Показатели спирометрии у человека
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № МБФ-2
СПИРОМЕТРИЯ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЖИЗНЕННОЙ ЕМКОСТИ ЛЕГКИХ (ЖЕЛ) И СОСТАВЛЯЮЩИХ ЕЕ ОБЪЕМОВ
Оборудование: надувной шарик, линейка 20 – 30 см.
СИСТЕМА ДЫХАНИЯ
Дыхание – совокупность процессов, обеспечивающих поступление в организм кислорода, использование его для окисления органических веществ с освобождением энергии и выделения углекислого газа в окружающую среду.
Различают внешнее и внутреннее звенья системы дыхания. Внешнее звено системы дыхания – это совокупность легких с воздухоносными путями и грудной клетки с мышцами, приводящими её в движение. Внутреннее звено системы дыхания включает кровь, сердечнососудистую систему и органеллы клеток, обеспечивающие потребление кислорода (тканевое дыхание).
Дыхание состоит из следующих этапов:
- газообмен между альвеолярной смесью газов и атмосферным воздухом;
- газообмен между альвеолярной смесью газов и притекающей к легким венозной кровью;
- транспорт кислорода и углекислого газа кровью;
- газообмен между артериальной кровью и тканями;
- тканевое дыхание.
Физическая нагрузка ведет к увеличению потребления О2 и образования СО2, что вызывает возрастание частоты и глубины дыхания, а следовательно, увеличение легочной вентиляции, обеспечивающей потребности организма в повышенном количестве О2 и в удалении из организма избытка СО2.
Вентиляция легких нарастает в соответствии с величиной выполняемой работы и усилением окислительных процессов. Так, при интенсивной работе легочная вентиляция у человека может достигать 100 л/мин вместо 7-9 л/мин в состоянии покоя. Потребление кислорода при этом может возрастать до 4 л/мин вместо 250 мл/мин в покое.
Увеличение вентиляции легких при мышечной работе обусловлено, с одной стороны, химическими изменениями в организме – накоплением СО2 и недоокисленных продуктов обмена, а с другой – рефлекторными влияниями с проприорецепторов.
Спирометрия.
Функциональное состояние легких зависит от возраста, пола, физического развития и ряда других факторов. Наиболее распространенной характеристикой состояния легких является измерение легочных объемов, которые свидетельствуют о развитии органов дыхания и функциональных резервах дыхательной системы.
Спирометрия– метод определения жизненной емкости легких и составляющих ее объемов воздуха. К дыхательным объемам и емкостям относятся следующие (рис. 1):
1. Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) – это наибольшее количество воздуха, которое человек может выдохнуть после максимального вдоха, в среднем 3,5-4,5 л. ЖЕЛ зависит от функционального состояния легких, возраста, пола, роста, положения тела в пространстве, тренированности.
Составляющими ЖЕЛ являются:
· дыхательный объем (ДО) – количество воздуха, которое человек вдыхает и выдыхает при спокойном дыхании. В состоянии покоя ДО составляет 10-15 % ЖЕЛ (300-500мл), при физической нагрузке 5 %;
резервный объем вдоха (РО вд) – максимальное количество воздуха, которое человек может дополнительно вдохнуть после обычного вдоха, порядка 2 500 мл. В норме этот показатель составляет 40 – 45% ЖЕЛ, причем РОвд характеризует способность легких к добавочному расширению.
· резервный объем выдоха (РО выд) - максимальное количество воздуха, которое человек может дополнительно выдохнуть после обычного выдоха, в среднем, порядка 1 300 мл. Характеризует тонус легких в состоянии расширения. РОвд несколько больше РОвыд.
2. После максимального выдоха в легких остается воздух, который ни при каких условиях не покидает легкие. Это остаточный объем легких (ООЛ), в среднем равен 1200 мл. Соответствует объему воздуха в альвеолах и воздухоносных путях, составляет до 33 % ЖЕЛ. ДО увеличивается в основном за счет РОвд , в то время как резервный объем выдоха даже при тяжелой работе изменяется незначительно.
3. Общая емкость легких (ОЕЛ) – объем воздуха, находящегося в легких после максимального вдоха, примерно 6 л.
4. Емкость вдоха (Е вд) – максимальный объем воздуха, который можно вдохнуть после спокойного выдоха, 2-3 л.
5. Функциональная остаточная емкость (ФОЕ) – количество воздуха, остающееся в легких после спокойного выдоха – 2-3 л.
6. Объем мертвого пространства (МП) – 0,15 л.
Для оценки функции дыхания у данного лица, измеренные у него легочные объемы следует сравнивать с должными величинами (см. номограмму и формулу). Отклонения до 10-15% в ту или иную сторону рассматривают как несущественные.
Для измерения ЖЕЛ и составляющих ее объемов используют водяной или суховоздушный спирометр, можно проделать все измерения с помощью обыкновенного воздушного шарика. Для получения большей точности измерений желательно использовать такой воздушный шарик, который будучи надутым имеет форму, близкую к сфере, тогда объем V=1/6*π*d3 ≈ 0,523* d3. Объект исследования –человек.
Проведение работы. Берут обыкновенный небольшой, обязательно круглый, надувной резиновый шарик. Нос зажимают зажимом или пальцами и определяют следующие дыхательные объемы:
1. Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) – испытуемый после максимального вдоха делает максимальный выдох в измерительный шарик. С помощью линейки по объему шарика определяют ЖЕЛ. Жизненную емкость легких определяют в положении испытуемого стоя, лежа и после физической нагрузки (30 приседаний). Отмечают разницу в результатах измерений (делают вывод!). Для повышения точности результатов, измерение ЖЕЛ производят несколько раз и вычисляют среднюю величину.
2. Резервный объем выдоха. Для определения резервного объема выдоха испытуемого просят сделать после очередного спокойного выдоха максимальный выдох в измерительный шарик. С помощью линейки определяют резервный объем выдоха. Повторяют измерения несколько раз и вычисляют среднюю величину.
3. Резервный объем вдоха. При измерении в шарик набирают определенный объем воздуха (4 л) и испытуемый после спокойного вдоха делает максимальный вдох из спирометра. Разность между первоначальным объемом воздуха в шарике и объемом, оставшимся там после глубокого вдоха, соответствует резервному объему вдоха.
Оформление результатов: Полученные данные внесите в таблицу 1 в протокол лабораторной работы.
Таблица 1
Мужчины Женщины
Часть 2. Вентиляция легких.
Газообмен между атмосферным и альвеолярным воздухом называют вентиляцией легких. Объем воздуха, проходящего через легкие в 1 мин, называют минутным объемом дыхания (МОД). В литературе также можно встретить термины: минутный объем легких (МОЛ) и минутный объем воздуха (МОВ). Величина МОД зависит от частоты дыхания, в покое составляющей 12-16 раз в мин и дыхательного объема – объема воздуха за один вдох или выдох (в покое около 0,5 л).
Проведение работы.
1. Определяют время максимальной задержки дыхания на вдохе и выдохе на фоне спокойного дыхания. Испытуемый дышит спокойно, затем после обычного выдоха делает глубокий вдох (проба Штанге) или выдох (проба Генче) и задерживает дыхание как можно дольше. При помощи секундомера определяют время от момента задержки дыхания до момента его возобновления (делать по очереди в паре).
2. Определяют время максимальной задержки дыхания на вдохе и выдохе на фоне произвольного форсированного дыхания (гипервентиляция легких). Испытуемый в течение 1-2 мин дышит с наибольшей глубиной (а не частотой), затем задерживает дыхание на максимальном вдохе или максимальном выдохе (делать по очереди в паре).
3. Определяют время максимальной задержки дыхания на вдохе и выдохе после физической нагрузки (30 приседаний).
Каждый раз определяют среднее значение трех попыток (делать по очереди).
Результаты работы и их оформление. Полученные данные внесите в таблицу 2 в тетради протоколов лабораторных работ.
Сделайте заключение !!! о функциональном состоянии системы дыхания испытуемого. Объясните разницу во времени во всех опытах. Сделайте вывод о роли СО2 в регуляции дыхания.
Таблица 2
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № МБФ-2
СПИРОМЕТРИЯ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЖИЗНЕННОЙ ЕМКОСТИ ЛЕГКИХ (ЖЕЛ) И СОСТАВЛЯЮЩИХ ЕЕ ОБЪЕМОВ
Оборудование: надувной шарик, линейка 20 – 30 см.
СИСТЕМА ДЫХАНИЯ
Дыхание – совокупность процессов, обеспечивающих поступление в организм кислорода, использование его для окисления органических веществ с освобождением энергии и выделения углекислого газа в окружающую среду.
Различают внешнее и внутреннее звенья системы дыхания. Внешнее звено системы дыхания – это совокупность легких с воздухоносными путями и грудной клетки с мышцами, приводящими её в движение. Внутреннее звено системы дыхания включает кровь, сердечнососудистую систему и органеллы клеток, обеспечивающие потребление кислорода (тканевое дыхание).
Дыхание состоит из следующих этапов:
- газообмен между альвеолярной смесью газов и атмосферным воздухом;
- газообмен между альвеолярной смесью газов и притекающей к легким венозной кровью;
- транспорт кислорода и углекислого газа кровью;
- газообмен между артериальной кровью и тканями;
- тканевое дыхание.
Физическая нагрузка ведет к увеличению потребления О2 и образования СО2, что вызывает возрастание частоты и глубины дыхания, а следовательно, увеличение легочной вентиляции, обеспечивающей потребности организма в повышенном количестве О2 и в удалении из организма избытка СО2.
Вентиляция легких нарастает в соответствии с величиной выполняемой работы и усилением окислительных процессов. Так, при интенсивной работе легочная вентиляция у человека может достигать 100 л/мин вместо 7-9 л/мин в состоянии покоя. Потребление кислорода при этом может возрастать до 4 л/мин вместо 250 мл/мин в покое.
Увеличение вентиляции легких при мышечной работе обусловлено, с одной стороны, химическими изменениями в организме – накоплением СО2 и недоокисленных продуктов обмена, а с другой – рефлекторными влияниями с проприорецепторов.
Спирометрия.
Функциональное состояние легких зависит от возраста, пола, физического развития и ряда других факторов. Наиболее распространенной характеристикой состояния легких является измерение легочных объемов, которые свидетельствуют о развитии органов дыхания и функциональных резервах дыхательной системы.
Спирометрия– метод определения жизненной емкости легких и составляющих ее объемов воздуха. К дыхательным объемам и емкостям относятся следующие (рис. 1):
1. Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) – это наибольшее количество воздуха, которое человек может выдохнуть после максимального вдоха, в среднем 3,5-4,5 л. ЖЕЛ зависит от функционального состояния легких, возраста, пола, роста, положения тела в пространстве, тренированности.
Составляющими ЖЕЛ являются:
· дыхательный объем (ДО) – количество воздуха, которое человек вдыхает и выдыхает при спокойном дыхании. В состоянии покоя ДО составляет 10-15 % ЖЕЛ (300-500мл), при физической нагрузке 5 %;
резервный объем вдоха (РО вд) – максимальное количество воздуха, которое человек может дополнительно вдохнуть после обычного вдоха, порядка 2 500 мл. В норме этот показатель составляет 40 – 45% ЖЕЛ, причем РОвд характеризует способность легких к добавочному расширению.
· резервный объем выдоха (РО выд) - максимальное количество воздуха, которое человек может дополнительно выдохнуть после обычного выдоха, в среднем, порядка 1 300 мл. Характеризует тонус легких в состоянии расширения. РОвд несколько больше РОвыд.
2. После максимального выдоха в легких остается воздух, который ни при каких условиях не покидает легкие. Это остаточный объем легких (ООЛ), в среднем равен 1200 мл. Соответствует объему воздуха в альвеолах и воздухоносных путях, составляет до 33 % ЖЕЛ. ДО увеличивается в основном за счет РОвд , в то время как резервный объем выдоха даже при тяжелой работе изменяется незначительно.
3. Общая емкость легких (ОЕЛ) – объем воздуха, находящегося в легких после максимального вдоха, примерно 6 л.
4. Емкость вдоха (Е вд) – максимальный объем воздуха, который можно вдохнуть после спокойного выдоха, 2-3 л.
5. Функциональная остаточная емкость (ФОЕ) – количество воздуха, остающееся в легких после спокойного выдоха – 2-3 л.
6. Объем мертвого пространства (МП) – 0,15 л.
Для оценки функции дыхания у данного лица, измеренные у него легочные объемы следует сравнивать с должными величинами (см. номограмму и формулу). Отклонения до 10-15% в ту или иную сторону рассматривают как несущественные.
Для измерения ЖЕЛ и составляющих ее объемов используют водяной или суховоздушный спирометр, можно проделать все измерения с помощью обыкновенного воздушного шарика. Для получения большей точности измерений желательно использовать такой воздушный шарик, который будучи надутым имеет форму, близкую к сфере, тогда объем V=1/6*π*d3 ≈ 0,523* d3. Объект исследования –человек.
Проведение работы. Берут обыкновенный небольшой, обязательно круглый, надувной резиновый шарик. Нос зажимают зажимом или пальцами и определяют следующие дыхательные объемы:
1. Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) – испытуемый после максимального вдоха делает максимальный выдох в измерительный шарик. С помощью линейки по объему шарика определяют ЖЕЛ. Жизненную емкость легких определяют в положении испытуемого стоя, лежа и после физической нагрузки (30 приседаний). Отмечают разницу в результатах измерений (делают вывод!). Для повышения точности результатов, измерение ЖЕЛ производят несколько раз и вычисляют среднюю величину.
2. Резервный объем выдоха. Для определения резервного объема выдоха испытуемого просят сделать после очередного спокойного выдоха максимальный выдох в измерительный шарик. С помощью линейки определяют резервный объем выдоха. Повторяют измерения несколько раз и вычисляют среднюю величину.
3. Резервный объем вдоха. При измерении в шарик набирают определенный объем воздуха (4 л) и испытуемый после спокойного вдоха делает максимальный вдох из спирометра. Разность между первоначальным объемом воздуха в шарике и объемом, оставшимся там после глубокого вдоха, соответствует резервному объему вдоха.
Оформление результатов: Полученные данные внесите в таблицу 1 в протокол лабораторной работы.
Таблица 1
Показатели спирометрии у человека
| Показатель | Полученный результат | Должный результат |
| ЖЕЛ стоя | ||
| ЖЕЛ лежа | ||
| ЖЕЛ после физич. нагрузки | ||
| Резервный объем вдоха | ||
| Резервный объем выдоха |
Сравните величину ЖЕЛ, измеренную экспериментально, с должной ЖЕЛ:
- найденной по номограмме;
- найденной по формуле:
ДЖЕЛ=[(Рост (см) ∙ 0,052) - (Возраст (лет) ∙ 0,022)] - 3,60- для мужчин;
ДЖЕЛ=[( Рост (см ∙ 0,041) - (Возраст (лет) ∙ 0,018)] - 2,68 - для женщин.
В норме у здоровых лиц ЖЕЛ может быть ниже должной на 10-15%.
Фактическая ее величина, составляющая 84-70% от ДЖЕЛ, расценивается как умеренно сниженная, составляющая 69-50% - как значительно сниженная, 49 % и менее - как резко сниженная.
Повышение фактической величины ЖЕЛ относительно должной указывает на высокое функциональное состояние легких и характерно для тех, кто занимается видами спорта, развивающими выносливость. Жизненный индекс (ЖИ) определяется из соотношения:
ЖИ= ЖЕЛ/вес тела (кг).
Величина этого показателя менее 55 мл/кг для мужчин и менее 50 мл/кг для женщин в возрасте до 30-35 лет свидетельствует о недостаточности ЖЕЛ, или об избыточном весе.
Рассчитайте остаточный объем – 25-30% от ЖЕЛ, общую емкость легких, функциональную остаточную емкость. Сделайте заключение о соответствии полученных результатов норме. Зарисуйте в протокол схему легочных объемов и емкостей с обозначениями.
Номограмма для определения должной жизненной емкости легких