Материал: fiza_5_semestr_2_reyting_1

19. Роль дыхательных мышц в осуществлении вдоха и выдоха. Дыхательные мышцы делятся на инспираторные и экспираторные. Инспираторные (сокращение диафрагмы и НКММ при вдохе, грудная клетка поднята): 1) основные: - диафрагма - обеспечивает брюшной тип дыхания, или диафрагмальный) - наружные косые межрёберные мышцы - обеспечивают грудной тип дыхания) 2) вспомогательные: - трапециевидная и грудные мышцы - грудино-ключично-сосцевидная мышца - передние лестничные мышцы - зубчатые мышцы Экспираторные ( сокращение ВКММ и ПММ, грудная клетка опущена) - внутренние косые межреберные мышцы - прямые мышцы живота Во время сокращения (вдоха) купол диафрагмы уплощается. это сопровождается увеличением объема грудной клетки и плевральной полости по вертикальной оси,а также у основания в передне-заднем направлении. Сближения рёбер не происходит из-за разного момента сил. В частности на нижележащее ребро действует больший момент сил, чем на вышележащее (в связи с тем, что у ниж.ребра длина плеча больше). При выдохе наоборот - у вышележащего длина плеча больше нижележащего. ИТОГ: сокращение нспираторных мышц => увеличивается объём плевральной полости => уменьшается плевральное давление => повышение транспульмонального давления => снижение внутриальвеолярного давления( при этом давление в альвеолах становится больше, чем в атмосферном воздухе) .

20. Легочные объемы и емкости.

Для характеристики вентиляционной функции легких и ее резервов бо¬ льшое значение имеет величина статических и динамических объемов и емкостей легких. К статическим объемам относятся величины, которые измеряют после завершения дыхательного маневра без ограничения ско¬ рости (время) его выполнения. К статическим показателям относятся че¬ тыре первичных легочных объема: дыхательный объем (ДО-VT), резерв¬ ный объем вдоха (РОвд-IRV), резервный объем выдоха (РОвыд-ERV) и остаточный объем (O0-RV), а также и ёмкости: жизненная емкость легких (ЖЕЛ-VС), емкость вдоха (Ёвд-IС), функциональная остаточная емкость (ФОЕ-FRC) и общая емкость легких (ОЁЛ-TLC). При спокойном дыхании с каждым дыхательным циклом в легкие по¬ ступает объем воздуха, называемый дыхательным (VT). Величина VT у взрослого здорового человека весьма вариабельна; в состоянии покоя VT составляет в среднем около 0,5 л. Максимальный объем воздуха, который дополнительно человек спосо¬ бен вдохнуть после спокойного вдоха, называется резервным объемом вдоха (TRV). Этот показатель для человека среднего возраста и средних ан¬ тропометрических данных составляет около 1,5—1,8 л. Максимальиый_обьем воздуха, который чедовек донолнительно, может выдохнуть после спокойного-выдоха, называется резервным объемом вы¬ доха (ERV) и составляет 1,0—1,4 л. Гравитационный фактор оказывает вы¬ раженное влияние на этот показатель, поэтому он выше в вертикальном положении, чем в горизонтальном. Остаточный объем (RV) — объем, воздуха который, остается в легких по¬ сле максимального экспираторного усилия; он составляет 1,0—J,5 л. Его объём зависит от эффективности сокращения экспираторных мышц и ме¬ ханических свойств легких. С возрастом RV увеличивается. RV подразделя¬ ют на коллапсный (покидает легкое при полном двустороннем пневмото¬ раксе) и минимальный (остается в легочной ткани после пневмоторакса). Жизненная емкость.легких (VC) — это объем воздуха, который можно выдохнуть при максимальном экспираторном усилии после максимально¬ го вдоха. VC включает в себя VT, IRV и ERV. У мужчин среднего возраста VC варьирует.в пределах 3,5—5 л, у женщин — 3—4 л. Емкость вдоха (1С) — это сумма VT и IRV. У человека 1С составляет 2,0—2,3 л и не зависит от положения тела. Функционалшая остатоная емкость (FRC) — объем воздуха в легких после споконого выдоха — составляет около 2,5 л. FRC называют также конечным- экспираторным объемом. При достижении легкими FRC их внутренняя эластическая отдача уравновешивается наружной эластиче¬ ской отдачей грудной клетки, создавая отрицательное плевральное давле¬ ние. У здоровых взрослых лиц это происходит на уровне примерно 50 %. TLC при давлении в плевральной полости — 5 см вод. ст. FRC является суммой ERV и RV. На величину FRC существенно влияет уровень физической активности человека и положение тела в момент измерения. FRC в горизонтальном положении тела меньше, чем в положении сидя или стоя из-за высокого стояния купола диафрагмы. FRC может уменьшаться, если тело находится под водой вследствие уменьшения общей растяжимости грудной клетки. Общая емкость легких (TLC) — объем воздуха, находя¬ щийся в легких по завершении максимального вдоха. TLC представляет собой сумму VC и RV или FRC и 1С. Динамические величины характеризуют объемную скорость воздушного потока. Их определяют с учетом времени, затраченного на выполнение дыхательного маневра. К динамическим показателям относятся: объем форсированного выдоха за первую секунду (ОФВ1 — FEV1); форсированная жизненная емкость (ФЖЕЛ — FVC); пиковая объемная (PEV) ско¬ рость выдоха (ПОСвыд. — PEV) и др. Объемы и емкости легких здорового человека определяет ряд факторов: 1) рост, масса тела, возраст, расовая принадлежность, конституциональные особенности человека; 2) эластические свойства легочной ткани и дыхательных путей; 3) сократительные ха¬ рактеристики инспираторных и экспираторных мышц. Схематическое изображение статических легочных объемов и емкостей представлено на рис. 7.7.

Для определения легочных объемов и емкостей используются методы спирометрии, спирографии, пневмотахометрии и бодиплетизмографии. Для сопоставимости результатов измерений легочных объемов и емкостей полученные данные должны соотноситься со стандартными условиями: температуры тела 37 "С, атмосферного давления 101 кПа (760 мм рт.ст.), относительной влажности 100 %. Эти стандартные условия обозначают аб¬ бревиатурой BTPS (от англ. body temperature, pressure, saturated).

21. Количественная характеристика вентиляции легких.

22. Альвеолярная вентиляция легких. Диффузия газов.

Газовая смесь, поступившая в легкие при вдохе, распределяется на две неравные по объему и функциональному значению части. Одна из них не принимает участия в газообмене, так как заполняет воздухонос¬ ные пути (анатомическое мертвое пространство — Vd) и неперфузируемые кровью альвеолы (альвеолярное мертвое пространство). Сумма ана¬ томического и альвеолярного мертвых пространств называется физиологи¬ ческим мертвым пространством. У взрослого чeлoвeкa в положении стоя , объем мертвого пространства (Vd) составляет 150 мл воздуха находящегося в основном в воздухоносных путях. Эта часть дыхательного объема , участвует в вентиляции дыхательных путей и неперфузируемых альвеол. Отношение Vd к VT составляет 0,33. Ее величину можно рассчитать по уравнению Бора

Другая часть дыхательного объема поступает в респираторный отдел, представленный альвеолярными протоками, альвеолярными мешочками и собственно альвеолами, где принимает участие в газообмене. Эта часть дыхательного объема называется альвеолярным объемом. Она обеспечивает вентиляцию альвеолярного пространства. Объем альвеолярнрй вентиля¬ ции (VA) рассчитывают по формуле:

Не существует простых критериев для оценки неравномерности распре¬ деления вентиляции к кровотоку. Повышение соотношения объема мерт¬ вого пространства к дыхательному объему (Vd/VT) или увеличенная раз¬ ница парциального напряжения кислорода в артериях и альвеолах (A-aDO2) являются неспецифическими критериями неравномерности рас¬ пределения газообмена, однако эти изменения могут быть вызваны и дру¬ гими причинами (снижение дыхательного объема, повышенное анатоми¬ ческое мертвое пространство). Наиболее важными особенностями альвеолярной вентиляции являются: • интенсивность обновления газового состава, определяемая соотношени¬ ем альвеолярного объема и альвеолярной вентиляции; • изменения альвеолярного объема, которые могут быть связаны либо с увеличением или уменьшением размера вентилируемых альвеол, либо с изменением количества альвеол, вовлеченных в вентиляцию; • различия внутрилегочных характеристик сопротивления и эластичности, приводящие к асинхронности альвеолярной вентиляции; • поток газов в альвеолу или из нее определяется механическими характе¬ ристиками легких и дыхательных путей, а также силами (или давлени¬ ем), воздействующими на них. Механические характеристики обуслов¬ лены главным образом сопротивлением дыхательных путей потоку воз¬ духа и эластическими свойствами легочной паренхимы. Хотя существенные изменения размеров альвеол могут произойти за короткий промежуток времени (диаметр может измениться в 1,5 раза в те¬ чение 1 с), линейная скорость потока воздуха внутри альвеол очень мала. Размеры альвеолярного пространства таковы, что смешивание газа в альвеолярной единице происходит практически мгновенно как следствие дыхательных движений, кровотока и движения молекул (диффузия). Неравномерность альвеолярной вентиляции обусловлена и гравитаци¬ онным фактором — разницей транспульмонального давления в верхних и нижних отделах грудной клетки (апико-базальный градиент). В верти¬ кальном положении в нижних отделах это давление выше примерно на 8 см вод. ст. (0,8 кПа). Апико-базальный градиент всегда присутствует независимо от степени воздухонаполненности легких и в свою очередь определяет наполнение воздухом альвеол в разных отделах легких. В нор¬ ме вдыхаемый газ смешивается практически мгновенно с альвеолярным газом. Состав газа в альвеолах практически гомогенен в любую респира¬ торную фазу и в любой момент вентиляции. Любое повышение альвеолярного транспорта О2 и СО2, например при физической нагрузке, сопровождается повышением градиентов концент¬ рации газов, которые способствуют возрастанию их смешивания в альвео¬ лах. Нагрузка стимулирует альвеолярное смешивание путем повышения потока вдыхаемого воздуха и возрастания кровотока, повышает альвеолярно-капиллярный градиент давления дляО 2 и СО2. Феномен коллатеральной вентиляции важен для оптимального функци¬ онирования легких. Существует три типа коллатеральных соединений: • интеральвеолярные, или поры Кона. Каждая альвеола в норме имеет около 50 интеральвеолярных соединений от 3 до 13 мкм в диаметре; эти поры увеличиваются в размере с возрастом; • бронхоальвеолярные соединения, или каналы Ламберта, которые при¬ сутствуют в норме у детей и взрослых и иногда достигают в диаметре 30 мкм; • межбронхиолярные соединения, или каналы Мартина, которые не встречаются у здорового человека и появляются при некоторых заболе¬ ваниях, поражающих дыхательные пути и легочную паренхиму. Гравитация также оказывает влияние на легочный кровоток. Региона¬ льная перфузия единицы легочного объема возрастает по направлению от верхушек к базальным отделам легких в большей степени, чем это проис¬ ходит с вентиляцией. Поэтому в норме вентиляционно-перфузионное от¬ ношение (Va/Qc) снижается от верхушек к нижним отделам. Вентиляционно-перфузионные отношения зависят от положение тела, возраста и ве¬ личины растяжения легких. Не вся кровь, перфузирующая легкие, участвует в газообмене. В норме небольшая порция крови может перфузировать невентилируемые альвео¬ лы (так называемое шунтирование). У здорового человека отношение Va/Qc может варьировать в различных участках от нуля (циркуляторный шунт) до бесконечности (вентиляция мертвого пространства). Однако в большей части легочной паренхимы вентиляционно-перфузионное от¬ ношение составляет примерно 0,8. Состав альвеолярного воздуха оказы¬ вает влияние на кровоток в легочных капиллярах. При низком содер¬ жании О2 (гипоксии), а также понижении содержания СО2 (гипокапнии) в альвеолярном воздухе отмечается повышение тонуса гладких мышц легочных сосудов и их констрикция с возрастанием сосудистого сопро¬ тивления.

Процесс переноса О2и СО2 через альвеолярно-капиллярную мембрану осуществляется путем его физической диффузии, т.е. из области высоко¬ го в область низкого парциального давления. Диффузия газов описывается законом диффузии Фика, в соответствии с которым скорость переноса газов через мембрану прямо пропорциональна площади мембраны, разнице парциального давления по обе ее сторо¬ ны, константе диффузии (диффузионной способности) и обратно пропор¬ циональна толщине мембраны.

Общая площадь альвеолярно-капиллярной мембраны у человека со¬ ставляет 50—100 м2, а ее толщина приблизительно равна 0,5 мкм. Раство¬ римость СО2 значительно выше, чем О2 поэтому скорость переноса СО2 примерно в 23 раза выше по сравнению с О2. Перенос газов через мембрану можно рассматривать как определен¬ ное препятствие для движения газов (диффузионное сопротивление). Перенос О2 из легких в кровь лимитируется также скоростью связыва¬ ния кислорода гемоглобином. Диффузионная способность легких может быть разделена на два компонента: 1) диффузия через альвеолярно-капиллярную мембрану и мембрану эритроцита и 2) реакция с гемоглоби¬ ном. Оба этих компонента обозначают как «сопротивление» для переноса 02. Общая сумма сопротивлений представлена уравнением Ругтона— Форстера: