Изменения объема легких

Объем легкого меняется при вдохе не всюду одинаково. Для это­го имеются три главные причины. Во-первых, грудная полость во всех направлениях увеличивается неравномерно. Во-вторых, не все

части легкого одинаково растяжимы. В-третьих, предполагается существование гравитационного эффекта, который способствует смещению легкого книзу (рис. 17.29).

Объем воздуха, вдыхаемый при обычном (неусиленном) вдохе и выдыхаемый при обычном (неусиленном) выдохе, называется дыхательным воздухом. Объем максимального выдоха после предшествовавшего максимального вдоха называется жизненной емкостью легких (ЖЕЛ). Она не равна всему объему воздуха в легком (общему объему легкого), поскольку легкие полностью не спадаются. Объем воздуха, который остается в неспавшихся лег­ких, называется остаточным воздухом. Имеется дополнитель­ный объем, который можно вдохнуть при максимальном усилии после нормального вдоха. А тот воздух, который выдыхается мак­симальным усилием после нормального выдоха, это резервный объ­ем выдоха. Функциональная остаточная емкость состоит из резерв­ного объема выдоха и остаточного объема. Это тот находящийся в легких воздух, в котором разбавляется нормальный дыхательный воздух. Вследствие этого состав газа в легких после одного дыха­тельного движения обычно резко не меняется.

Минутный объем (V) — это воздух, вдыхаемый за одну мину­ту. Его можно вычислить, умножив средний дыхательный объем (V_t) на число дыханий в минуту (/), или V = fV_t. Часть V_t, напри­мер, воздух в трахее и бронхах до конечных бронхиол и в неперфу-зируемых альвеолах, не участвует в газообмене, так как не прихо­дит в соприкосновение с активным легочным кровотоком — это так называемое мертвое пространство (V_d). Часть V_t которая участ­вует в газообмене с легочной кровью, называется альвеолярным объемом (V ). С физиологической точки зрения альвеолярная вен­тиляция (VJ — наиболее существенная часть наружного дыхания V_a = f(V_t — V_d), так как она является тем объемом вдыхаемого за минуту воздуха, который обменивается газами с кровью легочных капилляров.

Вентиляция легких

Вентиляция легких зависит от дыхательного объема (ДО) и час­тоты дыхания. Объем воздуха, который могут вместить легкие при максимально глубоком вдохе, называется общей емкостью легких (ОЕЛ). Тот объем, который человек может выдохнуть после макси­мального вдоха, составляет жизненную емкость легких (ЖЕЛ). Нормальная глубина дыхания, свойственная отдельному человеку в состоянии покоя, называется дыхательным объемом (ДО) и со­ставляет около 10% ОЕЛ или 15—18% ЖЕЛ. Произведение ды­хательного объема на число дыханий составляет минутный объем дыхания (МОД). Эта величина зависит прежде всего от уровня ме­таболизма, массы тела (веса), возраста, и в условиях покоя у взрос­лого человека может колебаться в широких пределах от 3 до 10 л.

На рис. 17.30 схематично представлены легочные объемы чело­века. Вверху большая диаграмма показывает четыре первичных легочных объема и их примерную величину. Внешний круг ука­зывает наибольший объем, до которого могут быть растянуты легкие; внутренний круг (остаточный объем) ограничивает объ­ем, оставшийся после того, как весь воздух изгнан из легких (при самостоятельном дыхании). Вокруг центральной диаграммы рас­положены более мелкие; затушеванные области на них означают четыре емкости легких. Объем газа мертвого пространства вклю­чен в остаточный объем, функциональную остаточную емкость и об­щую емкость легких, как это имеет место при измерении обычными

методами. Внизу представлены легочные объемы так, как они по­лучаются на спирограмме; затушеванные участки соответствуют центральной диаграмме в верхней части рисунка.

Из общего количества воздуха, вдыхаемого в нормальных усло­виях человеком, около 150 мл не попадает в альвеолы и распреде­ляется в верхних дыхательных путях — глотке, гортани, трахее и бронхах — в так называемом мертвом пространстве (МП) и, сле­довательно, не участвует в газообмене.

Различают анатомическое и физиологическое мертвое про­странство. Объем анатомического мертвого пространства можно вычислить по формуле:

В обычных условиях величина анатомического МП довольно
постоянна. i

В процессе дыхания не весь вдыхаемый воздух достигает альве­ол и участвует в газообмене; поэтому возникает необходимость введения еще одного понятия — минутной альвеолярной вентиля­ции (МАВ). У взрослого человека МАВ составляет в среднем 2,5— 5 л/мин. Зависимость между минутным объемом дыхания (МОД) и минутной альвеолярной вентиляцией может быть выражена фор­мулами:

Поскольку МАВ определяет газообмен, уменьшение доли ее в МОД будет приводить к ухудшению газообмена и наоборот. При одном и том же МОД увеличение частоты дыхания (ЧД) приводит к снижению МАВ и, следовательно, к ухудшению газообмена. На рис. 17.31 показано, что один и тот же МОД (8000 мл) может быть получен при разной частоте дыхания (и, конечно, при разном ДО). Но если при нормальной ЧД и нормальном ДО доля альвеолярной вентиляции в МОД достаточно высока и составляет 5600 мл (см. рис. 17.31, б), то при тахипноэ МАВ снижается до 3200 мл, а доля объема, не участвующего в газообмене, увеличивается (см. 17.31, а). Это влечет за собой ухудшение газообмена и уве­личение цены дыхания.

Важным элементом адекватной спонтанной вентиляции легких здо­рового и больного организмов является синхронная деятельность

межреберных дыхательных мышц и диафрагмы в активной фазе дыхательного цикла, т. е. в период вдоха, обеспечивающая макси­мальное увеличение емкости грудной полости в этот период. В ряде случаев наблюдается расстройство такой синхронизации в резуль­тате действия различных факторов. Такая синхронизированная деятельность дыхательных мышц и диафрагмы называется «на­ружным парадоксальным дыханием». Во всех случаях при парадок­сальном дыхании возникают существенные нарушения газообмена, приводящие к гипоксии и гиперкапнии. На рис. 17.32 представлены возможные варианты такого нарушения вентиляции легких.