Внешнее дыхание. Показатели внешнего дыхания (легочная вентиляция, диффузионная способность легких, жизненная емкость легких)

ОТВЕТ: Значение дыхания. Понятие о внешнем и внутреннем дыхании. Дыхание – совокупность последовательно протекающих процессов, обеспечивающих потребление организмом О₂ и выделение СО₂, а также биологическое окисление в клетках. Подавляющее большинство энергии выделяется аэробным путём, поэтому прекращение поступления кислорода в клетки или тканевого дыхания быстро приводит к смерти. Дыхание протекает в ряд последовательных этапов:

• вентиляция лёгких (обновление альвеолярного газа);
• обмен газов между альвеолярным газом и кровью;
• транспорт газов кровью;
• газообмен между кровью и тканевой жидкостью;
• газообмен между тканевой жидкостью и клетками;
• биологическое окисление в клетках

Последний этап относится к внутреннему дыханию.

Вентиляция включает в себя два разнонаправленных процесса – вдох и выдох. Вдох сопровождается увеличением объёма грудной клетки, выдох – уменьшением. За счёт увеличения грудной клетки при вдохе внутри неё снижается давление, вследствие чего в грудную полость поступает воздух. При выдохе – наоборот, давление в грудной полости увеличивается, и воздух выходит из неё.

Вдох обеспечивается сокращением дыхательных мышц: наружных межреберных и диафрагмы. Межреберные мышцы приподнимают и отводят ребра в стороны, а грудину – вперед, за счёт чего грудная клетка увеличивается в размерах в переднезаднем и горизонтальном направлениях. Диафрагма опускается на 3 – 4 см, в результате объем грудной клетки увеличивается вертикальном направлении. При усиленном глубоком вдохе сокращаются и некоторые другие мышцы брюшного пресса и груди.

Выдох при спокойном дыхании происходит пассивно и обеспечивается эластической тягой грудной клетки, опусканием рёбер под действием сил тяжести и более высоким давлением в брюшной полости по сравнению с грудной. Форсированный выдох осуществляется при участии мышц брюшного пресса, внутренних межреберных мышц.

У мужчин преобладает брюшной тип дыхания – грудная полость увеличивается за счет диафрагмы, у женщин – грудной (межреберных мышц).

Сурфактант – это вещество липидной природы, которое выстилает альвеолы изнутри. Он препятствует спаданию альвеол при выдохе, а также убивает микроорганизмы.

Легочные объемы и емкости. В процессе дыхания объём грудной клетки изменяется. Для количественной оценки этих изменений выделяют несколько лёгочных объёмов и ёмкостей.

Дыхательный объём (ДО) – объем воздуха, который человек вдыхает и выдыхает при спокойном дыхании (0,4 – 0,5 л).

Резервный объем вдоха (РО_вд) – максимальный объем воздуха, который человек может дополнительно вдохнуть после спокойного вдоха (1,5 – 2,5 л).

Резервный объем выдоха (РО_выд) – максимальный объем воздуха, который можно выдохнуть после спокойного выдоха (1,0 - 1,5 л).

Остаточный объем (ОО) – объем воздуха, остающийся в легких после максимального выдоха (1 – 1,2 л).

Лёгочная ёмкость – это сумма двух и более лёгочных объёмов

Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) – максимальный объем воздуха, который можно выдохнуть после максимального вдоха (у мужчин – 3,5 – 4,4 л; у женщин – 3 – 4 л). ЖЕЛ равна сумме резервных объёмов вдоха и выдоха и дыхательного объёма:

ЖЕЛ=ДО+РО_вд+РО_выд

Общая емкость легких (ОЕЛ) – это объём воздуха, который находится в лёгких после максимального вдоха. ОЕЛ равна сумме жизненной ёмкости лёгких и остаточного объёма (4 – 6 л):

ОЕЛ=ЖЕЛ+ОО

Функциональная остаточная емкость (ФОЕ) – количество воздуха, остающегося в легких после спокойного выдоха. ФОЕ равна сумме резервного объёма выдоха и остаточного объёма (2 – 3 л):

ФОЕ=РО_выд+ОО

Минутный объем дыхания (МОД) – объем воздуха, проходящего через легкие за 1 мин. в покое МОД составляет 6 – 8 л/мин. Минутный объём можно рассчитать как произведение частоты дыхательных движений на дыхательный объём.

МОД=ЧДДхДО

При физической нагрузке минутный объём дыхания возрастает до 30 – 40 л/мин как за счёт увеличения глубины, так и частоты дыхания.

В легких совершается обмен О₂ и СО₂ между воздухом и кровью. Этот обмен происходит благодаря разнице парциального давления газов в альвеолярном воздухе и в крови, протекающей в капиллярах легких.

Парциальное давление – это давление, приходящееся на какой-либо газ в смеси. Чтобы рассчитать парциальное давление, нужно умножить общее давление смеси газов на долю газа в смеси. Например, чтобы вычислить парциальное давление кислорода в воздухе следует умножить атмосферное давление (760 мм рт. ст.) на долю кислорода в воздухе (21%). 760х0,21=159 мм рт. ст.

Парциальное давление О₂ в альвеолярном газе – 102 мм рт. ст., в венозной крови – 40 мм рт. ст. Давление углекислого газа в альвеолах равно 40 мм рт. ст., в венозной крови – 46 – 48 мм рт. ст. Таким образом, для кислорода градиент (разность) давлений между альвеолярным газом и кровью составляет 62 мм рт. ст. (102 – 40), а для СО₂ – 6 – 8 мм рт. ст. Этот градиент обеспечивает перемещение газов: кислорода – из альвеолярного газа в кровь, углекислого газа – в обратном направлении.

Углекислый газ лучше растворим в мембранах, чем кислород, поэтому он быстрее проходит через альвеолярно-капиллярную мембрану, несмотря на меньший градиент давления. Диффузия газов облегчается большой площадью (70 – 90 м²) и маленькой толщиной (примерно 1 мкм) альвеолярно-капиллярной мембраны.