Одним из важнейших показателей, отталкиваясь от которых можно выявить то или иное нарушение дыхательной системы, является объём лёгких, или так называемая «лёгочная ёмкость». Лёгочная ёмкость того или иного человека измеряется в количестве воздуха, которое может пройти через его лёгкие при вдохе после того, как он максимально глубоко выдыхнет. У взрослых мужчин оно обычно достигает примерно 3-4 литров, хотя нередко может доходить и до 6 литров.

При среднестатистическом вдохе используется очень малая часть от всего этого количества воздуха, всего где-то около 500 мл. Количество воздуха, проходящее через дыхательные пути при нормальном дыхании, называется «дыхательным объёмом» лёгких, и он никогда не бывает равным полной лёгочной ёмкости.

Величина объёма лёгких у разных людей

Самые большие и самые маленькие лёгочные ёмкости имеют люди со следующими природными или приобретёнными данными (наибольшие - в левой колонке, наименьшие - в правой):

Объём лёгких человека: таблица

Чем больше высота, тем меньше атмосферное давление и, тем самым, затруднительнее проникновение кислорода в кровь человека. Следовательно, на большом расстоянии от уровня моря лёгкие могут проводить куда меньше кислорода, чем на маленьком. Тем самым, ткани, адаптируясь к новым условиям, повышают свою кислородопроводимость.

Как вычислить лёгочный объём

Объём лёгких человека можно рассчитывать следующими способами:

• спирометрия - измерение всевозможных показателей качества дыхания;
• спирография - графическое регистрирование изменений лёгочного объёма;
• пневмография - графическая регистрация дыхания по изменению окружности грудной клетки;
• пневмотахометрия - измерение максимальной скорости воздуха;
• бронхография - рентгеновская диагностика дыхательных путей методом их контрастирования;
• бронхоскопия - специальный осмотр трахеи и бронхов при помощи бронхоскопа;
• рентгенография - проекция внутреннего состояния дыхательных путей на рентгеновскую плёнку;
• ультразвуковое исследование - исследование состояния внутренних органов при помощи ультразвука;
• рентгеновская компьютерная томография;
• магнитно-резонансная томография;
• радионуклидные методы;
• метод разведения газов.

В каких величинах измеряется объём лёгких

Жизненная ёмкость лёгких

Чтобы получить его значение, нужно сделать максимально возможный глубокий вдох, и затем максимально возможный глубокий выдох. То количество воздуха, которое выйдет при выдохе - и есть ЖЕЛ. То есть жизненная ёмкость - это максимальное количество воздуха, которое может пройти через дыхательные пути человека. Как уже упоминалось ранее, величина жизненной емкости дыхательных путей составляет обычно от 3 до 6 литров. При помощи пневмотахометрии, которая активно задействуется в медицине с недавних времён, можно определить ФЖЕЛ - форсированную жизненную ёмкость лёгких.

Определяя своё собственное значение ФЖЕЛ, человек сначала делает всё тот же максимально глубокий вдох, а следом выдыхает набранный воздух с максимально возможной скоростью движения выдыхаемого потока. Это и будет так называемый «форсированный выдох». Дальше уже компьютер сам проанализирует и рассчитает необходимое значение.

Дыхательный объём

Воздух, который успевает как попадать в лёгкие, так и выходить из них, при нормальном дыхании и за один дыхательный цикл, называется «дыхательным объёмом» или, иначе, «глубиной дыхания». В среднем она у каждого взрослого человека равняется 500 мл (общий диапазон - от 300 до 800 мл), у ребёнка возрастом один месяц - 30 мл, один год - 70 мл, десять лет - 230 мл.

Нормальную глубину (и частоту) дыхания называют «эупноэ». Бывает, что глубина дыхания у человека заметно превышает норму. Такое, чересчур глубокое дыхание, называется «гиперпноэ». Бывает, что, наоборот, оно до нормы не дотягивает. Такое дыхание называется «олигопноэ». От 8 до 20 вдохов/выдохов в минуту - это есть нормальная частота дыхания взрослого человека, 50 таких же циклов - эупноэ месячного младенца, 35 циклов - эупноэ годовалого малыша, 20 - десятилетнего ребёнка.

Помимо этого, есть ещё:

• физиологическое мёртвое пространство - количество воздуха в дыхательных путях, не принимающего участия в газообмене (от 20 до 35% от ДО, превышение величины, скорее всего, говорит о какой-то патологии);
• анатомическое мёртвое пространство - объём воздуха, не заходящего дальше уровня респираторных бронхиол (от 140 до 260 мл);
• резервный объём вдоха - объём, который может вдохнуть человек при максимально глубоком вдохе (примерно 2-3 литра);
• резервный объём выдоха - объём, который может выдохнуть человек при максимально глубоком выдохе (от 1 до 1,5 литра, в пожилом возрасте вырастает до 2,2 литра);
• функциональная остаточная ёмкость - воздух, который оседает в дыхательных путях после того, как человек сделает нормальный выдох (ООЛ + РО выд).

Видео

Из этого видео вы узнаете, что же такое объем легких человека.

Весь сложный процесс можно подразделить на три основных этапа: внешнее дыхание; и внутреннее (тканевое) дыхание.

Внешнее дыхание — газообмен между организмом и окружающим его атмосферным воздухом. Внешнее дыхание включает обмен газов между атмосферным и альвеолярным воздухом, а также легочных капилляров и альвеолярным воздухом.

Это дыхание осуществляется в результате периодических изменений объема грудной полости. Увеличение ее объема обеспечивает вдох (инспирацию), уменьшение — выдох (экспирацию). Фазы вдоха и следующего за ним выдоха составляют . Во время вдоха атмосферный воздух через воздухоносные пути поступает в легкие, при выдохе часть воздуха покидает их.

Условия, необходимые для внешнего дыхания:

• герметичность грудной клетки;
• свободное сообщение легких с окружающей внешней средой;
• эластичность легочной ткани.

Взрослый человек делает 15-20 дыханий в минуту. Дыхание физически тренированных людей более редкое (до 8-12 дыханий в минуту) и глубокое.

Наиболее распространенные методы исследования внешнего дыхания

Методы оценки дыхательной функции легких:

• Пневмография
• Спирометрия
• Спирография
• Пневмотахометрия
• Рентгенография
• Рентгеновская компьютерная томография
• Ультразвуковое исследование
• Магнитно-резонансная томография
• Бронхография
• Бронхоскопия
• Радионуклидные методы
• Метод разведения газов

Спирометрия — метод измерения объемов выдыхаемого воздуха с помощью прибора спирометра. Используются спирометры разного типа с турбиметрическим датчиком, а также водные, в которых выдыхаемый воздух собирается под колокол спирометра, помещенный в воду. По подъему колокола определяется объем выдыхаемого воздуха. В последнее время широко применяются датчики, чувствительные к изменению объемной скорости воздушного потока, подсоединенные к компьютерной системе. В частности, на этом принципе работает компьютерная система типа «Спирометр МАС-1» белорусского производства и др. Такие системы позволяют проводить не только спирометрию, но и спирографию, а также пневмотахографию).

Спирография - метод непрерывной регистрации объемов вдыхаемого и выдыхаемого воздуха. Получаемую при этом графическую кривую называют спирофаммой. По спирограмме можно определить жизненную емкость легких и дыхательные объемы, частоту дыхания и произвольную максимальную вентиляцию легких.

Пневмотахография - метод непрерывной регистрации объемной скорости потоков вдыхаемого и выдыхаемого воздуха.

Имеется много других методов исследования респираторной системы. Среди них плетизмография грудной клетки, прослушивание звуков, возникающих при прохождении воздуха через дыхательные пути и легкие, рентгеноскопия и рентгенография, определение содержания кислорода и углекислого газа в потоке выдыхаемого воздуха и др. Некоторые из этих методов рассматриваются ниже.

Объемные показатели внешнего дыхания

Соотношение величин легочных объемов и емкостей представлено на рис. 1.

При исследовании внешнего дыхания используются следующие показатели и их аббревиатура.

Общая емкость легких (ОЕЛ) — объем воздуха, находящийся в легких после максимально глубокого вдоха (4-9 л).

Рис. 1. Средние величины объемов и емкостей легких

Жизненная емкость легких

Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) — объем воздуха, который может выдохнуть человек при максимально глубоком медленном выдохе, сделанном после максимального вдоха.

Величина жизненной емкости легких человека составляет 3-6 л. В последнее время в связи с внедрением пневмотахографической техники все чаще определяют так называемую форсированную жизненную емкость легких (ФЖЕЛ). При определении ФЖЕЛ испытуемый должен после максимально глубокого вдоха сделать максимально глубокий форсированный выдох. При этом выдох должен производиться с усилием, направленным на достижение максимальной объемной скорости выдыхаемого воздушного потока на протяжении всего выдоха. Компьютерный анализ такого форсированного выдоха позволяет рассчитать десятки показателей внешнего дыхания.

Индивидуальную нормальную величину ЖЕЛ называют должной жизненной емкостью легких (ДЖЕЛ). Ее рассчитывают в литрах по формулам и таблицам на основе учета роста, массы тела, возраста и пола. Для женщин 18-25-летнего возраста расчет можно вести по формуле

ДЖЕЛ = 3,8*Р + 0,029*В — 3,190; для мужчин того же возраста

Остаточный объем

ДЖЕЛ = 5,8*Р + 0,085*В — 6,908, где Р — рост; В — возраст (годы).

Величина измеренной ЖЕЛ считается пониженной, если это снижение составляет более 20% от уровня ДЖЕЛ.

Если для показателя внешнего дыхания применяют название «емкость», то это значит, что в состав такой емкости входят более мелкие подразделения, называемые объемами. Например, ОЕЛ состоит из четырех объемов, ЖЕЛ — из трех объемов.

Дыхательный объем (ДО) — это объем воздуха, поступающий в легкие и удаляемый из них за один дыхательный цикл. Этот показатель называют также глубиной дыхания. В состоянии покоя у взрослого человека ДО составляет 300-800 мл (15-20% от величины ЖЕЛ); месячного ребенка — 30 мл; годовалого — 70 мл; десятилетнего — 230 мл. Если глубина дыхания больше нормы, то такое дыхание называют гиперпноэ — избыточное, глубокое дыхание, если же ДО меньше нормы, то дыхание назвают олигопноэ — недостаточное, поверхностное дыхание. При нормальной глубине и частоте дыхания его называют эупноэ — нормальное, достаточное дыхание. Нормальная частота дыхания в покое у взрослых составляет 8-20 дыхательных циклов в минуту; месячного ребенка — около 50; годовалого — 35; десятилетнего — 20 циклов в минуту.

Резервный объем вдоха (РО вд) — объем воздуха, который человек может вдохнуть при максимально глубоком вдохе, сделанном после спокойного вдоха. Величина РО вд в норме составляет 50-60% от величины ЖЕЛ (2-3 л).

Резервный объем выдоха (РО выд) — объем воздуха, который человек может выдохнуть при максимально глубоком выдохе, сделанном после спокойного выдоха. В норме величина РО выд составляет 20-35% от ЖЕЛ (1-1,5 л).

Остаточный объем легких (ООЛ) — воздух, остающийся в дыхательных путях и легких после максимального глубокого выдоха. Его величина составляет 1-1,5 л (20-30% от ОЕЛ). В пожилом возрасте величина ООЛ нарастает из-за уменьшения эластической тяги легких, проходимости бронхов, снижения силы дыхательных мышц и подвижности грудной клетки. В возрасте 60 лет он уже составляет около 45% от ОЕЛ.

Функциональная остаточная емкость (ФОЕ) — воздух, остающийся в легких после спокойного выдоха. Эта емкость состоит из остаточного объема легких (ООЛ) и резервного объема выдоха (РО выд).

Не весь атмосферный воздух, поступающий в дыхательную систему при вдохе, принимает участие в газообмене, а лишь тот, который доходит до альвеол, имеющих достаточный уровень кровотока в окружающих их капиллярах. В связи с этим выделяют гак называемое мертвое пространство.

Анатомическое мертвое пространство (АМП) — это объем воздуха, находящийся в дыхательных путях до уровня респираторных бронхиол (на этих бронхиолах уже имеются альвеолы и возможен газообмен). Величина АМП составляет 140-260 мл и зависит от особенностей конституции человека (при решении задач, в которых необходимо учитывать АМП, а величина его не указана, объем АМП принимают равным 150 мл).

Физиологическое мертвое пространство (ФМП) — объем воздуха, поступающий в дыхательные пути и легкие и не принимающий участия в газообмене. ФМП больше анатомического мертвого пространства, так как включает его как составную часть. Кроме воздуха, находящегося в дыхательных путях, в состав ФМП входит воздух, поступающий в легочные альвеолы, но не обменивающийся газами с кровью из-за отсутствия или снижения кровотока в этих альвеолах (для этого воздуха иногда применяется название альвеолярное мертвое пространство). В норме величина функционального мертвого пространства составляет 20-35% от величины дыхательного объема. Возрастание этой величины свыше 35% может свидетельствовать о наличии некоторых заболеваний.

Таблица 1. Показатели легочной вентиляции

В медицинской практике важно учитывать фактор мертвого пространства при конструировании приборов для дыхания (высотные полеты, подводное плавание, противогазы), проведении ряда диагностических и реанимационных мероприятий. При дыхании через трубки, маски, шланги к дыхательной системе человека подсоединяется дополнительное мертвое пространство и, несмотря на возрастание глубины дыхания, вентиляция альвеол атмосферным воздухом может стать недостаточной.

Минутный объем дыхания

Минутный объем дыхания (МОД) — объем воздуха вентилируемый через легкие и дыхательные пути за 1 мин. Для определения МОД достаточно знать глубину, или дыхательный объем (ДО), и частоту дыхания (ЧД):

МОД = ДО * ЧД.

В покос МОД составляет 4-6 л/мин. Этот показатель часто называют также вентиляцией легких (отличать от альвеолярной вентиляции).

Альвеолярная вентиляция

Альвеолярная вентиляция легких (АВЛ) — объем атмосферного воздуха, проходящий через легочные альвеолы за 1 мин. Для расчета альвеолярной вентиляции надо знать величину АМП. Если она не определена экспериментально, то для расчета объем АМП берут равным 150 мл. Для расчета альвеолярной вентиляции можно пользоваться формулой

АВЛ = (ДО — АМП) . ЧД.

Например, если глубина дыхания у человека 650 мл, а частота дыхания 12, то АВЛ равно 6000 мл (650-150) . 12.

АВ = (ДО — ОМП) * ЧД = ДО альв * ЧД

• АВ — альвеолярная вентиляция;
• ДО альв — дыхательный объем альвеолярной вентиляции;
• ЧД — частота дыхания

Максимальная вентиляция легких (МВЛ) — максимальный объем воздуха, который может быть провентилирован через легкие человека за 1 мин. МВЛ может быть определена при произвольной гипервентиляции в покое (дышать максимально глубоко и часто в покос допустимо не более 15 с). С помощью специальной техники МВЛ может быть определена во время выполнения человеком интенсивной физической работы. В зависимости от конституции и возраста человека норма МВЛ находится в границах 40-170 л/мин. У спортсменов МВЛ может достигать 200 л/мин.

Потоковые показатели внешнего дыхания

Кроме легочных объемов и емкостей для оценки состояния дыхательной системы используют так называемые потоковые показатели внешнего дыхания. Простейшим методом определения одного из них — пиковой объемной скорости выдоха — является пикфлоуметрия. Пикфлоуметры — простые и вполне доступные приборы для пользования в домашних условиях.

Пиковая объемная скорость выдоха (ПОС) — максимальная объемная скорость потока выдыхаемого воздуха, достигнутая в процессе форсированного выдоха.

С помощью прибора пневмотахометра можно определить не только пиковую объемную скорость выдоха, но и вдоха.

В условиях медицинского стационара все большее распространение получают приборы пневмотахографы с компьютерной обработкой получаемой информации. Приборы подобного типа позволяют на основе непрерывной регистрации объемной скорости воздушного потока, создаваемого в ходе выдоха форсированной жизненной емкости легких, рассчитать десятки показателей внешнего дыхания. Чаще всего определяются ПОС и максимальные (мгновенные) объемные скорости воздушного потока в момент выдоха 25, 50, 75% ФЖЕЛ. Их называют соответственно показателями МОС 25 , МОС 50 , МОС 75 . Популярно также определение ФЖЕЛ 1 — объема форсированного выдоха за время, равное 1 e. На основе этого показателя рассчитывается индекс (показатель) Тиффно — выраженное в процентах отношение ФЖЕЛ 1 к ФЖЕЛ. Регистрируется также кривая, отражающая изменение объемной скорости воздушного потока в процессе форсированного выдоха (рис. 2.4). При этом на вертикальной оси отображается объемная скорость (л/с), на горизонтальной — процент выдохнутой ФЖЕЛ.

На приведенном графике (рис. 2, верхняя кривая) вершина указывает величину ПОС, проекция момента выдоха 25% ФЖЕЛ на кривую характеризует МОС 25 , проекция 50% и 75% ФЖЕЛ соответствует величинам МОС 50 и МОС 75 . Диагностическую значимость имеют не только скорости потока в отдельных точках, но и весь ход кривой. Ее часть, соответствующая 0-25% выдыхаемой ФЖЕЛ, отражает проходимость для воздуха крупных бронхов, трахеи и , участок от 50 до 85% ФЖЕЛ — проходимость мелких бронхов и бронхиол. Прогиб на нисходящем участке нижней кривой в области выдоха 75-85% ФЖЕЛ указывает на снижение проходимости мелких бронхов и бронхиол.

Рис. 2. Потоковые показатели дыхания. Кривые ноток — объем здорового человека (верхняя), больного с обструктивнымн нарушениями проходимости мелких бронхов (нижняя)

Определение перечисленных объемных и потоковых показателей применяются в диагностике состояния системы внешнего дыхания. Для характеристики функции внешнего дыхания в клинике используются четыре варианта заключений: норма, обструктивные нарушения, рестриктивные нарушения, смешанные нарушения (сочетание обструктивных и рестриктивных нарушений).

Для большинства потоковых и объемных показателей внешнего дыхания выходящими за пределы нормы считаются отклонения их величины от должного (расчетного) значения более чем на 20%.

Обструктивные нарушения — это нарушения проходимости дыхательных путей, ведущие к увеличению их аэродинамического сопротивления. Такие нарушения могут развиваться в результате повышения тонуса гладких мышц нижних дыхательных путей, при гипертрофии или отеке слизистых оболочек (например, при острых респираторных вирусных инфекциях), скоплении слизи, гнойного отделяемого, при наличии опухоли или инородного тела, нарушении регуляции проходимости верхних дыхательных путей и других случаях.

О наличии обструктивных изменений дыхательных путей судят по снижению ПОС, ФЖЕЛ 1 , МОС 25 , МОС 50 , МОС 75 , МОС 25-75 , МОС 75-85 , величины индекса теста Тиффно и МВЛ. Показатель теста Тиффно в норме составляет 70-85%, снижение его до 60% расценивается как признак умеренного нарушения, а до 40% — резко выраженного нарушения проходимости бронхов. Кроме того, при обструктивных нарушениях увеличиваются такие показатели, как остаточный объем, функциональная остаточная емкость и общая емкость легких.

Рестриктивные нарушения — это уменьшение расправления легких при вдохе, снижение дыхательных экскурсий легких. Эти нарушения могут развиться из-за снижения растяжимости легких, при повреждениях грудной клетки, наличии спаек, скопления в плевральной полости жидкости, гнойного содержимого, крови, слабости дыхательных мышц, нарушении передачи возбуждения в нервно-мышечных синапсах и других причин.

Наличие рестриктивных изменений легких определяют по снижению ЖЕЛ (не менее 20% от должной величины) и уменьшению МВЛ (неспецифический показатель), а также снижению растяжимости легких и в ряде случаев по возрастанию показателя теста Тиффно (более 85%). При рестриктивных нарушениях уменьшаются общая емкость легких, функциональная остаточная емкость и остаточный объем.

Заключение о смешанных (обструктивных и рестриктивных) нарушениях системы внешнего дыхания делается при одновременном наличии изменений вышеперечисленных потоковых и объемных показателей.

Легочные объемы и емкости

Дыхательный объем - это объем воздуха, который вдыхает и выдыхает человек в спокойном состоянии; у взрослого человека он равен 500 мл.

Резервный объем вдоха — это максимальный объем воздуха, который может вдохнуть человек после спокойного вдоха; величина его равна 1,5-1,8 л.

Резервный объем выдоха - это максимальный объем воздуха, который может выдохнуть человек после спокойного выдоха; этот объем составляет 1-1,5 л.

Остаточный объем - это объем воздуха, который остается в легких после максимального выдоха; величина остаточного объема 1 -1,5 л.

Рис. 3. Изменение дыхательного объема, плеврального и альвеолярного давления при вентиляции легкого

Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) — это максимальный объем воздуха, который может выдохнуть человек после самого глубокого вдоха. ЖЕЛ включает в себя резервный объем вдоха, дыхательный объем и резервный объем выдоха. Жизненная емкость легких определяется спирометром, а метод ее определения называют спирометрией. ЖЕЛ у мужчин 4-5,5 л, а у женщин — 3-4,5 л. Она больше в положении стоя, чем в положении сидя или лежа. Физическая тренировка приводит к увеличению ЖЕЛ (рис. 4).

Рис. 4. Спирограмма легочных объемов и емкостей

Функциональная остаточная емкость (ФОЕ) — объем воздуха в легких после спокойного выдоха. ФОЕ является суммой резервного объема выдоха и остаточного объема и равна 2,5 л.

Общая емкость легких (ОЕЛ) — объем воздуха в легких по окончании полного вдоха. ОЕЛ включает в себя остаточный объем и жизненную емкость легких.

Мертвое пространство образует воздух, который находится в воздухоносных путях и не участвует в газообмене. При вдохе последние порции атмосферного воздуха входят в мертвое пространство и, не изменив своего состава, покидают его при выдохе. Объем мертвого пространства около 150 мл, или примерно 1/3, дыхательного объема при спокойном дыхании. Значит, из 500 мл вдыхаемого воздуха в альвеолы поступает лишь 350 мл. В альвеолах к концу спокойного выдоха находится около 2500 мл воздуха (ФОЕ), поэтому при каждом спокойном вдохе обновляется лишь 1/7 часть альвеолярного воздуха.

Дыхательный воздух . В состоянии покоя человек вдыхает и выдыхает 500 Мл. (от 300 до 600) воздуха; этот объем воздуха называется дыхательным воздухом. Человек может вдохнуть сверх 500 мл дыхательного воздуха дополнительно еще около 1500 мл (дополнительный воздух), точно так же после спокойного выдоха он может выдохнуть еще около 1500 мл (резервный воздух). Приведенные цифры - средние для нормального взрослого мужчины. Из этих цифр следует, что при спокойном дыхании грудная полость не расширяется и не спадается до максимума. В случае надобности объем дыхательных движений может увеличиваться в сторону как выдоха, так и вдоха, благодаря чему возрастает объем воздуха входящего в легкие .

Жизненная емкость легких . Если сделать максимальный вдох, а затем через мундштук произвести в специальный газометр (спирометр) максимальный выдох, то в него поступит и дыхательный, и резервный, и дополнительный воздух, т. е. в среднем 500+1500+1500=3500 мл. Весь этот воздух составляет жизненную емкость легких. Жизненная емкость различна в зависимости от возраста, пола, состояния здоровья и тренировки дыхания. Жизненная емкость легких у мужчин молодого возраста составляет 3,5 -4,5 л; у женщин жизненная емкость легких ниже примерно на ⅓ (3-3,5 л).

Остаточный воздух. После максимально глубокого выдоха легкие не освобождаются полностью от всего воздуха; в них остается около 1000 - 1500мл так называемого остаточного воздуха.

Объем остаточного воздуха в отличие от дыхательного, резервного и дополннтельного воздуха не может быть определен путем прямого измерения. Для этого применяются косвенные методы. При одном их них исследуемому предлагают сделать глубокий выдох так, чтобы в его легких остался только остаточный воздух. Вслед за этим исследуемый производит несколько глубоких вдохов воздуха из газометра, выдыхая затем воздух обратно в газометр. Емкость последнего известна (например, равна 3 л). Газометр наполняют газовой смесью, содержащей 10% гелия. После нескольких дыхательных движений, когда состав воздуха в легких и в газометре стаповятся одинаковым, исследуемый производит максимально глубокий выдох в газометр. Определив вслед за этим концентрацию гелия в газометре, можно рассчитать объем остаточного воздуха.

Приведем пример соответствующего расчета. Пусть после смешивания газа, находившегося в газометре, и альвеолярного воздуха концентрация гелия в газометре оказалась равной 7,5%. Так как гелий не участвует в газообмене, то он равномерно распределяется после нескольких дыхательных движений между воздухом, находящимся в газометре, и воздухом, оставшимся в легких после глубокого выдоха. Общее количество гелия в газометре до опыта составляло: 3·10/100 л; общее количество гелия после нескольких вдохов и выдохов в газометр осталось то же самое, но распределенное в большем объеме воздуха:(3+х)·7,5/100, где х - объем остаточного воздуха.

При обычном, спокойном дыхании в легких постоянно находится остаточный и резервный воздух. Остаточный и резервный воздух остается в легких и после смерти. Большая часть воздуха, находящегося в легких трупа, может быть удалена путем двустороннего открытого пневмоторакса, так как при этом происходит почти полное спадение легочной ткани. Вышедший при этом из легких воздух называется коллапсным воздухом.

Ввиду того что некоторое минимальное количество воздуха остается в легких и после открытого пневмоторакса, вырезанный кусок легочной ткани взрослого человека или дышавшего младенца не тонет в воде. Если же бросить в воду кусок легкого плода или мертворожденного (подышавшего) младенца, у которых легкое не было расправлено и не содержит воздуха, то оно потонет.

Вредное пространство . Воздух находится не только в альвеолах, но и в воздухоносных путях (гортани, трахее, бронхах и бронхиолах). Этот воздух не участвует в газообмене. Его называют поэтому воздухом мёртвого, или вредного, пространства. Хотя объем его невелик и составляет в среднем около 140 мл, но учитывать количество этого воздуха необходимо для того, чтобы понять, почему состав альвеолярного воздуха отличается от выдыхаемого. При спокойном вдохе из 500 мл вдыхаемого атмосферного воздуха в альвеолы легких поступает 500 - 140=360 мл. Так как в альвеолах при спокойном дыхании после выдоха остается 1000 мл остаточного и 1500 мл резервного воздуха, т. е. 2500 мл, то при каждом вдохе обновляется не весь, а только 360/2500, т. е. приблизительно 1/7 альвеолярного воздуха.

Величина легочной вентиляции определяется дыхательным объ­емом (глубиной дыхания) и частотой дыхания. Есть ряд объемных показателей, характеризующих состояние легких (рис. 1.1). Нор­мальные значения даны для взрослого массой 70 кг.

1. Дыхательный объем (ДО) - объем вдыхаемого и выдыхаемого воздуха при спокойном дыхании. Нормальное значение - 0,5-0,6 л.

2. Резервный объем вдоха (РОвд.) - объем, который может до­полнительно поступить после спокойного вдоха, т.е. разница между нормальной и максимальной вентиляцией. Нормальные значения: около 2,5 л (около 2/3 ЖЕЛ).

3. Резервный объем выдоха (РОвыд.) - объем, который можно дополнительно выдохнуть после спокойного выдоха, т.е. разница между нормальным и максимальным выдохом. Нормальные значе­ния - 1,5 л (около 1/3 ЖЕЛ).

4. Остаточный объем (ОО) - объем, остающийся в легких по­сле максимального выдоха.

Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) - количество воздуха, ко­торое может быть выдохнуто при максимальном выдохе, произве­денном после максимального вдоха. Таким образом, это мера наи­большей возможной дыхательной экскурсии. ЖЕЛ является показа­телем подвижности легких и грудной клетки. Даже при самых высо­ких потребностях организма в кислороде глубина дыхания не достигает максимального значения. Величина ЖЕЛ зависит от возраста, пола, размеров и положения тела, степени тренированности. Нормальное значение ЖЕЛ: 3,5-5,5 л.

Рис 1.1. Статические объемы легких взрослого

5. Резерв вдоха (РВ) - максимальное количество воздуха, кото­рое может поступить в легкие после спокойного выдоха.

6. Общая емкость легких (ОЕЛ) или максимальная емкость лег­ких - количество воздуха, содержащееся в легких на высоте макси­мального вдоха. Состоит из ЖЕЛ и остаточного объема и рассчиты­вается как сумма ЖЕЛ и ОО. Нормальное значение около 6 л. Исследование структуры ОЕЛ является решающим в выяснении путей увеличения или снижения ЖЕЛ, что может иметь существенное практическое значение. Увеличение ЖЕЛ может быть расценено положительно только в том случае, если ОЕЛ не меняется или увеличивается, но меньше, чем ЖЕЛ, что происходит при увеличении ЖЕЛ за счет уменьшения ОО. Если одновременно с увеличением ЖЕЛ происходит еще большее увеличение ОЕЛ, то это нельзя счи­тать положительным фактором. При ЖЕЛ ниже 70% ОЕЛ функция внешнего дыхания глубоко нарушена. Обычно при патологических состояниях ОЕЛ и ЖЕЛ изменяются одинаково, за исключением об­структивной эмфиземы легких, когда ЖЕЛ, как правило, уменьша­ется, ОО увеличивается, а ОЕЛ может оставаться нормальной или быть выше нормы.

7. Функциональная остаточная емкость (ФОЕ) - количество воздуха, которое остается в легких после спокойного выдоха. Нор­мальные значения у взрослых - от 3 до 3,5 л.

ФОЕ = ОО + РОвыд.

По определению ФОЕ - объем газа, которьй остается в легких при спкойном выдохе и может быть мерой области газообмена. Она образуется в результате баланса между противоположно направленными эластическими силами легких и грудной клетки. Физиологическое значение ФОЕ состоит в частичном обновлении аль­веолярного объема воздуха во время вдоха (вентилируемый объем) и указывает на объем альвеолярного воздуха, постоянно находящегося в легких. Увеличение ФОЕ может быть физиологически целесообразным, так как при этом происходит увеличение дыхательной по­верхности легких, Кроме того, расширение просвета воздухоносных путей уменьшает сопротивление потоку воздуха и увеличивает площадь диффузии газов в дыхательных путях ниже 16-го порядка деления. Необходимо учитывать, что одновременно с увеличением ФОЕ несколько увеличивается путь диффузии газов, уменьшается емкость вдоха (вентилируемого объема), ограничивается способ­ность к увеличению ДО и, соответственно, к увеличению максимальной вентиляции легких. Увеличение или уменьшение ФОЕ оп­ределяется соответствующим изменением соотношения двух проти­воположно направленных сил - эластической тяги легкого, стремя­щейся уменьшить его объем, и эластической силы тканей грудной клетки. Оценка взаимосвязи этих двух сил во многом определяет механику дыхания.

Клиническое значение ФОЕ велико. Она снижается на 20% че­рез несколько минут после начала анестезии. Это снижение, вероят­но, связано с подъемом диафрагмы вследствие повышения внутри­брюшного давления в положении на спине, повышения центрально­го объема крови и потерей тонуса дыхательной мускулатуры. Со снижением ФОЕ связано развитие ателектазов закрытие мелких ды­хательных путей, уменьшение податливости легких, увеличение альвеолярно-артериального различия по О2 в результате перфузии ателектазированных участков легких, снижение вентиляционно-перфузионного соотношения. Обструктивные вентиляционные на­рушения ведут к повышению ФОЕ, рестриктивные нарушения - к снижению ФОЕ.

С физиологической и клинической точки зрения имеет большое значение объем закрытия (ОЗ) и емкость закрытия (ЕЗ). Объем за­крытия (ОЗ) легких - это легочный объем, часть ЖЕЛ, при котором мелкие дыхательные пути (бронхиолы) закрываются во время выдоха, спокойного или форсированного. Емкость закрытия (ЕЗ) - это сумма ОЗ и остаточного объема (ОО):

ЕЗ = ОЗ + ОО.

Закрытие бронхиол наблюдается чаще в дорзобазальных легоч­ных сегментах, в которых внешнее тканевое давление в результате действия на легкие силы гравитации превышает эндобронхиальное давление, создаваемое воздухом ФОЕ. Поскольку у здоровых взрос­лых емкость закрытия (ЕЗ) меньше, чем ФОЕ (ФОЕ = РО выд. + + ОО), то мелкие дыхательные пути при среднем давлении выдоха не закрываются.

Факторы, приводящие к снижению ФОЕ:

Положение лежа на спине;

Ожирение;

Операции на верхних отделах живота;

Торакальные операции.

Факторы, которые приводят к повышению ЕЗ:

Курение;

Предшествующие хронические обструктивные легочные заболе­вания (ХОЛЗ);

Сердечная недостаточность;

Возраст (ЕЗ = ФОЕ в 65 лет в положении стоя и в 54 года в по­ложении лежа на спине).

В работе анестезиолога, среди прочих нарушений легочных функций, довольно часто встречается послеоперационная рестрик­ция легких. Во время и после операции, проводимой под общей ане­стезией, особенно после верхней л a п a p o т o м и и и торакотомии происходит существенное снижение функции легких, которое обычно описывается как острая рестрикция (сокращение) всех легочных объемов. Степень такой рестрикции легочных объемов связана, главным образом со следующими факторами:

Уменьшением резервного объема вдоха на 10% от исходного значения;

Уменьшением ЖЕЛ приблизительно на 50-75%;

Уменьшением ФОЕ на 35%.

Уменьшение статических легочных объемов вызывается в ос­новном:

Болью с последующим поверхностным дыханием;

Подавлением кашля;

Дорзобазальными послеоперационными ателектазами;

Повышением внутрибрюшного давления под действием различ­ных причин;

Остаточным действием наркотиков и мышечных релаксантов;

Пациенты после операции часто дышат поверхностно и не каш­ляют, так как для эффективного кашля ЖЕЛ у них должна быть не менее трех дыхательных объемов (нормальное значение 8 мл/кг мас­сы тела). При этом возникает опасность задержки бронхиальной слизи с последующим развитием ателектазов и вторичной пневмо­нии. Патофизиологическое значение снижения ФОЕ состоит в уменьшении разницы между ФОЕ и емкостью закрытия. При пре­вышении емкостью закрытия уровня ФОЕ происходит закрытие мелких дыхательных путей в конце спокойного выдоха. Периодиче­ское закрытие альвеол быстро ведет к возрастанию внутрилегочного право-левого шунтирования и уменьшению оксигенации. Поэтому необходимо сохранять ФОЕ выше ЕЗ, поддерживая зону газообмена открытой. В этой связи адекватная послеоперационная анестезия и респираторная терапия являются приоритетными. При планирова­нии лечения в послеоперационном периоде необходимо учитывать, что более чем у 30% пациентов после хирургического вмешательст­ва развивается дыхательная недостаточность, если ЖЕЛ меньше 50% нормального значения (1,75-2 л у взрослых). Послеоперацион­ная рестрикция легочных функций возвращается к норме только че­рез 2-3 недели.

Для функциональной характеристики дыхания принято использовать различные легочные объемы и емкости. Легочные объемы подразделяются на статические и динамические. Первые измеряют при завершенных дыхательных движениях. Вторые измеряют при проведении дыхательных движений и с ограничением времени на их выполнение. Емкость включает в себя несколько объемов.

Объем воздуха в легких и дыхательных путях зависит от следующих показателей: 1) антропометрических индивидуальных характеристик человека и строения дыхательной системы; 2) свойств легочной ткани; 3) поверхностного натяжения альвеол; 4) силы, развиваемой дыхательными мышцами.

Дыхательный объем (ДО) - объем воздуха, который вдыхает и выдыхает человек во время спокойного дыхания (рис. 5). У взрослого человека ДО составляет примерно 500 мл. Величина ДО зависит от условий измерения (покой, нагрузка, положение тела). ДО рас­считывают как среднюю величину после измерения примерно шести спокойных дыхательных движений.

Резервный объем вдоха (РО вд) - максимальный объем воздуха, который способен вдохнуть испытуемый после спокойного вдоха. Величина РО вд составляет 1,5-1,8 л.

Резервный объем выдоха (РО выд )-максимальный объем воздуха, который человек дополнительно может выдохнуть после спокойного выдоха. Величина РО выдоха ниже в горизонтальном поло­жении, чем в вертикальном, уменьшается при ожирении. Она равна в среднем 1,0-1,4 л.

Остаточный объем (ОО) - объем воздуха, который остается в легких после максимального выдоха. Величина остаточного объема равна 1,0-1,5 л.

Исследование динамических легочных объемов представляет на­учный и клинический интерес, и их описание выходит за рамки курса нормальной физиологии,

Легочные емкости . Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) включает в себя дыхательный объем, резервный объем вдоха, резервный объем выдоха. У мужчин среднего возраста ЖЕЛ варьирует в пределах 3,5-5,0 л и более. Для женщин типичны более низкие величины (3,0-4,0 л). В зависимости от методики измерения ЖЕЛ различают ЖЕЛ вдоха, когда после полного выдоха производится максимально глубокий вдох и ЖЕЛ выдоха, когда после полного вдоха производится максимальный выдох.

Емкость вдоха (Е вд ) равна сумме дыхательного объема и резервного объема вдоха. У человека Е вд составляет в среднем 2,0-2.3 л.

Рисунок 5. Легочные объемы и емкости

Функциональная остаточная емкость (ФОЕ) - объем воздуха в легких после спокойного выдоха. ФОЕ является суммой резервного объема выдоха и остаточного объема. ФОЕ измеряется методами газовой дилюции, или «разведения газов» и плетизмографически. На величину ФОЕ существенно влияет уровень физической активности человека и положение тела: ФОЕ меньше в горизонтальном положении тела, чем в положении сидя или стоя. ФОЕ уменьшается при ожирении вследствие уменьшения общей растяжимости грудной клетки.

Общая емкость легких (ОЕЛ) - объем воздуха в легких по окончании полного вдоха. ОЕЛ рассчитывают двумя способами:

ОЕЛ = 00 + ЖЕЛ или ОЕЛ = ФОЕ + Евд. ОЕЛ может быть измерена с помощью плетизмографии или методом газовой дилюции.

Измерение легочных объемов и емкостей имеет клиническое значение при исследовании функции системы внешнего дыхания у здоровых людей и при диагностике заболевания легких.