Цели урока:
- Изучить функции дыхательной системы, разобраться с ее возможными болезнями и травмами.
Задачи урока:
- - обучающие: повторение материала о легочном и тканевом дыхании, рассмотреть функциональные возможности дыхательной системы, понять, что такое здоровое дыхание, выяснить, какие болезни и травмы дыхательной системы бывают;
- - развивающие: углубить развитее у учащихся интеллектуальных умений, речи и творческого мышления;
- - воспитательные: приобретения опыты различать болезни и травмы функциональные возможности дыхательной системы, способы профилактики и оказания первой помощи.
Основные термины
Дыхательная система – это совокупность органов, которые обеспечивают функцию внешнего процесса дыхания.
Ход урока
Проверка домашнего задания.
Дайте короткий ответ на вопросы:
1.Что такое вдох и выдох?
2.С помощью, каких органов происходит процесс дыхания?
3.Каковы основные функции дыхательной системы?
4.В каких важных функциях принимает участие дыхательная система ?
5.В чем заключается суть терморегуляции?
6.Что такое гипертермия?
7.Где осуществляется символический переход дыхательных путей (верхних) в нижние?
8.Из каких органов состоит система верхних дыхательных путей ?
9.Из каких органов состоит система нижних дыхательных путей?
Функциональные возможности дыхательной системы.
Жизненная ёмкость лёгких (ЖЕЛ) – это максимальное количество воздуха, которое выдыхается после очень глубокого вздоха. Вместе с оставшимся объемом, то есть объемом воздуха, который остается в легких после максимально глубокого выдоха, ЖЕЛ производит ОЕЛ (общую емкость легких). Норма ЖЕЛ равно приблизительно 3/4 емкости легких и характеризует общий объем, в переделах чего человек имеет возможность менять глубину дыхания. С помощью спирографии определяют ЖЕЛ. На рисунке 1 вы можете увидеть, каким образом происходит спирография.
Рис.1 Спирография
Важна для людей не только ёмкость лёгких, но также и выносливость дыхательных мышц. Дыхательная мускулатура считается хорошей, если при пяти пробах, которые идут одна за другой, результат не понижается. Плюсы людей, которые имеют жизненно-высокую ёмкость лёгких в том, что, например, при беге вентиляцию легких возможно достичь за счет хорошей глубины дыхания. Бывают мышцы , отвечающие за вдох и выдох, их вы можете наблюдать на рисунке 2.
Рис. 2 Мышцы вдоха и выдоха
Есть такое понятие как дыхательная недостаточность (ДН). Дыхательная недостаточность – это патологическое состояние, которое связано с невозможностью легких гарантировать полноценный газообмен не только при физической нагрузке, а также в состоянии полного физического покоя.
Острая дыхательная недостаточность - это сильно развивающееся патологическое состояние, при нем развивается явный дефицит кислорода. Такое состояние есть угрожающим для жизни, и без привлечения к методам современной медицины может привести к летальному исходу.
Дыхательная недостаточность может возникнуть даже из-за неправильной осанки. На рисунке 3 вы заметите ее угрозу.
Рис. 3 Неправильная осанка – причина дыхательной недостаточности
Предмети > Биология > Биология 8 классДыхательной 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.
Дыхание - единый процесс, осуществляемый целостным организмом. Процесс дыхания состоит из трех неразрывных звеньев:
- а) внешнего дыхания или газообмена между внешней средой и кровью легочных капилляров, происходящего в легких;
- б) переноса газов, осуществляемого системами кровообращения и крови;
- в) внутреннего (тканевого) дыхания, т. е. газообмена между кровью и клеткой, в процессе которого клетки потребляют кислород и выделяют углекислоту.
Работоспособность человека определяется в основном тем, какое количество кислорода поступило из наружного воздуха в кровь легочных капилляров и доставлено в ткани и клетки организма. Эти процессы осуществляются сердечно-сосудистой системой и системой органов дыхания. Например, при сердечной недостаточности наступает одышка, при недостаточности кислорода в атмосферном воздухе (например, на высотах) увеличивается количество эритроцитов – переносчиков кислорода, при заболеваниях легких наступает тахикардия.
При исследовании дыхательной системы пользуются различными инструментальными методами, в том числе определением дыхательных объемов – частоты, глубины ритма дыхания, жизненной емкости легких, выносливости дыхательных мышц и др. Жизненная емкость легких является показателем функциональных возможностей системы органов дыхания у данного человека. Сравнение фактической величины ЖЕЛ с должной позволяет оценить морфологические и функциональные возможности легких.
Некоторые изменения функции внешнего дыхания, механизмы адаптации к воздействию каких-либо факторов могут выявляться лишь при использовании специальных проб или нагрузок, которые получили название «функциональные легочные пробы». С их помощью можно выявить скрытые формы сердечно-легочной недостаточности, не выявляемые при обычных исследованиях.
Для исследования и оценки функционального состояния системы органов дыхания, выявления ее функциональных резервов и скрытых патологических нарушений проводят функциональные пробы с нагрузкой. В качестве нагрузки используют тесты с задержкой дыхания. Переносимость проб с задержкой дыхания отражает функциональное состояние сердечно-сосудистой и дыхательных систем. В процессе задержки дыхания в крови возрастает содержание углекислого газа.
В условиях нормального спокойного дыхания вдох следует при 4% содержании двуокиси углерода в крови. Учитывая, что основной функцией системы внешнего дыхания является поддержание нормального уровня насыщения артериальной крови кислородом, повышение содержания углекислого газа в крови до 5-7% вызывает принудительный вдох. Чем продолжительнее время задержки дыхания, тем выше способность сердечно-сосудистой и дыхательных систем обеспечивать удаление из организма образующийся углекислый газ, выше их функциональные возможности.
При заболеваниях органов кровообращения и дыхания, анемиях продолжительность задержки дыхания уменьшается. Для оценки уровня здоровья человека предложено длительность произвольной задержки дыхания на спокойном выдохе сравнивать с возможностями обменных процессов в организме.
Состояние организма в зависимости от содержания СО2 в альвеолярном воздухе при максимально возможной задержке дыхания
Пробы Штанге и Сообразе
Наиболее распространенными функциональными пробами системы органов дыхания являются пробы Штанге и Сообразе. Эти пробы позволяют выявить устойчивость организма к избытку углекислого газа по длительности задержки дыхания на вдохе (проба Штанге) и выдохе (проба Сообразе).
Пробы могут быть использованы при исследовании системы органов дыхания как у взрослых, так и у детей. Здоровые взрослые нетренированные люди задерживают дыхание на вдохе в течение 40 – 50 секунд, дети в 6 лет - 16 с, 8 лет – 32 с, 10 лет – 39 с, 12 лет – 42, в 13 лет - 39 с.
Взрослые здоровые нетренированные люди могут задерживать дыхание на выдохе 20–30 с, спортсмены – 30–90 с, здоровые дети и подростки – 12–13 с.
Проба Серкина
Проведение пробы Серкина и анализ полученных результатов позволяет по состоянию кардио-респираторной системы выявить категорию лиц (здоровые тренированные, здоровые нетренированные, лица со скрытой недостаточностью кровообращения) к которой относятся обследуемые. Данная проба включает три фазы и позволяет определить длительность задержки дыхания на вдохе в состоянии покоя, после функциональной нагрузки (двадцати приседаний за 30 с), и выявить характер восстановления длительности задержки дыхания после отдыха. На основе сравнения исследуемых показателей с нормальными значениями для разных групп лиц обследуемого относят к одной из этих групп. При выполнении физической работы увеличивается потребность организма в кислороде и сокращается продолжительность задержки дыхания на вдохе.
При физической нагрузке удовлетворение потребности организма в кислороде осуществляется за счет включения приспособительных механизмов: достаточно быстро и адекватно мощности нагрузки увеличивается минутный объем дыхания и минутный объем крови. Быстрое возвращение их к исходному уровню в период восстановления (отдыха) свидетельствует о хорошем состоянии сердечно-сосудистой и дыхательных систем.
При недостаточности этих систем отмечается большее увеличение минутного объема дыхания, медленное и недостаточное увеличение потребления кислорода, незначительное возрастание дыхательного коэффициента (отношение объема выдыхаемого углекислого газа к объему потребляемого кислорода). Поскольку границы функциональных возможностей внешнего дыхания значительно шире, чем системы кровообращения, то увеличение периода восстановления свидетельствует, прежде всего, о неполноценности системы кровообращения.
Функциональное состояние дыхательной системы имеет немаловажное значение для женщин, особенно в период беременности и при выполнении детородной функции. Устойчивость к гипоксии является одним из критериев состояния репродуктивного здоровья, так как при вынашивании ребенка необходимость насыщения крови кислородом усиливается.
Для определения устойчивости организма к гипоксии используются пробы Штанге и Генчи. Проба Штанге – регистрация времени задержки дыхания при глубоком вдохе (но не максимальном, одновременно зажимая нос пальцами). Время задержки дыхания отмечают по секундомеру. Средние значения пробы Штанге для женщин 50–60 секунд. Проба Генчи – регистрация времени задержки дыхания после максимального выдоха (исследуемый зажимает нос пальцами). Продолжительность задержки отмечают по секундомеру. В норме данный показатель у женщин составляет 25–40 секунд.
Для определения функции внешнего дыхания и его основного показателя – жизненной емкости легких (ЖЕЛ) используется спирометр. Для измерения ЖЕЛ нужно сделать максимально глубокий вдох, а затем плавно равномерно выдохнуть в спирометр. Продолжительность выдоха должна составлять 5–7 секунд. Измерения проводятся трижды, с интервалом в 30 секунд, фиксируется лучший результат. Средние показатели у женщин – 3200 мл. Поделив эту цифру на величину веса тела, получим показатель развития дыхательной системы. 50 миллилитров на килограмм массы тела свидетельствует о хорошем развитии органов дыхания. Меньшая цифра говорит о недостаточности ЖЕЛ либо об избыточной массе тела.
Важной функциональной величиной является экскурсия грудной клетки (разница между величинами окружностей при вдохе и выдохе). У тренированных людей разница достигает более 10 см, хорошим является показатель 9 см, от 5 до 7 – удовлетворительный. Данный показатель имеет особое значение, так как у женщин во второй половине беременности диафрагма поднимается высоко, экскурсия грудной клетки становится меньше, вследствие чего устанавливается преимущественно грудной тип дыхания с малой легочной вентиляцией.
Приложение 2
ТЕСТЫ
Тест – это оценка физического состояния или физической подготовленности (способности) занимающегося. Тесты проводятся на методико-практических и учебно-тренировочных занятиях и оцениваются по пятибалльной системе.
Брюшной пресс (статика)
Поддержание какой-либо позы требует от мышц напряжения без сокращения. Длительное напряжение, при котором может поддерживаться поза, характеризует тонус мышц. Мышечный тонус, являющийся двигательным безусловным рефлексом, поддерживается непроизвольно.
Высота площадки – 5 см, ширина 45–50 см, длина 110–120 см (степ).
Методика исполнения: сидя на краю площадки с торцовой стороны, ноги согнуть под углом 90 градусов (по отношению бедра и голени).
Исходное положение: лежа на спине, руки в «замок» на затылке (рис. 8), разведя локти в стороны, подняв верхнюю часть спины, удерживать позу.
Статическая сила брюшного пресса
Квадрицепсы (статика)
Исходное положение: упор спиной на стенку, согнуть ноги под углом 90 градусов между бедром и голенью, руки опущены вдоль туловища. Удержать позу.
Разгибатели спины (статика)
Вариант 1 . И.п.: лежа на животе, руки прямые, прижаты к туловищу. Поднять голову и грудную клетку, зафиксировать позу, держать (рис.10).
Вариант 2 . Для определения статической выносливости мышц спины обследуемый ложится на высокий стол вниз лицом так, чтобы верхняя часть туловища до подвздошных гребней находилась на весу, руки согнуты к плечам, ноги удерживает обследующий, фиксируется удержание туловища на уровне стола (наклон туловища вперед). Время утомления мышц определяется по секундомеру. В норме продолжительность удержания туловища в горизонтальном положении равна от двух до четырех минут.
|
Время удержания позы | |||
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 всей 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 целесообразно 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 всегда 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 определении ЖЕЛ крайне важно учитывать позу испытуемого: при вертикальном положении тела величина этого показателя наибольшая.
ЖЕЛ является одним из важнейших показателей функционального состояния аппарата внешнего дыхания (вот почему ее не следует рассматривать в разделе 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 медицине для определения должной величины ЖЕЛ целесообразно 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 всего 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 всей 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 величине ЖЕЛ могут иметь определенное 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 определении ЖЕЛ важная роль принадлежит скорости выдоха. В случае если производить выдох с чрезвычайно большой скоростью, то такая форсированная ЖЕЛ. меньше определенной 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).
Определение 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 показателем 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, определенная 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 всего 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 показателей 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 все же эта проба дает определенное представление о возможности произвольно увеличить легочную вентиляцию (см. табл. 12). Сегодня о максимальной вентиляционной возможности легких судят по реальной величине легочной вентиляции, зарегистрированной при предельной работе (в условиях определения МПК).
Сложность анатомического строения легких обусловливает тот факт, что даже в совершенно нормальных условиях не все 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 определенный 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 показателем газообмена в легких, а равным образом и всей 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 величине максимальной аэробной мощности производят пробу с определением 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 всегда 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 представителей 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.
Определенную 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. Определенная 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 отделением 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.
