Учебно-исследовательская цель занятия:

1. Сформировать представление о процессах внешнего и внутреннего дыхания.

2. Научиться основным методам исследования внешнего дыхания.

Вопросы для самоподготовки

1. Значение дыхания для организма. Основные этапы дыхания. Механизм внешнего дыхания.

2. Биомеханика вдоха, выдоха и его особенности.

3. Давление в плевральной полости: его происхождение, роль в механизме внешнего дыхания и его изменение в разные фазы дыхательного цикла. Пневмоторакс.

4. Объемы и емкости легких.

5. Методы исследования функции внешнего дыхания: спирометрия, спирография, пневмотахометрия.

6. Газовый состав вдыхаемого, выдыхаемого и альвеолярного воздуха.

7. Физиология дыхательных путей. Регуляция их просвета.

8. Транспорт газов кровью. Парциальное давление и напряжение газов. Механизм газообмена.

9. Транспорт кислорода кровью. Кривая диссоциации оксигемоглобина и влияние на нее различных факторов.

10. Механизм связывания углекислого газа и его транспорт кровью.

 

ДЕМОНСТРАЦИИ

Учебные видеофильмы: «Внешнее дыхание», «Дыхание, практические навыки».

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

РАБОТА № 1

Измерение окружности грудной клетки на вдохе и выдохе

Необходимо: испытуемый, измерительная сантиметровая лента.

Учебно-исследовательская цель работы: сравнить значения окружности грудной клетки на вдохе и выдохе.

Ход работы

1. Зафиксировать с помощью сантиметровой ленты окружности грудной клетки на вдохе и выдохе.

2. Записать результаты измерений на вдохе и на выдохе.

3. Дать объяснение, почему окружность грудной клетки зависит от характера движения ребер и грудины во время вдоха и выдоха.

РАБОТА № 2

Спирометрия

Необходимо: испытуемый, водный (волюметрический) или воздушный (сухой) спирометр, мундштук, спирт, вата.

Учебно-исследовательская цель работы: определить жизненную емкость легких и легочные объемы.

Ход работы

1. Привести воздушный спирометр в нулевое положение.

2. Протереть мундштук спирометра ваткой со спиртом.

3. Определение жизненной емкости легких (ЖЕЛ). Для этого испытуемый после нескольких спокойных дыхательных движений делает максимальный вдох, после чего сразу же производит максимальный выдох в спирометр через мундштук. Нос во время выдоха должен быть зажат, выдох производится медленно, без рывков. Вращение крыльчатки сухого спирометра под действием воздушной струи передается стрелке на шкале. По положению стрелки на шкале определить объем выдыхаемого воздуха в литрах. Нормальное значение ЖЕЛ – 3000-4500 мл.

4. Определение дыхательного объема (ДО). Поставить спирометр в нулевое положение. Испытуемый берет мундштук в рот и, дыша спокойно, делает вдох через нос, а выдох через рот в спирометр. После 5–6 дыхательных движений сделать отсчет по шкале объема выдохнутого воздуха и разделить его на количество дыхательных движений. Нормальное значение ДО – 300-500 мл.

5. Определение резервного объема выдоха (РОвыд). Поставить спирометр в нулевое положение. Испытуемый после спокойного выдоха берет в рот мундштук и, закрыв нос, делает максимальный выдох в спирометр. По шкале определяют объем резервного воздуха. Нормальное значение РОвыд – 1000-1500 мл.

6. Определение резервного объема вдоха (РОвд). Для этого вынуть пробку из крышки спирометра, заполнить воздухом до отметки 4500 мл, закрыть отверстие пробкой. Испытуемый после спокойного вдоха берет в рот мундштук и делает глубокий вдох из спирометра. Отметка на шкале указывает объем дополнительного воздуха. Рассчитать резервный объем вдоха по формуле:

РОвд = ЖЕЛ - (РОвыд + ДО).

Нормальное значение РОвд – 1500-2500 мл.

7. С помощью воздушного спирометра этот показатель определить нельзя, поэтому он рассчитывается косвенно, например:

РОвд = 4500 мл - (1500 мл + 500 мл).

8. Определение минутного объема дыхания (МОД). Рассчитать по формуле:

МОД = ДО - ЧД,

где ЧД – частота дыхательных движений в минуту. Кроме того, МОД можно рассчитать по формуле:

9. Расчет объема альвеолярной вентиляции и объема мертвого пространства. Часть МОД, достигающая альвеол, называется альвеолярной вентиляцией V, остальная часть составляет вентиляцию мертвого пространства Vm. Таким образом, МОД = V + Vm. Дыхательный объем примерно на 70% состоит из альвеолярного объема и на 30% из объема мертвого пространства. Следовательно, если ДО = 500 мл, то альвеолярный объем равен 350 мл, а объем мертвого пространства – 150 мл. Зная количество дыхательных движений в одну минуту, можно легко рассчитать показатель альвеолярной вентиляции и мертвого пространства.

10. Уравнениями можно воспользоваться, чтобы получить величины должной жизненной емкости легких (ДЖЕЛ) для мужчин или женщин, соответствующие росту и возрасту. Сравнить с измеренной ЖЕЛ.

Уравнения для вычисления ДЖЕЛ (формулы Болдуина):

для мужчин: ДЖЕЛ = Н × (27,63 - 0,112А),

 для женщин: ДЖЕЛ = Н × (21,78 - 0,101А),

где H – рост, см; А – возраст, годы.

11. ДЖЕЛ можно определить по номограмме (рис. 39).

Рис. 39. Номограмма для определения должных величин

жизненной емкости легких

Жизненная емкость зависит и от других факторов, помимо возраста и роста. Вследствие значительных индивидуальных отличий, воздействия внутренних и внешних факторов (температура среды, барометрическое давление, эмоциональный тонус и др.) для большинства показателей вентиляции легких патологическими обычно считают лишь отклонения, превышающие 15–20% от должных.

12. Измеренную ЖЕЛ сравнивают с ДЖЕЛ. При этом ДО должен составлять 15% от ЖЕЛ; РОвд и РОвыд – от 42 до 43% от ЖЕЛ; функциональная жизненная емкость легких (ФЖЕЛ) – 80–100% от ЖЕЛ; величина резервов дыхания – не менее 60–65% от ЖЕЛ; ЧД в покое – 8–16 раз в минуту.

При анализе выделяют следующие основные нарушения функции внешнего дыхания:

- Обструктивные, связанные с затруднением прохождения воздуха по дыхательным путям, главным образом по бронхам. При обструктивных процессах снижаются максимальная вентиляция легких (МВЛ), ФЖЕЛ и незначительно уменьшается ЖЕЛ.

- Рестриктивные, связанные с наличием препятствия, которое затрудняет расширение и спадание легких (пневмосклероз, спайки плевры, окостенение ребер и т. п.). При рестриктивных процессах снижаются ЖЕЛ и МВЛ, в то же время ФЖЕЛ и показатели пневмотахометрии не изменены.

- Смешанные.

 

РАБОТА № 3

Спирография

Необходимо: испытуемый, спирограф микропроцессорный портативный, мундштук, спирт, вата.

Учебно-исследовательская цель работы: провести и оценить функциональное исследование механических свойств аппарата вентиляции легких человека.

Ход работы

Изучить устройство спирографа, методики обследования и подготовить прибор к работе в соответствии с инструкцией по эксплуатации. Спирограф дает возможность качественно и количественно исследовать функциональное состояние механического аппарата вентиляции легких, позволяет выявить нарушения и оценить их выраженность. Спирограф отображает на экране и печатает на принтере значения измеряемых показателей вентиляции легких. При проведении исследования необходимо учитывать расположение обследуемого. Оно должно быть таким, чтобы его дыхание не происходило в направлении проводящего обследование. Для предотвращения передачи инфекции мундштуки должны заменяться или дезинфицироваться после каждого пациента.

Калибровку спирографа требуется проводить ежедневно непосредственно перед началом измерений, а если время работы превышает 4 ч, то ее необходимо повторить. До проведения какого-либо теста обследуемый не должен держать мундштук во рту, так как в этот момент датчик спирографа калибруется на нулевой поток. После появления на экране спирографа графика для проведения теста обследуемому предлагается надеть на нос зажим, взять в рот мундштук датчика спирографа. Мундштук следует брать таким образом, чтобы плоская его часть была целиком во рту обследуемого и конец мундштука заходил за зубы. То есть зубы не должны мешать прохождению воздуха в датчик спирографа. Обследуемому следует объяснить, что при дыхании наклонять датчик спирографа вниз не следует. Лучше держать его горизонтально или даже немного вверх, чтобы уменьшить вероятность попадания слюны обследуемого в датчик спирографа при дыхании. По окончании каждого теста, обследуемый должен положить датчик спирографа на стол, снять с носа зажим и отдохнуть.

Тест «Минутный объем дыхания». В этом тесте обследуемый спокойно дышит в датчик спирографа в течение заданного времени. При этом на экране спирографа отображается график процесса дыхания. Длительность этого теста может быть выбрана 15, 30 или 60 с.

Отсчет времени теста начинается автоматически с момента начала дыхания в датчик спирографа. Процесс дыхания отображается на экране спирографа в виде графика спирограммы. Дыхание должно быть спокойным, так чтобы график дыхания не выходил за пределы экрана спирографа. Тест можно повторить. При выполнении данного теста определяются три параметра:

- ДО – средний объем воздуха, проходящий через легкие за один цикл вдоха-выдоха;

- средняя ЧД, дых/мин;

- МОД = ДО × ЧД.

В этом тесте частота дыхания приводится к минуте, независимо от того, какая длительность теста была выбрана. Например, если была выбрана длительность теста 30 с и пациент сделал семь дыхательных циклов, то ЧД будет равна 14 дых/мин. Возможны проведение нескольких попыток теста, просмотр на экране спирографа результатов всех попыток и выбор одной из них для вывода на печать или записи данных спирографа в студенческую тетрадь для протоколов.

Тест «Жизненная емкость легких». Жизненная емкость легких может быть измерена как на вдохе (ЖЕЛвд), так и на выдохе (ЖЕЛвыд) в зависимости от дыхательных движений обследуемого.

При проведении данного теста обследуемый сначала выполняет 2–3 цикла вдоха-выдоха. Затем с уровня спокойного дыхания совершает полный вдох, затем полный выдох и переходит к спокойному дыханию (в этом случае будет измерена ЖЕЛвыд). Возможен другой вариант: с уровня спокойного дыхания обследуемый совершает полный выдох, затем полный вдох и переходит к спокойному дыханию (в этом случае будет измерена ЖЕЛвд).

В любом случае спирограф выбирает дыхательное движение с максимальной амплитудой, и по нему определяются ЖЕЛ и другие параметры, независимо от того, был это вдох или выдох. При этом на экране спирографа будет отображаться график дыхания. При вдохе кривая на экране идет вверх, а при выдохе – вниз. На проведение теста отводятся 30 с. По истечении этого времени тест будет завершен.

По окончании теста через несколько секунд в правом нижнем углу экрана спирографа появятся результаты теста измерения ЖЕЛ. В левой верхней части экрана выводится значение ДЖЕЛ для данного обследуемого, если были введены его данные о возрасте, росте, и указан пол. При проведении данного теста определяются пять параметров:

- ЖЕЛ – разница между объемами воздуха в легких при полном вдохе и полном выдохе, л;

- РОвд – максимальный объем, который можно дополнительно вдохнуть после спокойного вдоха;

- РОвыд – максимальный объем, который можно дополнительно выдохнуть после спокойного выдоха;

- ДО – средний объем, который выдыхается и вдыхается при спокойном дыхании;

- емкость вдоха (Евд) – сумма ДО и Ровд.

Возможны проведение нескольких попыток теста ЖЕЛ, просмотр на экране спирографа результатов всех попыток и выбор одной из них для вывода на печать или для записи в студенческую тетрадь для протоколов. Способ определения параметров при выполнении теста ЖЕЛ поясняется на графике (рис. 40).

 

Рис.40. Спирограмма

 

Тест «Форсированная жизненная емкость легких». В этом тесте измеряют параметры форсированного выдоха обследуемого.

При проведении данного теста обследуемый сначала должен последовательно выполнить следующие дыхательные движения: 2–3 цикла спокойного вдоха-выдоха ® полный глубокий вдох ® сразу после завершения полного вдоха полный форсированный выдох (глубокий выдох с максимальным ускорением, которое должно быть достигнуто с самого начала глубокого вдоха и поддерживаться на всем его протяжении) ® возврат к спокойному дыханию.

Между окончанием глубокого вдоха и началом форсированного выдоха не должно быть пауз и небольших вдохов и выдохов, которые могут привести к неправильному определению спирографом момента начала форсированного выдоха.

При выполнении форсированного выдоха определяются 15 параметров:

- ФЖЕЛ – разница между объемами воздуха в легких в точках начала и конца маневра форсированного выдоха, л;

- ОФВ1 – объем форсированного выдоха за первую секунду, л;

- РОФвыд – максимальный объем, который можно дополнительно выдохнуть после спокойного выдоха;

- РОФвд – максимальный объем, который можно дополнительно вдохнуть после спокойного вдоха;

- ОФВ0,5 – объем форсированного выдоха за первые 0,5 с, л;

- ОФВ1/ЖЕЛ – индекс Тиффно, имеющий диагностическое значение, %;

- ПОС – пиковая объемная скорость (максимальная скорость потока, достигаемая в процессе форсированного выдоха), л/с;

- МОС25 – мгновенная объемная скорость в момент выдоха 25% ФЖЕЛ, л/с;

- МОС50 – мгновенная объемная скорость в момент выдоха 50% ФЖЕЛ, л/с;

- МОС75 – мгновенная объемная скорость в момент выдоха 75% ФЖЕЛ, л/с;

- СОС25-75 – средняя объемная скорость выдоха, определяемая в процессе выдоха от 25 до 75% ФЖЕЛ, л/с;

- ОФВ ПОС – объем форсированного выдоха до достижения ПОС, л;

- ОФВ ПОС/ФЖЕЛ – отношение ОФВ ПОС к ФЖЕЛ;

- ТПОС – время достижения пиковой объемной скорости, с;

- ТФЖЕЛ – время форсированного выдоха, с.

Для расчета индекса Тиффно используется значение ЖЕЛ, измеренное при выполнении предыдущего теста.

По окончании теста на экране спирографа будет отображаться график дыхания обследуемого. При вдохе обследуемого кривая на экране идет вверх, а при выдохе – вниз. На проведение теста отводятся 30 с. По истечении этого времени тест будет завершен. При завершении теста через несколько секунд на экране спирографа появятся результаты и график «поток-объем». В левой нижней части экрана выводятся должные значения ФЖЕЛ и ПОС для данного обследуемого, если были введены его личные параметры.

После окончания форсированного выдоха обследуемый должен положить датчик спирографа на стол, снять с носа зажим и отдохнуть. Все измеренные величины по 15 параметрам, а также должные значения этих параметров, вычисленные по введенным данным обследуемого, и оценка степени отклонения от нормы выводятся на принтер.

Возможны следующие оценки степени отклонения от нормы: «Больше нормы», «Норма», «Условная норма», «Очень легкое снижение», «Легкое снижение», «Умеренное снижение», «Значительное снижение», «Весьма значительное снижение», «Резкое снижение», «Крайне резкое снижение».

Также по результатам форсированного выдоха спирограф выводит на принтер два графика форсированного выдоха: «поток-объем» (зависимость скорости форсированного выдоха от объема выдоха), «поток-время» (зависимость скорости форсированного выдоха от времени) или «объем-время» (зависимость объема форсированного выдоха от времени). Последние могут быть напечатаны на выбор (задается в пункте меню «Настройки»).

Возможны проведение нескольких попыток теста «ФЖЕЛ», просмотр на экране спирографа результатов всех попыток и выбор одной из них для вывода на печать или для записи данных спирографа в студенческую тетрадь для протоколов.

ФЖЕЛ составляет 80–100% от ЖЕЛ, величина резервов дыхания должна быть не менее 60–65% от ЖЕЛ. Резервы дыхания можно оценить при помощи коэффициента резервов (КР):

Тест «Максимальная вентиляция легких». В этом тесте обследуемому предлагается выполнить в течение 15 с дыхательные циклы с максимальной амплитудой вдоха и выдоха, максимальной частотой. При этом на экране спирографа отображается график процесса дыхания. После появления этого графика обследуемому предлагается надеть на нос зажим, взять мундштук датчика спирографа и провести 15-секундную серию вдохов-выдохов с максимально возможной глубиной и частотой.

При выполнении данного теста определяются три параметра:

- ДОмвл – максимальный объем воздуха, проходящий через легкие за один цикл вдоха и выдоха;

- ЧДмвл – максимальная частота дыхания;

- МВЛ = ДОмвл × ЧДмвл.

Внимание! Следите за состоянием обследуемого, после этого теста возможно головокружение. Повторение теста не предусмотрено.

 

РАБОТА № 4