Функциональное состояние системы внешнего дыхания спортсменов. Методы исследования органов дыхания, легочной вентиляции. Система внешнего дыхания

Современные физиологические исследования осуществляются на основе новых методических подходов, которые дают возможность детально изучить функциональное состояния той или иной системы организма как? норме, так и при воздействии различных факторо? внешней среды, физических и других нагрузках.

ЖЕЛ (жизненная емкость легких)

ЖЕЛ - один из важнейших показателей функционального состояния системы внешнего дыхания.

ЖЕЛ измеряется с помощью метода спирометрии и спирографии.

Единицы измерения ЖЕЛ - литры или миллилитры. Величина ЖЕЛ зависит от пола, возраста, длины и массы тела, окружности грудной клетки, спортивной специализации, от размеро? легких и силы дыхательной мускулатуры. Значения ЖЕЛ увеличиваются с возрастом? связи с ростом грудной клетки и легких, она максимальна? возрасте 18-35 лет. Значения ЖЕЛ находятся? широких пределах - ? среднем от 2,5 до 8 литров.

Величина ЖЕЛ служит прямым показателем функциональных возможностей системы внешнего дыхания и косвенным показателем максимальной площади дыхательной поверхности легких, на которой происходит диффузия кислорода и углекислого газа.

Оценка ЖЕЛ

Для оценки фактической ЖЕЛ (Ф ЖЕЛ) ее сравнивают с должной ЖЕЛ (Д ЖЕЛ). Должная ЖЕЛ - это теоретически рассчитанная для данного человека величина с учетом его пола, возраста, роста и массы тела.

Нормальной считается такая фактическая ЖЕЛ (Ф ЖЕЛ), которая составляет 100+15% должной ЖЕЛ (Д ЖЕЛ), т.е. 85115% должной. Если Ф ЖЕЛ меньше 85%, то это свидетельствует о снижении потенциальных возможностей системы внешнего дыхания. Если Ф ЖЕЛ выше 115%, то это свидетельствует о высоких потенциальных возможностях системы внешнего дыхания, обеспечивающей повышенную легочную вентиляцию, необходимую при выполнении физических нагрузок.

Наибольшие значения ЖЕЛ наблюдаются у спортсменов, тренирующихся преимущественно на выносливость и обладающих самой высокой кардиореспираторной производительностью. (Васильева В.В.; Трунин В.В., 1996).

Несмотря на то, что внешнее дыхание не является главным лимитирующим звеном? комплексе систем, транспортирующих кислород, ? условиях спортивной деятельности к нему предъявляется чрезвычайно высокие требования, реализация которых обеспечивает эффективное функционирование всей кардиореспираторной системы.

ЖЕЛ включает? себя ДО (дыхательный объем), РО вдоха (резервный объем вдоха), РО выдоха (резервный объем выдоха).

· Дыхательный объем (ДО) - объем воздуха, поступающий? легкие за 1 вдох при спокойном дыхании. В среднем это 500 мл (значения от 300 до 900 мл). Из них 150 мл - это воздух так называемого функционального мертвого пространства? гортани, трахее, бронхах. Воздух мертвого пространства не принимает активного участия? газообмене, но, смешиваясь с вдыхаемым воздухом, согревает и увлажняет его.

· Резервный объем вдоха (РО вдоха) - это максимальный объем воздуха, который можно вдохнуть после спокойного вдоха. В среднем это 1500-2000 мл.

· Резервный объем выдоха (РО выдоха) - это максимальный объем воздуха, который можно выдохнуть после спокойного выдоха. В среднем это 1500-2000 мл.

Таким образом:

Общий объем легких (ОЕЛ) = ЖЕЛ + ОО ЖЕЛ = ДО + РО вдоха + РО выдоха ОЕЛ = ДО + РО вдоха + РО выдоха + ОО

Минутный объем дыхания (МОД) - легочная вентиляция

Минутный объем дыхания - объем воздуха, выдыхаемый из легких за 1 минуту. Минутный объем дыхания - это легочная вентиляция. Легочная вентиляция - важнейший показатель функционального состояния системы внешнего дыхания. Она характеризует объем воздуха, выдыхаемого из легких? течение одной минуты.

МОД = ДО х ЧД,

где ДО - дыхательный объем,

ЧД - частота дыхания.

Легочная вентиляция? покое у спортсмено? ? среднем составляет 5-12 л/мин, но может превышать данные величины и составлять 18 л/мин и более. Во время нагрузки легочная вентиляция у спортсмено? возрастает и достигает 60-120 л/мин и более.

Проба Тиффно-Вотчала

Форсированная ЖЕЛ - это очень быстрый выдох максимального объема воздуха после максимального вдоха. В норме она на 300 мл меньше фактической ЖЕЛ.

Проба Тиффно-Вотчала - это форсированная ЖЕЛ за первую секунду выдоха. В норме у спортсмено? она составляет 85% форсированной ЖЕЛ. Снижение данного показателя наблюдается при нарушениях бронхиальной проходимости.

Дыхательной недостаточностью считается такое состояние, при котором нормальный газовый состав артериальной крови или не обеспечивается, или обеспечивается за счет ненормальной работы аппарата внешнего дыхания, приводящей к снижению функциональных возможностей организма.

При прогрессировании дыхательной недостаточности (ДН), при снижении компенсаторных возможностей наступают артериальная гипоксемия и гиперкапния. На этом основано деление ДН на стадии и формы: 1 стадия- вентиляционные нарушения, когда выявляются изменения вентиляции без изменений газового состава артериальной крови; 2 стадия- нарушения газового состава артериальной крови, когда наряду с вентиляционными нарушениями наблюдаются гипоксемия и гиперкапния, нарушения кислотно-щелочного равновесия.

По тяжести ДН принято делить на степени. В нашей стране широко принята классификация А.Г.Дембо, по которой степень ДН определяется по выраженности одышки - это субъективное ощущение неудовлетворенности дыханием, дискомфорта в дыхании.

1степень-одышка возникает при повышенной физической нагрузке, которую ранее больной переносил хорошо;

2степень-одышка при обычных для данного больного физических нагрузках;

3степень- одышка возникает при малых физических нагрузках или в покое.

Понятие дыхательной недостаточности отражает нарушение аппарата внешнего дыхания. В основном функция аппарата внешнего дыхания определяется состоянием легочной вентиляции, легочного газообмена и газовым составом крови. Имеются 3 группы методов исследования:

Методы исследования легочной вентиляции

Методы исследования легочного газообмена

Методы исследования газового состава крови

I Методы исследования легочной вентиляции

Общие данные о легочных объемах

Грудная клетка, определяющая границы возможного расширения легких, может находиться в четырех основных положениях, которые и определяют основные объемы воздуха в легких.

В период спокойного дыхания глубина дыхания определяется объемом вдыхаемого и выдыхаемого воздуха. Количество вдыхаемого и выдыхаемого воздуха при нормальном вдохе и выдохе называется дыхательным объемом (ДО) (в норме 400-600 мл; т.е. 18% ЖЕЛ).

При максимальном вдохе в легкие вводится дополнительный объем воздуха - резервный аобъем вдоха (РОВд), а при максимально возможном выдохе определяется резервный объем выдоха (РОВыд).

Жизненная емкость легких (ЖЕЛ)- тот воздух, который человек в состоянии выдохнуть после максимального вдоха.

ЖЕЛ= РОВд + ДО + РОВыд

После максимального выдоха в дегких остается определенное количество воздуха - остаточный объем легких (ООЛ).

Общая емкость легких (ОЕЛ) включает ЖЕЛ и ООЛ т.е. является максимальной емкостью легких.

ООЛ + РОВыд = функциональная остаточная емкость (ФОЕ), т.е. это объем, который занимают легкие в конце спокойного выдоха. Именно эта емкость включает в значительной части альвеолярный воздух, слстав которого определяет газообмен с кровью легочных капилляров.

Спирография- это метод оценки легочной вентиляции с графической регистрацией дыхательных движений, выражающий изменения объема легких в координатах времени. Метод сравнительно прост, доступен, малообременителен и высокоинформативен.

Основные расчетные показатели, определяемые по спирограммам

1. Частота и ритм дыхания.

Количество дыханий в норме в покое колеблется в пределах от 10 до 18-20 в минуту. По спирограмме спокойного дыхания при быстром движении бумаги можно определить длительность фазы вдоха и выдоха и их соотношение друг к другу. В норме соотношение вдоха и выдоха равно 1: 1, 1: 1.2; на спирографах и других аппаратах за счет большого сопротивления в период выдоха это отношение может достигать 1: 1.3-1.4. Увеличение продолжительности выдоха нарастает при нарушениях бронхиальной проходимости и может быть использовано при комплексной оценке функции внешнего дыхания. При оценке спирограммы в отдельных случаях имеют значение ритм дыхания и его нарушения. Стойкие аритмии дыхания обычно свидетельствуют о нарушениях функции дыхательного центра.

2. Минутный объем дыхания (МОД).

МОД называется количество вентилируемого воздуха в легких в 1 мин. Эта величина является мерой легочной вентиляции. Оценка ее должна проводиться с обязательным учетом глубины и частоты дыхания, а также в сравнении с минутным объемом О2. Хотя МОД не является абсолютным показателем эффективности альвеолярной вентиляции (т.е. показателем эффективности циркуляции между наружным и альвеолярным воздухом), диагностическое значение этой величины подчеркивается рядом исследователей (А.Г.Дембо, Комро и др.).

МОД = ДО х ЧД, где ЧД - частота дыхательных движений в 1 мин

ДО - дыхательный объем

МОД под воздействием различных влияний может увеличиваться или уменьшаться. Увеличение МОД обычно появляется при ДН. Его величина зависит также от ухудшения использования вентилируемого воздуха, от затруднений нормальной вентиляции, от нарушения процессов диффузии газов (их прохождение через мемраны в легочной ткани) и др. Увеличение МОД наблюдается при повышении обменных процессов (тиреотоксикоз), при некоторых поражениях ЦНС. Уменьшение МОД отмечается у тяжелых больных при резко выраженной легочной или сердечной недостаточности, при угнетении дыхательного центра.

3. Минутное поглощение кислорода (МПО2).

Строго говоря, это показательгазообмена, но его измерение и оценка тесно связаны с исследованием МОД.

4. Жизненная емкость легких (ЖЕЛ)

ЖЕЛ- объем газа, который можно выдохнуть при максимальном усилии после максимально глубокого вдоха. На величину ЖЕЛ оказывает влияние положение тела, поэтому в настоящее время общепринятым является определение этого показателя в положении больного сидя.

Исследование должно проводиться в условиях покоя, т.е. через 1.5 -2 часа после необильного приема пищи и через 10-20 мин отдыха. Для определения ЖЕЛ используются различные варианты водяных и сухих спирометров, газовые счетчики и спирографы.

Оценка полученных данных:

1. Данные, отклоняющиеся от должной величины более чем на 12% у мужчин и - 15% у женщин, следует считать сниженными: в норме такие величины имеют место лишь у 10% практически здоровых лиц. Не имея право считать такие показатели заведомо патологическими, надо оценивать функциональное состояние дыхательного аппарата как сниженное.

2. Данные отклоняющиеся от должных величин на 25% у мужчин и на 30% у женщин следует рассматривать как очень низкие и считать явным признаком выраженного снижения функции, ибо в норме такие отклонения имеют место лишь у 2% населения.

К снижению ЖЕЛ приводят патологические состояния, препятствующие максимальному расправления легких (плеврит, пневмоторакс и т.д.), изменения самой ткани легкого (пневмония, абсцесс легкого, туберкулезный процесс) и причины, не связанные с легочной патологией (ограничение подвижности диафрагмы, асцит и др.). Вышеуказанные процессы являются изменениями функции внешнего дыхания по рестриктивному типу. Степень данных нарушений можно выразить формулой:

5. Фосированная жизненная емкость легких (ФЖЕЛ)

Для определения ФЖЕЛ используются спирографы с большими скоростями протяжки (от 10 до 50-60 мм/с). Предварительно проводят исследование и запись ЖЕЛ. После кратковременного отдыха испытуемый делает максимально глубокий вдох, на несколько секунд задерживает дыхание и с предельной быстротой производит максимальный выдох (форсированный выдох).

6. Максимальная вентиляция легких (МВЛ).

В практической работе чаще используется определение МВЛ по спирограмме. Наибольшее распространение получил метод определения МВЛ путем произвольного форсированного (глубокого) дыхания с максимально доступной частотой. При спирографическом исследовании запись начинают со спокойного дыхания (до установления уровня). Затем испытуемому предлагают в течение 10-15 сек дышать в аппарат с максимальной возможной быстротой и глубиной.

Величина МВЛ у здоровых зависит от роста, возраста и пола. На нее оказывают влияние род занятий, тренированность и общее состояние испытуемого. МВЛ в значительной степени зависит от волевого усилия испытуемого. Поэтому в целях стандартизации некоторые исследователи рекомендуют выполнять МВЛ с глубиной дыхания от 1/3 до 1/2 ЖЕЛ с частотой дыхания не менее 30 в мин.

Средние цифры МВЛ у здоровых составляют 80-120 литров в минуту (т.е. это то наибольшее количество воздуха, которое может быть провентилировано через легкие при максимально глубоком и предельно частом дыхании в одну минуту). МВЛ изменяется как при обсируктивных процессах так и при рестрикции, степень нарушения можно рассчитать по формуле:

7. Остаточный объем (ООЛ) и функциональная остаточная емкость легких (ФОЕ).

Раздельная спирография

Раздельная спирография или бронхоспирография позволяет определить функцию каждого легкого, а следовательно, резервные и компенсаторные возможности каждого из них.

С помощью двухпросветной трубки, вводимой в трахею и бронхи, и снабженной раздувными манжетами для обтурации просвета между трубкой и слизистой бронха, имеется возможность получить воздух из каждого легкого и записать с помощью спирографа кривые дыхания правого и левого легкого раздельно.

Проведение раздельной спирографии показано для определения функциональных показателей у больных, подлежащих хирургическим вмешательствам на легких.

Несомненно, что более четкое представление о нарушении бронхиальной проходимости дает запись кривых скорости воздушного потока при форсированном выдохе (пик-флуориметрия).

Пневмотахометрия- является методом определения скорости движения и мощности струи воздуха при форсированном вдохе и выдохе с помощью пневмотахометра. Испытуемый после отдыха, сидя, делает максимально быстро глубокий выдох в трубку (при этом нос отключен при помощи носового зажима). Данный метод, главным образом, используется для подбора и оценки эффективности действия бронходилататоров.

Средние величины для мужчин - 4.0-7.0 л/л

для женщин - 3.0-5.0 л/с

Оксигемометрия - это бнскровное определение степени насыщения кислородом артериальной крови. Эти показания оксигемометра можно зарегистрировать на движущейся бумаге в виде кривой - оксигемограммы. В основе действия оксигемометра лежит принцип фотометрического определения спектральных особенностей гемоглобина. Большинство оксигемометров и оксигемографов не определяют абсолютной величины насыщения артериальной крови кислородом, а дают возможность только следить за изменениями насыщения крови кислородом. В практических целях оксигемометрия применяется для функциональной диагностики и оценки эффективности лечения. В целях диагностики оксигемометрия применяется для оценки состояния функции внешнего дыхания и кровообращения. Так, степень гипоксемии определяется с помощью различных функциональных проб. К ним относятся - переключение дыхания больного с воздуха на дыхание чистым кислородом и, наоборот, проба с задержкой дыхания на вдохе и на выдохе, проба с физической дозированной нагрузкой и др.

2. Диагностика функциональных нарушений системы внешнего дыхания

Внешнее, или лёгочное, дыхание является одним из структурных компонентов системы дыхания, обеспечивающей поступление в организм из внешней среды кислорода, использование его в биологическом окислении органических веществ и удаление избытка образовавшегося углекислого газа из организма во внешнюю среду. Система внешнего дыхания осуществляет газообмен между воздухом и кровью благодаря интеграции функциональных компонентов, включающих: 1. воздухоносные пути и альвеолярные газообменивающие структуры; 2. костно-мышечный каркас грудной клетки, дыхательную мускулатуру и плевру; 3. малый круг кровообращения; 4. нейро-гуморальный аппарат регуляции. Эти структуры обеспечивают нормальную артериализацию крови и адаптацию организма к физической нагрузке и различным патологическим состояниям с помощью трёх процессов: 1. постоянной вентиляции альвеолярных пространств для поддержания нормального газового состава альвеолярного воздуха; 2.диффузии газов через альвеоло-капиллярную мембрану; 3. непрерывного лёгочного кровотока, соответствующего уровню вентиляции. Вентиляция, диффузия и лёгочный кровоток являются последовательными звеньями в цепи переноса газов в системе внешнего дыхания, одновременно представляя собой три неразрывно связанных механизма системы, обеспечивающих её работу и достижение конечного результата.

Нарушения функционального состояния системы внешнего дыхания являются частыми патофизиологическими изменениями не только у пациентов, страдающих заболеваниями лёгких и дыхательных путей, но и при патологии малого круга кровообращения, костно-мышечных структур грудной клетки, центральной нервной системы. Результатом нарушения деятельности внешнего дыхания является развитие дыхательной недостаточности. Существуют различные подходы к определению понятия “дыхательная недостаточность”. Она может трактоваться как состояние, при котором система внешнего дыхания не в состоянии обеспечить нормальный газовый состав артериальной крови, либо как состояние, при котором поддержание адекватного газового состава артериальной крови достигается за счёт напряжения компенсаторных механизмов, приводящего к снижению функциональных возможностей организма.

Причины развития дыхательной недостаточности.

1.Поражение бронхов, вследствие бронхоспазма, отёка слизистой оболочки,

гиперкрини и дискринии, снижения тонуса крупных бронхов,

2. Поражение альвеолярно-респираторных структур лёгких: инфильтрация,

деструкция, фиброзирование лёгочной ткани, ателектаз, пороки развития легких, последствия хирургических вмешательств на них и др.

3. Поражение костно-мышечного каркаса грудной клетки, дыхательной мус-кулатуры и плевры: выраженные деформации грудной клетки и кифосколиоз,

нарушение подвижности рёбер, ограничение подвижности диафрагмы, плевральные сращения, дегенеративно-дистрофические изменения дыхательной мускулатуры и др.

4. Патологические изменения в малом круге кровообращения: застой крови в сосудах, спазм артериол, редукция сосудистого русла.

5. Нарушения регуляции внешнего дыхания вследствие угнетения центральной нервной системы различной этиологии или нарушения местных регуляторных механизмов.

Вышеуказанные патологические процессы часто приводят к развитию сходных клинических симптомов, например, одышки, однако причины этих симптомов могут быть совершенно разными. Проводимые в клинической практике функциональные исследования помогают выяснить эти причины и провести дифференциацию имеющихся нарушений.

Цели и задачи функциональных исследований:

Диагностика и дифференциальная диагностика заболеваний лёгких и бронхов;

Выбор препаратов для проведения патогенетического и симптоматического лечения;

Контроль за эффективностью проводимого лечения;

Мониторирование показателей для оценки течения болезни;

Определение степени и формы дыхательной недостаточности;

Определение функциональных резервов для оценки трудоспособности;

Оценка риска при планировании операции;

Выявление заболеваний органов дыхания среди населения.

Различные методы функционального исследования дают представлениие о состоянии вентиляции, диффузии газов в лёгких, вентиляционно-перфузионных соотношениях и ряде других параметров. При соответствующем оснащении лаборатории функциональной диагностики эти исследования не представляют существенной методической сложности. В клинической практике чаще всего приходится ограничиваться изучением вентиляции, что обусловлено доступностью аппаратуры для проведения этого исследования в большинстве лечебных учреждений.

Наиболее распространёнными методами обследования для изучения вентиляционных параметров являются спирометрия, спирография, пневмотахография, пикфлоуметрия и общая плетизмография. С помощью этих исследований измеряется ряд статических и динамических показателей.

ДО - дыхательный объём – объём воздуха, поступающий в лёгкие при спокойном дыхании за 1 вдох

Ровд - резервный объём вдоха – максимальный объём воздуха, который можно вдохнуть после спокойного вдоха

Ровыд - резервный объём выдоха – максимальный объём воздуха, который можно выдохнуть после спокойного выдоха

ООЛ - остаточный объём лёгких – объём воздуха, который остаётся в лёгких после максимального выдоха

ОЕЛ - общая ёмкость лёгких – максимальное количество воздуха, которое способны вместить лёгкие

ЖЕЛ - жизненная ёмкость лёгких – максимальный объём, который можно выдохнуть после предельно глубокого вдоха

Ёвд - ёмкость вдоха – максимальное количество воздуха, которое можно вдохнуть после спокойного выдоха

ФОЕ - функциональная остаточная ёмкость – объём воздуха, остающийся в лёгких после спокойного выдоха

ЧД - частота дыхания – число дыхательных движений в минуту при спокойном дыхании

МОД - минутный объём дыхания – объём воздуха, поступающий в лёгкие за 1 минуту при спокойном дыхании

МВЛ - максимальная вентиляция лёгких – максимальный объём воздуха, который пациент может провентилировать за 1 минуту

ФЖЕЛ - форсированная жизненная ёмкость лёгких – наибольший объём воздуха, который может быть изгнан после максимального вдоха при форсированном выдохе

ОФВ1 - объём форсированного выдоха за первую секунду – объём форсированного выдоха за первую секунду маневра ФЖЕЛ

ИТ - индекс Тиффно - ОФВ1/ЖЕЛ%

СОС25-75 -средняя объёмная скорость выдоха на уровне 25– 75% ЖЕЛ

МОС25 - максимальные скорости выдоха на уровне выдоха

МОС50 25, 50, 75% ФЖЕЛ

ПОС - пиковая объёмная скорость форсированного выдоха

Числовые значения показателей вентиляции количественно оцениваются при сопоставлении с величинами, которые для лиц данного возраста, роста, веса и пола считаются нормальными. При этом можно воспользоваться должными величинами, либо нормативами. Должная величина показателя – теоретически наиболее вероятное его значение, определённое по установленной у здоровых людей зависимости между данным параметром, полом, возрастом и антропометрическими данными субъекта. Должные величины рассчитываются по формулам, выведенным в результате обследования достаточно представительных групп здоровых лиц.

Лёгочные объёмы и ёмкости относятся к статическим показателям, характеризующим эластические свойства лёгких и грудной стенки.

Рис.1. Лёгочные объёмы и ёмкости.
Большинство из объёмных показателей, за исключением ООЛ и ёмкостей его включающих, получают при спирографическом исследовании. Простота, доступность и информативность метода обеспечили ему широкое распространение. Необременительность для больного и безопасность дают возможность многократных исследований. Спирограмма представляет собой графическую регистрацию объёма лёгких при выполнении различных дыхательных маневров.

Рис. 2. Схематическое изображение спирограммы здорового человека.

Наряду с объёмными показателями при спирографическом тесте исследуются ФЖЕЛ, ОФВ1, ИТ, МОД, МВЛ, являющиеся динамическими характеристиками вентиляции. Исследование проводится в положении сидя, в условиях относительного покоя. Дыхание осуществляется через рот, на нос накладывается зажим. Режимы выполнения маневра ЖЕЛ, ФЖЕЛ и МВЛ различны, но все они предусматривают достижение максимальной амплитуды параметров. Для измерения ЖЕЛ пациент делает максимально глубокий спокойный вдох и выдох; исследование ФЖЕЛ требует от пациента кратковременной задержки дыхания (1-2 сек) на максимальном вдохе с последующим форсированным выдохом; при определении МВЛ обследуемый дышит глубоко и часто (40-50 дыхания в 1 мин) в течение 10 -15 сек. При использовании спирометрического метода исследуется только величина ЖЕЛ. В зависимости от режима проведения спирографии можно получить характеристику процесса вентиляции или состояния аппарата, обеспечивающего процесс вентиляции. К сожалению, по спирограмме технически трудно рассчитать такие высоко информативные скоростные показатели, как ПОС, МОС25,50,75. Для получения этих параметров в настоящее время в клинической практике достаточно широко используется пневмотахографический метод или исследование отношений поток-объём.

По сравнению со спирографией определение кривой поток-объём даёт дополнительные возможности, хотя во многом объём информации, получаемый при помощи обоих методов, одинаков. Процедура выполнения дыхательного маневра при записи кривой поток-объём идентична регистрации ФЖЕЛ во время спирографического исследования. Пневмотахографическое исследование делает возможным точное измерение инспираторного и экспираторного потоков и позволяет проводить измерение объёмной скорости потока как функции объёма лёгких. Наглядность отношения между потоком и объёмом позволяет более глубоко анализировать функциональные характеристики как верхних, так и нижних воздухопроводящих путей.

Рис. 3.Схематическое изображение кривой “поток-объём”.
Скоростные показатели, которые рассчитываются при проведении обследования поток-объём (ПОС, МОС25,50,75, СОС25-75), позволяют более детально судить о локализации обструкции преимущественно в области центральных или в области периферических дыхательных путей. Для регистрации ПОС используется также пикфлоуметрическое исследование.

Спирография и пневмотахография могут быть использованы для определения двух основных патофизиологических типов отклонения от нормы: рестриктивного и обструктивного. Рестриктивный вариант возникает в результате процессов, ограничивающих наполнение грудной клетки воздухом – изменения грудной клетки с деформацией и тугоподвижностью, наличие газа или жидкости в плевральной полости, массивные плевральные сращения, пневмосклеротические и фиброзные изменения лёгочной ткани, ателектаз, опухоли и т.д. Эти процессы препятствуют экскурсиям грудной клетки и расправлению лёгких, но чаще всего не влияют, или почти не влияют, на проходимость дыхательных путей. При обструктивных расстройствах ведущей патофизиологической аномалией является увеличение сопротивления, оказываемого дыхательными путями движению воздуха вследствие спазма гладкой мускулатуры бронхов, отека и воспалительной инфильтрации слизистой бронхов, увеличения количества вязкого секрета, деформации бронхов, экспраторного коллапса бронхов.

При обструктивном типе нарушений вентиляции спирограмма и кривая “поток-объём” выявляют ту или иную степень снижения ОФВ1, МОС25,50,75, СОС25-75, ИТ, ФЖЕЛ. Для обструкции преимущественно центральных дыхательных путей характерно более выраженное уменьшение ПОС и МОС25, при периферической обструкции больше снижаются МОС50 и МОС75. При начальных проявлениях обструкции ОФВ1, ИТ и ФЖЕЛ могут оставаться в пределах нормы, снижаются только МОС25,50,75.

Рис. 4. ЖЕЛ, ФЖЕЛ, структура ОЕЛ и кривые поток-объём при обструкции, сопровождающейся увеличением ОЕЛ

– нарушения умеренные; 2 – значительные; 3 – резкие.

Рис. 5. ЖЕЛ, ФЖЕЛ, структура ОЕЛ и кривые поток-объём при обструктивных нарушениях без увеличения ОЕЛ.

1 – нарушения умеренные; 2 – значительные; 3 – резкие.

Рестриктивный тип нарушений характеризуется снижением ОЕЛ, но, так как при данных исследованиях не представляется возможным определить ООЛ и ОЕЛ, обычно о рестрикции судят по уменьшению ЖЕЛ и её составляющих (РОвд, РО выд, Ёвд). ОФВ1 при рестрикции, если нет выраженного снижения ЖЕЛ, остаётся нормальным, ИТ остаётся в норме или выше нормы , скоростные показатели не изменены.

Рис. 6. ЖЕЛ, ФЖЕЛ, и структура ОЕЛ при рестриктивных нарушениях.

И при рестриктивном, и при обструктивном варианте нарушений вентиляции может наблюдаться изменение МОД и МВЛ. Увеличение МОД свидетельствует о гипервентиляции в состоянии покоя, чаще всего компенсаторного харктера, снижение МОД говорит о гиповентиляции при различных патологических состояниях. Снижение МВЛ может быть одним из ранних признаков уменьшения резервов дыхательного аппарата.

Достаточно часто у пациентов встречается смешанный тип нарушений вентиляционной функции, проявляющийся снижением и статических и динамических параметров вентиляции. Диагностику этого типа вентиляционных нарушений лучше проводить на основании анализа структуры ОЕЛ (уменьшение ОЕЛ и ООЛ в сочетании с признаками обструкции), т.к. ЖЕЛ иногда снижается при обструкции дыхательных путей без участия каких-либо ограничительных факторов.

Исследование структуры ОЕЛ, т.е. соотношения образующих её объёмных компонентов, помогает дифференцировать патофизиологические синдромы нарушений вентиляционной способности лёгких. Для определения ООЛ и ФОЕ применяются конвекционные методы, основанные на сохранении количества инертного индикаторного газа (азота или гелия) при его перемещении из ёмкости в ёмкость, а также барометрический метод – общая плетизмография. Хотя метод разведения гелия прост, его точнось зависит от полноты смешивания газа в лёгких и у пациентов с неравномерной вентиляцией результаты измерений могут быть неточными, кроме того процедура может занимать достаточно продолжительное время. Общая плетизмография является более быстрым и надёжным методом измерения объёма лёгких, однако требует более сложного технического оснащения. Принцип плетизмографии базируется на законе Бойля-Мариотта, согласно которому объём газа меняется обратно пропорционально приложенному давлению. Пациент при обследовании сидит в герметически закрытой кабине плетизмографа и дышит воздухом камеры через мундштук, который можно перекрывать электромагнитной заслонкой, изолируя дыхательные пути и лёгкие от объёма камеры. Обследуемый в конце спокойного выдоха делает короткий вдох и выдох при закрытой заслонке. Регистрация изменений давления в ротовой полости (как эквивалент альвеолярного давления) и внутригрудного объёма газа (как отражение колебаний давления в кабине) позволяют рассчитать ООЛ, ФОЕ, ОЕЛ, а также аэродинамическое (бронхиальное) сопротивление дыхательных путей Raw, характеризующее состояние просвета первых 8-10 генераций бронхов. Снижение ОЕЛ при неизменённой её структуре характерно для чистого (без сочетания с обструкцией) рестриктивного варианта нарушений вентиляционной способности лёгких. Абсолютная величина ООЛ и отношение ООЛ/ОЕЛ считаются важнейшими критериями при оценке эластичности лёгких и состояния бронхиальной проходимости. При значительном и стойком увеличении ООЛ/ОЕЛ% (50-60% и больше) можно говорить об эмфиземе лёгких.

Вышеперечисленные методы исследования позволяют установить не только тип нарушений ветиляции, но и степень отклонения тех или иных параметров от нормы. Границы нормы и отклонения от нормы при сравнении с должными показателями приведены в таблице:

Показатель	Норма	Условная	Отклонения показателя
			умеренные	значительные	резкие
ЖЕЛ, % должной % должной ОФВ1/ЖЕЛ,% % должной % должной % должной % должной % должной % должной	> 90 > 85 > 70 90-110 90-125 > 85 > 80 > 80 > 75	90-85 85-75 70-65 90-85 89-85 85-75 79-60 79-60 74-60	84-70 74-55 64-55 90-85 84-70 74-55 59-40 59-40 59-45	69-50 54-35 54-40 74-60 69-50 54-35 39-20 39-20 44-30	> 225 > +25

Нарушения вентиляционной функции внешнего дыхания могут приводить к развитию гипоксемии и гиперкапнии.

В заключении о состоянии вентиляционной функции указывается тип и степень выявленных нарушений, например: значительные нарушения вентиляции по обструктивному типу.

Исследования вентиляции можно дополнять бронходилатационными и бронхо-провокационными тестами. Бронходилатационные пробы применяются при обструктивном синдроме для выявления обратимого компонента обструкции – бронхоспазма. При наличии у пациента бронхоспазма ингаляция бронхолитического препарата через определённое время вызывает прирост функциональных показателей вентиляции, в частности ОФВ1, ПОС, МОС25,50,75. Рекомендации по оценке обратимости обструкции варьируют, но увеличение ОФВ1 на 15% и более по сравнению с исходной величиной можно рассматривать как положительную пробу. Бронхопровокационная проба представляет собой тест, помогающий определить восприимчивость дыхательных путей к различным бронхоконстрикторным агентам (гистамин, метахолин, аллергены, холодный воздух, физическая нагрузка и т.д.). Чаще всего проводится проба с фармакологическими раздражителями для диагностики бронхиальной астмы у пациентов с сомнительным диагнозом .

В условиях патологии возможны изменения не только вентиляции, но и диффузии, несмотря на то, что анатомо-физиологическая структура лёгких создаёт исключительно благоприятные условия для газообмена. Огромная площадь альвеолярной поверхности (70-80 м2) и обширная сеть лёгочных капилляров создают оптимальные условия для поглощения кислорода и выделения углекислого газа. Газообмен между альвеолярным воздухом и кровью совершается через альвеоло-капиллярную мембрану, которая состоит из эпителия альвеол, интерстициального слоя и эндотелия капилляров. На большей части поверхности газообмена общая толщина мембраны не превышает 1 мкм, достигая лишь на отдельных участках 5 мкм. Движение газа через альвеоло-капиллярную мембрану происходит путём диффузии, согласно закону Фика. В соответствии с этим законом, скорость переноса газа через мембрану прямо пропорциональна разнице парциального давления газа по обе стороны мембраны и константе мембраны, известной как диффузионная способность. Процесс диффузии кислорода в лёгких может считаться завершённым только после того, как молекулы кислорода вступят в химическую реакцию с гемоглобином, преодолев слой плазмы, стенку и слой протоплазмы эритроцита.

Диффузионные нарушения возникают при утолщении и изменении физико-химических свойств альвеоло-капиллярной мембраны (фиброзирующий альвеолит, канцероматоз, отёк лёгкого, саркоидоз и др.), уменьшении поверхности газообмена при уменьшении числа функционирующих альвеол и капилляров (сдавление и ателектаз лёгкого, недоразвитие лёгких, удаление части лёгкого), уменьшении количества крови в лёгочных капиллярах и уменьшении в ней гемоглобина . Всё это приводит к тому, что кровь покидает лёгочные капилляры раньше, чем успевает полностью завершиться её оксигенация. Диффузионные нарушения отражаются только на обмене кислорода, обладающего худшими, чем углекислый газ, диффузионными свойствами, и могут приводить к гипоксемии.

В клинической практике используются три метода измерения диффузионной способности лёгких (ДЛ), основанные на определении коцентрации окиси углерода (СО по молекулярной массе и растворимости близок к кислороду, но обладает в 210 раз большим сродством к гемоглобину) : метод одиночного вдоха, метод устойчивого состояния и метод возвратного дыхания. Наиболее широко применяется метод одиночного вдоха . При этом методе пациент из положения максимального выдоха вдыхает газовую смесь с низким содержанием СО (0,3%) и незначительным количеством гелия (10%) и задерживает дыхание на 10с, после чего делает полный выдох. Во время задержки дыхания некоторое количество СО диффундирует из альвеол в кровь. Это количество рассчитывается, исходя из содержания СО в альвеолярном газе в начале и в конце 10-секундной задержки дыхания. Альвеолярный объём, в котором происходил газообмен , измеряют по разведению гелия. На основании изменения концентрации СО во время задержки дыхания рассчитывается ДЛ. Используется также выражение ДЛ на 1 л объёма легких.

Для оценки состояния диффузионной способности лёгких, как и вентиляционной, производится сравнение полученных данных с должными показателями. В норме ДЛ составляет более 85% от должной, условная норма лежит в пределах 85-75% от должной. При умеренных нарушениях она снижается до 74-55%, при значительных – до 54-35% и при резких – менее 35% от должной величины.

Результаты большинства функциональных исследований внешнего дыхания зависят от усилий пациента и его желания сотрудничать с персоналом, проводящим обследование. В связи с этим , проведение тестов требует соблюдения методики исследования и предварительного инструктажа обследуемого. Должны быть записаны возраст, рост и вес, необходимые для расчёта должных величин. Пациент перед тестом должен избегать курения, энергичных физических упражнений, употребления алкоголя, обильной еды за 2 часа до исследования. Нельзя обследоваться в одежде, сдавливающей грудную клетку и затрудняющей движения брющной стенки, следует избегать использования бронходилататоров короткого действия (не менее чем за 4 часа до теста). Эти требования необходимо сообщить пациенту во время назначения исследования. Если пациент использовал перед обследованием бронхолитические препараты (ингаляционные или принимаемые внутрь), он должен сообщить об этом лаборанту и эти сведения должны быть записаны в протоколе теста.

Вышеперечисленные методы в ряде случаев необходимо дополнять исследованием газового состава крови, включающим определение степени насыщения крови кислородом (SaO2), парциального давления кислорода в артериальной крови (PaO2) и парциального давления углекислоты в артериальной крови (PaCO2) для выявления признаков дыхательной недостаточности. Cнижение SaO2 (норма –93-96%) и PaO2 (норма – 70-80 мм рт. ст.) указывает на артериальную гипоксемию; увеличение PaСO2 (норма 35–45 мм рт. ст) свидетельствует о гиперкапнии .

Литература

1. 
   Руководство по клинической физиологии дыхания / Под ред. Шика Л.Л., Канаева Н.Н. – Л.: Медицина, 1980.
2. 
   Болезни органов дыхания. Руков. для врачей в 4 томах / Под ред. Палеева Н.Р. – М., 1989.
3. 
   М. А. Гриппи. Патофизиология лёгких / М., Бином, 1997.
4. 
   Организация работы по исследованию функционального состояния лёгких методами спирографии и пневмотахографии и применеие этих методов в клинической практике: (Методические указания.) / Сост.: Турина О.И.,Лаптева И.М.,Калечиц О.М.,Маничев И.А.,Щербицкий В.Г. – Мн., 2002.

СИСТЕМА ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ

Наименование параметра	Значение
Тема статьи:	СИСТЕМА ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ
Рубрика (тематическая категория)	Спорт

В условиях спортивной деятельности к аппарату внешнего дыхания предъявляются чрезвычайно высокие требования, реализация которых обеспечивает эффективное функционирование всœей кардио-респираторной системы. Несмотря на то что внешнее дыхание не является главным лимитирующим звеном в комплексе систем, транспортирующих Ог, оно является ведущим в формировании крайне важно го кислородного режима организма.

Функциональное состояние системы внешнего дыхания оценивается как по данным общеклинического обследования, так и путем использования инструментальных медицинских методик. Обычное клиническое исследование спортсмена (данные анамнеза, пальпации, перкуссии и аускультации) позволяет врачу в подавляющем большинстве случаев решить вопрос об отсутствии или наличии патологического процесса в легких. Естественно, что только вполне здоровые легкие подвергаются углубленному функциональному исследованию, целью которого является диагностика функциональной готовности спортсмена.

При анализе системы внешнего дыхания целœесообразно рассматривать несколько аспектов: работу аппарата͵ обеспечивающего дыхательные движения, легочную вентиляцию и ее эффективность, а также газообмен.

Под влиянием систематической спортивной деятельности увели чивается сила мускулатуры, осуществляющей дыхательные движения (диафрагмы, межреберных мышц), благодаря чему происходит крайне важно е для занятий спортом усиление дыхательных движений и, как следствие, увеличение вентиляции легких.

Сила дыхательной мускулатуры измеряется с помощью пнев-мотонометрии, пневмотахометрии и других косвенных методов. Пневмотонометр измеряет то давление, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ развивается в легких при натуживании или при напряженном вдохе. ʼʼСилаʼʼ выдоха (80-200 мм рт. ст.) намного превосходит ʼʼсилуʼʼ вдоха (50- 70 мм рт. ст.).

Пневмотахометр измеряет объёмную скорость потока воздуха в воздухоносных путях при форсированном вдохе и выдохе, выражаемую в л/мин. По данным пневмотахометрии судят о мощности вдоха и выдоха. У здоровых нетренированных людей отношение мощности вдоха к мощности выдоха близко к единице. У больных людей это соотношение всœегда меньше единицы. У спортсменов же, напротив - мощность вдоха превышает (иногда существенно) мощность выдоха; соотношение мощность вдоха: мощность выдоха достигает 1,2-1,4. Относительное увеличение мощности вдоха у спортсменов чрезвычайно важно, так как углубление дыхания идет в основном за счёт использования резервного объёма вдоха. Это особенно ярко проявляется в плавании: как известно, вдох у пловца чрезвычайно кратковременен, в то время как выдох, выполняющийся в воду, значительно продолжительнее.

Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) - это та часть общей емкости легких, о которой судят по максимальному объёму воздуха, который можно выдохнуть после максимального вдоха. ЖЕЛ подразделяется на 3 фракции: резервный объём выдоха, дыхательный объём, резервный объём вдоха. Она определяется с помощью водяного или сухого спирометра. При определœении ЖЕЛ крайне важно учитывать позу испытуемого: при вертикальном положении тела величина этого показателя наибольшая.

ЖЕЛ является одним из важнейших показателœей функционального состояния аппарата внешнего дыхания (вот почему ее не следует рассматривать в разделœе физического развития). Ее величины зависят как от размеров легких, так и от силы дыхательной мускулатуры. Индивидуальные значения ЖЕЛ оцениваются путем составления полученных при исследовании величин с должными. Предложен ряд формул, с помощью которых можно рассчитывать должные величины ЖЕЛ. Οʜᴎ в какой-либо степени базируются на антропометрических данных и на возрасте испытуемых.

В спортивной медицинœе для определœения должной величины ЖЕЛ целœесообразно пользоваться формулами Болдуина, Курнана и Ричардса. Эти формулы связывают должную величину ЖЕЛ с ростом человека, его возрастом и полом. Формулы имеют следующий вид:

ЖЕЛ муж. = (27,63 -0,122 X В) X L

ЖЕЛ жен. = (21,78 - 0,101 X В) X L, где В - возраст в годах; L - длина тела в см.

В нормальных условиях ЖЕЛ не бывает менее 90% от должной ее величины; у спортсменов она чаще всœего больше 100% (табл. 12).

У спортсменов величина ЖЕЛ колеблется в чрезвычайно широких пределах - от 3 до 8 л. Описаны случаи увеличения ЖЕЛ у мужчин до 8,7 л, у женщин - до 5,3 л (В. В. Михайлов).

Наибольшие величины ЖЕЛ наблюдаются у спортсменов, тренирующихся преимущественно на выносливость и обладающих самой высокой кардио-респираторной производительностью. Из сказанного, естественно, не следует, что изменение ЖЕЛ должна быть использовано для предсказания транспортных возможностей всœей кардио-респираторной системы. Дело в том, что развитие аппарата внешнего дыхания должна быть изолированным, при этом остальные звенья кардио-респираторной системы, и в частности сердечнососудистой системы, ограничивают транспорт кислорода.

Таблица 12. Некоторые показатели внешнего дыхания у спортсменов различных специализаций (средние данные по А. В. Чаговадзе)

Данные о величинœе ЖЕЛ могут иметь определœенное практическое значение для тренера, так как максимальный дыхательный объём, который обычно достигается при предельных физических нагрузках, равен примерно 50% от ЖЕЛ (а у пловцов и гребцов до 60-80%, по В. В. Михайлову). Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, зная величину ЖЕЛ, можно предсказать максимальную величину дыхательного объёма и таким образом судить о степени эффективности легочной вентиляции при максимальном режиме физической нагрузки.

Совершенно очевидно, что чем больше максимальная величина дыхательного объёма, тем экономичнее использование кислорода организмом. И наоборот, чем меньше дыхательный объём, тем выше частота дыханий (при прочих равных условиях) и, следовательно, большая часть потребленного организмом кислорода будет расходоваться на обеспечение работы самой дыхательной мускулатуры.

Б. Е. Вотчал впервые обратил внимание на то, что при определœении ЖЕЛ важная роль принадлежит скорости выдоха. В случае если производить выдох с чрезвычайно большой скоростью, то такая форсированная ЖЕЛ. меньше определœенной обычным способом. Впоследствии Тиффно использовал спирографическую технику и начал рассчитывать форсированную ЖЕЛ по тому максимальному объёму воздуха, который можно выдохнуть за 1 с (рис. 25).

Определœение форсированной ЖЕЛ имеет чрезвычайно большое значение для спортивной практики. Это объясняется тем, что, несмотря на укорочение длительности дыхательного цикла при мышечной работе, дыхательный объём должен быть увеличен в 4-6 раз по сравнению с данными покоя. Соотношение форсированной ЖЕЛ и ЖЕЛ у спортсменов часто достигает высоких величин, (см. табл. 12).

Легочная вентиляция (VE) является важнейшим показателœем функционального состояния системы внешнего дыхания. Она характеризует собой объём воздуха, выдыхаемого из легких в течение 1 мин. Как известно, при вдохе не весь воздух поступает в легкие. Часть его остается в дыхательных путях (трахее, бронхах) и не имеет контакта с кровью, а в связи с этим не принимает непосредственного участия в газообмене. Это воздух анатомического мертвого пространства, объём которого составляет 140-180 см3 Вместе с тем, не весь воздух, поступающий в альвеолы, участвует в газообмене с кровью, так как кровоснабжение некоторых альвеол, даже у вполне здоровых людей, должна быть ухудшенным или отсутствовать вообще. Этот воздух определяет объём так называемого альвеолярного мертвого пространства, величина которого в покое невелика. Суммарный объём анатомического и альвеолярного мертвого пространства составляет объём дыхательного или, как его еще называют, физиологического мертвого пространства. У спортсменов он составляет обычно 215-225 см3. Дыхательное мертвое пространство иногда неверно обозначают ʼʼвреднымʼʼ пространством. Дело в том, что оно крайне важно (совместно с верхними дыхательными путями) для полного увлажнения вдыхаемого воздуха и нагревания его до температуры тела.

Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, определœенная часть вдыхаемого воздуха (в покое примерно 30%) не участвует в газообмене, и лишь 70% его достигает альвеол и принимает непосредственное участие в газообмене с кровью. При физической нагрузке эффективность легочной вентиляции закономерно повышается: объём эффективной альвеолярной вентиляции достигает 85% от общей легочной вентиляции.

Легочная вентиляция равна произведению дыхательного объёма (Vt) на частоту дыханий в 1 мин (/). Обе эти величины бывают рассчитаны по спирограмме (см. рис. 25). На этой кривой регистрируются изменения объёма каждого дыхательного движения. В случае если прибор оттарирован, то амплитуда каждой волны спирограммы, соответствующей дыхательному объёму, должна быть выражена в см3 или в мл. Зная скорость движения лентопротяжного механизма, по спирограмме можно легко подсчитать частоту дыханий.

Легочная вентиляция определяется и более простыми способами. Один из них, применяемый весьма широко в медицинской практике при исследовании спортсменов не только в покое, но и при физической нагрузке, состоит по сути в том, что испытуемый дышит через специальную маску или загубник в мешок Дугласа. Объем воздуха, наполнивший мешок, определяют, пропуская его через ʼʼгазовые часыʼʼ. Полученные данные делят на время, в течение которого выдыхаемый воздух собирался в мешок Дугласа.

Легочная вентиляция выражается в л/мин в системе BTPS. Это означает, что объём воздуха приводится к условиям температуры 37°, полному насыщению водяными парами и окружающему атмосферному давлению.

У спортсменов в условиях покоя легочная вентиляция либо соответствует нормальным стандартам (5-12 л/мин), либо несколько превосходит их (18 л/мин и более). Важно отметить, что легочная вентиляция увеличивается обычно за счёт углубления дыхания, а не за счёт его учащения. Благодаря этому не происходит избыточного расхода энергии на работу дыхательной мускулатуры. При максимальной мышечной работе легочная вентиляция может достигать значительных величин: описан случай, когда она равнялась 220 л/мин (Новакки). При этом чаще всœего легочная вентиляция достигает в этих условиях 60-120 л/мин BTPS. Более высокая Ve резко увеличивает запрос на снабжение дыхательной мускулатуры кислородом (до 1-4 л/мин).

Дыхательный объём у спортсменов весьма часто оказывается увеличенным. Он может достигать 1000-1300 мл. Наряду с этим у спортсменов бывают и совершенно нормальные величины дыхательного объёма - 400-700 мл.

Механизмы увеличения дыхательного объёма у спортсменов не вполне ясны. Этот факт должна быть объяснен и повышением общей емкости легких, благодаря чему в легкие попадает большее количество воздуха. В тех случаях, когда у спортсменов регистрируется крайне низкая частота дыханий, увеличение дыхательного объёма носит компенсаторный характер.

При физической нагрузке дыхательный объём отчетливо растет лишь при относительно небольших ее мощностях. При околопредельных и предельных мощностях он практически стабилизируется, достигая 3-3,5 л/мин. Это легко обеспечивается у спортсменов с большой ЖЕЛ. В случае если ЖЕЛ невелика и составляет 3-4 л, то такой дыхательный объём должна быть достигнут только путем использования энергии так называемых дополнительных мышц. У спортсменов с фиксированной частотой дыханий (к примеру, у гребцов) дыхательный объём может достигать колоссальных величин - 4,5- 5,5 л. Естественно, что это возможно лишь при условии, что ЖЕЛ достигает 6,5-7 л.

Частота дыханий у спортсменов в условиях покоя (отличных от условий основного обмена) колеблется в довольно широких пределах (нормальный диапазон колебаний этого показателя 10-16 движений в минуту). При физической нагрузке частота дыханий увеличивается пропорционально ее мощности, достигая 50-70 дыханий в минуту. При предельных режимах мышечной работы частота дыханий должна быть еще больше.

Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, легочная вентиляция при относительно легкой мышечной работе увеличивается за счёт увеличения как дыхательного объёма, так и частоты дыханий, а при напряженной мышечной работе - за счёт увеличения частоты дыханий.

Наряду с исследованием перечисленных показателœей о функциональном состоянии системы внешнего дыхания можно судить на основании некоторых простых функциональных проб. В практике широко применяется проба, с помощью которой определяется максимальная вентиляция легких (МВЛ). Эта проба состоит в произвольном максимальном усилении дыхания в течение 15-20 с (см. рис. 25). Объем такой произвольной гипервентиляции в последующем приводится к 1 мин и выражается в л/мин. Величина МВЛ достигает 200-250 л/мин. Кратковременность этой пробы связана с быстрой утомляемостью дыхательных мышц и развитием гипокапнии. И всœе же эта проба дает определœенное представление о возможности произвольно увеличить легочную вентиляцию (см. табл. 12). Сегодня о максимальной вентиляционной возможности легких судят по реальной величинœе легочной вентиляции, зарегистрированной при предельной работе (в условиях определœения МПК).

Сложность анатомического строения легких обусловливает тот факт, что даже в совершенно нормальных условиях не всœе альвеолы вентилируются одинаково. По этой причине некоторая неравномерность вентиляции определяется и у вполне здоровых людей. Увеличение объёма легких у спортсменов, происходящее под влиянием спортивной тренировки, повышает вероятность возникновения неравномерности вентиляции. Для установления степени этой неравномерности применяется ряд сложных методов. Во врачебно-спортивной практике об этом феномене позволяет судить анализ капнограммы (рис. 26), которая регистрирует изменение концентрации углекислого газа в выдыхаемом воздухе. Незначительная степень неравномерности легочной вентиляции характеризуется горизонтальным направлением альвеолярного плато (а-в на рис. 26). В случае если же плато нет, а кривая постепенно повышается по мере выдоха, то можно говорить о значительной неравномерности вентиляции легких. Рост напряжения CO2 во время выдоха указывает на то, что выдыхаемый воздух неодинаков по концентрации углекислоты, так как в его общий поток постепенно поступает воздух из плохо вентилируемых альвеол, где концентрация СО2 увеличена.

Обмен О2 и СО2 между легкими и кровью осуществляется через альвеоло-капиллярную мембрану. Она состоит из альвеолярной мембраны, межклеточной жидкости, содержащейся между альвеолой и капилляром, капиллярной мембраны, плазмы крови и стенки эритроцита. Эффективность переноса кислорода через такую аль-веоло-капиллярную мембрану характеризует состояние диффузионной способности легких, которая является количественной мерой переноса газа за единицу времени при данной разности его парциального давления по обе стороны мембраны.

Диффузионная способность легких определяется рядом факторов. Среди них важную роль играет поверхность диффузии. Речь идет о той поверхности, в которой происходит активный обмен газа между альвеолой и капилляром. Поверхность диффузии может уменьшаться как за счёт запустевания альвеол, так и за счёт числа действующих капилляров. Необходимо учитывать, что определœенный объём крови из легочной артерии попадает в легочные вены по шунтам, минуя капиллярную сеть. Чем больше диффузионная поверхность, тем эффективнее осуществляется газообмен между легкими и кровью. При физической нагрузке, когда резко возрастает число активно функционирующих капилляров малого круга кровообращения, поверхность диффузии увеличивается, благодаря чему становится больше поток кислорода через альвеоло-капиллярную мембрану.

Другим фактором, определяющим легочную диффузию, является толщина альвеоло-капиллярной мембраны. Чем толще эта мембрана, тем ниже диффузионная способность легких, и наоборот. Недавно было показано, что под влиянием систематических физических нагрузок толщина альвеоло-капиллярной мембраны уменьшается, увеличивая тем самым диффузионную способность легких (Масорра).

В нормальных условиях диффузионная способность легких несколько превышает 15 мл О2 мин/мм рт. ст. При физической нагрузке она увеличивается более чем в 4 раза, достигая 65 мл О2 мин/мм рт. ст.

Интегральным показателœем газообмена в легких, а равным образом и всœей системы транспорта кислорода является максимальная аэробная мощность. Это понятие характеризует собой то предельное количество кислорода, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ должна быть использовано организмом в единицу времени. Важно заметить, что для суждения о величинœе максимальной аэробной мощности производят пробу с определœением МПК (см. гл. V).

На рис. 27 показаны факторы, определяющие величину максимальной аэробной мощности. Непосредственными детерминантами МПК являются минутный объём кровотока и артериовенозная разница. Надо заметить, что оба эти детерминанта в соответствии с уравнением Фика находятся в реципрокных взаимоотношениях:

Vo2max = Q * AVD , где (по международной символике) Vo2max - МПК; Q - минутный объём кровотока; AVD - артериовенозная разница.

Иными словами, увеличение Q при данном Vo2max всœегда сопровождается уменьшением AVD. В свою очередь, величина Q зависит от произведения ЧСС на ударный объём, а величина AVD - от разности содержания О2 в артериальной и венозной крови.

В таблице 13 показано, какие колоссальные изменения претерпевают кардио-респираторные показатели покоя, когда система транспорта О2 работает в предельном режиме.

Таблица 13. Показатели системы транспорта О2 в покое и при максимальной нагрузке (средние данные) у тренирующихся на выносливость

Максимальная аэробная мощность у спортсменов любых специализаций выше, чем у здоровых нетренированных людей (табл. 14). Это связано как со способностью кардио-респираторной системы к большему переносу кислорода, так и с большей потребностью в нем со стороны работающих мышц.

Таблица 14. Максимальная аэробная мощность у спортсменов и нетренированных (средние данные по Вилмору, 1984)

Вид спорта		Лужчины		Женщины
мпк	Возраст, лет	мпк	Возраст, лет
л/мин	мл/мин/кг		л/мнн	мл/мин/кг
Зег по пересеченной местности	5,10			3,64
Ориентирование	5,07			3,10
Бег на длинные дистанции	4,67			3,10
Велосипедный (шоссе)	5,13			3,13
Конькобежный	5,01			3,10
Гребля академическая	5,84			4,10
Горнолыжный	4,62			3,10
Гребля на байдарках и каноэ	4,67			3,52
Плавание	4,52			1,54
Борьба	4,49			2,54
Гандбол	4,78			-	-	-
Фигурное катание на коньках	3,49			2,38
Футбол	4,41			-	-	-
Хоккей с шайбой	4,63			-	-	-
Волейбол	4,78			-	-	-
Гимнастика	3,84			2,92
Баскетбол	4,44			2,92
Тяжелая атлетика	3,84			-	-	-
Л/а (ядро, диск)	4,84			-	-	-
Нетренированные	3,14			2,18

У здоровых нетренированных мужчин максимальная аэробная мощность равна примерно 3 л/мин, а у женщин - 2,0-2,2 л/мин. При пересчете на 1 кг веса у мужчин величина максимальной аэробной мощности составляет 40-45 мл/мин/кг, а у женщин - 35-40 мл/мин/кᴦ. У спортсменов максимальная аэробная мощность должна быть в 2 раза больше. В отдельных наблюдениях МПК у мужчин превышало 7,0 л/мин STPD (Новакки, Н. И. Волков).

Максимальная аэробная мощность весьма тесно связана с характером спортивной деятельности. Наиболее высокие величины максимальной аэробной мощности отмечаются у спортсменов, тренирующихся на выносливость (лыжников, бегунов на средние и длинные дистанции, велосипедистов и др.), - от 4,5 до 6,5 л/мин (при пересчете на 1 кг веса выше 65-75 мл/мин/кг). Наименьшие величины максимальной аэробной мощности отмечаются у представителœей скоростно-силовых видов спорта (тяжелоатлетов, гимнастов, прыгунов в воду) - обычно меньше 4,0 л/мин (при пересчете на 1 кг веса менее 60 мл/мин/кг). Промежуточное положение занимают специализирующиеся в спортивных играх, борьбе, боксе, беге на короткие дистанции и др.

Максимальная аэробная мощность у женщин-спортсменок ниже, чем у мужчин (см. табл. 14). При этом закономерность, заключающаяся в том, что максимальная аэробная мощность особенно высока у тренирующихся на выносливость, сохраняется и у женщин.

Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, наиболее важной функциональной характеристикой кардио-респираторной системы у спортсменов является увеличение максимальной аэробной мощности.

Определœенную роль в оптимизации внешнего дыхания играют верхние дыхательные пути. При умеренных нагрузках дыхание может осуществляться через носовую полость, имеющую ряд недыхательных функций. Так, носовая полость является мощным рецепторным полем, воздействующим на многие вегетативные функции, и в частности на сосудистую систему. Специфические структуры слизистой носовой полости осуществляют интенсивную очистку вдыхаемого воздуха от пылевых и других частиц и даже от газовых компонентов воздуха.

При выполнении большинства спортивных упражнений дыхание осуществляется через рот. При этом проходимость верхних дыхательных путей увеличивается, легочная вентиляция становится более эффективной.

Верхние дыхательные пути сравнительно часто становятся местом развития воспалительных заболеваний. Одной из причин этого является охлаждение, дыхание холодным воздухом. У спортсменов такие заболевания встречаются редко благодаря закалке, высокой резистентности физически развитого организма.

Острыми респираторными заболеваниями (ОРЗ), имеющими вирусную природу, спортсмены болеют почти в два раза реже, чем нетренированные люди. Несмотря на кажущуюся безобидность этих заболеваний, лечение их должно проводиться до полного выздоровления, так как у спортсменов отмечено частое возникновение осложнений. У спортсменов наблюдаются также воспалительные заболевания трахеи (трахеит) и бронхов (бронхит). Их развитие также связано с вдыханием холодного воздуха. Определœенная роль принадлежит пылевой загрязненности воздуха из-за нарушений гигиенических требований к местам проведения тренировок и соревнований. При трахеите и бронхите ведущим симптомом является сухой, раздражающий кашель. Температура тела повышается. Эти заболевания часто сопутствуют ОРЗ.

Наиболее тяжелым заболеванием внешнего дыхания у спортсменов является воспаление легких (пневмония), при котором воспалительный процесс поражает альвеолы. Различают крупозную и очаговую пневмонии. Первая из них характеризуется слабостью, головной болью, повышением температуры до 40°С и выше, ознобом. Кашель вначале сухой, а затем он сопровождается отделœением мокроты, которая приобретает ʼʼржавуюʼʼ окраску. Отмечается боль в грудной клетке. Заболевание лечат в условиях клинического стационара. При крупозной пневмонии поражена целая доля легкого. При очаговой пневмонии отмечается воспаление отдельных долек или групп долек легких. Клиническая картина очаговой пневмонии полиморфна. Лечение ее лучше вести в стационарных условиях. После полного выздоровления спортсмены должны долгое время находиться под наблюдением врача, так как течение пневмонии у них может проходить на фоне снижения иммуно-рези-стентности организма.

СИСТЕМА ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ - понятие и виды. Классификация и особенности категории "СИСТЕМА ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ" 2017, 2018.

С каждым годом возрастает массовость спорта. Совместно с врачами спортивной медицины врачи общей лечебно-профилактической сети наблюдают за спортсменами, оценивают состояние здоровья, функциональное состояние систем и органов, лечат спортсменов. У спортсменов имеются особенности состояния систем и органов, в том числе и системы внешнего дыхания.

В настоящее время культивируется более 100 видов спорта.

Функциональное состояние системы внешнего дыхания спортсменов оценивают, применяя общепринятые величины, разработанные для популяции вообще, а не специализированные, «спортивные». Чисто «спортивные» величины не являются рациональными. Главной задачей наблюдения является выявление и оценивание сдвигов в функциональном состоянии системы внешнего дыхания у одних спортсменов по сравнению с другими и с людьми, которые не занимаются спортом.

Исследуя функциональное состояние системы внешнего дыхания у спортсменов является разумным различать «функциональные возможности» и «функциональные ». жизненной емкости легких (ЖЕЛ) указывает только на потенциальные возможности роста дыхательного обьема (ДО) при физической нагрузке и при других условиях, когда это необходимо. Величина минутной вентиляции легких (МВЛ) показывает, в какой мере эти возможности используются в действительности. В связи с этим можно рекомендовать упражнения, которые либо развивают функциональные возможности, либо развивают умение использовать эти возможности, т. е. функциональные способности.

При традиционном врачебном осмотре систему дыхания изучают после сердечно-сосудистой системы, главной системы жизнеобеспечения организма. По мере , как увеличивается выполняемой физической нагрузки, прекращается рост потребления кислорода: как только минутный сердечный обьем достигает своего предела. Минутный сердечный обьем является фактором, который ограничивает способности кислородтранспортной системы в целом.

Из-за большой энергоемкости носового дыхания спортсмены вынуждены переходить на ротовое, при котором рабочее гиперпноэ достигает 60л\ . Ежедневные многочасовые тренировки в течение ряда лет поддерживают большие обьемы дыхания. Если тренировки проходят в зонах с загрязненным воздухом, то эти обьемы могут стать реальным патогенным фактором. При переключении на ротовое дыхание примерно в

6 600 раз увеличивается, по сравнению с состоянием покоя, проникновение в легкие примесей вредных газов.

Изменения, которые развиваются по мере адаптации к требованиям спорта в организме вообще и в дыхательной системе в частности, определяют различия в возникновении и течении заболеваний органов дыхания у спортсменов по сравнению с людьми, незанимающимися спортом.