Ud over statiske indikatorer, der karakteriserer graden af ​​fysisk udvikling af åndedrætsapparatet, er der yderligere - dynamisk indikatorer, der giver information om effektiviteten af ​​lungeventilation og den funktionelle tilstand af luftvejene.

Forceret vital kapacitet (FVC)- mængden af ​​luft, der kan udåndes under forceret udånding efter en maksimal inspiration.

Definition af faktisk FVC . Efter en maksimal, langsom vejrtrækning fra atmosfæren, tag muligvis hurtigt maksimal udløb i spirometeret. Sammenlign din faktiske VC (se tidligere arbejde) med FVC.

Normalt er forskellen mellem VC og FVC 100-300 ml. En stigning i denne forskel til 1500 ml eller mere indikerer modstand mod luftstrøm på grund af indsnævring af lumen i de små bronkier. Varigheden af ​​den hurtigste udånding varierer fra 1,5 til 2,5 s.

Beregning af forfalden FVC . Den korrekte VC-værdi kan beregnes ved hjælp af den passende formel:

0,0592 Í R - 0,025 Í B - 4,24 (mænd); 0,0460 Í P - 0,024 Í B - 2,852 (kvinder);

hvor, P - højde i centimeter; B - alder;

Respirationsfrekvens (RR)- antallet af respirationscyklusser (indånding-udånding) på 1 min. Tæl antallet af vejrtrækninger du tager på et minut.

Minut respirationsvolumen (MOD)- mængden af ​​ventileret luft i lungerne på 1 min. Faktisk MOD bestemt ud fra de målte tidevandsvolumener som følger:

MOD = TIL Í BH.

Behørig minutvolumen (dMOD ) kan beregnes ved hjælp af følgende formel:

dMOD \u003d DOO / (7,07 Í 40);

DOO er den korrekte basaludveksling, som også beregnes af formlen:

66,47 + 13,7 Í R + 5 Í H - 6,75 Í A (mænd);

65,59 + 19,59 Í R + 1,85 Í N - 4,67 Í A (kvinder);

hvor P er kropsvægt, kg, H er højde, cm, A er alder, år.

Alveolær ventilation- mængden af ​​indåndet luft, der kommer ind i alveolerne.

AB = 66-80% af MOD.

Maksimal lungeventilation (MVL) – den maksimale mængde luft, der ventileres i lungerne på 1 minut. Faktisk MVL kan defineres sådan:

MVL \u003d VC Í BH

Imidlertid er dens direkte bestemmelse vanskelig, da meget dyb og hyppig vejrtrækning i et minut vil føre til en krænkelse af blodets gassammensætning og en forringelse af velvære. Derfor er det tilrådeligt at bestemme den maksimale respirationsfrekvens i en rolig vejrtrækningsdybde. Normalt skal den være 70 - 100 l/min.

Forfalden MVL (dMVL) kan beregnes ved hjælp af følgende formel:

dMVL = JEL Í 25 (mænd); dMVL \u003d JEL Í 26 (kvinder);

Åndedrætsreserve (RD)- en indikator, der kendetegner muligheden for at øge ventilationen.

MVL - MOD.

RD = ------------------ Í 100

Normalt er denne forskel 85 - 90 % af MVL.

Formulering af protokollen.

1. Mål de angivne statiske og dynamiske indikatorer for ekstern respiration. Registrer måleresultaterne i en notesbog.

2. Beregn korrekte respiratoriske værdier, hvor det er muligt, og sammenlign dem med målte værdier.

3. Hvis det er umuligt at beregne den korrekte værdi, sammenligne de målte faktiske værdier med gennemsnitsværdierne for eksterne respirationsindikatorer (tabel 1): Beregn % afvigelsen af ​​de faktiske værdier fra de forfaldne, udfyld i bordet.:

Tabel 1. Gennemsnitlige værdier af de vigtigste indikatorer for ekstern respiration.

Lungeventilation er en kontinuerlig reguleret proces til opdatering af gassammensætningen af ​​luften i lungerne. Ventilation af lungerne er tilvejebragt ved indføring af atmosfærisk luft rig på ilt i dem, og fjernelse af gas, der indeholder overskydende kuldioxid under udånding.

Pulmonal ventilation er kendetegnet ved minut respirationsvolumen. I hvile indånder og udånder en voksen 500 ml luft med en frekvens på 16-20 gange i minuttet (minut 8-10 liter), en nyfødt trækker vejret oftere - 60 gange, et barn på 5 år - 25 gange i minuttet . Luftvejenes volumen (hvor gasudveksling ikke forekommer) er 140 ml, den såkaldte luft i det skadelige rum; således kommer 360 ml ind i alveolerne. Sjælden og dyb vejrtrækning reducerer mængden af ​​skadeligt rum, og det er meget mere effektivt.

Statiske volumener inkluderer værdier, der måles efter afslutningen af ​​en respirationsmanøvre uden at begrænse hastigheden (tiden) for dens implementering.

De statiske indikatorer omfatter fire primære lungevolumener: - tidalvolumen (TO - VT);

Inspiratorisk reservevolumen (IRV);

Ekspiratorisk reservevolumen (ERV - ERV);

Restvolumen (OO - RV).

Samt containere:

Vital kapacitet af lungerne (VC - VC);

Inspiratorisk kapacitet (Evd - IC);

Funktionel restkapacitet (FRC - FRC);

Total lungekapacitet (TLC).

Dynamiske størrelser karakteriserer luftstrømmens volumetriske hastighed. De bestemmes under hensyntagen til den tid, der bruges på gennemførelsen af ​​respirationsmanøvren. Dynamiske indikatorer omfatter:

Forceret udåndingsvolumen i det første sekund (FEV 1 - FEV 1);

Tvunget vital kapacitet (FZhEL - FVC);

Peak volumetrisk (PEV) ekspiratorisk flowhastighed (PEV) osv.

Volumen og kapacitet af lungerne hos en rask person bestemmes af en række faktorer:

1) højde, kropsvægt, alder, race, konstitutionelle træk ved en person;

2) elastiske egenskaber af lungevæv og luftveje;

3) kontraktile egenskaber af de inspiratoriske og eksspiratoriske muskler.

Spirometri, spirografi, pneumotachometri og kropsplethysmografi bruges til at bestemme lungevolumener og kapaciteter.

For at sammenligne resultaterne af målinger af lungevolumener og kapaciteter skal de opnåede data korreleres med standardbetingelser: kropstemperatur 37 ° C, atmosfærisk tryk 101 kPa (760 mm Hg), relativ luftfugtighed 100 %.

Tidevandsvolumen

Tidalvolumen (TO) er volumenet af luft, der indåndes og udåndes under normal vejrtrækning, svarende til et gennemsnit på 500 ml (med udsving fra 300 til 900 ml).

Omkring 150 ml af det er volumenet af funktionel dødrumsluft (VFMP) i strubehovedet, luftrøret, bronkierne, som ikke deltager i gasudvekslingen. Den funktionelle rolle for HFMP er, at den blander sig med den indåndede luft, befugter og opvarmer den.

udløbsreservevolumen

Det ekspiratoriske reservevolumen er volumenet af luft svarende til 1500-2000 ml, som en person kan udånde, hvis han efter en normal udånding laver en maksimal udånding.

Inspiratorisk reservevolumen

Inspiratorisk reservevolumen er den mængde luft, som en person kan indånde, hvis han efter en normal inspiration trækker vejret maksimalt. Lige 1500 - 2000 ml.

Lungernes vitale kapacitet

Vitalkapacitet (VC) - den maksimale mængde luft, der udåndes efter den dybeste vejrtrækning. VC er en af ​​hovedindikatorerne for tilstanden af ​​det eksterne åndedrætsapparat, der er meget udbredt i medicin. Sammen med restvolumenet, dvs. mængden af ​​luft, der er tilbage i lungerne efter den dybeste udånding, danner VC den samlede lungekapacitet (TLC).

Normalt er VC omkring 3/4 af den samlede lungekapacitet og karakteriserer det maksimale volumen, inden for hvilket en person kan ændre dybden af ​​sin vejrtrækning. Med rolig vejrtrækning bruger en sund voksen en lille del af VC: indånder og udånder 300-500 ml luft (det såkaldte tidalvolumen). Samtidig er det inspiratoriske reservevolumen, dvs. den mængde luft, som en person er i stand til at indånde yderligere efter et stille åndedrag, og det ekspiratoriske reservevolumen, svarende til volumen af ​​yderligere udåndet luft efter en stille udånding, er i gennemsnit omkring 1500 ml hver. Under træning øges tidalvolumen ved at bruge de inspiratoriske og eksspiratoriske reserver.

Lungernes vitale kapacitet er en indikator for mobiliteten af ​​lungerne og brystet. På trods af navnet afspejler det ikke parametrene for åndedræt i virkelige (“livs”) forhold, da selv med de højeste behov, som kroppen har for åndedrætssystemet, når åndedrætsdybden aldrig den maksimalt mulige værdi.

Fra et praktisk synspunkt er det ikke tilrådeligt at etablere en "enkelt" norm for lungernes vitale kapacitet, da denne værdi afhænger af en række faktorer, især alder, køn, kropsstørrelse og position, og graden af ​​kondition.

Med alderen falder lungernes vitale kapacitet (især efter 40 år). Dette skyldes et fald i lungernes elasticitet og mobiliteten i brystet. Kvinder har i gennemsnit 25 % mindre end mænd.

Vækstafhængighed kan beregnes ved hjælp af følgende ligning:

VC=2,5*højde (m)

VC afhænger af kroppens position: i lodret stilling er den noget større end i vandret stilling.

Dette forklares af det faktum, at der i en oprejst stilling er mindre blod indeholdt i lungerne. Hos trænede mennesker (især svømmere, roere) kan det være op til 8 liter, da atleter har højt udviklede respiratoriske hjælpemuskler (pectoralis major og minor).

Resterende volumen

Residualvolumen (VR) er den mængde luft, der forbliver i lungerne efter maksimal udånding. Lige 1000 - 1500 ml.

Total lungekapacitet

Den samlede (maksimale) lungekapacitet (TLC) er summen af ​​respirations-, reserve- (indånding og udånding) og restvolumener og er 5000 - 6000 ml.

Undersøgelsen af ​​respirationsvolumener er nødvendig for at vurdere kompensationen for respirationssvigt ved at øge vejrtrækningsdybden (indånding og udånding).

Lungernes vitale kapacitet. Systematisk idræt og sport bidrager til udviklingen af ​​åndedrætsmuskler og udvidelse af brystet. Allerede 6-7 måneder efter starten af ​​svømning eller løb kan lungernes vitale kapacitet hos unge atleter øges med 500 cc. og mere. Dets fald er et tegn på overarbejde.

Lungernes vitale kapacitet måles med en speciel enhed - et spirometer. For at gøre dette skal du først lukke hullet i spirometerets indre cylinder med en prop og desinficere dets mundstykke med alkohol. Efter en dyb indånding, tag en dyb indånding gennem mundstykket, der tages ind i din mund. I dette tilfælde bør luften ikke passere gennem mundstykket eller gennem næsen.

Målingen gentages to gange, og det højeste resultat noteres i dagbogen.

Lungernes vitale kapacitet hos mennesker varierer fra 2,5 til 5 liter, og hos nogle atleter når den 5,5 liter eller mere. Lungernes vitale kapacitet afhænger af alder, køn, fysisk udvikling og andre faktorer. At reducere den med mere end 300 cc kan tyde på overarbejde.

Det er meget vigtigt at lære fuld dyb vejrtrækning, for at undgå at forsinke det. Hvis respirationsfrekvensen i hvile normalt er 16-18 pr. minut, kan denne frekvens nå 40 eller mere under fysisk anstrengelse, når kroppen har brug for mere ilt. Hvis du oplever hyppig overfladisk vejrtrækning, åndenød, skal du stoppe med at træne, notere dette i selvkontroldagbogen og konsultere en læge.

For en fridykker er lungerne det vigtigste "arbejdsredskab" (selvfølgelig efter hjernen), så det er vigtigt for os at forstå lungernes struktur og hele vejrtrækningsprocessen. Normalt, når vi taler om respiration, mener vi ekstern respiration eller ventilation af lungerne – den eneste proces i åndedrætskæden, som vi bemærker. Og overveje vejrtrækning bør begynde med det.

Strukturen af ​​lungerne og brystet

Lungerne er et porøst organ, der ligner en svamp, der i sin struktur ligner en ophobning af individuelle bobler eller en klase vindruer med et stort antal bær. Hver "bær" er en pulmonal alveolus (lungevesikel) - et sted, hvor lungernes hovedfunktion udføres - gasudveksling. Mellem luften i alveolerne og blodet ligger en luft-blodbarriere dannet af meget tynde vægge af alveolerne og blodkapillæren. Det er gennem denne barriere, at der sker diffusion af gasser: ilt kommer ind i blodet fra alveolerne, og kuldioxid kommer ind i alveolen fra blodet.

Luft kommer ind i alveolerne gennem luftvejene - trochea, bronkier og mindre bronkioler, som ender i alveolære sække. Forgreningen af ​​bronkierne og bronkiolerne danner lapper (den højre lunge har 3 lapper, den venstre har 2 lapper). I gennemsnit er der i begge lunger omkring 500-700 millioner alveoler, hvis åndedrætsoverflade varierer fra 40 m 2 ved udånding til 120 m 2 ved indånding. I dette tilfælde er et større antal alveoler placeret i de nedre sektioner af lungerne.

Bronkierne og luftrøret har en bruskbase i deres vægge og er derfor ret stive. Bronkioler og alveoler er blødvæggede og kan derfor kollapse, det vil sige klæbe sammen som en tømt ballon, hvis der ikke opretholdes noget lufttryk i dem. For at forhindre dette i at ske, er lungerne, som et enkelt organ, dækket på alle sider med en lungehinde - en stærk hermetisk membran.

Lungehinden har to lag - to blade. Et ark er tæt knyttet til den indre overflade af det stive bryst, det andet omgiver lungerne. Mellem dem er pleurahulen, som opretholder undertrykket. På grund af dette er lungerne i en udrettet tilstand. Negativt tryk i pleurarummet skyldes lungernes elastiske rekyl, det vil sige lungernes konstante ønske om at reducere deres volumen.

Lungernes elastiske rekyl skyldes tre faktorer:
1) elasticiteten af ​​vævet i alveolernes vægge på grund af tilstedeværelsen af ​​elastiske fibre i dem
2) bronkial muskeltonus
3) overfladespænding af væskefilmen, der dækker den indre overflade af alveolerne.

Den stive ramme af brystet består af ribben, som er fleksible, takket være brusk og led, fastgjort til rygsøjlen og leddene. På grund af dette øges og falder brystet i volumen, mens den opretholder den nødvendige stivhed for at beskytte de organer, der er placeret i brysthulen.

For at indånde luft skal vi skabe et lavere tryk i lungerne end atmosfærisk tryk og udånde et højere. Til indånding er det således nødvendigt at øge volumen af ​​brystet, til udånding - et fald i volumen. Faktisk bruges det meste af åndedrættet på indånding; under normale forhold udføres udånding på grund af lungernes elastiske egenskaber.

Den vigtigste åndedrætsmuskel er mellemgulvet - en hvælvet muskuløs skillevæg mellem brysthulen og bughulen. Konventionelt kan dens grænse trækkes langs den nederste kant af ribberne.

Ved indånding trækker mellemgulvet sig sammen og strækker sig med en aktiv handling mod de nedre indre organer. I dette tilfælde skubbes de ukomprimerbare organer i bughulen ned og til siderne, hvilket strækker væggene i bughulen. Med et stille åndedrag falder membranens kuppel med ca. 1,5 cm, og den lodrette størrelse af brysthulen øges tilsvarende. Samtidig divergerer de nederste ribben noget, hvilket øger brystets omkreds, hvilket især er mærkbart i de nederste sektioner. Ved udånding slapper mellemgulvet passivt af og trækkes op af senerne, der holder det i sin rolige tilstand.

Ud over mellemgulvet deltager de ydre skrå interkostale og intercartilaginøse muskler også i stigningen i brystets volumen. Som et resultat af stigningen af ​​ribbenene øges forskydningen af ​​brystbenet fremad og afgangen af ​​ribbens laterale dele til siderne.

Ved meget dyb intensiv vejrtrækning eller med en stigning i inhalationsmodstanden indgår en række ekstra respiratoriske muskler i processen med at øge brystets volumen, hvilket kan hæve ribbenene: scalariform, pectoralis major og minor, serratus anterior. Hjælpemusklerne ved inhalation omfatter også de muskler, der strækker brysthvirvelsøjlen og fikserer skulderbæltet, når de støttes af armene foldet tilbage (trapezius, rhomboid, hævning af scapula).

Som nævnt ovenfor forløber et roligt åndedræt passivt, næsten på baggrund af afslapning af inspirationsmusklerne. Med aktiv intensiv udånding er musklerne i bugvæggen "forbundet", som et resultat af, at volumenet af bughulen falder, og trykket i det stiger. Trykket overføres til membranen og hæver den. På grund af reduktionen de indre skrå interkostale muskler sænker ribbenene og bringer deres kanter tættere på.

Åndedrætsbevægelser

I det almindelige liv, hvor man observerer sig selv og sine bekendte, kan man både se vejrtrækningen, der hovedsagelig leveres af mellemgulvet, og vejrtrækningen, der hovedsagelig leveres af de interkostale musklers arbejde. Og det er inden for normalområdet. Skulderbæltets muskler er oftere forbundet med alvorlige sygdomme eller intensivt arbejde, men næsten aldrig hos relativt raske mennesker i normal tilstand.

Det antages, at vejrtrækning, primært leveret af mellemgulvets bevægelser, er mere typisk for mænd. Normalt er indånding ledsaget af en let fremspring af bugvæggen, udånding af dens let tilbagetrækning. Dette er abdominal vejrtrækning.

Hos kvinder er brystet type vejrtrækning mest almindelig, primært tilvejebragt af arbejdet i de interkostale muskler. Dette kan skyldes en kvindes biologiske parathed til moderskab og som følge heraf med besvær med at trække vejret i maven under graviditeten. Med denne type vejrtrækning foretages de mest mærkbare bevægelser af brystbenet og ribbenene.

Åndedræt, hvor skuldre og kraveben aktivt bevæger sig, er tilvejebragt af arbejdet i skulderbæltets muskler. Ventilation af lungerne i dette tilfælde er ineffektiv og vedrører kun toppen af ​​lungerne. Derfor kaldes denne type vejrtrækning apikal. Under normale forhold forekommer denne type vejrtrækning praktisk talt ikke og bruges enten under visse gymnastik eller udvikler sig med alvorlige sygdomme.

I fridykning mener vi, at abdominal eller maveånding er den mest naturlige og produktive type vejrtrækning. Det samme siges i yoga og pranayama.

For det første fordi der er flere alveoler i lungernes nedre lapper. For det andet er åndedrætsbevægelser forbundet med vores autonome nervesystem. Maveånding aktiverer det parasympatiske nervesystem - bremsepedalen for kroppen. Thorax vejrtrækning aktiverer det sympatiske nervesystem - gaspedalen. Ved aktiv og lang apikal vejrtrækning sker der restimulering af det sympatiske nervesystem. Dette virker begge veje. Så paniske mennesker trækker altid vejret apikale. Og omvendt, hvis du trækker vejret roligt med maven i noget tid, falder nervesystemet til ro, og alle processer bremses.

lungevolumener

Under stille vejrtrækning indånder og udånder en person omkring 500 ml (fra 300 til 800 ml) luft, denne luftmængde kaldes tidevandsvolumen. Ud over det sædvanlige tidevandsvolumen kan en person med det dybeste åndedræt inhalere yderligere cirka 3000 ml luft - dette er inspiratorisk reservevolumen. Efter en normal rolig udånding er en almindelig rask person i stand til at "presse ud" omkring 1300 ml luft fra lungerne med spændingen i udåndingsmusklerne - det er udløbsreservevolumen.

Summen af ​​disse mængder er vital kapacitet (VC): 500 ml + 3000 ml + 1300 ml = 4800 ml.

Som du kan se, har naturen forberedt os på næsten en tidobling af muligheden for at "pumpe" luft gennem lungerne.

Tidevandsvolumen er et kvantitativt udtryk for vejrtrækningsdybden. Lungernes vitale kapacitet er den maksimale mængde luft, der kan bringes ind eller ud af lungerne under en indånding eller udånding. Den gennemsnitlige vitale kapacitet af lungerne hos mænd er 4000 - 5500 ml, hos kvinder - 3000 - 4500 ml. Fysisk træning og forskellige bryststrækninger kan øge VC.

Efter maksimal dyb udånding er der ca. 1200 ml luft tilbage i lungerne. Det her - restvolumen. Det meste af det kan kun fjernes fra lungerne med en åben pneumothorax.

Det resterende volumen bestemmes primært af elasticiteten af ​​mellemgulvet og de interkostale muskler. At øge mobiliteten i brystet og reducere restvolumen er en vigtig opgave i forberedelsen til dykning til store dybder. Dyk under restvolumen for den gennemsnitlige utrænede person er dyk dybere end 30-35 meter. En af de populære måder at øge mellemgulvets elasticitet og reducere det resterende volumen af ​​lungerne er at regelmæssigt udføre uddiyana bandha.

Den maksimale mængde luft, der kan være i lungerne, kaldes total lungekapacitet, det er lig med summen af ​​restvolumen og lungernes vitale kapacitet (i det anvendte eksempel: 1200 ml + 4800 ml = 6000 ml).

Luftmængden i lungerne ved slutningen af ​​en stille udånding (med afslappede åndedrætsmuskler) kaldes funktionel resterende lungekapacitet. Det er lig med summen af ​​restvolumenet og det ekspiratoriske reservevolumen (i det anvendte eksempel: 1200 ml + 1300 ml = 2500 ml). Funktionel resterende lungekapacitet er tæt på volumenet af alveolær luft før inhalation.

Lungeventilation bestemmes af mængden af ​​luft, der indåndes eller udåndes pr. tidsenhed. Normalt målt minutvolumen af ​​vejrtrækning. Ventilation af lungerne afhænger af vejrtrækningens dybde og hyppighed, som i hvile varierer fra 12 til 18 vejrtrækninger i minuttet. Åndedrættets minutvolumen er lig med produktet af respirationsvolumenet og respirationsfrekvensen, dvs. omkring 6-9 liter.

For at vurdere lungevolumener anvendes spirometri - en metode til at studere funktionen af ​​ekstern respiration, som omfatter måling af volumetriske og hastighedsindikatorer for respiration. Vi anbefaler denne undersøgelse til alle, der har planer om seriøst at engagere sig i fridykning.

Luft er ikke kun i alveolerne, men også i luftvejene. Disse omfatter næsehulen (eller mund med oral vejrtrækning), nasopharynx, larynx, luftrør, bronkier. Luften i luftvejene (med undtagelse af de respiratoriske bronkioler) deltager ikke i gasudvekslingen. Derfor kaldes luftvejenes lumen anatomisk dødrum. Ved indånding kommer de sidste portioner atmosfærisk luft ind i det døde rum og forlader det uden at ændre sammensætningen, når de udånder.

Volumenet af anatomisk dødt rum er omkring 150 ml, eller omkring 1/3 af tidalvolumenet under stille vejrtrækning. De der. af 500 ml indåndet luft, kommer kun omkring 350 ml ind i alveolerne. I alveolerne i slutningen af ​​en rolig udånding er der omkring 2500 ml luft, derfor fornyes kun 1/7 af alveolerne ved hvert roligt åndedrag.

• < Tilbage

En af de vigtigste egenskaber ved ekstern respiration er minutvolumen af ​​respiration (MOD). Lungeventilation bestemmes af mængden af ​​luft, der indåndes eller udåndes pr. tidsenhed. MOD er ​​produktet af tidalvolumen gange respirationsfrekvens.. Normalt i hvile er DO 500 ml, frekvensen af ​​respirationscyklusser er 12 - 16 pr. minut, derfor er MOD 6 - 7 l/min. Maksimal ventilation af lungerne er den mængde luft, der passerer gennem lungerne på 1 minut under den maksimale frekvens og dybde af åndedrætsbevægelser.

Alveolær ventilation

Så ekstern respiration eller ventilation af lungerne sikrer, at cirka 500 ml luft kommer ind i lungerne under hvert åndedrag (DO). Mætningen af ​​blodet med ilt og fjernelse af kuldioxid sker når kontakt mellem blodet i lungekapillærerne med luften i alveolerne. Alveolær luft er det indre gasmiljø i pattedyrs og menneskers krop. Dens parametre - indholdet af ilt og kuldioxid - er konstante. Mængden af ​​alveolær luft svarer tilnærmelsesvis til lungernes funktionelle restkapacitet - den mængde luft, der bliver tilbage i lungerne efter en stille udånding, og er normalt 2500 ml. Det er denne alveolære luft, der fornyes af atmosfærisk luft, der kommer ind gennem luftvejene. Man skal huske på, at ikke al den indåndede luft er involveret i pulmonal gasudveksling, men kun den del af den, der når alveolerne. Derfor, for at vurdere effektiviteten af ​​pulmonal gasudveksling, er det vigtigt ikke så meget lungeventilation som alveolær ventilation.

Som du ved, deltager en del af tidalvolumenet ikke i gasudveksling og fylder det anatomisk døde rum i luftvejene - cirka 140 - 150 ml.

Derudover er der alveoler, der i øjeblikket er ventileret, men ikke forsynet med blod. Denne del af alveolerne er det alveolære døde rum. Summen af ​​anatomiske og alveolære døde rum kaldes funktionelt eller fysiologisk dødt rum. Cirka 1/3 af respirationsvolumenet falder på ventilationen af ​​det døde rum fyldt med luft, som ikke er direkte involveret i gasudveksling og kun bevæger sig i luftvejenes lumen under ind- og udånding. Derfor er ventilation af alveolerummene - alveolær ventilation - lungeventilation minus dødrumsventilation. Normalt er alveolær ventilation 70 - 75 % af MOD-værdien.

Beregning af alveolær ventilation udføres efter formlen: MAV = (DO - MP)  BH, hvor MAV er minutalveolær ventilation, DO er tidalvolumen, MP er dødrumsvolumen, BH er respirationsfrekvens.

Figur 6. Sammenhæng mellem MOD og alveolær ventilation

Vi bruger disse data til at beregne en anden værdi, der karakteriserer alveolær ventilation - alveolær ventilationskoefficient . Denne koefficient viser, hvor meget af den alveolære luft, der fornyes ved hvert åndedrag. I alveolerne ved slutningen af ​​en stille udånding er der ca. 2500 ml luft (FFU), under inspirationen kommer 350 ml luft ind i alveolerne, derfor fornyes kun 1/7 af alveolerne (2500/350 = 7/ 1).

UDC 612.215+612.1 BBK E 92 + E 911

A.B. Zagainova, N.V. Turbasova. Fysiologi af respiration og cirkulation. Undervisningsmiddel til faget "Menneske- og dyrefysiologi": for studerende på 3. år på ODO og 5. år på OZO på Det Biologiske Fakultet. Tyumen: Publishing House of Tyumen State University, 2007. - 76 s.

Læremidlet omfatter laboratoriearbejde udarbejdet i overensstemmelse med programmet for kurset "Menneskets og dyrenes fysiologi", hvoraf mange illustrerer de grundlæggende videnskabelige principper for klassisk fysiologi. Nogle af værkerne er af anvendt karakter og repræsenterer metoder til selvkontrol af sundhed og fysisk tilstand, metoder til vurdering af fysisk præstation.

ANSVARLIG REDAKTØR: V.S. Soloviev , MD, professor

© Tyumen State University, 2007

© Tyumen State University Publishing House, 2007

© A.B. Zagainova, N.V. Turbasova, 2007

Forklarende note

Genstanden for forskning i afsnittene "vejrtrækning" og "blodcirkulation" er levende organismer og deres funktionsstrukturer, der giver disse vitale funktioner, som bestemmer valget af metoder til fysiologisk forskning.

Formålet med kurset: at danne ideer om mekanismerne for funktion af åndedræts- og kredsløbsorganerne, om reguleringen af ​​aktiviteten af ​​det kardiovaskulære og respiratoriske system, om deres rolle i at sikre kroppens interaktion med det ydre miljø.

Mål for laboratorieværkstedet: at gøre eleverne fortrolige med metoderne til at studere de fysiologiske funktioner hos mennesker og dyr; illustrere grundlæggende videnskabelige holdninger; præsentere metoder til selvkontrol af den fysiske tilstand, vurdering af fysisk præstation under fysisk anstrengelse af varierende intensitet.

Der afsættes 52 timer til ODO og 20 timer til OZO til afholdelse af laboratorieundervisning på kurset "Human and Animal Physiology". Den endelige indberetningsformular for faget "Menneskets og dyrenes fysiologi" er en eksamen.

Eksamenskrav: det er nødvendigt at forstå det grundlæggende i kroppens liv, herunder mekanismerne for funktion af organsystemer, celler og individuelle cellulære strukturer, reguleringen af ​​arbejdet i fysiologiske systemer samt interaktionsmønstrene mellem krop med det ydre miljø.

Læremidlet er udviklet som en del af programmet for det almene kursus "Menneske- og dyrefysiologi" for studerende på Det Biologiske Fakultet.

ÅNDEDRETTS FYSIOLOGI

Essensen af ​​vejrtrækningsprocessen er tilførsel af ilt til kroppens væv, hvilket sikrer forekomsten af ​​oxidative reaktioner, som fører til frigivelse af energi og frigivelse af kuldioxid fra kroppen, som dannes som følge af stofskifte.

Den proces, der foregår i lungerne og består i udveksling af gasser mellem blodet og miljøet (luften, der kommer ind i alveolerne kaldes ekstern lungeånding, eller lungeventilation.

Som følge af gasudveksling i lungerne er blodet mættet med ilt, mister kuldioxid, dvs. igen bliver i stand til at transportere ilt til vævene.

Fornyelsen af ​​gassammensætningen i kroppens indre miljø sker på grund af blodcirkulationen. Transportfunktionen udføres af blod på grund af den fysiske opløsning af CO 2 og O 2 i det og deres binding til blodkomponenter. Så hæmoglobin er i stand til at indgå i en reversibel reaktion med ilt, og bindingen af ​​CO 2 sker som et resultat af dannelsen af ​​reversible bicarbonatforbindelser i blodplasmaet.

Cellernes iltforbrug og implementeringen af ​​oxidative reaktioner med dannelsen af ​​kuldioxid er essensen af ​​processerne indre, eller vævsrespiration.

Således kan kun en konsekvent undersøgelse af alle tre respirationsled give en idé om en af ​​de mest komplekse fysiologiske processer.

For at studere ekstern respiration (lungeventilation), gasudveksling i lunger og væv samt transport af gasser i blodet, bruges forskellige metoder til at vurdere respirationsfunktionen i hvile, under træning og forskellige påvirkninger på kroppen.

LAB #1

PNEUMOGRAFI

Pneumografi er registrering af åndedrætsbevægelser. Det giver dig mulighed for at bestemme frekvensen og dybden af ​​vejrtrækningen, samt forholdet mellem varigheden af ​​indånding og udånding. Hos en voksen er antallet af åndedrætsbevægelser 12-18 i minuttet; hos børn er vejrtrækningen hyppigere. Under fysisk arbejde fordobles det eller mere. Under muskelarbejde ændres både frekvensen og dybden af ​​vejrtrækningen. Ændringer i vejrtrækningens rytme og dens dybde observeres under synke, tale, efter at have holdt vejret osv.

Der er ingen pauser mellem de to faser af vejrtrækningen: indånding går direkte over i udånding og udånding til indånding.

Som regel er indånding noget kortere end udånding. Tidspunktet for indånding er relateret til tidspunktet for udånding som 11:12 eller endda som 10:14.

Ud over rytmiske åndedrætsbevægelser, der sørger for ventilation af lungerne, kan specielle åndedrætsbevægelser observeres i tide. Nogle af dem opstår refleksivt (beskyttende åndedrætsbevægelser: hoste, nysen), andre frivilligt i forbindelse med fonation (tale, sang, recitation osv.).

Registrering af åndedrætsbevægelser i brystet udføres ved hjælp af en speciel enhed - en pneumograf. Den resulterende rekord - pneumogram - giver dig mulighed for at bedømme: varigheden af ​​åndedrætsfaserne - indånding og udånding, åndedrætsfrekvens, relativ dybde, afhængigheden af ​​respirationens frekvens og dybde af kroppens fysiologiske tilstand - hvile, arbejde, etc.

Pneumografi er baseret på princippet om lufttransmission af brystets respiratoriske bevægelser til skrivehåndtaget.

Den pneumograf, der er mest brugt i øjeblikket, er et aflangt gummikammer placeret i et stofhylster, hermetisk forbundet med en Marais-kapsel med et gummirør. Med hvert åndedrag udvider brystet sig og komprimerer luften i pneumografen. Dette tryk overføres til Marais-kapslens hulrum, dens elastiske gummihætte stiger, og håndtaget, der hviler på den, skriver et pneumogram.

Afhængigt af de anvendte sensorer kan pneumografi udføres på forskellige måder. Den enkleste og mest tilgængelige til registrering af åndedrætsbevægelser er en pneumosensor med en Marais-kapsel. Til pneumografi kan der bruges reostatiske, strain gauge og kapacitive sensorer, men i dette tilfælde kræves elektroniske forstærknings- og optageenheder.

Til arbejde har du brug for: kymograf, blodtryksmanchet, Marais kapsel, stativ, t-shirt, gummirør, timer, ammoniakopløsning. Genstanden for forskningen er en person.

Udførelse af arbejde. Saml installationen til registrering af åndedrætsbevægelser, som vist i fig. 1, A. Manchetten fra blodtryksmåleren er fastgjort på den mest bevægelige del af brystet hos forsøgspersonen (med den abdominale type vejrtrækning vil det være den nederste tredjedel, med brystet - den midterste tredjedel af brystet) og forbundet med en t-shirt og gummirør til Marais-kapslen. Gennem tee, åbning af klemmen, indføres en lille mængde luft i registreringssystemet, hvilket sikrer, at for højt tryk ikke bryder kapslens gummimembran. Efter at have sikret sig, at pneumografen er fastgjort korrekt, og at brystets bevægelser overføres til håndtaget på Marais-kapslen, tælles antallet af respiratoriske bevægelser pr. minut, og derefter indstilles skriveren tangentielt til kymografen. Tænd kymografen og tidsmarkøren, og begynd at optage pneumogrammet (personen skal ikke se på pneumogrammet).

Ris. 1. Pneumografi.

A - grafisk registrering af vejrtrækning ved hjælp af Marais-kapslen; B - pneumogrammer optaget under påvirkning af forskellige faktorer, der forårsager en ændring i vejrtrækningen: 1 - bred manchet; 2 - gummirør; 3 - tee; 4 - Marais kapsel; 5 - kymografi; 6 - timer; 7 - universal stativ; a - rolig vejrtrækning; b - ved indånding af ammoniakdampe; c - under en samtale; d - efter hyperventilation; e - efter en vilkårlig vejrtrækning; e - under fysisk aktivitet; b"-e" - mærker af den påførte påvirkning.

Følgende vejrtrækningstyper registreres på kymografen:

1) rolig vejrtrækning;

2) dyb vejrtrækning (personen tager vilkårligt flere dybe vejrtrækninger og udåndinger - lungernes vitale kapacitet);

3) vejrtrækning efter træning. Til dette bedes forsøgspersonen, uden at fjerne pneumografen, lave 10-12 squats. Samtidig, for at dækket på Marey-kapslen som følge af skarpe luftstød ikke brister, fastspændes gummislangen, der forbinder pneumografen med kapslen, med en Pean-klemme. Umiddelbart efter afslutningen af ​​squats fjernes klemmen, og åndedrætsbevægelserne registreres);

4) vejrtrækning under recitation, daglig tale, latter (vær opmærksom på, hvordan varigheden af ​​indånding og udånding ændres);

5) vejrtrækning, når du hoster. For at gøre dette laver emnet flere vilkårlige ekspiratoriske hostebevægelser;

6) åndenød - åndenød forårsaget af at holde vejret. Forsøget udføres i følgende rækkefølge. Efter at have registreret normal vejrtrækning (eipnø) i siddende stilling, bliver forsøgspersonen bedt om at holde vejret, mens han udånder. Normalt efter 20-30 sekunder forekommer ufrivillig genoprettelse af vejrtrækningen, og frekvensen og dybden af ​​åndedrætsbevægelser bliver meget større, åndenød observeres;

7) ændring i respiration med et fald i kuldioxid i alveolær luft og blod, som opnås ved hyperventilation af lungerne. Forsøgspersonen foretager dybe og hyppige åndedrætsbevægelser indtil let svimmelhed, hvorefter der opstår en naturlig åndedræt (apnø);

8) ved synkning;

9) ved indånding af ammoniakdampe (et stykke vat gennemblødt i ammoniakopløsning bringes til forsøgspersonens næse).

Nogle pneumogrammer er vist i fig. 1,B.

Indsæt de opnåede pneumogrammer i en notesbog. Beregn antallet af åndedrætsbevægelser på 1 minut under forskellige betingelser for pneumogramregistrering. Bestem, i hvilken fase af vejrtrækningen synke og tale udføres. Sammenlign arten af ​​ændringen i vejrtrækningen under påvirkning af forskellige indflydelsesfaktorer.

LAB #2

SPIROMETRI

Spirometri er en metode til at bestemme lungernes vitale kapacitet og dens luftmængder. Vitalkapacitet (VC) er den maksimale mængde luft, som en person kan udånde efter et maksimalt åndedræt. På fig. 2 viser lungevolumener og kapaciteter, der karakteriserer lungernes funktionstilstand, samt et pneumogram, der forklarer sammenhængen mellem lungevolumener og -kapaciteter og respiratoriske bevægelser. Lungernes funktionelle tilstand afhænger af alder, højde, køn, fysisk udvikling og en række andre faktorer. For at vurdere en given persons åndedrætsfunktion skal de målte lungevolumener i ham sammenlignes med de korrekte værdier. Korrekte værdier beregnes ved formler eller bestemmes af nomogrammer (fig. 3), afvigelser på ± 15% betragtes som ubetydelige. Et tørt spirometer bruges til at måle VC og dets bestanddele (fig. 4).

Ris. 2. Spirogram. Lungevolumener og kapaciteter:

Rvd - inspiratorisk reservevolumen; DO - tidevandsvolumen; ROvyd - ekspiratorisk reservevolumen; OO - restvolumen; Evd - inspiratorisk kapacitet; FRC - funktionel restkapacitet; VC - vital kapacitet af lungerne; TLC - total lungekapacitet.

Lungevolumener:

Inspiratorisk reservevolumen(RVD) - den maksimale mængde luft, som en person kan indånde efter en stille vejrtrækning.

udløbsreservevolumen(RO) er den maksimale mængde luft, som en person kan udånde efter en normal udånding.

Resterende volumen(OO) - mængden af ​​gas i lungerne efter maksimal udånding.

Inspiratorisk kapacitet(Evd) - den maksimale mængde luft, som en person kan indånde efter en stille udånding.

Funktionel restkapacitet(FOE) er mængden af ​​gas i lungerne, der er tilbage efter en stille vejrtrækning.

Lungernes vitale kapacitet(VC) er den maksimale mængde luft, der kan udåndes efter en maksimal indånding.

Total lungekapacitet(Oel) - mængden af ​​gasser i lungerne efter maksimal inspiration.

Til arbejde har du brug for: tørspirometer, næseklemme, mundstykke, sprit, vat. Genstanden for forskningen er en person.

Fordelen ved et tørspirometer er, at det er bærbart og nemt at bruge. Et tørt spirometer er en luftturbine, der roteres af en stråle af udåndet luft. Rotationen af ​​pumpehjulet gennem den kinematiske kæde overføres til enhedens pil. For at stoppe pilen ved slutningen af ​​udåndingen er spirometeret udstyret med en bremseanordning. Værdien af ​​det målte luftvolumen bestemmes af enhedens skala. Skalaen kan drejes, så markøren kan indstilles til nul før hver måling. Udånding af luft fra lungerne udføres gennem mundstykket.

Udførelse af arbejde. Mundstykket på spirometeret tørres af med bomuld gennemvædet i alkohol. Forsøgspersonen udånder efter et maksimalt åndedræt så dybt som muligt ind i spirometeret. VC bestemmes på en spirometerskala. Nøjagtigheden af ​​resultaterne øges, hvis målingen af ​​VC udføres flere gange, og gennemsnitsværdien beregnes. Ved gentagne målinger er det nødvendigt at indstille startpositionen for spirometerskalaen hver gang. For at gøre dette skal du dreje måleskalaen på det tørre spirometer og justere skalaens nuldeling med pilen.

VC bestemmes i positionen af ​​emnet stående, siddende og liggende, samt efter fysisk aktivitet (20 squats på 30 sekunder). Bemærk forskellen i måleresultaterne.

Derefter udfører forsøgspersonen flere stille udåndinger ind i spirometeret. I dette tilfælde tælles antallet af åndedrætsbevægelser. Bestem ved at dividere spirometeraflæsningerne med antallet af udåndinger foretaget i spirometeret tidevandsvolumen luft.

Ris. 3. Nomogram for at bestemme den korrekte værdi af VC.

Ris. 4. Tørluftspirometer.

Til at bestemme udløbsreservevolumen forsøgspersonen laver, efter den næste stille udånding, den maksimale udånding ind i spirometeret. Spirometeret måler det ekspiratoriske reservevolumen. Gentag målingerne flere gange og beregn gennemsnitsværdien.

Inspiratorisk reservevolumen kan bestemmes på to måder: Beregn og mål med et spirometer. For at beregne det er det nødvendigt at trække summen af ​​respiratoriske og reserve-(udåndings-) luftvolumener fra VC-værdien. Når man måler det inspiratoriske reservevolumen med et spirometer, trækkes en vis mængde luft ind i det, og forsøgspersonen trækker efter en stille vejrtrækning et maksimalt åndedræt fra spirometeret. Forskellen mellem det indledende luftvolumen i spirometeret og det volumen, der er tilbage der efter en dyb indånding, svarer til det inspiratoriske reservevolumen.

Til at bestemme restvolumen luft, er der ingen direkte metoder, derfor bruges indirekte metoder. De kan være baseret på forskellige principper. Til disse formål anvendes for eksempel plethysmografi, oximetri og måling af koncentrationen af ​​indikatorgasser (helium, nitrogen). Det antages, at det resterende volumen normalt er 25-30 % af VC-værdien.

Spirometeret gør det muligt at fastslå en række andre karakteristika ved respirationsaktivitet. En af dem er mængden af ​​lungeventilation. For at bestemme det multipliceres antallet af cyklusser af åndedrætsbevægelser per minut med tidalvolumenet. Så på et minut udveksles der normalt omkring 6000 ml luft mellem kroppen og omgivelserne.

Alveolær ventilation\u003d respirationsfrekvens x (tidalvolumen - volumen af ​​"dødt" rum).

Ved at indstille parametrene for respiration er det muligt at vurdere intensiteten af ​​stofskiftet i kroppen ved at bestemme iltforbruget.

I løbet af arbejdet er det vigtigt at finde ud af, om de opnåede værdier for en bestemt person ligger inden for normalområdet. Til dette formål er der udviklet specielle nomogrammer og formler, som tager højde for sammenhængen mellem individuelle karakteristika ved funktionen af ​​ekstern respiration og sådanne faktorer som: køn, højde, alder osv.

Den korrekte værdi af lungernes vitale kapacitet beregnes ved hjælp af formlerne (Guminsky A.A., Leontyeva N.N., Marinova K.V., 1990):

for mænd -

VC \u003d ((højde (cm) x 0,052) - (alder (år) x 0,022)) - 3,60;

for kvinder -

VC \u003d ((højde (cm) x 0,041) - (alder (år) x 0,018)) - 2,68.

for drenge 8-12 år -

VC \u003d ((højde (cm) x 0,052) - (alder (år) x 0,022)) - 4,6;

for drenge 13-16 år -

VC \u003d ((højde (cm) x 0,052) - (alder (år) x 0,022)) - 4,2;

for piger 8-16 år -

VC \u003d ((højde (cm) x 0,041) - (alder (år) x 0,018)) - 3,7.

I en alder af 16-17 når lungernes vitale kapacitet værdier, der er karakteristiske for en voksen.

Resultaterne af arbejdet og deres design. 1. Indtast resultaterne af målingerne i tabel 1, beregn gennemsnitsværdien af ​​VC.

tabel 1

2. Sammenlign resultaterne af målinger af VC (hvile) stående og siddende. 3. Sammenlign resultaterne af målinger af VC, mens du står (hvile) med resultaterne opnået efter træning. 4. Beregn % af den korrekte værdi ved at kende VC-indikatoren opnået ved måling af stående (hvile) og den forfaldne VC (beregnet ved formlen):

ZHELfakta. x 100 (%).

5. Sammenlign VC-værdien målt af spirometeret med den korrekte VC fundet fra nomogrammet. Beregn restvolumen samt lungekapaciteter: total lungekapacitet, inspiratorisk kapacitet og funktionel restkapacitet. 6. Træk konklusioner.

LAB #3

BESTEMMELSE AF MINUTER RESPIRATORISK VOLUME (MOD) OG LUNGEVOLUME

(RESPIRATORISK, ISP RESERVEVOLUME

OG RESERVER VOLUME)

Lungeventilation bestemmes af mængden af ​​luft, der indåndes eller udåndes pr. tidsenhed. Åndedrættets minutvolumen (MOD) måles normalt. Dens værdi med rolig vejrtrækning er 6-9 liter. Lungeventilation afhænger af vejrtrækningens dybde og hyppighed, som i hvile er 16 pr. 1 min (fra 12 til 18). Åndedrættets minutvolumen er lig med:

MOD \u003d TIL x BH,

hvor DO er tidalvolumenet; BH - respirationsfrekvens.

Til arbejde har du brug for: tør spirometer, næseklemme, sprit, vat. Genstanden for forskningen er en person.

Udførelse af arbejde. For at bestemme mængden af ​​åndedrætsluft skal forsøgspersonen foretage en rolig udånding ind i spirometeret efter en rolig vejrtrækning og bestemme tidalvolumen (TO). For at bestemme det ekspiratoriske reservevolumen (ERV), efter en rolig normal udånding i det omgivende rum, lav en dyb udånding ind i spirometeret. For at bestemme det inspiratoriske reservevolumen (IRV) skal du indstille spirometerets indre cylinder på et eller andet niveau (3000-5000), og derefter tage et roligt åndedræt fra atmosfæren, holde næsen og tage det maksimale åndedræt fra spirometeret. Gentag alle målinger tre gange. Inspiratorisk reservevolumen kan bestemmes af forskellen:

Rovd \u003d ZhEL - (DO - ROvyd)

Beregningsmetode til at bestemme mængden af ​​DO, ROvd og ROvyd, der udgør lungernes vitale kapacitet (VC).

Resultaterne af arbejdet og deres design. 1. Arranger de modtagne data i form af en tabel 2.

2. Beregn minutvolumen af ​​vejrtrækning.

tabel 2

LAB #4