Регистрация дыхательных движений человека. Гуморальная регуляция дыхания.

Цель работы. Познакомиться с характером дыхательных движений человека, их ритмом, глубиной, стабильностью. Проследить за изменениями дыхания при гипо- и гиперкапнии.

Для работы необходимы: капсула Марея, манжетка для измерения кровяного давления, тройник, резиновые трубки, кимограф.

Ход работы. Для регистрации дыхательных движений испытуемому на грудь одевают резиновую манжетку, слегка наполненную воздухом. Манжетка с помощью резиновой трубки соединяется с капсулой Марея, которая в свою очередь соединена с писчиком. При дыхании давление в манжетке и, соответственно, в капсуле Марея изменяется и приводит в движение писчик.

Подбирают такое положение манжетки, при котором регистрируется максимальная амплитуда дыхательных движений.

У разных людей в зависимости от возраста, пола, условий труда и т.д. дыхание совершается либо преимущественно за счет сокращений межреберных мышц (реберный или грудной тип дыхания), либо преимущественно за счет диафрагмы (брюшной тип дыхания). Это и определяет положение манжеты.

Испытуемый в период регистрации должен находиться в состоянии покоя, запись дыхательных движений производится таким образом, чтобы испытуемый не мог ее видеть. В противном случае могут быть произвольные нарушения дыхания, что мешает нормальному ходу опыта.

Записывают пневмограмму при разных состояниях испытуемого:

1. Спокойное дыхание.

2. Глубокое дыхание (испытуемый произвольно делает несколько глубоких вдохов).

3. Дыхание после физической нагрузки. Для этого испытуемого просят, не снимая пневмографа, сделать 10-12 приседаний. При этом, чтобы в результате резких толчков воздуха не разорвалась покрышка капсулы Марея, зажимом Пеана пережимают резиновую трубку, соединяющую пневмограф с капсулой. Тотчас после окончания приседаний зажим снимают и записывают дыхательные движения.

4. Дыхание во время декламации, разговорной речи, смеха; обращают внимание, как изменяется продолжительность вдоха и выдоха.

5. Дыхание при кашле. Для этого испытуемый делает несколько произвольных дыхательных кашлевых движений.

6. Одышку, вызванную задержкой дыхания. Опыт проводят в следующем порядке. Записав нормальное дыхание в положении сидя, просят испытуемого задержать дыхание на вдохе. Обычно, через 20-30 секунд происходит непроизвольное восстановление дыхания, причем частота и глубина дыхательных движений становится значительно больше, наблюдается одышка.

7. Изменение дыхания при уменьшении СО₂ в альвеолярном воздухе и крови, что достигается гипервентиляцией легких. Испытуемый делает глубокое и частое дыхание до легкого головокружения, после чего наступает естественная задержка дыхания (апноэ).

 

Спирометрия

Цель работы. Ознакомиться с методикой регистрации объемов воздуха, поступающего в легкие.

Для работы необходимы: водяной или сухой спирометр, спирт, вата, прокипяченные стеклянные и пластмассовые наконечники.

Количество воздуха, проходящего через легкие при вдохе, зависит от объема грудной клетки, подвижности диафрагмы и ребер, состояния дыхательных мышц и самой легочной ткани (ее эластичности, степени кровенаполнения и т.д.). Количество воздуха, проходящего через легкие, измеряется спирометором.

При спокойном дыхании во время вдоха в легкие поступает 500 мл воздуха. Этот объем воздуха называется дыхательным. Если после обычного вдоха произвести максимальный вдох, то в легкие войдет дополнительный воздух. Его объем составляет 1500-2000 мл. Максимальное количество воздуха, выдыхаемого после спокойного выдоха, называется резервным воздухом. Его объем равен 1500-2000 мл.

Количество воздуха, которое человек выдыхает при максимальном выдохе после максимального вдоха, называется жизненной емкостью легких. Воздух, остающийся в легких даже после максимального выдоха, называется остаточным воздухом. Объем его равен примерно 1000 мл. При спокойном дыхании человек выдыхает дыхательный воздух, в легких и дыхательных путях остается остаточный и резервный воздух.

Водяной спирометр состоит из двух цилиндров: наружного и внутреннего. Наружный заполняют водой до метки «уровень воды» в стекле смотрового окошка. Внутренний цилиндр погружен в воду вверх дном и уравновешен поплавком. К нему прикреплена шкала с делениями, проградуированная на 7000 см³. через резиновый шланг со стеклянным наконечником производят выдох воздуха из легких во внутренний цилиндр. Цилиндр заполняется воздухам и поднимается вверх. По шкале против черты «уровень отсчета» считают результаты. После каждого измерения из внутреннего цилиндра выпускают воздух, для чего открывают пробку.

Для измерения легочных объемов можно также пользоваться сухим спирометром. Преимущество этого прибора заключается в том, что он портативен и удобен в работе. Сухой спирометр представляет собой воздушную турбинку, вращаемую струей выдыхаемого воздуха. Вращение турбинки через кинематическую цепь передается стрелке прибора. Для остановки стрелки по окончании выдоха спирометр снабжен тормозным устройством. Величину измеряемого объема воздуха определяют по шкале прибора. Шкалу можно поворачивать, что позволяет устанавливать стрелку на нуль перед каждым измерением. Выдох воздуха из легких производят через мундштук.

Ход работы. Водяной спирометр считается готовым к работе, если:

1. внутренний цилиндр при открытой пробке полностью опущен во внешний цилиндр;

2. верхнее отверстие внутреннего цилиндра закрыто пробкой;

3. уровень воды во внешнем цилиндре находится на отметке «0».

Определение объема дыхательного воздуха. Испытуемый делает несколько вдохов и выдохов, затем, взяв стеклянный мундштук в тор, продолжает спокойно выдыхать в спирометр. Считают количество вдохов и записывают показания спирометра. Полученный результат делят на количество дыхательных движений, т.е. подсчитывают объем дыхательного воздуха.

Определение объема резервного воздуха. Испытуемый после спокойного выдоха через нос производит максимальный выдох через рот в спирометр. Записывают показания спирометра.

Определение жизненной емкости легких. Испытуемый делает максимальный вдох и затем максимальный выдох в спирометр. Показания спирометра записывают. Величину жизненной емкости легких можно получить, сложив полученные в опыте объемы дыхательного, дополнительного и резервного воздуха.

Определение объема дополнительного воздуха. Из величины жизненной емкости вычитают объемы резервного и дыхательного воздуха. Получают объем дополнительного воздуха.

 

Оксигемография

 

Цель работы. Проиллюстрировать влияние недостатка кислорода на содержание в крови оксигемоглобина.

Для работы необходимы: оксигемограф, спирт, вата.

Кислород, поступая из альвеолярного воздуха в кровь, образует химическое соединение оксигемоглобин. Чем больше растворенного в крови кислорода, тем больше образуется оксигемоглобина. Артериальная кровь насыщена кислородом на 95-97%. Фотоэлектрический метод определения степени насыщения крови кислородом, основанный на спектральных свойствах оксигемоглобина, называется оксигемометрией.

Оксигемограф представляет собой потенциометр, работающий от фотоэлектрического ушного датчика. Состоит датчик из двух крышек, соединенных между собой пружинной скобкой. Во внутреннюю часть одной из крышек вставлен фотоэлемент.

Изменение степени насыщения крови кислородом вызывает закономерное изменение цвета крови. Это изменение цвета улавливается фотоэлектрическим датчиком с фотоэлементом, который преобразует изменение цвета в изменение фототока.

Осветительная лампа ушного датчика одновременно служит источником тепла, необходимого для артериализации крови в фотометрируемом участке.

Э.Д.С. датчика и напряжение, снимаемое с потенциометрической схемы, включены навстречу и подаются на вход электронного усилителя. В зависимости от соотношения величин этих напряжений будет изменяться и величина сигнала, поступающего на вход электронного усилителя. Усиленный сигнал подается к реверсивному асинхронному двигателю, который вращается до тех пор, пока существует сигнал, вызванный отсутствием равновесия измерительной схемы.

Реверсивный двигатель при помощи гибкой нити связан с кареткой, на которой закреплены указатель и чернильница-перо. Указатель вместе с кареткой перемещается вдоль шкалы, градуированной в процентах насыщения крови кислородом. Одновременно с измерением на диаграммной бумаге производится непрерывная запись изменения степени насыщения крови кислородом.

Ход работы. Включают прибор в сеть и дают ему прогреться 5-10 минут. После этого датчик укрепляют в верхней части ушной раковины. Дают прогреться. Испытуемый в течение 3-5 минут дышит атмосферным воздухом, после чего включают лентопротяжный механизм и регистрируют показания датчика на бумаге при скорости записи 10 мм/мин. Ручкой «установка исходного насыщения» устанавливают величину исходного насыщения, которую у здоровых людей можно принять равной 96-97%.

Предлагают испытуемому задержать дыхание на 0,4-2 минуты сначала на вдохе, а затем на выдохе. Наблюдают изменения характера записи на бумаге. Замечают время, необходимое для восстановления исходного уровня насыщения крови кислородом.

Предлагают испытуемому сделать 20 приседаний. Отмечают, как изменилась запись на оксигемографе, сколько минут требуется для восстановления исходного процентного насыщения крови кислородом.