Объем воздуха в легких человека: Ошибка 404. Запрашиваемая страница не найдена

Механизм дыхания. Жизненная ёмкость лёгких. — урок. Биология, 9 класс.

Между наружным слоем лёгкого и грудной клеткой есть плевральная полость, заполненная небольшим количеством жидкости, уменьшающей трение при движении легких. Превральная полость образована двумя листками плевры, один из которых покрывает лёгкое (лёгочная плевра), а другой выстилает грудную клетку изнутри (пристенная плевра). Давление в плевральной полости меньше атмосферного (около 751 мм рт. ст.). Воздух в плевральной полости полностью отсутствует, что является важнейшим условием осуществления наружного дыхания (лёгкие тесно прижаты к стенке грудной полости и их объем всегда изменяется вслед за изменением объема грудной полости).

При вдохе грудная полость расширяется, диафрагма опускается, лёгкие растягиваются.

При выдохе диафрагма расслабляется и поднимается, объём грудной полости, а вместе с ней и лёгких уменьшается. В дыхательных движениях участвуют наружные и внутренние межрёберные мышцы и мышцы диафрагмы. При усиленном дыхании участвуют мышцы диафрагмы и все мышцы груди, поднимающие ребра и грудину, мышцы брюшной стенки, сокращаются также мышцы плечевого пояса.

Типы внешнего дыхания у женщин и мужчин несколько различаются. У мужчин брюшной тип дыхания, то есть они дышат главным образом за счёт сокращения диафрагмы, а у женщин грудной, то есть они дышат за счёт сокращения межрёберных мышц.

Жизненная ёмкость лёгких

В покое взрослый человек совершает примерно 16 дыхательных движений за 1 минуту. При спокойном вдохе в легкие взрослого человека поступает около 500 см³ воздуха. Такой же объем воздуха удаляется из органов дыхания во время спокойного выдоха.

Если человек сделает возможный максимально вдох, а затем изо всех сил выдохнет воздух, то объём этого выдохнутого воздуха составит жизненную ёмкость лёгких (ЖЁЛ). 

Жизненная ёмкость лёгких (ЖЁЛ) – максимальный объём воздуха, выдыхаемого после самого глубокого вдоха.

Жизненная ёмкость складывается из трёх лёгочных объемов:

Жизненная ёмкость лёгких (ЖЁЛ) = Дыхательный объём + Резервный объём вдоха + Резервный объём выдоха

1) дыхательный объём, представляющий собой объём (400- 500 мл) воздуха, вдыхае­мый и выдыхаемый при каждом дыхательном цикле;
2) резервный объём вдоха (дополнительный воздух), т.е. тот объём (1900-3300 мл) воз­духа, который можно вдохнуть при максимальном вдохе после обыч­ного вдоха;
3) резервный объём выдоха (резервный воздух), т.е. объём (700- 1000 мл), который можно выдохнуть при максимальном выдохе после обычного выдоха.

Среднее значение ЖЁЛ составляет около 3500 см³ (у тренированного человека ЖЁЛ может достигать более 5000 см³).

Жизненную ёмкость лёгких определяют с помощью специального прибора — спирометра при медицинском обследовании (спирометрии) для изучения готовности органов дыхания (внешнего дыхания) выполнять физическую нагрузку разной интенсивности.

Источники:

Пасечник В.В., Каменский А.А., Швецов Г.Г./Под ред. Пасечника В.В. Биология. 8 класс.– М.: Просвещение

Любимова З.В., Маринова К.В. Биология. Человек и его здоровье. 8 класс – М.: Владос

Лернер Г.И. Биология: Полный справочник для подготовки к ЕГЭ: АСТ, Астрель

http://house-massage.ru/stroenie_i_funkcii_organov_dyhanija.html

Исследование функции внешнего дыхания в Н. Новгороде.(спирометрия, спирография).

Оценка функции внешнего дыхания играет большую роль в диагностике большого количества заболеваний легких и бронхов, позволяя обнаружить патологические изменения еще до появления их первых признаков и определить их динамику на протяжении всего периода лечения. С этой целью используются разные методы, но одним из наиболее информативных и безопасных является спирография (спирометрия).

Что такое спирография

Спирография (спирометрия) представляет собой диагностический метод исследования функции внешнего дыхания и является главным способом оценки функционального состояния легких и бронхов. Она широко применяется в пульмонологии и терапии, поскольку позволяет установить:

Исследование объемов легких:

• дыхательный объем легких(ДО)— объем вдыхаемого и выдыхаемого воздуха
• резервный объем вдоха и выдоха (РОвд, РОвыд) — объем воздуха, который можно вдохнуть (выдохнуть) после обычного вдоха (выдоха)
• емкость вдоха (ЕВ) — количество воздуха, вдыхаемого после полного выдоха
• жизненная емкость легких (ЖЕЛ) — предельный объем воздуха, который человек может спокойно выдохнуть после глубокого вдоха
• частоту дыхания(ЧД) — количество совершаемых за минуту дыхательных движений

Исследование проходимости бронхов

• форсированная жизненная емкость легких (ФЖЕЛ) — объем выдыхаемого воздуха при максимально полном и быстром выдохе после выполнения максимально глубокого вдоха
• объем форсированного выдоха за 1, 3, 6 сек (ОФВ1, ОФВ3, ОФВ6) — максимальный объем воздуха, который человек может выдохнуть за первую (3-ю, 6-ю) секунду маневра ФЖЕЛ
• максимальная объемная скорость на выдохе (МОС25, МОС50, МОС75)– отражает проходимость на уровне мелких, средних и крупных бронхов
• пиковая объемная скорость выдоха (ПСВ) 
• индекс Тиффно

Что позволяет обнаружить спирометрия

Таким образом, спирометрия дает большое количество информации об особенностях функционирования органов дыхания пациента, что позволяет не только обнаружить признаки патологических изменений, но и разработать наиболее эффективную тактику лечения.

В результате процедуры удается обнаружить:

• ряд заболеваний дыхательной системы
• признаки бронхиальной астмы и хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ)
• степень тяжести течения имеющегося заболевания
• нарушения проходимости дыхательных путей
• скрытый спазм бронхов

Показания к проведению спирометрии

Рекомендуется делать спирометрию в следующих случаях:

• перенесенная коронавирусная инфекция (Covid-19) при наличии отрицательного ПЦР теста на РНК SARS-CoV-2
• диагностика бронхолегочных заболеваний
• частые бронхиты
• аллергии или заболевания дыхательной системы у родственников
• необходимость оценки степени дыхательной недостаточности
• дифференциальная диагностика лёгочной и сердечной недостаточностей
• подозрение на гиперреактивность бронхов
• начальные признаки заболевания лёгких у работников, контактирующих на службе с вредными веществами
• синдром Гудпасчера
• склеродермия
• длительное курение
• ощущение нехватки воздуха
• кашель более 3–4 недель после перенесённых ОРВИ или бронхита
• одышка с чувством дискомфорта в области груди (заложенность)
• свистящее или сипящее дыхание
• проблематичность сделать вдох или выдох полной грудью
• оценка функционального состояния перед участием пациентов в программах с физическими нагрузками высокого уровня (спортсмены)
• оценка перед началом реабилитационных программ

Подготовка к спирометрии

Начать подготовку к проведению исследования нужно за сутки до начала процедуры, отменив приём медицинских препаратов (после согласования с лечащим врачом):

• Короткодействующие бронхорасширяющие препараты (ингаляторы) за 6 часов до спирометрии
• Длительно действующие бронхорасширяющие препараты за 12-24 часа до спирометрии
• За 4 часа до обследования рекомендуется отказ от кофе и сигарет
• За 30 минут — никаких физических и эмоциональных нагрузок
• За 2 часа (не позже) – последний прием пищи
• За 24 часа – отказ от алкогольных напитков

С осторожностью проведение спирометрии:

• у больных с пневмотораксом и 2 недели после выздоровления
• первые 2 недели инфаркта миокарда, тяжелое острое или обострение хронического сердечно-сосудистого заболевания
• после офтальмологических и полостных операций, дефектах челюстно-лицевой области
• при выраженном продолжающемся кровохаркании
• бронхоскопия менее 7 дней назад
• при подозрении на активный туберкулез или заболевания, передающиеся воздушно-капельным путем, повышение температуры тела

Внешнее дыхание и объемы легких

Для фридайвера легкие явлются основным «рабочим инстументом» (конечно, после головного мозга), поэтому нам важно понимать устройство легких и весь процесс дыхания. Обычно, когда мы говорим о дыхании, мы имеем в виду внешнее дыхание или вентиляцию легких — единственный заметный для нас процесс в цепи дыхания. И рассматривать дыхание надо начинать именно с него.

Строение легких и грудной клетки

Легкие представляют собой пористый орган, похожий на губку, напоминающий в своем строении скопление отдельных пузырьков или виноградную гроздь с большим количеством ягод. Каждая «ягода» — это легочная альвеола (легочный пузырек) — место, где происходит выполнение основной функции легких — газообмен. Между воздухом альвеол и кровью лежит воздушно-кровяной барьер, образованный очень тонкими стенками альвеолы и кровеносного капилляра. Именно через этот барьер происходит диффузия газов: из альвеолы в кровь поступает кислород, а из крови в альвеолу углекислый газ.

Воздух к альвеолам поступает по воздухоносным путям — трохея, бронхи и более мелкие бронхиолы, которые завершаются альвеолярными мешками. Ветвление бронхов и бронхиол формирует доли (правое легкое имеет 3 доли, левое — 2 доли). В среднем в обоих легких имеется около 500-700 млн альвеол, дыхательная поверхность которых составляет от 40 м² при вы­дохе до 120 м² при вдохе. При этом большее количество альвеол находится в нижних отделах легких.

Бронхи и трахея имеют в своих стенках хрящевое основание и поэтому достаточно жестки. Бронхиолы и альвеолы имеют мягкие стенки и поэтому могут спадаться, то есть слипаться, как спустивший воздушный шарик, если в них не поддерживать некое давление воздуха. Чтобы этого не произошло, легкие, как единый орган, со всех сторон покрытый плеврой — прочной герметичной оболочкой.

Плевра имеет два слоя — два листка. Один листок плотно прилежит к внутренней поверхности жесткой грудной клетки, другой — окружает легкие. Между ними находится плевральная полость, в которой поддерживается отрицательное давление. Благодаря этому легкие находятся в расправленном состоянии. Отрицательное давление в плевральной щели обусловлено эластической тягой легких, то есть постоянным стремлением легких уменьшить свой объем.

Эластическая тяга легких обусловлена тремя факторами:
1) упругостью ткани стенок альвеол вследствие наличия в них эластичных волокон
2) тонусом бронхиальных мышц
3) поверхностным натяжением пленки жидкости, покрывающей внутреннюю поверхность альвеол.

Жесткий каркас грудной клетки составляют ребра, которые гибко, благодаря хрящам и суставам, присоединяются к позвоночнику и суставам. Благодаря этому грудная клетка увеличивает и уменьшает свой объем, сохраняя при этом жесткость, необходимую для защиты находящихся в грудной полости органов.

Дыхательные мышцы

Для того, чтобы вдохнуть воздух, нам необходимо создать в легких давление более низкое, чем атмосферное, а чтобы выдохнуть более высокое. Таким образом, для вдоха необходимо увеличение объема грудной клетки, для выдоха — уменьшением объема. На самом деле большая часть усилий дыхания расходуется на вдох, в обычных условиях выдох осуществляется за счет упругих свойств легких.

Основной дыхательной мышцей является диафрагма — куполообразная мышечная перегородка между полостью грудной клетки и брюшной полостью. Условно её границу можно провести по нижнему краю ребер.

При вдохе диафрагма сокращается, растягиваясь активным действием в сторону нижних внутренних органов. При этом несжимаемые органы брюшной полости оттесняются вниз и в стороны, растягивая стенки брюшной полости. При спокойном вдохе купол диафрагмы спускается приблизительно на 1.5 см, соответственно увеличивается вертикальный размер грудной полости. При этом нижние ребра несколько расходятся, увеличивая и обхват грудной клетки, что особенно заметно в нижних отделах. При выдохе диафрагма пассивно расслабляется и подтягивается, удерживающими её сухожилиями, в своё спокойное состояние.

Кроме диафрагмы, в увеличении объема грудной клетки принимают участие также наружные косые межреберные и межхрящевые мышцы. В результате подъема ребер увеличивается смещение грудины вперед и отхождение боковых частей ребер в стороны.

При очень глубоком интенсивном дыхании или при повышении сопротивления вдоху в процесс увеличения объема грудной клетки включается ряд вспомогательных дыхательных мышц, которые могут поднимать ребра: лестничные, большая и малая грудные, передняя зубчатая. К вспомогательным мышцам вдоха относятся также мышцы, разгибающие грудной отдел позвоночника и фиксирующие плечевой пояс при опоре на откинутые назад руки(трапециевидная, ромбовидные, поднимающая лопатку).

Как говорилось выше, спокойный вдох протекает пассивно, практически на фоне расслабления мышц вдоха. При активном интенсивном выдохе «подключаются» мышцы брюшной стенки, в результате чего объем брюшной полости уменьшается и повышается давление в ней. Давление передается на диафрагму и поднимает ее. Вследствие сокращения внутренних косых межреберных мышц происходит опускание ребер и сближение их краев.

Дыхательные движения

В обычной жизни, понаблюдав за собой и своими знакомыми, можно увидеть как дыхание, обеспечиваемое в основном диафрагмой, так и дыхание, обеспечиваемое в основном работой межреберных мышц. И это в пределах нормы. Мышцы плечевого пояса чаще подключаются при серьезных заболеваниях или интенсивной работе, но почти никогда — у относительно здоровых людей в нормальном состоянии.

Считается, что дыхание, обеспечиваемое в основном движениями диафрагмы, характерно больше для мужчин. В норме вдох сопровождается незначительным выпячиванием брюшной стенки, выдох — незначительным ее втяжением. Это брюшной тип дыхания.

У женщин чаще всего встречается грудной тип дыхания, обеспечиваемый в основном работой межреберных мышц. Это может быть связано с биологической готовностью женщины к материнству и, как следствие, с затрудненностью брюшного дыхания при беременности. При этом типе дыхания наиболее заметные движения совершает грудина и ребра.

Дыхание, при котором активно движутся плечи и ключицы, обеспечивается работой мышц плечевого пояса. Вентиляция легких при этом малоэффективна и касается только верхушек легких. Поэтому такой тип дыхания называется верхушечным. В обычных условиях такой тип дыхания практически не встречается и используется либо в ходе тех или иных гимнастик или развивается при серьезных заболеваниях.

Во фридайвинге мы считаем, что брюшной тип дыхания или дыхание животом является наиболее естественным и продуктивным. Об этом же говорится при занятиях йогой и пранаямой.

Во-первых, потому, что в нижних долях легких находится больше альвеол. Во-вторых, дыхательные движения связаны с нашей вегетативной нервной системой. Дыхание животом активирует парасимпатическую нервную систему — педаль тормоза для организма. Грудное дыхание активирует симпатическую нервную систему — педаль газа. При активном и долгом верхушечном дыхании происходит перестимуляция симпатической нервной системы. Это работает в обе стороны. Так паникующие люди всегда дышат верхушечным дыханием. И наоборот, если какое-то время спокойно дышать животом, происходит успокоение неврной системы и замедление всех процессов.

Легочные объемы

При спокойном дыхании человек вдыхает и выдыхает около 500 мл (от 300 до 800 мл) воздуха, этот объем воздуха называется дыхательным объемом. Кроме обычного дыхательного объема при максимально глубоком вдохе человек может вдохнуть еще приблизительно 3000 мл воздуха — это резервный объем вдоха. После обычного спокойного выдоха обычный здоровый человек напряжением мышц выдоха способен «выдавить» из легких еще около 1300 мл воздуха — это резервный объем выдоха. 

Сумма указанных объемов составляет жизненную емкость легких (ЖЭЛ): 500 мл + 3000 мл + 1300 мл = 4800 мл.

Как видим, природа подготовила для нас почти десятикратный запас по возможности «прокачивать» воздух через легкие.

Дыхательный объем — количественное выражение глубины дыхания. Жизненная емкость легких определяет собой максимальный объем воздуха, который может быть введен или выведен из легких в течение одного вдоха или выдоха. Средняя жизненная емкость легких у мужчин составляет 4000 — 5500 мл, у женщин — 3000 — 4500 мл. Физические тренировки и различные растяжки грудной клетки позволяют увеличить ЖЭЛ.

После максимального глубокого выдоха в легких остается около 1200 мл воздуха. Это — остаточный объем. Большая его часть может быть удалена из легких только при открытом пневмотораксе.

Остаточный объем определяется в первую очередь эластичностью диафрагмы и межреберных мышц. Увеличение подвижности грудной клетки и уменьшение остаточного объема — важная задача при подготовке к нырянию на большие глубины. Погружения ниже остаточного объема для обычного нетренированного человека — это погружения глубже 30-35 метров. Один из популярных способов увеличения эластичности диафрагмы и уменьшения остаточного объема легких — регулярное выполнение уддияна бандхи.

Максимальное количество воздуха, которое может находиться в легких, называется общей емкостью легких, она равна сумме остаточного объема и жизненной емкости легких (в использованном примере: 1200 мл + 4800 мл = 6000 мл).

Объем воздуха, находящийся в легких в конце спокойного выдоха (при расслабленной дыхательной мускулатуре) называется функциональной остаточной емкостью легких. Она равна сумме остаточного объема и резервного объема выдоха (в использованном примере: 1200 мл + 1300 мл = 2500 мл). Функциональная остаточная емкость легких близка к объему альвеолярного воздуха перед началом вдоха.

Вентиляция легких определяется объемом воздуха, вдыхаемого или выдыхаемого в единицу времени. Обычно измеряют минутный объем дыхания. Вентиляция легких зависит от глубины и частоты дыхания, которая в состоянии покоя составляет от 12 до 18 вдохов в минуту. Минутный объем дыхания равен произведению дыхательного объема на частоту дыхания, т.е. примерно 6-9 л.

Для оценки легочных объемов используется спирометрия — метод исследования функции внешнего дыхания, включающий в себя измерение объёмных и скоростных показателей дыхания. Мы рекомендуем пройти это исследование всем, кто планирует серьезно заниматься фридайвингом.

Мертвое пространство

Воздух находится не только в альвеолах, но и в воздухоносных путях. К ним относятся полость носа (или рта при ротовом дыхании), носоглотка, гортань, трахея, бронхи. Воздух, находящийся в воздухоносных путях (за исключением дыхательных бронхиол), не участвует в газообмене. Поэтому просвет воздухоносных путей называют анатомическим мертвым пространством. При вдохе последние порции атмосферного воздуха входят в мертвое пространство и, не изменив своего состава, покидают его при выдохе.

Объем анатомического мертвого пространства около 150 мл или примерно 1/3 дыхательного объема при спокойном дыхании. Т.е. из 500 мл вдыхаемого воздуха в альвеолы поступает лишь около 350 мл. В альвеолах в конце спокойного выдоха находится около 2500 мл воздуха, поэтому при каждом спокойном вдохе обновляется лишь 1/7 часть альвеолярного воздуха.

Жизненная емкость легких: сколько воздуха в нас помещается — ДЫХАНИЕ: В ЗДОРОВОМ ТЕЛЕ

Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) складывается из дыхательного объема, дополнительного (резервного) объема вдоха и резервного объема за один вдох. Дыхательный объем в покое приблизительно равен 500 см³. Сколько же воздуха выходит из легких при спокойном выдохе? Если после спокойного вдоха, не выдыхая, сделать дополнительный глубокий вдох, то в легкие поступит еще около 1500 см³ воздуха, что составляет дополнительный, или резервный, объем вдоха. Если после спокойного выдоха сделать дополнительный глубокий выдох, то при максимальном усилии можно выдохнуть еще около 1500 см³, что и составит резервный объем выдоха. Суммируя указанные величины, можно вычислить, какой объем воздуха выдыхает человек после максимально глубокого вдоха: 500 см³ + 1500 см³ + 1500 см³ = 3500 см³. Эта величина получила название жизненной емкости легких. Ее значение сильно варьирует в зависимости от возраста, пола, тренированности человека и может достигать 5000 см³. Однако даже после самого глубокого выдоха в легких остается около 1000 см³ воздуха, необходимого для того, чтобы альвеолы не спадались, т. е. не сжимались и не уменьшались в объеме.

При охлаждении человеку становится труднее удерживать относительно высокую температуру своего тела — около 37 °С. Естественно, что энергетические затраты возрастают и “главного окислителя” — кислорода требуется гораздо больше. Если встать под холодный душ, то потребление кислорода возрастет в 2 раза, соответственно больше выдыхается и углекислого газа. Наш организм может обеспечить увеличение легочной вентиляции и в 10, и даже в 15 раз по сравнению с состоянием покоя. Но эти резервные возможности трудно использовать на практике, поскольку сердце может увеличить выброс крови всего в 4 раза, а ведь именно гемоглобин крови переносит кислород.

Для нормального обмена газов тому или иному объему воздуха, вентилирующего легкие, должна соответствовать определенная величина кровотока через легкие. В норме соотношение минутного объема дыхания к минутному объему крови составляет 0,8-1,0. Если вентиляция растет больше, чем кровоток, она уже не способствует увеличению доставки кислорода тканям. Кровь, протекающая через легкие, не успевает захватить из альвеол кислород и получается, что значительные объемы воздуха проходят через легкие “вхолостую”.

Практически человек способен повышать свою легочную вентиляцию еще в 1,5 раза сверх уровня, соответствующего самому тяжелому физическому напряжению.

Функциональные тесты | Центр диагностики и лечения аллергии

Суть исследования

Функции дыхания исследуются на основании определения нескольких показателей объема вдыхаемого и выдыхаемого воздуха, а также скорости его прохождения в легкие по верхним дыхательным путям, трахее, бронхам. Это проводится при помощи прибора, который называется спирометр или спирограф, который позволяет определять данные показатели. Во время исследования человек проводит выдох в специальную трубку прибора, содержащую электронные датчики, которые реагируют на скорость прохождения выдыхаемого воздуха, а также регистрируют его объем.

Показания к проведению

Основным показанием к проведению спирографии является оценка нарушений функции внешнего дыхания при различной патологии, в первую очередь затрагивающей бронхи:

• Бронхиальная астма – аллергический воспалительный процесс, который сопровождается реактивным спазмом бронхов (сужение просвета), выработкой вязкой «стеклообразной» мокроты и нарушением прохождения воздуха в них.
• Хроническое обструктивное заболевание легких (ХОЗЛ) – длительное воспаление слизистой оболочки бронхов, которое развивается вследствие различных причин (инфекционный процесс, воздействие различных токсинов, в первую очередь при курении) и сопровождается постепенным уменьшением их просвета с нарушением внешнего дыхания.
• Онкологический процесс– формирование злокачественного или доброкачественного новообразования, которое уменьшает просвет бронхов с нарушением прохождения воздуха.
• Воспаление легких (пневмония) – приводит к нарушению эластичности легких, сдавливанию бронхов вследствие развития отека и последующему ухудшению прохождения воздуха.

Оценка спирограммы

Во время спирографии определяются основные показатели, дающие возможность оценить функцию внешнего дыхания. К ним относятся:

• Дыхательный объем (ДО) – воздух, который человек выдыхает в спокойном состоянии, в норме составляет около 500-600 мл. Значение может быть более высоким у спортсменов, низкое – указывает на патологию органов системы дыхания.
• Минутный объем дыхания (МОД) – показатель суммарного объема, который проходит через легкие в состоянии покоя (без физических нагрузок) в течение минуты, результат вариабельный, зависит от дыхательного объема и частоты дыхательных движений.
• Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) – показывает объем, который человек может выдохнуть после глубокого вдоха.  Объем, который можно выдохнуть дополнительно, – около 1500 мл. Его снижение указывает на уменьшение объема легких или наличие препятствия для выхода воздуха, в том числе связанного со спазмом бронхов.
• Объем форсированного выдоха (ОФВ₁) за 1 секунду  – объем, который человек выдыхает в течение времени, составляющего одну секунду, в норме должен быть не ниже 70-85% от ЖЕЛ. Его уменьшение также указывает на ухудшение проходимости бронхов (обструкция).
• Форсированная жизненная емкость легких (ФЖЕЛ) – практически не отличается от ЖЕЛ, отличается тем, что глубокий выдох проводится быстро, при этом показатель составляет 90-95% от обычной ЖЕЛ. Снижение ФЖЕЛ указывает на ухудшение проходимости бронхиального дерева.
• Индекс Тиффно – рассчитывается путем деления ОФВ₁ на ЖЕЛ, в норме варьирует в пределах 70-75%, снижается также при наличии обструкции.

Более узкоспециализированное проведение спирографии также включает пробу с лекарственными средствами. Обычно вводятся бронходилататоры (средства, расширяющие бронхи), после чего показатели определяются повторно. Повышение значений результатов (в первую очередь ОФВ₁, индекс Тиффно, ФЖЕЛ) указывает на то, что причиной нарушения проходимости бронхов является их спазм.

Спирография является информативным функциональным методом диагностики. Она позволяет врачу сделать заключение о степени и виде нарушений в дыхательной системе. Диагноз устанавливается только на основании результатов всех видов исследований в комплексе.

Сколько можно продержаться без воздуха?

• Фрэнк Суэйн
• BBC Future

21 июля 2014

Автор фото, Getty

<span >Некоторые люди способны задержать дыхание очень надолго. Постоянный автор

BBC Future задался вопросом: как они это делают?

Ноябрь 2013 года. 32-летний Николас Меволи лежит на спине на поверхности океана, глубоко вдыхая воздух, насыщая кровь кислородом. Потом с легким всплеском он опускается под воду и начинает погружение в Голубую Дыру Дина – глубокую карстовую воронку на Багамах. Меволи намерен нырнуть на глубину более 70 метров на одном вдохе. Его попытка завершится трагедией.

Как долго можно находиться под водой, не всплывая на поверхность? Как долго можно не дышать? Человечество сейчас штурмует два своих последних рубежа – глубокий космос и глубокий океан, и для этого нам уж точно не помешают знания о том, как ведет себя организм в безвоздушной среде.

В космической пустоте быстро наступает потеря сознания. В 1965 году у одного из сотрудников космического центра НАСА в Хьюстоне порвался скафандр в испытательной камере, и мужчина оказался в условиях практически полного вакуума. Он потерял сознание через 15 секунд. Вопреки распространенному мифу, организм в таких условиях не может лопнуть под внутренним давлением, однако его жидкости в вакууме закипают при комнатной температуре. Последнее, что запомнил выживший счастливчик – это то, как на его языке кипела слюна.

Автор фото, Thinkstock

Подпись к фото,

Фридайверам помогает нырятельный рефлекс млекопитающих

Ныряльщики-фридайверы, опускающиеся на глубину на пределе возможностей своего организма, могут продержаться дольше – они часто проводят под водой более трех минут. Обладатель рекорда в дисциплине “Без ограничений”, австриец Герберт Ницш, опустился на глубину 214 метров на специальном устройстве — следе — и не всплывал четыре с половиной минуты. Фридайверам помогает нырятельный рефлекс млекопитающих – при погружении тела в воду замедляется сердцебиение. Рефлекс срабатывает, даже если просто опустить лицо в холодную воду.

Фридайверы достигают немыслимых глубин, но в менее экстремальных условиях человеческий организм способен продержаться без воздуха еще дольше. Датский ныряльщик Стиг Северинсен в 2012 году не дышал 22 минуты, плавая на небольшой глубине в лондонском бассейне. Этот рекорд до сих пор не побит. Обычные люди едва способны задержать дыхание на минуту – профессионалам же, устанавливающим поражающие воображение рекорды, приходится долго готовиться, тренироваться и внимательно изучать человеческую физиологию.

Автор фото, Thinkstock

Подпись к фото,

Если перед погружением надышаться как следует кислорода в барокамере, то под водой можно пробыть дольше

Прежде чем приступить к своей рекордной попытке, Северинсен почти 20 минут активно дышал чистым кислородом. Ткани его тела насытились животворящим газом, а из легких ушла углекислота – оба этих фактора имеют большое значение для длительной задержки дыхания. Всем известно, что нехватка кислорода может привести к гибели, но не все помнят, что рост концентрации углекислого газа не менее опасен. Если организм не имеет возможности избавиться от углекислоты через легкие, то начинает расти ее концентрация в крови. За этим могут следовать дезориентация и мышечные спазмы, ускоренное сердцебиение и, возможно, потеря сознания и смерть.

В организме профессиональных фридайверов и чемпионов по задержке дыхания зачастую происходят физиологические изменения, помогающие им долгое время не дышать. Исследование, которое проводилось среди бразильских рыбаков, показало: те из них, кто ныряет за добычей, имеют гораздо больший объем легких, чем рыбачащие с поверхности моря. Знаменитые корейские и японские ныряльщики за жемчугом при погружении имеют в крови на 10% больше красных кровяных телец, чем обычно.

Верхний предел

Предел задержки дыхания диктуется тем, насколько низкую концентрацию кислорода и насколько высокое содержание углекислого газа способен перенести ваш организм. И тот, и другой фактор зависят от скорости обмена веществ. Ныряльщик, опускающийся в глубину океана, расходует кислород и производит углекислоту быстрее, чем неподвижно лежащий в воде. Чемпионы-фридайверы нередко говорят о важности медитативного подхода к этому спорту – чтобы сердце замедлялось, голова освобождалась от мыслей и наступало состояние глубокой релаксации. Есть и другие способы замедлить обмен веществ. В 1986 году, упав в ледяной ручей, двухлетняя американская малышка Мишель Фанк, по некоторым оценкам, провела без дыхания 66 минут – серьезное переохлаждение почти остановило обмен веществ в ее организме.

Автор фото, Thinkstock

Подпись к фото,

Один из чемпионов по задержке дыхания: синий кит

Но безусловные чемпионы по задержке дыхания – не люди, а морские млекопитающие, к примеру, тюлени и киты. Они могут по часу не подниматься на поверхность воды. Они легче переносят высокую концентрацию углекислого газа в организме, а их мышечная ткань богата миоглобином – белком, который связывает кислород и постепенно высвобождает его при длительных погружениях. Миоглобин окрашивает ткани в красный цвет – и в китовом мясе его так много, что оно почти черное.

Автор фото, Getty

Подпись к фото,

Ныряльщики за жемчугом достигают хороших результатов в задержке дыхания

К сожалению, даже самые упорные тренировки не позволят вам соперничать с китом, который приспособлен к жизни в воде долгой эволюцией. Есть ли какие-то еще способы прожить без воздуха? В принципе, да: можно, например, дышать жидкостью. Но ни в коем случае не жидким кислородом – его температура минус 200 градусов по Цельсию, он попросту превратит легкие в ледышку, которая рассыпется при попытке вдохнуть. Вместо этого используются жидкости, богатые растворенным в них кислородом. Особые химические соединения – перфторуглеводороды – способны очень хорошо растворять кислород и углекислый газ, и некоторые из них остаются в жидком состоянии при нормальных температурах. Жидкостное дыхание на первый взгляд кажется плодом фантастического вымысла – оно было показано, к примеру, в не самом близком к реальности фильме Джеймса Кэмерона “Бездна” — но на самом деле основа у этого вполне научная.

Автор фото, Getty

Подпись к фото,

Тренировки помогают спортсменам развить возможности своих легких

Перфторуглеводороды привлекают специалистов тем, что они бесцветны, не имеют запаха и не токсичны – почти как воздух – и могут пригодиться, к примеру, для спасения подводников с аварийных субмарин. В ходе экспериментов в 1960-х годах мыши и кошки, погруженные в насыщенную кислородом перфторуглеводородную жидкость, выживали в течение нескольких дней. Эти жидкости удерживают гораздо большее, чем воздух, количество кислорода на единицу объема – то есть, в теории, на одном вдохе можно продержаться гораздо дольше. Другое дело, что нежные легкие млекопитающих плохо приспособлены к тому, чтобы постоянно вкачивать и выкачивать четыре литра жидкости – поэтому заменять ей воздух можно только на не очень продолжительное время. Тем не менее, именно такие жидкости применяют при выхаживании родившихся до срока младенцев, чьи легкие еще не могут работать самостоятельно.

Но если не использовать технологические достижения, а уповать лишь на свою подготовку, то всегда есть риск печального исхода. Николас Меволи, с которого начинался этот рассказ, вынырнул на поверхность через три с половиной минуты после погружения, достигнув рекордной глубины в 72 метра. Почти сразу он потерял сознание и, несмотря на оказанную на месте медицинскую помощь, вскоре скончался. Его смерть навсегда останется напоминанием о том, какими опасностями чревата жизнь на грани человеческих возможностей.

Об авторе. Фрэнк Суэйн заведует отделом соцсетей в New Scientist . Он автор книги “Как создать зомби” и сотрудничает с Mosaic, Wired, Slate и BBC Radio 4.

Процесс дыхания в цифрах. Значение воздухоносных путей

В предыдущей статье Вы могли прочитать о устройстве дыхательных мышц и механизме вдоха-выдоха.
В этой статье вы узнаете: каковы легочные объемы, что такое мертвое пространство, а также о значении воздухоносных путей.

Цифры не люблю, но уважаю. Когда надо напустить тумана — цифры незаменимы, особенно когда человек не знает, с чем их сравнивать. Но и когда надо что-то объективно продемонстрировать, объяснить, а не «уверить» — цифры незаменимы тоже. Потому как цифры легко проверяемы…

Легочные объемы

Понятно, что объем вдоха и выдоха может выражаться некоторыми цифровыми показателями. И здесь тоже есть несколько интересных, но малоизвестных фактов, знание которых нам понадобится в дальнейшем.

При спокойном дыхании человек вдыхает и выдыхает около 500 мл (от 300 до 800 мл) воздуха; этот объем воздуха называется дыхательным объемом. Кроме обычного дыхательного объема при максимально глубоком вдохе человек может вдохнуть еще приблизительно 3000 мл воздуха — это резервный объем вдоха. После обычного спокойного выдоха обычный здоровый человек напряжением мышц выдоха способен «выдавить» из легких еще около 1300 мл воздуха — это резервный объем выдоха. Сумма указанных объемов составляет жизненную емкость легких: 500 мл + 3000 мл + 1300 мл = 4800 мл.

Вы видите, что природа подготовила для нас почти десятикратный запас по возможности «прокачивать» воздух через легкие. Сразу заметим — функциональный запас по «прокачиванию» воздуха (вентиляции легких) вовсе не совпадает по возможности потребления и транспорта кислорода.

Дыхательный объем — количественное выражение глубины дыхания. Жизненная емкость легких определяет собой максимальный объем воздуха, который может быть введен или выведен из легких в течение одного вдоха или выдоха. Жизненная емкость легких несколько выше у мужчин (4000 — 5500 мл), чем у женщин (3000— 4500 мл). Она больше в положении стоя, чем в положении сидя или лежа. Физическая тренировка сопровождается увеличением жизненной емкости легких.

После максимального глубокого выдоха в легких остается значительный объем воздуха, около 1200 мл. Это — остаточный объем воздуха. Большая его часть может быть удалена из легких только при открытом пневмотораксе. В спавшихся легких также остается некоторое количество воздуха (минимальный объем). Этот воздух задерживается в «воздушных ловушках», которые образуются потому, что часть бронхиол спадается раньше альвеол.

Рис. 6. Спирограмма — запись изменения легочных объемов

Максимальное количество воздуха, которое может находиться в легких, называется общей емкостью легких, она равна сумме остаточного объема и жизненной емкости легких (в использованном примере: 1200 мл + 4800 мл = 6000 мл).

Объем воздуха, находящийся в легких в конце спокойного выдоха (при расслабленной дыхательной мускулатуре) называется функциональной остаточной емкостью легких. Она равна сумме остаточного объема и резервного объема выдоха (в использованном примере: 1200 мл + 1300 мл = 2500 мл). Функциональная остаточная емкость легких близка к объему альвеолярного воздуха перед началом вдоха.

Вентиляция легких определяется объемом воздуха, вдыхаемого или выдыхаемого в единицу времени. Обычно измеряют минутный объем дыхания. Его величина при спокойном дыхании 6-9 л. Вентиляция легких зависит от глубины и частоты дыхания, которые в состоянии покоя составляют 16 в 1 мин (от 12 до 18). Минутный объем дыхания равен произведению дыхательного объема на частоту дыхания.

Мертвое пространство

Воздух находится не только в альвеолах, но и в воздухоносных путях. К ним относятся полость носа (или рта при ротовом дыхании), носоглотка, гортань, трахея, бронхи. Воздух, находящийся в воздухоносных путях (за исключением дыхательных бронхиол), не участвует в газообмене. Поэтому просвет воздухоносных путей называют анатомическим мертвым пространством. При вдохе последние порции атмосферного воздуха входят в мертвое пространство и, не изменив своего состава, покидают его при выдохе. Объем анатомического мертвого пространства около 1 50 мл или примерно 1 /3 дыхательного объема при спокойном дыхании. Значит, из 500 мл вдыхаемого воздуха в альвеолы поступает лишь около 350 мл. В альвеолах в конце спокойного выдоха находится около 2500 мл воздуха, поэтому при каждом спокойном вдохе обновляется лишь 1/7 часть альвеолярного воздуха.

Значение воздухоносных путей

В понятие «воздухоносные пути» мы включаем носовую и ротовую полость, носоглотку, гортань, трахею и бронхи. В большинстве воздухоносных путей не происходит газообмена, однако они необходимы для нормального дыхания. Проходя через них. вдыхаемый воздух претерпевает следующие изменения:

• увлажняется,
• согревается,
• очищается от пыли и микроорганизмов.

С точки зрения современной науки наиболее физиологичным считается дыхание через нос. С точки зрения всех традиционных. выдержавших испытание временем методик, — тоже. При этом особенно эффективна очистка воздуха от пыли — прохождение воздуха через узкие и сложные по форме носовые ходы сопровождается вихревыми движениями, способствующими соприкосновению пылевых частиц со слизистой оболочкой.

Стенки воздухоносных путей покрыты слизью, к которой прилипают содержащиеся в воздухе частицы. Слизь постепенно перемещается (7-19 мм/мин) по направлению к носоглотке за счет деятельности мерцательного эпителия полости носа, трахеи и бронхов. В слизи содержится вещество лизоцим, обладающее смертоносным действием для болезнетворных микроорганизмов. И вообще лизоцим — самое эффективное оружие защиты нашего организма.

При раздражении пылевыми частицами и накопившейся слизью рецепторов глотки, гортани и трахеи возникает кашель, а при раздражении рецепторов полости носа — чиханье. Это защитные дыхательные рефлексы.

Кроме того, проходящий через обонятельную зону слизистой оболочки носа вдыхаемый воздух приносит запахи — в том числе и предупреждающие об опасности, и вызывающие половое возбуждение феромоны, и запахи свежести и природы, возбуждающие дыхательный центр и формирующие настроение.

На количество вдыхаемого воздуха и эффективность вентиляции легких влияет еще и такая величина, как просвет (диаметр) бронхов. Эта величина может изменяться под действием многих факторов, часть из которых поддается контролю. В стенке бронхов имеется гладкая кольцевая мускулатура, суживающая их просвет. Мышцы бронхов находятся в состоянии тонической активности, возрастающей при выдохе. Сокращение мышц бронхов возникает при увеличении парасимпатических влияний вегетативной нервной системы, под действием таких веществ, как гистамин, серотонин, простагландины. Расслабление бронхов происходит при увеличении симпатических влияний вегетативной нервной системы, под действием адреналина.

Частично перекрывать просвет бронхов может избыточная продукция слизи, которая возникает при воспалительных и аллергических реакциях, инородные тела, гной при инфекционных заболеваниях и т. д. Все это будет, несомненно, отражаться на эффективности дыхания.

Материал подготовил: Atamovich
Источник: Медведев Б.А.
«Животворящее дыхание. Дыхательные практики, которые всегда работают»

Емкость дыхания | Биология для майоров II

Результаты обучения

• Определить основные принципы газообмена
• Назовите и опишите объем и вместимость легких

Основные принципы газообмена

Газообмен при дыхании происходит главным образом за счет диффузии. Диффузия — это процесс, в котором перенос осуществляется за счет градиента концентрации. Молекулы газа перемещаются из области высокой концентрации в область низкой концентрации.Кровь с низким содержанием кислорода и высоким содержанием углекислого газа в легких подвергается газообмену с воздухом. Воздух в легких имеет более высокую концентрацию кислорода, чем в крови, обедненной кислородом, и более низкую концентрацию углекислого газа. Этот градиент концентрации обеспечивает газообмен во время дыхания.

Парциальное давление — это мера концентрации отдельных компонентов в смеси газов. Общее давление, оказываемое смесью, представляет собой сумму парциальных давлений компонентов в смеси.Скорость диффузии газа пропорциональна его парциальному давлению в общей газовой смеси. Эта концепция подробно обсуждается ниже.

Объемы и вместимость легких

Разные животные имеют разную емкость легких в зависимости от их деятельности. Гепарды развили гораздо большую емкость легких, чем люди; он помогает снабжать кислородом все мышцы тела и позволяет им работать очень быстро. У слонов также большая емкость легких. В данном случае это происходит не потому, что они быстро бегают, а потому, что у них большое тело и они должны поглощать кислород в соответствии с размером своего тела.

Размер легких человека определяется генетикой, полом и ростом. При максимальной емкости среднее легкое может вмещать почти шесть литров воздуха, но легкие обычно не работают на максимальной емкости. Воздух в легких измеряется в единицах объема легких , и объема легких, (см. Рисунок 1 и таблицу 1). Объем измеряет количество воздуха для одной функции (например, вдоха или выдоха). Емкость — это любые два или более объемов (например, сколько можно вдохнуть после окончания максимального выдоха).

Рис. 1. Показаны объемы и емкость легких человека. Общий объем легких взрослого мужчины составляет шесть литров. Дыхательный объем — это объем воздуха, вдыхаемого за один нормальный вдох. Емкость вдоха — это количество воздуха, вдыхаемого во время глубокого вдоха, а остаточный объем — это количество воздуха, оставшегося в легких после интенсивного дыхания.

Объем легких можно разделить на четыре единицы: дыхательный объем, резервный объем выдоха, резервный объем вдоха и остаточный объем. Дыхательный объем (TV) измеряет количество вдыхаемого и выдыхаемого воздуха при нормальном дыхании.В среднем этот объем составляет около полутора литров, что немного меньше вместимости бутылки для напитков на 20 унций. Резервный объем выдоха (ERV) — это дополнительное количество воздуха, которое можно выдохнуть после нормального выдоха. Это резервная сумма, которую можно выдохнуть сверх нормы. И наоборот, резервный объем вдоха (IRV) — это дополнительное количество воздуха, которое можно вдохнуть после обычного вдоха. Остаточный объем (RV) — это количество воздуха, которое остается после выдоха резервного объема выдоха.Легкие никогда не бывают полностью пустыми: в легких всегда остается немного воздуха после максимального выдоха. Если бы этого остаточного объема не существовало и легкие полностью опорожнялись бы, ткани легкого слипались бы, и энергия, необходимая для повторного наполнения легкого, могла бы быть слишком большой, чтобы ее можно было преодолеть. Поэтому в легких всегда остается немного воздуха. Остаточный объем также важен для предотвращения больших колебаний дыхательных газов (O ₂ и CO ₂ ). Остаточный объем — это единственный объем легких, который нельзя измерить напрямую, потому что невозможно полностью освободить легкое от воздуха.Этот объем можно только рассчитать, а не измерить.

Вместимость — это измерение двух или более объемов. Жизненная емкость (VC) измеряет максимальное количество воздуха, которое можно вдохнуть или выдохнуть во время дыхательного цикла. Это сумма резервного объема выдоха, дыхательного объема и резервного объема вдоха. Емкость вдоха (IC) — это количество воздуха, которое можно вдохнуть после окончания нормального выдоха. Следовательно, это сумма дыхательного объема и резервного объема вдоха.Функциональная остаточная емкость (FRC) включает резервный объем выдоха и остаточный объем. FRC измеряет количество дополнительного воздуха, которое можно выдохнуть после нормального выдоха. Наконец, общая емкость легких (TLC) — это измерение общего количества воздуха, которое может удерживать легкое. Это сумма остаточного объема, резервного объема выдоха, дыхательного объема и резервного объема вдоха.

Объем легких измеряется методом спирометрии .Важным измерением, проводимым во время спирометрии, является объем форсированного выдоха (ОФВ) , который измеряет, сколько воздуха может быть вытеснено из легких за определенный период, обычно за одну секунду (ОФВ1). Кроме того, измеряется форсированная жизненная емкость легких (FVC), которая представляет собой общее количество воздуха, которое можно принудительно выдохнуть. Отношение этих значений (соотношение FEV1 / FVC ) используется для диагностики заболеваний легких, включая астму, эмфизему и фиброз. Если соотношение FEV1 / FVC высокое, легкие не податливы (это означает, что они жесткие и не могут правильно сгибаться), и у пациента, скорее всего, есть фиброз легких.Пациенты очень быстро выдыхают большую часть объема легких. И наоборот, когда соотношение ОФВ1 / ФЖЕЛ низкое, в легких возникает сопротивление, характерное для астмы. В этом случае пациенту трудно вывести воздух из легких, и требуется много времени, чтобы достичь максимального объема выдоха. В любом случае дыхание затруднено и возникают осложнения.

Практические вопросы

Резервный объем вдоха измеряет ________.

1. количество воздуха, остающегося в легких после максимального выдоха
2. количество воздуха в легких
3. количество воздуха, который можно выдохнуть после обычного дыхания
4. количество воздуха, которое можно вдыхать после нормального дыхания

Показать ответ

Ответ d: Резервный объем вдоха измеряет количество воздуха, которое можно вдохнуть в дальнейшем после нормального дыхания.

Из следующего, что не объясняет, почему парциальное давление кислорода в легких ниже, чем во внешнем воздухе?

1. Воздух в легких увлажнен; следовательно, давление водяного пара изменяет давление.
2. Двуокись углерода смешивается с кислородом.
3. Легкие оказывают давление на воздух, чтобы снизить давление кислорода.
4. Кислород попадает в кровь и направляется к тканям.

Показать ответ

Ответ c: Легкие оказывают давление на воздух, чтобы снизить давление кислорода.

По какой из следующих формул рассчитывается общая емкость легких?

1. остаточный объем + резервный объем выдоха + дыхательный объем + резервный объем вдоха
2. остаточный объем + дыхательный объем + инспираторный резервный объем
3. остаточный объем + резервный объем выдоха + резервный объем вдоха
4. резервный объем выдоха + дыхательный объем + резервный объем вдоха

Показать ответ
Ответ a: Общая емкость легких рассчитывается по следующей формуле:

остаточный объем + резервный объем выдоха + дыхательный объем + резервный объем вдоха

Карьера в наукеCE

Респираторный терапевт

Респираторные терапевты или практикующие врачи-респираторы оценивают и лечат пациентов с легочными и сердечно-сосудистыми заболеваниями.Они работают в составе медицинской команды, разрабатывая планы лечения для пациентов. Респираторные терапевты могут лечить недоношенных детей с недоразвитыми легкими, пациентов с хроническими заболеваниями, такими как астма, или пожилых пациентов, страдающих такими заболеваниями легких, как эмфизема и хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ). Они могут использовать современное оборудование, такое как системы доставки сжатого газа, аппараты ИВЛ, анализаторы газов крови и реанимационные аппараты. По специальным программам респираторного терапевта обычно можно получить степень бакалавра по специальности респираторный терапевт.Ожидается, что из-за растущего старения населения возможности карьерного роста в качестве респираторного терапевта сохранятся.

Респираторные терапевты используют различные тесты для оценки пациентов. Например, они проверяют емкость легких, заставляя пациентов дышать через инструмент, который измеряет объем и поток кислорода при вдохе и выдохе. Респираторные терапевты также могут брать образцы крови и использовать анализатор газов крови для проверки уровня кислорода и углекислого газа.

Респираторные терапевты также проводят физиотерапию грудной клетки для пациентов, чтобы удалить слизь из легких и облегчить им дыхание.Удаление слизи необходимо пациентам, страдающим легочными заболеваниями, такими как муковисцидоз, и для этого терапевт должен вибрировать грудную клетку пациента, часто постукивая по груди пациента и побуждая его или ее кашлять. Респираторные терапевты могут подключать пациентов, которые не могут дышать самостоятельно, к аппаратам ИВЛ, которые доставляют кислород в легкие. Терапевты вставляют трубку в дыхательное горло пациента (трахею) и подключают трубку к аппарату ИВЛ. Они настраивают и контролируют оборудование, чтобы гарантировать, что пациент получает правильное количество кислорода с правильной скоростью.

Респираторные терапевты, работающие на дому, учат пациентов и их семьи пользоваться вентиляторами и другими системами жизнеобеспечения дома. Во время этих посещений они могут осматривать и чистить оборудование, проверять дом на предмет экологических опасностей и убедиться, что пациенты знают, как использовать свои лекарства. При необходимости терапевты также совершают экстренные визиты на дом.

В некоторых больницах респираторные терапевты работают в смежных областях, например, диагностируют проблемы с дыханием у людей с апноэ во сне и консультируют людей о том, как бросить курить.

Вкратце: Емкость дыхания

Легкие могут удерживать большой объем воздуха, но обычно они не заполнены до максимальной емкости. Измерения объема легких включают дыхательный объем, резервный объем выдоха, резервный объем вдоха и остаточный объем. Их сумма равна общей емкости легких.

Внесите свой вклад!

У вас была идея улучшить этот контент? Нам очень понравится ваш вклад.

Улучшить страницуПодробнее

Физиология, остаточный объем — StatPearls

Введение

Остаточный объем (RV) — это объем воздуха, остающийся в легких после максимального форсированного выдоха.Другими словами, это объем воздуха, который не может быть удален, в результате чего альвеолы ​​все время остаются открытыми. Остаточный объем остается неизменным независимо от объема легких, при котором начался выдох. Контрольные значения остаточного объема составляют от 1 до 1,2 л, но эти значения зависят от таких факторов, как возраст, пол, рост, вес и уровни физической активности.

Остаточный объем является важным компонентом общей емкости легких (TLC) и функциональной остаточной емкости (FRC).TLC — это общий объем легких при максимальном вдохе, который в среднем составляет около 6 л, хотя истинные значения зависят от тех же факторов, которые влияют на остаточный объем. FRC — это количество воздуха, остающегося в легких после нормального физиологического выдоха (рис. 1А). TLC, FRC и RV являются абсолютными объемами легких и не могут быть измерены непосредственно спирометрией. Вместо этого они должны быть рассчитаны с использованием косвенных методов измерения, таких как газовое разбавление или плетизмография тела. Расчет остаточного объема может дать представление о физиологии и патологии легких.[1] [2] [3]

Функция

Функция остаточного объема удерживает альвеолы ​​открытыми даже после максимального выдоха. В здоровых легких воздух, составляющий остаточный объем, используется для постоянного газообмена между вдохами. Вдохновение втягивает атмосферный кислород в легкие, чтобы восполнить обедненный кислородом остаточный воздух для газообмена в альвеолах.

Механизм

Хотя механика дыхания сложна, важно помнить, что воздух будет течь из областей с высоким давлением в области с низким давлением.Во время приливного дыхания, вдоха и выдоха в физиологическом покое объем воздуха, входящего и выходящего из легких, известен как дыхательный объем (TV). Во время приливного вдоха сокращение инспираторных мышц увеличивает объем грудной клетки, вызывая падение внутриплеврального давления (Ppl) с -5 см вод. Ст. До -8 см вод. Ст. Снижение Ppl вызывает снижение альвеолярного давления (Palv) на 1 см вод.ст. ниже атмосферного. В результате воздух из атмосферы с относительно высоким давлением попадает в альвеолы ​​с низким давлением.Вдохновение — это активный процесс, требующий ритмичного сокращения инспираторных мышц, которые работают над расширением грудной клетки. Приливное истечение — это пассивный процесс, который работает в обратном направлении. Мышцы вдоха расслабляются, уменьшая размер грудной полости и увеличивая Ppl и Palv. Когда давление Palv превышает атмосферное, воздух выходит из легких.

Остаточный объем можно определить, исследуя дыхание, которое превышает дыхательные объемы. После максимального вдоха объем воздуха, который покидает легкие во время выдоха с максимальной силой, известен как жизненная емкость легких (ЖЕЛ).VC состоит из дыхательного объема, резервного объема выдоха (ERV) и резервного объема вдоха (IRV). ERV — это объем воздуха, который можно с силой выдохнуть после нормального выдоха в состоянии покоя, при этом в легких остается только ПЖ. Сильный выдох ERV — это активный процесс, требующий сокращения выдыхательных мышц груди и живота. Это увеличивает Ppl и Palv выше атмосферного давления. Из-за упругой отдачи альвеол давление внутри альвеол остается выше, чем у плевры, и альвеолы ​​остаются открытыми.Давление в дыхательных путях (лапа) медленно снижается по мере продвижения от альвеол к трахее в результате повышенного сопротивления дыхательных путей. На участках небольших нехрящевых дыхательных путей плевральное давление превышает давление в дыхательных путях и вызывает коллапс дыхательных путей (рис. 1B). Остаточный объем воздуха, который остается в легких после коллапса всех мелких дыхательных путей.

Сопутствующие испытания

Не существует методов прямого измерения остаточного объема. Другие объемы и емкости легких должны быть сначала измерены непосредственно перед расчетом RV.Первым шагом в вычислении RV является определение FRC. Измерение FRC можно выполнить с помощью одного из следующих трех тестов.

Тест разведения гелия

В этом тесте пациент вдыхает известный объем воздуха (V1), содержащий известную фракцию гелия (FHe1), в конце выдоха приливного дыхания, когда объем воздуха, оставшийся в легких равно FRC. Спирометр измеряет долю гелия после уравновешивания в легких (FHe2).

Вымывание азотом

В испытании на вымывание азотом используется азот, который составляет 78% атмосферного воздуха.Пациент дышит через двухходовой клапан, подключенный к 100% кислорода на вдохе и через спирометр для сбора крови на выдохе. Спирометр измеряет объем воздуха и долю азота, выдыхаемую при каждом вдохе. Как только доля азота станет ниже 1,5% в течение 3 последовательных вдохов, тест считается завершенным. Первоначальное количество азота в легких должно быть равно общему количеству выдыхаемого азота, и, таким образом, можно рассчитать FRC.

Плетизмография тела

Плетизмография основана на газовом законе Бойля.В замкнутой системе при постоянной температуре произведение давления и объема известной массы газа постоянно. То есть давление и объем обратно пропорциональны.

Для проведения теста пациента помещают в закрытую камеру и дышат через спирометр, который может измерять изменения давления и объема. После периода приливного дыхания спирометр закрывается в конце выдоха, и пациент дышит против него. Регистрируются изменения давления на мундштуке.Когда пациент выдыхает, объем грудной полости можно рассчитать, записав изменение давления во всей камере. Этот тест является наиболее точным измерением FRC, но также и самым дорогим.

После измерения FRC одним из этих трех методов, с помощью стандартной спирометрии измеряются резервный объем выдоха (ERV) и жизненная емкость легких (VC). Расчеты TV и TLC могут быть выполнены с использованием измеренных значений FRC, ERV и VC и следующих уравнений:

Клиническая значимость

Обструктивная болезнь легких (OLD)

Обструктивные заболевания легких, такие как хроническая обструктивная болезнь легких ( ХОБЛ), астма и бронхоэктазы характеризуются воспалением дыхательных путей, легко складывающимися дыхательными путями, обструкцией потока выдоха и захватом воздуха.При обструктивном заболевании легких воспаление и снижение упругой отдачи вызывают повышение сопротивления дыхательных путей и приводят к более раннему закрытию легких дыхательных путей во время выдоха. Преждевременное закрытие дыхательных путей увеличивает объем воздуха, удерживаемого в легких в конце выдоха; это называется улавливанием воздуха. Этот захваченный воздух приводит к гиперинфляции легких. Следовательно, у пациентов с обструктивным заболеванием легких повышены TLC, FRC и RV (рис. 1C). [4] [5] [6]

Плетизмография тела дает более высокий FRC у пациентов с обструктивным заболеванием легких, чем результаты, измеренные методами газового разбавления, поскольку она включает как хорошо вентилируемые, так и плохо вентилируемые области легких.ПЖ обычно является первым объемом, увеличивающимся при обструктивном заболевании легких, и может быть хорошей мерой для оценки ранних болезненных состояний.

Отношение RV / TLC используется как мера гиперинфляции легких в покое у пациентов с ХОБЛ. В исследовании Shin et al. Было показано, что повышенное соотношение RC / TLC является значительным фактором риска смертности от всех причин у пациентов с ХОБЛ. [7]

Рестриктивное заболевание легких (RLD)

Рестриктивное заболевание легких является результатом процессов, ограничивающих расширение легких.Ограничение может быть связано с внутренними заболеваниями, такими как фиброз легких и саркоидоз, или внешними процессами, такими как кифоз и ожирение. В любом случае результатом будет ограниченное расширение, уменьшение объема легких и недостаточная вентиляция. TLC, FRC и RV будут уменьшены при рестриктивном заболевании легких.

Влияние ожирения на функцию легких вызывает растущую озабоченность по мере увеличения распространенности и тяжести ожирения. Исследования показали, что увеличение индекса массы тела (ИМТ) коррелирует с более низким VC, TLC и RV, но эти значения остаются в пределах нормы.Значительное снижение FRC и ERV наблюдается по мере увеличения BMI до такой степени, что FRC приближается к RV. [8] [9] [10]

Утопление

Интересное клиническое использование остаточного объема применяется во время вскрытия трупов утопающих. Остаточный объем воздуха в легких можно удалить только в том случае, если он будет заменен другим веществом. В случае утопления вода заменит остаточный воздух в легких. Во время вскрытия судмедэксперты могут зажать трахею и погрузить легкие в воду.Если легкие опускаются, остаточного воздуха не остается, поэтому, скорее всего, человек утонул после вдоха большого количества воды. Однако, если легкие плавают, остаточный объем воздуха остается в легких. Остаточный объем не был заменен водой, поэтому вполне вероятно, что человек умер еще до того, как войти в воду.

Непрерывное обучение / Контрольные вопросы

Рисунок

A) Стандартные объемы и емкость легких B) Давление в легких при форсированном выдохе C) Типичные изменения объемов легких, наблюдаемые при рестриктивной и обструктивной болезни легких.Предоставлено Lutfi, 2017; Международная лицензия Creative Commons Attribution 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) (подробнее …)

Ссылки

1.

Mortola JP. Как дышать? Дыхательная механика и характер дыхания. Respir Physiol Neurobiol. 2019 Март; 261: 48-54. [PubMed: 30605732]

2.

Гийен А., Сумань Т., Регнар Дж., Дегано Б., Groupe Fonction de la SPLF. [Новые справочные уравнения Глобальной инициативы по функции легких (GLI) для функциональных тестов легких].Преподобный Мал Респир. 2018 декабрь; 35 (10): 1020-1027. [PubMed: 30448081]

3.

Крол К., Морган М.А., Хурана С. Тестирование функции легких и сердечно-легочные нагрузки: обзор. Med Clin North Am. 2019 Май; 103 (3): 565-576. [PubMed: 30955522]

4.

Ким Дж., Ким М.Дж., Сол И.С., Сон М.Х., Юн Х., Шин Х.Дж., Ким К.В., Ли М.Дж. Количественная КТ и функция легких у детей с облитерирующим постинфекционным бронхиолитом. PLoS One. 2019; 14 (4): e0214647. [Бесплатная статья PMC: PMC6443232] [PubMed: 30934017]

5.

Clair C, Mueller Y, Livingstone-Banks J, Burnand B, Camain JY, Cornuz J, Rège-Walther M, Selby K, Bize R. Оценка биомедицинских рисков как средство для прекращения курения. Кокрановская база данных Syst Rev. 26 марта 2019 г .; 3: CD004705. [Бесплатная статья PMC: PMC6434771] [PubMed: 30912847]

6.

Gallucci M, Carbonara P, Pacilli AMG, di Palmo E, Ricci G, Nava S. Использование оценок симптомов, спирометрии и других тестов легочной функции для Мониторинг астмы. Фронт Педиатр. 2019; 7: 54. [Бесплатная статья PMC: PMC6413670] [PubMed: 30891435]

7.

Shin TR, Oh YM, Park JH, Lee KS, Oh S, Kang DR, Sheen S, Seo JB, Yoo KH, Lee JH, Kim TH, Lim SY, Yoon HI, Rhee CK, Choe KH, Lee JS, Ли SD. Прогностическое значение остаточного объема / общей емкости легких у пациентов с хронической обструктивной болезнью легких. J Korean Med Sci. 2015 Октябрь; 30 (10): 1459-65. [Бесплатная статья PMC: PMC4575935] [PubMed: 26425043]

8.

Кишаба Т. Острое обострение идиопатического фиброза легких. Медицина (Каунас). 16 марта 2019 г .; 55 (3) [Бесплатная статья PMC: PMC6473875] [PubMed: 30884853]

9.

де Карвалью М., Сваш М., Пинто С. Диафрагмальная нейрофизиология и респираторные маркеры при БАС. Фронт Neurol. 2019; 10: 143. [Бесплатная статья PMC: PMC6393326] [PubMed: 30846968]

10.

Lumb AB. Предоперационная респираторная оптимизация: обзор экспертов. Анестезия. 2019 Янв; 74 Приложение 1: 43-48. [PubMed: 30604419]

Как ваши легкие выполняют свою работу

Твои легкие тяжело работают. Даже когда вы отдыхаете, они усердно доставляют кислород в ваш кровоток и выводят углекислый газ.Они являются частью серьезного бизнеса, управляемого сложной структурой органов и тканей, например, вашей дыхательной системой. Чтобы вы были живы и дышали, ваши легкие работают круглосуточно, 365 дней в году. Дыхание от 12 до 15 раз в минуту, что соответствует 17 000 вдохов в день или более 6 миллионов вдохов в год. И никаких отпускных дней! Вот как они выполняют свою работу:

1500 миль авиалиний

Ваши легкие — один из крупнейших органов вашего тела. Площадь поверхности обоих легких примерно такая же, как у теннисного корта, а общая длина дыхательных путей, проходящих через них, составляет 1500 миль.Это примерно расстояние от Чикаго до Лас-Вегаса.

Когда вы вдыхаете — носом или ртом — воздух движется из горла вниз к дыхательному горлу и в две основные бронхи, ведущие к каждому легкому. Затем эти трубки разветвляются на более мелкие проходы, называемые бронхиолами, которые доставляют воздух в небольшие воздушные мешочки, называемые альвеолами. Именно здесь свежий кислород воздуха обменивается на углекислый газ в крови.

Мощность 2

У вас два легких, левое и правое.Левое легкое немного меньше и имеет выемку, позволяющую разместить сердце. Каждое легкое разделено на доли — в левом легком их две, а в правом легком — три, которые похожи на воздушные шары, наполненные губчатой ​​тканью. Каждая доля получает воздух от собственной ветви бронхиального дерева, но все они выполняют одну и ту же функцию: доставляют кислород в кровоток и удаляют углекислый газ. Вот почему можно (но отнюдь не идеально) жить с одним легким.

Емкость 6 литров

Когда вы вдыхаете, ваши легкие расширяются, чтобы удерживать поступающий воздух.Количество воздуха, которое они удерживают, называется емкостью легких и зависит от роста, возраста, пола и состояния дыхательных путей человека. Максимальное количество воздуха, которое могут вместить легкие среднего взрослого мужчины, составляет около шести литров (это то же самое, что и три больших бутылки содовой). Чтобы получить это число, требуется некоторая математика, но в основном это добавление воздуха из нормального дыхания, дополнительного воздуха, который вы можете вдохнуть, дополнительного воздуха, который вы можете вытеснить после регулярного выдоха, и воздуха, который остается в легких после всего этого.

2000 галлонов в день

Каждый день вы вдыхаете чуть более 2000 галлонов воздуха — этого достаточно, чтобы почти заполнить бассейн нормального размера.Это много воздуха. Это количество, необходимое для насыщения кислородом примерно 2000 галлонов крови, ежедневно прокачиваемой вашим сердцем.

Поскольку легкие постоянно подвергаются воздействию внешней среды, они нуждаются в некоторой защите от пыли, микробов и других нежелательных веществ. Вот тут и появляется слизь. Ваши бронхи выстланы ресничками (они похожи на тонкие маленькие волоски), которые несут слизь в ваше горло, чтобы задержать этих противных злоумышленников, пока вы не кашляете, не чихаете, не прочищаете горло или не глотаете, чтобы избавиться от них. .

80 процентов работы

Диафрагма — главная дыхательная мышца. Эта куполообразная стенка мышц выполняет большую часть дыхательной работы, расширяя и сжимая грудную клетку, чтобы втягивать воздух в легкие и из них. Если ваши легкие здоровы, это около 80 процентов. Когда легкие должны быть более эффективными (например, у вас заболевание легких, затрудняющее дыхание, или даже если вы спортсмен или музыкант, стремящийся повысить производительность), обычно начинают с дыхательных упражнений, которые сосредоточены на диафрагме.

Узнайте больше о том, как сохранить здоровье легких.

20.2 Газообмен через респираторные поверхности — Концепции биологии — 1-е канадское издание

Структура легкого увеличивает площадь его поверхности для увеличения диффузии газа. Из-за огромного количества альвеол (примерно 300 миллионов в каждом легком человека) площадь поверхности легкого очень велика (75 м ² ). Такая большая площадь поверхности увеличивает количество газа, который может диффундировать в легкие и из них.

Основные принципы газообмена

Газообмен при дыхании происходит главным образом за счет диффузии. Диффузия — это процесс, в котором перенос осуществляется за счет градиента концентрации. Молекулы газа перемещаются из области высокой концентрации в область низкой концентрации. Кровь с низким содержанием кислорода и высоким содержанием углекислого газа в легких подвергается газообмену с воздухом. Воздух в легких имеет более высокую концентрацию кислорода, чем в крови, обедненной кислородом, и более низкую концентрацию углекислого газа.Этот градиент концентрации обеспечивает газообмен во время дыхания.

Парциальное давление — это мера концентрации отдельных компонентов в смеси газов. Общее давление, оказываемое смесью, представляет собой сумму парциальных давлений компонентов в смеси. Скорость диффузии газа пропорциональна его парциальному давлению в общей газовой смеси. Эта концепция подробно обсуждается ниже.

Объемы и вместимость легких

Разные животные имеют разную емкость легких в зависимости от их деятельности.Гепарды развили гораздо большую емкость легких, чем люди; он помогает снабжать кислородом все мышцы тела и позволяет им работать очень быстро. У слонов также большая емкость легких. В данном случае это происходит не потому, что они быстро бегают, а потому, что у них большое тело и они должны поглощать кислород в соответствии с размером своего тела.

Размер легких человека определяется генетикой, полом и ростом. При максимальной емкости среднее легкое может вмещать почти шесть литров воздуха, но легкие обычно не работают на максимальной емкости.Воздух в легких измеряется в виде объемов легких и объемов легких (рисунок 20.12 и таблица 20.1). Объем измеряет количество воздуха для одной функции (например, вдоха или выдоха). Емкость — это любые два или более объемов (например, сколько можно вдохнуть после окончания максимального выдоха).

Рисунок 20.12.
Показаны объемы и емкость легких человека. Общий объем легких взрослого мужчины составляет шесть литров. Дыхательный объем — это объем воздуха, вдыхаемого за один нормальный вдох.Емкость вдоха — это количество воздуха, вдыхаемого во время глубокого вдоха, а остаточный объем — это количество воздуха, оставшегося в легких после интенсивного дыхания.

Объем легких можно разделить на четыре единицы: дыхательный объем, резервный объем выдоха, резервный объем вдоха и остаточный объем. Дыхательный объем (TV) измеряет количество вдыхаемого и выдыхаемого воздуха при нормальном дыхании.В среднем этот объем составляет около полутора литров, что немного меньше вместимости бутылки для напитков на 20 унций. Резервный объем выдоха (ERV) — это дополнительный объем воздуха, который можно выдохнуть после нормального выдоха. Это резервная сумма, которую можно выдохнуть сверх нормы. И наоборот, резервный объем вдоха (IRV) — это дополнительное количество воздуха, которое можно вдохнуть после обычного вдоха. Остаточный объем (RV) — это количество воздуха, которое остается после выдоха резервного объема выдоха.Легкие никогда не бывают полностью пустыми: в легких всегда остается немного воздуха после максимального выдоха. Если бы этого остаточного объема не существовало и легкие полностью опорожнялись бы, ткани легкого слипались бы, и энергия, необходимая для повторного наполнения легкого, могла бы быть слишком большой, чтобы ее можно было преодолеть. Поэтому в легких всегда остается немного воздуха. Остаточный объем также важен для предотвращения больших колебаний дыхательных газов (O ₂ и CO ₂ ). Остаточный объем — это единственный объем легких, который нельзя измерить напрямую, потому что невозможно полностью освободить легкое от воздуха.Этот объем можно только рассчитать, а не измерить.

Вместимость — это измерение двух или более объемов. Жизненная емкость легких (VC) измеряет максимальное количество воздуха, которое можно вдохнуть или выдохнуть во время дыхательного цикла. Это сумма резервного объема выдоха, дыхательного объема и резервного объема вдоха. Емкость вдоха (IC) — это количество воздуха, которое можно вдохнуть после окончания нормального выдоха. Следовательно, это сумма дыхательного объема и резервного объема вдоха.Функциональная остаточная емкость (FRC) включает резервный объем выдоха и остаточный объем. FRC измеряет количество дополнительного воздуха, которое можно выдохнуть после нормального выдоха. Наконец, общая емкость легких (TLC) — это измерение общего количества воздуха, которое может удерживать легкое. Это сумма остаточного объема, резервного объема выдоха, дыхательного объема и резервного объема вдоха.

Объем легких измеряется методом спирометрии .Важным измерением, проводимым во время спирометрии, является объем форсированного выдоха (ОФВ) , который измеряет, сколько воздуха может быть вытеснено из легких за определенный период, обычно за одну секунду (ОФВ1). Кроме того, измеряется форсированная жизненная емкость легких (FVC), которая представляет собой общее количество воздуха, которое можно принудительно выдохнуть. Отношение этих значений ( отношение ОФВ1 / ФЖЕЛ ) используется для диагностики заболеваний легких, включая астму, эмфизему и фиброз. Если соотношение FEV1 / FVC высокое, легкие не податливы (это означает, что они жесткие и не могут правильно сгибаться), и у пациента, скорее всего, есть фиброз легких.Пациенты очень быстро выдыхают большую часть объема легких. И наоборот, когда соотношение ОФВ1 / ФЖЕЛ низкое, в легких возникает сопротивление, характерное для астмы. В этом случае пациенту трудно вывести воздух из легких, и требуется много времени, чтобы достичь максимального объема выдоха. В любом случае дыхание затруднено и возникают осложнения.

Респираторный терапевт

Респираторные терапевты или практикующие врачи-респираторы оценивают и лечат пациентов с легочными и сердечно-сосудистыми заболеваниями.Они работают в составе медицинской команды, разрабатывая планы лечения для пациентов. Респираторные терапевты могут лечить недоношенных детей с недоразвитыми легкими, пациентов с хроническими заболеваниями, такими как астма, или пожилых пациентов, страдающих такими заболеваниями легких, как эмфизема и хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ). Они могут использовать современное оборудование, такое как системы доставки сжатого газа, аппараты ИВЛ, анализаторы газов крови и реанимационные аппараты. По специальным программам респираторного терапевта обычно можно получить степень бакалавра по специальности респираторный терапевт.Ожидается, что из-за растущего старения населения возможности карьерного роста в качестве респираторного терапевта сохранятся.

Давление газа и дыхание

Дыхательный процесс можно лучше понять, изучив свойства газов. Газы движутся свободно, но частицы газа постоянно ударяются о стенки своего сосуда, создавая давление газа.

Воздух представляет собой смесь газов, в первую очередь азота (N ₂ ; 78,6 процента), кислорода (O ₂ ; 20.9 процентов), водяной пар (H ₂ O; 0,5 процента) и диоксид углерода (CO ₂ ; 0,04 процента). Каждый газовый компонент этой смеси оказывает давление. Давление отдельного газа в смеси — это парциальное давление этого газа. Примерно 21 процент атмосферного газа составляет кислород. Однако углекислый газ содержится в относительно небольших количествах, 0,04 процента. Парциальное давление кислорода намного больше, чем у углекислого газа. Парциальное давление любого газа можно рассчитать по:

(39.1)

P = (P _атм ) × (процентное содержание в смеси).

P _атм , атмосферное давление, представляет собой сумму всех парциальных давлений атмосферных газов, сложенных вместе,

(39,2)

P _атм = P _{N 2} + P _O2 + P _h3O + P _CO2 = 760 мм рт. Ст.

× (процентное содержание в смеси).

Давление атмосферы на уровне моря 760 мм рт. Следовательно, парциальное давление кислорода составляет:

(39.3)

P _{O 2} = (760 мм рт. Ст.) (0,21) = 160 мм рт. Ст.

и для двуокиси углерода:

(39,4)

PCO ₂ = (760 мм рт. Ст.) (0,0004) = 0,3 мм рт.

На больших высотах P _атм уменьшается, но концентрация не изменяется; снижение парциального давления происходит за счет снижения P _атм .

Когда воздушная смесь достигает легких, они увлажнены. Давление водяного пара в легких не влияет на давление воздуха, но оно должно быть включено в уравнение парциального давления.Для этого расчета давление воды (47 мм рт. Ст.) Вычитается из атмосферного давления:

(39,5)

760 мм рт. Ст. — 47 мм рт. Ст. = 713 мм рт. Ст.

и парциальное давление кислорода:

(39,6)

(760 мм рт. Ст. — 47 мм рт. Ст.) × 0,21 = 150 мм рт.

Эти давления определяют газообмен или расход газа в системе. Кислород и углекислый газ будут течь в соответствии с их градиентом давления от высокого к низкому. Следовательно, понимание парциального давления каждого газа поможет понять, как газы движутся в дыхательной системе.

Газообмен через Альвеолы ​​

В организме кислород используется клетками тканей организма, а углекислый газ вырабатывается как отходы. Отношение производства углекислого газа к потреблению кислорода составляет респираторный коэффициент (RQ) . RQ варьируется от 0,7 до 1,0. Если бы для питания тела использовалась только глюкоза, RQ был бы равен единице. Один моль углекислого газа будет произведен на каждый моль потребленного кислорода. Однако глюкоза — не единственное топливо для организма.Белок и жир также используются в качестве топлива для тела. Из-за этого образуется меньше углекислого газа, чем потребляется кислорода, и RQ в среднем составляет около 0,7 для жира и около 0,8 для белка.

RQ используется для расчета парциального давления кислорода в альвеолярных пространствах легких, альвеолярных P _{O 2} Выше было рассчитано парциальное давление кислорода в легких, равное 150 мм рт. . Однако легкие никогда полностью не сдуваются при выдохе; поэтому вдыхаемый воздух смешивается с остаточным воздухом и снижает парциальное давление кислорода в альвеолах.Это означает, что концентрация кислорода в легких ниже, чем в воздухе вне тела. Зная RQ, можно рассчитать парциальное давление кислорода в альвеолах:

С RQ 0,8 и PCO ₂ в альвеолах 40 мм рт.ст., альвеолярном PO ₂

равно:

Обратите внимание, что это давление меньше, чем у внешнего воздуха. Следовательно, кислород будет поступать из вдыхаемого воздуха в легкие (P _{O 2} = 150 мм рт. Ст.) В кровоток (P _{O 2} = 100 мм рт. Ст.)

(рисунок 20.13).

В легких кислород диффундирует из альвеол в капилляры, окружающие альвеолы. Кислород (около 98 процентов) обратимо связывается с респираторным пигментом гемоглобином, содержащимся в красных кровяных тельцах (эритроцитах). Эритроциты переносят кислород в ткани, где кислород отделяется от гемоглобина и диффундирует в клетки тканей. Более конкретно, альвеолярный P _{O 2} находится выше в альвеолах (P _ALVO2 = 100 мм рт. Ст.), Чем кровь P _{O 2} (40 мм рт. Ст.) В капиллярах.Поскольку этот градиент давления существует, кислород диффундирует вниз по своему градиенту давления, выходя из альвеол и попадая в кровь капилляров, где O ₂ связывается с гемоглобином. В то же время альвеолярный P _CO2 ниже P _ALVO2 = 40 мм рт. Ст., Чем в крови P _CO2 = (45 мм рт. Ст.). CO ₂ диффундирует вниз по градиенту давления, выходя из капилляров и попадая в альвеолы.

Кислород и углекислый газ движутся независимо друг от друга; они распространяются вниз по своим собственным градиентам давления.Поскольку кровь покидает легкие через легочные вены, венозный P _{O 2} = 100 мм рт. Ст., Тогда как венозный P _CO2 = 40 мм рт. Когда кровь попадает в системные капилляры, кровь теряет кислород и получает углекислый газ из-за разницы давления тканей и крови. В системных капиллярах P _{O 2} = 100 мм рт. Ст., А в тканевых клетках P _{O 2} = 40 мм рт. Этот градиент давления вызывает диффузию кислорода из капилляров в клетки ткани.При этом в крови P _CO2 = 40 мм рт. Ст., А в тканях системы P _CO2 = 45 мм рт. Градиент давления вытесняет CO ₂ из клеток ткани в капилляры. Кровь, возвращающаяся в легкие через легочные артерии, имеет венозный P _{O 2} = 40 мм рт. Ст. И P _CO2 = 45 мм рт. Кровь попадает в капилляры легких, где снова начинается процесс газообмена между капиллярами и альвеолами (рис. 20.13).

Какое из следующих утверждений неверно?

1. В тканях P _{O 2} падает по мере прохождения крови из артерий в вены, в то время как P _CO2 увеличивается.
2. Кровь проходит от легких к сердцу к тканям тела, затем обратно к сердцу, а затем к легким.
3. Кровь перемещается из легких в сердце к тканям тела, затем обратно в легкие, а затем в сердце.
4. P _{O 2} в воздухе выше, чем в легких.

Короче говоря, изменение парциального давления от альвеол к капиллярам направляет кислород в ткани и углекислый газ в кровь из тканей.Затем кровь транспортируется в легкие, где разница в давлении в альвеолах приводит к перемещению углекислого газа из крови в легкие и кислорода в кровь.

Концепция в действии

Посмотрите это видео, чтобы узнать, как проводить спирометрию.

Сводка

Легкие могут удерживать большой объем воздуха, но обычно они не заполнены до максимальной емкости. Измерения объема легких включают дыхательный объем, резервный объем выдоха, резервный объем вдоха и остаточный объем.Их сумма равна общей емкости легких. Движение газа в легкие или из легких зависит от давления газа. Воздух — это смесь газов; следовательно, можно рассчитать парциальное давление каждого газа, чтобы определить, как газ будет течь в легких. Разница между парциальным давлением газа в воздухе вытесняет кислород в ткани и углекислый газ из организма.

Упражнения

1. Какое из следующих утверждений неверно?
   1. В тканях P _O2 падает по мере прохождения крови из артерий в вены, в то время как PC _O2 увеличивается.
   2. Кровь проходит от легких к сердцу к тканям тела, затем обратно к сердцу, а затем к легким.
   3. Кровь перемещается из легких в сердце к тканям тела, затем обратно в легкие, а затем в сердце.
   4. P _O2 в воздухе выше, чем в легких.
2. Резервный объем вдоха измеряет ________.
   1. количество воздуха, остающегося в легких после максимального выдоха
   2. количество воздуха в легких
   3. количество воздуха, который можно выдохнуть после обычного дыхания
   4. количество воздуха, которое можно вдыхать после нормального дыхания
3. Из следующего, что не объясняет, почему парциальное давление кислорода в легких ниже, чем во внешнем воздухе?
   1. Воздух в легких увлажнен; следовательно, давление водяного пара изменяет давление.
   2. Двуокись углерода смешивается с кислородом.
   3. Кислород попадает в кровь и направляется к тканям.
   4. Легкие оказывают давление на воздух, чтобы снизить давление кислорода.
4. По какой из следующих формул рассчитывается общая емкость легких?
   1. остаточный объем + дыхательный объем + инспираторный резервный объем
   2. остаточный объем + резервный объем выдоха + резервный объем вдоха
   3. резервный объем выдоха + дыхательный объем + резервный объем вдоха
   4. остаточный объем + резервный объем выдоха + дыхательный объем + резервный объем вдоха
5. Что измеряет ОФВ1 / ФЖЕЛ? Какие факторы могут повлиять на ОФВ1 / ФЖЕЛ?
6. В чем причина остаточного объема легких?
7. Как снижение процента кислорода в воздухе может повлиять на движение кислорода в организме?
8. Если у пациента повышенное сопротивление в легких, как врач может это обнаружить? Что это значит?

Ответы

1. К
2. D
3. D
4. D
5. FEV1 / FVC измеряет объем форсированного выдоха за одну секунду по отношению к общей форсированной жизненной емкости легких (общее количество воздуха, выдыхаемого из легких при максимальном вдохе).Это соотношение меняется с изменениями функции легких, вызванными такими заболеваниями, как фиброз, астма и ХОБЛ.
6. Если выдохнуть весь воздух в легких, открыть альвеолы ​​для следующего вдоха будет очень трудно. Это потому, что ткани будут слипаться.
7. Кислород перемещается из легких в кровоток к тканям в соответствии с градиентом давления. Это измеряется как парциальное давление кислорода. Если количество кислорода во вдыхаемом воздухе упадет, парциальное давление снизится.Это уменьшит движущую силу, которая перемещает кислород в кровь и ткани. P _O2 также снижается на больших высотах: P _O2 на больших высотах ниже, чем на уровне моря, потому что общее атмосферное давление меньше атмосферного давления на уровне моря.
8. Врач может обнаружить рестриктивное заболевание с помощью спирометрии. Определив скорость, с которой воздух может быть удален из легких, можно поставить диагноз фиброза или другого ограничительного заболевания.

Глоссарий

альвеолярный PO ₂

парциальное давление кислорода в альвеолах (обычно около 100 мм рт. Ст.)

резервный объем выдоха (ERV)

количество дополнительного воздуха, которое можно выдохнуть после нормального выдоха

Соотношение ОФВ1 / ФЖЕЛ

отношение количества воздуха, которое может быть вытеснено из легкого за одну секунду, к общему количеству, которое вытесняется из легкого; измерение функции легких, которое можно использовать для выявления болезненных состояний

Объем форсированного выдоха (ОФВ)

(также форсированная жизненная емкость легких) мера того, сколько воздуха может быть вытеснено из легких при максимальном вдохе за определенный период времени

функциональная остаточная емкость (FRC)

резервный объем выдоха плюс остаточный объем

жизненная емкость легких (ФЖЕЛ)

Количество воздуха, которое можно принудительно выдохнуть после максимально глубокого вдоха

емкость вдоха (IC)

дыхательный объем плюс резервный объем вдоха

резервный объем вдоха (IRV)

количество дополнительного воздуха, которое можно вдохнуть после обычного вдоха

Объем легких

измерение двух или более объемов легких (сколько воздуха можно вдохнуть от конца выдоха до максимальной емкости)

объем легких

измерение воздуха для одной функции легких (нормальный вдох или выдох)

кислородонесущая способность

количество кислорода, которое может переноситься кровью

парциальное давление

величина давления, оказываемого одним газом в смеси газов

остаточный объем (RV)

количество воздуха, остающегося в легких после максимального выдоха

респираторный коэффициент (RQ)

отношение производства углекислого газа к каждой израсходованной молекуле кислорода

спирометрия

Метод измерения объема легких и диагностики заболеваний легких

дыхательный объем (TV)

количество вдыхаемого и выдыхаемого воздуха при нормальном дыхании

венозный PCO ₂

парциальное давление углекислого газа в венах (40 мм рт. Ст. В легочных венах)

венозный ПО ₂

парциальное давление кислорода в венах (100 мм рт. Ст. В легочных венах)

Физиология, функциональная остаточная емкость Статья

Введение

Функциональная остаточная емкость (FRC) — это объем, остающийся в легких после нормального пассивного выдоха.У нормального человека это около 3 л. FRC также представляет собой точку дыхательного цикла, в которой упругая отдача легочной ткани и расширение грудной клетки наружу сбалансированы и равны. Таким образом, FRC уникален тем, что одновременно является объемом и напрямую связана с двумя респираторными структурами.

FRC — это общее количество воздуха в легких человека в самой низкой точке его дыхательного объема (TV), где дыхательный объем — это объем воздуха, который человек обычно вдыхает и выдыхает. FRC — это объем легких, состоящий из суммы двух или более объемов.Его также нельзя измерить напрямую с помощью спирометрии, и его необходимо рассчитать. Это потому, что FRC представляет собой комбинацию резервного объема выдоха (ERV) и остаточного объема (RV). Остаточный объем — это количество воздуха, остающегося в легких после вытеснения как можно большего количества воздуха из легких. [1] Остаточный объем выдыхать нельзя; таким образом, его нельзя измерить с помощью спирометрии, и это воздух, заставляющий альвеолы ​​оставаться открытыми. Резервный объем выдоха (ERV) — это резервный объем воздуха, который может быть выдох с силой после пассивного выдоха.Следовательно, FRC можно представить в виде уравнения: FRC = RV + ERV

FRC также является точкой, в которой две силы находятся в равновесии; внутренние силы отдачи легких из-за эластичной ткани альвеол и стенки грудной клетки, которая хочет расширяться наружу. [2] [3] [4]

Функция

FRC важен, потому что он связан с несколькими факторами, такими как сопротивление дыхательных путей и сосудов, работа дыхания, комплаентность, запас кислорода, способность закрытия и несоответствие V / Q.

1. Уменьшение объема легких приводит к снижению FRC. Низкие объемы легких приводят к меньшему альвеолярному напряжению, открывающему дыхательные пути легких, а сужение дыхательных путей приводит к увеличению сопротивления дыхательных путей.
2. Сопротивление легочных сосудов представляет собой комбинацию сопротивлений альвеолярных и внеальвеолярных сосудов и имеет U-образную форму. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK554380/ Таким образом, есть более высокие сопротивления у TLC и RV, а самое низкое сопротивление у объема FRC.
3. В FRC работа по наполнению легких минимальна, так как внутренняя и внешняя податливость легких сбалансированы.
4. Податливость легкого зависит от упругой отдачи легочной ткани. Уменьшение этого приводит к увеличению FRC.
5. FRC обеспечивает кислородный резерв, остаточный объем воздуха в легких обеспечивает кислородный обмен. Этот запас кислорода и FRC важны во время индукции анестезии.
6. Снижение FRC может привести к шунтированию и ателектазу. Это происходит, когда FRC уменьшается ниже закрывающейся способности легкого; объем, при котором разрушаются дыхательные бронхиолы.

На FRC влияют условия, которые влияют на эластичность легких; сочетание упругой отдачи легкого внутрь и расширения грудной клетки наружу. К ним относятся заболевания или состояния с изменением эластичности легочной ткани (эмфизема и интерстициальные заболевания легких), уменьшение движений грудной клетки (кифосколиоз) или уменьшение объема грудной клетки (ожирение, беременность). Другие факторы, влияющие на FRC, включают резкие изменения положения, такие как лежа на спине, возраст, рост и пол.

Положение

FRC изменяется в зависимости от положения пациента, при этом оно увеличивается в вертикальном положении и уменьшается в положении лежа на спине или животе [5], последнее приводит к закрытию дыхательных путей в некоторых областях легких. Еще большие изменения наблюдаются у пациентов в положении Тренделенбург и опущенной головой.

Возраст

С возрастом наша легочная функция также снижается из-за уменьшения массы дыхательных мышц и эластичности тканей. Потеря эластичности соединительной ткани увеличивает работу дыхания; Подобно хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ) (но в меньшей степени), воздух становится труднее вытолкнуть, и легкие не так быстро возвращаются к нормальным размерам после вдоха.Таким образом, FRC немного увеличивается с возрастом.

Рост и пол

У высокого человека был больший объем легких и, следовательно, больший FRC. Пол также влияет на FRC. Мужчины, как правило, имеют значительно больший объем легких даже по сравнению с женщинами того же роста и возраста. [6] Это связано со структурными различиями между мужчинами и женщинами. У женщин меньшая грудная клетка, ребра, расположенные иначе, чем у мужчин, и меньшая длина диафрагмы. [6] Однако из-за разницы в угле ребер женщины имеют большую способность расширять легкие, что, вероятно, способствует физиологическим изменениям, происходящим во время беременности.[6]

Беременность

У беременных спирометрия остается в пределах нормы, однако структура и объемы / возможности значительно меняются. Диафрагма расслабляется из-за гормональных изменений), и растущий плод начинает оказывать давление на грудную полость. Это вызывает уменьшение как RV, так и ERV, что приводит к снижению FRC. Из-за пониженного FRC и давления на грудную клетку беременная женщина более подвержена ателектазу. [7]

Асцит и ожирение

FRC также изменяется при асците или ожирении.Это снижение FRC происходит из-за повышенного давления на диафрагму и уменьшения грудного объема. Это одна из причин одышки.

Анестезия

Анестетики изменяют FRC, влияя на тонус или расслабление дыхательных мышц. Есть дебаты относительно вклада грудной клетки и диафрагмы в снижение FRC.

Сопутствующие испытания

Объем легких отслеживается для отслеживания респираторного заболевания пациента.Хотя это обычно не используется в клинической практике, одним из способов измерения остаточного объема и общей емкости легких (TLC) является измерение FRC человека.

FRC можно измерить / рассчитать с использованием таких методов, как метод плетизмографии всего тела (основанный на законе Бойля) и метод разбавления гелием (основанный на законе сохранения массы). [8]

Клиническая значимость

При рестриктивных заболеваниях TLC снижается, что приводит к снижению FRC, а легочные ткани или расширение грудной клетки ограничены или ограничены.Одним из примеров ограничения из-за проблем со стенкой грудной клетки является тяжелый кифоз или слабость костей позвоночника. Кифоз описан в другом месте. [9] Рестрикционная патология также может быть связана с тканями легких, и одним из примеров является идиопатический фиброз легких. Это заболевание описано в другом месте. [10]

При обструктивных заболеваниях, таких как эмфизема, FRC увеличивается. При эмфиземе легкие становятся все более податливыми из-за деструкции альвеол. По мере разрушения альвеол в легких задерживается воздух, и повышается уровень ТСХ.Увеличенный объем и податливость легочной ткани заставляют грудную стенку расширяться, отсюда и типичная бочкообразная грудная клетка, наблюдаемая у пациентов с эмфиземой.

В то время как другие показатели легких более широко используются в клинической практике, функциональная остаточная емкость (FRC) полезна как для понимания дыхательного цикла, так и в клинической практике. Поскольку FRC является точкой равновесия сил грудной стенки и легких, это эффективная отправная точка при изучении системы грудной стенки / легких. И врачи, и исследователи используют методы расчета FRC для получения значений, которые невозможно измерить с помощью стандартной спирометрии.[11] [12] [13]

Объем легких | Британский фонд легких

Что такое определение объема легких?

Тест объема легких — это способ измерения общего количества воздуха в легких и того, сколько воздуха осталось после того, как вы выдохнули, насколько это возможно.

Тест объема легких

Для чего он используется?

Тест объема легких помогает вашему лечащему врачу узнать больше о том, что происходит в ваших легких. Он может сказать им, является ли ваше состояние легких ограничительным или обструктивным:

• Если у вас обструктивное заболевание легких, это означает сужение дыхательных путей внутри легких.Ваши легкие никогда не освобождаются от воздуха полностью, и после выдоха в легких остается больше воздуха, чем обычно. Примерами обструктивных состояний являются ХОБЛ, астма, бронхит и бронхоэктазы.
• Если у вас ограниченное состояние легких, вы не можете полностью наполнить легкие воздухом. Это потому, что ваши легкие не могут полностью расширяться, поскольку они потеряли свою эластичность. Примеры ограничительных состояний — фиброз легких и саркоидоз. Иногда это также можно увидеть у людей с искривлением позвоночника или изменения формы грудной клетки, или у людей с ожирением.

Что происходит во время измерения объема легких?

Чтобы измерить объем легких, вам нужно сесть в герметичный прозрачный ящик, похожий на душевую кабину. Его иногда называют бодибоксом, что может показаться немного тревожным, но это совершенно безопасно. Наденьте зажим на нос, чтобы воздух не выходил из носа.

Люди иногда переживают, что им придется сидеть в коробке. Вы сможете разговаривать по внутренней связи с медицинским работником, проводящим тест.Сообщите им, если вы беспокоитесь. Тестирование занимает всего около 5 минут.

Во время теста вам будет предложено тяжело дышать, делая частые неглубокие вдохи в течение нескольких секунд. Вас также попросят плотно прижать руки к щекам, чтобы они не набухали и не выдыхались. Затем вы будете нормально вдыхать и выдыхать через мундштук в течение короткого времени, а затем делать несколько медленных глубоких вдохов и выдохов.

Усилие, которое вы делаете, чтобы дышать, вызывает изменение давления внутри бокса, а также в ваших легких.Вы не почувствуете никаких изменений давления, так как они очень маленькие. Изменения давления внутри бокса измеряются и используются для расчета объема легких.

Чтобы получить правильную технику теста, может потребоваться несколько усилий. Не волнуйтесь, медицинские работники имеют большой опыт в том, чтобы помочь людям в этом. Тест на объем легких обычно повторяется от 3 до 5 раз, чтобы убедиться, что вы получаете стабильный результат. Вас могут попросить попрактиковаться в технике дыхания до начала фактического измерения.

Метод, используемый для измерения объема легких, может различаться в зависимости от вашего состояния или оборудования, имеющегося в вашей больнице.

Как будут выглядеть результаты?

Объем легких измеряется в литрах. Прогнозируемая общая емкость легких (TLC) зависит от вашего возраста, роста, пола и этнической принадлежности, поэтому результаты будут отличаться от человека к человеку. Нормальные результаты обычно находятся в диапазоне от 80% до 120% от прогноза.

Если результаты измерения объема легких выходят за пределы этого нормального диапазона, это может указывать на обструктивное или ограничивающее состояние легких.

Большой объем легких

Когда объем легких выше нормы, это может означать, что в легких слишком много газа — это называется гиперинфляцией легких. Это когда газ попадает в легкие и заставляет их слишком сильно надуваться. Гиперинфляция легких может возникнуть при обструктивных заболеваниях, таких как ХОБЛ, бронхит и бронхиолит.

У людей с ХОБЛ, если тесты показывают, что в них много газа, бронходилататоры могут помочь уменьшить это количество.

Если у вас хронический бронхит или бронхоэктазия, анализы покажут наличие слизи в дыхательных путях.В этом случае решение проблемы — физиотерапия.

Малый объем легких

Если объем ваших легких ниже нормы, это может быть признаком ограниченного состояния легких, такого как легочный фиброз или саркоидоз.

Загрузить эту информацию (576 КБ, PDF)

Дыхательная система

Дыхательная система — основной элемент транспортной системы (рис. 22).

Рисунок 22 Строение дыхательной системы

Строение дыхательной системы

Дыхательная система состоит из дыхательных путей или дыхательных путей и легких , которые являются ее центральным органом.Воздух вдыхается в систему через нос и носовую полость. Далее он прогрессирует в гортань и трахею (дыхательное горло), позже разветвляясь на два бронха (sg. Bronchus), которые входят в легкие и разделяются на бронхиолы. Впоследствии воздух наконец достигает альвеол , которые представляют собой тонкостенные воздушные мешочки с перфузией крови. Здесь кислород переносится в кровь.

Дыхание можно разделить на две основные стадии: вдох и выдох. Дыхание — это мышечная деятельность.На вдохе задействуются мышцы дыхания, на вдохе диафрагма сжимается и опускается, а межреберные мышцы толкают ребра вверх, что поднимает грудную клетку и создает пространство для увеличенных легких. Вдохновению способствует изменение давления внутри плевральной полости.

На выдохе мышцы дыхания расслабляются, ребра опускаются, а пространство в груди уменьшается.

Физиологические параметры дыхательной системы

Частота дыхания (BF) = количество вдохов в минуту, выраженное в вдохах в минуту.

Дыхательный объем (VT) = объем воздуха, выдыхаемого за один выдох или вдох, выраженный в литрах.

Вентиляция (VE) = объем вдыхаемого воздуха (минутный объем вдоха) или выдоха (минутный объем выдоха) из легких человека, выраженный в литрах в минуту.

Жизненная емкость легких (VC) = максимальное количество воздуха, которое человек может удалить из легких после максимального вдоха, выраженное в литрах.

Поглощение кислорода (VO2) = объем кислорода, полученный организмом в минуту, выраженный в мл / мин / кг.VO2 max = максимальное потребление кислорода.

Производство углекислого газа (VCO2) = объем выдыхаемого CO2 в минуту, выраженный в мл / мин / кг.

Коэффициент респираторного обмена (RER), респираторный коэффициент (RQ) = отношение выдыхаемого CO2 к вдыхаемому O2.

Вентиляционный эквивалент кислорода (VE, VO2) = объем кислорода, вдыхаемый из одного литра воздуха.

Кислородный импульс (VO2 / HR) = объем кислорода, доставленный в кровоток за одно сокращение сердца.

Реагирование и адаптация дыхательной системы к нагрузке

Частота дыхания

Значения частоты дыхания в состоянии покоя в среднем по населению составляют около 16 вдохов в минуту.

Ответ: Под нагрузкой значения BF увеличиваются в зависимости от интенсивности нагрузки. Максимальные значения находятся в районе 40 вдохов в минуту.

Адаптация: Увеличение объема легких, то есть увеличение объема дыхания у тренированных людей, приводит к снижению значений BF в состоянии покоя, которые могут быть ниже 10 вдохов в минуту.Максимальные значения могут достигать 60 вдохов в минуту.

Дыхательный объем

Значения V _T в средней популяции составляют около 0,5 л.

Ответ

: Под нагрузкой значения V _T имеют тенденцию подниматься до уровня 2,5 литра.

Адаптация: У некоторых тренированных на выносливость людей происходит увеличение значений VT в состоянии покоя до 1 литра или более. При рабочей нагрузке значения могут достигать около 60% от VC, то есть более 4 литров.

Вентиляция

Минутная вентиляция может быть рассчитана путем умножения частоты дыхания на дыхательный объем (V _E = BF * V _T ).В условиях покоя мы получаем значения около 10 л как для спортивной, так и для неспортивной популяции.

Реакция: Под нагрузкой вентиляция увеличивается, ее максимальные значения могут приближаться к 120 л / мин. Если вентиляция достигает уровня более 40-50 л, человек обычно дышит с открытым ртом.

Адаптация: Физические упражнения могут увеличить вентиляцию до уровня 180 л / мин.

Жизненная емкость

VC — статический параметр. На измеренные значения влияет несколько факторов: пол, возраст, поверхность тела, физическая форма и т. Д.В среднем у женщин это значение составляет около 3-4 литров, у мужчин — 4-5,5 литров.

Ответ: Тест не проводится при рабочей нагрузке. Обычно его проводят после тренировки. Низкоинтенсивная рабочая нагрузка может привести к увеличению значений VC. Человеку необходимо практиковать дыхание.

Адаптация: Тренировка на выносливость приводит к увеличению значений емкости VC, которые могут даже превышать уровень 6 литров. Самые высокие значения до 8 литров наблюдались у пловцов.Это вызвано выдохом в воду, которая оказывает большее сопротивление, чем воздух.

Поглощение кислорода (VO

₂ )

Объем кислорода в состоянии покоя составляет около 3,5 мл / мин / кг.

Ответ: Повышение интенсивности нагрузки сопровождается увеличением потребления кислорода. Максимальные значения у женщин и мужчин достигают 35 мл / мин / кг и 45 мл / мин / кг соответственно.

Адаптация: Адаптация к тренировкам на выносливость приводит к увеличению максимальных значений.Значения могут достигать уровня 90 мл / мин / кг у лыжников мирового класса. Тренировки на выносливость приводят к снижению потребления кислорода в различных скоростных зонах, так называемой экономии бега.

Кислородный импульс (VO

₂ / HR)

Остальные значения находятся в районе 5 мл.