Дыхательных движений у человека

(ПНЕВМОГРАФИЯ)

 

Пневмография – метод регистрации дыхательных движений человека и животного. Дыхательные движения записывают с помощью пневмографов. Эти приборы позволяют регистрировать движение стенки грудной клетки, изменение ее окружности при дыхании или колебание давления в трахее, носовой и ротовой полости и плевральной щели. У взрослого человека число дыхательных движений составляет 12–18 мин^-1, у детей дыхание более частое. При мышечной работе изменяются и частота, и глубина дыхания. Изменение ритма дыхания и его глубины наблюдается во время глотания, разговора, после задержки дыхания и т. п.

Пневмографию можно осуществлять с применением различных датчиков – реостатных, тензометрических, емкостных и др. При этом необходимо использовать электронные усилительные и регистрирующие устройства. Наиболее простым и доступным является пневмодатчик с капсулой Марэ. Принцип его действия состоит в том, что дыхательные движения изменяют давление воздуха, находящегося в системе замкнутого пространства. Эти изменения регистрируют с помощью капсулы и писчика на кимографе.

Для работы необходимы: кимограф, манжетка от сфигмоманометра, капсула Марэ, штатив, тройник, резиновые трубки, отметчик времени, раствор аммиака (в ампулах).

Объект исследования – человек.

Проведение работы. Собирают установку для регистрации дыхательных движений, как показано на рис. 52. Манжетку от сфигмоманометра укрепляют на грудной клетке или на животе испытуемого. Усаживают испытуемого так, чтобы он не видел записи своих дыхательных движений. Приставив рычажок с пером, укрепленным на капсуле Марэ, к барабану кимографа, подключают отметчик времени и записывают пневмограмму:

а) в покое;

б) при вдыхании паров аммиака (к носу испытуемого подносят кусочек ваты, смоченной аммиаком);

в) во время разговора;

г) после гипервентиляции;

д) после произвольной задержки дыхания;

е) при физической нагрузке.

Пневмограммы, записанные при воздействии указанных факторов, представлены на рис. 52.

 

 

Рис. 52. Пневмография:

 

А – графическая регистрация дыхания с помощью капсулы Марэ; Б – пневмограммы, записанные при действии различных факторов, вызывающих изменение дыхания; 1 – широкая манжетка; 2 – резиновая трубка; 3 – тройник; 4 – капсула Марэ; 5 – кимограф; 6 – отметчик времени; 7 – универсальный штатив; а – спокойное дыхание; б – при вдыхании паров аммиака; в – во время разговора; г – при гипервентиляции; д – после произвольной задержки дыхания; е – при фи-

зической нагрузке; б’, е’ – отметки применяемого воздействия

Результаты работы и их оформление. Полученные пневмограммы наклейте в тетрадь. Рассчитайте количество дыхательных движений в 1 мин при разных условиях регистрации пневмограммы. Сравните характер изменения дыхания под влиянием различных факторов воздействия, объясните причины изменения дыхания.

 

 

Р а б о т а 3

СПИРОМЕТРИЯ

 

Спирометрия – метод определения жизненной емкости легких (ЖЕЛ) и составляющих ее объемов воздуха. Объем вдыхаемого и выдыхаемого воздуха можно непосредственно измерить при помощи спирометра. Наиболее распространен водяной спирометр (рис. 53). Для проведения исследований используют также суховоздушный спирометр (рис. 54). Функциональное состояние легких зависит от возраста, пола, физи-

 

Рис.55. Номограмма для определения должной величины ЖЕЛ

 

 

ческого развития и ряда других факторов. Для оценки функции внешнего дыхания у данного лица следует сравнивать измеренные у него легочные объемы с должными величинами. Должные величины рассчитывают по формуле или определяют по номограммам (рис. 55), отклонения на ±15% расценивают как несущественные.

Для работы необходимы: водяной или суховоздушный спирометр, носовой зажим, клапанное устройство, загубник, трехходовой кран, спирт, вата.

Объект исследования – человек.

Проведение работы. Мундштук спирометра протирают ватой, смоченной спиртом. Испытуемый после максимального вдоха делает максимально глубокий выдох в спирометр. По шкале спирометра определяют ЖЕЛ. Точность результатов повышается, если измерение ЖЕЛ производят несколько раз и вычисляют среднюю величину. При неоднократных измерениях необходимо каждый раз устанавливать шкалу спирометра в исходное положение. Для этого у водяного спирометра из внутреннего цилиндра извлекают пробку, и цилиндр опускается, а у суховоздушного (сухого) спирометра поворачивают измерительную шкалу и нулевое деление совмещают со стрелкой.

ЖЕЛ определяют в положении испытуемого стоя или лежа, а также после физической нагрузки. Отмечают разницу в результатах измерений.

Для измерения легочных объемов, составляющих ЖЕЛ, целесообразно соединить спирометр через трехходовой кран с клапанным устройством и загубником. Испытуемый, у которого нос зажат носовым зажимом, дышит через загубник и клапанное устройство. Вначале трехходовой кран устанавливают так, чтобы вдыхаемый воздух поступал в спирометр. Подсчитывают количество дыхательных движений. Разделив показания спирометра на число выдохов, сделанных в спирометр, определяют дыхательный объем воздуха.

Для определения резервного объема выдоха испытуемого просят сделать после очередного спокойного выдоха максимальный выдох в спирометр. По шкале спирометра определяют резервный объем выдоха. Повторяют измерения несколько раз и вычисляют среднюю величину.

Резервный объем вдоха можно определить двумя способами: вычислить и измерить спирометром. Для его вычисления необходимо из величины ЖЕЛ вычесть сумму дыхательного и резервного объемов воздуха. При измерении резервного объема вдоха спирометром в него набирают определенный объем воздуха и испытуемый после спокойного вдоха делает максимальный вдох из спирометра. Разность между первоначальным объемом воздуха в спирометре и объемом, оставшимся там после глубокого вдоха, соответствует резервному объему вдоха.

Остаточный объем воздуха можно измерить только непрямыми методами. Принцип таких методов заключается в том, что в легкие либо вводят инородный газ типа гелия (метод разведения), либо вымывают содержащийся в альвеолярном воздухе азот, заставляя испытуемого дышать чистым кислородом (метод вымывания). И в том, и в другом случае искомый объем вычисляют исходя из конечной концентрации газа. В последнее время получило широкое распространение измерение остаточного объема воздуха при помощи интегрального плетизмографа. Считается, что в норме остаточный объем составляет 25–30% от величины ЖЕЛ.

Результаты работы и их оформление. Полученные данные внесите в таблицу.

 

ЖЕЛ и ее составляющие	1-е изм.	2-е изм.	3-е изм.	Ср. величина
Резервный объем вдоха
Дыхательный объем
Резервный объем выдоха
Жизненная емкость легких

 

Сравните величину ЖЕЛ, измеренную спирометром, с должной ЖЕЛ, найденной по номограмме. Рассчитайте остаточный объем, а также емкости легких: общую емкость легких, резерв вдоха (емкость вдоха) и функциональную остаточную емкость. Выясните, от каких факторов зависит величина ЖЕЛ.

 

 

Р а б о т а 4

СПИРОГРАФИЯ

 

Спирография – метод графической регистрации показателей функции внешнего дыхания с помощью спирографов. Спирограф – прибор замкнутой газообменной системы. Существует несколько видов спирографов: СГ-1, СГ-1М, «Метатест», РТ-400 и др. Основными элементами спирографа являются один или чаще два водяных спирометра, которые вместе с кранами, трубопроводами, вентиляторами, поглотителями влаги и углекислого газа, газоанализатором и записывающим кимографом образуют замкнутую воздушную систему. Параметры спирографа модели РТ-400 следующие: объем спирометрических колоколов – 4,5, 9 и 18 л; скорость движения бумаги – 30–60–120 мм/мин; работа вентилятора – 0–400 л/мин; газовый анализ – О₂ = 5–80%, С0₂ = 0–10%, Не = 0–15%.

На рис. 56 приведена спирограмма, которая показывает связь объемов и емкость легких с дыхательными движениями. Легочные объемы и емкости зависят от возраста, пола, размеров тела, положения его в пространстве и степени тренированности. У женщин ЖЕЛ в среднем на 25% меньше, чем у мужчин. У молодых людей ЖЕЛ можно вычислить, исходя из следующего эмпирического уравнения: ЖЕЛ (л) = 2,5 ´ рост (м).

 

 

Рис. 56. Спирограмма. Легочные объемы и емкости:

 

ДО – дыхательный объем; Е_вд – емкость вдоха; ЖЕЛ – жизненная емкость легких; ОО – остаточный объем; РО_вд – резервный объем вдоха; РО_выд – резервный объем выдоха; ОЕЛ – общая емкость легких; ФОЕ – функциональная остаточ-

ная емкость

 

Для работы необходимы: спирограф, стерильные загубники или маска, зажим для носа, спирт, вата.

Объект исследования – человек.

Проведение работы. Перед исследованием аппарат необходимо включить в сеть и проверить систему в течение 3–4 мин. Первые 2 мин испытуемый дышит атмосферным воздухом, затем с помощью загубника при выключенном носовом дыхании (зажим для носа) он полностью переводится на дыхание в спирограф в фазе «конец выдоха – начало вдоха». На движущейся ленте регистрируются все дыхательные колебания. Кривая, которая записана с помощью спирографа, называется спирограммой. В зависимости от типа спирографа масштаб его шкалы может составлять 1:20 или 1:40 (1 мм шкалы по вертикали соответствует 20 или 40 мл).

С помощью спирограммы определяют следующие показатели (см. рис. 56):

1. Частота дыхания (ЧД) – число дыханий в 1 мин. Для определения этого показателя производят запись дыхательных движений в спокойном состоянии в течение 3–5 мин. Подсчитывают количество зубцов на спирограмме, которое соответственно делят на 3 или 5.

2. Дыхательный объем (ДО) – количество воздуха, которое человек вдыхает и выдыхает при спокойном дыхании. Для определения этого показателя по записи спирограммы вычисляют среднюю высоту (амплитуду) дыхательных движений, умножают ее на величину продвижения колокола в приборе в соответствии с масштабом шкалы прибора. Например, если средняя амплитуда дыхательного цикла составляет 21 мм, а масштаб шкалы 1:20, то ДО = 21 ´ 20 = 420 мл. Физиологическая норма показателя колеблется от 350 до 650 мл.

3. Минутный объем дыхания (МОД) – количество воздуха, вдыхаемого (или выдыхаемого) за 1 мин. Этот показатель характеризует интенсивность дыхания и процесс вентиляции в условиях покоя. Вычисляют МОД путем умножения дыхательного объема на частоту дыхания МОД = ДО ´ ЧД. В норме величина МОД колеблется от 5 до 10 л. Увеличение МОД свидетельствует о повышенной работе органов дыхания в результате развития дыхательной недостаточности, снижение – указывает на угнетение компенсаторных механизмов, что наблюдается при патологии.

4. Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) – максимальное количество воздуха, которое можно выдохнуть после максимального вдоха. Исследования проводят трижды и учитывают лучший показатель. Нормальная величина ЖЕЛ колеблется от 2500 до 5000 мл. На спирограмме определяют расстояние от вершины инспираторного до вершины экспираторного колена и в соответствии с масштабом шкалы спирографа делают пересчет в миллилитры. Например, если расстояние на шкале равно 150 мм, то при масштабе спирографа 1:20 величина ЖЕЛ составит 150 ´ 20 = 3000 мл. Жизненная емкость легких включает три объема: ДО, резервный объем вдоха (РО_вд) и резервный объем выдоха (РО_выд). В клинической практике увеличение ЖЕЛ наблюдается редко. Ее снижение свидетельствует об уменьшении дыхательной поверхности легких, а также о рестриктивном нарушении вентиляции (к рестриктивному типу вентиляции относятся все патологические состояния, при которых снижаются дыхательные экскурсии легких).

5. Резервный объем вдоха (РО_вд) – объем воздуха, который можно вдохнуть дополнительно после обычного вдоха. Испытуемому после спокойного выдоха предлагают сделать глубокий вдох, затем по спирограмме измеряют расстояние от вершины спокойного вдоха до вершины дополнительного глубокого вдоха. Если это расстояние составляет 70 мм, а масштаб шкалы спирографа 1:20, то РО_вд = 70 ´ 20 = 1400 мл. В норме этот показатель колеблется от 1300 до 2000 мл.

6. Резервный объем выдоха (РО _выд) – объем воздуха, который можно дополнительно выдохнуть после обычного выдоха. Его величину вычисляют по спирографической кривой от нижнего края выдоха до его глубокой точки. Нормальная величина этого показателя колеблется в пределах от 1500 до 2000 мл.

7. Объем форсированного выдоха за первую секунду.

8. Продолжительность нормального вдоха и выдоха определяют при скорости движения бумаги 600 мм/мин. Испытуемый делает спокойные дыхательные движения. На спирограмме определяют в миллиметрах длительность обеих фаз дыхания и вычисляют отношение продолжительности фазы вдоха к фазе выдоха. В норме соотношение равно 1:1,3. Оно увеличивается при наличии у больных обструктивных процессов.

9. Максимальная вентиляция легких (МВЛ) – объем воздуха, проходящий через легкие через определенный промежуток времени при дыхании с максимально возможной частотой и глубиной. Диагностическая ценность этого показателя заключается в том, что он отражает резервы дыхательной функции, а снижение этих резервов служит признаком патологического состояния. Для определения максимальной вентиляции легких осуществляют спирометрическое измерение у испытуемого, который проводит форсированную гипервентиляцию с частотой дыхательных движений порядка 40–60 в минуту. Продолжительность исследования должна составлять примерно 10 с, в противном случае могут развиваться гипервентиляционные осложнения (респираторный алкалоз). Максимальная вентиляция легких зависит от возраста, пола, роста и массы тела; в норме у молодого человека она составляет 120–170 л/мин. МВЛ снижается как при обструктивных, так и при рестриктивных нарушениях вентиляции.

Спирографию при физической нагрузке, когда значительно увеличиваются минутный объем дыхания и потребление кислорода, целесообразно проводить спирографом с двумя спирометрами. При этом один спирометр заполняют атмосферным воздухом, другой – чистым кислородом.

Испытуемый, работая на велоэргометре, дышит из спирометра, заполненного атмосферным воздухом. По мере поглощения из него кислорода из этого спирометра в него поступает соответствующее количество чистого кислорода из другого спирометра. При этом регистрируют две записи. Одна отражает частоту и глубину дыхания, другая – количество поглощенного кислорода за минуту – минутное поглощение кислорода (МПК) (в покое в норме этот показатель составляет 200–300 мл/мин).

Результаты работы и их оформление. На спирограмме определите легочные объемы и емкости, МОД, МВЛ, МПК. Сравните данные в покое и при физической нагрузке, фактические результаты с должным. Сделайте выводы.

 

 

Р а б о т а 5

ПНЕВМОТАХОМЕТРИЯ

 

Измерение максимальной скорости вдоха и выдоха при форсированном дыхании (пневмотахометрия) является простейшим методом диагностики нарушений проходимости бронхов и зависит как от силы дыхательной мускулатуры, так и от просвета бронхов и механоэластических свойств легких.

Полученные при пневмотахометрии показатели принято называть мощностью вдоха и выдоха. Они колеблются в достаточно широких пределах, поэтому ценность этого метода повышается при повторных исследованиях у одного и того же обследуемого.

Для работы необходимы: пневмотахометр с пневмотахометрической трубкой, спирт, вата, носовой зажим.

Объект исследования – человек.

Пневмотахометр (рис. 57) представляет собой стрелочный дифференциальный манометр, градуированный по значе- ниям воздушного потока, которые соответствуют разности давлений до и после диафрагмы в пнев-мотахометрической труб-ке.

Проведение работы. Исследование выполняют в положении испытуемого стоя или сидя. Для измерения максимальной скорости выдоха он делает полный вдох, а затем максимально быстрый вы-дох через трубку пневмотахометра. При измерении максимальной скорости вдоха испытуемый после глубокого выдоха совершает максимально быстрый и глубокий вдох. Показания пневмотахометра занесите в таблицу.

 

Максимальная скорость вдоха	Максимальная скорость выдоха

 

 

Р а б о т а 6