Г л а в а 12 исследование функционального состояния системы внешнего дыхания
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.
Содержание кислорода в артериальной крови (в объемных процентах — об. %) зависит от количества гемоглобина крови и составляет у здоровых людей от 16 до 22 об. %, т. е. в 100 мл крови содержится от 16 до 22 мл кислорода.
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.
Удлинение вдоха и укорочение выдоха улучшают условия газообмена; укорочение вдоха следует расценивать как неблагоприятный показатель. При мышечной работе увеличиваются объем и продолжительность вдоха и с