Дихателен обем и минутен обем на дишане (MRV), респираторен еквивалент. Дихателни фази. Обем на белите дробове. Скорост на дишане. Дълбочина на дишане. Белодробни въздушни обеми. Дихателен обем. Резервен, остатъчен обем. Белодробен капацитет Дихателен обем

Целият сложен процес може да бъде разделен на три основни етапа: външно дишане; и вътрешно (тъканно) дишане.

Външно дишане- газообмен между тялото и околния атмосферен въздух. Външното дишане включва обмен на газове между атмосферния и алвеоларния въздух, както и белодробните капиляри и алвеоларния въздух.

Това дишане възниква в резултат на периодични промени в обема на гръдната кухина. Увеличаването на неговия обем осигурява вдишване (вдъхновение), намаляване - издишване (издишване). Фазите на вдишване и последващо издишване са . При вдишване атмосферният въздух навлиза в белите дробове през дихателните пътища, а при издишване част от въздуха ги напуска.

Необходими условия за външно дишане:

стягане в гърдите;
свободна комуникация на белите дробове с околната външна среда;
еластичност на белодробната тъкан.

Възрастният прави 15-20 вдишвания в минута. Дишането на физически тренираните хора е по-рядко (до 8-12 вдишвания в минута) и по-дълбоко.

Най-често срещаните методи за изследване на външното дишане

Методи за оценка на дихателната функция на белите дробове:

Пневмография
Спирометрия
Спирография
Пневмотахометрия
Рентгенография
Рентгенова компютърна томография
Ехография
Магнитен резонанс
Бронхография
Бронхоскопия
Радионуклидни методи
Метод за разреждане на газ

Спирометрия- метод за измерване на обема на издишания въздух с помощта на спирометър. Използват се различни видове спиромери с турбиметричен сензор, както и водни, при които издишаният въздух се събира под спиралометър, поставен във вода. Обемът на издишания въздух се определя от издигането на камбаната. Напоследък широко се използват сензори, чувствителни към промените в обемната скорост на въздушния поток, свързани към компютърна система. По-специално, на този принцип работи компютърна система като „Спирометър MAS-1“, произведена в Беларус и др., Подобни системи позволяват извършването не само на спирометрия, но и на спирография, както и на пневмотахография.

Спирография -метод за непрекъснато записване на обемите на вдишвания и издишван въздух. Получената графична крива се нарича спирофама. С помощта на спирограма можете да определите жизнения капацитет на белите дробове и дихателните обеми, дихателната честота и доброволната максимална вентилация на белите дробове.

Пневмотахография -метод за непрекъснато записване на обемния дебит на вдишания и издишвания въздух.

Има много други методи за изследване на дихателната система. Сред тях са плетизмография на гръдния кош, слушане на звуци, произведени при преминаване на въздуха през дихателните пътища и белите дробове, флуороскопия и рентгенография, определяне на съдържанието на кислород и въглероден диоксид в издишания въздушен поток и др. Някои от тези методи са разгледани по-долу.

Обемни показатели на външното дишане

Връзката между обема и капацитета на белите дробове е представена на фиг. 1.

При изследване на външното дишане се използват следните показатели и техните съкращения.

Общ белодробен капацитет (TLC)- обемът на въздуха в белите дробове след възможно най-дълбокото вдишване (4-9 l).

Ориз. 1. Средни стойности на белодробни обеми и капацитети

Жизнен капацитет на белите дробове

Жизнен капацитет на белите дробове (VC)- обемът въздух, който човек може да издиша с най-дълбокото, най-бавно издишване, направено след максимално вдишване.

Жизненият капацитет на белите дробове на човека е 3-6 литра. Напоследък, поради въвеждането на пневмотахографската технология, т.нар принуден жизнен капацитет(FVC). При определяне на FVC субектът трябва след възможно най-дълбоко вдишване да направи възможно най-дълбокото принудително издишване. В този случай издишването трябва да се извършва с усилие, насочено към постигане на максимална обемна скорост на издишания въздушен поток през цялото издишване. Компютърният анализ на такова принудително издишване позволява да се изчислят десетки показатели за външно дишане.

Индивидуалната нормална стойност на жизнения капацитет се нарича подходящ белодробен капацитет(JEL). Изчислява се в литри с помощта на формули и таблици въз основа на височина, телесно тегло, възраст и пол. За жени на възраст 18-25 години изчислението може да се направи по формулата

JEL = 3.8*P + 0.029*B - 3.190; за мъже на същата възраст

Остатъчен обем

JEL = 5.8*P + 0.085*B - 6.908, където P е височина; B—възраст (години).

Стойността на измерената VC се счита за намалена, ако това намаление е повече от 20% от нивото на VC.

Ако за индикатора на външното дишане се използва наименованието „капацитет“, това означава, че съставът на такъв капацитет включва по-малки единици, наречени обеми. Например ТСХ се състои от четири тома, жизненият капацитет - от три тома.

Дихателен обем (TO)- това е обемът на въздуха, който влиза и излиза от белите дробове за един дихателен цикъл. Този показател се нарича още дълбочина на дишане. В покой при възрастен DO е 300-800 ml (15-20% от стойността на VC); едномесечно бебе - 30 ml; на една година - 70 ml; десет години - 230 мл. Ако дълбочината на дишане е по-голяма от нормалното, тогава се нарича такова дишане хиперпнея- прекомерно, дълбоко дишане, но ако DO е по-малко от нормалното, тогава се нарича дишане олигопнея- недостатъчно, повърхностно дишане. При нормална дълбочина и честота на дишане се нарича еупнея- нормално, достатъчно дишане. Нормалната честота на дишане в покой при възрастни е 8-20 вдишвания в минута; месечно бебе - около 50; едногодишна - 35; десет години - 20 цикъла в минута.

Инспираторен резервен обем (IR ind)- обемът въздух, който човек може да вдиша с възможно най-дълбоко вдишване след спокойно вдишване. Нормалната стойност на PO е 50-60% от стойността на VC (2-3 l).

Експираторен резервен обем (ER ext)- обемът въздух, който човек може да издиша с най-дълбокото издишване, направено след спокойно издишване. Нормално стойността на RO е 20-35% от жизнения капацитет (1-1,5 l).

Остатъчен белодробен обем (RLV)- въздух, останал в дихателните пътища и белите дробове след максимално дълбоко издишване. Стойността му е 1-1,5 l (20-30% от TEL). В напреднала възраст стойността на TRL се увеличава поради намаляване на еластичната тяга на белите дробове, бронхиалната проходимост, намаляване на силата на дихателните мускули и подвижността на гръдния кош. На 60-годишна възраст вече е около 45% от ТЕЛ.

Функционален остатъчен капацитет (FRC)- оставащ въздух в белите дробове след тихо издишване. Този капацитет се състои от остатъчен белодробен обем (RVV) и експираторен резервен обем (ERV).

Не целият атмосферен въздух, влизащ в дихателната система по време на вдишване, участва в газообмена, а само този, който достига до алвеолите, които имат достатъчно ниво на кръвен поток в капилярите около тях. В тази връзка има нещо т.нар мъртво пространство.

Анатомично мъртво пространство (AMP)- това е обемът на въздуха, намиращ се в дихателните пътища до нивото на респираторните бронхиоли (тези бронхиоли вече имат алвеоли и е възможен газообмен). Размерът на AMP е 140-260 ml и зависи от характеристиките на човешката конституция (при решаване на задачи, при които е необходимо да се вземе предвид AMP, но стойността му не е посочена, обемът на AMP се приема равен до 150 мл).

Физиологично мъртво пространство (PDS)- обемът на въздуха, който влиза в дихателните пътища и белите дробове и не участва в газообмена. FMP е по-голям от анатомичното мъртво пространство, тъй като го включва като неразделна част. В допълнение към въздуха в дихателните пътища, FMP включва въздух, който навлиза в белодробните алвеоли, но не обменя газове с кръвта поради липсата или намаляването на кръвния поток в тези алвеоли (този въздух понякога се нарича алвеоларно мъртво пространство).Обикновено стойността на функционалното мъртво пространство е 20-35% от дихателния обем. Увеличаването на тази стойност над 35% може да показва наличието на определени заболявания.

Таблица 1. Показатели за белодробна вентилация

В медицинската практика е важно да се вземе предвид факторът на мъртвото пространство при проектирането на дихателни устройства (полети на голяма надморска височина, гмуркане, противогази) и провеждането на редица диагностични и реанимационни мерки. При дишане през тръби, маски, маркучи допълнително мъртво пространство е свързано с дихателната система на човека и въпреки увеличаването на дълбочината на дишане, вентилацията на алвеолите с атмосферен въздух може да стане недостатъчна.

Минутен обем на дишане

Минутен дихателен обем (MRV)- обем въздух, вентилиран през белите дробове и дихателните пътища за 1 минута. За да се определи MOR, е достатъчно да се знае дълбочината или дихателния обем (TV) и дихателната честота (RR):

MOD = TO * BH.

При косене МОД е 4-6 л/мин. Този показател често се нарича още белодробна вентилация (разграничава се от алвеоларната вентилация).

Алвеоларна вентилация

Алвеоларна вентилация (AVL)- обемът на атмосферния въздух, преминаващ през белодробните алвеоли за 1 минута. За да изчислите алвеоларната вентилация, трябва да знаете стойността на AMP. Ако не се определи експериментално, тогава за изчисляване обемът на AMP се приема равен на 150 ml. За да изчислите алвеоларната вентилация, можете да използвате формулата

AVL = (DO - AMP). BH.

Например, ако дълбочината на дишане на човек е 650 ml, а дихателната честота е 12, тогава AVL е равна на 6000 ml (650-150). 12.

AB = (DO - WMD) * BH = DO alv * BH

АВ - алвеоларна вентилация;
DO alve - дихателен обем на алвеоларната вентилация;
RR - дихателна честота

Максимална вентилация (MVV)- максималният обем въздух, който може да бъде вентилиран през белите дробове на човек за 1 минута. MVL може да се определи чрез доброволна хипервентилация в покой (дишането възможно най-дълбоко и често под наклон е допустимо за не повече от 15 секунди). С помощта на специално оборудване MVL може да се определи, докато човек извършва интензивна физическа работа. В зависимост от конституцията и възрастта на човек, нормата на MVL е в рамките на 40-170 l / min. При спортисти MVL може да достигне 200 l/min.

Индикатори на потока на външното дишане

Освен белодробните обеми и капацитети, т.нар индикатори на потока на външното дишане.Най-простият метод за определяне на един от тях, пиковата скорост на издишване, е пикова флоуметрия.Пиковите разходомери са прости и доста достъпни устройства за използване у дома.

Максимална скорост на издишване(POS) - максималната обемна скорост на издишвания въздух, постигната по време на принудително издишване.

С помощта на устройство за пневмотахометър можете да определите не само пиковата обемна скорост на издишване, но и вдишване.

В медицински болнични условия пневмотахографите с компютърна обработка на получената информация стават все по-често срещани. Устройствата от този тип позволяват, въз основа на непрекъснато записване на обемната скорост на въздушния поток, създаден по време на издишване на форсирания жизнен капацитет на белите дробове, да се изчислят десетки показатели за външно дишане. Най-често POS и максималните (моментни) обемни скорости на въздушния поток в момента на издишване се определят като 25, 50, 75% FVC. Наричат се съответно индикатори MOS 25, MOS 50, MOS 75. Дефиницията на FVC 1 също е популярна - обемът на принудителното издишване за време, равно на 1 e. Въз основа на този показател се изчислява индексът (индикатор) Tiffno - съотношението на FVC 1 към FVC, изразено в проценти. Записва се и крива, която отразява изменението на обемната скорост на въздушния поток по време на принудително издишване (фиг. 2.4). В този случай обемната скорост (l/s) се показва на вертикалната ос, а процентът на издишаната FVC се показва на хоризонталната ос.

В показаната графика (фиг. 2, горна крива), върхът показва стойността на PVC, проекцията на момента на издишване на 25% FVC върху кривата характеризира MVC 25, проекцията на 50% и 75% FVC съответства на стойностите на MVC 50 и MVC 75. От диагностично значение са не само скоростите на потока в отделни точки, но и целият ход на кривата. Неговата част, съответстваща на 0-25% от издишания FVC, отразява въздушната проходимост на големите бронхи, трахеята, а площта от 50 до 85% от FVC - проходимостта на малките бронхи и бронхиолите. Деформация в низходящата част на долната крива в експираторната област от 75-85% FVC показва намаляване на проходимостта на малките бронхи и бронхиолите.

Ориз. 2. Индикатори за дишане на потока. Обърнете внимание на кривите - обемът на здрав човек (горна), пациент с обструктивна обструкция на малките бронхи (долна)

Определянето на изброените показатели за обем и поток се използва при диагностициране на състоянието на системата за външно дишане. За характеризиране на функцията на външното дишане в клиниката се използват четири варианта на заключения: нормални, обструктивни нарушения, рестриктивни нарушения, смесени нарушения (комбинация от обструктивни и рестриктивни нарушения).

За повечето показатели на дебита и обема на външното дишане, отклоненията на тяхната стойност от правилната (изчислена) стойност с повече от 20% се считат за извън нормата.

Обструктивни нарушения- това са препятствия в проходимостта на дихателните пътища, водещи до повишаване на аеродинамичното им съпротивление. Такива нарушения могат да се развият в резултат на повишен тонус на гладката мускулатура на долните дихателни пътища, с хипертрофия или подуване на лигавиците (например при остри респираторни вирусни инфекции), натрупване на слуз, гнойно отделяне, при наличие на тумор или чуждо тяло, нарушена регулация на проходимостта на горните дихателни пътища и други случаи.

Наличието на обструктивни промени в дихателните пътища се оценява по намаляване на POS, FVC 1, MOS 25, MOS 50, MOS 75, MOS 25-75, MOS 75-85, стойността на индекса на теста Tiffno и MVL. Резултатът от теста Tiffno обикновено е 70-85%; намаляването до 60% се счита за признак на умерено нарушение, а до 40% като тежко нарушение на бронхиалната обструкция. В допълнение, при обструктивни нарушения се увеличават показатели като остатъчен обем, функционален остатъчен капацитет и общ белодробен капацитет.

Ограничителни нарушения- това е намаляване на разширяването на белите дробове при вдишване, намаляване на дихателните екскурзии на белите дробове. Тези нарушения могат да се развият поради намалено съответствие на белите дробове, увреждане на гръдния кош, наличие на сраствания, натрупване на течност, гнойно съдържание, кръв в плевралната кухина, слабост на дихателните мускули, нарушено предаване на възбуждане в нервно-мускулните синапси и други причини.

Наличието на рестриктивни промени в белите дробове се определя от намаляване на жизнения капацитет (най-малко 20% от правилната стойност) и намаляване на MVL (неспецифичен показател), както и намаляване на белодробния комплайанс и в някои случаи , увеличение на резултата от теста Tiffno (повече от 85%). При рестриктивни нарушения общият белодробен капацитет, функционалният остатъчен капацитет и остатъчният обем са намалени.

Заключението за смесени (обструктивни и рестриктивни) нарушения на системата за външно дишане се прави с едновременното наличие на промени в горните дебитни и обемни показатели.

Белодробни обеми и капацитет

Дихателен обем -това е обемът въздух, който човек вдишва и издишва в спокойно състояние; при възрастен е 500 мл.

Инспираторен резервен обем- това е максималният обем въздух, който човек може да вдиша след тихо вдишване; обемът му е 1,5-1,8 литра.

Експираторен резервен обем -това е максималният обем въздух, който човек може да издиша след тихо издишване; този обем е 1-1,5 литра.

Остатъчен обем -това е обемът въздух, който остава в белите дробове след максимално издишване; Остатъчният обем е 1 -1,5 литра.

Ориз. 3. Промени в дихателния обем, плевралното и алвеоларното налягане по време на белодробната вентилация

Жизнен капацитет на белите дробове(VC) е максималният обем въздух, който човек може да издиша след най-дълбокото вдишване. Жизненият капацитет включва инспираторен резервен обем, дихателен обем и експираторен резервен обем. Жизненият капацитет на белите дробове се определя със спирометър, а методът за определянето му се нарича спирометрия. Жизненият капацитет при мъжете е 4-5,5 l, а при жените - 3-4,5 l. Тя е по-голяма в изправено положение, отколкото в седнало или легнало положение. Физическото обучение води до повишаване на жизнения капацитет (фиг. 4).

Ориз. 4. Спирограма на белодробни обеми и капацитети

Функционален остатъчен капацитет(FRC) е обемът на въздуха в белите дробове след тихо издишване. FRC е сумата от експираторния резервен обем и остатъчния обем и е равен на 2,5 литра.

Общ белодробен капацитет(OEL) - обемът на въздуха в белите дробове в края на пълно вдишване. ТСХ включва остатъчен обем и витален капацитет на белите дробове.

Мъртвото пространство се образува от въздух, който се намира в дихателните пътища и не участва в газообмена. Когато вдишвате, последните порции атмосферен въздух навлизат в мъртвото пространство и, без да променят състава си, го напускат при издишване. Обемът на мъртвото пространство е около 150 ml или приблизително 1/3 от дихателния обем при тихо дишане. Това означава, че от 500 мл вдишван въздух само 350 мл навлизат в алвеолите. До края на тихото издишване алвеолите съдържат около 2500 ml въздух (FRC), така че при всяко тихо вдишване само 1/7 от алвеоларния въздух се обновява.

По време на вдишване белите дробове се пълнят с определено количество въздух. Тази стойност не е постоянна и може да се променя при различни обстоятелства. Обемът зависи от външни и вътрешни фактори.

Какво влияе върху капацитета на белите дробове?

Нивото на пълнене на белите дробове с въздух се влияе от определени обстоятелства. Мъжете имат по-голям среден обем на органа от жените. При високи хора с едра телесна конституция белите дробове могат да задържат повече въздух при вдишване, отколкото при ниски и слаби хора. С възрастта количеството на вдишвания въздух намалява, което е физиологична норма.

Системното пушене намалява капацитета на белите дробове. Ниският капацитет на пълнене е типичен за хиперстениците (ниски хора със закръглено тяло и къси крайници с широки кости). Астениците (с тесни рамене, слаби) са в състояние да вдишват повече кислород.

Всички хора, живеещи високо спрямо морското равнище (планински райони), имат намален капацитет на белите дробове. Това се дължи на факта, че те дишат разреден въздух с ниска плътност.

При бременни жени се наблюдават временни промени в дихателната система. Обемът на всеки бял дроб се намалява с 5-10%. Бързо нарастващата матка се увеличава по размер и оказва натиск върху диафрагмата. Това не засяга общото състояние на жената, тъй като се активират компенсаторни механизми. Благодарение на ускорената вентилация те предотвратяват развитието на хипоксия.

Средни белодробни обеми

Обемът на белия дроб се измерва в литри. Средните стойности се изчисляват при нормално дишане в покой, без дълбоки вдишвания и пълни издишвания.

Средната цифра е 3-4 литра. При физически развитите мъже обемът при умерено дишане може да достигне до 6 литра. Нормалният брой дихателни актове е 16-20. При активна физическа активност и нервно напрежение тези числа се увеличават.

Жизнен капацитет или жизнен капацитет на белите дробове

Жизненият капацитет е най-големият капацитет на белия дроб по време на максимално вдишване и издишване. При млади здрави мъже цифрата е 3500-4800 cm 3, при жените - 3000-3500 cm 3. За спортистите тези цифри се увеличават с 30% и възлизат на 4000-5000 cm 3. Плувците имат най-големите бели дробове - до 6200 cm 3.

Като се вземат предвид фазите на белодробната вентилация, се разделят следните видове обем:

дихателна - въздух, който циркулира свободно през бронхопулмоналната система в покой;
резерв по време на вдишване - въздух, напълнен с органа по време на максимално вдишване след тихо издишване;
резерв на издишване - количеството въздух, отстранен от белите дробове по време на рязко издишване след спокойно вдишване;
остатъчен - въздух, останал в гърдите след максимално издишване.

Вентилацията на дихателните пътища се отнася за обмен на газ за 1 минута.

Формулата за неговото определение:

дихателен обем × брой вдишвания/минута = минутен дихателен обем.

Нормално вентилацията на възрастен е 6-8 l/min.

Таблица с показатели за средния белодробен обем:

Въздухът, който се намира в такива части на дихателните пътища, не участва в газообмена - носните проходи, назофаринкса, ларинкса, трахеята, централните бронхи. Те постоянно съдържат газова смес, наречена "мъртво пространство", което е 150-200 cm 3 .

Метод за измерване на жизнения капацитет

Функцията на външното дишане се изследва с помощта на специален тест - спирометрия (спирография). Методът записва не само капацитета, но и скоростта на циркулация на въздушния поток.
За диагностика се използват дигитални спирометри, които замениха механичните. Устройството се състои от две устройства. Сензор за запис на въздушния поток и електронно устройство, което преобразува измервателните показатели в цифрова формула.

Спирометрията се предписва на пациенти с респираторна дисфункция и хронични бронхопулмонални заболявания. Оценява се спокойно и форсирано дишане, провеждат се функционални изследвания с бронходилататори.

Цифровите данни на жизнената течност по време на спирографията се отличават по възраст, пол, антропометрични данни и отсъствие или наличие на хронични заболявания.

Формули за изчисляване на индивидуалния жизнен капацитет, където P е височина, B е тегло:

за мъже – 5.2×P – 0.029×B – 3.2;
за жени – 4.9×P – 0.019×B – 3.76;
за момчета от 4 до 17 години с ръст до 165 см – 4,53×П – 3,9; при ръст над 165 см – 10×P – 12,85;
за момичета от 4 до 17 години роят расте от 100 до 175 см - 3,75×P - 3,15.

Измерването на жизнения капацитет не се извършва при деца под 4 години, пациенти с психични разстройства или с лицево-челюстни травми. Абсолютно противопоказание е остра заразна инфекция.

Диагностиката не се предписва, ако е физически невъзможно да се извърши тестът:

невромускулно заболяване с бърза умора на набраздените мускули на лицето (миастения гравис);
следоперативен период в лицево-челюстната хирургия;
пареза, парализа на дихателните мускули;
тежка белодробна и сърдечна недостатъчност.

Причини за повишаване или намаляване на показателите за жизнен капацитет

Повишеният белодробен капацитет не е патология. Индивидуалните стойности зависят от физическото развитие на човека. При спортисти VC може да надвишава стандартните стойности с 30%.

Дихателната функция се счита за нарушена, ако белодробният капацитет на дадено лице е под 80%. Това е първият сигнал за недостатъчност на бронхопулмоналната система.

Външни признаци на патология:

проблеми с дишането по време на активни движения;

промяна в амплитудата на гърдите.

Първоначално е трудно да се определят нарушенията, тъй като компенсаторните механизми преразпределят въздуха в структурата на общия обем на белите дробове. Следователно спирометрията не винаги има диагностична стойност, например при белодробен емфизем и бронхиална астма. В хода на заболяването се образува подуване на белите дробове. Следователно, за диагностични цели се извършва перкусия (ниско положение на диафрагмата, специфичен „кутиен“ звук), рентгенография на гръдния кош (по-прозрачни белодробни полета, разширяване на границите).

Фактори, намаляващи жизнения капацитет:

намаляване на обема на плевралната кухина поради развитието на cor pulmonale;
ригидност на паренхима на органа (втвърдяване, ограничена подвижност);
високо положение на диафрагмата с асцит (натрупване на течност в коремната кухина), затлъстяване;
плеврален хидроторакс (излив в плевралната кухина), пневмоторакс (въздух в плевралните слоеве);
заболявания на плеврата - тъканни сраствания, мезотелиом (тумор на вътрешната обвивка);
кифосколиоза - изкривяване на гръбначния стълб;
тежка патология на дихателната система - саркоидоза, фиброза, пневмосклероза, алвеолит;
след резекция (отстраняване на част от орган).

Систематичното наблюдение на VC помага да се проследи динамиката на патологичните промени и да се вземат навременни мерки за предотвратяване на развитието на заболявания на дихателната система.

Дихателни фази.

Процес на външно дишанесе причинява от промени в обема на въздуха в белите дробове по време на фазите на вдишване и издишване на дихателния цикъл. При тихо дишане отношението на продължителността на вдишване към издишване в дихателния цикъл е средно 1:1,3. Външното дишане на човек се характеризира с честотата и дълбочината на дихателните движения. Скорост на дишанечовек се измерва с броя на дихателните цикли в рамките на 1 минута и стойността му в покой при възрастен варира от 12 до 20 за 1 минута. Този показател на външното дишане се увеличава с физическа работа, повишаване на температурата на околната среда и също се променя с възрастта. Например при новородени честотата на дишане е 60-70 за 1 минута, а при хора на възраст 25-30 години - средно 16 за 1 минута. Дълбочина на дишанеопределя се от обема на вдишания и издишания въздух по време на един дихателен цикъл. Продуктът от честотата на дихателните движения и тяхната дълбочина характеризира основната стойност на външното дишане - вентилация. Количествена мярка за белодробна вентилация е минутният обем на дишането - това е обемът въздух, който човек вдишва и издишва за 1 минута. Минутният обем на дишането на човек в покой варира между 6-8 литра. По време на физическа работа минутният дихателен обем на човек може да се увеличи 7-10 пъти.

Ориз. 10.5. Обем и капацитет на въздуха в белите дробове на човека и кривата (спирограма) на промените в обема на въздуха в белите дробове по време на тихо дишане, дълбоко вдишване и издишване. FRC - функционален остатъчен капацитет.

Белодробни въздушни обеми. IN дихателна физиологияе възприета унифицирана номенклатура на белодробните обеми при човека, които изпълват белите дробове при тихо и дълбоко дишане по време на фазите на вдишване и издишване на дихателния цикъл (фиг. 10.5). Обемът на белите дробове, който се вдишва или издишва от човек по време на тихо дишане, се нарича дихателен обем. Стойността му при тихо дишане е средно 500 ml. Нарича се максималното количество въздух, което човек може да вдиша над дихателния обем инспираторен резервен обем(средно 3000 мл). Максималното количество въздух, което човек може да издиша след тихо издишване, се нарича експираторен резервен обем (средно 1100 ml). И накрая, количеството въздух, което остава в белите дробове след максимално издишване, се нарича остатъчен обем, неговата стойност е приблизително 1200 ml.

Сумата от два или повече белодробни обема се нарича белодробен капацитет. Обем на въздухав човешките бели дробове се характеризира с инспираторен белодробен капацитет, витален белодробен капацитет и функционален остатъчен белодробен капацитет. Инспираторният капацитет (3500 ml) е сумата от дихателния обем и инспираторния резервен обем. Жизнен капацитет на белите дробове(4600 ml) включва дихателен обем и резервни обеми на вдишване и издишване. Функционален остатъчен белодробен капацитет(1600 ml) е сумата от експираторния резервен обем и остатъчния белодробен обем. Сума жизнен капацитет на белите дробовеИ остатъчен обемсе нарича общ белодробен капацитет, чиято средна стойност при човека е 5700 мл.

При вдишване човешките бели дробовепоради свиване на диафрагмата и външните междуребрени мускули, те започват да увеличават обема си от нивото и стойността му при тихо дишане е дихателен обем, а при дълбоко дишане – достига различни стойности резервен обемвдишайте. При издишване обемът на белите дробове се връща до първоначалното ниво на функционална функция. остатъчен капацитетпасивно, поради еластична тяга на белите дробове. Ако въздухът започне да навлиза в обема на издишания въздух функционален остатъчен капацитет, което се случва по време на дълбоко дишане, както и при кашляне или кихане, тогава издишването се извършва чрез свиване на мускулите на коремната стена. В този случай стойността на интраплевралното налягане, като правило, става по-висока от атмосферното налягане, което определя най-високата скорост на въздушния поток в дихателните пътища.

2. Техника спирография .

Изследването се провежда сутрин на празен стомах. Преди изследването на пациента се препоръчва да остане спокоен в продължение на 30 минути и също така да спре приема на бронходилататори не по-късно от 12 часа преди началото на изследването.

Спирографската крива и показателите за белодробна вентилация са показани на фиг. 2.

Статични индикатори(определя се по време на тихо дишане).

Основните променливи, използвани за показване на наблюдаваните индикатори за външно дишане и за конструиране на конструктивни индикатори, са: обем на респираторния газов поток, V (л) и време T ©. Връзките между тези променливи могат да бъдат представени под формата на графики или диаграми. Всички те са спирограми.

Графиката на обема на потока на смес от дихателни газове спрямо времето се нарича спирограма: сила на звукапоток – време.

Графиката на връзката между обемния дебит на смес от дихателни газове и обема на потока се нарича спирограма: обемна скоростпоток – сила на звукапоток.

Измерете дихателен обем(DO) - средният обем въздух, който пациентът вдишва и издишва по време на нормално дишане в покой. Обикновено е 500-800 мл. Частта от утайките, която участва в газообмена, се нарича алвеоларен обем(AO) и средно се равнява на 2/3 от стойността на DO. Остатъкът (1/3 от стойността на DO) е функционален обем на мъртвото пространство(FMP).

След спокойно издишване пациентът издишва възможно най-дълбоко - премерено експираторен резервен обем(ROvyd), което обикновено е 1000-1500 ml.

След спокойно вдишване се поема възможно най-дълбок дъх – премерен инспираторен резервен обем(Ровд). При анализ на статичните показатели се изчислява инспираторен капацитет(Evd) - сумата от DO и Rovd, която характеризира способността на белодробната тъкан да се разтяга, както и жизнен капацитет(VC) - максималният обем, който може да се вдиша след най-дълбокото издишване (сумата от DO, RO VD и Rovyd обикновено варира от 3000 до 5000 ml).

След нормално тихо дишане се извършва дихателна маневра: поема се възможно най-дълбокото дъх и след това най-дълбокото, най-рязко и най-дълго (поне 6 s) издишване. Така се определя принуден жизнен капацитет(FVC) - обемът въздух, който може да се издиша по време на принудително издишване след максимално вдишване (обикновено 70-80% VC).

Като последен етап от изследването се извършва запис максимална вентилация(MVL) - максималният обем въздух, който може да бъде вентилиран от белите дробове за 1 минута. MVL характеризира функционалния капацитет на апарата за външно дишане и обикновено е 50-180 литра. Намаляване на MVL се наблюдава при намаляване на белодробните обеми поради рестриктивни (ограничаващи) и обструктивни нарушения на белодробната вентилация.

При анализиране на спирографската крива, получена при маневрата с принудително издишване, измервайте определени показатели за скорост (фиг. 3):

1) форсиран експираторен обемпрез първата секунда (FEV 1) - обемът въздух, който се издишва през първата секунда с възможно най-бързо издишване; измерва се в ml и се изчислява като процент от FVC; здрави хора издишват най-малко 70% от FVC през първата секунда;

2) проба или Индекс Tiffno- съотношение FEV 1 (ml)/VC (ml), умножено по 100%; обикновено е поне 70-75%;

3) максимална обемна скорост на въздуха при ниво на издишване от 75% FVC (MOV 75), оставащ в белите дробове;

4) максимална обемна скорост на въздуха при ниво на издишване от 50% FVC (MOV 50), оставащ в белите дробове;

5) максимална обемна скорост на въздуха при ниво на издишване от 25% FVC (MOV 25), оставащ в белите дробове;

6) средна обемна скорост на принудително издишване, изчислена в интервала на измерване от 25 до 75% FVC (SES 25-75).

Символи на диаграмата.
Индикатори за максимално принудително издишване:
25 ÷ 75% FEV- обемен дебит в средния интервал на форсирано издишване (между 25% и 75%
жизнения капацитет на белите дробове),
FEV1- обем на потока през първата секунда на форсираното издишване.

Ориз. 3. Спирографска крива, получена при форсирана експираторна маневра. Изчисляване на показателите FEV 1 и SOS 25-75

Изчисляването на показателите за скорост е от голямо значение за идентифициране на признаци на бронхиална обструкция. Намаляването на индекса Tiffno и FEV1 е характерен признак на заболявания, които са придружени от намаляване на бронхиалната проходимост - бронхиална астма, хронична обструктивна белодробна болест, бронхиектазии и др. Показателите на MOS са с най-голяма стойност при диагностицирането на началните прояви на бронхиална обструкция. SOS 25-75 отразява състоянието на проходимостта на малките бронхи и бронхиолите. Последният показател е по-информативен от FEV1 за идентифициране на ранни обструктивни нарушения.
Поради факта, че в Украйна, Европа и САЩ има известна разлика в обозначението на белодробните обеми, капацитет и показатели за скорост, които характеризират белодробната вентилация, представяме обозначенията на тези показатели на руски и английски (Таблица 1).

Маса 1.Име на показателите за белодробна вентилация на руски и английски език

Име на индикатора на руски	Прието съкращение	Име на индикатора на английски	Прието съкращение
Жизнен капацитет на белите дробове	жизнен капацитет	Жизнен капацитет	V.C.
Дихателен обем	ПРЕДИ	Дихателен обем	телевизор
Инспираторен резервен обем	Ровд	Инспираторен резервен обем	IRV
Експираторен резервен обем	Ровид	Експираторен резервен обем	ERV
Максимална вентилация	MVL	Максимална доброволна вентилация	M.W.
Форсиран жизнен капацитет	FVC	Форсиран жизнен капацитет	FVC
Форсиран експираторен обем през първата секунда	FEV1	Форсиран експираторен обем 1 сек	FEV1
Индекс Tiffno	IT или FEV 1/VC%		FEV1% = FEV1/VC%
Максимална скорост на потока в момента на издишване 25% FVC остават в белите дробове	MOS 25	Максимален експираторен поток 25% FVC	MEF25
Форсиран експираторен поток 75% FVC	FEF75
Максимална скорост на потока в момента на издишване на 50% FVC, оставащи в белите дробове	MOS 50	Максимален експираторен поток 50% FVC	MEF50
Форсиран експираторен поток 50% FVC	FEF50
Максимална скорост на потока в момента на издишване 75% FVC остават в белите дробове	MOS 75	Максимален експираторен поток 75% FVC	MEF75
Форсиран експираторен поток 25% FVC	FEF25
Средна експираторна обемна скорост на потока в диапазона от 25% до 75% FVC	SOS 25-75	Максимален експираторен поток 25-75% FVC	MEF25-75
Форсиран експираторен поток 25-75% FVC	FEF25-75

Таблица 2.Наименование и съответствие на показателите за белодробна вентилация в различни страни

Украйна	Европа	САЩ
месец 25	MEF25	FEF75
mos 50	MEF50	FEF50
mos 75	MEF75	FEF25
SOS 25-75	MEF25-75	FEF25-75

Всички показатели на белодробната вентилация са променливи. Те зависят от пола, възрастта, теглото, ръста, положението на тялото, състоянието на нервната система на пациента и други фактори. Следователно, за правилна оценка на функционалното състояние на белодробната вентилация, абсолютната стойност на един или друг показател е недостатъчна. Необходимо е да се сравнят получените абсолютни показатели със съответните стойности при здрав човек на същата възраст, ръст, тегло и пол - така наречените правилни показатели. Това сравнение се изразява като процент спрямо съответния индикатор. За патологични се считат отклонения, надвишаващи 15-20% от очакваната стойност.

5. СПИРОГРАФИЯ С РЕГИСТРАЦИЯ НА КРИМКАТА ПОТОК-ОБЕМ

Спирографияс регистриране на цикъла на обема на потока - модерен метод за изследване на белодробната вентилация, който се състои в определяне на обемната скорост на въздушния поток в инхалационния тракт и графичното му показване под формата на цикъл на обема на потока по време на тихо дишане на пациента и когато извършва определени дихателни маневри. В чужбина този метод се нарича спирометрия.

ПредназначениеИзследването е за диагностициране на вида и степента на нарушения на белодробната вентилация въз основа на анализа на количествените и качествени промени в спирографските показатели.
Показанията и противопоказанията за прилагане на метода са подобни на тези при класическата спирография.

Методика. Изследването се провежда през първата половина на деня, независимо от приема на храна. Пациентът е помолен да затвори двата носни прохода със специална скоба, да вземе индивидуален стерилизиран мундщук в устата си и плътно да го стисне с устни. Пациентът в седнало положение диша през тръбата в отворена верига, като практически не изпитва съпротивление при дишане
Процедурата за извършване на дихателни маневри със запис на кривата поток-обем на принудително дишане е идентична с тази, извършена при записване на FVC по време на класическа спирография. На пациента трябва да се обясни, че при тест с форсирано дишане трябва да се издиша в уреда, сякаш се гасят свещите на торта за рожден ден. След период на тихо дишане пациентът поема максимално дълбоко въздух, което води до записване на елипсовидна крива (AEB крива). Тогава пациентът прави най-бързото и интензивно принудително издишване. В този случай се записва крива с характерна форма, която при здрави хора прилича на триъгълник (фиг. 4).

Ориз. 4. Нормална верига (крива) на връзката между обемния дебит и обема на въздуха по време на дихателни маневри. Вдишването започва в точка A, издишването започва в точка B. POSV се записва в точка C. Максималният експираторен поток в средата на FVC съответства на точка D, максималният инспираторен поток на точка E

Спирограма: обемна скорост на потока - обем на потока на принудително вдишване/издишване.

Максималната експираторна обемна скорост на въздушния поток се показва от началната част на кривата (точка C, където пикова скорост на издишване- POS EXP) - След това обемният дебит намалява (точка D, където се записва MOC 50) и кривата се връща в първоначалното си положение (точка A). В този случай кривата поток-обем описва връзката между обемната скорост на въздушния поток и белодробния обем (белодробния капацитет) по време на дихателните движения.
Данните за скоростите и обемите на въздушния поток се обработват от персонален компютър, благодарение на адаптиран софтуер. Кривата поток-обем се показва на екрана на монитора и може да бъде отпечатана на хартия, записана на магнитен носител или в паметта на персонален компютър.
Съвременните устройства работят със спирографски сензори в отворена система с последващо интегриране на сигнала на въздушния поток за получаване на синхронни стойности на белодробните обеми. Компютърно изчислените резултати от изследването се отпечатват заедно с кривата поток-обем на хартия в абсолютни стойности и като процент от необходимите стойности. В този случай по абсцисната ос се нанася FVC (въздушен обем), а по ординатната ос се нанася въздушният поток, измерен в литри в секунда (l/s) (Фиг. 5).

Ориз. 5. Крива поток-обем на форсирано дишане и показатели за белодробна вентилация при здрав човек

Ориз. 6 Схема на спирограмата на FVC и съответната крива на форсирания експиратор в координати “поток-обем”: V - ос на обема; V" - ос на потока

Примката поток-обем е първата производна на класическата спирограма. Въпреки че кривата поток-обем съдържа по същество същата информация като класическата спирограма, визуализирането на връзката между потока и обема позволява по-задълбочено вникване във функционалните характеристики както на горните, така и на долните дихателни пътища (фиг. 6). Изчисляването на високо информативни показатели MOS 25, MOS 50, MOS 75 с помощта на класическа спирограма има редица технически трудности при извършване на графични изображения. Следователно неговите резултати не са много точни. В тази връзка е по-добре посочените показатели да се определят с помощта на кривата поток-обем.
Оценката на промените в скоростните спирографски показатели се извършва според степента на тяхното отклонение от правилната стойност. По правило стойността на индикатора за потока се приема като долна граница на нормата, която е 60% от правилното ниво.

MICRO MEDICAL LTD (ОБЕДИНЕНО КРАЛСТВО)


Спирограф MasterScreen Pneumo	Спирограф FlowScreen II

Спирометър-спирограф SpiroS-100 ALTONIKA, LLC (РУСИЯ)

Спирометър SPIRO-SPECTRUM NEURO-SOFT (РУСИЯ)

Една от основните характеристики на външното дишане е минутният обем на дишането (MVR). Вентилацията се определя от обема на вдишвания или издишван въздух за единица време. MVR е произведението на дихателния обем и честотата на дихателните цикли. Нормално, в покой, DO е 500 ml, честотата на дихателните цикли е 12 - 16 в минута, следователно MOD е 6 - 7 l / min. Максималната вентилация е обемът въздух, който преминава през белите дробове за 1 минута по време на максималната честота и дълбочина на дихателните движения.

Алвеоларна вентилация

И така, външното дишане или вентилацията на белите дробове гарантира, че приблизително 500 ml въздух навлиза в белите дробове по време на всяко вдишване (ПРЕДИ). Насищането на кръвта с кислород и отстраняването на въглеродния диоксид става, когато контакт на кръвта на белодробните капиляри с въздуха, съдържащ се в алвеолите.Алвеоларният въздух е вътрешната газова среда на тялото на бозайници и хора. Неговите параметри - съдържание на кислород и въглероден диоксид - са постоянни. Количеството алвеоларен въздух приблизително съответства на функционалния остатъчен капацитет на белите дробове - количеството въздух, което остава в белите дробове след тихо издишване, и обикновено е равно на 2500 ml. Именно този алвеоларен въздух се обновява от атмосферния въздух, постъпващ през дихателните пътища. Трябва да се има предвид, че не целият вдишван въздух участва в белодробния газообмен, а само тази част от него, която достига до алвеолите. Следователно, за да се оцени ефективността на белодробния газообмен, не е важна толкова белодробната вентилация, колкото алвеоларната вентилация.

Както е известно, част от дихателния обем не участва в газообмена, запълвайки анатомично мъртвото пространство на дихателните пътища - приблизително 140 - 150 ml.

Освен това има алвеоли, които в момента се вентилират, но не се кръвоснабдяват. Тази част от алвеолите е алвеоларното мъртво пространство. Сумата от анатомично и алвеоларно мъртво пространство се нарича функционално или физиологично мъртво пространство. Приблизително 1/3 от дихателния обем се дължи на вентилацията на мъртвото пространство, изпълнено с въздух, който не участва пряко в газообмена и се движи само в лумена на дихателните пътища по време на вдишване и издишване. Следователно вентилацията на алвеоларните пространства - алвеоларната вентилация - е белодробна вентилация минус вентилация на мъртвото пространство. Нормално алвеоларната вентилация е 70 - 75% от стойността на MOD.

Изчисляването на алвеоларната вентилация се извършва по формулата: MAV = (DO - MP)  RR, където MAV е минутна алвеоларна вентилация, DO - дихателен обем, MP - обем на мъртвото пространство, RR - дихателна честота.

Фигура 6. Корелация между MOP и алвеоларна вентилация

Използваме тези данни, за да изчислим друга стойност, характеризираща алвеоларната вентилация -коефициент на алвеоларна вентилация . Този коефициентпоказва каква част от алвеоларния въздух се обновява с всяко вдишване. До края на тихо издишване има около 2500 ml въздух (FRC) в алвеолите по време на вдишване, 350 ml въздух навлиза в алвеолите, следователно само 1/7 от алвеоларния въздух се обновява (2500/350 =; 7/1).

СПИРОГРАФИЯ.

Устройство и принципи на измерване.

Мишена: изучаване на алгоритми за измерване на основни параметри

външно дишане с помощта на спирографи

1. Метод спирография.

2. Дихателни фази.

3. Техника за извършване на спирография. Статични индикатори.

4. Спирограма: обем на потока – време.

5. Спирограма: обемна скорост на потока – обем на потока.

6. Боди плетизмография.

7. Принципи на моделиране на работата на спирограф в MS-9.

Литература:

Медицински устройства. Разработка и приложение Джон Г. Уебстър, Джон У. Кларк младши, Майкъл Р. Нюман, Уолтър Х. Олсън и др., 2004 г., глава 9.

2. Трифонов Е.В. Човешка пневматична психосоматология Руско-английско-руска енциклопедия, 15 изд., 2012 г.

Спирография

Спирография- метод за графично записване на промените в белодробните обеми по време на естествени дихателни движения и волеви принудителни дихателни маневри.

Спирографията ви позволява да получите редица показатели, които описват белодробната вентилация. На първо място, това са статични обеми и капацитети, които характеризират еластичните свойства на белите дробове и гръдната стена, както и динамични показатели, които определят количеството въздух, вентилиран през дихателните пътища по време на вдишване и издишване за единица време. Индикаторите се определят в режим на тихо дишане, а някои - при маневри за принудително дишане.

В техническо изпълнение всички спирографи са разделени на устройства от отворен и затворен тип(Фиг. 1). При апаратите от отворен тип пациентът вдишва атмосферен въздух през клапанна кутия, а издишаният въздух постъпва в торбичка Douglas или спирометър Tiso (капацитет 100-200 l), понякога в газомер, който непрекъснато определя неговия обем. Събраният по този начин въздух се анализира: определят се стойностите на абсорбцията на кислород и отделянето на въглероден диоксид за единица време. Устройствата от затворен тип използват въздуха от камбаната на устройството, циркулиращ в затворена верига без комуникация с атмосферата. Издишаният въглероден диоксид се абсорбира от специален абсорбер.

Ориз. 1. Схематично представяне на най-простия спирограф от отворен тип (а) и (б).

Показания за спирография:

1. Определяне на вида и степента на белодробна недостатъчност.

2. Проследяване на показателите на белодробната вентилация за определяне на степента и скоростта на прогресия на заболяването.

3. Оценка на ефективността на курсовото лечение на заболявания с бронхиална обструкция с кратко- и дългодействащи бронходилататори, антихолинергици), инхалационни и мембранно-стабилизиращи лекарства.

4. Провеждане на диференциална диагноза между белодробна и сърдечна недостатъчност в комбинация с други методи на изследване.

5. Идентифициране на начални признаци на вентилационна недостатъчност при лица с риск от белодробни заболявания или при лица, работещи под въздействието на вредни производствени фактори.

6. Работен преглед и военен преглед въз основа на оценка на функцията на белодробната вентилация в комбинация с клинични показатели.

7. Провеждане на бронходилатационни тестове за идентифициране на обратимостта на бронхиалната обструкция, както и провокативни инхалационни тестове за идентифициране на бронхиална хиперреактивност.

Противопоказания за спирография:

1. тежко общо състояние на пациента, което не позволява провеждането на изследване;

2. прогресираща ангина пекторис, миокарден инфаркт, остър мозъчно-съдов инцидент;

3. злокачествена артериална хипертония, хипертонична криза;

4. токсикоза на бременността, втора половина на бременността;

5. етап III циркулаторна недостатъчност;

6. тежка белодробна недостатъчност, която не позволява дихателни маневри.

Дихателни фази.

Белодробен обем. Скорост на дишане. Дълбочина на дишане. Белодробни въздушни обеми. Дихателен обем. Резервен, остатъчен обем. Капацитета на белите дробове.

2. Техника спирография .

Спирографската крива и показателите за белодробна вентилация са показани на фиг. 2.

Статични индикатори(определя се по време на тихо дишане).

Основните променливи, използвани за показване на наблюдаваните показатели на външно дишане и за конструиране на конструктивни индикатори, са: обемът на респираторния газов поток, V (л) и време T ©. Връзките между тези променливи могат да бъдат представени под формата на графики или диаграми. Всички те са спирограми.

2) проба или Индекс Tiffno- съотношение FEV 1 (ml)/VC (ml), умножено по 100%; обикновено е поне 70-75%;

3) максимална обемна скорост на въздуха при ниво на издишване от 75% FVC (MOV 75), оставащ в белите дробове;

4) максимална обемна скорост на въздуха при ниво на издишване от 50% FVC (MOV 50), оставащ в белите дробове;

5) максимална обемна скорост на въздуха при ниво на издишване от 25% FVC (MOV 25), оставащ в белите дробове;

6) средна обемна скорост на принудително издишване, изчислена в интервала на измерване от 25 до 75% FVC (SES 25-75).

жизнен капацитет

E vd

ВРАГ

RO vyd

OOL

RO vd

OEL

ПРЕДИ

Маса 1.Име на показателите за белодробна вентилация на руски и английски език

Име на индикатора на руски	Прието съкращение	Име на индикатора на английски	Прието съкращение
Жизнен капацитет на белите дробове	жизнен капацитет	Жизнен капацитет	V.C.
Дихателен обем	ПРЕДИ	Дихателен обем	телевизор
Инспираторен резервен обем	Ровд	Инспираторен резервен обем	IRV
Експираторен резервен обем	Ровид	Експираторен резервен обем	ERV
Максимална вентилация	MVL	Максимална доброволна вентилация	M.W.
Форсиран жизнен капацитет	FVC	Форсиран жизнен капацитет	FVC
Форсиран експираторен обем през първата секунда	FEV1	Форсиран експираторен обем 1 сек	FEV1
Индекс Tiffno	IT или FEV 1/VC%		FEV1% = FEV1/VC%
Максимална скорост на потока в момента на издишване 25% FVC остават в белите дробове	MOS 25	Максимален експираторен поток 25% FVC	MEF25
Форсиран експираторен поток 75% FVC	FEF75
Максимална скорост на потока в момента на издишване на 50% FVC, оставащи в белите дробове	MOS 50	Максимален експираторен поток 50% FVC	MEF50
Форсиран експираторен поток 50% FVC	FEF50
Максимална скорост на потока в момента на издишване 75% FVC остават в белите дробове	MOS 75	Максимален експираторен поток 75% FVC	MEF75
Форсиран експираторен поток 25% FVC	FEF25
Средна експираторна обемна скорост на потока в диапазона от 25% до 75% FVC	SOS 25-75	Максимален експираторен поток 25-75% FVC	MEF25-75
Форсиран експираторен поток 25-75% FVC	FEF25-75

Таблица 2.Наименование и съответствие на показателите за белодробна вентилация в различни страни

Украйна	Европа	САЩ
месец 25	MEF25	FEF75
mos 50	MEF50	FEF50
mos 75	MEF75	FEF25
SOS 25-75	MEF25-75	FEF25-75