2 курс / Нормальная физиология / Физиология.-Шукуров-Ф.А
.pdfПаттерны дыхания, или типы вентиляции: 1) эйпноэ
–равномерные дыхательные циклы до 12-18 в минуту; 2) гиперпноэ – увеличение глубины дыхания без изменения ЧД
–такое дыхание отмечается при увеличении в крови углекислого газ (гиперкапнии); 3) тахипноэ – увеличение частоты дыхания без изменения глубины – такое дыхание может быть при уменьшении кислорода в артериальной крови (гипоксемии); 4) гипервентиляция – увеличение ЧД и глубины дыхания – такое дыхание отмечается при физических нагрузках; 5) паттерна дыхания с
периодическими задержками дыхания (апноэ) - такое дыхание может быть при разговоре, пении (при этом возникают периодические задержки на вдохе или выдохе) и при гипервентиляции достаточной продолжительности (более 15с).
Типы вентиляции, которые могут возникнуть при нарушении структур мозга: 1) Гаспиг, или редкое терминальное дыхание – проявляется судорожными вдохами-выдохами. Возникает при резкой гипоксии мозга. Как правило, затем наступает апноэ; 2) атактический тип дыхания – неравномерное, хаотическое, нерегулярное дыхание. Такое дыхание наблюдается при нарушении связи продолговатого мозга с варолиевым мостом; 3) апнейзис, или апнейстическое дыхание – отмечается длительный вдох и короткий выдох (при перерезке блуждающего нерва); 4)
дыхание типа Чейна-Стокса – постепенное возрастание амплитуды дыхания, потом сходит на нет, после паузы вновь постепенно возрастает – отмечается при нарушении работы дыхательных нейронов продолговатого мозга; 5) дыхание Биота – между нормальными дыхательными циклами возникают длительные паузы – до 30с. Такое дыхание возникает при повреждении дыхательных нейронов варолиевого моста; 6) дыхательная апраксия – при этом
281
больной не способен произвольно менять глубину и частоту дыхания отмечается при поражении лобных долей; 7)
нейрогенная гипервентиляция – при нарушении структур среднего мозга.
Отрицательное давление во внутриплевральной плоскости
Лёгкие покрыты серозной оболочкой – плеврой, состоящей из висцерального (покрывает ткань легкого) и париетального (покрывает грудную клетку) листков. Между висцеральным и париетальным листками плевры находится щелевидное пространство – внутриплевральная полость.
Давление в этой полости ниже атмосферного (рис.99).
Рис. 99. Способ определения давления в плевральной полости.
Плевральная полость (1) – это щелевидное пространство между висцеральным (5) и париетальным (2) листками плевры. Для определания давления в плевральной полости используется U образный манометр (3), который заполняется до определенного уровня водой – одно колено
282
манометра (а) соединяется с резиновой трубочкой, конец которого соединяется с полой иглой (б). Другое колено (в) общается с атмосферой. До введения полой иглы в плевральную полость (1) вода в обоих коленах находится на одном уровне (нулевой уровень, соответствующий величине атмосферного давления - 4). После введения полой иглы в плевральную полость, уровень воды в манометре в колене а (соединенное с плевральной полостью) поднимается, что свидетельствует о том, что давление в плевральной полости ниже атмосферного (отрицательное). Это давление колеблется в зависимости от акта вдоха (к концу спокойного вдоха -7-9 мм рт.ст., а к концу глубоко вдоха-15-20 мм рт.ст.) и выдоха (к концу спокойного выдоха -5-7 мм рт.ст., а к концу глубокого выдоха 1-12 мм рт.ст.). Таким образом, давление в плевральной полости уменьшается во время вдоха и увеличивается во время выдоха. В обоих случаях давлении в плевральной полости отрицательное, то есть ниже атмосферного. Уменьшение давления в плевральной полости во время вдоха (-9 мм рт.ст.) по сравнению с актом выдоха (-5 мм рт.ст.) происходит за счет изменения эластической тяги легких: во время вдоха (растяжение легких) эластическая тяга легких увеличивается давление в плевральной полости уменьшается до -9мм рт.ст., а во время выдоха (сжатие легких) эластическая тяга легких уменьшается и давление в плевральной полости увеличивается до -5 мм рт.ст.
Отрицательное давление в плевральной полости обусловлено тремя основными причинами: 1) отставанием темпа роста лёгких от темпа роста грудной клетки: У новорожденного в первые дни жизни внутриплевральное давление равно атмосферному. Начиная со втрой недели жизни, темпы роста грудной клетки превышают темпы роста
283
легкого, и давление в плевральной полости становится ниже атмосферного; 2) силами поверхностного натяжения пленки жидкости, выстилающей альвеолы (55-65% от всей эластической тяги легкого). Поверхностное натяжение создается за счет сурфактанта (вещество, покрывающее внутреннюю поверхность альвеол). Это вещество имеет низкое поверхностное натяжение и стабилизирует состояние альвеол: при вдохе это вещество предохраняет альвеолы от перерастяжения (молекулы сурфактанта находятся далеко друг от друга, что сопровождается повышением поверхностного натяжения); при выдохе – от спадения (молекулы сурфактанта расположены близко друг к другу, что сопровождается снижением величины поверхностного натяжения; 3) эластичностью альвеолярной ткани (35-45% от всей эластической тяги лёгких). В альвеолярной ткани имеются эластиновые волокна, которые вместе с коллагеновыми волокнами образуют спиральную сеть вокруг альвеол.. Длина эластиновых волокон при растяжении увеличивается почти в 2 раза, а коллагеновых волокон – на 10%. Следует отметить, что отрицательное давление зависит от эластической тяги лёгких: чем больше эластическая тяга лёгких, тем меньше давление в плевральной полости. При вдохе увеличивается эластическая тяга лёгких и давление в плевральной полости становится более отрицательным (уменьшается).
Дыхательные пути. Различают верхние и нижние дыхательные пути. Под верхними дыхательными путями
понимают полость носа, носоглотки и гортани. Нижние дыхательные пути – трахея и бронхи. Согласно классификации Вейбеля (1970) трахея делится на главные бронхи (левый и правый) – это первое поколение, или генерация, бронхов. Затем идет вторая генерация – долевые бронхи, 3-я генерация – сегментарные бронхи, 4-я – субсегментарные, затем 5-15-я генерация – бронхи, следуют
284
ветвления бронхов и бронхиол 16-24 генерации, где располагаются альвеолы – тонкостенные пузырьки, диаметром около 0,18-0,25 мм. В лёгких их около 300 млн., общая площадь которых до 90 м2.. Энергетика дыхания. При обычном дыхании (МОД = 6-8 л./мин.) затрачивается 0,3 кГм/мин. энергии, что составляет 2-3% от общих энергозатрат организма.
Вопросы для повторения.
А1
1.При сокращении наружных межреберных мышц: 1)ребра опускаются 2)ребра поднимаются; 3)осуществляется выдох; 4)объем легких уменьшается
2.При сокращении внутр.мер.мышцы: 1)сила, опускающая ребра больше, чем сила, поднимающая ребра; 2)внутриплевральное давление увеличивается; 3)увеличивается внутрилегочное давление; 4)увеличивается МП.
3.Глубокий выдох при грудном типе дыхания может происходить за счет: 1)сокр.нар.межр. мышц; 2)расслаблении диафрагмы;
3)сокр.внутр.межр.мышц; 4)расслаблении мышц бр.пресса.
4. ... отражает какая часть альвеолярного воздуха меняется на атмосферный при спокойном вдохе: 1)ДО; 2)КЛВ; 3)ДК; 4)емкость вд
5.На спирограмме можно определить: 1)все 4 легочных объема; 2)только два легочных объема;3)только три легочных объема.
А2
1)При гипервентиляции происходит: 1) увеличение КЛВ; 2) увеличение МОД; 3) увеличение АВ; 4) уменьшение КЛВ
2.Для определения ЖЕЛ необходимо знать: 1) ОО; 2) емкость вдоха; 3) Ровд; 4) ФОЕЛ.
3.При глубоком вдохе: 1) уменьшается внутриплевральное давление; 2) уменьшается внутриальвеолярное давление; 3) купол диафрагмы максимально поднимается; 4) сокращаются наружние межреберные мышцы.
4.На спирограмме можно определить: 1)ФОЕЛ; 2) увеличивается АВ; 3) емкость вдоха; 4) ЧД
5.С увеличением частоты дыхания: 1) увеличивается КЛВ; 2) увеличиваетс АВ; 3) уменьшается КЛВ; 4) увеличивается МОД
285
Б
1.При сокращении диафрагмы происходит акт выдоха, потому что при этом поднимаются рёбра: 1)ННН; 2)ННВ; 3)ВВВ; 4)ВВН.
2.Во время вдоха увеличивается внутриальвеолярное давление, потому что при этом происходит растяжение легких: 1)ВВВ; 2)ВНН; 3)ННН; 4)НВН.
3.При увеличении остаточного объема увеличивается ЖЕЛ, потому что при этом увеличивается ОЕЛ: 1)ВВВ; 2)НВВ; 3)ННВ; 4)ННН.
4.При гипервентиляции увеличивается МОД, потому что при этом увеличивается только ДО: 1)ВВВ; 2)ВНВ; 3)ВНН; 4)НВВ.
5.На спирограмме нельзя определить ЖЕЛ, потому что на спирограмме не регистрируется остаточный объем: 1)НВВ; 2)ВВВ; 3)ННВ; 4)НВН.
В
1.Тип вентиляции при котором увеличивается только ЧД (8)
2.Показтель, определяемый при помощи Не (10,5)
3.Показатель, определяемый при глубоком и частом дыхании (12,10)
4.Мышца, при сокращении которой увеличивается объем грудной клетки в вертикальной плоскости (9)
5.Процесс, при котором происходит увеличение внутриплеврального давления (5)
Д
1.При сокращении наружной … … ребра … и … … … увеличивается, что приводит к уменьшению … …, легкие …, уменьшается … … и воздух из
…поступает в …
2.Для определения ОО необходим …, так как этот газ не … … С этой целью испытуемого на высоте … … подключают к мешку Дугласа со …
…с … известной концентрации.
3.Для определения КЛВ необходимо от … … вычесть … … … и … на … …
…… Этот показатель отражает … … … … меняется на … при … …
4.При сокращении внутр.межр.м. … … … и происходит … … … типа дыхания. Спокойный выдох процесс …, так как при этом не … … …
5.Для определения общей … … необходимо знать … объема: … …, … …
…, … … … и … …, из которых … … нельзя определить на спирограмме, так как этот объем не … в …
Е
Задачи
286
1.Объясните почему выдыхаемый воздух по сравнению с альвеолярным имеет более высокое содержание кислорода и менее низкое содержание углекислого газа. Известно, что азот не участвует в газообмене, почему в выдыхаемом воздухе несколько выше процент азота, чем во вдыхаемом?
2.ЖЕЛ равен 3000мл, ДО равен 400мл. Вычислить объем альвеолярного воздуха и КЛВ, если соотношение объемов ЖЕЛ нормальное, а объем МП 150 мл
3.Рассчитать АВ, если на расстоянии 25 мм спирограммы отмечается 9 дыхательных циклов, а расстояние от спокойного вдоха до спокойного выдоха 15 мм.
4.Рассчитать КЛВ, если расстояние на спирограмме от спокойного вдоха до спокойного выдоха 15мм, а до глубокого выдоха 56мм. После смешивания 3 л воздуха 10% Не с остаточным объемом легких концентрация Не уменьшилась до 7,5%.
5.У женщины 38 лет, ростом 174см и весом 70 кг на спирограмме расстояние от максимального вдоха до максимального выдоха соответствует 68см. Рассчитать ЖЕЛ и сделать заключение.
Газообмен в лёгких
Этот процесс осуществляется за счет диффузии газов (кислорода и углекислого) через альвеолярно-капиллярную мембрану (АКМ), которая состоит из следующих слоев (рис.
100).
Следует отметить, что два слоя АКМ (интерсцитиальная жидкость и плазма) представляют собой жидкость, поэтому на способность проникновения газов через АКМ влияет их растворимость в жидкой среде: чем больше растворимость газа в жидкости, тем большее количество его проходит через АКМ.
Факторы, влияющие на диффузию газов через альвеолярно-капиллярную мембрану:
287
градиент (разница) парциального давления газов в альвеолярном воздухе и парциального напряжения этих газов в крови. Парциальное давление – это давление отдельного газа в газовой смеси. Для его расчета необхо-
Рис. 100. Альвеолярно-капиллярная мембрана (АКМ). АКМ состоит из следующих слоев: альвеолярной мембраны (3); интерсцитиальной жидкости (2 - между альвеолярной мембраной и стенкой капилляр малого круга кровообращения - К); эндотели капилляр (4); плазмой крови (5) и оболочкой эритроцита (6).
димо знать общее давление газов и процентное содержание газов. Так, например, атмосферное давление на уровне моря 760 мм рт.ст. и его составляют кислород (20,93%), углекислый газ (0,03-0,05%) и азот (79,05%). Зная это, можно расчитать парциальное давление любого газа. Внутриальвеолярное давление соответствует атмосферному, однако в альвеолах имеются водяные пары, давление которых составляет 47 мм рт.ст., поэтому, прежде, чем расчитывать парциальное давление газов в альвеоле, необходимо определить давление всех газов в авльвеолярном воздухе (760 – 47 = 713). Теперь, зная процентное содержание газов в альвеолярном воздухе
288
(кислорода – 14%, углекислого газа – 5,5%), можно определить парциальное давление этих газов. Для расчета парциального давления в выдыхаемом воздухе необходимо знать процентное содержание этих газов (кислорода – 16%, углекислого газа – 4%). Из вышеизложенного следует, что в выдыхаемом воздухе содержится больше кислорода и меньше углекислого газа, чем в альвеолярном воздухе. Это связано с тем, что выдыхаемый воздух состоит из атмосферного воздуха (150 мл – объем мертвого пространства) и альвеолярного воздуха (350 мл).
Парциальное напряжение газов – это давление отдельного газа, растворенного в жидкости, в данном случае в плазме крови. На уровне моря парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе составляет 100 мм рт.ст., а парциальное давление углекислого газа – 40 мм рт.ст. Парциальное напряжение газов в крови соответственно составляет 40 и 48 мм рт.ст. Таким образом, диффузию кислорода через альвеолярно-капиллярную мембрану обеспечивает сила в 60 мм рт.ст., а диффузию углекислого газа – 8 мм рт.ст. (для СО2 требуется значительно меньше силы, так как растворимость СО2 в жидкости в 20 раз больше, чем растворимость О2). Таким образом, чем больше градиент давления, тем больше диффузия газов через альвеолярнокапиллярную мембрану;
площадь альвеол: чем больше площадь, тем больше диффузия газов;
толщина альвеолярно-капиллярной мембраны: чем больше толщина, тем меньше диффузия газов;
скорость кровотока: чем больше скорость кровотока, тем больше диффузия;
время: чем больше время, тем больше диффузия;
растворимость газов в жидкости: чем больше растворимость, тем больше диффузия.
289
В клинике широко используется понятие
«диффузионная способность лёгких» (ДЛ). ДЛ – это отношение объема газа, продиффундировавшего через легочную мембрану за 1 минуту в расчете на 1 мм рт.ст. градиента давления. Расчет градиента давления осуществляется с учетом градиента на протяжении всего легочного капилляра. Например, для кислорода в альвеолярном воздухе парциальное давление 100 мм рт.ст. (если человек находится на уровне моря), в капилляре на начальном конце – 40 мм.рт.ст., на дистальном конце – 100 мм рт.ст., средний градиент – 10 мм рт.ст. В норме человек поглощает 250-300 мл кислорода за 1 мин. Следовательно ДЛ по кислороду равна 25-30 мл/мин.мм рт.ст.
Для углекислого газа средний градиент составляет 0,4- 0,5 мм рт.ст. В норме человек выделяет 250 мл углекислого газа в 1 мин. Следовательно ДЛ по углекислому газу составляет 620 мл/мин.мм рт.ст. Контакт крови с альвеолярным воздухом происходит за 0,3 – 0,7с. За этот период происходит полное выравнивание парциального напряжение газов в крови с парциальным давлением этих газов в альвеолярном воздухе с учетом соответствия вентиляции и кровотока.
Вентиляционно-перфузионное соотношение – это отношение альвеолярной вентиляции к перфузии (кровотоку через капилляры малого круга кровообращения). В норме АВ = 4 – 5 л, а перфузия (минутный объем крови, протекающий через капилляры малого круга кровообращения) – 5 л, поэтому отношение вентиляции к перфузии составляет 0,8 – 1,0 (4/5, 5/5). Из вышеизложенного видно, что отмечается неравномерность вентиляции к кровотоку. Это связано с тем, что основание лёгких хорошо перфузируется и плохо вентилируется, а верхушка лёгких , наоборот – плохо перфузируется и хорошо вентилируется. Несмотря на сушествование альвеолярно-капиллярного рефлекса,
290