекислый газ. Следовательно, работу дыхательного центра определяют два фактора – возбудимость его нейронов и концентрация углекислого газа. При агонии резко снижается возбудимость нейронов дыхательного центра, поэтому они могут возбуждаться при действии обычных количеств углекислого газа. После нескольких дыхательных циклов наступает пауза, во время которой накапливаются значительные количества углекислого газа. Теперь он может возбудить дыхательный центр. Происходит несколько вдохов-выдохов, количество углекислого газа снижается и снова наступает пауза и т. д. Если не удаётся улучшить состояние больного человека, неизбежен летальный исход.

2. У первой собаки перевязку произвели с одной и той же стороны. В результате одно лёгкое полностью перестало функционировать, а другое сохранило свою функцию. У второй собаки перевязку выполнили с разных сторон, поэтому одно лёгкое перестало вентилироваться, а в другое не поступала кровь. Газообмен прекратился, что и привело к быстрой гибели.

3. На глубине 200 м давление увеличивается, в результате повышается растворимость газов в крови. При быстром подъеме из глубины растворимость газов резко падает, из жидкого состояния они вновь переходят в газообразное и выделяются в виде пузырьков, приводя к воздушной эмболии сосудов. В результате возникает «кесонная болезнь». Главную опасность здесь представляет азот, т.к. давление его выше и он не связан в организме. Во избежание кесонной болезни подъем из глубины следует производить медленно, чтобы свободный азот успевал выделиться из организма; В настоящее время в дыхательную смесь водолазам вводят вместо азота гелий, т.к. его коэффициент растворимости ниже.

4. При высоте 6000 м давление О₂ в атмосферном воздухе понижено:

В альвеолярном воздухе напряжение О₂ составит:

В результате, образование оксигемоглобина будет снижено (до 70)%), что нарушает дыхательную функцию крови. Развивается гипоксия, она приведет к одышке, что, в свою очередь, вызовет усиленное выделение СО₂ и снижение возбудимости дыхательного центра. В итоге развивается высотная болезнь.

Задания для самостоятельной подготовки к практическому занятию:

Перечень контрольных вопросов для самоконтроля знаний.

1. Какие вы знаете механизмы, регулирующие функцию дыхательных структур? Современное представление о структуре дыхательного центра (ДЦ). Роль А.Н. Миславского.

2. Характеристика специфических и неспецифических рефлексогенных зон, центральных и периферических рецепторов, участвующих в механизмах регуляции дыхания.

3. Роль гуморальных факторов в регуляции дыхания.

4. Понятие о рефлексе Геринга – Брейера.

5. Механизм первого вдоха новорождённого.

6. Как изменяется дыхание при физической нагрузке?

7. При каких обстоятельствах у человека может развиться высотная болезнь, какие изменения происходят в организме, какие компенсаторные механизмы включаются в таких случаях?

8. Механизм кессонной болезни. При каких видах деятельности возможна кессонная болезнь? Профилактические и лечебные мероприятия, направленные на коррекцию данного состояния.

9. Функциональная система поддержания газового состава крови.

Задания для СРС во внеучебное время.

1. Зарисовать схему ФС поддерживающую оптимальное для метаболизма содержание О₂ и СО₂ в крови

Поведение

2. Опишите механизм кессонной и горной болезни по схеме:

Название болезни	Причины	Последствия
Высотная болезнь	Условия пониженного давления	Последствия гипоксии: увеличивается вентиляция лёгких; повышается АД, увеличивается ЧСС. Последствия гипокапнии: снижается вентиляция лёгких, развивается слабость, цианоз, снижается ЧСС, снижается АД, головные боли, уменьшение глубины дыхания. На высоте свыше 7 км могут наступить потеря сознания, нарушение дыхания и кровообращения.
Кессонная болезнь	Переход от высокого давления к нормальному	Боли в мышцах, головокружение, рвота, одышка, потеря сознания, в тяжёлых случаях возникают параличи

Задания для самоконтроля подготовки к практическому занятию.

1. Роль механизмов, регулирующих функцию дыхательных структур.

2. Назовите уровни ДЦ, их клиническое значение.

3. Каким будет дыхание при сохранении только бульбарного отдела ДЦ?

4. Какие нейроны дыхательного центра «запускают» вдох?

5. Какие нейроны дыхательного центра подавляют вдох?

6. Где находится пневмотаксический центр?

7. Назовите ведущие факторы гуморального механизма регуляции.

8. За счёт каких механизмов отмечается гипервентиляция лёгких в процессе физической нагрузки?

9. Лицам, страдающим недостаточностью, прежде всего каких функций, следует запретить восхождение в горы?

10. Условия внешней и внутренней среды, приводящие к развитию кессонной болезни? Профилактика и лечение кессонной болезни.

Задания для самоконтроля подготовки к следующему занятию: «Методы исследования функции внешнего дыхания»

1. В чём особенность инструментальных методов исследования?

2. Какие инструментальные методы исследования функции дыхания вы знаете?

3. Чем отличаются абсолютные показатели функции дыхания от относительных?

4. Как определить должную ЖЁЛ у мужчин и женщин?

5. О чём свидетельствует уменьшение индекса Тиффно и увеличение соотношения времени выдоха к вдоху?

6. О чём свидетельствует уменьшение МОД, МВЛ и увеличение ЧД?

7. О чём свидетельствует уменьшение ЖЁЛ за счёт уменьшения РО_вд ?

8. Какими методами можно определить ЖЁЛ?

9. Какими методами можно определить проходимость воздухоносных путей?

10. Каким методом можно оценить силу дыхательной мускулатуры?

Оснащение практического занятия:

1. Наглядные пособия:

а) таблицы:

1. «Роль различных структур дыхательного центра в акте дыхания»

б) видеофильмы:

1. «Методика исследования дыхательной функции спортсмена»

2. Технические средства обучения: ТV, DVD.

Литература:

Основная

1. Нормальная физиология. / Под ред. В.М. Смирнова / Учебник. М.: Академия», 2012

2. Нормальная физиология. Учебник. / Под ред. А.В, Завьялова. В.М. Смирнова.- М.: «Медпресс-информ», 2009

3. Физиология человека. Учебник./ Под ред. В.М. Покровского, Г.Ф. Коротько.- М.: Медицина, 2003

4. Физиология человека. Учебник./ Под ред. Н.А. Агаджаняна, В.И. Циркина.-СП.: СОТИС, 2002

5. Нормальная физиология. Учебник. / Под ред. Р.С. Орлова, А.Д. Н Орлова. М. Издателькая группа «ГЭОТАР-Медиа», 2005

6. Нормальная физиология. Учебник. / Под ред.В.Н. Яковлева. М.: Издательский центр «Академия», 2006

7. Руководство к практическим занятиям по нормальной физиологии. / Под ред. С.М. Будылиной, В.М. Смирнова. М.: Издательский центр «Академия», 2005

Дополнительная литература:

1. Руководство к практическим занятиям по физиологии / Под ред. К.В.Судакова М.: Медицина, 2002

2. Нормальная физиология. Учебник. / Под ред. К.В. Судакова – М.: «ГЭОТАР-Медиа», 2012

3. Физиология человека: атлас динамических систем /К.В. Судаков, В.В. Андрианов, Ю.Е. Вагин, И.И. Киселёв - М.: ГЭОТАР – Медиа, 2009