Дыхательные движения

Последовательность биофизических процессов, обеспечивающих вентиляцию легких, можно представить в виде следующей схемы:

● акт вдоха: поступление нервного импульса к дыхательным мышцам → синаптическая (нервно- мышечная) передача→ сокращение дыхательных мышц→ увеличение объема грудной полости→ увеличение объема легких→ снижение давления в легких (по закону Бойля-Мариотта)→ всасывание воздуха из атмосферы в легкие;

● акт выдоха: расслабление дыхательных мышц (вслед за сокращением при вдохе)→ уменьшение объема грудной полости→ уменьшение объема легких→ повышение давления в легких (по закону Бойля-Мариотта)→ выдавливание воздуха из легких в атмосферу. Вдох и выдох ритмически сменяют друг друга. Смена вдоха и выдоха регулируется дыхательным центром, расположенном в продолговатом мозге. В дыхательном центре ритмически возникают импульсы, которые по нервам передаются межреберным мышцам и диафрагме, вызывая их сокращение. Содержание газов во вдыхаемом воздухе неодинаково.

Задачи биофизики внешнего дыхания заключается главным образом в выяснении и описании связей между работой дыхательных мышц, давлением в разных частях аппарата дыхания, объемом легких и движением воздуха.

Дыхание – это совокупность процессов, обеспечивающих потребление организмом кислорода и выделение двуокиси углерода. В условиях покоя, например, при умственной деятельности, в среднем за каждую минуту организм человека должен получать 250-300 мл кислорода и выделять 200-250 мл углекислого газа. При физической нагрузке большей мощности потребность в кислороде существенно возрастает и достигает (максимальное потребление кислорода) у нетренированных людей 2-3 л/мин., а у высоко тренированных – 4-6 л/мин. Вентиляция легких зависит от глубины дыхания (дыхательного объема) и частоты дыхательных движений. В легочных объемах различают:

1. Дыхательный объем количество воздуха, которое человек вдыхает и выдыхает при спокойном дыхании.
2. Жизненная емкость легких наибольшее количество воздуха, которое можно выдохнуть после максимального вдоха.
3. Функциональная остаточная емкость количество воздуха оставшегося в легких после спокойного выдоха.

Объемы вдыхаемого и выдыхаемого воздуха измеряется спирометром и пневмотахографом.

а) Спирометр прибор способный вмещать различные количества воздуха при P=const. Изменения объема изменены и называется спирограммами.

в) Пневмотахография регистрируют объемную скорость воздушной струи (где ) воздушной струи т.е. количество воздуха, проходящего через поперечное сечение трубки в единицу времени и называется пневмотахограммой

2. Жизненная емкость легких- является показателем подвижности легких и грудной клетки и зависит от возраста, пола, размеров и положения тела и тренированности у молодых людей ЖЕЛ определяется: ЖЕЛ (л)=2, 5*рост (м). Например у мужчин ростом 180 см ЖЕЛ=4, 5 л, у женщин ЖЕЛ в ср.на 25% меньше, чем у мужчин.

3. Функциональная остаточная емкость ФОЕ. Благодаря ФОЕ в альвеолярном пространстве сглаживаются колебания конвекции О₂ и СО₂ обусловленные различиями в их содержании во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе. Величина ФОЕ равная сумме остаточного объема и резервного объема выдоха, зависит от ряда факторов. В горизонтальном положении у молодых ФОЕ-2, 4, у пожилых мужчин-3, 4 л., у женщин ФОЕ на 25% меньше.

Для оценки вентиляционной функции легких, состояния дыхательных путей, изучения дыхания применяются различные методы исследования.

Пневмография- регистрация движений грудной клетки при дыхательных движениях. Она проводится путем трансформации изменения линейных перемещений грудной клетки в механический или электрический сигнал. Пневмограмма позволяет оценить число дыхательных движений за единицу времени, изменение его при различных условиях. Однако метод не позволяет оценить объемы и емкости легких.

Спирометрия – регистрация первичных объемов легких- ДО, РОВд, РОВ (ДО- дыхательный объем, РОВд- резервный объем вдоха, РОВ- резервный объем выдоха) и жизненной емкости легких, используются различные конструкции спирометров- водяные (например, модель современного водяного спирометра- волюмоспирометр), воздушные.

Спирография. Существуют различные спирографы, например, марки «Метатест-1», которые позволяют графически отразить объем воздуха, проходящий через легкие- при спокойном дыхании (ДО), форсированном вдохе (РОВд), макимальном выдохе (РОВ), а также при произвольном гипервентиляции. Если в системе имеется возможность поглощать выделяемый углекислый газ, например, за счет натронной извести, то по убыли воздуха в этом замкнутом объеме спирографа можно определить объем кислорода, который поглощает испытуемый за время исследования.

Спирография позволяет оценить следующие показатели: МОД (минутный объем дыхания), ДО (дыхательный объем), РОВд (резервный объем вдоха), РОВ (резервный объем выдоха), ЖЕЛ (жизненная емкость легких), МВЛ (максимальная вентиляция легких). Для определения МВЛ испытуемый должен в течение 15 секунд произвести максимально частые и глубокие дыхательные движения, объем воздуха, прошедший через легкие за 15 с, умножают на 4 и получают теоретическую величину- объем воздуха, который может пройти через легкие испытуемого при максимальном дыхании за 1 минуту. У тренированных людей МВЛ достигает 120 л/мин.

Спирография позволяет оценить и скорость воздушных потоков. Проходящих через легкие на вдохе или выдохе т.е оценить объемную скорость дыхания.