Концепція обсягу легень людини. Легкові об'єми та ємності легень Життєва ємність легень

Життєва ємність легень- це важливий параметр, що відбиває стан дихальної системи людини.

Чим більший обсяг легень дорослої людини, тим швидше і краще насичуються киснем тканини організму.

Збільшити обсяг легень допоможуть спеціальні вправи, спрямовані на правильне дихання та здоровий спосіб життя.

Скільки кисню вміщують легені

Знання показників стандартного обсягу легень дуже важливе, оскільки постійна нестача кисню може призвести до різних ускладнень дихальної системи та виникнення тяжких наслідків.

Так, при проходженні клінічного та диспансерного обстеження у разі підозри на захворювання серцево-судинної системи лікар призначить вимірювання життєвої ємності легень.

Обсяг легких є важливим показником, що вказує, наскільки організм людини насичується киснем. Дихальним обсягом легень називають кількість повітря, яке при вдиху надходить в організм, а при видиху з нього виходить.

Кількість повітря, що вдихається і видихається, для дорослої людини в середньому становить близько 1 літра за десять секунд – це приблизно 16-20 вдихів за хвилину.

Фахівці-пульмонологи виділяють кілька факторів, які позитивно впливають на обсяг легень у бік збільшення:

• Високий зріст.
• Відсутність звички тютюнопаління.
• Проживання у регіонах, які розташовані високо над рівнем моря (переважання високого тиску, «розрядженого» повітря).

Невисоке зростання та куріння дещо зменшують обсяг легень.

Існує ЖЕЛ (життєва ємність легень), що вказує на об'єм повітря, яке людина максимально видихає після найбільшого вдиху.

Скільки мл становить жел у здорової людини?

Цей показник вимірюється в літрах і залежить від деяких факторів, включаючи вік, зростання та вагу.

Середня норма така: у здорових нормальних чоловіків розмір – від 3000 мл до 4000 мл, а у жінок – від 2500 мл до 3000 мл.

Розміри ЖЕЛ можуть бути значно збільшені у спортсменів, зокрема у плавців (у професійних плавців ЖЕЛ становить 6200 мл), у людей, які регулярно виконують великі фізичні навантаження, а також тих, хто займається співом та грає на духових інструментах.

Як виміряти ЖЕЛ

Обсяг життєвої ємності легень – дуже важливий медичний показник, який встановлюється приладом вимірювання обсягу легких. Називається цей апарат – спірометр. Як правило, його застосовують для того, щоб дізнатися ЖЕЛ у медичних закладах: лікарнях, поліклініках, диспансерах та спортивних центрах.

Перевірка ЖЕЛ методом спірометрії досить проста та ефективна, саме тому апарат широко використовується для діагностики захворювань легень та серця на початковій стадії. Виміряти ЖЕЛ в домашніх умовах можна надувною круглою кулькою.

Величина життєвої ємності у жінок, чоловіків та дітей розраховується за спеціальними емпіричними формулами, які залежать від віку людини, її статі та зростання. Існують спеціальні таблиці з уже прорахованими значеннями за формулою фізика Людвіга.

Так, середній показник ЖЕЛ у дорослої людини має бути 3500 мл. Якщо відхилення даних таблиці перевищує більш ніж 15%, це означає, що дихальна система перебуває у хорошому стані.

Коли ЖЄЛ значно менше, необхідно звернутися за консультацією та подальшим обстеженням до фахівця.

ЖЕЛ у дітей

Перш ніж перевірити якась життєва ємність у легень дитини, варто враховувати, що їх розмір більш лабільний, ніж у дорослих. У маленьких дітей вона залежить від ряду факторів, які включають: стать дитини, коло і рухливість грудної клітки, зростання, стан легень на момент перевірки (наявність захворювань).

Об'єм легень збільшується в обсязі у дитини в результаті тренування м'язів (зарядка, рухливі ігри на повітрі), які проводять батьки.

Причини відхилення ЖЄЛ від стандартних показників

У разі коли ЖЕЛ знижується настільки, що починає негативно впливати на роботу легень, можуть спостерігатися різні патології.

• Дифузний бронхіт.
• Фібрози будь-якого виду.
• Емфізема легень.
• Бронхоспазм чи бронхіальну астму.
• Ателектази.
• Різні деформації грудної клітки.

Основні причини порушення ЖЕЛ

До основних порушень стабільних показників ЖЕЛ клініцисти відносять три основні відхилення:

1. Зменшення функціонуючої паренхіми легень.
2. Значне зменшення ємності плевральної порожнини.
3. Ригідність легеневої тканини.

Відмовавід своєчасного лікування може вплинути формування рестриктивного чи обмеженого типу дихальної недостатності.

Найбільш поширені захворювання, що впливають на роботу легень:

• Пневмотораксу.
• Асцит.
• Плеврит.
• Гідроторакс.
• Яскраво виражений кіфосколіоз.
• Ожиріння.

При цьому, коло легеневих хвороб, які впливають на нормальне функціонування альвеол у процесі переробки повітря та формування дихальної, досить велике.

Сюди відносять такі тяжкі форми патологій як:

• Пневмосклероз.
• Саркоїдоз.
• Дифузні захворювання сполучної тканини.
• Синдром Хаммена-Річа.
• Бериліоз.

Незалежно від захворювання, яке спровокувало порушення роботи організму, яку забезпечує ЖЕЛ людини, хворим необхідно у профілактичних цілях через певні проміжки часу обов'язково проводити діагностику.

Як збільшити ЖЕЛ

Збільшити життєву ємність легень можна під час виконання дихальних вправ, занять спортом з виконанням спеціально розроблених спортивними інструкторами нескладних вправ.

З цією метою ідеально підійдуть аеробні види спорту: плавання, веслування, спортивна ходьба, катання на ковзанах, гірських лижах, велосипеді та альпінізм.

Збільшити обсяг повітря, що вдихається, можна і без виснажливих і тривалих фізичних вправ. Для цього потрібно у повсякденному житті стежити за правильним диханням.

1. Робити повні та рівні видихи.
2. Дихати діафрагмою. Грудне дихання суттєво обмежує кількість кисню, що надходить у легені.
3. Влаштовувати «хвилинки відпочинку». У цей короткий період потрібно зайняти комфортне становище та розслабитись. Вдихати / видихати повільно та глибоко з короткими затримками на рахунок, у зручному ритмі.
4. При вмиванні обличчя на кілька секунд затримувати диханняоскільки саме при вмиванні виникає рефлекс «пірнання».
5. Утримуватися від відвідування сильно задимлених місць. Пасивне куріння також негативно впливає на всю дихальну систему, як і активне.
6. Дихальні вправидозволяють значно покращити кровообіг, що також сприяє кращому газообміну у легенях.
7. Регулярно провітрювати приміщення, проводити вологе прибирання приміщень, оскільки наявність пилу погано впливає на функціонування легень.
8. Заняття йогою- Досить ефективний спосіб, що сприяє швидкому збільшенню обсягу дихання, який передбачає цілий розділ, присвячений вправ і диханню, спрямованим на розвиток, - Пранаяма.

Застереження:якщо під час фізичних навантажень та дихальних вправ виникло запаморочення потрібно негайно їх припинити та повернутися до стану спокою для відновлення нормального ритму дихання.

Профілактика захворювань легень

Одним із значущих чинників, що сприяє хорошій працездатності та підтримці здоров'я людини є достатня життєва ємність легень.

Правильно розвинена грудна клітина забезпечує людині нормальне дихання, тому ранкова гімнастика та інші рухливі види спорту з помірним навантаженням такі важливі для її розвитку та значно підвищують ємність легень.

На організм людини позитивний вплив має свіже повітря, і ЖЕЛ безпосередньо залежить від його чистоти. Повітря в закритих задушливих приміщеннях, насичене вуглекислим газом і водяними парами, що негативно впливає на дихальну систему.

Це можна сказати про вдихання пилу, забруднених частинках і куріння.

До оздоровчих заходів, спрямованих на очищення повітря відносяться: озеленення житлових районів, поливання та асфальтування вулиць, вентиляційні поглинаючі пристрої в квартирах та будинках, влаштування димоуловлювачів на трубах підприємств.

Об'єм легень. Частота дихання. Глибина дихання. Легеневі об'єми повітря. Дихальний об'єм. Резервний, залишковий обсяг. Місткість легень.

Фази дихання.

Процес зовнішнього диханняобумовлений зміною обсягу повітря в легенях протягом фаз вдиху та видиху дихального циклу. При спокійному диханні співвідношення тривалості вдиху до видиху у дихальному циклі дорівнює середньому 1:1,3. Зовнішнє дихання людини характеризується частотою та глибиною дихальних рухів. Частота диханнялюдини вимірюється кількістю дихальних циклів протягом 1 хв та її величина у спокої у дорослої людини варіює від 12 до 20 за 1 хв. Цей показник зовнішнього дихання зростає під час фізичної роботи, підвищення температури навколишнього середовища, а також змінюється з віком. Наприклад, у новонароджених частота дихання дорівнює 60-70 за 1 хв, а й у людей віком 25-30 років - загалом 16 за 1 хв. Глибина диханнявизначається за обсягом повітря, що вдихається і видихається, протягом одного дихального циклу. Добуток частоти дихальних рухів на їх глибину характеризує основну величину зовнішнього дихання. вентиляцію легень. Кількісним заходом вентиляції легень є хвилинний обсяг дихання - це обсяг повітря, яке людина вдихає та видихає за 1 хв. Розмір хвилинного обсягу дихання людини у спокої варіює не більше 6-8 л. При фізичній роботі у людини хвилинний об'єм дихання може зростати у 7-10 разів.

Мал. 10.5. Об'єми та ємності повітря в легенях людини та крива (спірограма) зміни об'єму повітря в легенях при спокійному диханні, глибокому вдиху та видиху. ФОЕ – функціональна залишкова ємність.

Легкові об'єми повітря. У фізіології диханняприйнята єдина номенклатура легеневих об'ємів у людини, які заповнюють легені при спокійному та глибокому диханні у фазу вдиху та видиху дихального циклу (рис. 10.5). Легеневий об'єм, який вдихається або видихається людиною при спокійному диханні, прийнято називати дихальним обсягом. Його величина при спокійному диханні становить середньому 500 мл. Максимальна кількість повітря, що може вдихнути людина понад дихальний об'єм, прийнято називати резервним обсягом вдиху(У середньому 3000 мл). Максимальна кількість повітря, яка може видихнути людина після спокійного видиху, прийнято називати резервним обсягом видиху (в середньому 1100 мл). Нарешті, кількість повітря, що залишається в легенях після максимального видиху, прийнято називати залишковим об'ємом, його величина дорівнює приблизно 1200 мл.

Сума величин двох легеневих обсягів і більше прийнято називати легеневою ємністю. Об'єм повітряу легенях людини характеризується інспіраторною ємністю легень, життєвою ємністю легень та функціональною залишковою ємністю легень. Інспіраторна ємність легень (3500 мл) є сумою дихального об'єму та резервного об'єму вдиху. Життєва ємність легень(4600 мл) включає дихальний об'єм і резервні обсяги вдиху і видиху. Функціональна залишкова ємність легень(1600 мл) являє собою суму резервного об'єму видиху та залишкового об'єму легень. Сума життєвої ємності легеньі залишкового обсягуприйнято називати загальною ємністю легень, величина якої в людини в середньому дорівнює 5700 мл.

При вдиху легені людиниза рахунок скорочення діафрагми та зовнішніх міжреберних м'язів починають збільшувати свій обсяг з рівня, і його величина при спокійному диханні становить дихальний обсяг, а при глибокому диханні - досягає різних величин резервного обсягувдиху. При видиху об'єм легень знову повертається до вихідного функціонального рівня залишкової ємностіпасивно, за рахунок еластичного потягу легень. Якщо в об'єм видихуваного повітря починає входить повітря функціональної залишкової ємності, Що має місце при глибокому диханні, а також при кашлі або чханні, видих здійснюватися за рахунок скорочення м'язів черевної стінки. У цьому випадку величина внутрішньоплеврального тиску, як правило, стає вищою за атмосферний тиск, що обумовлює найбільшу швидкість потоку повітря в дихальних шляхах.

2. Техніка проведення спірографії .

Дослідження проводять вранці натще. Перед дослідженням пацієнту рекомендується перебувати у спокійному стані протягом 30 хв, а також припинити прийом бронхолітиків не пізніше ніж за 12 годин до початку дослідження.

Спірографічна крива та показники легеневої вентиляції наведені на рис. 2.

Статичні показники(визначають під час спокійного дихання).

Головними змінними, що використовуються для відображення спостережуваних показників зовнішнього дихання і для побудови показників-конструктів є: обсяг потоку дихальних газів, V (л) та час t ©. Відносини між цими змінними бувають представлені у вигляді графіків чи діаграм. Всі вони є спірограмами.

Графік залежності обсягу потоку суміші дихальних газів від часу називають спірограмою: Об `ємпотоку - час.

Графік взаємозалежності об'ємної швидкості потоку суміші дихальних газів та об'єму потоку називають спірограмою: об'ємна швидкістьпотоку - Об `ємпотоку.

Вимірюють дихальний обсяг(ДО) - середній обсяг повітря, яке хворий вдихає та видихає під час звичайного дихання у стані спокою. У нормі він становить 500–800 мл. Частину ДО, яка бере участь у газообміні, прийнято називати альвеолярним об'ємом(АТ) та в середньому дорівнює 2/3 величини ДО. Залишок (1/3 величини ДО) становить обсяг функціонального мертвого простору(ФМД).

Після спокійного видиху пацієнт максимально глибоко видихає – вимірюється резервний обсяг видиху(РОвид), який у нормі становить 1000-1500 мл.

Після спокійного вдиху робиться максимально глибокий вдих – вимірюється резервний обсяг вдиху(Рівд). При аналізі статичних показників розраховується ємність вдиху(Евд) - сума ДО та РОВД, яка характеризує здатність легеневої тканини до розтягування, а також життєва ємність легень(ЖЕЛ) – максимальний об'єм, який можна вдихнути після максимально глибокого видиху (сума ДО, РО ВД та Ровид в нормі становить від 3000 до 5000 мл).

Після звичайного спокійного дихання проводиться дихальний маневр: робиться максимально глибокий вдих, а потім максимально глибокий, найрізкіший і тривалий (не менше 6 с) видих. Так визначається форсована життєва ємність легень(ФЖЕЛ) - об'єм повітря, яке можна видихнути при форсованому видиху після максимального вдиху (у нормі становить 70-80 % ЖЕЛ).

Як заключний етап дослідження проводиться запис максимальної вентиляції легень(МВЛ) – максимального об'єму повітря, який може бути провентильований легкими за I хв. МВЛ характеризує функціональну здатність апарату зовнішнього дихання та в нормі становить 50-180 л. Зниження МВЛ спостерігається при зменшенні легеневих обсягів внаслідок рестриктивних (обмежувальних) та обструктивних порушень легеневої вентиляції.

При аналізі спірографічної кривої, отриманої у маневрі з форсованим видихом, Вимірюють певні швидкісні показники (рис. 3):

1) обсяг форсованого видихуза першу секунду (ОФВ 1) - обсяг повітря, яке видихається за першу секунду при максимально швидкому видиху; він вимірюється в мл та обчислюється у відсотках до ФЖЕЛ; здорові люди за першу секунду видихають щонайменше 70 % ФЖЕЛ;

2) проба або індекс Тіффно- співвідношення ОФВ 1 (мл)/ЖЕЛ (мл), помножене на 100%; у нормі становить щонайменше 70-75 %;

3) максимальна об'ємна швидкість повітря на рівні видиху 75 % ФЖЕЛ (МОС 75), що залишилася у легенях;

4) максимальна об'ємна швидкість повітря на рівні видиху 50 % ФЖЕЛ (МОС 50), що залишилася у легенях;

5) максимальна об'ємна швидкість повітря на рівні видиху 25 % ФЖЕЛ (МОС 25), що залишилася у легенях;

6) середня об'ємна швидкість форсованого видиху, обчислена в інтервалі вимірювання від 25 до 75% ФЖЕЛ (СОС 25-75).

Позначення на схемі. Показники максимального форсованого видиху: 25 ÷ 75% FEV- об'ємна швидкість потоку в середньому інтервалі форсованого видиху (між 25% та 75% життєвої ємності легень), FEV1- Об'єм потоку за першу секунду форсованого видиху.

Мал. 3. Спірографічна крива, отримана у маневрі форсованого видиху. Розрахунок показників ОФВ 1 і СОС 25-75

Обчислення швидкісних показників має велике значення у виявленні ознак бронхіальної обструкції. Зменшення індексу Тіффно та ОФВ 1 є характерною ознакою захворювань, що супроводжуються зниженням бронхіальної прохідності – бронхіальної астми, хронічного обструктивного захворювання легень, бронхоектатичної хвороби та ін. Показники МОС мають найбільшу цінність у діагностиці початкових проявів бронхіальної обструкції. СОС 25-75 відображає стан прохідності дрібних бронхів та бронхіол. Останній показник є більш інформативним, ніж ОФВ 1 для виявлення ранніх обструктивних порушень. Через те, що в Україні, Європі та США існує незначна відмінність у позначенні легеневих обсягів, ємностей і швидкісних показників, що характеризують легеневу вентиляцію, наводимо позначення зазначених показників російською та англійською мовами (табл. 1).

Таблиця 1.Найменування показників легеневої вентиляції російською та англійською мовами

Таблиця 2.Найменування та відповідність показників легеневої вентиляції в різних країнах

Усі показники легеневої вентиляції мінливі. Вони залежать від статі, віку, ваги, зростання положення тіла, стану нервової системи хворого та інших факторів. Тому для правильної оцінки функціонального стану легеневої вентиляції абсолютне значення того чи іншого показника є недостатнім. Необхідно зіставляти отримані абсолютні показники з відповідними величинами у здорової людини того ж віку, зростання ваги та статі - так званими належними показниками. Таке зіставлення виражається у відсотках стосовно належного показника. Патологічними вважаються відхилення, що перевищують 15-20% від величини належного показника.

5. СПІРОГРАФІЯ З РЕЄСТРАЦІЄЮ ПЕТЛІ «ПОТІК-ОБСЯГ»

Спірографіяз реєстрацією петлі «потік-об'єм» - сучасний метод дослідження легеневої вентиляції, який полягає у визначенні об'ємної швидкості руху потоку повітря вдихальних шляхах та його графічним відображенням у вигляді петлі «потік-об'єм» при спокійному диханні пацієнта і при виконанні ним визначення енних дихальних маневрів. За кордоном цей метод називають спірометрією.

Метоюдослідження є діагностика виду та ступеня порушень легеневої вентиляції на підставі аналізу кількісних та якісних змін спірографічних показників. Показання та протипоказання до застосування методу аналогічні таким для класичної спірографії.

Методика проведення. Дослідження проводять у першій половині дня, незалежно від прийому їжі. Пацієнту пропонують закрити обидва носові ходи спеціальним затиском, взяти індивідуальну простерилізовану насадку-мундштук у рот і щільно обхопити її губами. Пацієнт у положенні сидячи дихає через трубку по відкритому контуру, практично не відчуваючи опору дихання. Хворому слід пояснити, що в пробі з форсованим диханням видихнути в прилад слід так, ніби потрібно погасити свічки на святковому торті. Після деякого періоду спокійного дихання пацієнт робить максимально глибокий вдих, у результаті реєструється крива еліптичної форми (крива АЕВ). Потім хворий робить максимально швидкий та інтенсивний форсований видих. При цьому реєструється крива характерної форми, що у здорових людей нагадує трикутник (рис. 4).

Мал. 4. Нормальна петля (крива) співвідношення об'ємної швидкості потоку та об'єму повітря під час проведення дихальних маневрів. Вдих починається в точці А, видих - у точці В. ПОСвид реєструється в точці С. Максимальний експіраторний потік у середині ФЖЕЛ відповідає точці D, максимальний інспіраторний потік - точці Е

Спірограма: об'ємна швидкість потоку – обсяг потоку форсованого вдиху/видиху.

Максимальна об'ємна експіраторна швидкість потоку повітря відображається початковою частиною кривої (точка С, де реєструється пікова об'ємна швидкість видиху- ПІС ВИГЛЯД)- Після цього об'ємна швидкість потоку зменшується (точка D, де реєструється МОС 50), і крива повертається до початкової позиції (точка А). При цьому крива «потік-об'єм» визначає співвідношення між об'ємною швидкістю повітряного потоку і легеневим об'ємом (ємністю легень) під час дихальних рухів. Дані швидкостей та обсягів потоку повітря обробляються персональним комп'ютером завдяки адаптованому програмному забезпеченню. Крива «потік-об'єм» відображається на екрані монітора і може бути роздрукована на папері, збережена на магнітному носії або в пам'яті персонального комп'ютера. Сучасні апарати працюють зі спірографічними датчиками у відкритій системі з подальшою інтеграцією сигналу потоку повітря для отримання синхронних значень легень. Розраховані комп'ютером результати дослідження друкуються разом із кривою «потік-обсяг» на папері в абсолютних значеннях та у відсотках до належних величин. При цьому на осі абсцис відкладається ФЖЕЛ (обсяг повітря), а на осі ординат - потік повітря, що вимірюється в літрах за секунду (л/с) (рис. 5).

Мал. 5. Крива «потік-обсяг» форсованого дихання та показники легеневої вентиляції у здорової людини

Мал. 6 Схема спірограми ФЖЕЛ та відповідної кривої форсованого видиху в координатах «потік-обсяг»: V - вісь обсягу; V" - вісь потоку

Петля «потік-обсяг» є першою похідною класичної спірограми. Хоча крива «потік-обсяг» містить у основному ту інформацію, як і класична спірограма, наочність співвідношення між потоком і обсягом дозволяє глибше проникнути у функціональні характеристики як верхніх, і нижніх дихальних шляхів (рис. 6). Розрахунок за класичною спірограмою високоінформативних показників МОС 25, МОС 50, МОС 75 має ряд технічних труднощів при виконанні графічних зображень. З цієї причини його результати не володіють високою точністю. У зв'язку з цим краще визначати зазначені показники по кривій «потік-обсяг». Оцінка змін швидкісних спірографічних показників здійснюється за ступенем їх відхилення від належної величини. Як правило, за нижню межу норми приймається значення показника потоку, що становить 60% належного рівня.

Це ілюструє наступна модель пасивного збільшення обсягу легких (рис. 10.3). У цій моделі легкі можуть бути розглянуті як еластичний балон, поміщений всередину ємності, виконаної з стінок ригідних і гнучкої діафрагми. Простір між еластичним балоном та стінками ємності є герметичним. Ця модель дозволяє змінювати тиск усередині ємності під час руху вниз гнучкої діафрагми. При збільшенні обсягу ємності, викликаному рухом вниз гнучкої діафрагми, тиск усередині ємності, тобто поза балона, стає нижчим за атмосферний відповідно до закону ідеального газу. Балон роздмухується, оскільки тиск усередині нього (атмосферний) стає вищим, ніж тиск у ємності навколо балона.
У додатку до легень людини, які повністю заповнюють об'єм грудної порожнини, їх поверхня та внутрішня поверхня грудної порожнини покриті плевральною мембраною. Плевральна мембрана поверхні легень (вісцеральна плевра) фізично не стикається з плевральною мембраною, що покриває грудну стінку (парієтальна плевра), так як між цими мембранами є плевральний простір (синонім - внутрішньо-плевральний простір), заповнений тонким шаром рідини - плевральної рідини. Ця рідина зволожує поверхню часток легень і сприяє їх ковзанню щодо один одного під час роздування легень, а також полегшує тертя між парієтальним та вісцеральним листками плеври. Рідина несжимаема і її обсяг не збільшується при зменшенні тиску в плевральній порожнині. Тому високоеластичні

Мал. 10.4. Тиск в альвеолах та внутрішньоплевральний тиск у фазу вдиху та видиху дихального циклу.
У відсутності потоку повітря в дихальних шляхах тиск у них дорівнює атмосферному (А), а еластична тяга легень створює в альвеолах тиск Е. У цих умовах величина внутрішньо-плеврального тиску дорівнює різниці А - Е. При вдиху скорочення діафрагми збільшує величину негативного тиску в плевральній порожнини до -10 см водн. ст., що сприяє подоланню опору потоку повітря в дихальних шляхах, повітря рухається із зовнішнього середовища в альвеоли. Розмір внутрішньоплеврального тиску обумовлена ​​різницею між тисками А - R - Е. При видиху діафрагма розслабляється і внутрішньоплевральний тиск стає менш негативним щодо атмосферного тиску (-5 см водн. ст.). Альвеоли внаслідок своєї еластичності зменшують свій діаметр, у них підвищується тиск Е. Градієнт тисків між альвеолами та зовнішнім середовищем сприяє виведенню повітря з альвеол по дихальних шляхах у зовнішнє середовище. Величина внутрішньоплеврального тиску обумовлена ​​сумою A+R за вирахуванням тиску всередині альвеол, тобто А + R - Е. А - атмосферний тиск, Е-тиск в альвеолах, що виникає внаслідок еластичної тяги легень, R - тиск, що забезпечує подолання опору потоку повітря у дихальних шляхах, Р - внутрішньоплевральний тиск.

легені точно повторюють зміна об'єму грудної порожнини під час вдиху. Бронхи, кровоносні судини, нерви та лімфатичні судини формують корінь легені, за допомогою якого легені фіксовані в області середостіння. Механічні властивості цих тканин обумовлюють основний ступінь зусилля, яке мають розвивати дихальні м'язи при скороченні, щоб викликати збільшення обсягу легень. У звичайних умовах еластична тяга легень створює незначну величину негативного тиску в тонкому шарі рідини внутрішньоплеврального простору щодо атмосферного тиску. Негативний внутрішньоплевральний тиск варіює відповідно до фаз дихального циклу від -5 (видих) до -10 см водн. ст. (вдих) нижче за атмосферний тиск (рис. 10.4). Негативний внутрішньоплевральний тиск здатний викликати зменшення (колапс) об'єму грудної порожнини, якому тканини грудної клітини протидіють своєю надзвичайно ригідною структурою. Діафрагма в порівнянні з грудною клітиною є більш еластичною, і її купол піднімається вгору під впливом градієнта тиску, що існує між плевральною і черевною порожнинами.
У стані, коли легені не розширюються і не спадаються (пауза відповідно після вдиху чи видиху), в дихальних шляхах відсутній потік повітря і тиск в альвеолах дорівнює атмосферному. У цьому випадку градієнт між атмосферним і внутрішньоплевральним тиском точно врівноважуватиме тиск, що розвивається еластичною тягою легень (див. рис. 10.4). У цих умовах величина внутрішньоплеврального тиску дорівнює

різниці між тиском у дихальних шляхах і тиском, що розвивається еластичною тягою легень. Тому чим більше розтягнуті легені, тим сильнішою буде еластична тяга легень і більш негативним щодо атмосферного є величина внутрішньоплеврального тиску. Так відбувається під час вдиху, коли діафрагма опускається вниз і еластична тяга легень протидіє роздмухування легень, а величина внутрішньоплеврального тиску стає більш негативною. При вдиху цей негативний тиск сприяє просуванню повітря дихальними шляхами у бік альвеол, долаючи опір дихальних шляхів. В результаті повітря надходить із зовнішнього середовища в альвеоли.
При видиху діафрагма розслабляється і величина внутрішньоплеврального тиску стає менш негативною. У цих умовах альвеоли у зв'язку з високою еластичністю стінок починають зменшуватися в розмірі і виштовхують повітря з легень через дихальні шляхи. Опір дихальних шляхів потоку повітря підтримує позитивний тиск в альвеолах і перешкоджає їхньому швидкому спаду. Таким чином, у спокійному стані при видиху потік повітря у дихальних шляхах обумовлений лише еластичною тягою легень.
Пневмотораксу. Якщо повітря входить у внутрішньоплевральний простір, наприклад через раневий отвір, у легенях виникає колапс, грудна клітина незначно збільшується в обсязі, а діафрагма опускається вниз, як тільки внутрішньоплевральний тиск стає рівним атмосферному тиску. Цей стан називається пневмотораксом, при якому легені втрачають здатність слідувати за зміною об'єму грудної порожнини під час дихальних рухів. Більше того, під час вдиху повітря через раневий отвір входить у грудну порожнину і виходить під час видиху без зміни обсягу легень під час дихальних рухів, що унеможливлює газообмін між зовнішнім середовищем та організмом. Легкові об'єми повітря протягом фаз дихального циклу
Процес зовнішнього дихання обумовлений зміною обсягу повітря в легенях протягом фаз вдиху та видиху дихального циклу. При спокійному диханні співвідношення тривалості вдиху до видиху у дихальному циклі дорівнює середньому 1:1,3. Зовнішнє дихання людини характеризується частотою та глибиною дихальних рухів. Частота дихання людини вимірюється кількістю дихальних циклів протягом 1 хв і її величина у спокої у дорослої людини варіює від 12 до 20 за 1 хв. Цей показник зовнішнього дихання зростає під час фізичної роботи, підвищення температури навколишнього середовища, а також змінюється з віком. Наприклад, у новонароджених частота дихання дорівнює 60-70 за 1 хв, а у людей віком 25-30 років - у середньому 16 за 1 хв. Глибина дихання визначається за обсягом повітря, що вдихається і видихається, протягом одного дихального циклу. Твір частоти дихальних рухів з їхньої глибину характеризує основну величину зовнішнього дихання - вентиляцію легких. Кількісним заходом вентиляції легень є хвилинний обсяг дихання - це обсяг повітря, яке людина вдихає та видихає за 1 хв. Розмір хвилинного обсягу дихання людини у спокої варіює не більше 6-8 л. При фізичній роботі у людини хвилинний об'єм дихання може зростати у 7-10 разів.
Легеневі об'єми повітря. У фізіології дихання прийнято єдину номенклатуру легеневих обсягів у людини, які заповнюють легені при
спокійному та глибокому диханні у фазу вдиху та видиху дихального циклу (рис. 10.5). Легеневий об'єм, який вдихається чи видихається людиною при спокійному диханні, називається дихальним об'ємом. Його величина при спокійному диханні становить середньому 500 мл. Максимальна кількість повітря, яку може вдихнути людина понад дихальний об'єм, називається резервним об'ємом вдиху (в середньому 3000 мл). Максимальна кількість повітря, яку може видихнути людина після спокійного видиху, називається резервним об'ємом видиху (в середньому 1100 мл). Нарешті, кількість повітря, що залишається у легенях після максимального видиху, називається залишковим об'ємом, його величина дорівнює приблизно 1200 мл.
Сума величин двох легеневих обсягів і більше називається легеневою ємністю. Об'єм повітря в легенях людини характеризується інспіраторною ємністю легень, життєвою ємністю легень та функціональною залишковою ємністю легень. Інспіраторна ємність легень (3500 мл) є сумою дихального об'єму та резервного об'єму вдиху. Життєва ємність легень (4600 мл) включає дихальний об'єм і резервні обсяги вдиху і видиху. Функціональна залишкова ємність легень (1600 мл) є сумою резервного обсягу видиху та залишкового обсягу легень. Сума життєвої ємності легень та залишкового обсягу називається загальною ємністю легень, величина якої в людини в середньому дорівнює 5700 мл.
При вдиху легені людини за рахунок скорочення діафрагми та зовнішніх міжреберних м'язів починають збільшувати свій об'єм з рівня функціональної залишкової ємності, та її величина при спокійному диханні становить дихальний об'єм, а при глибокому диханні – досягає різних величин резервного об'єму вдиху. При видиху обсяг легень знову повертається до вихідного рівня функціональної залишкової ємності пасивно, за рахунок еластичної тяги легень. Якщо обсяг видихаемого повітря починає входить повітря функціональної залишкової ємності, що має місце при глибокому диханні, і навіть при кашлі чи чханні, видих здійснюватися з допомогою скорочення м'язів черевної стінки. У цьому випадку величина внутрішньоплеврального тиску, як правило, стає вищою за атмосферний тиск, що обумовлює найбільшу швидкість потоку повітря в дихальних шляхах.

На що впливає обсяг легень?

Обсяг легень середньостатистичної людини становить близько трьох – шести літрів (повітря). Спортсмени, для яких має значення наповнюваність легень повітрям (дайвери, плавці, бігуни), розвивають у процесі тренувань обсяг легень до восьми літрів. При глибокому диханні обсяг легень завантажує максимальну кількість повітря, але при звичайному рівному диханні легені працюють не на максимум своїх можливостей. Виникає питання, чому такий важливий цей обсяг, на що впливає обсяг легень?

У спокійному стані організм, не обтяжений захворюваннями, не використовує весь обсяг легень для того, щоб підтримувати роботу всіх функціональних систем. Але в організму завжди є компенсаторні механізми, які включаються за потреби, задаючи інший ритм життя людині (у стані страху або нервової напруги, при подоланні складних перешкод навколишнього природного середовища, при фізичних навантаженнях, при патологічних змінах у різних структурах організму).

У всіх надзвичайних ситуаціях, пов'язаних з бігом, затримкою дихання, будь-якою фізичною напругою, організм повинен мати можливість співвіднести витрати кисню з його надходженням і або частіше дихати, або завантажувати в легені більший об'єм повітря для підтримки рівня кисню в організмі в нормі. Природа вирішила, що доцільніше мати організму в запасі більший резервуар для заповнення повітрям, який дасть можливість в умовах затримки дихання або при диханні з домішками інших газів крім кисню (з різних причин, у тому числі і патологічним), мати у своєму розпорядженні обсяг повітря, достатній продукції необхідного обсягу кисню.

Але людина не може передбачити, коли саме їй може знадобитися робота компенсаторного механізму, тому слід заздалегідь дбати про підтримку життєвої ємності легень у нормальному стані. Дуже важливо своєчасно виявляти та лікувати захворювання дихальних шляхів; тренувати в процесі життя легені, штучно створюючи певні навантаження. Це допоможе у випадках, коли необхідно буде компенсувати

Для фрідайвера легені є основним "робочим інструментом" (звичайно, після головного мозку), тому нам важливо розуміти пристрій легень і весь процес дихання. Зазвичай, коли ми говоримо про дихання, ми маємо на увазі зовнішнє дихання чи вентиляцію легень – єдиний помітний для нас процес у ланцюзі дихання. І розглядати подих треба починати саме з нього.

Будова легень та грудної клітки

Легкі являють собою пористий орган, схожий на губку, що нагадує у своїй будові скупчення окремих бульбашок або виноградне гроно з великою кількістю ягід. Кожна «ягода» - це легенева альвеола (легеневий пляшечку) - місце, де відбувається виконання основної функції легень - газообмін. Між повітрям альвеол та кров'ю лежить повітряно-кров'яний бар'єр, утворений дуже тонкими стінками альвеоли та кровоносного капіляра. Саме через цей бар'єр відбувається дифузія газів: з альвеоли в кров надходить кисень, а з крові в альвеолу вуглекислий газ.

Повітря до альвеолів надходить по повітроносних шляхах - Трохея, бронхи і дрібніші бронхіоли, які завершуються альвеолярними мішками. Розгалуження бронхів і бронхіол формує частки (права легеня має 3 частки, ліве - 2 частки). У середньому в обох легенях є близько 500-700 млн. альвеол, дихальна поверхня яких становить від 40 м2 при видиху до 120 м2 при вдиху. При цьому більша кількість альвеол знаходиться у нижніх відділах легень.

Бронхи та трахея мають у своїх стінках хрящову основу і тому досить жорсткі. Бронхіоли і альвеоли мають м'які стінки і тому можуть спадатися, тобто злипатися, як повітряна кулька, що спустила, якщо в них не підтримувати якийсь тиск повітря. Щоб цього не сталося, легкі, як єдиний орган, з усіх боків покритий плеврою – міцною герметичною оболонкою.

Плевра має два шари – два листки. Один листок щільно прилягає до внутрішньої поверхні жорсткої грудної клітки, інший – оточує легені. Між ними перебуває плевральна порожнина, у якій підтримується негативний тиск. Завдяки цьому легені перебувають у розправленому стані. Негативний тиск у плевральній щілині обумовлено еластичною тягою легень, тобто постійним прагненням легень зменшити свій обсяг.

Еластична тяга легень зумовлена ​​трьома факторами:
1) пружністю тканини стінок альвеол внаслідок наявності в них еластичних волокон
2) тонусом бронхіальних м'язів
3) поверхневим натягом плівки рідини, що покриває внутрішню поверхню альвеол.

Жорсткий каркас грудної клітки складають ребра, які гнучко, завдяки хрящам та суглобам, приєднуються до хребта та суглобів. Завдяки цьому грудна клітина збільшує і зменшує свій обсяг, зберігаючи при цьому жорсткість, необхідну для захисту органів, що знаходяться в грудній порожнині.

Для того, щоб вдихнути повітря, нам необхідно створити в легенях тиск нижчий, ніж атмосферний, а щоб видихнути вищий. Таким чином, для вдиху необхідне збільшення об'єму грудної клітки, для видиху – зменшенням об'єму. Насправді більшість зусиль дихання витрачається на вдих, у нормальних умовах видих здійснюється з допомогою пружних властивостей легких.

Основним дихальним м'язом є діафрагма - куполообразная м'язова перегородка між порожниною грудної клітки і черевною порожниною. Умовно її кордон можна провести по нижньому краю ребер.

При вдиху діафрагма скорочується, розтягуючись активною дією у бік нижніх внутрішніх органів. При цьому стисливі органи черевної порожнини відтісняються вниз і в сторони, розтягуючи стінки черевної порожнини. При спокійному вдиху купол діафрагми спускається приблизно 1.5 див, відповідно збільшується вертикальний розмір грудної порожнини. При цьому нижні ребра дещо розходяться, збільшуючи обхват грудної клітки, що особливо помітно в нижніх відділах. При видиху діафрагма пасивно розслаблюється і підтягується сухожиллями, що утримують її, у свій спокійний стан.

Крім діафрагми, у збільшенні обсягу грудної клітини беруть участь також зовнішні косі міжреберні та міжхрящові м'язи. В результаті підйому ребер збільшується зміщення грудини вперед і відходження бічних частин ребер убік.

При дуже глибокому інтенсивному диханні або при підвищенні опору вдиху в процес збільшення об'єму грудної клітки включається ряд допоміжних дихальних м'язів, які можуть піднімати ребра: сходові, великі та малі грудні, передня зубчаста. До допоміжних м'язів вдиху належать також м'язи, що розгинають грудний відділ хребта і фіксують плечовий пояс при опорі на відкинуті назад руки (трапецієподібна, ромбоподібна, що піднімає лопатку).

Як говорилося вище, спокійний вдих протікає пасивно, на тлі розслаблення м'язів вдиху. При активному інтенсивному видиху «підключаються» м'язи черевної стінки, у результаті обсяг черевної порожнини зменшується і підвищується тиск у ній. Тиск передається на діафрагму та піднімає її. Внаслідок скорочення внутрішніх косих міжреберних м'язів відбувається опускання ребер та зближення їх країв.

Дихальні рухи

У звичайному житті, поспостерігавши за собою та своїми знайомими, можна побачити як дихання, що забезпечується в основному діафрагмою, так і дихання, що забезпечується в основному роботою міжреберних м'язів. І це у межах норми. М'язи плечового поясу частіше підключаються при серйозних захворюваннях або інтенсивній роботі, але майже ніколи – відносно здорових людей у ​​нормальному стані.

Вважається, що дихання, що забезпечується переважно рухами діафрагми, характерно більше для чоловіків. У нормі вдих супроводжується незначним випинанням черевної стінки, видих - незначним її втягненням. Це черевний тип дихання.

У жінок найчастіше зустрічається грудний тип дихання, що забезпечується в основному роботою міжреберних м'язів. Це може бути пов'язане з біологічною готовністю жінки до материнства і, як наслідок, із утрудненістю черевного дихання під час вагітності. При цьому типі дихання найбільш помітні рухи здійснює грудина та ребра.

Дихання, при якому активно рухаються плечі та ключиці, забезпечується роботою м'язів плечового пояса. Вентиляція легень у своїй малоефективна і стосується лише верхівок легких. Тому такий тип дихання називається верхівковим. У звичайних умовах такий тип дихання практично не зустрічається і використовується або в ході тих чи інших гімнастик або розвивається за серйозних захворювань.

У фрідайвінгу ми вважаємо, що черевний тип дихання або дихання животом є найбільш природним та продуктивним. Про це йдеться при заняттях йогою і пранаямою.

По-перше, тому, що в нижніх частках легень перебуває більше альвеол. По-друге, дихальні рухи пов'язані з нашою вегетативною нервовою системою. Дихання животом активує парасимпатичну нервову систему – педаль гальма для організму. Грудне дихання активує симпатичну нервову систему – педаль газу. При активному та довгому верхівковому диханні відбувається перестимуляція симпатичної нервової системи. Це працює в обидві сторони. Так люди, що панікують, завжди дихають верхівковим диханням. І навпаки, якщо якийсь час спокійно дихати животом, відбувається заспокоєння невральної системи та уповільнення всіх процесів.

Легкові обсяги

При спокійному диханні людина вдихає та видихає близько 500 мл (від 300 до 800 мл) повітря, цей об'єм повітря називається дихальним обсягом. Крім звичайного дихального об'єму при максимально глибокому вдиху, людина може вдихнути ще приблизно 3000 мл повітря - це резервний обсяг вдиху. Після звичайного спокійного видиху звичайна здорова людина напругою м'язів видиху здатна «видавити» з легенів ще близько 1300 мл повітря – це резервний обсяг видиху.

Сума зазначених обсягів складає життєву ємність легень (ЖЕЛ): 500 мл + 3000 мл + 1300 мл = 4800 мл.

Як бачимо, природа підготувала для нас майже десятикратний запас по можливості прокачувати повітря через легені.

Дихальний обсяг – кількісне вираження глибини дихання. Життєва ємність легень визначає максимальний обсяг повітря, який може бути введений або виведений з легенів протягом одного вдиху або видиху. Середня життєва ємність легень у чоловіків становить 4000 – 5500 мл, у жінок – 3000 – 4500 мл. Фізичні тренування та різні розтяжки грудної клітки дозволяють збільшити ЖЕЛ.

Після максимального глибокого видиху у легенях залишається близько 1200 мл повітря. Це - залишковий обсяг. Більша його частина може бути видалена з легенів лише при відкритому пневмотораксі.

Залишковий обсяг визначається в першу чергу еластичністю діафрагми та міжреберних м'язів. Збільшення рухливості грудної клітки та зменшення залишкового обсягу – важливе завдання при підготовці до пірнання на великі глибини. Занурення нижче залишкового обсягу для звичайної нетренованої людини - це занурення глибше 30-35 метрів. Один з популярних способів збільшення еластичності діафрагми та зменшення залишкового об'єму легень - регулярне виконання уддіяна бандхі.

Максимальна кількість повітря, що може перебувати в легенях, називається загальною ємністю легень, вона дорівнює сумі залишкового обсягу та життєвої ємності легень (у використаному прикладі: 1200 мл + 4800 мл = 6000 мл).

Об'єм повітря, що знаходиться в легенях наприкінці спокійного видиху (при розслабленій дихальній мускулатурі) називається функціональною залишковою ємністю легень. Вона дорівнює сумі залишкового обсягу та резервного обсягу видиху (у використаному прикладі: 1200 мл + 1300 мл = 2500 мл). Функціональна залишкова ємність легень близька до обсягу альвеолярного повітря перед початком вдиху.

Вентиляція легень визначається обсягом повітря, що вдихається або видихається в одиницю часу. Зазвичай вимірюють хвилинний об'єм дихання. Вентиляція легень залежить від глибини та частоти дихання, яка у стані спокою становить від 12 до 18 вдихів на хвилину. Хвилинний обсяг дихання дорівнює добутку дихального обсягу частоту дихання, тобто. приблизно 6-9 л.

Для оцінки легеневих обсягів використовується спірометрія - метод дослідження функції зовнішнього дихання, що включає вимірювання об'ємних і швидкісних показників дихання. Ми рекомендуємо пройти це дослідження всім, хто планує серйозно займатися фрідайвінгом.

Повітря перебуває у альвеолах, а й у повітроносних шляхах. До них відносяться порожнина носа (або рота при ротовому диханні), носоглотка, горло, трахея, бронхи. Повітря, що знаходиться в повітроносних шляхах (за винятком дихальних бронхіол), не бере участі в газообміні. Тому просвіт повітроносних шляхів називають анатомічним мертвим простором. При вдиху останні порції атмосферного повітря входять у мертве місце і, не змінивши свого складу, залишають його при видиху.

Обсяг мертвого анатомічного простору близько 150 мл або приблизно 1/3 дихального об'єму при спокійному диханні. Тобто. з 500 мл повітря, що вдихається в альвеоли надходить лише близько 350 мл. В альвеолах наприкінці спокійного видиху знаходиться близько 2500 мл повітря, тому при кожному спокійному вдиху оновлюється лише 1/7 частина альвеолярного повітря.

• < Назад