Г Л а в а 12 исследование функционального состояния системы внешнего дыхания

ОБЩИЕ ДАННЫЕ

Функциональная полноценность дыхания определя­ется тем, насколько достаточно и своевременно удовлетворяется потребность клеток и тканей организма в кислороде и выводится из них образующийся при процессах окисления углекислый газ.

Функция дыхания, в широком смысле, осуществляется согласо­ванной работой трех систем организма (дыхания, кровообраще­ния и крови), тесно связанных между собой и обладающих возмож­ностью взаимной компенсации. Согласованная работа этих трех систем регулируется нервной системой.

Различают внешнее и внутреннее дыхание.

Внешнее дыхание представляет собой газообмен между внешней средой и кровью капилляров легких, т. е. малого круга кровообращения. Внутреннее, или тканевое, дыхание — газообмен между кровью капилляров тканей и клеткой, т. е. окислительно-восстановительный процесс.

В спортивной медицине, как и в клинике, в основном исследу­ется функция внешнего дыхания (прежде всего вследствие доступ­ности этого исследования). Непосредственное исследование внут­реннего дыхания, имеющее огромное значение, проводится пока главным образом с научно-исследовательской целью (из-за методи­ческой сложности). При исследовании ряда параметров функции внешнего дыхания удается получить достаточно ясное представле­ние о состоянии функции внутреннего дыхания.

Внешнее дыхание осуществляется системой внешнего дыхания, в которую входят: легкие, верхние дыхательные пути и бронхи, грудная клетка и дыхательные мышцы. К дыхательным мышцам относятся прежде всего межреберные мышцы и диафрагма. Однако при затруднении дыхания грудные мышцы, мышцы плечевого поя­са также функционируют как дыхательные мышцы, помогающие вдоху и выдоху.

Функцию внешнего дыхания можно условно разделить на два этапа. Первый этап — это газообмен между внешней средой и на­ходящимся в альвеолах легких воздухом, называемым альвеоляр­ным. Второй этап — это проникновение кислорода из альвеоляр­ного воздуха в кровь капилляров легких и углекислого газа в об­ратном направлении.

Первый этап функции внешнего дыхания опреде­ляется вентиляцией (от лат. вентиляцио — проветривание), задачей которой является введение в легкие при вдохе наружного воздуха, богатого кислородом, и выведение при выдохе из легких воздуха, содержащего значительный процент углекислого газа.

Второй этап осуществляется путем диффузии молекул газов (кислорода и углекислоты) через альвеолярно-капиллярную мембрану, отделяющую альвеолярный воздух от крови капилляров легких.

В конечном счете эти два этапа внешнего дыхания приводят к насыщению в капиллярах легких притекающей к ним венозной кро­ви кислородом и освобождению ее от углекислого газа, благодаря чему она превращается в артериальную.

Проникновение кислорода из альвеолярного воздуха в кровь легочных капилляров и углекислого газа в обратном направлении происходит через альвеолярную мембрану путем диффузии вслед­ствие разницы парциальных давлений по обе стороны альвеоляр­ной мембраны. Однако альвеолярную мембрану нельзя рассматри­вать как простую механическую перепонку, состоящую из тончай­ших клеток, составляющих стенку самой мембраны и стенку ка­пилляра легких. Свойства этой мембраны могут в зависимости от физиологических и патологических условий, возникающих в орга­низме (причем не исключается и воздействие на нее влияний, пе­редаваемых нервными путями), существенно изменяться, что вы­зывает изменение скорости диффузии газов через нее.

Уровень насыщения артериальной крови кислородом в норме составляет 96—98%. Это значит, что такое количество всех моле­кул гемоглобина находится в соединении с кислородом (оксигемоглобин), а 2—4% кислорода его не содержат (восстановленный ге­моглобин).

Неполное насыщение (96—98%) оттекающей от легких артери­альной крови кислородом называют физиологической артериальной гипоксемией. Основной ее причиной, по-видимому, являются суще­ствующая в норме неравномерность вентиляции в легких и нали­чие физиологических ателектазов (спавшихся участков легких, не принимающих участия в газообмене). Проходящая через ателектатические участки легких кровь не артериализируется и, смешиваясь в левом предсердии с полностью окисленной кровью, прошедшей через хорошо вентилируемые участки легких, вызывает снижение общего процента насыщения.

Определенное значение в происхождении физиологической ар­териальной гипоксемии имеют также особенности кровоснабжения легких. Как известно, система легочной артерии, доставляющая кровь в капилляры малого круга кровообращения, дополняется бронхиальной артерией, т. е. питающей легочную ткань кровенос­ной системой, относящейся к большому кругу кровообращения. Эти две системы в легких широко анастомозируют друг с другом, и капилляры системы бронхиальной артерии сообщаются с систе­мой легочной вены, примешивая к текущей в ней артериальной крови, полностью насыщенной кислородом, определенное количест­во венозной крови.

Содержание кислорода в артериальной крови (в объемных про­центах — об. %) зависит от количества гемоглобина крови и со­ставляет у здоровых людей от 16 до 22 об. %, т. е. в 100 мл крови содержится от 16 до 22 мл кислорода.

Из изложенного ясно, что роль вентиляции заключается в под­держании в альвеолах соответствующего уровня парциального дав­ления кислорода и углекислого газа, необходимого для нормального протекания газообмена между альвеолярным воздухом и кровью капилляров легких.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследование функции системы внешнего дыхания должно быть построено таким образом, чтобы учитывались ее взаимосвязи с системами кровообращения, крови и центральной нервной системой.

При изучении функции внешнего дыхания помимо клиническо­го исследования проводится определение различных параметров, характеризующих все этапы внешнего дыхания.

Клиническое исследование начинается, как обычно, с собира­ния анамнеза.

Выясняют, не было ли в семье обследуемого больных туберку­лезом легких. Расспрашивая о перенесенных им заболеваниях, об­ращают внимание на воспаление легких (если болел, то как часто и насколько продолжительно), грипп (сколько раз в год, какова длительность заболевания). Выясняют, не бывает ли субфебриль-ной температуры (37,1—37,2 по вечерам), не состоял ли на учете в туберкулезном диспансере, обращают внимание на наличие кашля (характер: сухой, приступами и т. д.), мокроты (количество, цвет, консистенция), одышки и приступов удушья (типа бронхиальной астмы), болей в груди при дыхании (локализация и интенсив­ность) — такие боли наблюдаются чаще всего при сухом плеврите, при межреберной невралгии и миозите межреберных мышц.

Объективное исследование включает осмотр, пальпацию, пер­куссию к аускультацию.

Осмотр. Выясняют, нет ли западений надключичных впадин, отставания какого-либо отдела грудной клетки при дыхании, кото­рое может свидетельствовать о патологических изменениях со сто­роны легких, плевры или грудной клетки. Определяют частоту и тип дыхания.

Частота дыхания у здоровых людей равна обычно 14— 18 дыханиям (вдох и выдох) в 1 мин. У спортсменов она, как пра­вило, меньше (от 8 до 16 в 1 мин.), но глубина дыхания больше. Учащение дыхания (независимо от того, сочетается оно с углубле­нием или нет) называется одышкой. Она наблюдается в физиологи­ческих условиях при физической нагрузке (зависит от увеличения потребности в кислороде), а также при эмоциональном напряже­нии. Одышка, не адекватная физическому напряжению, свидетель­ствует о каких-либо патологических изменениях.

Тип дыхания может быть грудным, брюшным и смешанным. При грудном типе увеличение объема легких при вдохе происхо­дит за счет расширения грудной клетки благодаря движению ре­бер (главным образом экскурсии верхних и нижних ребер) и подъ­ему ключиц. При брюшном, или диафрагмальном, типе объем лег­ких увеличивается за счет опускания диафрагмы при почти пол­ном отсутствии движения ребер и расширения грудной клетки. При этом типе дыхания во время вдоха отмечается выпячивание стенки живота за счет некоторого смещения внутренностей при опускании диафрагмы. В смешанном дыхании участвуют оба механизма, свя­занные с увеличением объема легких при вдохе.

Пальпация. Ощупыванием проверяют, нет ли болезненных точек в том или ином участке грудной клетки.

Перкуссия. Выстукивание легких, заполненных обычно воз­духом, позволяет по изменению звука определить наличие в них каких-либо уплотнений или разрежений (полостей). Такого рода изменения являются патологическими. Например, при воспалении легких пораженный участок легочной ткани уплотняется, а при туберкулезе легких может образоваться полость — каверна.

Перкуссией легких определяют также подвижность нижних их границ при вдохе и выдохе, характеризующую амплитуду движений диафрагмы. В норме нижняя граница легких опускается при глубо­ком вдохе на 3—5 см, при некоторых же заболеваниях легких, или брюшной полости, или диафрагмы, а также при ожирении подвиж­ность легочных краев ограничена.

Аускультация. Путем выслушивания воспринимаются зву­ки, возникающие при движении воздуха по воздухоносным путям и альвеолам во время вдоха и выдоха. Характер возникающего при этом звука зависит от их состояния. Таким образом, по аускультативным изменениям можно судить о состоянии бронхов и легких и особенностях патологических изменений в них. В нормальных усло­виях обычно выслушивается дыхательный шум (так называемое везикулярное дыхание), при патологическом процессе, связанном с изменениями в бронхах и альвеолах легких, характер возникаю­щих при дыхании звуков существенно меняется и прослушиваются различного рода хрипы.

Огромное значение в оценке состояния системы внешнего дыха­ния имеет рентгеновское исследование. При рентгено­скопии изучается ее структура и функция непосредственно во вре­мя исследования. Различная степень затененности отдельных участ­ков легких, изменяющаяся при акте дыхания, дает возможность оце­нить состояние вентиляции и кровотока; отчетливая видимость дви­жений ребер и диафрагмы позволяет определить координацию их движений. Эти движения можно зафиксировать на рентгенокимограмме. На ней лучше, чем при рентгеноскопии, видны структурные изменения легочной ткани (этот метод исследования используется тогда, когда при рентгеноскопии выявляются изменения в легочной ткани, требующие более детального анализа).

В последнее время широко применяется метод флюорогра­фии (см. главу 8).

Из лабораторных методов исследований используется исследование мокроты (микроскопически).

Инструментальными методами исследования функционального состояния системы внешнего дыхания выявляется ряд показателей, которые можно разделить на три группы, связанные с различными этапами функции дыхания.

В первую группу входят показатели, характеризующие функцию внешнего дыхания на этапе «наружный воздух — альвео­лярный воздух», т. е. вентиляцию. К ним относятся, кроме часто­ты, глубины и ритма дыхания, сила вдоха и выдоха, все легочные объемы (общая емкость легких и ее составляющие), вентиляцион­ные объемы (минутный объем дыхания, максимальная вентиляция легких и др.). Эта группа показателей имеет существенное практи­ческое значение, так как позволяет получить объективные количе­ственные оценки таких важных параметров, как вентиляция, брон­хиальная проходимость и др.

Все эти показатели исследуются как в покое, так и при функ­циональных пробах. Исследование данной группы показателей ме­тодически просто, не требует сложной аппаратуры и может быть проведено в любых условиях.

Ко второй группе принадлежат показатели, которые ха­рактеризуют внешнее дыхание на этапе «альвеолярный воздух — кровь легочных капилляров», т. е. диффузию. Их изучение слож­нее, так как требует обязательного исследования газового состава выдыхаемого воздуха, альвеолярного воздуха, определения погло­щения кислорода, выделения углекислого газа и др. Для этого не­обходима специальная, иногда сложная, аппаратура. Поэтому часть этих показателей изучается пока только в специально оборудован­ных лабораториях. Но благодаря тому, что в последнее время уси­ленно разрабатывается доступная практике аппаратура, эти иссле­дования начинают все шире внедряться в практическую работу врачей. Так, имеются, например, отечественные приборы — спирографы (стационарные и переносные), автоматические экспресс-ана­лизаторы кислорода и углекислого газа в любой газовой смеси и др.

К третьей группе относятся показатели, характеризующие газовый состав крови. Исследование насыщения артериальной кро­ви кислородом и его изменений, этого конечного этапа внешнего дыхания, стало сейчас широко возможным в связи с новым методом исследования — оксигемометрией, которая позволяет бес­кровно, длительно и непрерывно исследовать изменения насы­щения артериальной крови кислородом.

Правда, с помощью этого метода нельзя определять содержание объемного процента кислорода и углекислого газа в крови (для этого нужно пунктировать артерию), но, поскольку наибольшее значение имеет определение изменений насыщения крови кислоро­дом, метод оксигемометрии получает все большее распространение. Благодаря ему такое исследование стало доступным не только для врачей, но и для тренеров и преподавателей (см. дальше).

Исследование вентиляции

Важное значение исследования всех основных пара­метров, характеризующих вентиляцию, обусловлено тем, что от ее состояния зависят уровни парциального давления кислорода и уг­лекислоты в альвеолярном воздухе, определяющие диффузию этих газов через альвеолярно-капиллярную мембрану.

К основным параметрам, характеризующим вентиляцию, отно­сятся легочные объемы, мощность вдоха и выдоха, сила дыхатель­ной мускулатуры, частота и глубина дыхания.

Легочные объемы. В понятие «легочные объемы» входят общая емкость легких и ее составляющие (жизненная емкость легких — ЖЕЛ и остаточный объем), минутный объем дыхания, максималь­ная вентиляция легких.

Под общей емкостью легких (ОЕЛ) понимают то мак­симальное количество воздуха, которое могут вместить воздухонос­ные пути и легкие. ОЕЛ состоит из жизненной емкости легких (ЖЕЛ) и остаточного объема (ОО).

ЖЕЛ представляет собой объем воздуха, который исследуемый может выдохнуть при максимально глубоком выдохе после макси­мально глубокого вдоха. Этот выдох производится в спирометр или в специальные прорезиненные мешки (мешок Дугласа, метеобал­лон), после чего объем этих мешков определяется через сухие газо­вые часы. Выдох может быть сделан и непосредственно в сухие газовые часы. ОО — это тот объем воздуха, который остается в лег­ких после максимального выдоха. Величина ЖЕЛ легко определяет­ся прямым измерением выдохнутого воздуха, а ОО — только кос­венным путем. Для этого существуют специальные методы (азотография и др.), которые еще не вошли в широкую врачебную прак­тику и используются только с научно-исследовательскими целями. У здоровых лиц молодого возраста 75—80% ОЕЛ занимает ЖЕЛ, 20—25% составляет ОО.

Занятия спортом и физической культурой способствуют увеличе­нию доли ЖЕЛ в структуре общей емкости легких, что благоприят­но отражается на эффективности вентиляции. Наоборот, увеличе­ние доли ОО за счет уменьшения доли ЖЕЛ в структуре общей ем­кости легких снижает эффективность вентиляции.

Чем значительнее величина ОО, тем больше нужно вдыхаемого воздуха для создания необходимого парциального давления в аль­веолярном воздухе. Поэтому у лиц с большим ОО и соответствен­но низкой ЖЕЛ обычно наблюдается одышка.

Таким образом, очевидно, что от величины ОО зависит поддер­жание постоянного состава альвеолярного воздуха. Поэтому иссле­дование ОО имеет существенное значение и в спортивной медицине, в связи с чем важной задачей является разработка простой, точной и доступной методики ее определения.

При исследовании легочных объемов необходимо учитывать следующее. Как известно, объемы газа существенно изменяются в зависимости от температуры и атмосферного давления. Следова­тельно, если сравнивать полученную величину легочных объемов у одних и тех же лиц в различных условиях (исследованных, напри­мер, на уровне моря и в горах), можно совершить существенную ошибку: фиксировать уменьшение или увеличение этого показателя, не учитывая, что эти изменения могут зависеть только от влияния внешних условий. Поэтому при такого рода исследованиях необхо­димо вносить соответствующую поправку, сводящую на нет влияние внешних условий и приводящую легочные объемы к стандартным условиям. С этой целью обычно пользуются двумя стандартами: 1) стандартом нулевых условий и 2) стандартом внутрилегочным.

Стандарт нулевых условий (STPD — по американским авторам и СТДС — по русским, что означает Стандартные Темпера­тура, Давление, Сухой) характеризуется приведением величины объема газа к 760 мм рт. ст., температуре 0° и полной сухости, т. е. отсутствию паров воды в измеряемом объеме газа. Приведение к этому стандарту требуется при необходимости установить, какой объем занял бы измеренный газ или смесь газов (в частности, вы­дыхаемый воздух), если бы он был освобожден от паров воды ох­лаждением до 0° и измерен при атмосферном давлении 760 мм рт. ст. Это особенно важно в случаях, когда основное значение имеет не геометрический объем, а число молекул в измеренном объеме газа. В связи с этим при необходимости определения количества погло­щенного кислорода и выделенной углекислоты объем газа всегда приводится к этому стандарту.

Стандарт внутрилегочный (BTPS — по американским авторам или ТТДН—по русским, что значит Температура Тела, Давление окружающей среды, Насыщение водяными парами) ха­рактеризуется приведением объема газа к атмосферному давлению во время проведения исследований, температуре тела 37° и полно­му насыщению парами воды при этой температуре. Приведение к этому стандарту производится тогда, когда важно выяснить не химический состав или калорическую ценность газа, а геометрический объем, который он занимает в легких.

Приведение к стандартным условиям де­лается путем умножения фактического ле­гочного объема на тот или иной коэффици­ент, который находят по специальным таб­лицам или рассчитывают по определенной формуле.

Необходимо всегда указывать, особенно при определении газообмена, оценке энер­гетических затрат и др., к каким стандарт­ным условиям приведен легочный объем.

При изучении легочных объемов как та­ковых, например при измерении вентиляции легких, когда эти объемы являются только мерой их емкости, внесение указанных по­правок не обязательно. Ведь газ в легких и газ в приборе, посредством которого изме­ряются легочные объемы, находятся под одним и тем же атмосферным давлением, и, поскольку изменение этого давления сказы­вается одинаково на объемах воздуха в легких и в приборе, это не оказывает никакого влияния на результаты измерений. То же отно­сится и к поправке на температуру, так как замер объемов выдох­нутого воздуха обычно производится сразу же после выхода и тем­пература его не успевает изменяться. Только в тех случаях, когда такие измерения проводятся в специальных условиях (холод, жара и т. п.), поправка на температуру должна быть внесена, и об этом обязательно нужно указать в протоколе исследования.

Для расчета должных величин в отношении легочных объемов, поглощения кислорода и вентиляции, поскольку они связаны с энергетическими процессами, проще и удобнее исходить из таблиц Гарриса — Бенедикта. Они давно и широко используются во всем мире при исследовании ос­новного обмена. С их помощью определяется число килокалорий в сутки в покое
с учетом пола, роста, веса и возраста. Эти таблицы имеются во всех практикумах по физиологии, в пособии по практическим занятиям по
врачебному контролю. По специальным таблицам (Ю. Я. Агапов, А. И. Зятюшков), легко можно найти должную величину для любого легочного объема.

Классификация легочных объемов, которая используется и сего­дня, разработана Гутчинсоном (1846 г.) — автором метода спиро­метрии и конструктором спирометра (рис. 42).

Количество воздуха в легких зависит от многих факторов. Ос­новные из них — объем грудной клетки, степень подвижности ребер и диафрагмы, состояние дыхательных мышц, воздухопроводящих путей и самой легочной ткани, ее эластичность, степень кровенапол­нения.

Грудная клетка, обусловливающая границы возможного расши­рения легких, может находиться в четырех основных положениях: максимального вдоха, максимального выдоха, спокойного вдоха и спокойного выдоха. При каждом из них соответственно изменяют­ся легочные объемы (рис. 43).

Как видно на рис. 43, при спокойном дыхании в легких после вы­доха остается резервный объем выдоха и остаточный объем, при спокойном вдохе к этому добавляется объем вдоха. Объемы вдоха и выдоха в целом носят название дыхательного объема. При мак­симальном выдохе в легких остается только остаточный объем, при максимальном вдохе к остаточному объему, резервному объему выдоха и дыхательному объему добавляется резервный объем вдо­ха, что вместе называется общей емкостью легких.

Все легочные объемы имеют определенное физиологическое значение. Так, сумма остаточного объема и резервного объема вы­доха — это альвеолярный воздух. Благодаря движению воздуха, со­ставляющего дыхательный объем, поддерживается необходимое для нормальной диффузии парциальное давление газов в альвео­лярном воздухе, обеспечивается поглощение организмом кислоро­да и выведение углекислого газа. Резервный объем вдоха определяет способность легких к добавочному их расширению; резервный объем выдоха поддерживает легочные альвеолы в определенном состоянии расширения и вместе с остаточным объемом обеспечи­вает постоянство состава альвеолярного воздуха.

Резервный объем вдоха, дыхательный объем и резервный объем выдоха составляют ЖЕЛ. Процентное соотношение этих величин различно у разных лиц и при разных состояниях организма. Оно колеблется в следующих пределах: резервный обмен вдоха — 55— 60%, дыхательный объем — 10—15% и резервный объем выдоха — 25—30% ЖЕЛ.

Все легочные объемы в норме не являются стандартными, не ме­няющимися. На их величину влияют положение тела, степень утом­ления дыхательных мышц, состояние возбудимости дыхательного центра и нервной системы, не говоря уже о профессии, занятиях фи­зической культурой, спортом и других факторах.

В функциональном исследовании системы внешнего дыхания спортсменов и физкультурников известное значение имеет исследо­вание так называемого вредного, или мертвого, пространства. Этим термином называется та часть дыхательных путей, в которых нахо­дится воздух, не достигающий альвеол и поэтому не участвующий в газообмене. Объем мертвого пространства равен в среднем 140 мл. В зависимости от колебания тонуса гладкой мускулатуры бронхов он может увеличиваться или уменьшаться.

Однако, поскольку определение фактического мертвого прост­ранства методически сложно, а учитывать его необходимо (напри­мер, при оценке глубины дыхания и эффективности вентиляции), следует все же пользоваться величиной равной 140 мл, не забывая о том, что это условная цифра.

Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) определяется путем максимального выдоха в спирометр или сухие газовые часы (мето­дика определения ЖЕЛ изложена выше) после максимального вдо­ха. Величину ЖЕЛ выражают обычно в единицах объема, т. е. в лит­рах или миллилитрах. Она позволяет косвенно оценить величину площади дыхательной поверхности легких, на которой происходит газообмен между альвеолярным воздухом и кровью капилляров лег­ких. Иначе говоря, чем больше ЖЕЛ, тем больше дыхательная по­верхность легких. Кроме того, чем больше ЖЕЛ, тем больше мо­жет быть глубина дыхания и легче достигается увеличение объема вентиляции.

Таким образом, ЖЕЛ определяет возможность приспособления организма к физической нагрузке, к недостатку кислорода во вды­хаемом воздухе (например, при подъеме на высоту).

Существенную роль в оценке величины ЖЕЛ играет соотноше­ние составляющих ее объемов. Увеличение дыхательного объема при увеличении вентиляции, вызванном физической нагрузкой, про­исходит главным образом за счет резервного объема вдоха. Чем большая часть ЖЕЛ приходится на резервный объем вдоха, тем выше потенциальная возможность дыхательного объема, т. е. тем больше может быть увеличен объем вентиляции. Поэтому ЖЕЛ, в структуре которой резервный объем вдоха занимает большое мес­то, функционально более полноценна, чем ЖЕЛ той же величины, но с меньшим резервным объемом вдоха.

Все это позволяет оценить ЖЕЛ как показатель, определяю­щий функциональные возможности системы внешнего дыхания.

На величину ЖЕЛ оказывает влияние положение тела. Она больше при положении стоя, чем при положениях сидя и лежа. Поэтому исследование ее нужно проводить только в положении обследуемого стоя.

Снижение показателей ЖЕЛ всегда свидетельствует о какой-либо патологии. Увеличение ЖЕЛ было принято считать показа­телем повышенного функционального состояния аппарата внешне­го дыхания. Однако оказалось, что у спортсменов при значитель­ном повышении общего функционального состояния и росте спор­тивных результатов ЖЕЛ может совсем не увеличиваться или возрастает незначительно. Величина ЖЕЛ неодинакова у предста­вителей различных видов спорта. Следовательно, она зависит от спортивной специализации.

Таким образом, ЖЕЛ не может и не должна считаться единст­венным показателем повышения функции системы внешнего дыха­ния. Она определяет только функциональные возможности этой системы в отношении обеспечения организма необходимым количе­ством кислорода. Поэтому потенциальные возможности системы внешнего дыхания у человека с высокими показателями ЖЕЛ вы­ше (больше дыхательная поверхность и возможность углубления дыхания), чем у имеющего низкие показатели ЖЕЛ.

Умение полноценно использовать свою ЖЕЛ зависит от состоя­ния нервной регуляции дыхания. Занятия физической культурой, спортом развивают это умение. На величину ЖЕЛ оказывают влия­ние пол (у мужчин она больше, чем у женщин того же возраста), возраст (при старении ЖЕЛ уменьшается), а также рост и вес.

На зависимости ЖЕЛ от веса основано определение так назы­ваемого жизненного индекса, т. е. отношения показателя ЖЕЛ (мл) к весу (кг). Фактическая величина ЖЕЛ (учитывая огром­ный диапазон нормы — от 3500 до 8000 мл) может быть правильно оценена только при сравнении с должной величиной. Выражать ее следует не в объемных единицах, а в процентах к должной величи­не. При таком расчете одна и та же величина фактической ЖЕЛ, равная, например, 4000 мл, будет для высокого и полного человека составлять 80% должной, если его должная величина равна 5000 мл, а для худого и невысокого человека, у которого должная величина ЖЕЛ равна 3000 мл,—133%.

Только такая оценка фактических величин ЖЕЛ позволит тре­неру и преподавателю сделать конкретные практические выводы (например при снижении ЖЕЛ ниже 90% должной — о необходи­мости специальных упражнений).

Из большого числа различных расчетов должной ЖЕЛ наибо­лее простой, удобной является расчет по формуле Антони: должная ЖЕЛ (ДЖЕЛ) равна основному обмену (ккал), определенному по таблицам Гарриса — Бенедикта, умноженному на коэффициент 2,6 для мужчин и 2,3 для женщин.

Для здоровых лиц, не занимающихся спортом, фактическая ве­личина ЖЕЛ составляет 100% должной с отклонениями ±10%. Естественно, у занимающихся физической культурой и спортом фактическая величина ЖЕЛ будет больше 100% должной.

Как хорошо видно из табл. 2, одна и та же фактическая величи­на ЖЕЛ, выраженная в процентах к должной, приобретает совер­шенно различное значение.

Для выражения фактической величины ЖЕЛ в процентах к должной пользуются следующей формулой:

фактическая ЖЕЛ x 100

должная ЖЕЛ

Оценка изменений ЖЕЛ под влиянием различных факторов по­ложена в основу ряда функциональных проб. К их числу относят­ся проба Розенталя и проба, называемая динамической спиро­метрией.

Проба Розенталя, или спирометрическая кри­вая, представляет собой пятикратное измерение ЖЕЛ, проводимое через 15-секундные промежутки времени. Такое многократное определение составляет нагрузку, под влиянием которой может изме­няться ЖЕЛ. Увеличение ее при последовательных измерениях со­ответствует хорошей оценке этой пробы, уменьшение — неудовлет­ворительной, отсутствие изменений — удовлетворительной.

При динамической спирометрии величину ЖЕЛ, изме­ренную тотчас после дозированной физической нагрузки, сравни­вают с исходной величиной ЖЕЛ, полученной в покое. Принцип оценки такой же, как и при спирометрической кривой.

С помощью измерения ЖЕЛ можно определить бронхиаль­ную проходимость. Ее оценка имеет большое значение в ха­рактеристике вентиляции. Понятие «бронхиальная проходимость» противоположно понятию «сопротивление воздухоносных путей по­току воздуха»: чем меньше сопротивление, тем больше бронхиаль­ная проходимость, и наоборот. Величина ее непосредственно зави­сит от суммарного поперечного сечения всех воздухоносных путей, которое определяется тонусом гладкой мускулатуры бронхов и бронхиол, регулируемым нервно-гуморальным прибором. Измене­ние бронхиальной проходимости оказывает влияние на энергетиче­ские затраты, связанные с вентиляцией легких. При увеличении бронхиальной проходимости один и тот же объем вентиляции лег­ких требует меньше усилий. Систематические занятия спортом, фи­зической культурой совершенствуют регуляцию бронхиальной про­ходимости. Поэтому у спортсменов и физкультурников она лучше, чем у не занимающихся физической культурой, спортом.

Состояние бронхиальной проходимости можно определить с по­мощью форсированной ЖЕЛ (ФЖЕЛ), пробы Тиффно — Вотчала или величины мощности вдоха и выдоха.

Форсированная ЖЕЛ определяется как обычная ЖЕЛ, но при максимально быстром выдохе. В норме она должна быть на 200—300 мл меньше ЖЕЛ, исследованной в обычных условиях. Увеличение этой разницы указывает на ухудшение бронхиальной проходимости.

Проба Тиффно — Вотчала, по существу, представляет собой ту же ФЖЕЛ, но при этой пробе измеряется объем воздуха, выдыхаемого при предельно быстром и полном выдохе за 1, 2 и 3 сек. У здоровых лиц, не зани­мающихся спортом, за первую секунду выдыхается 80—85 % обычной ЖЕЛ, у спортсменов — обычно больше. Снижение этого процента свидетельствует о нару­шении бронхиальной проходимо­сти.

Такое исследование можно проводить с записью спирограммы путем присоединения к обыч­ному спирометру писчика и ки­мографа с быстро движущейся бумагой или используя специаль­ный спирометр. Это дает возмож­ность учитывать длительность форсированного выхода по секундам (рис. 44).

Спирометрическое исследование ФЖЕЛ позволяет установить различные типы кривых у здоровых и больных. На спирометриче­ской кривой определяется длительность форсированного выдоха до момента его замедления. В норме она составляет от 1,5 до 2 сек. Увеличение этого времени свидетельствует о нарушении бронхиаль­ной проходимости.

Мощность вдоха и выдоха представляет собой макси­мальную объемную скорость потока воздуха при вдохе и выдохе. Ее измеряют специальным прибором — пневмотахометром (рис. 45) и выражают в литрах в 1 сек. (л/сек). Для оценки этого показателя существует расчет должной величины (фактическая величина ЖЕЛ, умноженная на 1,24). Мощность вдоха равна мощности вы­доха или несколько превосходит ее и составляет у мужчин 5— 8 л/сек, у женщин — 4—6 л/сек.

Существенное значение для состояния вентиляции имеет сила дыхательной мускулатуры, особенно мускулатуры выдо­ха, так как на выдохе сопротивление воздухоносных путей намного превосходит его на вдохе. Это объясняется тем, что во время выдоха диаметр бронхов и бронхиол уменьшается.

Сила мускулатуры выдоха измеряется при натуживании. Чем большее давление создается при этом в ротовой полости, тем силь­нее мышцы выдоха. Давление в ротовой полости измеряется с по­мощью пневмотонометра, отводную трубку которого при этом бе­рут в рот (рис. 46). По степени понижения (при вдохе) и повыше­ния (при выдохе) уровня ртути в трубках пневмотонометра и определяется сила вдоха и выдоха. Силу мускулатуры выдоха вы­ражают в единицах давления, т. е. в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.). В норме сила вдоха составляет в среднем 50— 60 мм рт. ст., сила выдоха — 80—150 мм рт. ст. Должная величина силы выдоха равна одной десятой должного основного обмена, рас­считанного по таблицам Гарриса — Бенедикта.

Легочная вентиляция. Легочную вентиляцию, т. е. циркуляцию воздуха между внешней средой и альвеолярным воздухом, осуще­ствляет вся система внешнего дыхания.

К важнейшим величинам, характеризующим вентиляцию, при­надлежит минутный объем дыхания (МОД). При равно­мерном дыхании МОД представляет собой произведение глубины вдоха, т. е. дыхательного объема, на частоту дыхания в 1 мин. при условии, если глубина дыхания одинакова. В покое величина МОД колеблется от 4 до 10 л, при напряженной физической нагрузке она может возрастать в 20—25 раз и достигать 150—180 л и более. МОД увеличивается в прямой зависимости от мощности выполняе­мой работы, но только до определенного предела, после которого нарастание нагрузки уже не сопровождается увеличением МОД. Чем большая нагрузка соответствует пределу МОД, тем более со­вершенна функция внешнего дыхания. Возможность роста МОД при повышающейся нагрузке связана с величиной максимальной вентиляции легких данного лица. При равных величинах МОД эф­фективность вентиляции легких выше тогда, когда дыхание глубже и реже. При глубоком дыхании в альвеолы попадает большая часть дыхательного объема, чем при более поверхностном дыхании.

Средняя величина дыхательного объема определяется путем де­ления объема воздуха, вдыхаемого за определенное время, на чис­ло дыханий за этот же период. Эта величина колеблется у разных лиц от 300 до 900 мл. При положении стоя она больше, чем при по­ложении лежа. От глубины дыхания зависит величина так назы­ваемой альвеолярной вентиляции. Например, при объеме мертвого пространства 140 мл, дыхательном объеме 1000 мл и частоте дыха­ния 10 в 1 мин. МОД будет равен 1000 мл x 10 = 10 л, а вентиляция альвеол: (1000 мл — 140 мл) x 10 = 8,6 л. Если при таком же МОД (10 л) дыхательный объем будет меньше 500 мл, а частота дыхания больше 20 в 1 мин., то альвеолярная вентиляция составит только: (500 мл — 140 мл) x 20 = 7,2 л.

Таким образом, при оценке величины МОД необходимо учиты­вать глубину и частоту дыхания, ибо от этого зависит эффектив­ность вентиляции. Одна и та же величина МОД при глубоком и редком или при частом и поверхностном дыхании должна расцени­ваться различно. Частое и поверхностное дыхание не может под­держивать парциальное давление кислорода в альвеолярном воз­духе на должном уровне.

Соотношение вдоха и выдоха называется дыхательным циклом. У здоровых людей дыхательный цикл может иметь дыхательную паузу различной длительности после выдоха. Наличие или отсут­ствие дыхательной паузы и ее величина зависят от функционально­го состояния системы внешнего дыхания. Поэтому даже у одного и того же человека она может появляться и исчезать. Соотношение «вдох — выдох» составляет 1 к 1,1, т. е. вдох короче выдоха. Дли­тельность вдоха колеблется от 0,3 до 4,7 сек., длительность выдо­ха — от 1,2 до 6 сек.