Роль дыхания и кислорода в нашем организме

дыхание

Для жизненных процессов, протекающих в организме большое значение имеет состояние органов дыхания. Органы дыхания состоят из воздухоносных путей. К ним относятся полости рта и носа, гортань, трахея, бронхи и мелкие бронхи — бронхиолы, заканчивающиеся мельчайшими тонкостенными пузырьками — альвеолами, которых насчитывается несколько миллионов. Если расправить их стенки в одной плоскости, то они займут поверхность около 65 м2. Стенки легочных пузырьков оплетены кровеносными капиллярами. Кислород, поступающий в легкие через тонкие стенки легочных пузырьков и капилляров, проникает через кровь к клеткам организма, а углекислота выходит из крови в легкие.

Механизм дыхания

Вдох и выдох происходят вследствие сокращения и расслабления дыхательных мышц. При нормальном спокойном вдохе работают главным образом наружные межреберные мышцы и диафрагма. При глубоком вдохе, кроме наружных межреберных мышц и диафрагмы, участвуют мышцы шеи и груди. Выдох происходит в результате расслабления мышц, производящих вдох.

Частота и глубина дыхания регулируются центральной нервной системой в соответствии с объемом производимой работы, изменениями атмосферного давления, состава воздуха. В покое при каждом вдохе в легкие поступает около 500 мл воздуха.

Частота дыхания человека 14—16 в минуту. В дыхании участвует часть легких. Количество воздуха, проходящее через легкие в покое, составляет в 8 л в минуту.

В течение суток через легкие человека проходит 13000—15000 л воздуха.

 

При физической работе дыхание учащается и углубляется. В связи с этим объем легочной вентиляции увеличивается. Например, при марше по ровной дороге со скоростью 6 км/ч частота дыхания не превышает 18—20 в минуту, но дыхание становится более глубоким. Количество воздуха, проходящего через легкие, увеличивается втрое.

При более быстром продвижении, например, при беге или ходьбе на лыжах, дыхательные движения могут участиться до 20—30 в минуту. Количество воздуха, поступающего в легкие, может увеличиться до 15—20 л и больше. Такое количество требует увеличения жизненной емкости легких (количество воздуха, которое может быть выдохнуто после наибольшего вдоха).

У разных людей жизненная емкость легких (ЖЕЛ) неодинакова

Жизненная емкость легких в результате настойчивой тренировки увеличивается. У лиц, не занимающихся физическим трудом, жизненная емкость легких равна 3000—-1000 мл.

У тренированных людей она равна 5000 - 6000 мл.

Наибольшую жизненную емкость легких имеют пловцы, гребцы, бегуны. Молодой человек должен усвоить, что для использования возможностей легких необходимо правильно дышать Во всех случаях нужно дышать глубже и через нос.

В результате физических упражнении, особенно, дыхальных, жизненная емкость легких увеличивается улучшается вентиляция легких, что способствует предохранению от возможных заболеваний легких, таких, к трахеиты, бронхиты, бронхиальная астма, воспален» легких и даже туберкулез.

Закаленные люди редко болеют гриппом, а если болеют, переносят его легко и без осложнений.

Жизненную ёмкость лёгких принято измерять в сантиметрах кубических (см³).

У взрослых мужчин ЖЕЛ колеблется между цифрами 3 500-4 000 см³.

Для женщин жизненная ёмкость лёгких составляет в среднем 2 500-3 000 см³.

что такое жизненная емкость легких

У мальчиков 4-17 лет данный показатель пребывает в пределах 1200-3500 см³. Для девочек того же возраста норма ЖЕЛ – 900-2760 см³.

Иногда показатели существенно отличаются от нормы. Так у спортсменов или лиц, имеющих от природы крепкое здоровье, они могут достигать уровня 6 000-8000 см³. Большей ЖЕЛ обладают высокорослые, некурящие люди, представители некоторых профессий, связанных с повышенной активностью и существенными физическими нагрузками (моряки, грузчики, кочегары, кузнецы, военнослужащие).

Важным преимуществом людей с высокой жизненной ёмкостью лёгких становится полноценное насыщение организма кислородом, тогда как при заниженных показателях О2 поступает в альвеолы в малых количествах.

Жизненая емкость легких склонна к постепенному понижению. Наблюдаются возрастные изменения динамики этого показателя – по мере старения человека они уменьшаются на 25-35%.

Существуют интересные статистические данные – помимо пола и возраста, на средние цифры жизненой емкости легких способны повлиять раса и национальная принадлежность человека. В результате многочисленных исследований обнаружилось, что в сравнении с европейцами азиаты часто имеют более низкие лёгочные показатели.

Из чего состоит жизненая емкость легких

ЖЕЛ представляет собой сумму 3 основных показателей:

  1. дыхательного объёма;
  2. объёма резервного воздуха;
  3. остаточного функционального объёма.

Дыхательный объём представляет собой количество воздуха, которое удаётся вдохнуть и выдохнуть здоровому взрослому человеку в спокойном состоянии. Чаще всего его количество составляет 400-500 см³.

Под объёмом резервного воздуха следует понимать глубину глотка, который можно сделать после глубоко вдоха (около 1500 см³). Остаточный функциональный объём складывается из количества воздушной массы, которую не получится выдохнуть, и показателей резервного выдоха. Даже после самого глубокого выдоха в лёгких остаётся еще около 800-1700 кубических сантиметров воздуха.
В каких случаях необходимо уточнять лёгочный объём

Показатели ЖЕЛ играют важную роль при подозрении на наличие у пациента заболеваний сердечно-сосудистой, дыхательной системы.

После того, как стандартный объём лёгких определён, специалист может поставить точный диагноз, и назначить больному высокоэффективный лечебный курс.

Постоянный недостаток кислорода способен привести к нежелательным осложнениям и недостаточной результативности терапевтических мероприятий. Только благодаря точным расчётам ЖЕЛ, можно рассчитывать на успешное прохождение лечения, и нормализацию состояния пациента.

Чтобы определить, необходима ли процедура по измерению ЖЕЛ, врач должен обязательно определить состояние диафрагмы и уровень перкуторного тона, измеряемого над лёгкими. Дополнительно предусмотрено проведение рентгеновского снимка, при изучении которого специалист уточняет, соответствует ли уровень прозрачности лёгочных полей требуемым показателям.

Объемные показатели внешнего дыхания

Соотношение величин легочных объемов и емкостей представлено на рис.

Соотношение величин легочных объемов и емкостей

При исследовании внешнего дыхания используются следующие показатели и их аббревиатура.

Общая емкость легких (ОЕЛ) — объем воздуха, находящийся в легких после максимально глубокого вдоха (4-9 л).

Жизненная емкость легких

Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) — объем воздуха, который может выдохнуть человек при максимально глубоком медленном выдохе, сделанном после максимального вдоха.

Величина жизненной емкости легких человека составляет 3-6 л. В последнее время в связи с внедрением пневмотахографической техники все чаще определяют так называемую форсированную жизненную емкость легких (ФЖЕЛ). При определении ФЖЕЛ испытуемый должен после максимально глубокого вдоха сделать максимально глубокий форсированный выдох. При этом выдох должен производиться с усилием, направленным на достижение максимальной объемной скорости выдыхаемого воздушного потока на протяжении всего выдоха. Компьютерный анализ такого форсированного выдоха позволяет рассчитать десятки показателей внешнего дыхания.

Индивидуальную нормальную величину ЖЕЛ называют должной жизненной емкостью легких (ДЖЕЛ). Ее рассчитывают в литрах по формулам и таблицам на основе учета роста, массы тела, возраста и пола. Для женщин 18-25-летнего возраста расчет можно вести по формуле

ДЖЕЛ = 3,8*Р + 0,029*В — 3,190; для мужчин того же возраста

Остаточный объем

ДЖЕЛ = 5,8*Р + 0,085*В — 6,908, где Р — рост; В — возраст (годы).

Величина измеренной ЖЕЛ считается пониженной, если это снижение составляет более 20% от уровня ДЖЕЛ.

Если для показателя внешнего дыхания применяют название «емкость», то это значит, что в состав такой емкости входят более мелкие подразделения, называемые объемами. Например, ОЕЛ состоит из четырех объемов, ЖЕЛ — из трех объемов.

Дыхательный объем (ДО) — это объем воздуха, поступающий в легкие и удаляемый из них за один дыхательный цикл. Этот показатель называют также глубиной дыхания. В состоянии покоя у взрослого человека ДО составляет 300-800 мл (15-20% от величины ЖЕЛ); месячного ребенка — 30 мл; годовалого — 70 мл; десятилетнего — 230 мл. Если глубина дыхания больше нормы, то такое дыхание называют гиперпноэ — избыточное, глубокое дыхание, если же ДО меньше нормы, то дыхание назвают олигопноэ — недостаточное, поверхностное дыхание. При нормальной глубине и частоте дыхания его называют эупноэ — нормальное, достаточное дыхание. Нормальная частота дыхания в покое у взрослых составляет 8-20 дыхательных циклов в минуту; месячного ребенка — около 50; годовалого — 35; десятилетнего — 20 циклов в минуту.

Резервный объем вдоха (РОвд) — объем воздуха, который человек может вдохнуть при максимально глубоком вдохе, сделанном после спокойного вдоха. Величина РОвд в норме составляет 50-60% от величины ЖЕЛ (2-3 л).

Резервный объем выдоха (РОвыд) — объем воздуха, который человек может выдохнуть при максимально глубоком выдохе, сделанном после спокойного выдоха. В норме величина РОвыд составляет 20-35% от ЖЕЛ (1-1,5 л).

Остаточный объем легких (ООЛ) — воздух, остающийся в дыхательных путях и легких после максимального глубокого выдоха. Его величина составляет 1-1,5 л (20-30% от ОЕЛ). В пожилом возрасте величина ООЛ нарастает из-за уменьшения эластической тяги легких, проходимости бронхов, снижения силы дыхательных мышц и подвижности грудной клетки. В возрасте 60 лет он уже составляет около 45% от ОЕЛ.

Функциональная остаточная емкость (ФОЕ) — воздух, остающийся в легких после спокойного выдоха. Эта емкость состоит из остаточного объема легких (ООЛ) и резервного объема выдоха (РОвыд).

Не весь атмосферный воздух, поступающий в дыхательную систему при вдохе, принимает участие в газообмене, а лишь тот, который доходит до альвеол, имеющих достаточный уровень кровотока в окружающих их капиллярах. В связи с этим выделяют гак называемое мертвое пространство.

Анатомическое мертвое пространство (АМП) — это объем воздуха, находящийся в дыхательных путях до уровня респираторных бронхиол (на этих бронхиолах уже имеются альвеолы и возможен газообмен). Величина АМП составляет 140-260 мл и зависит от особенностей конституции человека (при решении задач, в которых необходимо учитывать АМП, а величина его не указана, объем АМП принимают равным 150 мл).

Физиологическое мертвое пространство (ФМП) — объем воздуха, поступающий в дыхательные пути и легкие и не принимающий участия в газообмене. ФМП больше анатомического мертвого пространства, так как включает его как составную часть. Кроме воздуха, находящегося в дыхательных путях, в состав ФМП входит воздух, поступающий в легочные альвеолы, но не обменивающийся газами с кровью из-за отсутствия или снижения кровотока в этих альвеолах (для этого воздуха иногда применяется название альвеолярное мертвое пространство). В норме величина функционального мертвого пространства составляет 20-35% от величины дыхательного объема. Возрастание этой величины свыше 35% может свидетельствовать о наличии некоторых заболеваний.

Таблица 1. Показатели легочной вентиляции

Показатели легочной вентиляции

В медицинской практике важно учитывать фактор мертвого пространства при конструировании приборов для дыхания (высотные полеты, подводное плавание, противогазы), проведении ряда диагностических и реанимационных мероприятий. При дыхании через трубки, маски, шланги к дыхательной системе человека подсоединяется дополнительное мертвое пространство и, несмотря на возрастание глубины дыхания, вентиляция альвеол атмосферным воздухом может стать недостаточной.

Минутный объем дыхания

Минутный объем дыхания (МОД) — объем воздуха вентилируемый через легкие и дыхательные пути за 1 мин. Для определения МОД достаточно знать глубину, или дыхательный объем (ДО), и частоту дыхания (ЧД):

МОД = ДО * ЧД.

В покос МОД составляет 4-6 л/мин. Этот показатель часто называют также вентиляцией легких (отличать от альвеолярной вентиляции).

Альвеолярная вентиляция

Альвеолярная вентиляция легких (АВЛ) — объем атмосферного воздуха, проходящий через легочные альвеолы за 1 мин. Для расчета альвеолярной вентиляции надо знать величину АМП. Если она не определена экспериментально, то для расчета объем АМП берут равным 150 мл. Для расчета альвеолярной вентиляции можно пользоваться формулой

АВЛ = (ДО — АМП) • ЧД.

Например, если глубина дыхания у человека 650 мл, а частота дыхания 12, то АВЛ равно 6000 мл (650-150) • 12.

АВ = (ДО — ОМП) * ЧД = ДОальв * ЧД

  • АВ — альвеолярная вентиляция;
  • ДОальв — дыхательный объем альвеолярной вентиляции;
  • ЧД — частота дыхания

Максимальная вентиляция легких (МВЛ) — максимальный объем воздуха, который может быть провентилирован через легкие человека за 1 мин. МВЛ может быть определена при произвольной гипервентиляции в покое (дышать максимально глубоко и часто в покос допустимо не более 15 с). С помощью специальной техники МВЛ может быть определена во время выполнения человеком интенсивной физической работы. В зависимости от конституции и возраста человека норма МВЛ находится в границах 40-170 л/мин. У спортсменов МВЛ может достигать 200 л/мин.