Альвеолярная вентиляции
Работу дыхательных мышц, осуществляют вдох, направлено на преодоление:
o всех видов сопротивления;
o сил гравитации, препятствующих подъему грудной клетки и плечевого пояса во время вдоха.
Нужно учитывать важность преодоления аэродинамического сопротивления. Дело в том, что это сопротивление увеличивается как при сужении воздухоносных путей, так и при повышении скорости вентиляции легких. Например, отечность слизистой оболочки, возникает даже во время кратковременного вдыхания дыма сигареты, в течение ближайших 20-30 мин. повышает сопротивление дыхания в 2-3 раза. Еще больше возрастает сопротивление движению воздуха при сужении бронхов, например при бронхиальной астме. Вследствие этого у больного для выполнения даже спокойного дыхания должны подключаться вспомогательные мышцы. Увеличение скорости движения воздуха во время форсированного дыхания приводит к существенному росту турбулентных завихрений и повышения сопротивления без изменения просвета дыхательных путей. Это может настолько ухудшить работу дыхательных мышц, что для снижения аэродинамического сопротивления при форсированном дыхании человек невольно переходит на дыхание через рот, что снижает аэродинамическое сопротивление на 30-40 %.
Передача воздействия изменения объема грудной клетки на легкие
Грудная клетка изнутри покрыта парієтальним листком плевры, а легкие извне-ее висцеральным листком. Между ними существует тончайшая плевральная щель, заполненная жидкостью, выполняющей функцию "смазки". Вследствие этого легкие свободно скользят относительно друг друга. При этом создается сцепление легких со стенкой грудной клетки, что при увеличении размеров грудной полости заставляет легкие перемещаться без деформации за грудной клеткой. Сращение обоих листков плевры (например после плеврита) резко ухудшает условия вентиляции соответствующих отделов легких.
Эластичные элементы легких и силы поверхностного натяжения обусловливают возникновение внутрішньолегеневого напряжение. Суммарную величину действия этих сил можно измерить с помощью введения канюли манометра между листками плевры. Этот показатель называют внутрішньоплевральним давлением. Величина его меняется в зависимости от фаз дыхательных движений, возрастая при растяжении легких во время вдоха. В случае спокойного выдоха внутрішньоплевральний давление ниже атмосферного на 5 см вод. ст. (0,3-0,5 кПа; рис. 78). На высоте спокойного вдоха он снижается до -7,5 см вод. ст., а в случае глубокого вдоха достигает еще более низкого уровня (-10...-12 см вод. ст.). Во время глубокого выдоха "негативность" внутрішньоплеврального давления снижается. Вследствие этого интенсивнее дыхание изменяет и величину напряжения в легочной ткани.
В случае поступления воздуха в плевральную полость и нарушения герметичности (при повреждении целостности грудной клетки или легких) внутрішньоплевральний давление исчезнет. Поэтому эластическое напряжение легких обусловит их убывания. Такую ситуацию называют пневмотораксом. В случае пневмоторакса легкие уже не в состоянии перемещаться за движением грудной клетки и дыхание становится невозможным.
Рис. 78. Изменение внутрішньоплеврального давления (Рпл) во время смены фаз дыхания: 1 - внутрішньолегеневий давление; 2 - внутрішньоплевральний давление; С - плевральная полость; 4 - ребро; 5 - пристінкова плевра; б - нутрощева плевра; 7-легкие; 8 - вдох; 9 - выдох
Механизм вдоха и выдоха
Перед очередным вдохом воздух в легких находится под давлением, которое равно наружному атмосферному, а внутрішньоплевральний давление ниже атмосферного на 0,3-0,5 кПа. Последовательность процессов, обеспечивающих вдох, такова: сокращение інспіраторних мышц приводит к увеличению размеров грудной полости во всех направлениях (см. рис. 76). Вследствие этого "негативность" внутрішньоплеврального давления растет и легкие перемещаются за грудиной, увеличивается в размерах. При растяжении легких воздух, содержащийся в них, распределяется теперь в большем объеме. Это обуславливает уменьшение в них давления. Вследствие возникновения градиента давления при открытых дыхательных путях воздух засасывается в легкие, и давление в них снова выравнивается с атмосферным. С углублением вдоха при растяжении легких растет эластичный сопротивление, поэтому их растяжение требует большей силы для преодоления внутрішньоплеврального давления.
Работа інспіраторних мышц расходуется не только на преодоление аэродинамического сопротивления воздуха. Часть энергии направляется на преодоление эластичного и неэластичного сопротивления тканей внутренних органов, брюшной и грудной стенки, а также гравитационных сил, которые противодействуют поднятию плечевого пояса и грудной клетки. Фактически эта часть энергии інспіраторних мышц переходит в потенциальную энергию. И после того как инспираторные мышцы перестают сокращаться, припасена потенциальная энергия обеспечивает выполнение выдоха. При этом ребра и плечевой пояс опускается, а диафрагма поднимается. В результате "негативность" внутрішньоплеврального давления уменьшается. Эластичный и поверхностный натяги растянутых перед этим легких уже не уравновешиваются внутрішньоплевральним давлением, и легкие начинают спадатися. Давление в них становится выше атмосферного, и воздух выталкивается через воздухоносные пути. Таким образом, выдох осуществляется пассивно.
Выполнение глубокого вдоха требует более интенсивного расширения грудной полости. Конечно, чем глубже вдох, тем больше мышц маг сокращаться: подключаются мышцы внутренние міжреброві, мышцы-піднімачі ребер, всей грудной клетки. За интенсивного вдоха сокращаются даже мышцы разгибатели позвоночника. При этом "негативность" внутрішньоплеврального давления растет быстрее и становится более выраженной. Легкие растягиваются с большей скоростью и силой, вызывая рост объема и скорости поступления воздуха в дыхательные пути.
в Конце глубокого вдоха потенциальной энергии накапливается больше. Однако несмотря на это, для выполнения форсированного выдоха обязательно должны подключаться инспираторные мышцы, ускоряют и усиливают обратное движение диафрагмы, грудной клетки, легких.
Легочные объемы и емкости
Газообмен в легких происходит между воздухом альвеол и кровью, что их омывает. В свою очередь, во время дыхания воздух альвеол маг обмениваться с наружным воздухом. Однако хоть какой глубокий дыхательный движение, полного обмена альвеолярного воздуха на вдыхаемый никогда не происходит. Альвеолярная вентиляция определяется глубиной и частотой дыхательных движений, а также соотношением объема проводящих путей и альвеол.
Показатели, характеризующие внешнее дыхание (рис. 79), принято разделять на статические и динамические. Большинство из них зависит от размеров грудной клетки и ее подвижности.
К статическим показателям относятся:
1. Дыхательный объем (ДО) - количество воздуха, поступающего в легкие за один спокойный вдох или выдыхаемого за один выдох (ДО -500 мл).
2. Резервный объем вдоха (РОм) - максимальное количество воздуха, которое человек может вдохнуть после нормального вдоха (РОм - около 2500 мл).
3. Резервный объем выдоха (Г(),.,.,) - максимальное количество воздуха, которое человек может выдохнуть после спокойного выдоха (РО^, - около 1500 мл).
Рис. 79. Дыхание объем: 1 -резервный объем вдоха; 2 -дыхательный объем; 3 - резервный объем выдоха; 4 - объем крови в легких; 5 - остаточный объем при спокойном (а) и форсированного (б) дыхание
4. Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) - наибольшее количество воздуха, которое человек может выдохнуть после максимально глубокого вдоха. Этот суммарный показатель легко можно определить, зная предыдущие:
ЖЕЛ зависит от возраста, роста, массы тела и физического развития человека.
5. После максимального глубокого выдоха в легких остается воздух, который называется остаточным объемом (30-около 1000 мл).
6. Общая емкость легких (ЗЄЛ) - количество воздуха, содержащееся в легких на высоте максимального вдоха:
7. Объем дыхательных путей (анатомическое мертвое пространство; АМП). Его величина составляет в среднем около 150 мл.
Вентиляция легких
Вентиляция, то есть восстановления воздуха, легких зависит от соотношения объема воздуха, поступающего во время каждого дыхательного цикла, и содержания его в легких до этого. Так, если при спокойном дыхании в легкие поступает около 500 мл воздуха, то этот объем добавляют к 30 и РО вид, что были в них, которые составляют примерно 2500 мл. Но необходимо учитывать, что часть вдыхаемого воздуха не доходит до альвеол, а остается в дыхательных путях, не имеющих их, - в АМП. У взрослого человека АМП составляет примерно 150-180 мл (начиная от носоглотки и включая 16 генераций бронхов).
Наличие АМП предопределяет расхождение вентиляции альвеол и легочной: с 500 мл до альвеол не доходят указанные 150 мл. Следовательно, за каждый дыхательный цикл в альвеолы поступает лишь около 350 мл воздуха, что составляет примерно 118 всего воздух альвеол. Конечно, чем глубже дыхание, тем интенсивнее альвеолярная вентиляция, потому что: а) при глубоком выдохе в легких остается меньше воздуха; б) при форсированном дыхании в существенно увеличивается.
Для характеристики дыхания человека определяют еще ряд динамических показателей, отражающих эффективность функционирования системы дыхания во временном аспекте (обычно за 1 мин).
функциональных показателей относятся:
1. Частота дыхательных движений (ЧДР).
2. Минутный объем дыхания (ХОД) - количество воздуха, поступающего в легкие за 1 мин:
3. Альвеолярная минутная вентиляция (АВ) характеризует вентиляцию альвеол:
4. Максимальная вентиляция легких (ВЛмакс)-количество воздуха, которое можно вдохнуть и выдохнуть за максимальной глубины и частоты дыхания.
