Середній дихальний об'єм. Визначення хвилинного обсягу дихання (мод) та легеневих обсягів. Що впливає на місткість легень

Частота дихання -кількість вдихів та видихів за одиницю часу. Доросла людина робить в середньому 15-17 дихальних рухів за хвилину. Велике значення має тренування. У тренованих людей дихальні рухи відбуваються повільніше і становлять 6-8 дихань на хвилину. Так, у новонароджених ЧД залежить ряд факторів. При стоянні ЧД більше, ніж під час сидіння чи лежання. Під час сну дихання більш рідкісне (приблизно на 1/5).

При м'язовій роботі дихання частішає в 2-3 рази, доходячи при деяких видах спортивних вправ до 40-45 циклів на хвилину і більше. На частоту дихання впливає температура довкілля, емоції, інтелектуальна робота.

Глибина дихання або дихальний об'єм -кількість повітря, яке людина вдихає та видихає при спокійному диханні. Під час кожного дихального руху обмінюється 300-800 мл повітря, що у легенях. Дихальний обсяг (ДО) падає зі збільшенням частоти дихання.

Хвилинний об'єм дихання- кількість повітря, що проходить через легені за хвилину. Він визначається добутком величини повітря, що вдихається на число дихальних рухів за 1 хв: МОД = ДО х ЧД.

У дорослої людини МОД становить 5-6 л. Вікові змінипоказників зовнішнього дихання представлені у табл. 27.

Табл. 27. Показники зовнішнього дихання (по: Хрипкова, 1990)

Дихання новонародженої дитини часто і поверхове і схильне до значних коливань. З віком відбувається урідження частоти дихання, збільшення дихального об'єму та легеневої вентиляції. За рахунок більшої частоти дихання в дітей віком значно вище, ніж в дорослих, хвилинний обсяг дихання (у перерахунку на 1 кг маси).

Вентиляція легень може змінюватись залежно від поведінки дитини. У перші місяці життя занепокоєння, плач, крик збільшують вентиляцію у 2-3 рази головним чином за рахунок збільшення глибини дихання.

М'язова робота підвищує хвилинний об'єм дихання пропорційно до величини навантаження. Що старші діти, то інтенсивнішу м'язову роботу вони можуть виконувати і тим більше у них збільшується вентиляція легень. Однак під впливом тренування ту саму роботу можна виконувати при меншому збільшенні вентиляції легень. У той же час треновані діти здатні збільшити свій хвилинний об'єм дихання під час роботи до більш високого рівня, ніж їхні однолітки, які не займаються фізичними вправами(цит. за: Маркосян, 1969). З віком ефект тренування дається взнаки більше, і у підлітків 14-15 років тренування викликає настільки ж значні зрушення легеневої вентиляції, як і у дорослих людей.

Життєва ємність легень- найбільше повітря, яке можна видихнути після максимального вдиху. Життєва ємність легень (ЖЕЛ) є важливою функціональною характеристикою дихання та складається з дихального об'єму, резервного об'єму вдиху та резервного об'єму видиху.

У спокої дихальний об'єм малий порівняно із загальним обсягом повітря у легенях. Тому людина може як вдихнути, і видихнути великий додатковий обсяг. Резервний обсяг вдиху(РО вд) – кількість повітря, яке людина може додатково вдихнути після нормального вдиху та становить 1500-2000 мл. Резервний обсяг видиху(РО вид) - кількість повітря, яке людина може додатково видихнути після спокійного видиху; його величина 1000–1500 мл.

Навіть після найглибшого видиху в альвеолах та повітроносних шляхах легень залишається деяка кількість повітря - це залишковий обсяг(ГО). Однак при спокійному диханні в легенях залишається значно більше повітря, ніж залишковий об'єм. Кількість повітря, що залишається у легенях після спокійного видиху, називається функціональною залишковою ємністю(ФОЕ). Вона складається з залишкового обсягу легень та резервного обсягу видиху.

Найбільша кількістьповітря, що повністю заповнює легені, називається загальною ємністю легень (ОЕЛ). Вона включає залишковий обсяг повітря та життєву ємність легень. Співвідношення між обсягами та ємностями легень представлено на рис. 8 (Атл., С. 169). Життєва ємність змінюється із віком (табл. 28). Так як вимір життєвої ємності легень вимагає активної та свідомої участі самої дитини, її вимірюють у дітей з 4-5 років.

До 16-17 років життєва ємність легень досягає величин, притаманних дорослої людини. Життєва ємність легень є важливим показникомфізичного розвитку.

Табл. 28. Середня величина життєвої ємності легень, мл (по: Хрипкова, 1990)

З дитячого вікуі до 18-19 років життєва ємність легень збільшується, з 18 до 35 років вона зберігається постійному рівні, а після 40 зменшується. Це пов'язано зі зниженням еластичності легень та рухливості грудної клітки.

Життєва ємність легень залежить від ряду факторів, зокрема від довжини тіла, ваги та статі. Для оцінки ЖЄЛ розраховують належну величину з використанням спеціальних формул:

для чоловіків:

ЖЕЛ повинен = [(зріст, см∙ 0,052)] - [(вік, років ∙ 0,022)] - 3,60;

для жінок:

ЖЕЛ повинен = [(зріст, см∙ 0,041)] - [(вік, років ∙ 0,018)] - 2,68;

для хлопчиків 8-10 років:

ЖЕЛ повинен = [(зріст, см∙ 0,052)] - [(вік, років ∙ 0,022)] - 4,6;

для хлопчиків 13-16 років:

ЖЕЛ повинен = [(зріст, см∙ 0,052)] - [(вік, років ∙ 0,022)] - 4,2

для дівчаток 8-16 років:

ЖЕЛ повинен = [(зріст, см∙ 0,041)] - [(вік, років ∙ 0,018)] - 3,7

У жінок ЖЄЛ на 25% менше, ніж у чоловіків; у людей тренованих вона більша, ніж у нетренованих. Особливо вона велика при заняттях такими видами спорту, як плавання, біг, лижі, веслування тощо. 200 мл, штангістів – близько 4 000 мл. Для визначення життєвої ємності легень використовують прилад спірометр (метод спірометрії). Він складається з посудини з водою і поміщеної в нього вгору дном іншої посудини ємністю не менше 6 л, в якому знаходиться повітря. До дна цієї другої судини підведена система трубок. Через ці трубки випробуваний дихає, отже повітря у його легенів і в посудині становить єдину систему.

Газообмін

Зміст газів в альвеолах. Під час акту вдиху та видиху людина постійно вентилює легені, підтримуючи в альвеолах газовий склад. Вдихає людина атмосферне повітря з великим змістомкисню (20,9%) та низьким змістомвуглекислого газу (0,03%). У повітрі, що видихається міститься 16,3% кисню, а вуглекислого - 4%. При вдиху з 450 мл вдихається атмосферного повітряу легені потрапляє лише близько 300 мл, а приблизно 150 мл залишається в повітроносних шляхах і газообміні не бере участі. При видиху, який слідує за вдихом, це повітря виводиться назовні незмінним, тобто не відрізняється за складом від атмосферного. Тому його називають повітрям мертвого,або шкідливого,простору. Повітря, що досягло легень, поєднується тут з 3000 мл повітря, що вже знаходиться в альвеолах. Газова суміш в альвеолах, що бере участь у газообміні, називається альвеолярним повітрям. Поступила порція повітря невелика в порівнянні з обсягом, до якого вона додається, тому повне оновлення всього повітря, що знаходиться в легенях, - процес повільний і переривчастий. Обмін між атмосферним та альвеолярним повітрям незначно позначається на альвеолярному повітрі, та його склад практично залишається постійним, що видно з табл. 29.

Табл. 29. Склад вдихуваного, альвеолярного та видихуваного повітря, %

При порівнянні складу альвеолярного повітря зі складом вдихуваного і видихуваного видно, що одну п'яту частину кисню, що надходить, організм утримує для своїх потреб, в той час як кількість СО 2 в видихуваному повітрі в 100 разів більше тієї кількості, яка надходить в організм при вдиху. У порівнянні з повітрям, що вдихається, він містить менше кисню, але більше СО 2 . Альвеолярне повітря входить у тісний контакт із кров'ю, і його складу залежить газовий склад артеріальної крові.

У дітей інший склад як видихуваного, так і альвеолярного повітря: чим молодші діти, тим менший у них відсоток вуглекислого газу і тим більше відсоток кисню в повітрі, що видихається і альвеолярному, відповідно менше відсоток використання кисню (табл. 30). Отже, у дітей низька ефективність легеневої вентиляції. Тому дитині на один і той же обсяг спожитого кисню і вуглекислого газу, що виділяється, потрібно більше вентилювати легені, ніж дорослим.

Табл. 30. Склад видихуваного та альвеолярного повітря
(Середні дані по: Шалков, 1957; сост. по: Маркосян, 1969)

Оскільки у маленьких дітей дихання часто і поверхневе, то більшу частку дихального обсягу становить обсяг «мертвого» простору. В результаті цього видихається повітря полягає в більшою міроюз атмосферного повітря, і в ньому менший відсоток вуглекислого газу та відсоток використання кисню з даного обсягу дихання. Внаслідок цього низька ефективність вентиляції у дітей. Незважаючи на підвищений, порівняно з дорослими відсоток кисню в альвеолярному повітрі у дітей немає суттєвого значенняТак як для повного насичення гемоглобіну крові достатньо 14-15% кисню в альвеолах. Більше кисню, ніж зв'язується гемоглобіном, в артеріальну кров перейти не може. Низький рівеньвміст вуглекислого газу в альвеолярному повітрі у дітей свідчить про його нижчий вміст в артеріальній крові порівняно з дорослими.

Обмін газів у легенях. Газообмін у легенях здійснюється в результаті дифузії кисню з альвеолярного повітря в кров та вуглекислого газу з крові в альвеолярне повітря. Дифузія відбувається внаслідок різниці парціального тиску цих газів в альвеолярному повітрі та їх насичення у крові.

Парціальний тиск- Це частина загального тиску, який припадає на частку даного газу в газовій суміші. Парціальний тиск кисню в альвеолах (100 мм рт. ст.) значно вищий, ніж напруга 2 венозної крові, що надходить у капіляри легень (40 мм рт. ст.) Параметри парціального тиску для 2 мають зворотне значення- 46 мм рт. ст. на початку легеневих капілярів та 40 мм рт. ст. у альвеолах. Парціальний тиск та напруга кисню та вуглекислого газу в легенях наведені в табл. 31.

Табл. 31. Парціальний тиск і напруга кисню та вуглекислого газу в легенях, мм рт. ст.

Ці градієнти (різниця) тисків є рушійною силоюдифузії Про 2 і 2 , тобто газообміну в легенях.

Дифузійна здатність легень для кисню дуже велика. Це зумовлено великою кількістю альвеол (сотні мільйонів), великою їхньою газообмінною поверхнею (близько 100 м 2 ), а також малою товщиною (близько 1 мкм) альвеолярної мембрани. Дифузійна здатність легень для кисню в людини дорівнює близько 25 мл/хв для 1 мм рт. ст. Для вуглекислого газу внаслідок його високої розчинності в легеневій мембрані дифузійна здатність у 24 рази вища.

Дифузія кисню забезпечується різницею парціальних тисків, що дорівнює близько 60 мм рт. ст., а вуглекислого газу - лише близько 6 мм рт. ст. Часу протікання крові через капіляри малого кола (близько 0,8 з) достатньо повного вирівнювання парціального тиску і напруги газів: кисень розчиняється у крові, а вуглекислий газ перетворюється на альвеолярне повітря. Перехід вуглекислого газу в альвеолярне повітря за відносно невеликої різниці тисків пояснюється високою дифузійною здатністю для цього газу (Атл., рис. 7, с. 168).

Таким чином, у легеневих капілярах відбувається постійний обмін: кисню та вуглекислого газу. Внаслідок цього обміну кров насичується киснем і звільняється від вуглекислого газу.

Загальна ємність легень дорослого чоловіка становить у середньому 5-6 літрів, проте при нормальному диханні використовується лише мала частина цього об'єму. При спокійному диханні людина здійснює близько 12-16 дихальних циклів, вдихаючи та видихаючи у кожному циклі близько 500 мл повітря. Цей обсяг повітря прийнято називати дихальним об'ємом. При глибокому вдиху можна додатково вдихнути 1,5-2 літри повітря – це резервний об'єм вдиху. Об'єм повітря, що залишається в легені після максимального видиху, становить 1,2-1,5 літра - це залишковий об'єм легень.

Вимірювання легеневих об'ємів

Під терміном вимірювання легеневих об'ємівзазвичай розуміється вимір загальної ємності легень (ОЕЛ), залишкового обсягу легень (ООЛ), функціональної залишкової ємності (ФОЕ) легень та життєвої ємності легень (ЖЕЛ). Ці показники відіграють істотну роль при аналізі вентиляційної здатності легень, вони незамінні при діагностиці рестриктивних порушень вентиляції і допомагають оцінити ефективність проведеного терапевтичного втручання. Вимірювання легеневих обсягів може бути поділено на два основні етапи: вимірювання ФОЕ та проведення спірометричного дослідження.

Для визначення ФОЕ застосовують один із трьох найпоширеніших методів:

1. метод розведення газів (метод газової дилюції);
2. бодіплетизмографічний;
3. рентгенологічний.

Легкові об'єми та ємності

Зазвичай виділяють чотири легеневих об'ємів- резервний обсяг вдиху (РОВД), дихальний об'єм(ДО), резервний обсяг видиху (РОвид) і залишковий обсяг легень (ООЛ) та наступні ємності: життєва ємність легень (ЖЕЛ), ємність вдиху (ЕВД), функціональна залишкова ємність (ФОЕ) та загальна ємність легень (ОЕЛ).

Загальна ємність легень може бути представлена ​​як сума кількох легеневих об'ємів та ємностей. Місткість легень - сума двох і більше легеневих об'ємів.

Дихальний об'єм (ДО) - об'єм газу, який вдихається та видихається під час дихального циклу при спокійному диханні. ДО слід розраховувати як середнє значення після реєстрації щонайменше шести дихальних циклів. Закінчення фази вдиху називають звісно-інспіраторним рівнем, закінчення фази видиху - звісно-експіраторним рівнем.

Резервний об'єм вдиху (РОвд) - максимальний об'єм повітря, який можна вдихнути після звичайного середнього спокійного вдиху (інспіраторного рівня).

Резервний обсяг видиху (РОвид) - максимальний обсяг повітря, який можна видихнути після спокійного видиху (кінцево-експіраторного рівня).

Залишковий об'єм легень (ООЛ) - об'єм повітря, що залишається в легенях після повного видиху. ООЛ не може бути виміряний безпосередньо, його розраховують шляхом віднімання РОвид з ФОЕ: ООЛ = ФОЕ - РОвидабо ООЛ = ОЕЛ - ЖЕЛ. Перевага надається останньому способу.

Життєва ємність легень (ЖЕЛ) – об'єм повітря, який можна видихнути при повному видиху після максимального вдиху. При форсованому видиху цей обсяг називають форсованою життєвою ємністю легень (ФЖЕЛ), при спокійному максимальному (вдиху) видиху – життєвою ємністю легень вдиху (видиху) – ЖЕЛвд (ЖЕЛвид). ЖЕЛ включає ДО, РОвд та РОвид. ЖЕЛ у нормі становить приблизно 70% ОЕЛ.

Ємність вдиху (Евд) – максимальний об'єм, який можна вдихнути після спокійного видиху (від звичайно-експіраторного рівня). ЄВД дорівнює сумі ДО і РОВС і в нормі зазвичай становить 60-70% ЖЕЛ.

Функціональна залишкова ємність (ФОЕ) - обсяг повітря в легенях і дихальних шляхахпісля спокійного видиху. ФОЕ називають кінцевим експіраторним об'ємом. ФОЕ включає РОвид і ООЛ. Вимір ФОЕ - визначальний етап при оцінці легеневих обсягів.

Загальна ємність легень (ОЕЛ) - обсяг повітря в легень після закінчення повного вдиху. ОЕЛ розраховують двома способами: ОЕЛ = ООЛ + ЖЕЛабо ОЕЛ = ФОЕ + ЄВД. Останній спосіб кращий.

Вимірювання загальної ємності легень та її складових широко застосовується при різних захворюванняхі надає істотну допомогу в діагностичному процесі. Наприклад, при емфіземі легень зазвичай відзначається зниження ФЖЕЛ та ОФВ1, відношення ОФВ1/ФЖЕЛ також знижено. Зниження ФЖЕЛ та ОФВ1 також відзначається у хворих з рестриктивними порушеннями, але відношення ОФВ1/ФЖЕЛ не знижено.

Незважаючи на це, ставлення ОФВ1/ФЖЕЛ не є ключовим параметром при диференціальній діагностиці обструктивних та рестриктивних порушень. Для диференціальної діагностикицих вентиляційних порушень необхідний обов'язковий вимір ОЕЛ та її складових. При рестриктивних порушеннях відзначається зниження ОЕЛ та її складових. При обструктивних та поєднаних обструктивно-рестриктивних порушеннях деякі складові ОЕЛ знижено, деякі підвищені.

Вимір ФОЕ - один із двох основних етапів при вимірюванні ОЕЛ. ФОЕ може бути виміряна методами розведення газів, бодіплетизмографічно або рентгенологічно. У здорових осібвсі три методики дозволяють отримувати близькі результати. Коефіцієнт варіації повторних вимірювань в одного й того самого обстежуваного зазвичай нижче 10%.

Метод розведення газів широко застосовується через простоту методики та відносну дешевизну обладнання. Однак у пацієнтів з тяжким порушенням бронхіальної провідності або емфіземою справжнє значення ОЕЛ при вимірюванні цим методом занижується, оскільки газ, що вдихається, не проникає в гіповентильовані і невентильовані простори.

Бодиплетизмографічний метод дозволяє визначити внутрішньогрудний об'єм (ВГО) газу. Таким чином, ФОЕ, виміряна бодіплетизмографічно, включає як вентильовані, так і невентильовані відділи легень. У зв'язку з цим у пацієнтів з легеневими кістами та повітряними пастками даний методдає більше високі показникипорівняно з методикою розведення газів. Бодіплетизмографія - дорожчий метод, технічно складніший і вимагає від пацієнта докладання великих зусиль та кооперації порівняно з методом розведення газів. Проте метод бодіплетизмографії краще, оскільки дозволяє більш точно оцінити ФОЕ.

Різниця між показниками, отриманими за допомогою цих двох методів, дає важливу інформаціюпро наявність повітряного простору, що не вентилюється, в грудній клітці. При вираженій бронхіальній обструкції метод загальної плетизмографії може завищувати показники ФОЕ.

За матеріалами О.Г. Чучаліна

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 у людей віком 25-30 років - у середньому 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, називається дихальним обсягом. Його величина при спокійному диханні становить середньому 500 мл. Максимальна кількість повітря, яку може вдихнути людина понад дихальний об'єм, називається резервним обсягом вдиху(У 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 об'ємів і більше називається 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 обсягуназивається 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 повітря, що видихається 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 показників зовнішнього дихання, що спостерігаються, і для побудови показників-конструктів є: обсяг потоку дихальних газів, V (л) та час t ©. Відносини між цими змінними можуть бути представлені у вигляді графіків або 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. Частина ДО, яка бере участь у газообміні, називається 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 етапдослідження 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 та СОС 25-75

Обчислення швидкісних показників має велике значенняу виявленні ознак бронхіальної обструкції. Зменшення індексу Тіффно та ОФВ 1 є характерною ознакоюзахворювань, що супроводжуються зниженням бронхіальної прохідності - бронхіальної астми, хронічного обструктивного захворювання легень, бронхоектатичної хвороби та ін. Показники МОС мають найбільшу цінність у діагностиці початкових проявівбронхіальної обструкції. СОС 25-75 відображає стан прохідності дрібних бронхів та бронхіол. Останній показник є більш інформативним, ніж ОФВ 1 для виявлення ранніх обструктивних порушень.
У зв'язку з тим, що в Україні, Європі та США існує певна відмінність у позначенні легеневих обсягів, ємностей та 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 у різних країнах

Усі показники легеневої вентиляції мінливі. Вони залежать від статі, віку, ваги, росту, положення тіла, стану нервової системихворого та інших факторів. Тому для правильної оцінки функціонального станулегеневої вентиляції абсолютне значення того чи іншого показника є недостатнім. Необхідно зіставляти отримані абсолютні показникиз відповідними величинами у здорової людинитого 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-обсяг» - сучасний методдослідження легеневої вентиляції, що полягає у визначенні об'ємної швидкості руху потоку повітря в дихальних шляхах та його графічним відображенням у вигляді петлі «потік-об'єм» при спокійному диханні пацієнта та при виконанні ним певних 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
Процедура виконання дихальних маневрів з реєстрацією кривої «потік-об'єм» форсованого дихання ідентична тій, що виконується під час запису ФЖЕЛ під час проведення класичної спірографії. 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-об'єм» містить в основному ту ж інформацію, що і класична спірограма, наочність співвідношення між потоком і обсягом дозволяє глибше проникнути в функціональні характеристикияк 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. Тому його результати не володіють високою точністю. У зв'язку з цим краще визначати зазначені показники щодо кривої «потік-обсяг».
Оцінка змін швидкісних спірографічних показників здійснюється за рівнем їхнього відхилення від належної величини. Як правило, за нижній кордоннорми приймається значення показника потоку, що становить 60% належного рівня.

MICRO MEDICAL LTD (UNITED KINGDOM)

Спірограф MasterScreen Pneumo	Спірограф FlowScreen II

Спірометр-спірограф СпіроС-100 АЛЬТОНІКА, ТОВ (РОСІЯ)

Спірометр СПІРО-СПЕКТР НЕЙРО-СОФТ (РОСІЯ)

Легкові обсяги та ємності

У процесі легеневої вентиляції безперервно оновлюється газовий склад альвеолярного повітря. Розмір легеневої вентиляції визначається глибиною дихання, чи дихальним обсягом, і частотою дихальних рухів. Під час дихальних рухів легені людини заповнюються повітрям, що вдихається, об'єм якого є частиною загального обсягу легень. Для кількісного опису легеневої вентиляції загальну ємність легень поділили на кілька компонентів чи обсягів. У цьому легеневої ємністю називається сума двох і більше обсягів.

Легкові обсяги поділяють на статичні та динамічні. Статичні легеневі об'єми вимірюють при завершених дихальних рухах без обмеження їх швидкості. Динамічні легеневі обсяги вимірюють під час проведення дихальних рухів з обмеженням часу їх виконання.

Легкові обсяги. Обсяг повітря в легких та дихальних шляхах залежить від наступних показників: 1) антропометричних індивідуальних характеристик людини та дихальної системи; 2) властивостей легеневої тканини; 3) поверхневого натягу альвеол; 4) сили, що розвивається дихальними м'язами.

Дихальний обсяг (ДО)- об'єм повітря, яке вдихає та видихає людина під час спокійного дихання. У дорослої людини ДО становить приблизно 500 мл. Величина ДО залежить від умов виміру (спокій, навантаження, положення тіла). ДО розраховують як середню величинупісля виміру приблизно шести спокійних дихальних рухів.

Резервний обсяг вдиху (РОВД)- максимальний об'єм повітря, яке здатне вдихнути випробуваний після спокійного вдиху. Розмір РОвд становить 1,5-1,8 л.

Резервний обсяг видиху (РОвид)- максимальний обсяг повітря, яке людина додатково може видихнути з рівня спокійного видиху. Величина РОвид нижче в горизонтальному положенні, ніж у вертикальному, зменшується при ожирінні. Вона дорівнює середньому 1,0-1,4 л.

Залишковий обсяг (ГО)- обсяг повітря, що залишається у легенях після максимального видиху. Розмір залишкового обсягу дорівнює 1,0-1,5 л.

Дослідження динамічних легеневих обсягів представляє науковий та клінічний інтерес та їх, опис виходить за рамки курсу нормальної фізіології.

Легкові ємності. Життєва ємність легень (ЖЕЛ) включає дихальний об'єм, резервний об'єм вдиху, резервний об'єм видиху. У чоловіків середнього віку ЖЕЛ варіює не більше 3,5-5,0 л і більше. Для жінок типові нижчі величини (3,0-4,0 л). Залежно від методики вимірювання ЖЕЛ розрізняють ЖЕЛ вдиху, коли після повного видиху виробляється максимально глибокий вдих і ЖЕЛ видиху, коли після повного вдиху виробляється максимальний видих.

Місткість вдиху (Евд) дорівнює сумі дихального об'єму та резервного об'єму вдиху. У людини ЄВД становить середньому 2,0-2,3 л.

Функціональна залишкова ємність (ФОЕ) – об'єм повітря у легенях після спокійного видиху. ФОЕ є сумою резервного обсягу видиху та залишкового обсягу. ФОЕ вимірюється методами газової дилюції, або розведення газів, та плетизмографічно. На величину ФОЕ суттєво впливає рівень фізичної активностілюдини та положення тіла: ФОЕ менше у горизонтальному положенні тіла, ніж у положенні сидячи або стоячи. ФОЕ зменшується при ожирінні внаслідок зменшення загальної розтяжності грудної клітки.

Загальна ємність легень (ОЕЛ) - об'єм повітря в легенях після повного вдиху. ОЕЛ розраховують двома способами: ОЕЛ - ГО + ЖЕЛ або ОЕЛ - ФОЕ + ЄВД. ОЕЛ може бути виміряна за допомогою плетизмографії або методом газової дилюції.

Вимірювання легеневих обсягів та ємностей має клінічне значенняпри дослідженні функції легень у здорових осіб та при діагностиці захворювання легень людини. Вимірювання легеневих обсягів і ємностей зазвичай проводять методами спірометрії, пневмотахометрії з інтеграцією показників та бодіплетизмографії. Статичні легеневі обсяги можуть знижуватися при патологічних станах, що призводять до обмеження розправи легень. До них відносяться нейром'язові захворювання, хвороби грудної клітки, живота, ураження плеври, що підвищують жорсткість легеневої тканини, та захворювання, що викликають зменшення числа функціонуючих альвеол (ателектаз, резекція, рубцеві зміни легень).

Для сумісності результатів вимірів газових обсягівта ємностей отримані дані повинні співвідноситися з умовами в легенях, де температура альвеолярного повітря відповідає температурі тіла, повітря знаходиться при певному тиску та насичене водяними парами. Цей стан називається стандартним і позначається буквами BTPS (body temperature, pressure, saturated).

Показники легеневої вентиляції значною мірою залежать від конституції, фізичного тренування, зростання, маси тіла, статі та віку людини, тому отримані дані необхідно порівнювати з так званими належними величинами. Належні величини вираховують за спеціальними номограмами і формулами, в основі яких лежить визначення належного основного обміну. Багато функціональні методидослідження протягом часу скоротилися до певного стандартного обсягу.

Вимірювання легеневих обсягів

Дихальний обсяг

Дихальний об'єм (ДО) - це об'єм повітря, що вдихається і видихається при нормальному диханні, що дорівнює в середньому 500 мл (з коливаннями від 300 до 900 мл). З нього близько 150 мл становить обсяг повітря функціонального мертвого простору (ВФМП) у гортані, трахеї, бронхах, яке не бере участі у газообміні. Функціональна рольВФМП полягає в тому, що він змішується з повітрям, що вдихається, зволожуючи і зігріваючи його.

Резервний обсяг видиху

Резервний обсяг видиху - це обсяг повітря, що дорівнює 1500 -2000 мл, який людина може видихнути, якщо після нормального видиху зробить максимальний видих.

Резервний обсяг вдиху

Резервний об'єм вдиху – це об'єм повітря, яке людина може вдихнути, якщо після нормального вдиху зробить максимальний вдих. дорівнює 1500 - 2000 мл.

Життєва ємність легень

Життєва ємність легень (ЖЕЛ) - дорівнює сумі резервних об'ємів вдиху та видиху та дихального об'єму (в середньому 3700 мл) і становить той об'єм повітря, який людина в змозі видихнути при найглибшому видиху після максимального вдиху.

Залишковий обсяг

Залишковий об'єм (ГО) - це об'єм повітря, що залишається у легенях після максимального видиху. дорівнює 1000 - 1500 мл.

Загальна ємність легень

Загальна (максимальна) ємність легень (ОЕЛ) є сумою дихального, резервних (вдих та видих) та залишкового обсягів і становить 5000 - 6000 мл.

Дослідження дихальних обсягів необхідне оцінки компенсації дихальної недостатностішляхом збільшення глибини дихання (вдиху та видиху).

Спірографія легень

Спірографія легень дозволяє отримати найдостовірніші дані. Крім вимірювання легеневих обсягів, за допомогою спірографа можна отримати ряд додаткових показників (дихальний та хвилинний обсяги вентиляції та ін.). Дані записуються у вигляді спірограми, за якою можна судити про норму та патологію.

Дослідження інтенсивності легеневої вентиляції

Хвилинний об'єм дихання

Хвилинний об'єм дихання визначається множенням дихального об'єму на частоту дихання, що в середньому дорівнює 5000 мл. Більш точно визначається за допомогою спірографії.

Максимальна вентиляція легень

Максимальна вентиляція легень ("межа дихання") - це кількість повітря, яке може провентилюватися легкими при максимальній напрузі дихальної системи. Визначають спірометрією при максимально глибокому диханні з частотою близько 50 хв., У нормі дорівнює 80 - 200 мл.

Резерв дихання

Резерв дихання відбиває функціональні можливості дихальної системи людини. У здорової людини дорівнює 85% максимальної вентиляції легень, а при дихальній недостатності зменшується до 60 - 55% і нижче.

Всі ці проби дозволяють вивчати стан легеневої вентиляції, її резерви, необхідність яких може виникнути при виконанні важкої вентиляції. фізичної роботиабо при захворюванні органів дихання.

Дослідження механіки дихального акту

Цей метод дозволяє визначити співвідношення вдиху та видиху, дихального зусилля в різні фазидихання.

ЕФЖЕЛ

Експіраторну форсовану життєву ємність легень (ЕФЖЕЛ), досліджують Вотчалом - Тіффно. Вона вимірюється так, як при визначенні ЖЕЛ, але при максимально швидкому, форсованому видиху. У здорових осіб вона виявляється на 8-11% менше, ніж ЖЕЛ, в основному за рахунок збільшення опору струму повітря в дрібних бронхах. При ряді захворювань, що супроводжуються збільшенням опору в дрібних бронхах, наприклад, при бронхообструктивних синдромах, емфіземі легень, ЕФЖЕЛ змінюється.

ІФЖЕЛ

Інспіраторна форсована життєва ємність легень (ІФЖЕЛ) визначається за максимально швидкого форсованого вдиху. Вона не змінюється при емфіземі, але зменшується у разі порушення прохідності дихальних шляхів.

Пневмотахометрія

Пневмотахометрія

Пневмотахометрія оцінює зміну "пікових" швидкостей повітряного потоку при форсованому вдиху та видиху. Вона дозволяє оцінити стан бронхіальної прохідності. ###Пневмотахография

Пневмотахографи проводиться за допомогою пневмотахографа, який реєструє рух струменя повітря.

Проби виявлення явної чи прихованої дихальної недостатності

Засновані на визначенні споживання кисню та кисневого дефіциту за допомогою спірографії та ергоспірографії. Цим методом можна визначити споживання кисню та кисневий дефіцит у хворого при виконанні ним певної фізичного навантаженнята у спокої.