В условиях покоя человек дышит так, что используется только часть всего объема легких, поэтому всегда есть резерв для дополнительного вдоха и выдоха. Но даже при самом глубоком дыхании в легких остается определенное количество воздуха, составляющее остаточный объем .
Общая емкость легких =резервный объем вдоха (2,5 л)+дыхательный объем (500-700 мл)+ резервный объем выдоха (1,5 л) + остаточный объем (1,5 л) =3,5…6 л.
Дыхательный объем – объем воздуха, который входит в легкие при каждом спокойном вдохе и выходит при спокойном выдохе.
Резервные объемы вдоха и выдоха – объемы воздуха, которые человек может произвольно вдохнуть и выдохнуть сверх дыхательного объема.
Жизненная емкость легких – количество воздуха, которое может выдохнуть человек после глубокого вдоха. Она равна сумме дыхательного объема, резервных объемов вдоха и выдоха.
Легочная вентиляция всегда находится в точном соответствии с текущими метаболическими потребностями организма. Увеличение вентиляции происходит как за счет роста дыхательного объема, так и увеличением частоты дыхания.
Не весь воздух, поступающий в легкие, участвует в газообмене, анатомическое мертвое пространство соответствует (в мл) цифре удвоенной массы тела. Функциональное мертвое пространство дополнительно снижает степень газообмена.
Газ в альвеолах имеет постоянный состав, обусловленный буферными функциями мертвого пространства, где воздух увлажняется и нагревается.
В условиях покоя оптимальным является дыхание через нос, хотя при этом сопротивление дыханию возрастает по сравнению с дыханием через рот.
При осуществлении дыхательных движений дыхательные мышцы совершают работу, затрачиваемую на преодоление внутренних и внешних сил. Работа дыхания складывается из энергозатрат на преодоление общего легочного сопротивления (эластичного сопротивления самой легочной ткани и грудной клетки) и преодоления сопротивления потоку воздуха в воздухоносных путях.
Минутному объему дыхания должен соответствовать минутный объем крови, протекающий по сосудам малого круга кровообращения. Вентиляционно-перфузионный коэффициент составляет 0,8-0,9, т. е.
при альвеолярной вентиляции, равной 6 л/мин, минутный объем кровообращения может быть равным 7 л/мин.В атмосфере Земли кислород составляет примерно 21%, или 1/5. Атмосферное давление на уровне моря 760 мм рт.ст. Значит, парциальное давление кислорода примерно соответствует 1/5 этой величины, 160 мм рт.ст., это предельная цифра содержания О 2 в естественных газовых смесях.
В воздухоносных путях воздух постепенно теряет скорость перемещения (конвекции). В респираторных бронхиолях и альвеолах большое значение приобретает диффузия газов. Газы перемещаются по градиенту парциального давления. В альвеолах, где и происходит, контакт альвеолярного газа с капиллярной кровью, напряжение кислорода Р О 2 составляет 103 мм рт.ст., а парциальное давление диоксида углерода Р СО 2 около 40 мм рт.ст. В выдыхаемом воздухе Р О 2 составляет 126 мм рт.ст., а Р СО 2 соответственно 16 мм рт.ст. В артериальной крови Р О 2 соответствует 95 мм рт.ст., в венозной Р О 2 равно 40 мм рт.ст. Р СО 2 артериальной крови соответствует 40 мм рт.ст., а венозной – Р СО 2 приближается к 46 мм рт.ст.
Вектор диффузии дыхательных газов
Поэтому вектор диффузии кислорода постоянно направлен в сторону альвеол и капилляров, а углекислоты – в обратном направлении, из капилляров в атмосферу.
Перенос кислорода из альвеолярного газа в кровь и диоксида углерода из крови в альвеолярный газ происходит исключительно путем диффузии. Движущей силой диффузии диффузии служит градиент парциального давления каждого из газов по обе стороны аэрогематического барьера. Диффузия осуществляется в водной среде. В слое сурфактанта растворимость кислорода повышается.
Аэрогематический барьер состоит из слоя сурфактанта, альвеолярного эпителия, двух основных мембран, эндотелия капилляра и мембраны эритроцита.
Диффузионная способность легких для кислорода достаточно высока. Установлено, что на каждый миллиметр ртутного столба градиента парциального давления кислорода между альвеолярным газом и эритроцитом в кровь поступает путем диффузии 25 мл кислорода в минуту. Этого достаточно для того, чтобы за 0,8 с, что равно времени прохождения отдельным эритроцитом одного легочного капилляра, парциальное давление кислорода в нем успело выравняться с альвеолярным. Даже с большим запасом по времени, поскольку для выравнивания напряжения кислорода в эритроцитах с альвеолярным воздухом достаточно 0,25 с.
Поэтому, если кровоток в капиллярах легких повышается (возрастает линейная скорость движения эритроцитов) при физической нагрузке на организм, и время прохождения капилляров клетками уменьшается до 0,3 с, этого оказывается вполне достаточно для полного газообмена. Для диффузии из крови углекислого газа необходимо всего 0,1 с. Растворимость диоксида углерода в воде превышает этот показатель для кислорода в 25 раз.
Жизненная емкость легких - это важный параметр, который отражает состояние дыхательной системы человека.
Чем больше объем легких взрослого человека, тем быстрее и лучше насыщаются кислородом ткани организма.
Увеличить объем легких помогут специальные упражнения, направленные на правильное дыхание и здоровый образ жизни.
Сколько кислорода вмещают легкие
Знание показателей стандартного объема легких очень важно, поскольку постоянная нехватка кислорода может привести к различным осложнениям дыхательной системы и возникновению тяжелых последствий.
Так, при прохождении клинического и диспансерного обследования в случае подозрения на заболевания сердечно-сосудистой системы, врач назначит измерение жизненной емкости легких.
Объем легких важный показатель, указывающий, насколько организм человека насыщается кислородом. Дыхательным объемом легких называют количество воздуха, которое при вдохе поступает в организм, а при выдохе из него выходит.
Количество вдыхаемого и выдыхаемого воздуха для взрослого человека в среднем составляет около 1 литра за десять секунд – это примерно 16-20 вдохов в минуту .
Специалисты-пульмонологи выделяют несколько факторов, которые положительно влияют на объем легких в сторону увеличения:
- Высокий рост.
- Отсутствие привычки табакокурения.
- Проживание в регионах, которые расположенны высоко над уровнем моря (преобладание высокого давления, «разряженного» воздуха).
Невысокий рост и курение несколько уменьшают объем легких.
Существует ЖЕЛ (жизненная емкость легких), указывающая на объем воздуха, который человек максимально выдыхает после самого большого вдоха.
Сколько мл составляет жел у здорового человека?
Этот показатель измеряется в литрах и зависит от некоторых факторов, включая возраст, рост и вес.
Средняя норма такова: у здоровых нормальных мужчин размер – от 3000 до 4000 мл, а у женщин – от 2500 до 3000 мл.
Размеры ЖЕЛ могут быть значительно увеличены у спортсменов, в частности у пловцов (у профессиональных пловцов ЖЕЛ составляет 6200 мл), у людей, регулярно выполняющих большие физические нагрузки, а также тех, кто занимается пением и играет на духовых инструментах.
Как измерить ЖЕЛ
Объем жизненной емкости легких – очень важный медицинский показатель, который устанавливается прибором для измерения объема легких. Называется данный аппарат – спирометр. Как правило, его применяют для того, чтобы узнать ЖЕЛ в медицинских учреждениях: больницах, поликлиниках, диспансерах, а также спортивных центрах.
Проверка ЖЕЛ методом спирометрии достаточно проста и эффективна, именно поэтому аппарат широко используется для диагностики заболеваний легких и сердца на начальной стадии. Измерить ЖЕЛ в домашних условиях можно надувным круглым шариком.
Величина жизненной емкости у женщин, мужчин и детей рассчитывается по специальным эмпирическим формулам, которые зависят от возраста человека, его пола и роста. Существуют специальные таблицы, с уже просчитанными значениями по формуле физика Людвига.
Так, средний показатель ЖЕЛ у взрослого человека должен быть 3500 мл. Если отклонение от данных таблицы превышает более чем на 15%, это означает, что дыхательная система находится хорошем состоянии.
Когда ЖЕЛ существенно меньше, необходимо обратиться за консультацией и последующим обследованием к специалисту.
ЖЕЛ у детей
Прежде чем проверить какая жизненная емкость у легких ребенка, стоит учитывать, что их размер более лабилен, чем у взрослых. У маленьких детей она зависит от ряда факторов, которые включают: пол ребенка, окружность и подвижность грудной клетки, рост, состояние легких на момент проверки (наличие заболеваний).
Объем легких увеличивается в объеме у ребенка в результате тренировки мышц (зарядка, подвижные игры на воздухе), которые проводят родители.
Причины отклонения ЖЕЛ от стандартных показателей
В случае, когда ЖЕЛ снижается настолько, что начинает негативно влиять на работу легких, могут наблюдаться различные патологии.
- Диффузный бронхит.
- Фиброзы любого вида.
- Эмфизема легких.
- Бронхоспазм или бронхиальную астму.
- Ателектазы.
- Различные деформации грудной клетки.
Основные причины нарушения ЖЕЛ
К основным нарушениям стабильных показателей ЖЕЛ клиницисты относят три основных отклонения:
- Убыль функционирующей паренхимы легких.
- Значительное уменьшение емкости плевральной полости.
- Ригидность легочной ткани.
Отказ от своевременного лечения может повлиять на формирование рестриктивного или ограниченного типа дыхательной недостаточности.
Наиболее распространенные заболевания, которые влияют на работу легких:
- Пневмоторакс.
- Асцит.
- Плеврит.
- Гидроторакс.
- Ярко выраженный кифосколиоз.
- Ожирение.
При этом, круг легочных болезней, которые влияют на нормальное функционирование альвеол в процессе переработке воздуха и формировании дыхательной достаточно велик.
Сюда относят такие тяжелые формы патологий как:
- Пневмосклероз.
- Саркоидоз.
- Диффузные заболевания соединительной ткани.
- Синдром Хаммена-Рича.
- Бериллиоз.
Вне зависимости от заболевания, которое спровоцировало нарушение работы организма, которую обеспечивает ЖЕЛ человека, больным необходимо в профилактических целях через определенные промежутки времени обязательно проводить диагностику.
Как увеличить ЖЕЛ
Увеличить жизненную емкость легких можно при выполнении дыхательных упражнений, занятий спортом с выполнением специально разработанных спортивными инструкторами несложных упражнений.
Для этой цели идеально подойдут аэробные виды спорта: плавание, гребля, спортивная ходьба, катание на коньках, горных лыжах, велосипеде и альпинизм.
Увеличить объем вдыхаемого воздуха можно и без изнуряющих и длительных физических упражнений. Для этого нужно в повседневной жизни следить за правильным дыханием.
- Делать полные и ровные выдохи.
- Дышать диафрагмой . Грудное дыхание существенно ограничивает количество кислорода, который поступает в легкие.
- Устраивать «минутки отдыха» . В этот короткий период нужно занять комфортное положение и расслабиться. Вдыхать / выдыхать медленно и глубоко с короткими задержками на счет, в удобном ритме.
- При умывании лица на несколько секунд задерживать дыхание , поскольку именно при умывании возникает рефлекс «ныряния».
- Воздерживаться от посещения сильно задымленных мест . Пассивное курение также негативно сказывается на всей дыхательной системе, как и активное.
- Дыхательные упражнения позволяют значительно улучшить кровообращение, что также способствует лучшему газообмену в легких.
- Регулярно проветривать помещение , проводить влажную уборку помещений, поскольку наличие пыли плохо влияет на функционирование легких.
- Занятия йогой - достаточно эффективный способ, способствующий быстрому увеличению объема дыхания, который предусматривает целый раздел, посвященный упражнениям и дыханию, направленным на развитие, - пранаяма.
Предостережение: если во время физических нагрузок и дыхательных упражнений возникло головокружение нужно незамедлительно их прекратить и вернуться в состояние покоя для восстановления нормального ритма дыхания.
Профилактика заболеваний легких
Одним из значимых факторов, который способствует хорошей работоспособности и поддержанию здоровья человека является достаточная жизненная емкость легких.
Правильно развитая грудная клетка обеспечивает человеку нормальное дыхание, поэтому утренняя гимнастика и другие подвижные виды спорта с умеренной нагрузкой так важны для ее развития и значительно повышают емкость легких.
На организм человека положительное воздействие оказывает свежий воздух, и ЖЕЛ напрямую зависит от его чистоты. Воздух в закрытых душных помещениях, насыщенный углекислым газом и водяными парами, что оказывает негативное влияние на дыхательную систему.
Это можно сказать о вдыхании пыли, загрязненных частицах и о курении.
К оздоровительным мероприятиям, которые направлены на очищение воздуха относятся: озеленение жилых районов, поливка и асфальтирование улиц, вентиляционные поглощающие приспособления в квартирах и домах, устройство дымоуловителей на трубах предприятий.
Дыхательный воздух . В состоянии покоя человек вдыхает и выдыхает 500 Мл. (от 300 до 600) воздуха; этот объем воздуха называется дыхательным воздухом. Человек может вдохнуть сверх 500 мл дыхательного воздуха дополнительно еще около 1500 мл (дополнительный воздух), точно так же после спокойного выдоха он может выдохнуть еще около 1500 мл (резервный воздух). Приведенные цифры - средние для нормального взрослого мужчины. Из этих цифр следует, что при спокойном дыхании грудная полость не расширяется и не спадается до максимума. В случае надобности объем дыхательных движений может увеличиваться в сторону как выдоха, так и вдоха, благодаря чему возрастает объем воздуха входящего в легкие .
Жизненная емкость легких . Если сделать максимальный вдох, а затем через мундштук произвести в специальный газометр (спирометр) максимальный выдох, то в него поступит и дыхательный, и резервный, и дополнительный воздух, т. е. в среднем 500+1500+1500=3500 мл. Весь этот воздух составляет жизненную емкость легких. Жизненная емкость различна в зависимости от возраста, пола, состояния здоровья и тренировки дыхания. Жизненная емкость легких у мужчин молодого возраста составляет 3,5 -4,5 л; у женщин жизненная емкость легких ниже примерно на ⅓ (3-3,5 л).
Остаточный воздух. После максимально глубокого выдоха легкие не освобождаются полностью от всего воздуха; в них остается около 1000 - 1500мл так называемого остаточного воздуха.
Объем остаточного воздуха в отличие от дыхательного, резервного и дополннтельного воздуха не может быть определен путем прямого измерения. Для этого применяются косвенные методы. При одном их них исследуемому предлагают сделать глубокий выдох так, чтобы в его легких остался только остаточный воздух. Вслед за этим исследуемый производит несколько глубоких вдохов воздуха из газометра, выдыхая затем воздух обратно в газометр. Емкость последнего известна (например, равна 3 л). Газометр наполняют газовой смесью, содержащей 10% гелия. После нескольких дыхательных движений, когда состав воздуха в легких и в газометре стаповятся одинаковым, исследуемый производит максимально глубокий выдох в газометр. Определив вслед за этим концентрацию гелия в газометре, можно рассчитать объем остаточного воздуха.
Приведем пример соответствующего расчета. Пусть после смешивания газа, находившегося в газометре, и альвеолярного воздуха концентрация гелия в газометре оказалась равной 7,5%. Так как гелий не участвует в газообмене, то он равномерно распределяется после нескольких дыхательных движений между воздухом, находящимся в газометре, и воздухом, оставшимся в легких после глубокого выдоха. Общее количество гелия в газометре до опыта составляло: 3·10/100 л; общее количество гелия после нескольких вдохов и выдохов в газометр осталось то же самое, но распределенное в большем объеме воздуха:(3+х)·7,5/100, где х - объем остаточного воздуха.
При обычном, спокойном дыхании в легких постоянно находится остаточный и резервный воздух. Остаточный и резервный воздух остается в легких и после смерти. Большая часть воздуха, находящегося в легких трупа, может быть удалена путем двустороннего открытого пневмоторакса, так как при этом происходит почти полное спадение легочной ткани. Вышедший при этом из легких воздух называется коллапсным воздухом.
Ввиду того что некоторое минимальное количество воздуха остается в легких и после открытого пневмоторакса, вырезанный кусок легочной ткани взрослого человека или дышавшего младенца не тонет в воде. Если же бросить в воду кусок легкого плода или мертворожденного (подышавшего) младенца, у которых легкое не было расправлено и не содержит воздуха, то оно потонет.
Вредное пространство . Воздух находится не только в альвеолах, но и в воздухоносных путях (гортани, трахее, бронхах и бронхиолах). Этот воздух не участвует в газообмене. Его называют поэтому воздухом мёртвого, или вредного, пространства. Хотя объем его невелик и составляет в среднем около 140 мл, но учитывать количество этого воздуха необходимо для того, чтобы понять, почему состав альвеолярного воздуха отличается от выдыхаемого. При спокойном вдохе из 500 мл вдыхаемого атмосферного воздуха в альвеолы легких поступает 500 - 140=360 мл. Так как в альвеолах при спокойном дыхании после выдоха остается 1000 мл остаточного и 1500 мл резервного воздуха, т. е. 2500 мл, то при каждом вдохе обновляется не весь, а только 360/2500, т. е. приблизительно 1/7 альвеолярного воздуха.
Предъявляет достаточно высокие требования к здоровью человека. Постоянные стрессы, повышенные нагрузки, электромагнитные излучения, шум и огромное количество других негативных факторов могут значительно снизить качество и человека. Медицина утверждает, что правильное дыхание -это первое, на что следует обратить внимание при повышенной усталости, нервных расстройствах и других подобных недугах. Высокий уровень развития медицины позволил установить, что регулярные дыхательные тренировки крайне необходимы для поддержания организма в норме, но прежде чем приступать к таким тренировкам, обязательно следует ознакомиться со следующей информацией.
Легкие - это органы воздушного дыхания всех млекопитающих, птиц, большинства земноводных, пресмыкающихся, некоторых рыб и человека.
У человека они являются парням органом дыхания, заложенным в грудной полости и прилегающим с двух сторон к сердцу. Их полная емкость равна 5000 см³.
Человеческие легкие представляют собой конусообразный орган. Основание обращено к диафрагме, а верхушка проступает в области шеи над ключицей. Сами легкие покрыты оболочкой, называющейся плеврой, и состоят из частиц, которые разделены глубокими вырезками. У здорового человека правое легкое больше по объему, размеру и имеет 3 части, а левое - две. В среднем, масса этого органа у взрослого человека - от 374 до 1914 гр., а общая емкость легких в среднем составляет 2680 мл.
Ткань описываемых органов у детей имеет а у взрослых постепенно приобретает темный окрас из-за частиц пыли и угля, откладывающихся в соединительной основе легких.
Легкие у человека снабжены а так же вегетативными и чувствительными нервами.
При вдохе давление в органе ниже, чем атмосферное, а при выдохе - выше. Именно это и дает возможность воздуху проступать внутрь легкого.
Общее количество кислорода, вмещающегося в легкие при максимальном вдохе, называют общей емкостью легких. Она включает в себя резервную емкость органа при вдохе, выдохе, а так же остаточный и дыхательный объем.
Этот показатель представляет собой количество воздуха, поступающее в легкие при спокойном вдохе. Дыхательная емкость легких в среднем составляет примерно 300-800 мл. Объем вдоха в резерве, представляет собой воздух, который можно еще вдохнуть после того, как человек спокойно вдыхает.
При вдохе резервная емкость легких в среднем составляет 2-3 тыс. мл. Именно за счет этого при физической нагрузке возрастает дыхательный объем легких. А этот показатель при выдохе, соответственно, является количеством воздуха, которое возможно выдохнуть после спокойного выдоха. При выдохе резервная емкость легких в среднем составляет от 1 до 1,5 тыс. мл. Остаточный объем воздуха представляет собой количество, оставшееся после наибольшего выдоха, оно равно 1,2-1,5 тыс.мл. в среднем составляет у мужчин - 3,5-4,5 тыс.мл, а у женщин - 3-3,5 тыс. мл.
Нормальное дыхание в медицине называется эйпноэ, учащенное - тахипноэ, а уменьшение частоты - брадипноэ. Отдышка представляет собой дипноэ, а остановка дыхания - апноэ.
Занятия спортом и значительно повышают емкость легких. В среднем, резервы дыхательного аппарата довольно значительны и основной задачей каждого человека является использование и совершенствование их в целях улучшения здоровья.
Так как большинство людей дышит поверхностно, в легкие попадает недостаточное количество воздуха, а к тканям и клеткам малое количество кислорода. По этой причине организм остается полон шлаков, а питательные вещества не полностью усваиваются.
Вы можете предотвратить развитие целлюлита, если научитесь как можно полнее использовать объем своих легких. Следует чаще бывать на природе, дышать глубже, заниматься спортом. Как показывает опыт многих людей, с началом тренировок легкие постепенно расправляются, что дает возможность организму противостоять все большим нагрузкам и очищает его. Наилучшего результата вы добьетесь, совместив занятия спортом с самомассажем.
При спокойном дыхании человек вдыхает и выдыхает около 500 мл воздуха. Этот объем воздуха называется дыхательным объемом (ДО) (рис.3).
Рис. 3. Легочные объемы и емкости
После спокойного вдоха человек может еще максимально вдохнуть некоторое количество воздуха – это резервный объем вдоха (РОвд) , он равен 2500-3000 мл.
После спокойного выдоха можно еще максимально выдохнуть некоторое количество воздуха – это резервный объем выдоха (РО выд) , он равен 1300-1500 мл.
Значение ДО в поддержании газообмена в состоянии покоя.
Тогда как, целесообразность существования резервных объемов в основном заключается в обеспечении интенсификации газообмена при нагрузках. Кроме того, у РО выд, который в отличие от РОвд, присутствует в легком даже при спокойном дыхании, есть еще одна важная функция – поддержание газообмена на выдохе.
Количество воздуха, которое человек может максимально выдохнуть после самого глубокого вдоха, называется жизненной емкостью легких (ЖЕЛ) . Она складывается из дыхательного объема, резервного объема вдоха и резервного объема выдоха (ЖЕЛ= ДО+ РОвд + РО выд) и равна в среднем 3500-4000 мл.
ЖЕЛ является показателем подвижности легких и грудной клетки. Величина ЖЕЛ зависит от возраста, пола, размеров, положения тела, и степени тренированности, наличия сердечно-легочной патологии. ЖЕЛ с возрастом уменьшается. Это связано со снижением эластичности легких и подвижности грудной клетки. У женщин ЖЕЛ на 25% меньше, чем у мужчин. ЖЕЛ зависит от роста, так как величина грудной клетки пропорциональна остальным размерам тела. У молодых людей ЖЕЛ можно вычислить, исходя из следующего уравнения: ЖЕЛ= 2,5 х рост (м). В вертикальном положении ЖЕЛ несколько больше, чем в горизонтальном. Это связано с тем, что в вертикальном положении в легких содержится меньше крови. ЖЕЛ значительно выше у тренированных людей. Особенно она велика у пловцов и гребцов, так как у этих спортсменов сильно развиты вспомогательные мышцы.
ЖЕЛ и дыхательный объем, ее составляющие, можно определить с помощью методики спирометрии или спирографии.
После максимально глубокого выдоха в легких остается некоторое количество воздуха – это остаточный объем (ООЛ), он равен 1300 мл. ООЛ всегда присутствует в легком и не может быть удален естественным путем. Функция ООЛ – постоянное поддержание легкого в расправленном состоянии, легкое не должно спадаться, а альвеолы не должны схлопываться.
ОО у здорового молодого человека составляет 20-30% от ОЕЛ. В пожилом и старческом возрасте ЖЕЛ уменьшается, а ОО увеличивается. вследствие уменьшения эластичности легких и грудной клетки.
Объем воздуха, который находится в легких к концу спокойного выдоха, называется функциональной остаточной емкостью (ФОЕ) , или альвеолярным воздухом. Он состоит из резервного объема выдоха и остаточного объема. Соответственно, целесообразность существования ФОЕ складывается из значений (функций) РОвыд и ООЛ. Значит, физиологическое значение ФОЕ состоит в том, что благодаря наличию этой емкости в альвеолярном воздухе выравниваются колебания содержания О 2 и СО 2 , связанные с разной концентрацией этих газов во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе.
Величина ФОЕ зависит от ряда факторов. В среднем у молодых людей она составляет 2,4л, а в более пожилом возрасте – 3,4л. У женщин ФОЕ примерно на 25% меньше, чем у мужчин.
Максимальное количество воздуха, которое может находиться в легких после глубокого вдоха, называется общей емкостью легких (ОЕЛ), она равна сумме остаточного объема и ЖЕЛ.
Исследование легочных объемов и емкостей как важнейших показателей функционального состояния легких имеет большое значение не только для диагностики заболеваний, но и в связи с экологическим мониторингом местности и оценкой состояния дыхания популяции в экологически неблагополучных зонах.
Воздух находится не только в альвеолах, но и в воздухоносных путях – полости носа, носоглотки, трахеи, бронхов и бронхиол. Воздух, находящийся в воздухоносных путях не участвует в газообмене, поэтому просвет воздухоносных путей называется мертвым пространством . Во время спокойного вдоха объемом 500 мл в альвеолы поступает только 350 мл вдыхаемого атмосферного воздуха. Остальные 150 мл задерживаются в анатомическом мертвом пространстве.
Хотя в воздухоносных путях не происходит газообмен, они необходимы для нормального дыхания, так как в них происходит увлажнение, согревание, очищение от пыли и микроорганизмов вдыхаемого воздуха. При раздражении пылевыми частицами и накопившейся слизью рецепторов носоглотки, гортани и трахеи возникает кашель, а при раздражении рецепторов полости носа - чихание. Кашель и чихание являются защитными дыхательными рефлексами.
Кроме того, мертвое пространство, которое раньше ошибочно называли вредным, выполняет еще одну важную функцию. На выдохе в него поступает воздух из альвеол с высоким содержанием СО 2 и низким О 2 . При следующем вдохе воздух, содержащийся в мертвом пространстве будет снижать парциальное давление О 2 (рО 2), входящего с атмосферным воздухом. рО 2 при этом падает, достигая величин, необходимых для дальнейшего этапа дыхания – газообмена в легком.
Объемы вентиляции легких .
Вентиляция легких определяется объемом воздуха, вдыхаемого или выдыхаемого в единицу времени. Количественной характеристикой легочной вентиляции является минутный объем дыхания (МОД) – объем воздуха, проходящего через легкие за одну минуту. Для определения МОД достаточно знать ДО и частоту дыхания (ЧД):
МОД = ДО х ЧД.
В состоянии покоя МОД равен 6-9 л. При физической нагрузке его величина резко возрастает и составляет 25-30 л.
Так как газообмен между воздухом и кровью осуществляется в альвеолах, то важна не общая вентиляция легких, а вентиляция альвеол. Альвеолярная вентиляция меньше вентиляции легких на величину мертвого пространства. Если из величины дыхательного объема вычесть объем мертвого пространства, то получится объем воздуха, содержащегося в альвеолах, а если эту величину умножить на частоту дыхания, получим минутный объем альвеолярной вентиляции или, как его чаще называют, минутный объем вентиляции легких (МОВЛ). На основе сказанного, выразим МОВЛ формулой
МОВЛ=ДОхЧД – ОМПхЧД, тогда
МОВЛ=ЧД (ДО – ОМП), где
ОМП – объем мертвого пространства.
Если в полученную формулу подставить конкретные величины, то становится понятно, что эффективность альвеолярной вентиляции выше при редком, но глубоком дыхании, чем при частом поверхностном.
Состав вдыхаемого, выдыхаемого и альвеолярного воздуха .
Атмосферный воздух, которым дышит человек, имеет относительно постоянный состав. В выдыхаемом воздухе меньше кислорода и больше углекислого газа, в альвеолярном воздухе еще меньше кислорода и больше углекислого газа (таб.1)
Таблица 1.
Вдыхаемый воздух содержит 20,93% кислорода и 0,03% углекислого газа, выдыхаемый воздух – кислорода 16%, углекислого газа – 4,5%, а в альвеолярном воздухе содержится 14% кислорода и 5,5% углекислого газа. В выдыхаемом воздухе углекислого газа содержится меньше, чем в альвеолярном. Это связано с тем, что при выдохе к альвеолярному воздуху примешивается воздух мертвого пространства, в котором чуть меньшее содержание углекислого газа, и его концентрация уменьшается.