Студопедия.Орг Главная | Случайная страница | Контакты | Мы поможем в написании вашей работы!  
 

ЧЕЛОВЕКА. 2.1. Физиология дыхания и кровообращения



2.1. Физиология дыхания и кровообращения

Известно, что жизнь организма возможна только при условии по­полнения энергии, которая непрерывно расходуется. Свои энергетические расходы организм покрывает за счет той энергии, которая освобождается при окислении питательных веществ, а для обеспечения окислительных процессов необходимо постоянное поступление кислорода. Однако при окислительных процессах образуются продукты распада, в первую очередь углекислый газ, который должен быть удален из организма. Эти функции осуществляют органы дыхания и кровообращения.

Дыхание — сложный, непрерывно совершающийся процесс, сос­тоящий как бы из трех фаз:

- внешнего дыхания, обеспечивающего газообмен между внешней
средой и кровью;

- транспортировки газов кровью;

- внутреннего или тканевого дыхания, заключающегося в исполь­
зовании доставленного кислорода на окислительные нужды.

Внешнее дыхание у человека осуществляется легкими.

Дыхательные пути начинаются от входных отверстий носа и рта и продолжаются через дыхательное горло (гортань) и трахею. Последняя делится на бронхи, каждый из которых, последовательно раздваиваясь, образует так называемое бронхиальное дерево. Бронхи самого малого диа­метра — бронхиолы — заканчиваются расширеньями — легочными пузырь­ками (альвеолами). В легких человека находится около 700 млн. альвеол, диаметром 0,2 мм каждая, и составляют общую площадь легких примерно 90 м2. Через альвеолы кислород поступает в кровь, которая расходится по кровеносной системе, отдавая для питания тканям кислород и принимая углекислый газ.

Так как газообмен происходит только в альвеолах, то все дыхательное пространство, начиная от входных сечений носа и рта, названо "мертвым" или "вредным" пространством.

Дыхательный центр находится в заднем головном мозгу, а дыхате­льные движения регулируются рефлекторно. В стенках легких находятся окончания центростремительных волокон блуждающего нерва. При нервном импульсе на дыхательные (межреберные) мышцы они сокращаются и грудная клетка увеличивается в объеме. Благодаря эластичности стенок и отрицательному давлению между легкими и серозной поверхностью груд­ной клетки, легкие растягиваются — происходит вдох.


Растяжение стенок легких раздражает окончания центростремите­льных волокон блуждающего нерва, это возбуждение поступает к дыхате­льному центру и тормозит его деятельность. Дыхательные мышцы перестают получать возбуждение и расслабляются, грудная клетка опускается, объем ее уменьшается и происходит выдох. Таким образом, происходит как бы саморегуляция: вдох вызывает выдох, а выдох — вдох. В спокойном состоя­нии человек делает 12-20 вдохов и выдохов в минуту, весной частота дыха­ния в среднем на 1/3 выше, чем осенью.

Жизненная емкость легких определяется спирометром — прибором для измерения количества воздуха, выделенного при максимальном выдохе после глубокого вдоха. Объем воздуха в легких измеряется с точностью до 100 см3. У мужчин на 1 кг веса должно быть в среднем 60 м3 воздуха. Напри­мер, при весе 70 кг нормальная жизненная емкость легких 4200 см3.

При тяжелой и очень тяжелой работе в кислородных изолирующих противогазах (КИП), когда на организм действует физическая нагрузка, в органах дыхания происходят некоторые изменения:

- увеличивается "мертвое" пространство. Это происходит в результате
расслабления поперечно-гладких мышечных волокон;

- учащаются дыхательные движения в результате нервных влияний
и накоплений в крови угольной кислоты;

- повышается легочная вентиляция.
Температурно-влажностный режим дыхательной системы КИП —

теплопроводный, дыхательная смесь в дыхательном мешке имеет почти такую же температуру, как и окружающая среда. Поэтому при работе в подвалах или трюмах корабля с высокой температурой, дыхательная смесь сильно нагревается и отрицательно действует на психику газодымозащит-ника. Относительная влажность дыхательной смеси в противогазе под­держивается до 100% за счет паров воды при выдыхании, 18,5% влажности химпоглотителя и пота с лицевой части тела.

Дыхание в средствах индивидуальной защиты органов дыхания и зрения (СИЗОД) должно быть не частым, а глубоким и равномерным. Вдыхать следует через рот, а выдыхать — через нос. Выдох должен быть несколько длиннее вдоха. Одним из способов отработки правильного дыхания является упражнение в кратковременном беге с подсчетом для контроля числа шагов. При этом на три шага производится вдох, на пять — выдох.

Выполняя работу в СИЗОД, необходимо приспосабливать свое дыха­ние к характеру рабочих движений.

Например, при перелопачивании песка, переноске дров, во время наклона туловища следует делать медленный выдох, а при разгибании — глубокий вдох. При таком вдыхании кровь хорошо обогащается кислородом, правильно работает КИП, выдыхаемый воздух легче очищается в регене­ративном патроне от углекислого газа, периодически срабатывает избыточ­ный клапан и своевременно обнаруживаются неисправности.

При тяжелой продолжительной работе и частом дыхании периоди­чески срабатывает механизм легочного автомата и почти не работает избы-


точный клапан, в результате процентное содержание азота в дыхательном мешке увеличивается.

Из таблицы 2.1. видно, что вдыхаемый воздух имеет в своем составе 78,03% азота, а выдыхаемый — 78,5%, разница после каждого дыхательного движения составляет 0,47%. Этот азот поступает из организма при окисле­нии и видоизменении белков.

Таблица 2.1

Воздух при спокойном дыхании Состав воздуха, %
О2 со2 N2
Вдыхаемый 20,96 0,02 78,03
Альвеолярный 13,70 5,60 80,70
Выдыхаемый 16,40 4,10 78,50

Кроме того, имеющийся в баллоне медицинский кислород в своем составе содержит около 99,0% кислорода и 1% азота. При емкости баллона в 1 л (КИП-8) с давлением 200 атм имеется 198 л кислорода и 2 л азота.

Азот, как инертный газ, в реакцию с ХП-И не вступает, накапли­вается в дыхательном мешке и, если не работает периодически избыточ­ный клапан, количество его в воздухе дыхательного мешка увеличивается, а процентное содержание кислорода опасно сокращается, возможно азот­ное "опьянение". Поэтому необходимо через 30 мин работы в КИП нажать на кнопку аварийного клапана, продолжительностью 2-4 с и промыть кислородом дыхательный мешок до срабатывания избыточного клапана.

Кровь вместе с лимфой является внутренней средой организма и выполняет следующие основные функции:

разносит по организму питательные вещества: углеводы поступают в орга­низм в виде полисахаридов (крахмал, клетчатка), затем расщепляются до диса-харидов (сахар тростниковый, свекличный) и преобразовываются в моносахариды (глюкоза, фруктоза, лактоза и др.);


Рис. 2.1. Принцип газообмена в легких

белки (мясо, рыба и др.) — распадаются до аминокислот;


жиры (растительные и животные) — распадаются на глицерин и жирные кислоты;

выносит из организма продукты распада — молочную кислоту, соли, мо­чевину и др.;

доставляет в клетки кислород и выносит из них углекислый газ;

осуществляет защиту организма от вредных веществ и инородных тел.

Составляющими крови являются:

плазма — куда входит 90-92% воды и 10-8% сухого остатка (белки, глю­коза, мочевина, аминокислоты и не органические соли К, Na, Ca и т. д.);

эритроциты, которые образуются в красном костном мозгу и селезенке, где и созревают. Продолжительность жизни эритроцита 90-125 дней (3-4 месяца). За сутки заменяется примерно 25 г крови (за 70 лет жизни костный мозг дает 650 кг эритроцитов). У мужчин в 1 мм3 крови находится 4,5-5 млн. эритроцитов. Число их меняется при некоторых физиологических условиях (мышечная работа, работа на высотах). В эритроцитах находится вещество красного цвета — гемоглобин (Нв), который является основным переносчиком газов в крови, имеет непрочное соединение с кислородом и углекислым газом и прочное соединение с окисью углерода. В каждом эритроците содержится около 270 млн. молекул гемоглобина. Гемоглобин, соединенный с кислородом, имеет формулу НВО3 и называется окси-гемоглобином, а соединенный с углекислым газом — имеет формулу НВСО3 и называется бикарбонатом;

лейкоциты — бесцветные клетки, образующиеся в красном костном моз­гу, в лимфатических сосудах и селезенке. Количество их в 1 мм3 крови 6-8 тысяч. Их количество не постоянно и особенно увеличивается при инфекционных забо­леваниях. (За 70 лет жизни костный мозг дает 1000 кг лейкоцитов). Важнейшей функцией лейкоцитов является защита организма от микроорганизмов, прони­кающих в кровь и ткани. После тяжелой и очень тяжелой работы количество лей­коцитов в крови увеличивается до 16 тыс. в 1 мм3;

кровяные пластинки, которые играют важную роль при свертывании крови.

В организме человека имеется два круга кровообращения (рис.2.1). Большой круг кровообращения начинается из левого желудочка сердца, затем идет в аорту, артерии, артериолы, капилляры и заканчивается в правом предсердии; малый круг — начинается из правого желудочка сердца, идет в легочные артерии и капилляры и заканчивается в левом предсердии. При выслушивании сердца ясно различают два звука, которые называются тонами сердца. Первый тон называется систолическим, второй тон — ди-астолическим (захлопывание полулунных клапанов). При сокращении каж­дый желудочек выбрасывает 70-80 мл крови. У здорового человека сердце в минуту сокращается в среднем 70 раз. Однако следует учитывать, что на частоту сердцебиения влияет положение тела и выполняемая физическая нагрузка. Сердце подает кровь в сосуды не беспрерывно, а прерывистой струей, однако кровь по кровеносным сосудам течет беспрерывно. Это достигается благодаря эластичности стенок артерий. Давление крови не одинаково в разных сосудах; оно выше в артериальном конце — 130 мл рт. ст. и ниже в венозном — ниже атмосферного на 2-5 мм рт. ст. В мелких капиллярах кровь встречает очень большое сопротивление из-за большого разветвления и малого сечения.

Ритмические колебания стенок артерий называют артериальным пульсом.


Но пульсовые колебания нельзя путать с током крови. Скорость распространения пульсовой волны не связана со скоростью течения крови по сосудам. Пульсовая волна распространяется со скоростью 9 м/с, а наибольшая скорость, с которой течет кровь, не превышает 0,5 м/с, распространяясь по артериям, она посте­пенно ослабевает и окончательно теряется в капиллярной сети. Пульс в зна­чительной степени отражает работу сердца и, прощупывая его, можно составить некоторое представление о работе сердца, состоянии всей сердечно-сосудистой системы и о полученной физической нагрузке.

В табл. 2.2. приведена зависимость потребления кислорода (воздуха) и частоты пульса от степени тяжести, выполняемой работы.

Таблица 2.2

Виды работы по степени тяжести Потребление кислорода, л/мин Потребление воздуха, л/мин ЧСС, уд/мин.
Легкая ДО 1,0 12,5 85-100
Средняя от 1,0 до 1,5   101-125
Тяжелая от 1,5 до 2,0   126-150
Очень тяжелая свыше 2,0   151-170

Пульс ощущается пальцами, приложенными к какой-нибудь поверх­ностно-лежачей артерии. Наиболее доступными для подсчета пульса являются места: у основания большого пальца на ладонной части предплечья, у височной области и у сонной артерии. Для счета пульса к указанным местам надо прикладывать два или три пальца и избегать сильного надавливания на артерию.

Следует особо отметить, каждый газодымозащитник должен быть обу­чен самоконтролю за частотой пульса. Определение частоты пульса одновре­менно у всего звена производится по указанию руководителя занятия — "Приготовиться к подсчету", а затем по команде "Раз" и через 15 с — "Стоп" сосчитать количество пульсовых ударов. После этого каждый газодымоза­щитник должен доложить о результатах подсчета руководителю занятий. Коли­чество пульсовых ударов в минуту определяется путем умножения результатов измерения пульса на четыре.

Критерием предельной физической нагрузки принято считать ЧСС до 170 уд./мин.

Если частота пульса превышает 160 ударов в минуту и не умень­шается в течение 3-5 мин отдыха, газодымозащитник должен быть осво­божден от выполнения дальнейших упражнений.

Газодымозащитник, у которого в течение 2-3 тренировок подряд ЧСС превышает указанный выше предел, а индекс степ-теста оценивается оценкой "плохая", должен направляться на внеочередное медицинское освидетельствование.

Кислород, поступающий в кровь, доставляет его ко всем клеткам организма. В клетках происходят важные для жизни окислительные про­цессы. Отдавая кислород клеткам, кровь захватывает углекислоту, а также молекулы воды и доставляет в альвеолы. Главным условием жизни является обмен веществ (энергии), а основными источниками энергии являются питательные вещества. При окислении этих веществ образуются различные


соединения, которые являются составляющими энергии. В результате окисления в клетках, парциальное давление углекислого газа увеличивается по сравнению с его содержанием в артериальной крови и в условиях покоя достигает 6,25 кПа (47 мм рт. ст.) (при физической работе значительно больше). Углекислый газ, взаимодействуя с водой, образует угольную кис­лоту (Н2СО3). Угольная кислота, соединяясь с солями гемоглобина, пре­вращается в бикарбонат гемоглобина и с кровью транспортируется к легким. В легких происходит обратная реакция: отщепляется углекислый газ, восста­навливается гемоглобин и вода. Количество поглощенного кислорода обычно больше количества выделяемого организмом углекислого газа. Это объяс­няется тем, что окислительные процессы идут не только с углеводами, но и с белками, жирами и другими веществами. Отношение количества выде­ленного углекислого газа к поглощенному кислороду называется дыхате­льным коэффициентом (К), который колеблется в пределах от 0,80 до 0,95.

Кроме того, через поверхность тела, т. е. через кожу, обеспечивается 1-2% всего газообмена, происходящего в организме. Дыхание — важнейший процесс, протекающий в организме непрерывно. При нарушении внешнего дыхания продолжается внутреннее дыхание. Если за 5-6 минут внешнее дыхание не восстановится, наступает смерть.

Регулирование дыхания осуществляется автоматически централь­ной нервной системой в зависимости от условий, в которых находится организм, и с помощью волевых усилий.

СИЗ ОД, предназначенные для защиты органов дыхания и зрения пожарного от воздействия продуктов горения, обеспечивают только про­цесс внешнего дыхания.

2.2. Показатели, характеризующие процесс

дыхания

С количественной стороны процесс дыхания характеризуется сле­дующими показателями: частотой дыхания, жизненной емкостью легких, легочной вентиляцией, "мертвым" пространством, газообменом в легких человека, дозой потребления кислорода.

Частота дыхания (f, 1/мин) человека определяется числом вдохов, производимых за единицу времени. Частота дыхания не является постоя­нной и зависит от нескольких факторов: увеличивается с повышением нагрузки на человека и зависит от степени тренированности человека. Час­тота дыхания у тренированного человека составляет в среднем 6-8 дыха­тельных циклов в минуту, у нетренированного человека — 12-18 циклов в минуту. При физической нагрузке частота дыхания нетренированного человека увеличивается в большей мере. Частота дыхания зависит от пола и от возраста человека.

Жизненная емкость легких (ЖЕЛ, л) — показывает объем воздуха, который человек может выдохнуть из легких после глубокого вдоха. В сред-


нем эта величина равна 3,5 л.

Легочная вентиляция (Qn, л/мин) определяется количеством воздуха, циркулирующего в легких за единицу времени, т.е. тем объемным количеством воздуха, который за 1 минуту вдыхается или выдыхается человеком.

"Мертвое" пространство определяется объемом воздуха, не участ­вующего в процессе газообмена. "Мертвое" пространство равно сумме объемов воздуха, остающегося в носовой полости, гортани, трахее, бронхах и бронхиолах при выдохе. Объем "мертвого" пространства у взрослого чело­века в среднем составляет 140 мл. Воздушная смесь, не участвующая в процессе газообмена содержит мало кислорода и в значительной степени загрязнена углекислым газом. Каждый КИП имеет "мертвое" пространство, объем которого суммируется с объемом "мертвого" пространства человека. Поэтому при конструировании, очень важно обеспечить минимальный объем "мертвого" пространства КИП.

Газообмен в легких человека определяется составом вдыхаемого и выдыхаемого воздуха и характеризуется данными, приведенными в табл. 2.3, 2.4.

Таблица 2.3

Состав воздуха Содержание в % по объему воздуха
в атмосферном воздухе в альвеолярном воздухе в выдыхаемом воздухе
Азот, N2 78,09 74,2 78,50
Кислород, О2 20,95 13,4 16,4
Углекислый газ, СО2 0,03 5,2 4,1
Инертные газы Около 1,0 около 1,0 около 1,0
Водяные пары, Н2О 6,2

Таблица 2.4





Дата публикования: 2014-10-25; Прочитано: 798 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!



studopedia.org - Студопедия.Орг - 2014-2024 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.009 с)...