Регистрация дыхательных движений человека. Гуморальная регуляция дыхания. Определение жизненной ёмкости лёгких. Спирометрия

Введение

Внешнее дыхание представляет собой совокупность обмена воздуха между альвеолами и внешней средой и обмена воздуха между альвеолами и кровью.

Воздухоносный путь включает гортань, трахею, бронхи, ветвящиеся до бронхиол, и слепо замкнутые эпителиальные мешочки — альвеолы, стенки которых обеспечивают эластические свойства ткани лёгких.

Лёгкие расположены в грудной клетке, внутренняя поверхность которой, как и наружная поверхность лёгких, покрыта листком плевры. Плевральная полость заполнена серозной жидкостью.

Для совершения вдоха необходимо, чтобы давление воздуха в лёгких было ниже атмосферного, для выдоха — наоборот.

Вдох начинается с сокращения межрёберных мышц и диафрагмы, за счёт чего увеличивается объём грудной полости. Из-за расширения плевральной щели давление в ней падает, и, следовательно, снижается давление на наружнюю стенку лёгких. Т. к. действие атмосферного давления на внутреннюю стенку лёгких сохраняется, лёгкие расширяются, и за счёт уменьшения давления в них засасывается воздух. Выдох при спокойном дыхании совершается пассивно по обратному механизму.

Эластическая тяга — сила, направленная в противоположную сторону к растягивающей силе. Сумма давления в плевральной щели и эластической тяги лёгких равна атмосферному давлению.

Газообмен в альвеолах происходит путём диффузии благодаря разности парциального давления газов в альвеолярной полости и в крови.

Ритмику дыхательных движений обеспечивает дыхательный центр ретикулярной формации продолговатого мозга. Гуморальная регуляция идёт по принципу обратной связи и связана с изменением концентрации CO₂ и O₂ в крови.

Функциональное исследование внешнего дыхания помогает оценить состояние лёгких в норме и при патологических процессах. Оно включает определение лёгочных объёмов и ёмкостей, и также анализ механики дыхания.

Различают четыре лёгочных объёма:

1) дыхательный объём (ДО) — объём вдыхаемого и выдыхаемого при спокойном дыхании воздуха;

2) резервный объём вдоха (РОвд.) - объём воздуха, который можно дополнительно вдохнуть после спокойного вдоха;

3) резервный объём выдоха (РОвыд.) - объём воздуха, который можно дополнительно выдохнуть после спокойного выдоха;

4) остаточный объём лёгких (ООЛ) — объём воздуха, остающийся в лёгких после максимального выдоха.

Лёгочные ёмкости включают несколько лёгочных объёмов:

1) жизненная ёмкость лёгких (ЖЕЛ) = ДО + РОвд. + РО выд.

2) функциональная остаточная ёмкость лёгких (ФОЕ) = Ровыд. + ООЛ

3) общая ёмкость лёгких (ОЕЛ) = ЖЕЛ + ООЛ

Измерение данных параметров производится методом спирометрии с учётом пола, возраста, роста и веса испытуемого.

Цели работы

1) Познакомиться с характером дыхательных движений человека в спокойном состоянии, а также при гипо- и гиперкапнии;

2) познакомиться с методами измерения лёгочных объёмов и форсированных потоков при выдохе.

Материалы и методы

Описаны на стр. 112-113 и 117 «Руководства к практическим занятиям по физиологии человека и животных» под ред. И. П. Ашмарина^[1].

Ход работы

1) Проведём пробу Штанге — задержку дыхания на вдохе после спокойного дыхания.

2) Выполним задержку на выдохе после спокойного дыхания (проба Генча).

3) Измерим артериальное давление при помощи тонометра.

4) Надев на испытуемого манжету, выполним запись пневмограммы в программе PowerGraph, следя за выполнением испытуемым следующих действий:

а) спокойное дыхание;

б) задержка дыхания после спокойного вдоха;

в) задержка дыхания после спокойного выдоха;

г) гипервентиляция лёгких;

д) произвольная задержка дыхания на выдохе после гипервентиляции;

е) чтение стихов вслух;

ж) чтение стихов про себя.

5) Проведём спирографическое исследование, измерив ЖЕЛ и проанализировав петлю поток-объём.

6) Измерим пульс.

7) Вычислим индекс Скибинского по формуле

Подробное описание проводимых действий изложено на стр. 113 и 117-118 «Руководства к практическим занятиям по физиологии человека и животных» под ред. И. П. Ашмарина^[1].

Результаты и обсуждения

Для испытуемого Измайловой Л. получены следующие результаты:

1) проба Штанге — 46 с (средний результат, см. приложение),

2) проба Генча — 23 с (неудовлетворительный результат, см. приложение),

3) артериальное давление — 95/60 мм рт. ст.

В норме при спокойном дыхании частота дыхательных движений составила 23 вдоха/мин, а зафиксированная амплитуда колебаний мембраны, воспринимающей механические сигналы от манжеты на испытуемом, - 0,038 см. (Амплитуда колебаний мембраны напрямую связана с глубиной дыхания).

После задержки дыхания, следующей за спокойным вдохом, наблюдалось увеличение глубины дыхания на 31,6%; изменения частоты дыхания отмечено не было.

Задержка дыхания после спокойного выдоха привела к последующей интенсификации дыхания на 173% (первый вдох) и увеличению частоты дыхания на 6,5%.

При гипервентиляции частота дыхания увеличилась на 21,74%, а глубина — на 531%. Перед вдохом наблюдается небольшая пауза, связанная с тем, что концентрация O₂ в крови превышена. Гипервентиляция вызывает снижение парциального давления CO₂ (гипокапния), вазоконстрикцию и снижение мозгового кровотока, в результате чего у испытуемого могло наблюдаться лёгкое головокружение.

После гипервентиляции задержка дыхания на выдохе составила 35 с, что на 52% больше результата, полученного в пробе Генча. Это можно объяснить повышенным содержанием O₂ и пониженным содержанием CO₂ в крови, достигнутых искуственным нагнетанием больших объёмов воздуха в лёгкие и повышением интенсивности газообмена. Таким образом, при гипервентиляции наблюдается гуморальная регуляция дыхания.

При чтении стихов вслух происходит быстрый вдох и медленный выдох, т. к. говорить человек может только не выдохе, и интонирование речи требует контроля актов вдоха-выдоха со стороны коры больших полушарий.

При спирографическом исследовании у испытуемой Дворяниновой Е. зарегистрирована ЖЕЛ = 4200 мл, что, согласно эмпирической формуле

ЖЕЛ = 0,049 ∙ рост (см) — 0,019 ∙ возраст (г) — 3,76,

составляет 94,7% от теоретически рассчитанного значения.

В ходе анализа петли поток-объём были получены следующие данные.

Мгновенная пиковая скорость на уровне 25%, 50% и 75% ЖЕЛ (МОС₂₅, МОС₅₀, МОС₇₅ соответственно) составила:

МОС₂₅ = 96%,

МОС₅₀ = 92%,

МОС₇₅ = 103%,

что лежит в пределах нормы.

Средняя мгновенная скорость (СОС) = 127%.

Проходимость воздухоносных путей характеризуется индексом Тиффно, который представляет собой отношение объёма форсированного выдоха за первую секунду (ОФВ1) к форсированной жизненной ёмкости лёгких - объёму воздуха, выдыхаемого при максимально быстром и сильном выдохе (ФЖЕЛ).

Значение индекса Тиффно более 75% свидетельствует о нормальном прохождении воздуха по дыхательным путям. Для испытуемой он составил 113%.

Индекс Скибинского для Измайловой Л. равен 1628, что является удовлетворительным результатом (см. приложение).

Данные по артериальному давлению в группе.

Испытуемый 1 = 115/70

Испытуемый 2 = 110/70

Испытуемый 3 = 115/70

Испытуемый 4 = 95/60

Испытуемый 5 = 100/65

Испытуемый 6 = 105/70

Испытуемый 7 = 90/60

Испытуемый 8 = 100/60

Испытуемый 9 = 120/75

Испытуемый 10 = 100/55

Давление всех членов группы в норме.

Выводы

1) Частота и глубина дыхания меняются после задержки дыхания, а также при гипервентиляции.

2) При разговоре пневмограмма фиксирует затяжной выдох при произнесении фразы.

3) Показатели спирометрии у испытуемой Дворяниновой Е. лежат в пределах нормы.

Литература

1) «Руководство к практическим занятиям по физиологии человека и животных» под ред. И. П. Ашмарина. М.: «Мир», 2004.

Приложение

Нормативы для пробы Штанге:

< 39 c - «2»

> 50 c - «5»

Нормативы для пробы Генча:

< 34 c - «2»

> 40 c - «5»

Нормативы для индекса Скибинского:

< 500 — очень плохо,

500 — 1000 — плохо,

1000 — 2000 — удовлетворительно,

2000 — 4000 — хорошо,

> 4000 – отлично.

Поиск по сайту: