Один из основных методов оценки вентиляционной функции легких, применяемых в практике врачебно-трудовой экспертизы, - спирография, позволяющая определить статистические легочные объемы - жизненная емкость легких (ЖЕЛ) , функциональная остаточная емкость (ФОЕ), остаточный объем легких, общая емкость легких, динамические легочные объемы - дыхательный объем, минутный объем, максимальная вентиляция легких.
Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) - количество воздуха, которое может быть выдохнуто после максимально глубокого вдоха. Пробу повторяют с небольшими промежутками (15 сек) не менее трех раз после одного-двух пробных выдохов. Обычно фиксируется наибольшее полученное значение. Отдельные авторы рекомендуют пользоваться средней величиной трех измерений.
Жизненная емкость легких , помимо роста, с увеличением которого она линейно возрастает, зависит также от возраста, с увеличением которого она линейно падает, а также от пола, тренированности. Поэтому абсолютные значения ЖЕЛ мало показательны из-за больших индивидуальных различий.
При оценке величины ЖЕЛ , так же как и многих других показателей дыхания, пользуются «должными» величинами, которые получают при обработке результатов обследования здоровых людей и установлении коррелятивных связей с возрастом, ростом и другими факторами. Широко распространено определение должной величины по Anthoni, в основе которой - определение должного обмена, величина которого умножается на соответствующие коэффициенты.
Однако ЖЕЛ не корректирует с весом тела, который учитывается при определении основного обмена. Более точными являются формулы, предложенные Н.Н. Канаевым :
ДЖЕЛ (BTPS) = 0,52 х рост - 0,028 х возраст - 3,20 (для мужчин);
ДЖЕЛ (BTPS) = 0,049 х рост –– 0,019 х возраст –– 3,76 (для женщин).
ЖЕЛ выражается в процентах от нормальных величин. Значения ЖЕЛ по данным большинства авторов, колеблются в пределах ±20 %, в то время как отдельные авторы считают ЖЕЛ патологической только при величине ниже 70 %.
Снижение ЖЕЛ практически может наблюдаться при различных заболеваниях легких. ЖЕЛ уменьшена при эмфиземе легких, пневмонии, сморщивании легких, плевральных швартах, пластических операциях.
Причиной снижения ЖЕЛ могут быть внелегочные факторы:
- недостаточность левого сердца (в связи с венозным застоем в легочных капиллярах и потерей эластичности легочной тканью),
- ригидность грудной клетки, недостаточность дыхательной мускулатуры .
Компонентами, составляющими ЖЕЛ , являются дыхательный объем (ДО), резервный объем вдоха (РО вд) и резервный выдоха (РО выд) .
Резервный объем составляет около половины ЖЕЛ , вместе с дыхательным объемом - около 75 % ЖЕЛ . Резервный объем вдоха снижается при утрате эластичности легкими или грудной клеткой. Резервный объем выдоха в норме составляет около 25 % ЖЕЛ , сильное снижение его наблюдается при эмфиземе.
ЖИЗНЕННАЯ ЁМКОСТЬ ЛЁГКИХ (ЖЕЛ) - максимальное количество воздуха, выдыхаемое после максимального глубокого вдоха. ЖЕЛ является одним из показателей внешнего дыхания (см.) и представляет собой совокупность трех легочных объемов (рис.) - дыхательного объема (объем вдыхаемого или выдыхаемого воздуха при каждом дыхательном цикле), резервного объема вдоха (объем газа, который можно вдохнуть после спокойного вдоха) и резервного объема выдоха (объем газа, который можно выдохнуть после спокойного выдоха). После максимального выдоха в легких остается определенное количество воздуха - так наз. остаточный объем (OO). ЖЕЛ и OO суммарно составляют общую емкость легких (ОЕЛ). Объем воздуха, находящегося в легких после спокойного выдоха (сумма резервного и остаточного объемов), называется функциональной остаточной емкостью (ФОЕ).
Первое исследование ЖЕЛ у человека проведено Гетчинсоном (J. Hutchinson, 1846), который установил зависимость ЖЕЛ от пола, роста, веса и возраста и постоянство величины для каждого человека. Зависимость ЖЕЛ от роста, веса, пола и возраста выражается в так наз. должной ЖЕЛ [Антони (A. J. Anthony), 1937].
Ее можно приблизительно определить по должному основному обмену (см. Основной обмен). Применяются также эмпирические формулы вычисления должной ЖЕЛ (ДЖЕЛ); для мужчин - по формуле: 0,052 рост - 0,029 возраст - 3,20 и для женщин: 0,049 рост - 0,019-возраст - 3,76, где рост - в см, возраст - в годах, ДЖЕЛ - в л.
Для детей в возрасте от 4 до 17 лет должные величины жизненной емкости легких вычисляют по формуле (И. С. Ширяева, Б. А. Марков, 1973): мальчики ДЖЕЛ (л) = 4,53 рост - 3,9, при росте от 1,00 до 1,64 м; ДЖЕЛ (л) = 10,00 рост - 12,85, при росте от 1,65 м; девочки ДЖЕЛ (л) = 3,75 рост - 3,15, при росте от 1,00 до 1,75 м.
Определение ЖЕЛ широко применяется в клин, и спортивной медицине. Этот показатель наиболее доступен для измерения и объективно характеризует функции внешнего дыхания. ЖЕЛ зависит от биомеханических свойств легких и грудной клетки, а также позволяет косвенно судить о размерах альвеолярной поверхности легких. Форстером (R. Е. Forster) с соавт. (1957),
А. А. Маркосяном (1974) и др. установлено, что чем больше ЖЕЛ, тем больше диффузионная способность легких. Величина ЖЕЛ зависит от положения тела (в положении стоя она больше, чем в положении сидя или лежа).
Увеличение ЖЕЛ наблюдается в процессе физ. тренировки. Уменьшение ЖЕЛ происходит при многих заболеваниях, сопровождающихся ослаблением дыхательной мускулатуры, уменьшением растяжимости легких и грудной клетки, венозным застоем в малом круге кровообращения.
При нарушении бронхиальной проходимости и снижении растяжимости легких ЖЕЛ уменьшается за счет задержки воздуха в легких и увеличения остаточного объема.
Измерение ЖЕЛ проводят с помощью спирометрии, спирографии (см.), волюмометрии и других методов. Однако более информативно измерение ЖЕЛ одновременно с измерением других легочных объемов. С этой целью применяют общую плетизмографию (см.), азотографию, метод разведения гелия в закрытой системе, радиоизотопный метод и др. Измеренную величину ЖЕЛ и составляющих ее частей необходимо привести к условиям системы BTPS (т. е. температуре 37°, барометрическому давлению и насыщению атмосферы водяными парами в момент измерения).
Библиография: Вотчал Б. Е. и Магазаник Н. А. Жизненная емкость легких и бронхиальная проходимость, Клин, мед., т. 47, № 5, с. 21, 1969; К о м р о Д. Г. и др. Легкие, Клинические и функциональные пробы, пер. с англ., М., 1961; Организационные и методические вопросы клинической физиологии дыхания, под ред. А. Д. Смирнова, Л., 1973; Pозенблат В. В., Мезенина Л. Б. и Шмелькова Т.М.О должных величинах для оценки жизненной емкости легких, Клин, мед., т. 45, № 12, с. 95, 1967; Физиология дыхания, под ред. Л. JI. Шика и др., с. 4, Л., 1973; Функциональные исследования дыхания в пульмонологической практике, под ред. H. Н. Канаева, Л., 1976; Хасис Г. Л. Показатели внешнего дыхания здорового человека, ч. 1-2, Кемерово, 1975; Cotes J. E, Lung function, Oxford-Edinburgh, 1968; Handbook of physiology, ed. by W. O. Fenn a. H. Rahn, sect. 3 - Respiration, v. 1-2, Washington, 1964-1965.
И. С. Ширяева.
Весь сложный процесс можно подразделить на три основных этапа: внешнее дыхание; и внутреннее (тканевое) дыхание.
Внешнее дыхание — газообмен между организмом и окружающим его атмосферным воздухом. Внешнее дыхание включает обмен газов между атмосферным и альвеолярным воздухом, а также легочных капилляров и альвеолярным воздухом.
Это дыхание осуществляется в результате периодических изменений объема грудной полости. Увеличение ее объема обеспечивает вдох (инспирацию), уменьшение — выдох (экспирацию). Фазы вдоха и следующего за ним выдоха составляют . Во время вдоха атмосферный воздух через воздухоносные пути поступает в легкие, при выдохе часть воздуха покидает их.
Условия, необходимые для внешнего дыхания:
- герметичность грудной клетки;
- свободное сообщение легких с окружающей внешней средой;
- эластичность легочной ткани.
Взрослый человек делает 15-20 дыханий в минуту. Дыхание физически тренированных людей более редкое (до 8-12 дыханий в минуту) и глубокое.
Наиболее распространенные методы исследования внешнего дыхания
Методы оценки дыхательной функции легких:
- Пневмография
- Спирометрия
- Спирография
- Пневмотахометрия
- Рентгенография
- Рентгеновская компьютерная томография
- Ультразвуковое исследование
- Магнитно-резонансная томография
- Бронхография
- Бронхоскопия
- Радионуклидные методы
- Метод разведения газов
Спирометрия — метод измерения объемов выдыхаемого воздуха с помощью прибора спирометра. Используются спирометры разного типа с турбиметрическим датчиком, а также водные, в которых выдыхаемый воздух собирается под колокол спирометра, помещенный в воду. По подъему колокола определяется объем выдыхаемого воздуха. В последнее время широко применяются датчики, чувствительные к изменению объемной скорости воздушного потока, подсоединенные к компьютерной системе. В частности, на этом принципе работает компьютерная система типа «Спирометр МАС-1» белорусского производства и др. Такие системы позволяют проводить не только спирометрию, но и спирографию, а также пневмотахографию).
Спирография - метод непрерывной регистрации объемов вдыхаемого и выдыхаемого воздуха. Получаемую при этом графическую кривую называют спирофаммой. По спирограмме можно определить жизненную емкость легких и дыхательные объемы, частоту дыхания и произвольную максимальную вентиляцию легких.
Пневмотахография - метод непрерывной регистрации объемной скорости потоков вдыхаемого и выдыхаемого воздуха.
Имеется много других методов исследования респираторной системы. Среди них плетизмография грудной клетки, прослушивание звуков, возникающих при прохождении воздуха через дыхательные пути и легкие, рентгеноскопия и рентгенография, определение содержания кислорода и углекислого газа в потоке выдыхаемого воздуха и др. Некоторые из этих методов рассматриваются ниже.
Объемные показатели внешнего дыхания
Соотношение величин легочных объемов и емкостей представлено на рис. 1.
При исследовании внешнего дыхания используются следующие показатели и их аббревиатура.
Общая емкость легких (ОЕЛ) — объем воздуха, находящийся в легких после максимально глубокого вдоха (4-9 л).
Рис. 1. Средние величины объемов и емкостей легких
Жизненная емкость легких
Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) — объем воздуха, который может выдохнуть человек при максимально глубоком медленном выдохе, сделанном после максимального вдоха.
Величина жизненной емкости легких человека составляет 3-6 л. В последнее время в связи с внедрением пневмотахографической техники все чаще определяют так называемую форсированную жизненную емкость легких (ФЖЕЛ). При определении ФЖЕЛ испытуемый должен после максимально глубокого вдоха сделать максимально глубокий форсированный выдох. При этом выдох должен производиться с усилием, направленным на достижение максимальной объемной скорости выдыхаемого воздушного потока на протяжении всего выдоха. Компьютерный анализ такого форсированного выдоха позволяет рассчитать десятки показателей внешнего дыхания.
Индивидуальную нормальную величину ЖЕЛ называют должной жизненной емкостью легких (ДЖЕЛ). Ее рассчитывают в литрах по формулам и таблицам на основе учета роста, массы тела, возраста и пола. Для женщин 18-25-летнего возраста расчет можно вести по формуле
ДЖЕЛ = 3,8*Р + 0,029*В — 3,190; для мужчин того же возраста
Остаточный объем
ДЖЕЛ = 5,8*Р + 0,085*В — 6,908, где Р — рост; В — возраст (годы).
Величина измеренной ЖЕЛ считается пониженной, если это снижение составляет более 20% от уровня ДЖЕЛ.
Если для показателя внешнего дыхания применяют название «емкость», то это значит, что в состав такой емкости входят более мелкие подразделения, называемые объемами. Например, ОЕЛ состоит из четырех объемов, ЖЕЛ — из трех объемов.
Дыхательный объем (ДО) — это объем воздуха, поступающий в легкие и удаляемый из них за один дыхательный цикл. Этот показатель называют также глубиной дыхания. В состоянии покоя у взрослого человека ДО составляет 300-800 мл (15-20% от величины ЖЕЛ); месячного ребенка — 30 мл; годовалого — 70 мл; десятилетнего — 230 мл. Если глубина дыхания больше нормы, то такое дыхание называют гиперпноэ — избыточное, глубокое дыхание, если же ДО меньше нормы, то дыхание назвают олигопноэ — недостаточное, поверхностное дыхание. При нормальной глубине и частоте дыхания его называют эупноэ — нормальное, достаточное дыхание. Нормальная частота дыхания в покое у взрослых составляет 8-20 дыхательных циклов в минуту; месячного ребенка — около 50; годовалого — 35; десятилетнего — 20 циклов в минуту.
Резервный объем вдоха (РО вд) — объем воздуха, который человек может вдохнуть при максимально глубоком вдохе, сделанном после спокойного вдоха. Величина РО вд в норме составляет 50-60% от величины ЖЕЛ (2-3 л).
Резервный объем выдоха (РО выд) — объем воздуха, который человек может выдохнуть при максимально глубоком выдохе, сделанном после спокойного выдоха. В норме величина РО выд составляет 20-35% от ЖЕЛ (1-1,5 л).
Остаточный объем легких (ООЛ) — воздух, остающийся в дыхательных путях и легких после максимального глубокого выдоха. Его величина составляет 1-1,5 л (20-30% от ОЕЛ). В пожилом возрасте величина ООЛ нарастает из-за уменьшения эластической тяги легких, проходимости бронхов, снижения силы дыхательных мышц и подвижности грудной клетки. В возрасте 60 лет он уже составляет около 45% от ОЕЛ.
Функциональная остаточная емкость (ФОЕ) — воздух, остающийся в легких после спокойного выдоха. Эта емкость состоит из остаточного объема легких (ООЛ) и резервного объема выдоха (РО выд).
Не весь атмосферный воздух, поступающий в дыхательную систему при вдохе, принимает участие в газообмене, а лишь тот, который доходит до альвеол, имеющих достаточный уровень кровотока в окружающих их капиллярах. В связи с этим выделяют гак называемое мертвое пространство.
Анатомическое мертвое пространство (АМП) — это объем воздуха, находящийся в дыхательных путях до уровня респираторных бронхиол (на этих бронхиолах уже имеются альвеолы и возможен газообмен). Величина АМП составляет 140-260 мл и зависит от особенностей конституции человека (при решении задач, в которых необходимо учитывать АМП, а величина его не указана, объем АМП принимают равным 150 мл).
Физиологическое мертвое пространство (ФМП) — объем воздуха, поступающий в дыхательные пути и легкие и не принимающий участия в газообмене. ФМП больше анатомического мертвого пространства, так как включает его как составную часть. Кроме воздуха, находящегося в дыхательных путях, в состав ФМП входит воздух, поступающий в легочные альвеолы, но не обменивающийся газами с кровью из-за отсутствия или снижения кровотока в этих альвеолах (для этого воздуха иногда применяется название альвеолярное мертвое пространство). В норме величина функционального мертвого пространства составляет 20-35% от величины дыхательного объема. Возрастание этой величины свыше 35% может свидетельствовать о наличии некоторых заболеваний.
Таблица 1. Показатели легочной вентиляции
В медицинской практике важно учитывать фактор мертвого пространства при конструировании приборов для дыхания (высотные полеты, подводное плавание, противогазы), проведении ряда диагностических и реанимационных мероприятий. При дыхании через трубки, маски, шланги к дыхательной системе человека подсоединяется дополнительное мертвое пространство и, несмотря на возрастание глубины дыхания, вентиляция альвеол атмосферным воздухом может стать недостаточной.
Минутный объем дыхания
Минутный объем дыхания (МОД) — объем воздуха вентилируемый через легкие и дыхательные пути за 1 мин. Для определения МОД достаточно знать глубину, или дыхательный объем (ДО), и частоту дыхания (ЧД):
МОД = ДО * ЧД.
В покос МОД составляет 4-6 л/мин. Этот показатель часто называют также вентиляцией легких (отличать от альвеолярной вентиляции).
Альвеолярная вентиляция
Альвеолярная вентиляция легких (АВЛ) — объем атмосферного воздуха, проходящий через легочные альвеолы за 1 мин. Для расчета альвеолярной вентиляции надо знать величину АМП. Если она не определена экспериментально, то для расчета объем АМП берут равным 150 мл. Для расчета альвеолярной вентиляции можно пользоваться формулой
АВЛ = (ДО — АМП) . ЧД.
Например, если глубина дыхания у человека 650 мл, а частота дыхания 12, то АВЛ равно 6000 мл (650-150) . 12.
АВ = (ДО — ОМП) * ЧД = ДО альв * ЧД
- АВ — альвеолярная вентиляция;
- ДО альв — дыхательный объем альвеолярной вентиляции;
- ЧД — частота дыхания
Максимальная вентиляция легких (МВЛ) — максимальный объем воздуха, который может быть провентилирован через легкие человека за 1 мин. МВЛ может быть определена при произвольной гипервентиляции в покое (дышать максимально глубоко и часто в покос допустимо не более 15 с). С помощью специальной техники МВЛ может быть определена во время выполнения человеком интенсивной физической работы. В зависимости от конституции и возраста человека норма МВЛ находится в границах 40-170 л/мин. У спортсменов МВЛ может достигать 200 л/мин.
Потоковые показатели внешнего дыхания
Кроме легочных объемов и емкостей для оценки состояния дыхательной системы используют так называемые потоковые показатели внешнего дыхания. Простейшим методом определения одного из них — пиковой объемной скорости выдоха — является пикфлоуметрия. Пикфлоуметры — простые и вполне доступные приборы для пользования в домашних условиях.
Пиковая объемная скорость выдоха (ПОС) — максимальная объемная скорость потока выдыхаемого воздуха, достигнутая в процессе форсированного выдоха.
С помощью прибора пневмотахометра можно определить не только пиковую объемную скорость выдоха, но и вдоха.
В условиях медицинского стационара все большее распространение получают приборы пневмотахографы с компьютерной обработкой получаемой информации. Приборы подобного типа позволяют на основе непрерывной регистрации объемной скорости воздушного потока, создаваемого в ходе выдоха форсированной жизненной емкости легких, рассчитать десятки показателей внешнего дыхания. Чаще всего определяются ПОС и максимальные (мгновенные) объемные скорости воздушного потока в момент выдоха 25, 50, 75% ФЖЕЛ. Их называют соответственно показателями МОС 25 , МОС 50 , МОС 75 . Популярно также определение ФЖЕЛ 1 — объема форсированного выдоха за время, равное 1 e. На основе этого показателя рассчитывается индекс (показатель) Тиффно — выраженное в процентах отношение ФЖЕЛ 1 к ФЖЕЛ. Регистрируется также кривая, отражающая изменение объемной скорости воздушного потока в процессе форсированного выдоха (рис. 2.4). При этом на вертикальной оси отображается объемная скорость (л/с), на горизонтальной — процент выдохнутой ФЖЕЛ.
На приведенном графике (рис. 2, верхняя кривая) вершина указывает величину ПОС, проекция момента выдоха 25% ФЖЕЛ на кривую характеризует МОС 25 , проекция 50% и 75% ФЖЕЛ соответствует величинам МОС 50 и МОС 75 . Диагностическую значимость имеют не только скорости потока в отдельных точках, но и весь ход кривой. Ее часть, соответствующая 0-25% выдыхаемой ФЖЕЛ, отражает проходимость для воздуха крупных бронхов, трахеи и , участок от 50 до 85% ФЖЕЛ — проходимость мелких бронхов и бронхиол. Прогиб на нисходящем участке нижней кривой в области выдоха 75-85% ФЖЕЛ указывает на снижение проходимости мелких бронхов и бронхиол.
Рис. 2. Потоковые показатели дыхания. Кривые ноток — объем здорового человека (верхняя), больного с обструктивнымн нарушениями проходимости мелких бронхов (нижняя)
Определение перечисленных объемных и потоковых показателей применяются в диагностике состояния системы внешнего дыхания. Для характеристики функции внешнего дыхания в клинике используются четыре варианта заключений: норма, обструктивные нарушения, рестриктивные нарушения, смешанные нарушения (сочетание обструктивных и рестриктивных нарушений).
Для большинства потоковых и объемных показателей внешнего дыхания выходящими за пределы нормы считаются отклонения их величины от должного (расчетного) значения более чем на 20%.
Обструктивные нарушения — это нарушения проходимости дыхательных путей, ведущие к увеличению их аэродинамического сопротивления. Такие нарушения могут развиваться в результате повышения тонуса гладких мышц нижних дыхательных путей, при гипертрофии или отеке слизистых оболочек (например, при острых респираторных вирусных инфекциях), скоплении слизи, гнойного отделяемого, при наличии опухоли или инородного тела, нарушении регуляции проходимости верхних дыхательных путей и других случаях.
О наличии обструктивных изменений дыхательных путей судят по снижению ПОС, ФЖЕЛ 1 , МОС 25 , МОС 50 , МОС 75 , МОС 25-75 , МОС 75-85 , величины индекса теста Тиффно и МВЛ. Показатель теста Тиффно в норме составляет 70-85%, снижение его до 60% расценивается как признак умеренного нарушения, а до 40% — резко выраженного нарушения проходимости бронхов. Кроме того, при обструктивных нарушениях увеличиваются такие показатели, как остаточный объем, функциональная остаточная емкость и общая емкость легких.
Рестриктивные нарушения — это уменьшение расправления легких при вдохе, снижение дыхательных экскурсий легких. Эти нарушения могут развиться из-за снижения растяжимости легких, при повреждениях грудной клетки, наличии спаек, скопления в плевральной полости жидкости, гнойного содержимого, крови, слабости дыхательных мышц, нарушении передачи возбуждения в нервно-мышечных синапсах и других причин.
Наличие рестриктивных изменений легких определяют по снижению ЖЕЛ (не менее 20% от должной величины) и уменьшению МВЛ (неспецифический показатель), а также снижению растяжимости легких и в ряде случаев по возрастанию показателя теста Тиффно (более 85%). При рестриктивных нарушениях уменьшаются общая емкость легких, функциональная остаточная емкость и остаточный объем.
Заключение о смешанных (обструктивных и рестриктивных) нарушениях системы внешнего дыхания делается при одновременном наличии изменений вышеперечисленных потоковых и объемных показателей.
Легочные объемы и емкости
Дыхательный объем - это объем воздуха, который вдыхает и выдыхает человек в спокойном состоянии; у взрослого человека он равен 500 мл.
Резервный объем вдоха — это максимальный объем воздуха, который может вдохнуть человек после спокойного вдоха; величина его равна 1,5-1,8 л.
Резервный объем выдоха - это максимальный объем воздуха, который может выдохнуть человек после спокойного выдоха; этот объем составляет 1-1,5 л.
Остаточный объем - это объем воздуха, который остается в легких после максимального выдоха; величина остаточного объема 1 -1,5 л.
Рис. 3. Изменение дыхательного объема, плеврального и альвеолярного давления при вентиляции легкого
Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) — это максимальный объем воздуха, который может выдохнуть человек после самого глубокого вдоха. ЖЕЛ включает в себя резервный объем вдоха, дыхательный объем и резервный объем выдоха. Жизненная емкость легких определяется спирометром, а метод ее определения называют спирометрией. ЖЕЛ у мужчин 4-5,5 л, а у женщин — 3-4,5 л. Она больше в положении стоя, чем в положении сидя или лежа. Физическая тренировка приводит к увеличению ЖЕЛ (рис. 4).
Рис. 4. Спирограмма легочных объемов и емкостей
Функциональная остаточная емкость (ФОЕ) — объем воздуха в легких после спокойного выдоха. ФОЕ является суммой резервного объема выдоха и остаточного объема и равна 2,5 л.
Общая емкость легких (ОЕЛ) — объем воздуха в легких по окончании полного вдоха. ОЕЛ включает в себя остаточный объем и жизненную емкость легких.
Мертвое пространство образует воздух, который находится в воздухоносных путях и не участвует в газообмене. При вдохе последние порции атмосферного воздуха входят в мертвое пространство и, не изменив своего состава, покидают его при выдохе. Объем мертвого пространства около 150 мл, или примерно 1/3, дыхательного объема при спокойном дыхании. Значит, из 500 мл вдыхаемого воздуха в альвеолы поступает лишь 350 мл. В альвеолах к концу спокойного выдоха находится около 2500 мл воздуха (ФОЕ), поэтому при каждом спокойном вдохе обновляется лишь 1/7 часть альвеолярного воздуха.
Жизненная ёмкость лёгких (ЖЕЛ) - это наибольший объём воздуха, который человек может вобрать в лёгкие после максимального выдоха. Спокойно вдыхая и выдыхая воздух, взрослый человек перерабатывает около 500 см 3 воздуха, требуемого ему для оптимальной работы дыхательной системы. Однако необходимо учитывать, что даже в спокойной обстановке после выдоха можно непроизвольно вдохнуть гораздо большее количество воздуха, чем требуется. Его объём будет составлять примерно 1500 см 3 . По сути, он является резервным воздухом, которым запасаются лёгкие в случае нехватки кислорода.
Следовательно, средняя жизненная емкость лёгких человека представляет собой суммарный объём всех видов дыхания, которые могут производить лёгкие. В данной категории суммируются:
- дополнительный воздух;
- дыхательный;
- резервный.
ЖЕЛ достигает показателей приблизительно 3500 см 3 .
Остаточный воздух и альвеолярный воздух
Рассчитывая объём жизненной емкости лёгких, необходимо обязательно учитывать ещё и тот факт, что человек никогда не выдыхает весь воздух. Даже при максимально глубоком выдохе в лёгких остаётся как минимум 800 см 3 воздуха, являющегося, по сути, остаточным.
Благодаря тому, что остаточный и резервный воздух необходим организму для обеспечения нормального функционирования, альвеолы лёгких постоянно заполняются ним при спокойном дыхании. Подобное сохранение воздуха получило название альвеолярного и может достигать показателей в 2500-3500 см 3 . Благодаря существованию данного запаса лёгкие осуществляют непрерывный газообмен с кровью, создавая собственную газовую среду в организме.
От чего зависит объём лёгких?
Мощность, с которой функционируют лёгкие, можно разделить на две основные категории:
- инспираторную;
- экспираторную.
При этом они, как и жизненная ёмкость легких, напрямую связаны с тем, насколько физически развит человек: уделяет ли он достаточное внимание тренировкам, крепкое ли у него телосложение. При расчётах необходимо обязательно учитывать, что в случаях определённых заболеваний показатели будут существенно отклоняться от стандартных нормативов, однако при использовании специальных методов тренировки объём жизненной ёмкости лёгких может быть существенно увеличен даже при таких серьёзных заболеваниях.
Для чего необходимо знать объём лёгких?
Если при прохождении диспансерного или клинического обследования врач подозревает у пациента заболевания сердечно-сосудистой системы, знание стандартного объема лёгких играет решающую роль, ведь постоянная нехватка кислорода в организме может в дальнейшем привести к осложнениям и возникновению ещё более тяжёлых последствий. Зная, насколько развита у пациента жизненная емкость лёгких, норма которой индивидуальна для каждого человека, врач сможет, ориентируясь на показатели, полученные до и после болезни, не только поставить более точный диагноз, но и назначить оптимально подходящее лечение. Только в таком случае гарантируется если не полное выздоровление пациента, то, по крайней мере, стабилизация его состояния.
Детские лёгкие
Определяя, какую жизненную емкость имеют лёгкие ребенка, необходимо обязательно учитывать, что их величина гораздо более лабильна, чем у взрослых. При этом у младенцев она напрямую зависит от ряда побочных факторов, которые в первую очередь включают половую принадлежность ребёнка, рост, подвижность грудной клетки и её окружность, состояние, в котором находятся лёгкие на момент проверки, а также степень тренированности организма.
Если объём лёгких измеряется у младенца, тренированность мышц и, как следствие, лёгких напрямую связаны с зарядкой и аналогичными процедурами, которые проводят родители.
Причины отклонения от стандартных показателей
Когда объем воздуха в лёгких снижается настолько, что начинает оказывать влияние на их нормальную работу, может наблюдаться ряд различных патологий. В данную категорию можно отнести следующие заболевания:
- фиброзы любого вида;
- ателектазы;
- диффузный бронхит;
- бронхоспазм или бронхиальную астму;
- различные деформации грудной клетки.
Проведение диагностики у детей
Диагностика лёгких обычно назначается людям, жизненная емкость легких у которых снизилась до критических показателей. В большинстве подобных случаев это означает, что от стандартных нормативов объём снизился более чем на 80%. При этом рассчитать должную величину можно, используя данные, полученные в результате измерения основного обмена, происходящего в легких, умноженного на коэффициент корреляции. Его, в свою очередь, можно вычислить путём проведения эмпирических измерений, а должную величину можно узнать по показателям подходящего возраста, роста, пола и веса, которые являются оптимальными.
Для чего нужен расчёт ДЖЕЛ?
Чтобы выяснить, насколько индивидуальные показатели, полученные в результате исследований, соответствуют нормативам, принято изначально рассчитывать величину так называемой должной жизненной ёмкости лёгких (ДЖЕЛ), с которой сравнивают полученный результат.
Несмотря на то что результат рассчитывается по различным формулам, основные данные остаются неизменными. Используются данные, полученные при измерении роста обследуемого человека (в метрах) и его возраста (в годах), который при расчётах обозначается буквой B. При этом необходимо учитывать, что результат должной ёмкости лёгких будет получен в литрах.
Формула расчёта ДЖЕЛ
Измерение жизненной емкости легких проводится индивидуально для каждого человека. Конечно, существует ряд факторов, позволяющих проводить расчёты объёма в средних показателях.
- Для мужчин: 5,2 × рост - 0,029 × B (возраст) - 3,2.
- Для женщин: 4,9 × рост - 0,019 × В (возраст) - 3,76.
- Для девочек вплоть до 17 лет при росте до 1,75 м: 3,75 × рост - 3,15.
- Для мальчиков до 17 лет при росте до 1,65 м: - 4,53 × рост - 3,9.
- Для мальчиков до 17 лет при росте выше 1,65 м: 10 × рост - 12,85.
При этом необходимо учитывать, что легкие здорового человека, профессионально занимающегося физической подготовкой, могут быть выше принятых стандартов более чем на 30%. Именно по этой причине врачи зачастую интересуются тем, занимается ли обследуемый спортом.
Когда следует беспокоиться о снижении ДЖЕЛ?
Предполагать отклонения от стандартных показателей, которые показывает должная жизненная емкость лёгких, человек должен уже в тот момент, когда во время выполнения необременительных в обычном состоянии физических процедур у человека начинает наблюдаться одышка или учащённое дыхание. Особенно важно не упустить момент снижения ДЖЕЛ при проведении врачебного осмотра, в результате которого было выявлено существенное снижение амплитуды дыхательных колебаний, происходящих в стенках грудной клетки. Кроме того, в процессе исследований могут быть выявлены другие патологии, среди которых наиболее широкой распространение получили:
- ограниченное дыхание;
- высокое стояние диафрагмы.
В зависимости от природы патологии, спровоцировавшей её возникновение, диагностика ДЖЕЛ может быть как побочной необходимостью, так и обязательным мероприятием для установки правильного диагноза и последующего лечения.
На что влияет диагностика ДЖЕЛ?
Несмотря на то что для диагностики различных патологий снижение ДЖЕЛ не играет существенной роли, оно оказывает существенное влияние на нарушения стабильной функции дыхательной системы, которое как раз и провоцируется различными заболеваниями.
Чтобы определить, необходимо ли проводить диагностику ДЖЕЛ, врач должен обязательно определить, в каком состоянии у пациента находится диафрагма, на сколько превысил норму перкуторный тон, измеряемый над лёгкими. При этом звук во время исследований в некоторых случаях может быть даже "коробочным". Кроме того, немаловажную роль играет ещё и проведение рентгеновского снимка легких, на котором врач может рассмотреть, насколько прозрачность лёгочных полей соответствует требуемым показателям.
Определённые несоответствия
В редких случаях в результате проведённых исследований может быть обнаружено одновременное увеличение показателей остаточного объёма лёгких и снижение ЖЕЛ у пациента в соотношении к объёму вентилируемого пространства лёгких. В дальнейшем подобное несоответствие показателей в организме может привести к тому, что у человека образуется вентиляционная недостаточность лёгких, которая при отсутствии своевременного и должного лечения будет только усугублять и так нестабильное состояние больного.
В некоторых случаях оптимальным решением данной проблемы может послужить учащённое дыхание, за которым должен следить сам пациент, однако при наличии определённых заболеваний, в частности бронхиальной обструкции, подобная компенсация кислорода в лёгких не происходит. Это напрямую связано с тем, что у людей с данным заболеванием происходит неконтролируемый глубокий выдох, поэтому при образовании данной патологии дыхания она в дальнейшем приводит к ярко выраженной гиповентиляции легочных альвеол и последующему развитию гипоксемии. При определении оптимального лечения следует обязательно учитывать ещё и тот факт, что если у пациента наблюдается снижение ЖЕЛ в результате острого вздутия лёгких, при правильном лечении показатели можно вернуть в стабильное состояние.
Причины нарушения ЖЕЛ
В основе всех известных нарушений стабильных показателей ЖЕЛ в человеческом организме лежат три основных отклонения:
- уменьшение емкости плевральной полости;
- убыль функционирующей паренхимы легких;
- патологическая ригидность легочной ткани.
Без своевременного лечения данные отклонения могут повлиять на формирование ограниченного или рестриктивного типа дыхательной недостаточности. При этом основой для начала ее развития служит уменьшение площади, на которой в лёгких происходит процесс переработки углекислого газа и, как следствие, уменьшение количества задействованных в работе по переработке кислорода альвеол.
Наиболее распространённые заболевания, которые могут повлиять на их работу:
- асцит;
- ожирение;
- гидроторакс;
- плеврит;
- пневмоторакс;
- ярко выраженный кифосколиоз.
При этом, как ни странно, круг лёгочных болезней, влияющих на работоспособность альвеол в переработке воздуха и, как следствие, в формировании дыхательной недостаточности, не так велик. Сюда относят в основном тяжёлые формы патологий:
- бериллиоз, который в дальнейшем может перерасти в одну из форм фиброза;
- саркоидоз;
- синдром Хаммена-Рича;
- диффузные заболевания соединительной ткани;
- пневмосклероз.
Вне зависимости от заболевания, спровоцировавшего нарушение стабильной работы организма, которую обеспечивает жизненная ёмкость лёгких человека, больным необходимо в обязательном порядке через определённые промежутки времени проводить процедуру диагностики, чтобы не только наблюдать за динамикой ЖЕЛ, но и своевременно принимать меры при ухудшении ситуации.
Вопросы в начале параграфа.
Вопрос 1. Как определяют состояние органов дыхания?
При вдохе и выдохе поднимается и опускается грудная клетка, а следовательно, меняется и ее обхват. В состоянии вдоха он больше, в состоянии выдоха меньше. Изменение обхвата грудной клетки при вдохе и выдохе называется экскурсией грудной клетки. Чем она больше, тем больше может быть увеличена грудная полость, а легкие набрать больше воздуха.
Вопрос 2. О чем говорит жизненная емкость легких?
Жизненная емкость легких - это наибольшее количество воздуха, которое человек может выдохнуть после самого глубокого вдоха. Она примерно равна 3500 см3. Жизненная емкость легких больше у спортсменов, чем у нетренированных людей, и зависит от степени развития грудной клетки, от пола и возраста.
Вопрос 3. Как можно обнаружить туберкулез и рак легких на ранней стадии болезни?
Туберкулез и рак легких на ранних стадиях можно обнаружить с помощью флюорографии. Флюорографию должен проходить каждый человек хотя бы раз в два года. Лицам, работа которых связана с людьми, а также учащимся флюорографию необходимо проходить ежегодно.
Вопрос 4. Что надо делать, если у пострадавшего нарушено дыхание?
Удушение может произойти при сдавливании горла, при западении языка. Последнее часто случается при обмороках, когда человек внезапно теряет сознание. Поэтому прежде всего надо прислушаться к его дыханию. Если оно сопровождается хрипом или прекращается вовсе, необходимо открыть пострадавшему рот и оттянуть его язык вперед либо переменить положение головы, откинув ее назад. Полезно дать понюхать нашатырный спирт. Это возбуждает дыхательный центр и содействует восстановлению дыхания.
Вопросы в конце параграфа.
Вопрос 1. Что такое жизненная емкость легких? О чем говорит этот показатель?
Жизненная емкость легких - это наибольшее количество воздуха, которое человек может выдохнуть после самого глубокого вдоха. Она примерно равна 3500 см3. Жизненная емкость легких больше у спортсменов, чем у нетренированных людей, и зависит от степени развития грудной клетки, от пола и возраста. Под влиянием курения жизненная емкость легких снижается. Даже после самого максимального выдоха в легких всегда остается немного воздуха, который называется остаточным объемом (около 1000 см3).
Вопрос 2. Какие болезни легких удается выявить с помощью флюорографии?
С помощью флюорографии удается выявить туберкулез и рак легкого.
Вопрос 3. Как проявляется туберкулез легких? Как распространяется палочка Коха - возбудитель туберкулеза?
При попадании возбудителя туберкулеза - палочки Коха в легкие развивается первичный очаг воспаления, который выражается в появлении симптомов обычного воспаления. Но в отличие от банальной инфекции воспалительный процесс при туберкулезе развивается очень медленно (это хроническая инфекция, длящаяся годами) и склонен к некрозу первичного очага воспаления. Жалобы больных очень разнообразны. Условно их можно разделить на неспецифические: недомогание, слабость, температура, плохой аппетит, похудание, бледность кожных покровов и другие; и специфические (свойственные в основном туберкулезу): потливость в ночные и утренние часы (как проявления интоксикации, изнуряющие больного), размахи температуры между утренней и вечерней не более чем на 0,5 градуса, навязчивый длительный кашель и т. д. Микобактерия туберкулеза (палочка Коха) передается в основном воздушно-капельным путем, попадая в органы дыхания от больного человека к здоровому.
Вопрос 4. Какие факторы способствуют заболеванию раком легких? В чем выражается эта болезнь?
Наиболее важным фактором, способствующим возникновению рака легкого, является курение. В табачном дыме содержится большое количество канцерогенных веществ. Курение служит причиной рака легкого примерно в 90% случаев. Длительное воздействие канцерогенов при многолетнем курении ведет к нарушению структуры и функции эпителия бронхов, превращению цилиндрического эпителия в многослойный плоский и способствует возникновению злокачественной опухоли. Опухоль разрастается, что приводит не только к очевидному негативному местному воздействию, но и угнетающему влиянию на жизнедеятельность организма в целом, ведет к его крайнему истощению и может привести к летальному исходу.
Вопрос 5. Каковы приемы первой помощи при спасении утопающего?
После извлечения утопающего из воды надо освободить от воды его дыхательные пути. Для этого пострадавшего кладут животом на колено и резкими движениями сдавливают его живот и грудную клетку. Далее при необходимости применяют искусственное дыхание.
Вопрос 6. Какие последствия могут быть при завалах пострадавшего землей? Какую первую помощь ему необходимо оказать?
У пострадавших при завалах землей может наступить удушение при сдавливании горла, попадании в нос и рот земли. После извлечения человека из завала необходимо восстановить его дыхание: очистить рот и нос от грязи, сделать искусственное дыхание, непрямой массаж сердца. Важно согреть больного путем растирания кожи, закутывания в теплую одежду, употребления горячих напитков.
Вопрос 7. Почему поражение молнией и техническим электротоком объединяют в одно понятие - «электротравма»?
Поражение молнией и техническим электротоком объединяют в одно понятие - «электротравма», так как они имеют одну и ту же природу и вызывают похожие нарушения.
Вопрос 8. В чем различие между биологической и клинической смертью?
Биологическая смерть связана со смертью мозга и является необратимой, в то время как клиническая смерть является обратимой, так как при ней мозг человека еще функционирует, даже если прекращается дыхание и останавливается сердце больного.
Вопрос 9. Как проводят искусственное дыхание методами изо рта в рот и изо рта в нос?
Искусственное дыхание методом изо рта в рот. Пострадавшего укладывают лицом вверх на твердую поверхность, под шею подкладывают валик. Необходимо встать на колени возле головы пострадавшего, одной рукой удерживая ее в максимально откинутом назад положении, большим пальцем другой руки оттянуть нижнюю челюсть. Тот, кто оказывает помощь, делает глубокий вдох, потом непосредственно или через марлю плотно охватывает рот потерпевшего своими губами и делает резкий выдох. Нос потерпевшего при этом закрывается пальцами руки, которая находится на лбу. Выдох производится за счет пассивного уменьшения объема грудной клетки пострадавшего. Длительность вдоха должна быть в 2 раза меньше времени, необходимого для выдоха. Частота вдувания кислорода в легкие потерпевшего 12–14 раз в минуту.
Искусственное дыхание методом изо рта в нос. Этот способ используют, когда челюсти пострадавшего плотно сжаты или требуемого расширения грудной клетки при использовании метода изо рта в рот не происходит. Голова пострадавшего также максимально откинута назад и удерживается одной рукой, которая лежит на темени пострадавшего, второй рукой следует закрыть рот. Оказывающий помощь делает глубокий вдох и своими губами охватывает нос потерпевшего и производит вдувание. Если грудная клетка опадает при выдохе недостаточно, то необходимо приоткрыть рот пострадавшего.
Показателями эффективности искусственного дыхания являются расширение грудной клетки и приобретение кожей розового оттенка.
Вопрос 10. Как проводят непрямой массаж сердца?
Пострадавшего укладывают на твердую поверхность - пол, землю, стол. Оказывающий помощь располагается сбоку от пострадавшего. Кладет свои ладони (наложенные одна на другую) на нижнюю часть грудной клетки пострадавшего (на два пальца выше мечевидного отростка грудины). Руки должны быть выпрямлены в локтях. За счет тяжести своего тела надавливает на грудную клетку пострадавшего, стараясь прогнуть ее по направлению к позвоночнику на 4–5 см. Затем откидывается назад и снова повторяет толчкообразный нажим. Частота нажатий - 50–70 раз в минуту.
