Тема 23. Практические навыки по физиологии системы дыхания.

Мотивационная характеристика темы.. Закрепление практических навыков методов исследования системы дыхания, примененяемых с целью диагностики и лечения в клинике является необходимым условием для практической работы врача

Цели занятия: знать – 1) Основные процессы, лежащие в основе функциональной активности органов дыхания и механизмы их регуляции; 2) Методики исследования функциональных состояний системы дыхания и их клиническое примененение.

Перечень практических навыков по физиологии системы дыхания:

1. Оценивать состояние каждого из этапов дыхания и механизмы регуляции на основе анализа параметров, которые характеризуют функции этапов дыхания.

2. Оценивать состояние организма по показателям спирометрии.

3. Оценивать состояние организма по показателям спирографии.

4. Оценивать состояние организма по показателям пневмотахометрии.

ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ УРОВНЯ знаний:

1. Какое количество воздуха называется функциональной остаточной емкостью?

A. Количество воздуха, остающееся в легких после спокойного выдоха

B. Количество воздуха, остающееся в легких после форсированного выдоха

C. Сумма объема спокойного ирезервного выдоха

D. Количество воздуха, которое можно вдохнуть после спокойного вдоха

E. Объем анатомического мертвого пространства

 

2. Как называется объем воздуха, который представляет сумму дыхательного объема, резервного объема вдоха и резервного объема выдоха?

A. Форсированная жизненная емкость легких (ФЖЕЛ)

B. Объем анатомического и функуионального мертвого пространства

C. Функциональначя остаточная емкость (ФОЕ)

D. Жизненная емкость легких (ЖЕЛ)

E. Минутный обхем дыхания (МОД)

 

3. Какие показатели внешнего дыхания увеличиваются при регулярном занятии спортом?

A. ЖЕЛ

B. ФЖЕЛ

C. ОФВ₁

D. ДО

E. Все вышеперечисленные

 

4. Общая плетизмография тела позволяет оценить

A. растяжимость легких

B. работу легких

C. бронхиальное сопротивление

D. общую емкость легких

E. вентиляционно-перфузионное соответствие

 

5. Альвеолярное мертвое пространство:

A. часть альвеол, которые перфузируются, но не вентилируются

B. часть альвеол, которые перфузируются и вентилируются

C. часть альвеол, которые не перфузируются и не вентилируются

D. часть альвеол, которые не перфузируются, но вентилируются

E. часть альвеол, которые перфузируются

 

6. Гиповентиляция:

A. вентиляция, при которой парциальное давление СО2 равно 40 мм рт ст

B. вентиляция, при которой парциальное давление СО2 больше 40 мм рт ст

C. увеличение частоты дыхания

D. вентиляция, при которой парци-альное давление СО2 меньше 40 мм рт ст

E. увеличение глубины дыхания

 

7. Гипервентиляция:

A. вентиляция, при которой парциальное давление СО2 равно 40 мм рт ст

B. вентиляция, при которой парциальное давление СО2 больше 40 мм рт ст

C. увеличение частоты дыхания

D. вентиляция, при которой парциаль-ное давление СО2 меньше 40 мм рт ст

E. увеличение глубины дыхания

 

8. Возрастание дыхательного объема приводит к возрастанию

A. альвеолярной вентиляции

B. функциональной остаточной емкости

C. объема мертвого пространства

D. резерва дыхания

E. резервного объема выдоха

 

9. От каких параметров зависит показатель жизненной емкости легких?

A. Частоты и глубины дыхания

B. Пола, возраста и роста

C. Способа измерения

D. Величины атмосферного давления

E. Парциального давления О₂ и СО₂ в воздухе

 

10. Какие изменения дыхания регистрируются после задержки дыхания?

A. Длительная гипервентиляция

B. Судорожное дыхания

C. Рефлекторное гиперпноэ

D. Рефлекторное апноэ

E. Дыхание не изменяется

 

Ответы: 1-А. 2-D. 3-E. 4-E. 5-D. 6-B. 7-D. 8-A. 9-B. 10-C.

ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ УРОВНЯ знаний по программе «Крок»

1. Афферентные импульсы об изменении каких показателей в первую очередь влияют на активность дыхательного центра при задержке дыхания?

A. Изменение объема легких

B. Степени растяжимости волокон

C. Изменение давления в плевральной полости

D. Изменение скорости воздушного потока

E. Изменение рН крови

 

2. Возможность произвольной задержки дыхания подтверждает:

A. Наличие гуморальной регуляции дыхания и участие коры больших полушарий в регуляции дыхания

B. Наличие только нервной регуляции дыхания

C. Наличие только гуморальной регуляции дыхания

D. Роль механорецепторов легких в регуляции дыхания

E. Автоматию нейронов дыхательного центра

 

3. Почему при определении максимальной минутной вентиляции испытуемому предлагают дышать максимально глубоко и быстро в течение 15-20 с, а не 1 мин?

A. Устают дыхательные мышцы

B. Возникает гипокапния

C. Возникает гиперкапния

D. Возникает ацидоз

E. Все вышеперечисленное

 

4. Какие из нижеперечисленных факторов влияют на частоту и глубину дыхания?

A. рН крови

B. содержание О₂ в крови

C. содержание СО₂ в крови

D. афферентация от механорецепторов легких

E. все вышеперечисленное

 

5. Как изменится диффузия газов из альвеолярного воздуха в кровь и обратно в условиях нзкого атмосферного давления?

A. Снизится поступление в кровь О₂ и выход из крови СО₂

B. Снизится поступление в кровь О₂ и увеличится выход СО₂

C. Диффузия не изменится

D. Увеличсится поступление О₂ в кровь и выход СО₂ из крови

E. Увеличится поступление в кровь О₂ и снизится выход СО₂

 

6. Как изменится диссоциация НbО₂ при тяжелой физической работе?

A. Увеличится

B. Уменьшится

C. Не изменится

D. Сначала не изменится, потом уменьшится

E. Сначала уменьшится, затем нормализуется

 

7. Благодаря каким механизмам у плода насыщение крови О₂ повышено?

A. Вследствие повышенного метаболизма

B. Вследствие изменения рН

C. Вследствие повышения температуры крови матери

D. За счет высокого сродства Нв к О₂

E. За счет низкого сродства Нв к О₂

 

8. В какой форме транспортируется большая часть СО₂?

A. В растворенном состоянии

B. В виде НвСО2

C. В виде гидрокарбоната Na⁺, K⁺

D. В газообразном состоянии

E. В виде угольной кислоты

 

9. Чем можно объянить бóльшую концентрацию О₂ в выдыхаемом воздухе по сравнению с альвеолярным?

A. Увеличением резервного объема выдоха

B. Наличием мертвого пространства

C. Увеличением ЖЕЛ

D. Поглощением азота

E. Пониженной скоростью выдоха

 

10. За счет чего поддерживается постоянство О₂/СО₂ в альвеолярном воздухе?

A. Глубины дыхания

B. Изменения частоты дыхания

C. Объема остаточного воздуха

D. Постоянного газообмена между альвеолярным воздухом и кровью

E. Постоянного кровотока в легких

 

Ответы: 1-E. 2-A. 3-B. 4-E. 5-B. 6-A. 7-D. 8-C. 9-B. 10-C.

 

Ситуационные задачи:

 

1. Объясните, как измерить дыхательный объем, резервный объем вдо­ха и резервный объем выдоха с помощью спирометра? Объясните, какие ин­струкции необходимо дать испытуемому?

2. Объясните, как называется представленная на рисунке кривая и опишите метод ее регистрации. Назовите обозначенные на ней дыхательные объемы.

3. Объясните, как уменьшение давления в грудной полости влияет на кровообращение и почему? В какую фазу дыхательного цикла это происходит?

4. Объясните, кому может принадлежать представленная на рисунке спирограмма - взрослому или ребенку? Почему?

5. Объясните физиологическую роль возникновения полипное у собак при воздействии высокой температуры и нарисуйте дыхательную кривую, отражающую это явление.

6. На двух теплокровных животных сделали операции: а) у первого животного перевязали правый бронх и левую легочную артерию; б) у второго животного перевязали левый бронх и левую легочную артерию. Сразу после операции начали регистрацию пневмограммы, но первое животное очень быстро погибло, второе осталось живым. Объясните, почему погибло первое животное? Нарушение каких этапов дыхания явилось причиной гибели жи­вотного? Опишите и объясните изменения внешнего дыхания у животных.

7. Водолазы в скафандре могут длительное время работать на глубине 100 м и больше, но при подъеме на поверхность они должны соблюдать определенные правила. Одно из них: скорость подъема должна быть мед­ленной, иногда с промежуточным пребыванием в декомпрессионной ка­мере, иначе у них может возникнуть кессонная болезнь. В то же время тренированные ныряльщики также могут без дыхательной аппаратуры погружаться на большую глубину и через несколько минут быстро выны­ривать, при этом у них не наблюдаются симптомы кессонной болезни. Объясните, какие явления в организме создают предпосылки к развитию кессонной болезни? Почему важно сохранять определенный режим подъема на по­верхность? Почему у ныряльщиков не возникает кессонная болезнь? Какие механизмы саморегуляции после длительных тренировок повышают функциональные возможности человека для пребы­вания его на глубине относительно длительное время без дыха­тельной аппаратуры?

8. На рисунке представлена схема распространения импульсов от дыхательного центра. Объясните, правильно ли она состав­лена, и если нет, внесите необходимые коррективы.

9. У двух студентов одинакового возраста и телосложения после забе­га на 5000 м зарегистрированы показатели внешнего дыхания. У перво­го студента частота дыхания (ЧД) составила 40/мин, дыхательный объем (ДО) 500 мл. У второго студента ЧД составила 27/мин, а ДО 1200 мл. Объем мертвого пространства у обоих студентов ра­вен 150 мл, остаточный объем 1000 мл, а резервный объем выдо­ха 1500 мл. Объясните: 1) почему при беге изменяются параметры внешнего дыхания? 2) Рассчитайте коэффициенты легочной вентиляции у студентов? 3) На основе полученных расчетов объясните, у кого более эффективное дыхание?

10. Объясните, почему у мужчин преобладает брюшной тип дыхания, а у женщин – грудной.

11. При проведении исследования функционального состояния органов дыхания у испытуемого (мужчина 55лет, рост 180 см) определили, что жизненная емкость легких равна 4000мл, индекс Тиффно равен 60 %, а объем анатомического мертвого пространства равен 120 мл. При дополнительных исследованиях установлено, что функция муко-цитов слизистой бронхов не нарушена, инородных тел и опухолевых образований в области дыхательных путей нет. Врач назначил медика­ментозное лечение. Объясните, какие отклонения от нормы отмечены у испытуемого, как это подтвердить? О чем говорят полученные результаты обследования? Какой механизм действия должен быть у назначенного лекар­ственного препарата для устранения выявленных отклонений?

12. Объясните возможную причину того, что ни одно из насекомых не достигает больших размеров, свойственных многим другим животным.

13. Первые многоклеточные животные не имели ни жабр, ни легких и дышали всей поверхностью тела. Когда появились более высокоорганизованные организмы, то, хотя все они приобрели особые органы дыхания, способность дышать кожей сохранилась. Некоторые участки кожи по интенсивности дыхания даже превосходят легкие. Объясните, почему же эволюция пошла по пути создания специализированных органов дыхания?

14. Объясните возможную причину, почему плоские черви плоские?

15. При подготовке к серьезным соревнованиям спортсмены трениру­ются в условиях высокогорья (примерно 2—3 км над уровнем моря) в течение месяца и больше. Во время разминок, даже в теплое время года, спортсмены одевают утепленные костюмы (греют мышцы). Край­не редко бывают «нарушители», которые дополнительно используют фармакологический препарат, содержащий гормон для усиления физио­логического эффекта тренировок в горах. Объясните: 1. как влияют на газообмен тренировки в условиях высокогорья? 2. Как влияет на оксигенацию мышц их разогрев? 3. О каком гормоне идет речь, и в чем его физиологическое значение? 4. Какой показатель крови может измениться при длительном пре­бывании в условиях высокогорья с отрицательным значением для организма?

16. Проведены исследования по изучению влияния на организм человека дыхания в замкнутом пространстве (мешок Дугласа). Проанализи­рованы два варианта: а) испытуемый совершает вдох и выдох через очень короткую трубку, соединенную со специальным мешком Дугласа, который заполнен атмосферным воздухом; одновременно регистриру­ется пневмограмма, содержание оксигемоглобина в крови и частота сердечных сокращений (исследование прекращается при возникновении одышки); б) испытуемый также дышит через короткую трубку, соеди­ненную с мешком Дугласа, но при этом выдыхаемый воздух проходит через поглотитель углекислого газа; также регистрируется пневмо­грамма, содержание оксигемоглобина и частота сердечных сокращений (исследование прекращается при возникновении одышки). Объясните, какое исследование продолжалось дольше — первое (а) или вто­рое (б)? Какие изменения регистрируемых показателей наблюдаются в первом и втором варианте исследования и почему, и у какого испытуемого они раньше начнутся? Изменения каких гомеостатических параметров в организме приводят к одышке?

17. Объясните механизм учащения дыхания при беге.

18. Даже очень тренированный человек не может пробыть под водой больше 5-6 минут. Углекислый газ, накапливающийся в избытке в связи с задержкой дыхания, раздражает дыхательный центр и, в конце концов, происходит вдох. Объясните, как же в таком случае, некоторые ныряющие животные могут оставаться под водой достаточно долго, иногда до часа (киты) и при этом не дышать?

19. В плохо проветриваемой комнате с содержание СО₂ больше нормы и недостаточное количество О₂. Объясните, в этой ситуации, кто раньше почуствует духоту в помещении – дети или взрослые?

ответы к Ситуационным задачам:

1. Для измерения ДО необходимо сделать нормальный спокойный выдох в спирометр после спокойного вдоха. Лучше сделать при поднятом колпаке спирометра несколько спокойных вдохов и выдохов, не вынимая трубки изо рта, и взять среднее значение. Для определения РОвд необходимо попросить испытуемого сделать после нормального вдоха из атмосферы дополнительный максимально возможный из под поднятого колпака спирометра. Для определения РОвыд надо сделать после спокойного выдоха в атмосферу максимально возможный выдох в спирометр.

2. Представлена спирограмма жизненной емкости легких.1-РОвд., 2-ДО, 3-РОвыд.

3. При вдохе за счет снижения давления в грудной полости расширяются кровеносные сосуды средостения. При этом венозный приток к легким и к предсердиям возрастает. Это приводит к рефлекторному учащению сердцебиений (дыхательная аритмия) и изменению артериального давления (дыхательные волны на кривой АД).

4. Представленная спирограмма может принадлежать ребенку, т.к у детей дыхание аритмично, разной глубины и частоты.

5. Терморегуляторное полипное у собак возникает, как компенсаторный механизм отдачи тепла в силу отсутствия потовых желез. При этом у собаки основную нагрузку для дыхательных мышц создают перемещения грудной клетки при дыхании. Частота дыхательных движений при полипное у собаки совпадает с собственной резонансной частотой грудной клетки - 350-400 в мин, что приводит к наименьшим затратам энергии на преодоление сил сопротивления и эффективному физиологическому механизму отдачи тепла.

6. 1.Первое животное погибло от резкой гипоксии. 2. В правом легком было нарушение на первом этапе дыхания: через перевязанный правый бронх воздух не поступал в правое легкое. В левом легком из-за перевязки левой легочной артерии прекратился кровоток, поэтому второй этап дыхания — газооб­мен между альвеолярным воздухом и кровью — отсутствовал. Таким образом, ни через правое, ни через левое легкое организм не получал кислород и не удалял углекислый газ. 3. В первом эксперименте наблюдалось кратковременное судо­рожное дыхание, затем остановка дыхания. Это было вызвано резким сдвигом рН крови (накопление С0₂) и снижением уров­ня кислорода, что привело к гипоксии мозга и быстрой гибели животного. Во втором эксперименте, для поддержания 0₂/С0₂ в крови на оптимальном для метаболизма уровне, за счет са­морегуляции произошло компенсаторное увеличение глубины и частоты дыхания, так как левое легкое в дыхании не участвовало, а весь газообмен организма обеспечивался только правым легким.

7. 1. Водолаз при погружении под воду дышит воздухом, подаваемым с поверхности под большим давлением; при этом парциальное давление каждого газа в этом воздухе увеличено (погружение на каждые 10 м дает увеличение давления примерно на 1 атм). Чем больше давление газа, тем больше он растворяется в жидкости, в данном случае в крови и в других жидких средах организма. В крови появляется большое количество растворенных газов: кислорода, углекислого газа и азота. 2. При подъеме на поверхность давление падает и пропорциональ­но скорости подъема растворенные газы переходят в газообраз­ное состояние, что сопровождается появлением газовых пузырь­ков в крови. Особенно опасны пузырьки азота: инертный газ не вступает в химические соединения, в отличие от кислорода и углекислого газа, И его пузырьки могут закупорить кровеносные сосуды, что вызовет нарушение метаболизма в соответствующих тканях и органах, т.е. кессонную болезнь. При медленном подъ­еме на поверхность азот может постепенно выводиться из орга­низма без образования большого количества пузырьков, а кис­лород и углекислый газ будут вступать в химические соединения. Для профилактики кессонной болезни при подводных работах в дыхательной смеси азот заменяется на другой инертный газ, который обладает меньшей растворимостью, чем азот. 3. Ныряльщики находятся под водой в течение нескольких минут, перед нырянием они вдохнули воздух при нормальном атмос­ферном давлении, поэтому растворимость газов в крови увели­чилась. Таким образом, предпосылок для развития кессонной болезни нет. 4. Для увеличения срока пребывания под водой без дыхательной аппаратуры необходимы длительные тренировки, которые рас­ширяют функциональные возможности организма. Достигает­ся это за счет механизмов саморегуляции, которые позволяют увеличить кислородную емкость крови: выброс крови из депо, стимуляция эритропоэза, увеличение сродства гемоглобина к кислороду; кроме того, изменяется работа сердца.

8. Схема составлена правильно. Барорецепторы синокаротидной зоны – афферентные волокна нерва Геринга (ветвь вагуса) – продолговатый и средний мозг (повышение тонуса вагуса) – мотонейроны дыхательных мышц - замедление дыхания.

9. 1.Увеличение физический нагрузки (бег) сопровождается стиму­ляцией интенсивности метаболизма, это требует повышенного кислородного обеспечения и выведения из организма избытка углекислого газа. Вот почему у обоих студентов наблюдается ги­первентиляция. 2. Коэффициент легочной вентиляции (КЛВ) равен отношению разности ДО и объема мертвого пространства к сумме остаточно­го объема и резервного объема выдоха. Таким образом, у перво­го студента КЛВ = (500 - 150): (1000 + 1500) = 0,14; у второго студента КЛВ = (1200 - 150): (1000 + 1500) = 0,42. 3. Более эффективно дыхание у второго студента.

10. Брюшной тип дыхания может быть для женщин затруднен при беременности.

11. С помощью номограмм, а более точно — используя таблицу Кле-менса, надо найти должные величины жизненной емкости легких и индекса Тиффно с учетом пола, возраста и роста испытуемого и сравнить их с полученными результатами обследования; объем анатомического мертвого пространства у взрослого человека в норме принимается за 120—150 мл. Очевидным окажется умень­шение индекса Тиффно (норма 70—85 %). Эти результаты говорят о некотором обструктивном сужении дыхательных путей. 3. Из проведенного обследования ясно, что сужение воздухонос­ных путей не связано с накоплением слизи (функция мукоцитов нормальная), инородные тела и опухоли по ходу воздухоносных путей отсутствуют. Вероятная причина — повышенный тонус гладких мышц в стенке бронхов. Следовательно, должен быть назначен препарат, который через (3₂-адренорецепторы вызовет расширение бронхов.

12. Возможно, причина в особой структуре системы трахейного дыхания. Воздух поступает в клетки через огромное количество мельчайших трубочек – трахей. Эта система недостаточно эффективна в условиях больших размеров организма, т.к., по трахеям воздух не может проникать на большие расстояния.

13. Общая поверхность кожи у человека составляет 1,5-2,0 м². А, если развернуть все сотни миллионов альвеол легких, то суммарная их поверхность, через которую происходит газообмен, окажется примерно в 50 раз більше - 90-100 м². Именно в очень большой дыхательной поверхности и состоит преимущество легочного дыхания.

14. У плоских червей еще нет специализированных органов, обеспечивающих газообмен. Дыхание происходит через всю поверхность тела. Поэтому только при сплющенной форме тела диффузия может обеспечить доставку кислорода в ткани, благодаря тому, что они находятся не слишком далеко от поверхности. Проведите аналогию с формой еритроцита

15. 1.Тренировки в горах повышают кислородную емкость крови за счет усиления эритропоэза, который стимулируется эритропо-этином. Продукция эритропоэтина усиливается при гипоксии почечной ткани. Гипоксия всех тканей, и почечной в том числе, развивается в результате изменения газообмена между альвеоляр­ным воздухом и кровью (снижение парциального давления 0₂ и С0₂ в альвеолярном воздухе при дыхании в условиях понижен­ного атмосферного давления). 2. Тепло, продуцируемое при сокращении скелетных мышц, уси­ливает диссоциацию оксигемоглобина для лучшего обеспече­ния мышц кислородом. Спортсмены стараются лучше и дольше сохранить тепло с помощью теплой одежды, чтобы улучшить оксигенацию мышц. 3. Речь идет о эритропоэтине, который усиливает эритропоэз в красном костном мозге для увеличения кислородной емкости легких. 4. Увеличение количества форменных элементов в крови, в данном случае увеличение содержания эритроцитов, повышает вязкость крови, что негативно сказывается на гемодинамике.

16. 1.Второе исследование (б) продолжалось дольше, так как испы­туемый вдыхал из мешка воздух с нормальным содержанием углекислого газа, в то время как в первом исследовании (а) со­держание С0₂ быстро увеличивалось за счет поступающего вы­дыхаемого воздуха. 2. У первого испытуемого быстрее увеличивается частота и глубина дыхания, нарастает содержание оксигемоглобина (в начале ис­следования) и растет ЧСС. У второго испытуемого эти изменения будут выражены гораздо слабее и начнутся позже. Для поддержания газового состава крови на оптимальном для метаболизма уровне включаются механизмы саморегуляции, ко­торые работают в нескольких направлениях: - изменение внешнего дыхания (увеличение частоты и глуби­ны) за счет увеличения содержания С0₂ в организме, который гуморально стимулирует дыхание. В первом исследовании это происходит гораздо быстрее, так как испытуемый вдыхает воздух со все нарастающим содержанием С0₂, а во втором этого не происходит. Справка: на хеморецепторы дыхательного центра действует не углекислый газ, а ионы Н⁺, содержание которых увеличивает­ся в крови пропорционально концентрации С0₂. Внешнее ды­хание зависит также от содержания кислорода в организме. - увеличение кислородной емкости крови за счет выброса кро­ви в депо, что приводит, в частности, к повышению содержа­ния оксигемоглобина. - увеличение частоты и силы сокращения сердца для повыше­ния скорости кровотока с целью более быстрого газообмена. 3. К одышке приводит гипоксия организма (тканей), которая вызвана увеличением содержания углекислого газа (развитие ацидоза) и снижением уровня кислорода.

17. При физической нагрузке образуется избыточное количество углекислого газа, который является специфическим раздражителем дыхательного центра.

18. Если углекислый газ накапливается, а дыхательный центр не возбуждается, значит, его возбудимость при нырянии резко снижается.

19. В первую очередь ощущение духоты появится у взрослых, так как у детей понижена чувствительность дыхательно центра к недостатку кислорода и избытку углекислоты.