Ключевые понятия и определения
Основным источником энергии в организме являются вещества, в структуру которых входят макроэргические связи. Прежде всего, к таким веществам относится АТФ (аденозинтрифосфорная кислота). Израсходованные источники энергии восстанавливаются за счет утилизации питательных веществ, завершающим звеном восстановления является биологическое окисление. Оно и составляет сущность процесса дыхания. В результате окисления питательных субстратов происходит поглощение кислорода и выделение углекислого газа, воды и энергии, которая используется на восстановление макроэргов.
У человека и млекопитающих сформировалась специальная система органов дыхания, обеспечивающая поступление из окружающей среды кислорода и выведения из организма в атмосферу углекислого газа. Различают несколько этапов дыхания:
· Внешнее дыхание – газообмен между легкими и внешней средой;
· Легочное дыхание – газообмен между легкими и кровью;
· Транспорт газов кровью (дыхательная функция крови);
· Газообмен между кровью и тканями, клетками организма;
· Истинное иди тканевое дыхание (о нем было сказано выше).
Внешнее дыхание осуществляется за счет дыхательных движений, формирующих вдох и выдох. Основную роль легочной вентиляции играют дыхательные мышцы, главными из которых являются диафрагма и межрёберные мышцы.
Дыхательная мускулатура относится к скелетной и подчиняется произвольной регуляции.
В воздухоносных путях происходит диффузионный и конвекционный перенос газов. В трахее, бронхах и бронхиолах он осуществляется путем конвекции.
В респираторных бронхиолах и альвеолярных ходах воздух движется медленно и поэтому именно здесь присоединяется диффузионный обмен, обусловленный градиентом парциальных давлений газов. Молекулы кислорода перемещаются в направлении альвеол, где Ро2 ниже, чем во вдыхаемом воздухе, а молекулы углекислого газа – в обратном направлении. Легочная вентиляция – объем воздуха, проходящего через легкие за единицу времени (за 1 мин.) отсюда МОД – минутный объем дыхания.
Мертвое пространство – объем воздуха, приходящегося на вентиляцию просвета воздухоносных путей.
Внутриплевральное давление меньше атмосферного: на вдохе на 4-9 мм рт.ст., на выдохе на 2-4 мм рт.ст..
Дыхательная мускулатура.
Акт вдоха (инспирация) – процесс активный.
Акт выдоха (экспирация) в условиях покоя – процесс пассивный.
Альфа-мотонейроны диафрагмальной мышцы локализованы в шейных сегментах спинного мозга – С2 - С5 . В момент возбуждения нейроны посылают к мышечным волокнам ПД с частотой до 50 Гц и вызывают их тетанус.
Мотонейроны межреберных мышц расположены в грудном отделе спинного мозга (Th1 – Th12) и представлены альфа- и гамма-мотонейронами. За счет гамма-мотонейронов происходит оценка степени податливости грудной клетки к растяжению. Когда сила дыхательной мускулатуры недостаточна для акта вдоха, происходит активация проприорецепторов дыхательных мышц, а затем – как следствие – альфа-мотонейронов. (Гамма-мотонейроны регулируют чувствительность этих рецепторов.)
Линейная скорость воздушного потока максимальна в трахее – 98,4 см/с и минимальна в альвеолярных мешках – 0,02 см/с.
Содержание О2 в альвеолярной смеси – 14 об. %.
Содержание СО2 в альвеолярной смеси – 5,6 об. %. Оставшаяся часть альвеолярной газовой смеси приходится на долю азота и очень небольшого количества инертных газов.
В атмосферном воздухе содержится 20,9 об. % кислорода, 0,03 об. % углекислого газа и 79,1 об. % азота.
В выдыхаемом воздухе содержится 16 об. % кислорода,4,5 об. % углекислого газа и 79,5 об. % азота.
Парциальное давление газов в альвеолах составляют: 100 мм рт.ст. для О2 и 40 мм рт.ст. для СО2.
in vivo 1г Hb связывает 1,34 мл О2 (так называемое число Хюфнера).
Напряжение СО2 в артериальной крови, поступающей в тканевые капилляры составляет 40 мм рт.ст.
У человека длительность спокойного выдоха на 10-20 % больше длительности вдоха. Отношение длительности вдоха и общей длительности дыхательного цикла называют инспираторным индексом.
Нормовентиляция – парциальное давление углекислого газа в альвеолах поддерживается в пределах 40 мм рт.ст.
Гипервентиляция – усиленная вентиляция, превышающая метаболические потребности организма. Парциальное давление углекислого газа меньше 40 мм рт.ст.
Гиповентиляция сниженная вентиляция по сравнению с метаболическими потребностями организма. Парциальное давление СО2 больше 40 мм рт.ст.
Повышенная вентиляция – любое увеличение альвеолярной вентиляции по сравнению с уровнем покоя независимо от парциального давления газов в альвеолах (например: при мышечной работе).
Эупноэ – нормальная вентиляция в покое, сопровождающаяся субъективным чувством комфорта.
Гиперпноэ – увеличение глубины дыхания, независимо от того, повышена или снижена частота дыхания.
Тахипноэ – увеличение частоты дыхания. При этом возможно развитие двух его типов: 1) учащение и углубление – тахигиперпноэ, 2) учащение и уменьшение глубины – тахигипоноэ. Урежение дыхательного ритма брадипноэ
Брадипноэ – снижение частоты дыхания которое может развиваться в двух вариантах: 1) урежение и углубление – брадигиперпноэ, 2) урежение и уменьшение глубины – брадигипноэ.
Апноэ – остановка дыхания, обусловленная отсутствием стимуляции дыхательного центра (например: при гипокапнии).
Диспноэ – неприятное субъективное ощущение недостаточности дыхания или затрудненного дыхания (одышка).
Ортопноэ – выраженная одышка, связанная с застоем крови в легочных капиллярах в результате сердечной недостаточности. В горизонтальном положении это состояние усугубляется и поэтому лежать таким больным тяжело.
Асфиксия – остановка или угнетение дыхания, связанные главным образом с параличом дыхательного центра. Газообмен при этом резко нарушен: наблюдается гипоксия и гиперкапния.
Дыхательная аритмия (arhythmia respiratoria) – нарушение физиологической ритмичности следования дыхательных циклов. Может быть результатом нормальной жизнедеятельности (труд, спорт, эмоциональное возбуждение, смех, плач, речь, пение и др.) или патологических процессов (инфекционное заболевание интоксикация, травмы, гипертермия, измененная газовая среда).
Парадоксальные дыхательные движения (paradoxos – греч., неожиданный, странный) – синхронное с фазами дыхательного цикла движения части грудной клетки или диафрагмы, но с обратной направленностью. Наблюдаются при периферическом параличе части дыхательных мышц в результате присасывающего действия субатмосферного давления в полости плевры. Парализованные мышцы пассивно втягиваются при вдохе и выбухают во время активного выдоха за счет энергии сокращения нормально функционирующих дыхательных мышц.
НЕОБХОДИМО УМЕТЬ:
1. Определить объемы воздуха, составляющие жизненную емкость легких
2. Рассчитывать показатели МОД и АВ для определения эффективности дыхания.
РАБОТА № 12
Модель Дондерса
Цель работы: убедиться в значении отрицательного давления в плевральной полости в биомеханике вдоха и выдоха.
Необходимо для работы: лягушка или белая крыса, модель Дондерса, водяной манометр, препаровальный набор, тонкая прямая игла, нитки, кусочек резинового шланга.
Модель Дондерса – стеклянный колокол, дно которого затянуто резиновой мембраной, и легкие животного. Резиновая мембрана выполняет роль диафрагмы (рис. 5) При оттягивании мембраны вниз «объем грудной полости» увеличивается, как при вдохе, при вдавливании ее внутрь колокола уменьшается , как при выходе.
 |
Рис. 5. Модель Дондерса : 1-колокол с легкими лягушки; 2-резиновая мембрана; 3-тройник; 4-зажим; 5-манометр
П р о в е д е н и е р а б о т ы:
1. Лягушку обездвижить и укрепить на дощечке брюшком вверх.
2. Удалить нижнюю челюсть и, захватив пинцетом подъязычную кость, найти голосовую щель, расположенную на гортанном возвышении.
3. Обшить края голосовой щели «кисетным швом».
4. Вынуть пробку из колокола и вставить стеклянную канюлю в голосовую щель. Снять нитку вокруг шейки канюли и завязать двойным узлом.
5. Вскрыть полость теля лягушки и, поддувая воздух в канюлю, раздуть легкие. Канюлю закрыть пальцем или зажать шланг, одетый на канюлю, и очень осторожно отделить легкие вместе с гортанью. Пробку с канюлей и фиксированными легкими плотно вставить в горло колокола.
6. Соединить боковой отросток колокола с манометром. Открыть кран зажима. Вести наблюдение за легкими. Вдавить мембрану в полость колокола и перекрыть кран, мембрану отпустить. Наблюдать за изменением объема легких и показаниями манометра.
7. Медленно оттянуть мембрану вниз («вдох»), а затем отпустить («выдох»). Проследить за показаниями манометра и изменениями объема воздуха. Можно измерить и давление воздуха в легких во время «вдоха» и «выдоха», для этого нужно соединить манометр с канюлей, на которую одеты легкие.
8. Создать в «плевральной полости» исходное отрицательное давление, как в п.б. При вдавлении мембраны необходимо плотно закрыть отводное отверстие на колоколе.
9. Меняя положение мембраны, наблюдать за движениями легких и показаниями манометра.
10. В протоколе кратко записать ход работы. Зарисовать схему модели Дондерса и внести полученные результаты.
РАБОТА № 13
Спирометрия
Цель работы: ознакомиться с принципом работы сухого спирометра и определить объемы воздуха, составляющие жизненную емкость легких (ЖЕЛ).
Необходимо для работы:испытуемый, сухой спирометр, мундштук, зажим для носа, вата, спирт.
П р о в е д е н и е р а б о т ы:
1. Ознакомиться с устройством сухого спирометра.
2. Проверить, чтобы нулевая отметка шкалы находилась напротив стрелки.
3. Протереть мундштук ватой, смоченной спиртом.
4. Взять мундштук в рот, сделать максимальный вдох ртом из атмосферы, а затем, зажав нос, произвести максимальный выдох через мундштук в спирометр. Выдох произвести плавно, без рывков, т.к. при быстром выдохе величина ЖЕЛ будет больше (за счет вращения по инерции).
5. Снять показания прибора по линии отсчета. Измерение повторить три раза. Максимальная величина из этих трех измерений будет ЖЕЛ (фактическая).
 |
Рис. 6. Схема сухого спирометра: 1-мундштук; 2-шкала.
6. Сделать несколько спокойных вдохов и выдохов в атмосферу. Взять мундштук в рот и продолжать спокойно дышать (без усилия), делая вдох через нос, а выдох – через рот в спирометр.
7. После пяти таких выдохов записать показания шкалы по линии отсчета и полученную цифру разделить на 5. Результат деления характеризует среднюю величину дыхательного объема (ДО).
8. При закрытом носе после обычного спокойного выдоха в атмосферу взять в рот мундштук и сделать дополнительно максимально глубокий выдох в спирометр. Снять показания прибора. Это будет резервный объем выдоха (РОВ). Привести прибор в исходное положение.
9. Зная ЖОЛ, ДО и РОВ (выдоха), рассчитать резервный объем вдоха.
10. В протоколе кратко описать ход работы и внести полученные данные.
РАБОТА № 14