Особенности исследования системы органов дыхания. Исследование функционального состояния системы внешнего дыхания Определение функциональных возможностей органов системы внешнего дыхания

С каждым годом возрастает массовость спорта. Совместно с врачами спортивной медицины врачи общей лечебно-профилактической сети наблюдают за спортсменами, оценивают состояние здоровья, функциональное состояние систем и органов, лечат спортсменов. У спортсменов имеются особенности состояния систем и органов, в том числе и системы внешнего дыхания.

В настоящее время культивируется более 100 видов спорта.

Функциональное состояние системы внешнего дыхания спортсменов оценивают, применяя общепринятые величины, разработанные для популяции вообще, а не специализированные, «спортивные». Чисто «спортивные» величины не являются рациональными. Главной задачей наблюдения является выявление и оценивание сдвигов в функциональном состоянии системы внешнего дыхания у одних спортсменов по сравнению с другими и с людьми, которые не занимаются спортом.

Исследуя функциональное состояние системы внешнего дыхания у спортсменов является разумным различать «функциональные возможности» и «функциональные ». жизненной емкости легких (ЖЕЛ) указывает только на потенциальные возможности роста дыхательного обьема (ДО) при физической нагрузке и при других условиях, когда это необходимо. Величина минутной вентиляции легких (МВЛ) показывает, в какой мере эти возможности используются в действительности. В связи с этим можно рекомендовать упражнения, которые либо развивают функциональные возможности, либо развивают умение использовать эти возможности, т. е. функциональные способности.

При традиционном врачебном осмотре систему дыхания изучают после сердечно-сосудистой системы, главной системы жизнеобеспечения организма. По мере , как увеличивается выполняемой физической нагрузки, прекращается рост потребления кислорода: как только минутный сердечный обьем достигает своего предела. Минутный сердечный обьем является фактором, который ограничивает способности кислородтранспортной системы в целом.

Из-за большой энергоемкости носового дыхания спортсмены вынуждены переходить на ротовое, при котором рабочее гиперпноэ достигает 60л\ . Ежедневные многочасовые тренировки в течение ряда лет поддерживают большие обьемы дыхания. Если тренировки проходят в зонах с загрязненным воздухом, то эти обьемы могут стать реальным патогенным фактором. При переключении на ротовое дыхание примерно в

6 600 раз увеличивается, по сравнению с состоянием покоя, проникновение в легкие примесей вредных газов.

Изменения, которые развиваются по мере адаптации к требованиям спорта в организме вообще и в дыхательной системе в частности, определяют различия в возникновении и течении заболеваний органов дыхания у спортсменов по сравнению с людьми, незанимающимися спортом.

СИСТЕМА ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ

Наименование параметра	Значение
Тема статьи:	СИСТЕМА ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ
Рубрика (тематическая категория)	Спорт

В условиях спортивной деятельности к аппарату внешнего дыхания предъявляются чрезвычайно высокие требования, реализация которых обеспечивает эффективное функционирование всœей кардио-респираторной системы. Несмотря на то что внешнее дыхание не является главным лимитирующим звеном в комплексе систем, транспортирующих Ог, оно является ведущим в формировании крайне важно го кислородного режима организма.

Функциональное состояние системы внешнего дыхания оценивается как по данным общеклинического обследования, так и путем использования инструментальных медицинских методик. Обычное клиническое исследование спортсмена (данные анамнеза, пальпации, перкуссии и аускультации) позволяет врачу в подавляющем большинстве случаев решить вопрос об отсутствии или наличии патологического процесса в легких. Естественно, что только вполне здоровые легкие подвергаются углубленному функциональному исследованию, целью которого является диагностика функциональной готовности спортсмена.

При анализе системы внешнего дыхания целœесообразно рассматривать несколько аспектов: работу аппарата͵ обеспечивающего дыхательные движения, легочную вентиляцию и ее эффективность, а также газообмен.

Под влиянием систематической спортивной деятельности увели чивается сила мускулатуры, осуществляющей дыхательные движения (диафрагмы, межреберных мышц), благодаря чему происходит крайне важно е для занятий спортом усиление дыхательных движений и, как следствие, увеличение вентиляции легких.

Сила дыхательной мускулатуры измеряется с помощью пнев-мотонометрии, пневмотахометрии и других косвенных методов. Пневмотонометр измеряет то давление, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ развивается в легких при натуживании или при напряженном вдохе. ʼʼСилаʼʼ выдоха (80-200 мм рт. ст.) намного превосходит ʼʼсилуʼʼ вдоха (50- 70 мм рт. ст.).

Пневмотахометр измеряет объёмную скорость потока воздуха в воздухоносных путях при форсированном вдохе и выдохе, выражаемую в л/мин. По данным пневмотахометрии судят о мощности вдоха и выдоха. У здоровых нетренированных людей отношение мощности вдоха к мощности выдоха близко к единице. У больных людей это соотношение всœегда меньше единицы. У спортсменов же, напротив - мощность вдоха превышает (иногда существенно) мощность выдоха; соотношение мощность вдоха: мощность выдоха достигает 1,2-1,4. Относительное увеличение мощности вдоха у спортсменов чрезвычайно важно, так как углубление дыхания идет в основном за счёт использования резервного объёма вдоха. Это особенно ярко проявляется в плавании: как известно, вдох у пловца чрезвычайно кратковременен, в то время как выдох, выполняющийся в воду, значительно продолжительнее.

Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) - это та часть общей емкости легких, о которой судят по максимальному объёму воздуха, который можно выдохнуть после максимального вдоха. ЖЕЛ подразделяется на 3 фракции: резервный объём выдоха, дыхательный объём, резервный объём вдоха. Она определяется с помощью водяного или сухого спирометра. При определœении ЖЕЛ крайне важно учитывать позу испытуемого: при вертикальном положении тела величина этого показателя наибольшая.

ЖЕЛ является одним из важнейших показателœей функционального состояния аппарата внешнего дыхания (вот почему ее не следует рассматривать в разделœе физического развития). Ее величины зависят как от размеров легких, так и от силы дыхательной мускулатуры. Индивидуальные значения ЖЕЛ оцениваются путем составления полученных при исследовании величин с должными. Предложен ряд формул, с помощью которых можно рассчитывать должные величины ЖЕЛ. Οʜᴎ в какой-либо степени базируются на антропометрических данных и на возрасте испытуемых.

В спортивной медицинœе для определœения должной величины ЖЕЛ целœесообразно пользоваться формулами Болдуина, Курнана и Ричардса. Эти формулы связывают должную величину ЖЕЛ с ростом человека, его возрастом и полом. Формулы имеют следующий вид:

ЖЕЛ муж. = (27,63 -0,122 X В) X L

ЖЕЛ жен. = (21,78 - 0,101 X В) X L, где В - возраст в годах; L - длина тела в см.

В нормальных условиях ЖЕЛ не бывает менее 90% от должной ее величины; у спортсменов она чаще всœего больше 100% (табл. 12).

У спортсменов величина ЖЕЛ колеблется в чрезвычайно широких пределах - от 3 до 8 л. Описаны случаи увеличения ЖЕЛ у мужчин до 8,7 л, у женщин - до 5,3 л (В. В. Михайлов).

Наибольшие величины ЖЕЛ наблюдаются у спортсменов, тренирующихся преимущественно на выносливость и обладающих самой высокой кардио-респираторной производительностью. Из сказанного, естественно, не следует, что изменение ЖЕЛ должна быть использовано для предсказания транспортных возможностей всœей кардио-респираторной системы. Дело в том, что развитие аппарата внешнего дыхания должна быть изолированным, при этом остальные звенья кардио-респираторной системы, и в частности сердечнососудистой системы, ограничивают транспорт кислорода.

Таблица 12. Некоторые показатели внешнего дыхания у спортсменов различных специализаций (средние данные по А. В. Чаговадзе)

Данные о величинœе ЖЕЛ могут иметь определœенное практическое значение для тренера, так как максимальный дыхательный объём, который обычно достигается при предельных физических нагрузках, равен примерно 50% от ЖЕЛ (а у пловцов и гребцов до 60-80%, по В. В. Михайлову). Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, зная величину ЖЕЛ, можно предсказать максимальную величину дыхательного объёма и таким образом судить о степени эффективности легочной вентиляции при максимальном режиме физической нагрузки.

Совершенно очевидно, что чем больше максимальная величина дыхательного объёма, тем экономичнее использование кислорода организмом. И наоборот, чем меньше дыхательный объём, тем выше частота дыханий (при прочих равных условиях) и, следовательно, большая часть потребленного организмом кислорода будет расходоваться на обеспечение работы самой дыхательной мускулатуры.

Б. Е. Вотчал впервые обратил внимание на то, что при определœении ЖЕЛ важная роль принадлежит скорости выдоха. В случае если производить выдох с чрезвычайно большой скоростью, то такая форсированная ЖЕЛ. меньше определœенной обычным способом. Впоследствии Тиффно использовал спирографическую технику и начал рассчитывать форсированную ЖЕЛ по тому максимальному объёму воздуха, который можно выдохнуть за 1 с (рис. 25).

Определœение форсированной ЖЕЛ имеет чрезвычайно большое значение для спортивной практики. Это объясняется тем, что, несмотря на укорочение длительности дыхательного цикла при мышечной работе, дыхательный объём должен быть увеличен в 4-6 раз по сравнению с данными покоя. Соотношение форсированной ЖЕЛ и ЖЕЛ у спортсменов часто достигает высоких величин, (см. табл. 12).

Легочная вентиляция (VE) является важнейшим показателœем функционального состояния системы внешнего дыхания. Она характеризует собой объём воздуха, выдыхаемого из легких в течение 1 мин. Как известно, при вдохе не весь воздух поступает в легкие. Часть его остается в дыхательных путях (трахее, бронхах) и не имеет контакта с кровью, а в связи с этим не принимает непосредственного участия в газообмене. Это воздух анатомического мертвого пространства, объём которого составляет 140-180 см3 Вместе с тем, не весь воздух, поступающий в альвеолы, участвует в газообмене с кровью, так как кровоснабжение некоторых альвеол, даже у вполне здоровых людей, должна быть ухудшенным или отсутствовать вообще. Этот воздух определяет объём так называемого альвеолярного мертвого пространства, величина которого в покое невелика. Суммарный объём анатомического и альвеолярного мертвого пространства составляет объём дыхательного или, как его еще называют, физиологического мертвого пространства. У спортсменов он составляет обычно 215-225 см3. Дыхательное мертвое пространство иногда неверно обозначают ʼʼвреднымʼʼ пространством. Дело в том, что оно крайне важно (совместно с верхними дыхательными путями) для полного увлажнения вдыхаемого воздуха и нагревания его до температуры тела.

Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, определœенная часть вдыхаемого воздуха (в покое примерно 30%) не участвует в газообмене, и лишь 70% его достигает альвеол и принимает непосредственное участие в газообмене с кровью. При физической нагрузке эффективность легочной вентиляции закономерно повышается: объём эффективной альвеолярной вентиляции достигает 85% от общей легочной вентиляции.

Легочная вентиляция равна произведению дыхательного объёма (Vt) на частоту дыханий в 1 мин (/). Обе эти величины бывают рассчитаны по спирограмме (см. рис. 25). На этой кривой регистрируются изменения объёма каждого дыхательного движения. В случае если прибор оттарирован, то амплитуда каждой волны спирограммы, соответствующей дыхательному объёму, должна быть выражена в см3 или в мл. Зная скорость движения лентопротяжного механизма, по спирограмме можно легко подсчитать частоту дыханий.

Легочная вентиляция определяется и более простыми способами. Один из них, применяемый весьма широко в медицинской практике при исследовании спортсменов не только в покое, но и при физической нагрузке, состоит по сути в том, что испытуемый дышит через специальную маску или загубник в мешок Дугласа. Объем воздуха, наполнивший мешок, определяют, пропуская его через ʼʼгазовые часыʼʼ. Полученные данные делят на время, в течение которого выдыхаемый воздух собирался в мешок Дугласа.

Легочная вентиляция выражается в л/мин в системе BTPS. Это означает, что объём воздуха приводится к условиям температуры 37°, полному насыщению водяными парами и окружающему атмосферному давлению.

У спортсменов в условиях покоя легочная вентиляция либо соответствует нормальным стандартам (5-12 л/мин), либо несколько превосходит их (18 л/мин и более). Важно отметить, что легочная вентиляция увеличивается обычно за счёт углубления дыхания, а не за счёт его учащения. Благодаря этому не происходит избыточного расхода энергии на работу дыхательной мускулатуры. При максимальной мышечной работе легочная вентиляция может достигать значительных величин: описан случай, когда она равнялась 220 л/мин (Новакки). При этом чаще всœего легочная вентиляция достигает в этих условиях 60-120 л/мин BTPS. Более высокая Ve резко увеличивает запрос на снабжение дыхательной мускулатуры кислородом (до 1-4 л/мин).

Дыхательный объём у спортсменов весьма часто оказывается увеличенным. Он может достигать 1000-1300 мл. Наряду с этим у спортсменов бывают и совершенно нормальные величины дыхательного объёма - 400-700 мл.

Механизмы увеличения дыхательного объёма у спортсменов не вполне ясны. Этот факт должна быть объяснен и повышением общей емкости легких, благодаря чему в легкие попадает большее количество воздуха. В тех случаях, когда у спортсменов регистрируется крайне низкая частота дыханий, увеличение дыхательного объёма носит компенсаторный характер.

При физической нагрузке дыхательный объём отчетливо растет лишь при относительно небольших ее мощностях. При околопредельных и предельных мощностях он практически стабилизируется, достигая 3-3,5 л/мин. Это легко обеспечивается у спортсменов с большой ЖЕЛ. В случае если ЖЕЛ невелика и составляет 3-4 л, то такой дыхательный объём должна быть достигнут только путем использования энергии так называемых дополнительных мышц. У спортсменов с фиксированной частотой дыханий (к примеру, у гребцов) дыхательный объём может достигать колоссальных величин - 4,5- 5,5 л. Естественно, что это возможно лишь при условии, что ЖЕЛ достигает 6,5-7 л.

Частота дыханий у спортсменов в условиях покоя (отличных от условий основного обмена) колеблется в довольно широких пределах (нормальный диапазон колебаний этого показателя 10-16 движений в минуту). При физической нагрузке частота дыханий увеличивается пропорционально ее мощности, достигая 50-70 дыханий в минуту. При предельных режимах мышечной работы частота дыханий должна быть еще больше.

Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, легочная вентиляция при относительно легкой мышечной работе увеличивается за счёт увеличения как дыхательного объёма, так и частоты дыханий, а при напряженной мышечной работе - за счёт увеличения частоты дыханий.

Наряду с исследованием перечисленных показателœей о функциональном состоянии системы внешнего дыхания можно судить на основании некоторых простых функциональных проб. В практике широко применяется проба, с помощью которой определяется максимальная вентиляция легких (МВЛ). Эта проба состоит в произвольном максимальном усилении дыхания в течение 15-20 с (см. рис. 25). Объем такой произвольной гипервентиляции в последующем приводится к 1 мин и выражается в л/мин. Величина МВЛ достигает 200-250 л/мин. Кратковременность этой пробы связана с быстрой утомляемостью дыхательных мышц и развитием гипокапнии. И всœе же эта проба дает определœенное представление о возможности произвольно увеличить легочную вентиляцию (см. табл. 12). Сегодня о максимальной вентиляционной возможности легких судят по реальной величинœе легочной вентиляции, зарегистрированной при предельной работе (в условиях определœения МПК).

Сложность анатомического строения легких обусловливает тот факт, что даже в совершенно нормальных условиях не всœе альвеолы вентилируются одинаково. По этой причине некоторая неравномерность вентиляции определяется и у вполне здоровых людей. Увеличение объёма легких у спортсменов, происходящее под влиянием спортивной тренировки, повышает вероятность возникновения неравномерности вентиляции. Для установления степени этой неравномерности применяется ряд сложных методов. Во врачебно-спортивной практике об этом феномене позволяет судить анализ капнограммы (рис. 26), которая регистрирует изменение концентрации углекислого газа в выдыхаемом воздухе. Незначительная степень неравномерности легочной вентиляции характеризуется горизонтальным направлением альвеолярного плато (а-в на рис. 26). В случае если же плато нет, а кривая постепенно повышается по мере выдоха, то можно говорить о значительной неравномерности вентиляции легких. Рост напряжения CO2 во время выдоха указывает на то, что выдыхаемый воздух неодинаков по концентрации углекислоты, так как в его общий поток постепенно поступает воздух из плохо вентилируемых альвеол, где концентрация СО2 увеличена.

Обмен О2 и СО2 между легкими и кровью осуществляется через альвеоло-капиллярную мембрану. Она состоит из альвеолярной мембраны, межклеточной жидкости, содержащейся между альвеолой и капилляром, капиллярной мембраны, плазмы крови и стенки эритроцита. Эффективность переноса кислорода через такую аль-веоло-капиллярную мембрану характеризует состояние диффузионной способности легких, которая является количественной мерой переноса газа за единицу времени при данной разности его парциального давления по обе стороны мембраны.

Диффузионная способность легких определяется рядом факторов. Среди них важную роль играет поверхность диффузии. Речь идет о той поверхности, в которой происходит активный обмен газа между альвеолой и капилляром. Поверхность диффузии может уменьшаться как за счёт запустевания альвеол, так и за счёт числа действующих капилляров. Необходимо учитывать, что определœенный объём крови из легочной артерии попадает в легочные вены по шунтам, минуя капиллярную сеть. Чем больше диффузионная поверхность, тем эффективнее осуществляется газообмен между легкими и кровью. При физической нагрузке, когда резко возрастает число активно функционирующих капилляров малого круга кровообращения, поверхность диффузии увеличивается, благодаря чему становится больше поток кислорода через альвеоло-капиллярную мембрану.

Другим фактором, определяющим легочную диффузию, является толщина альвеоло-капиллярной мембраны. Чем толще эта мембрана, тем ниже диффузионная способность легких, и наоборот. Недавно было показано, что под влиянием систематических физических нагрузок толщина альвеоло-капиллярной мембраны уменьшается, увеличивая тем самым диффузионную способность легких (Масорра).

В нормальных условиях диффузионная способность легких несколько превышает 15 мл О2 мин/мм рт. ст. При физической нагрузке она увеличивается более чем в 4 раза, достигая 65 мл О2 мин/мм рт. ст.

Интегральным показателœем газообмена в легких, а равным образом и всœей системы транспорта кислорода является максимальная аэробная мощность. Это понятие характеризует собой то предельное количество кислорода, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ должна быть использовано организмом в единицу времени. Важно заметить, что для суждения о величинœе максимальной аэробной мощности производят пробу с определœением МПК (см. гл. V).

На рис. 27 показаны факторы, определяющие величину максимальной аэробной мощности. Непосредственными детерминантами МПК являются минутный объём кровотока и артериовенозная разница. Надо заметить, что оба эти детерминанта в соответствии с уравнением Фика находятся в реципрокных взаимоотношениях:

Vo2max = Q * AVD , где (по международной символике) Vo2max - МПК; Q - минутный объём кровотока; AVD - артериовенозная разница.

Иными словами, увеличение Q при данном Vo2max всœегда сопровождается уменьшением AVD. В свою очередь, величина Q зависит от произведения ЧСС на ударный объём, а величина AVD - от разности содержания О2 в артериальной и венозной крови.

В таблице 13 показано, какие колоссальные изменения претерпевают кардио-респираторные показатели покоя, когда система транспорта О2 работает в предельном режиме.

Таблица 13. Показатели системы транспорта О2 в покое и при максимальной нагрузке (средние данные) у тренирующихся на выносливость

Максимальная аэробная мощность у спортсменов любых специализаций выше, чем у здоровых нетренированных людей (табл. 14). Это связано как со способностью кардио-респираторной системы к большему переносу кислорода, так и с большей потребностью в нем со стороны работающих мышц.

Таблица 14. Максимальная аэробная мощность у спортсменов и нетренированных (средние данные по Вилмору, 1984)

Вид спорта		Лужчины		Женщины
мпк	Возраст, лет	мпк	Возраст, лет
л/мин	мл/мин/кг		л/мнн	мл/мин/кг
Зег по пересеченной местности	5,10			3,64
Ориентирование	5,07			3,10
Бег на длинные дистанции	4,67			3,10
Велосипедный (шоссе)	5,13			3,13
Конькобежный	5,01			3,10
Гребля академическая	5,84			4,10
Горнолыжный	4,62			3,10
Гребля на байдарках и каноэ	4,67			3,52
Плавание	4,52			1,54
Борьба	4,49			2,54
Гандбол	4,78			-	-	-
Фигурное катание на коньках	3,49			2,38
Футбол	4,41			-	-	-
Хоккей с шайбой	4,63			-	-	-
Волейбол	4,78			-	-	-
Гимнастика	3,84			2,92
Баскетбол	4,44			2,92
Тяжелая атлетика	3,84			-	-	-
Л/а (ядро, диск)	4,84			-	-	-
Нетренированные	3,14			2,18

У здоровых нетренированных мужчин максимальная аэробная мощность равна примерно 3 л/мин, а у женщин - 2,0-2,2 л/мин. При пересчете на 1 кг веса у мужчин величина максимальной аэробной мощности составляет 40-45 мл/мин/кг, а у женщин - 35-40 мл/мин/кᴦ. У спортсменов максимальная аэробная мощность должна быть в 2 раза больше. В отдельных наблюдениях МПК у мужчин превышало 7,0 л/мин STPD (Новакки, Н. И. Волков).

Максимальная аэробная мощность весьма тесно связана с характером спортивной деятельности. Наиболее высокие величины максимальной аэробной мощности отмечаются у спортсменов, тренирующихся на выносливость (лыжников, бегунов на средние и длинные дистанции, велосипедистов и др.), - от 4,5 до 6,5 л/мин (при пересчете на 1 кг веса выше 65-75 мл/мин/кг). Наименьшие величины максимальной аэробной мощности отмечаются у представителœей скоростно-силовых видов спорта (тяжелоатлетов, гимнастов, прыгунов в воду) - обычно меньше 4,0 л/мин (при пересчете на 1 кг веса менее 60 мл/мин/кг). Промежуточное положение занимают специализирующиеся в спортивных играх, борьбе, боксе, беге на короткие дистанции и др.

Максимальная аэробная мощность у женщин-спортсменок ниже, чем у мужчин (см. табл. 14). При этом закономерность, заключающаяся в том, что максимальная аэробная мощность особенно высока у тренирующихся на выносливость, сохраняется и у женщин.

Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, наиболее важной функциональной характеристикой кардио-респираторной системы у спортсменов является увеличение максимальной аэробной мощности.

Определœенную роль в оптимизации внешнего дыхания играют верхние дыхательные пути. При умеренных нагрузках дыхание может осуществляться через носовую полость, имеющую ряд недыхательных функций. Так, носовая полость является мощным рецепторным полем, воздействующим на многие вегетативные функции, и в частности на сосудистую систему. Специфические структуры слизистой носовой полости осуществляют интенсивную очистку вдыхаемого воздуха от пылевых и других частиц и даже от газовых компонентов воздуха.

При выполнении большинства спортивных упражнений дыхание осуществляется через рот. При этом проходимость верхних дыхательных путей увеличивается, легочная вентиляция становится более эффективной.

Верхние дыхательные пути сравнительно часто становятся местом развития воспалительных заболеваний. Одной из причин этого является охлаждение, дыхание холодным воздухом. У спортсменов такие заболевания встречаются редко благодаря закалке, высокой резистентности физически развитого организма.

Острыми респираторными заболеваниями (ОРЗ), имеющими вирусную природу, спортсмены болеют почти в два раза реже, чем нетренированные люди. Несмотря на кажущуюся безобидность этих заболеваний, лечение их должно проводиться до полного выздоровления, так как у спортсменов отмечено частое возникновение осложнений. У спортсменов наблюдаются также воспалительные заболевания трахеи (трахеит) и бронхов (бронхит). Их развитие также связано с вдыханием холодного воздуха. Определœенная роль принадлежит пылевой загрязненности воздуха из-за нарушений гигиенических требований к местам проведения тренировок и соревнований. При трахеите и бронхите ведущим симптомом является сухой, раздражающий кашель. Температура тела повышается. Эти заболевания часто сопутствуют ОРЗ.

Наиболее тяжелым заболеванием внешнего дыхания у спортсменов является воспаление легких (пневмония), при котором воспалительный процесс поражает альвеолы. Различают крупозную и очаговую пневмонии. Первая из них характеризуется слабостью, головной болью, повышением температуры до 40°С и выше, ознобом. Кашель вначале сухой, а затем он сопровождается отделœением мокроты, которая приобретает ʼʼржавуюʼʼ окраску. Отмечается боль в грудной клетке. Заболевание лечат в условиях клинического стационара. При крупозной пневмонии поражена целая доля легкого. При очаговой пневмонии отмечается воспаление отдельных долек или групп долек легких. Клиническая картина очаговой пневмонии полиморфна. Лечение ее лучше вести в стационарных условиях. После полного выздоровления спортсмены должны долгое время находиться под наблюдением врача, так как течение пневмонии у них может проходить на фоне снижения иммуно-рези-стентности организма.

СИСТЕМА ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ - понятие и виды. Классификация и особенности категории "СИСТЕМА ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ" 2017, 2018.

Дыхание - единый процесс, осуществляемый целостным организмом. Процесс дыхания состоит из трех неразрывных звеньев:

• а) внешнего дыхания или газообмена между внешней средой и кровью легочных капилляров, происходящего в легких;
• б) переноса газов, осуществляемого системами кровообращения и крови;
• в) внутреннего (тканевого) дыхания, т. е. газообмена между кровью и клеткой, в процессе которого клетки потребляют кислород и выделяют углекислоту.

Работоспособность человека определяется в основном тем, какое количество кислорода поступило из наружного воздуха в кровь легочных капилляров и доставлено в ткани и клетки организма. Эти процессы осуществляются сердечно-сосудистой системой и системой органов дыхания. Например, при сердечной недостаточности наступает одышка, при недостаточности кислорода в атмосферном воздухе (например, на высотах) увеличивается количество эритроцитов – переносчиков кислорода, при заболеваниях легких наступает тахикардия.

При исследовании дыхательной системы пользуются различными инструментальными методами, в том числе определением дыхательных объемов – частоты, глубины ритма дыхания, жизненной емкости легких, выносливости дыхательных мышц и др. Жизненная емкость легких является показателем функциональных возможностей системы органов дыхания у данного человека. Сравнение фактической величины ЖЕЛ с должной позволяет оценить морфологические и функциональные возможности легких.

Некоторые изменения функции внешнего дыхания, механизмы адаптации к воздействию каких-либо факторов могут выявляться лишь при использовании специальных проб или нагрузок, которые получили название «функциональные легочные пробы». С их помощью можно выявить скрытые формы сердечно-легочной недостаточности, не выявляемые при обычных исследованиях.

Для исследования и оценки функционального состояния системы органов дыхания, выявления ее функциональных резервов и скрытых патологических нарушений проводят функциональные пробы с нагрузкой. В качестве нагрузки используют тесты с задержкой дыхания. Переносимость проб с задержкой дыхания отражает функциональное состояние сердечно-сосудистой и дыхательных систем. В процессе задержки дыхания в крови возрастает содержание углекислого газа.

В условиях нормального спокойного дыхания вдох следует при 4% содержании двуокиси углерода в крови. Учитывая, что основной функцией системы внешнего дыхания является поддержание нормального уровня насыщения артериальной крови кислородом, повышение содержания углекислого газа в крови до 5-7% вызывает принудительный вдох. Чем продолжительнее время задержки дыхания, тем выше способность сердечно-сосудистой и дыхательных систем обеспечивать удаление из организма образующийся углекислый газ, выше их функциональные возможности.

При заболеваниях органов кровообращения и дыхания, анемиях продолжительность задержки дыхания уменьшается. Для оценки уровня здоровья человека предложено длительность произвольной задержки дыхания на спокойном выдохе сравнивать с возможностями обменных процессов в организме.

Состояние организма в зависимости от содержания СО2 в альвеолярном воздухе при максимально возможной задержке дыхания

Пробы Штанге и Сообразе

Наиболее распространенными функциональными пробами системы органов дыхания являются пробы Штанге и Сообразе. Эти пробы позволяют выявить устойчивость организма к избытку углекислого газа по длительности задержки дыхания на вдохе (проба Штанге) и выдохе (проба Сообразе).

Пробы могут быть использованы при исследовании системы органов дыхания как у взрослых, так и у детей. Здоровые взрослые нетренированные люди задерживают дыхание на вдохе в течение 40 – 50 секунд, дети в 6 лет - 16 с, 8 лет – 32 с, 10 лет – 39 с, 12 лет – 42, в 13 лет - 39 с.

Взрослые здоровые нетренированные люди могут задерживать дыхание на выдохе 20–30 с, спортсмены – 30–90 с, здоровые дети и подростки – 12–13 с.

Проба Серкина

Проведение пробы Серкина и анализ полученных результатов позволяет по состоянию кардио-респираторной системы выявить категорию лиц (здоровые тренированные, здоровые нетренированные, лица со скрытой недостаточностью кровообращения) к которой относятся обследуемые. Данная проба включает три фазы и позволяет определить длительность задержки дыхания на вдохе в состоянии покоя, после функциональной нагрузки (двадцати приседаний за 30 с), и выявить характер восстановления длительности задержки дыхания после отдыха. На основе сравнения исследуемых показателей с нормальными значениями для разных групп лиц обследуемого относят к одной из этих групп. При выполнении физической работы увеличивается потребность организма в кислороде и сокращается продолжительность задержки дыхания на вдохе.

При физической нагрузке удовлетворение потребности организма в кислороде осуществляется за счет включения приспособительных механизмов: достаточно быстро и адекватно мощности нагрузки увеличивается минутный объем дыхания и минутный объем крови. Быстрое возвращение их к исходному уровню в период восстановления (отдыха) свидетельствует о хорошем состоянии сердечно-сосудистой и дыхательных систем.

При недостаточности этих систем отмечается большее увеличение минутного объема дыхания, медленное и недостаточное увеличение потребления кислорода, незначительное возрастание дыхательного коэффициента (отношение объема выдыхаемого углекислого газа к объему потребляемого кислорода). Поскольку границы функциональных возможностей внешнего дыхания значительно шире, чем системы кровообращения, то увеличение периода восстановления свидетельствует, прежде всего, о неполноценности системы кровообращения.

Цели урока:

• Изучить функции дыхательной системы, разобраться с ее возможными болезнями и травмами.

Задачи урока:

• - обучающие: повторение материала о легочном и тканевом дыхании, рассмотреть функциональные возможности дыхательной системы, понять, что такое здоровое дыхание, выяснить, какие болезни и травмы дыхательной системы бывают;

• - развивающие: углубить развитее у учащихся интеллектуальных умений, речи и творческого мышления;

• - воспитательные: приобретения опыты различать болезни и травмы функциональные возможности дыхательной системы, способы профилактики и оказания первой помощи.

Основные термины

Дыхательная система – это совокупность органов, которые обеспечивают функцию внешнего процесса дыхания.

Ход урока

Проверка домашнего задания.

Дайте короткий ответ на вопросы:

1.Что такое вдох и выдох?

2.С помощью, каких органов происходит процесс дыхания?

3.Каковы основные функции дыхательной системы?

4.В каких важных функциях принимает участие дыхательная система ?

5.В чем заключается суть терморегуляции?

6.Что такое гипертермия?

7.Где осуществляется символический переход дыхательных путей (верхних) в нижние?

8.Из каких органов состоит система верхних дыхательных путей ?

9.Из каких органов состоит система нижних дыхательных путей?

Функциональные возможности дыхательной системы.

Жизненная ёмкость лёгких (ЖЕЛ) – это максимальное количество воздуха, которое выдыхается после очень глубокого вздоха. Вместе с оставшимся объемом, то есть объемом воздуха, который остается в легких после максимально глубокого выдоха, ЖЕЛ производит ОЕЛ (общую емкость легких). Норма ЖЕЛ равно приблизительно 3/4 емкости легких и характеризует общий объем, в переделах чего человек имеет возможность менять глубину дыхания. С помощью спирографии определяют ЖЕЛ. На рисунке 1 вы можете увидеть, каким образом происходит спирография.

Рис.1 Спирография

Важна для людей не только ёмкость лёгких, но также и выносливость дыхательных мышц. Дыхательная мускулатура считается хорошей, если при пяти пробах, которые идут одна за другой, результат не понижается. Плюсы людей, которые имеют жизненно-высокую ёмкость лёгких в том, что, например, при беге вентиляцию легких возможно достичь за счет хорошей глубины дыхания. Бывают мышцы , отвечающие за вдох и выдох, их вы можете наблюдать на рисунке 2.

Рис. 2 Мышцы вдоха и выдоха

Есть такое понятие как дыхательная недостаточность (ДН). Дыхательная недостаточность – это патологическое состояние, которое связано с невозможностью легких гарантировать полноценный газообмен не только при физической нагрузке, а также в состоянии полного физического покоя.

Острая дыхательная недостаточность - это сильно развивающееся патологическое состояние, при нем развивается явный дефицит кислорода. Такое состояние есть угрожающим для жизни, и без привлечения к методам современной медицины может привести к летальному исходу.

Дыхательная недостаточность может возникнуть даже из-за неправильной осанки. На рисунке 3 вы заметите ее угрозу.

Рис. 3 Неправильная осанка – причина дыхательной недостаточности

Предмети > Биология > Биология 8 класс

ОБЩИЕ ДАННЫЕ

Функциональная полноценность дыхания определя­ется тем, насколько достаточно и своевременно удовлетворяется потребность клеток и тканей организма в кислороде и выводится из них образующийся при процессах окисления углекислый газ.

Функция дыхания, в широком смысле, осуществляется согласо­ванной работой трех систем организма (дыхания, кровообраще­ния и крови), тесно связанных между собой и обладающих возмож­ностью взаимной компенсации. Согласованная работа этих трех систем регулируется нервной системой.

Различают внешнее и внутреннее дыхание.

Внешнее дыхание представляет собой газообмен между внешней средой и кровью капилляров легких, т. е. малого круга кровообращения. Внутреннее, или тканевое, дыхание - газообмен между кровью капилляров тканей и клеткой, т. е. окислительно-восстановительный процесс.

В спортивной медицине, как и в клинике, в основном исследу­ется функция внешнего дыхания (прежде всего вследствие доступ­ности этого исследования). Непосредственное исследование внут­реннего дыхания, имеющее огромное значение, проводится пока главным образом с научно-исследовательской целью (из-за методи­ческой сложности). При исследовании ряда параметров функции внешнего дыхания удается получить достаточно ясное представле­ние о состоянии функции внутреннего дыхания.

Внешнее дыхание осуществляется системой внешнего дыхания, в которую входят: легкие, верхние дыхательные пути и бронхи, грудная клетка и дыхательные мышцы. К дыхательным мышцам относятся прежде всего межреберные мышцы и диафрагма. Однако при затруднении дыхания грудные мышцы, мышцы плечевого поя­са также функционируют как дыхательные мышцы, помогающие вдоху и выдоху.

Функцию внешнего дыхания можно условно разделить на два этапа. Первый этап - это газообмен между внешней средой и на­ходящимся в альвеолах легких воздухом, называемым альвеоляр­ным. Второй этап - это проникновение кислорода из альвеоляр­ного воздуха в кровь капилляров легких и углекислого газа в об­ратном направлении.

Первый этап функции внешнего дыхания опреде­ляется вентиляцией (от лат. вентиляцио - проветривание), задачей которой является введение в легкие при вдохе наружного воздуха, богатого кислородом, и выведение при выдохе из легких воздуха, содержащего значительный процент углекислого газа.

Второй этап осуществляется путем диффузии молекул газов (кислорода и углекислоты) через альвеолярно-капиллярную мембрану, отделяющую альвеолярный воздух от крови капилляров легких.

В конечном счете эти два этапа внешнего дыхания приводят к насыщению в капиллярах легких притекающей к ним венозной кро­ви кислородом и освобождению ее от углекислого газа, благодаря чему она превращается в артериальную.

Проникновение кислорода из альвеолярного воздуха в кровь легочных капилляров и углекислого газа в обратном направлении происходит через альвеолярную мембрану путем диффузии вслед­ствие разницы парциальных давлений по обе стороны альвеоляр­ной мембраны. Однако альвеолярную мембрану нельзя рассматри­вать как простую механическую перепонку, состоящую из тончай­ших клеток, составляющих стенку самой мембраны и стенку ка­пилляра легких. Свойства этой мембраны могут в зависимости от физиологических и патологических условий, возникающих в орга­низме (причем не исключается и воздействие на нее влияний, пе­редаваемых нервными путями), существенно изменяться, что вы­зывает изменение скорости диффузии газов через нее.

Уровень насыщения артериальной крови кислородом в норме составляет 96-98%. Это значит, что такое количество всех моле­кул гемоглобина находится в соединении с кислородом (оксигемоглобин), а 2-4% кислорода его не содержат (восстановленный ге­моглобин) .

Неполное насыщение (96-98%) оттекающей от легких артери­альной крови кислородом называют физиологической артериальной гипоксемией. Основной ее причиной, по-видимому, являются суще­ствующая в норме неравномерность вентиляции в легких и нали­чие физиологических ателектазов (спавшихся участков легких, не принимающих участия в газообмене). Проходящая через ателектатические участки легких кровь не артериализируется и, смешиваясь в левом предсердии с полностью окисленной кровью, прошедшей через хорошо вентилируемые участки легких, вызывает снижение общего процента насыщения.

Определенное значение в происхождении физиологической ар­териальной гипоксемии имеют также особенности кровоснабжения легких. Как известно, система легочной артерии, доставляющая кровь в капилляры малого круга кровообращения, дополняется бронхиальной артерией, т. е. питающей легочную ткань кровенос­ной системой, относящейся к большому кругу кровообращения. Эти две системы в легких широко анастомозируют друг с другом, и капилляры системы бронхиальной артерии сообщаются с систе­мой легочной вены, примешивая к текущей в ней артериальной крови, полностью насыщенной кислородом, определенное количест­во венозной крови.

Из изложенного ясно, что роль вентиляции заключается в под­держании в альвеолах соответствующего уровня парциального дав­ления кислорода и углекислого газа, необходимого для нормального протекания газообмена между альвеолярным воздухом и кровью капилляров легких.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследование функции системы внешнего дыхания должно быть построено таким образом, чтобы учитывались ее взаимосвязи с системами кровообращения, крови и центральной нервной системой.

При изучении функции внешнего дыхания помимо клиническо­го исследования проводится определение различных параметров, характеризующих все этапы внешнего дыхания.

Клиническое исследование начинается, как обычно, с собира­ния анамнеза.

Выясняют, не было ли в семье обследуемого больных туберку­лезом легких. Расспрашивая о перенесенных им заболеваниях, об­ращают внимание на воспаление легких (если болел, то как часто и насколько продолжительно), грипп (сколько раз в год, какова длительность заболевания). Выясняют, не бывает ли субфебриль-ной температуры (37,1-37,2 по вечерам), не состоял ли на учете в туберкулезном диспансере, обращают внимание на наличие кашля (характер: сухой, приступами и т. д.), мокроты (количество, цвет, консистенция), одышки и приступов удушья (типа бронхиальной астмы), болей в груди при дыхании (локализация и интенсив­ность) - такие боли наблюдаются чаще всего при сухом плеврите, при межреберной невралгии и миозите межреберных мышц.

Объективное исследование включает осмотр, пальпацию, пер­куссию к аускультацию.

Осмотр. Выясняют, нет ли западений надключичных впадин, отставания какого-либо отдела грудной клетки при дыхании, кото­рое может свидетельствовать о патологических изменениях со сто­роны легких, плевры или грудной клетки. Определяют частоту и тип дыхания.

Частота дыхания у здоровых людей равна обычно 14- 18 дыханиям (вдох и выдох) в 1 мин. У спортсменов она, как пра­вило, меньше (от 8 до 16 в 1 мин.), но глубина дыхания больше. Учащение дыхания (независимо от того, сочетается оно с углубле­нием или нет) называется одышкой. Она наблюдается в физиологи­ческих условиях при физической нагрузке (зависит от увеличения потребности в кислороде), а также при эмоциональном напряже­нии. Одышка, не адекватная физическому напряжению, свидетель­ствует о каких-либо патологических изменениях.

Тип дыхания может быть грудным, брюшным и смешанным. При грудном типе увеличение объема легких при вдохе происхо­дит за счет расширения грудной клетки благодаря движению ре­бер (главным образом экскурсии верхних и нижних ребер) и подъ­ему ключиц. При брюшном, или диафрагмальном, типе объем лег­ких увеличивается за счет опускания диафрагмы при почти пол­ном отсутствии движения ребер и расширения грудной клетки. При этом типе дыхания во время вдоха отмечается выпячивание стенки живота за счет некоторого смещения внутренностей при опускании диафрагмы. В смешанном дыхании участвуют оба механизма, свя­занные с увеличением объема легких при вдохе.

Пальпация. Ощупыванием проверяют, нет ли болезненных точек в том или ином участке грудной клетки.

Перкуссия. Выстукивание легких, заполненных обычно воз­духом, позволяет по изменению звука определить наличие в них каких-либо уплотнений или разрежений (полостей). Такого рода изменения являются патологическими. Например, при воспалении легких пораженный участок легочной ткани уплотняется, а при туберкулезе легких может образоваться полость - каверна.

Перкуссией легких определяют также подвижность нижних их границ при вдохе и выдохе, характеризующую амплитуду движений диафрагмы. В норме нижняя граница легких опускается при глубо­ком вдохе на 3-5 см, при некоторых же заболеваниях легких, или брюшной полости, или диафрагмы, а также при ожирении подвиж­ность легочных краев ограничена.

Аускультация. Путем выслушивания воспринимаются зву­ки, возникающие при движении воздуха по воздухоносным путям и альвеолам во время вдоха и выдоха. Характер возникающего при этом звука зависит от их состояния. Таким образом, по аускультативным изменениям можно судить о состоянии бронхов и легких и особенностях патологических изменений в них. В нормальных усло­виях обычно выслушивается дыхательный шум (так называемое везикулярное дыхание), при патологическом процессе, связанном с изменениями в бронхах и альвеолах легких, характер возникаю­щих при дыхании звуков существенно меняется и прослушиваются различного рода хрипы.

Огромное значение в оценке состояния системы внешнего дыха­ния имеет рентгеновское исследование. При рентгено­скопии изучается ее структура и функция непосредственно во вре­мя исследования. Различная степень затененности отдельных участ­ков легких, изменяющаяся при акте дыхания, дает возможность оце­нить состояние вентиляции и кровотока; отчетливая видимость дви­жений ребер и диафрагмы позволяет определить координацию их движений. Эти движения можно зафиксировать на рентгенокимограмме. На ней лучше, чем при рентгеноскопии, видны структурные изменения легочной ткани (этот метод исследования используется тогда, когда при рентгеноскопии выявляются изменения в легочной ткани, требующие более детального анализа).

В последнее время широко применяется метод флюорогра­фии (см. главу 8).

Из лабораторных методов исследований используется исследование мокроты (микроскопически).

Инструментальными методами исследования функционального состояния системы внешнего дыхания выявляется ряд показателей, которые можно разделить на три группы, связанные с различными этапами функции дыхания.

В первую группу входят показатели, характеризующие функцию внешнего дыхания на этапе «наружный воздух - альвео­лярный воздух», т. е. вентиляцию. К ним относятся, кроме часто­ты, глубины и ритма дыхания, сила вдоха и выдоха, все легочные объемы (общая емкость легких и ее составляющие), вентиляцион­ные объемы (минутный объем дыхания, максимальная вентиляция легких и др.). Эта группа показателей имеет существенное практи­ческое значение, так как позволяет получить объективные количе­ственные оценки таких важных параметров, как вентиляция, брон­хиальная проходимость и др.

Все эти показатели исследуются как в покое, так и при функ­циональных пробах. Исследование данной группы показателей ме­тодически просто, не требует сложной аппаратуры и может быть проведено в любых условиях.

Ко второй группе принадлежат показатели, которые ха­рактеризуют внешнее дыхание на этапе «альвеолярный воздух - кровь легочных капилляров», т. е. диффузию. Их изучение слож­нее, так как требует обязательного исследования газового состава выдыхаемого воздуха, альвеолярного воздуха, определения погло­щения кислорода, выделения углекислого газа и др. Для этого не­обходима специальная, иногда сложная, аппаратура. Поэтому часть этих показателей изучается пока только в специально оборудован­ных лабораториях. Но благодаря тому, что в последнее время уси­ленно разрабатывается доступная практике аппаратура, эти иссле­дования начинают все шире внедряться в практическую работу врачей. Так, имеются, например, отечественные приборы - спирографы (стационарные и переносные), автоматические экспресс-ана­лизаторы кислорода и углекислого газа в любой газовой смеси и др.

К третьей группе относятся показатели, характеризующие газовый состав крови. Исследование насыщения артериальной кро­ви кислородом и его изменений, этого конечного этапа внешнего дыхания, стало сейчас широко возможным в связи с новым методом исследования - оксигемометрией, которая позволяет бес­кровно, длительно и непрерывно исследовать изменения насы­щения артериальной крови кислородом.

Правда, с помощью этого метода нельзя определять содержание объемного процента кислорода и углекислого газа в крови (для этого нужно пунктировать артерию), но, поскольку наибольшее значение имеет определение изменений насыщения крови кислоро­дом, метод оксигемометрии получает все большее распространение. Благодаря ему такое исследование стало доступным не только для врачей, но и для тренеров и преподавателей (см. дальше).

Исследование вентиляции

Важное значение исследования всех основных пара­метров, характеризующих вентиляцию, обусловлено тем, что от ее состояния зависят уровни парциального давления кислорода и уг­лекислоты в альвеолярном воздухе, определяющие диффузию этих газов через альвеолярно-капиллярную мембрану.

К основным параметрам, характеризующим вентиляцию, отно­сятся легочные объемы, мощность вдоха и выдоха, сила дыхатель­ной мускулатуры, частота и глубина дыхания.

Легочные объемы. В понятие «легочные объемы» входят общая емкость легких и ее составляющие (жизненная емкость легких - ЖЕЛ и остаточный объем), минутный объем дыхания, максималь­ная вентиляция легких.

Под общей емкостью легких (ОЕЛ) понимают то мак­симальное количество воздуха, которое могут вместить воздухонос­ные пути и легкие. ОЕЛ состоит из жизненной емкости легких (ЖЕЛ) и остаточного объема (ОО).

ЖЕЛ представляет собой объем воздуха, который исследуемый может выдохнуть при максимально глубоком выдохе после макси­мально глубокого вдоха. Этот выдох производится в спирометр или в специальные прорезиненные мешки (мешок Дугласа, метеобал­лон), после чего объем этих мешков определяется через сухие газо­вые часы. Выдох может быть сделан и непосредственно в сухие газовые часы. ОО - это тот объем воздуха, который остается в лег­ких после максимального выдоха. Величина ЖЕЛ легко определяет­ся прямым измерением выдохнутого воздуха, а ОО - только кос­венным путем. Для этого существуют специальные методы (азотография и др.), которые еще не вошли в широкую врачебную прак­тику и используются только с научно-исследовательскими целями. У здоровых лиц молодого возраста 75-80% ОЕЛ занимает ЖЕЛ, 20-25% составляет ОО.

Занятия спортом и физической культурой способствуют увеличе­нию доли ЖЕЛ в структуре общей емкости легких, что благоприят­но отражается на эффективности вентиляции. Наоборот, увеличе­ние доли ОО за счет уменьшения доли ЖЕЛ в структуре общей ем­кости легких снижает эффективность вентиляции.

Чем значительнее величина ОО, тем больше нужно вдыхаемого воздуха для создания необходимого парциального давления в аль­веолярном воздухе. Поэтому у лиц с большим ОО и соответствен­но низкой ЖЕЛ обычно наблюдается одышка.

Таким образом, очевидно, что от величины ОО зависит поддер­жание постоянного состава альвеолярного воздуха. Поэтому иссле­дование ОО имеет существенное значение и в спортивной медицине, в связи с чем важной задачей является разработка простой, точной и доступной методики ее определения.

При исследовании легочных объемов необходимо учитывать следующее. Как известно, объемы газа существенно изменяются в зависимости от температуры и атмосферного давления. Следова­тельно, если сравнивать полученную величину легочных объемов у одних и тех же лиц в различных условиях (исследованных, напри­мер, на уровне моря и в горах), можно совершить существенную ошибку: фиксировать уменьшение или увеличение этого показателя, не учитывая, что эти изменения могут зависеть только от влияния внешних условий. Поэтому при такого рода исследованиях необхо­димо вносить соответствующую поправку, сводящую на нет влияние внешних условий и приводящую легочные объемы к стандартным условиям. С этой целью обычно пользуются двумя стандартами: 1) стандартом нулевых условий и 2) стандартом внутрилегочным.

Стандарт нулевых условий (STPD - по американским авторам и СТДС - по русским, что означает Стандартные Темпера­тура, Давление, Сухой) характеризуется приведением величины объема газа к 760 мм рт. ст., температуре 0° и полной сухости, т. е. отсутствию паров воды в измеряемом объеме газа. Приведение к этому стандарту требуется при необходимости установить, какой объем занял бы измеренный газ или смесь газов (в частности, вы­дыхаемый воздух), если бы он был освобожден от паров воды ох­лаждением до 0° и измерен при атмосферном давлении 760 мм рт. ст. Это особенно важно в случаях, когда основное значение имеет не геометрический объем, а число молекул в измеренном объеме газа. В связи с этим при необходимости определения количества погло­щенного кислорода и выделенной углекислоты объем газа всегда приводится к этому стандарту.

Стандарт внутрилегочный (BTPS - по американским авторам или ТТДН-по русским, что значит Температура Тела, Давление окружающей среды, Насыщение водяными парами) ха­рактеризуется приведением объема газа к атмосферному давлению во время проведения исследований, температуре тела 37° и полно­му насыщению парами воды при этой температуре. Приведение к этому стандарту производится тогда, когда важно выяснить не химический состав или калорическую ценность газа, а геометрический объем, который он занимает в легких.

Приведение к стандартным условиям де­лается путем умножения фактического ле­гочного объема на тот или иной коэффици­ент, который находят по специальным таб­лицам или рассчитывают по определенной формуле.

Необходимо всегда указывать, особенно при определении газообмена, оценке энер­гетических затрат и др., к каким стандарт­ным условиям приведен легочный объем.

При изучении легочных объемов как та­ковых, например при измерении вентиляции легких, когда эти объемы являются только мерой их емкости, внесение указанных по­правок не обязательно. Ведь газ в легких и газ в приборе, посредством которого изме­ряются легочные объемы, находятся под одним и тем же атмосферным давлением, и, поскольку изменение этого давления сказы­вается одинаково на объемах воздуха в легких и в приборе, это не оказывает никакого влияния на результаты измерений. То же отно­сится и к поправке на температуру, так как замер объемов выдох­нутого воздуха обычно производится сразу же после выхода и тем­пература его не успевает изменяться. Только в тех случаях, когда такие измерения проводятся в специальных условиях (холод, жара и т. п.), поправка на температуру должна быть внесена, и об этом обязательно нужно указать в протоколе исследования.

Для расчета должных величин в отношении легочных объемов, поглощения кислорода и вентиляции, поскольку они связаны с энергетическими процессами, проще и удобнее исходить из таблиц Гарриса - Бенедикта. Они давно и широко используются во всем мире при исследовании ос­новного обмена. С их помощью определяется число килокалорий в сутки в покое
с учетом пола, роста, веса и возраста. Эти таблицы имеются во всех практикумах по физиологии, в пособии по практическим занятиям по
врачебному контролю. По специальным таблицам (Ю. Я. Агапов, А. И. Зятюшков), легко можно найти должную величину для любого легочного объема.

Классификация легочных объемов, которая используется и сего­дня, разработана Гутчинсоном (1846 г.) - автором метода спиро­метрии и конструктором спирометра (рис. 42).

Количество воздуха в легких зависит от многих факторов. Ос­новные из них - объем грудной клетки, степень подвижности ребер и диафрагмы, состояние дыхательных мышц, воздухопроводящих путей и самой легочной ткани, ее эластичность, степень кровенапол­нения.

Грудная клетка, обусловливающая границы возможного расши­рения легких, может находиться в четырех основных положениях: максимального вдоха, максимального выдоха, спокойного вдоха и спокойного выдоха. При каждом из них соответственно изменяют­ся легочные объемы (рис. 43).

Как видно на рис. 43, при спокойном дыхании в легких после вы­доха остается резервный объем выдоха и остаточный объем, при спокойном вдохе к этому добавляется объем вдоха. Объемы вдоха и выдоха в целом носят название дыхательного объема. При мак­симальном выдохе в легких остается только остаточный объем, при максимальном вдохе к остаточному объему, резервному объему выдоха и дыхательному объему добавляется резервный объем вдо­ха, что вместе называется общей емкостью легких.

Все легочные объемы имеют определенное физиологическое значение. Так, сумма остаточного объема и резервного объема вы­доха - это альвеолярный воздух. Благодаря движению воздуха, со­ставляющего дыхательный объем, поддерживается необходимое для нормальной диффузии парциальное давление газов в альвео­лярном воздухе, обеспечивается поглощение организмом кислоро­да и выведение углекислого газа. Резервный объем вдоха определяет способность легких к добавочному их расширению; резервный объем выдоха поддерживает легочные альвеолы в определенном состоянии расширения и вместе с остаточным объемом обеспечи­вает постоянство состава альвеолярного воздуха.

Резервный объем вдоха, дыхательный объем и резервный объем выдоха составляют ЖЕЛ. Процентное соотношение этих величин различно у разных лиц и при разных состояниях организма. Оно колеблется в следующих пределах: резервный обмен вдоха - 55- 60%, дыхательный объем - 10-15% и резервный объем выдоха - 25-30% ЖЕЛ.

Все легочные объемы в норме не являются стандартными, не ме­няющимися. На их величину влияют положение тела, степень утом­ления дыхательных мышц, состояние возбудимости дыхательного центра и нервной системы, не говоря уже о профессии, занятиях фи­зической культурой, спортом и других факторах.

В функциональном исследовании системы внешнего дыхания спортсменов и физкультурников известное значение имеет исследо­вание так называемого вредного, или мертвого, пространства. Этим термином называется та часть дыхательных путей, в которых нахо­дится воздух, не достигающий альвеол и поэтому не участвующий в газообмене. Объем мертвого пространства равен в среднем 140 мл. В зависимости от колебания тонуса гладкой мускулатуры бронхов он может увеличиваться или уменьшаться.

Однако, поскольку определение фактического мертвого прост­ранства методически сложно, а учитывать его необходимо (напри­мер, при оценке глубины дыхания и эффективности вентиляции), следует все же пользоваться величиной равной 140 мл, не забывая о том, что это условная цифра.

Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) определяется путем максимального выдоха в спирометр или сухие газовые часы (мето­дика определения ЖЕЛ изложена выше) после максимального вдо­ха. Величину ЖЕЛ выражают обычно в единицах объема, т. е. в лит­рах или миллилитрах. Она позволяет косвенно оценить величину площади дыхательной поверхности легких, на которой происходит газообмен между альвеолярным воздухом и кровью капилляров лег­ких. Иначе говоря, чем больше ЖЕЛ, тем больше дыхательная по­верхность легких. Кроме того, чем больше ЖЕЛ, тем больше мо­жет быть глубина дыхания и легче достигается увеличение объема вентиляции.

Таким образом, ЖЕЛ определяет возможность приспособления организма к физической нагрузке, к недостатку кислорода во вды­хаемом воздухе (например, при подъеме на высоту).

Существенную роль в оценке величины ЖЕЛ играет соотноше­ние составляющих ее объемов. Увеличение дыхательного объема при увеличении вентиляции, вызванном физической нагрузкой, про­исходит главным образом за счет резервного объема вдоха. Чем большая часть ЖЕЛ приходится на резервный объем вдоха, тем выше потенциальная возможность дыхательного объема, т. е. тем больше может быть увеличен объем вентиляции. Поэтому ЖЕЛ, в структуре которой резервный объем вдоха занимает большое мес­то, функционально более полноценна, чем ЖЕЛ той же величины, но с меньшим резервным объемом вдоха.

Все это позволяет оценить ЖЕЛ как показатель, определяю­щий функциональные возможности системы внешнего дыхания.

На величину ЖЕЛ оказывает влияние положение тела. Она больше при положении стоя, чем при положениях сидя и лежа. Поэтому исследование ее нужно проводить только в положении обследуемого стоя.

Снижение показателей ЖЕЛ всегда свидетельствует о какой-либо патологии. Увеличение ЖЕЛ было принято считать показа­телем повышенного функционального состояния аппарата внешне­го дыхания. Однако оказалось, что у спортсменов при значитель­ном повышении общего функционального состояния и росте спор­тивных результатов ЖЕЛ может совсем не увеличиваться или возрастает незначительно. Величина ЖЕЛ неодинакова у предста­вителей различных видов спорта. Следовательно, она зависит от спортивной специализации.

Таким образом, ЖЕЛ не может и не должна считаться единст­венным показателем повышения функции системы внешнего дыха­ния. Она определяет только функциональные возможности этой системы в отношении обеспечения организма необходимым количе­ством кислорода. Поэтому потенциальные возможности системы внешнего дыхания у человека с высокими показателями ЖЕЛ вы­ше (больше дыхательная поверхность и возможность углубления дыхания), чем у имеющего низкие показатели ЖЕЛ.

Умение полноценно использовать свою ЖЕЛ зависит от состоя­ния нервной регуляции дыхания. Занятия физической культурой, спортом развивают это умение. На величину ЖЕЛ оказывают влия­ние пол (у мужчин она больше, чем у женщин того же возраста), возраст (при старении ЖЕЛ уменьшается), а также рост и вес.

На зависимости ЖЕЛ от веса основано определение так назы­ваемого жизненного индекса, т. е. отношения показателя ЖЕЛ (мл) к весу (кг). Фактическая величина ЖЕЛ (учитывая огром­ный диапазон нормы - от 3500 до 8000 мл) может быть правильно оценена только при сравнении с должной величиной. Выражать ее следует не в объемных единицах, а в процентах к должной величи­не. При таком расчете одна и та же величина фактической ЖЕЛ, равная, например, 4000 мл, будет для высокого и полного человека составлять 80% должной, если его должная величина равна 5000 мл, а для худого и невысокого человека, у которого должная величина ЖЕЛ равна 3000 мл,-133%.

Только такая оценка фактических величин ЖЕЛ позволит тре­неру и преподавателю сделать конкретные практические выводы (например при снижении ЖЕЛ ниже 90% должной - о необходи­мости специальных упражнений).

Из большого числа различных расчетов должной ЖЕЛ наибо­лее простой, удобной является расчет по формуле Антони: должная ЖЕЛ (ДЖЕЛ) равна основному обмену (ккал), определенному по таблицам Гарриса - Бенедикта, умноженному на коэффициент 2,6 для мужчин и 2,3 для женщин.

Для здоровых лиц, не занимающихся спортом, фактическая ве­личина ЖЕЛ составляет 100% должной с отклонениями ±10%. Естественно, у занимающихся физической культурой и спортом фактическая величина ЖЕЛ будет больше 100% должной.

Как хорошо видно из табл. 2, одна и та же фактическая величи­на ЖЕЛ, выраженная в процентах к должной, приобретает совер­шенно различное значение.

Для выражения фактической величины ЖЕЛ в процентах к должной пользуются следующей формулой:

фактическая ЖЕЛ x 100

должная ЖЕЛ

Оценка изменений ЖЕЛ под влиянием различных факторов по­ложена в основу ряда функциональных проб. К их числу относят­ся проба Розенталя и проба, называемая динамической спиро­метрией.

Проба Розенталя, или спирометрическая кри­вая, представляет собой пятикратное измерение ЖЕЛ, проводимое через 15-секундные промежутки времени. Такое многократное определение составляет нагрузку, под влиянием которой может изме­няться ЖЕЛ. Увеличение ее при последовательных измерениях со­ответствует хорошей оценке этой пробы, уменьшение - неудовлет­ворительной, отсутствие изменений - удовлетворительной.

При динамической спирометрии величину ЖЕЛ, изме­ренную тотчас после дозированной физической нагрузки, сравни­вают с исходной величиной ЖЕЛ, полученной в покое. Принцип оценки такой же, как и при спирометрической кривой.

С помощью измерения ЖЕЛ можно определить бронхиаль­ную проходимость. Ее оценка имеет большое значение в ха­рактеристике вентиляции. Понятие «бронхиальная проходимость» противоположно понятию «сопротивление воздухоносных путей по­току воздуха»: чем меньше сопротивление, тем больше бронхиаль­ная проходимость, и наоборот. Величина ее непосредственно зави­сит от суммарного поперечного сечения всех воздухоносных путей, которое определяется тонусом гладкой мускулатуры бронхов и бронхиол, регулируемым нервно-гуморальным прибором. Измене­ние бронхиальной проходимости оказывает влияние на энергетиче­ские затраты, связанные с вентиляцией легких. При увеличении бронхиальной проходимости один и тот же объем вентиляции лег­ких требует меньше усилий. Систематические занятия спортом, фи­зической культурой совершенствуют регуляцию бронхиальной про­ходимости. Поэтому у спортсменов и физкультурников она лучше, чем у не занимающихся физической культурой, спортом.

Состояние бронхиальной проходимости можно определить с по­мощью форсированной ЖЕЛ (ФЖЕЛ), пробы Тиффно - Вотчала или величины мощности вдоха и выдоха.

Форсированная ЖЕЛ определяется как обычная ЖЕЛ, но при максимально быстром выдохе. В норме она должна быть на 200-300 мл меньше ЖЕЛ, исследованной в обычных условиях. Увеличение этой разницы указывает на ухудшение бронхиальной проходимости.

Проба Тиффно - Вотчала, по существу, представляет собой ту же ФЖЕЛ, но при этой пробе измеряется объем воздуха, выдыхаемого при предельно быстром и полном выдохе за 1, 2 и 3 сек. У здоровых лиц, не зани­мающихся спортом, за первую секунду выдыхается 80-85 % обычной ЖЕЛ, у спортсменов - обычно больше. Снижение этого процента свидетельствует о нару­шении бронхиальной проходимо­сти.

Такое исследование можно проводить с записью спирограммы путем присоединения к обыч­ному спирометру писчика и ки­мографа с быстро движущейся бумагой или используя специаль­ный спирометр. Это дает возмож­ность учитывать длительность форсированного выхода по секундам (рис. 44).

Спирометрическое исследование ФЖЕЛ позволяет установить различные типы кривых у здоровых и больных. На спирометриче­ской кривой определяется длительность форсированного выдоха до момента его замедления. В норме она составляет от 1,5 до 2 сек. Увеличение этого времени свидетельствует о нарушении бронхиаль­ной проходимости.

Мощность вдоха и выдоха представляет собой макси­мальную объемную скорость потока воздуха при вдохе и выдохе. Ее измеряют специальным прибором - пневмотахометром (рис. 45) и выражают в литрах в 1 сек. (л/сек). Для оценки этого показателя существует расчет должной величины (фактическая величина ЖЕЛ, умноженная на 1,24). Мощность вдоха равна мощности вы­доха или несколько превосходит ее и составляет у мужчин 5- 8 л/сек, у женщин - 4-6 л/сек.

Существенное значение для состояния вентиляции имеет сила дыхательной мускулатуры, особенно мускулатуры выдо­ха, так как на выдохе сопротивление воздухоносных путей намного превосходит его на вдохе. Это объясняется тем, что во время выдоха диаметр бронхов и бронхиол уменьшается.

Сила мускулатуры выдоха измеряется при натуживании. Чем большее давление создается при этом в ротовой полости, тем силь­нее мышцы выдоха. Давление в ротовой полости измеряется с по­мощью пневмотонометра, отводную трубку которого при этом бе­рут в рот (рис. 46). По степени понижения (при вдохе) и повыше­ния (при выдохе) уровня ртути в трубках пневмотонометра и определяется сила вдоха и выдоха. Силу мускулатуры выдоха вы­ражают в единицах давления, т. е. в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.). В норме сила вдоха составляет в среднем 50- 60 мм рт. ст., сила выдоха - 80-150 мм рт. ст. Должная величина силы выдоха равна одной десятой должного основного обмена, рас­считанного по таблицам Гарриса - Бенедикта.

Легочная вентиляция. Легочную вентиляцию, т. е. циркуляцию воздуха между внешней средой и альвеолярным воздухом, осуще­ствляет вся система внешнего дыхания.

К важнейшим величинам, характеризующим вентиляцию, при­надлежит минутный объем дыхания (МОД). При равно­мерном дыхании МОД представляет собой произведение глубины вдоха, т. е. дыхательного объема, на частоту дыхания в 1 мин. при условии, если глубина дыхания одинакова. В покое величина МОД колеблется от 4 до 10 л, при напряженной физической нагрузке она может возрастать в 20-25 раз и достигать 150-180 л и более. МОД увеличивается в прямой зависимости от мощности выполняе­мой работы, но только до определенного предела, после которого нарастание нагрузки уже не сопровождается увеличением МОД. Чем большая нагрузка соответствует пределу МОД, тем более со­вершенна функция внешнего дыхания. Возможность роста МОД при повышающейся нагрузке связана с величиной максимальной вентиляции легких данного лица. При равных величинах МОД эф­фективность вентиляции легких выше тогда, когда дыхание глубже и реже. При глубоком дыхании в альвеолы попадает большая часть дыхательного объема, чем при более поверхностном дыхании.

Средняя величина дыхательного объема определяется путем де­ления объема воздуха, вдыхаемого за определенное время, на чис­ло дыханий за этот же период. Эта величина колеблется у разных лиц от 300 до 900 мл. При положении стоя она больше, чем при по­ложении лежа. От глубины дыхания зависит величина так назы­ваемой альвеолярной вентиляции. Например, при объеме мертвого пространства 140 мл, дыхательном объеме 1000 мл и частоте дыха­ния 10 в 1 мин. МОД будет равен 1000 мл x 10 = 10 л, а вентиляция альвеол: (1000 мл - 140 мл) x 10 = 8,6 л. Если при таком же МОД (10 л) дыхательный объем будет меньше 500 мл, а частота дыхания больше 20 в 1 мин., то альвеолярная вентиляция составит только: (500 мл - 140 мл) x 20 = 7,2 л.

Таким образом, при оценке величины МОД необходимо учиты­вать глубину и частоту дыхания, ибо от этого зависит эффектив­ность вентиляции. Одна и та же величина МОД при глубоком и редком или при частом и поверхностном дыхании должна расцени­ваться различно. Частое и поверхностное дыхание не может под­держивать парциальное давление кислорода в альвеолярном воз­духе на должном уровне.

Соотношение вдоха и выдоха называется дыхательным циклом. У здоровых людей дыхательный цикл может иметь дыхательную паузу различной длительности после выдоха. Наличие или отсут­ствие дыхательной паузы и ее величина зависят от функционально­го состояния системы внешнего дыхания. Поэтому даже у одного и того же человека она может появляться и исчезать. Соотношение «вдох - выдох» составляет 1 к 1,1, т. е. вдох короче выдоха. Дли­тельность вдоха колеблется от 0,3 до 4,7 сек., длительность выдо­ха - от 1,2 до 6 сек.