В конце выдоха состав выдыхаемой смеси газов близок к составу альвеолярной смеси газов. Нередко эти последние порции выдыхаемой газовой смеси анализируют как альвеолярную смесь газов. Количественным показателем вентиляции легких является минутный объем дыхания (МОД — VE) величина, характеризующая общее количес тво воздуха, которое проходит через легкие в течение 1 мин. Ее можно определить как произведение частоты дыхания (R) на дыхательный об ъем (VT) : VЕ = VТ • R. Величина минутного объема дыхания определяется метаболическими потребностями организма и эффективностью газообмена. Необходимая вентиляция достигается различными комбинациями ч астоты дыхания и дыхательного объема. У одних людей прирост минутной вентиляции осуществляется учащением, у других

— углублением дыхания.

У взрослого человека в условиях покоя величина МОД в среднем составляет 8 л.

Максимальная вентиляция легких (МВЛ) — объем воздуха, который проходит через легкие за 1 мин при выполнении максимальных по частоте и глубине дыхательных движений. Эта величина чаще всего имеет теоретическое значение, так как невозможно поддерживать максимально во зможный уровень вентиляции в течение 1 мин даже при максимальной ф изической нагрузке из-за нарастающей гипокапнии. Поэтому для его косвенной оценки используют показатель максимальной произвольной вентил яции легких. Он измеряется при выполнении стандартного 12-секундного теста с максимальными по амплитуде дыхательными движениями, обеспечивающими величину дыхательного объема (VТ) до 2—4 л, и с частотой дыхания до 60 в 1 мин.

МВЛ в значительной степени зависит от величины ЖЕЛ (VС). У здор ового человека среднего возраста она составляет 70—100 л /мин"1; у спортсмена доходит до 120—150 л / мин.

6. Эластическая тяга легких, ее величина и значение. Роль сурфактанта.

Если изолированное легкое поместить в камеру и снизить давление в ней ниже атмосферного, то легкое расширится. Его объем можно измерить с помощью спирометра, что позволяет построить статическую кривую давление—объем .

Влегких сурфактант выполняет важные физиологические функции:

●понижая поверхностное натяжение, увеличивает растяжимость легких и тем самым снижает совершаемую при вдохе работу;

●обеспечивает стабильность альвеол, препятствуя их спадению и появлению ателектазов;

●предотвращает перемещение воздуха из меньших альвеол внутрь больших в результате более выраженного снижения поверхностного натяжения при малых объемах;

●препятствует транссудации жидкости из капилляров легких на поверхность альвеол.

7. Сопротивление дыхательных путей току воздуха и факторы его определяющие. Работа дыхательных мышц. Методы ее расчета. Влияние на величину работы глубины дыхания.

Дыхательные пути имеют вид сложной асимметрично делящейся системы, состоящей из многочисленных бифуркаций и ветвей разного калибра. В такой системе типичным является сочетание ламинарного и турбулентного потоков воздуха.

Возникающее сопротивление току воздуха приводит к снижению давления по ходу воздухоносных путей. Как известно, это давление обеспечивает движение воздуха в воздухоносных путях. Вязкое сопротивление дыхательных путей нередко называется легочным резистансом (гesistance, Г) . Этот показатель рассчитывают по формуле:

Г=ЛP/V

Сопротивление легких включает в себя сопротивление ткани легких и дыхательных путей. В свою очередь сопротивление дыхательных путей подразделяют на сопротивление верхних (полость рта, носовые ходы, глотка), нижних (трахея, главные бронхи) и мелких (меньше 2 мм в диаметре) дыхательных путей. При этом сопротивление дыхательных путей обратно пропорционально диаметру их просвета. Следовательно, мелкие дыхательные пути создают наибольшее сопротивление потоку воздуха в легких. Кроме того, на этот показатель влияют вязкость и плотность газа.

Сопротивление дыхательных путей очень чувствительно к факторам, которые влияют на диаметр дыхательных путей. Такими факторами являются легочный объем, тонус бронхиальных мышц, секреция слизи и спадение дыхательных путей во время выдоха или их сдавление каким-либо объемным процессом в легких (например, опухолью) . Нормальное сопротивление воздухоносных путей у взрослых на ур-не функциональной остаточной емкости равно 15 см вод.ст/л в сек.

Работа дыхательных мышц.

Дыхательные мышцы обеспечивают ритмичное увеличение или уменьшение объема груд полости.

Инспираторные:

А) Основные: диафрагма, наружные межреберные и внутренние межхрящевые;

Важнейшей мышцей вдоха является диафрагма - куполообразная поперечно-полосатая мышца, разделяет грудную и брюшную полости. При сокращении диафрагмы органы брюшной полости смещаются вниз и вперед и вертикальные размеры грудной полости увеличиваются + поднимаются и расходятся ребра, что приводит к увеличению поперечного размера грудной полости. При спокойном дыхании диафрагма является единственной активной инспираторной мышцей и ее купол опускается на 1-1,5см. При глубине дыхания увеличивается амплитуда движений диафрагмы и активизируются наружные межреберные и вспомогательные мышцы (значимы лестничные и г-к-с) Наружные межреберные соединяют соседние ребра. При сокращении этих мышц ребра поднимаются и смещаются вперед, что приводит к увеличению объема груд пол в переднезаднем и боковом направлениях

Б) Вспомогательные: лестничные, грудино-ключично-сосцевидные, трапециевидная, грудные.

Экспираторные: внутренние и наружные косые, прямая и поперечная мышца живота, внутрение межреберные. Лестничные, сокращаются во время вдоха, поднимают 2 верхних ребра и всю грудную клетку. Г-к-с мышцыподнимают 1 ребро и грудину. При спокойном дыхании они не задействованы, но при увеличении легочной вентиляции могут интенсивно работать.

Выдох.

При спокойном дыхании - пассивен. При физической активности выдох становится активным. Наиболее важные экспираторные мышцы - мм брюшного пресса , при их сокращении повышается внутрибрюшное давление, диафрагма поднимается вверх и объем грудной полости и легких уменьшается.

В акте выдоха участвуют внутренние межреберные мышцы. При их сокращении ребра опускаются и объем грудной клетки уменьшен. Сокращение этих мышц способствует укреплению межреберных промеж. У мужчин брюшной (диафрагмальный) тип дыхания, при котором увеличиваются объема грудной полости осуществляются преимущественно за счет диафрагмы. У женщин - грудной тип дыхания, при котором играют важную роль сокращению наружных межреберных мышц, расширяющих грудную клетку (облегчается вентиляция легких при беременности) (это так в учебнике,но мы вспоминаем лекции Похотько,где он

говорил,что это не зависит от пола,а скорее от образа жизни или профессии человека)

8. Диффузия газов через аэрогематический барьер. Характеристика барьера: площадь, толщина, строение. Общие закономерности диффузии газов. Закон Фика. Понятие о диффузионной способности легких и диффузионном сопротивлении.

Аэрогематический барьер

При диффузии газы проходят через аэрогематический барьер. Он имеет 6 слоёв:

1)слой сурфактанта (благодаря ему облегчается диффузия газов, т.к. они хорошо растворимы в фосфолипидах, а из них состоит сурфактант)

2)альвеолярный эпителий

3)интерстициальная жидкость

4)эндотелий капилляров

5)плазма крови

6)мембрана эритроцита.

Толщина всех слоёв 1,5мкм. Общая площадь 90 квадратных метров.

Величина парциального давления газов в альвеолярном воздухе

Дыхательные газы обмениваются в легких через альвеола-капиллярную мембрану. Это область контакта альвеолярного эпителия и эндотелия капилляров. Переход газов через мембрану происходит по законам диффузии. Скорость диффузии прямо пропорциональна разнице парциального давления газов. Согласно закону Дальтона, парциальное давление каждого газа в их смеси прямо пропорционально его содержанию в ней. Поэтому парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе 100 мм.рт.ст., а углекислого газа - 40 мм.рт.ст. Напряжение (термин, применяемый для газов, растворенных в жидкостях) кислорода в венозной крови капилляров легких 40 мм.рт.ст., а углекислого газа - 46 мм.рт.ст. Поэтому градиент давления по кислороду направлен из альвеол в капилляры, а для углекислого газа в обратную сторону.

Диффузия газов кровью

В альвеолах газ двигается по законам диффузии (из большего в меньшее).8 связи с тем, что кислорода в альвеолярном воздухе > (103), чем в венозной крови(40), он, по законам диффузии, из альвеол перемещается в кровь.

Углекислый газ (46 мм.рт.ст.) > чем в альвеолярном(40), следовательно, углекислый газ выходит из крови в альвеолы. Выравнивание концентрации газов происходит в течение короткого времени, т.к. эритроцит находится в капилляре 0,8 с.

Закон Фика

Диффузия газов описывается законом Фика: скорость переноса газов через мембрану прямопропорциональна её площади, разнице парциального давления по обе стороны мембраны, константе диффузии (диффузионная способность) и обратно пропорциональна толщине мембраны.

Диффузионная способность легких

Диффузионная способность легких - это отношение объема газа, продиффундировавшего через легочную мембрану за 1 минуту в расчете на 1 мм рт.ст. градиента давления. Измерение диффузионной способности легких проводят на основе ингаляции небольших, безопасных для здоровья концентраций угарного газа (около 0,3%). В покое диффузионная способность легких для угарного газа 25мл/мин*мм.рт.ст., а при физической нагрузке увеличивается в 2-3 раза.

Перенос газов через мембрану можно рассматривать как определенное препятствие для движения газов (диффузионное сопротивление). Перенос О2 из легких в кровь лимитируется также скоростью связывания кислорода гемоглобином. Диффузионная способность легких может быть разделена на два компонента:

1)диффузия через альвеолярно-капиллярную мембрану и мембрану эритроцита

2)реакция с гемоглобином.

9. Газообмен и транспорт кислорода кровью. Роль гемоглобина. Кривая диссоциации оксигемоглобина, влияние на нее различных факторов. Кислородная емкость крови, коэффициент утилизации кислорода.

О2 переносится к тканям в двух формах: связанный с гемоглобином и растворенный в плазме.

В крови содержится лишь незначительное количество О2, растворимого в плазме. Согласно закону Генри, количество газа, растворенного в жи дкости, прямо пропорционально его парциальному давлению и коэффи - циенту растворимости. Растворимость О2 в плазме крови низка: при РО2 = 1 мм рт.ст. в 100 мл крови растворяется 0,0031 мл О2.

Растворенный О2 = РаО2 х 0,0031 мл О2/100 мл крови/мм рт.ст.

При нормальных физиологических условиях (РаО2 = 100 мм рт.ст.) в 100 мл крови растворяется 0,31 мл О2, т.е. 0,31 об.%. Такое количество О2 не обеспечивает потребности организма, поэтому основное значение име - ет другой способ переноса — в виде связи с гемоглобином внутри эритр оцита. Гемоглобин является основным протеином эритроцитов. Главной функцией гемоглобина является транспорт О2 от легких к тканям и транспорт СО2 от тканей к легким. Каждая молекула гемоглобина человека с остоит из белка глобина и тема. Основной глобин взрослых — НЬА являе тся тетрамером, состоящим из двух полипептидных цепей α и двух поли-пептидных цепей β. В спиральную структуру каждой полипептидной цепи глобина встроен гем, который является комплексным соединением дву хвалентного иона железа Fе2+ и порфирина. Ион железа тема способен присоединять одну молекулу О2, т.е. одна молекула гемоглобина способна связать 4 молекулы О2Следует особо подчеркнуть уникальные особенн ости иона Fе2+ гема обратимо связывать молекулу О2: НЬ + О2 <-> НЬО2, в то время как обычно при реакции изолированного Fе2+ и кислорода обр азуется Fе3+. Окисленный ион Fе3+ не способен высвобождать O2, т.е. о бразуется необратимая связь, а связь иона Fе2+ гема с О2 происходит за счет конформационных изменений третичной и четвертичной структуры глобина, она обратима, т.е. в тканях происходит высвобождение О2.

Зависимость насыщения гемоглобина О2 от парциального напряжения О2 может быть представлена графически в виде кривой диссоциации окс игемоглобина. Кривая имеет сигмовидную форму, при этом нижняя часть кривой (РаО2 < 60 мм рт.ст.) имеет крутой наклон, а верхняя часть (РаО2 > 60 мм рт.ст.) относительно пологая. Нижний участок кривой диссоци ации оксигемоглобина показывает, что при снижении РаО2 продолжается насыщение гемоглобина кислородом, т.е. ткани продолжают извлекать д остаточное количество О2 из крови. Верхняя пологая часть кривой демонс трирует относительное постоянство насыщения гемоглобина кислородом, а следовательно, и содержания кислорода в крови независимо от изменений РаО2

Положение кривой диссоциации оксигемоглобина зависит от сродства гемоглобина с кислородом. При снижении сродства гемоглобина к О2, т.е. облегчении перехода О2 в ткани, кривая сдвигается вправо. Повышение сродства гемоглобина к О2 означает меньшее высвобождение кислорода в тканях, при этом кривая диссоциации сдвигается влево. Важным показат елем, отражающем сдвиги кривой диссоциации оксигемоглобина, является параметр р50, т.е. такое РО2, при котором гемоглобин насыщен кислор одом на 50 %. В нормальных условиях у человека (при t 37 °С, рН 7,40 и РаСО2 = 40 мм рт.ст.) р50 = 27 мм рт.ст. При сдвиге кривой диссоциации вправо P50 увеличивается, а при сдвиге влево — снижается.

На сродство гемоглобина к О2 оказывают влияние большое количество метаболических факторов, к числу которых относятся рН, РСО2, темпер атура, концентрация в эритроцитах 2,3-дифосфоглицерата (2,3-ДФГ). Снижение рН, повышение РСO2 и температуры снижают сродство гемоглоб ина к О2 и смещению кривой вправо. Такие метаболические условия созд аются в работающих мышцах, и такой сдвиг кривой является физиологически выгодным, так как повышенное высвобождение О2 необходимо для активной мышечной работы. Влияние рН и РаСО2 на кривую диссоциации называется эффектом Бора. На кривую диссоциации оксигемоглобина может оказать влияние и окись углерода (СО). СО имеет сродство к гемоглобину в 240 раз выше, чем О2, и, связываясь с гемоглобином, образует карбоксигемоглобин (НbСО). При этом даже небольшие количества СО могут связать большую часть НЬ крови и значительно уменьшить содержание О2 крови. Кроме того, СО сдвигает кривую диссоциации влево, что препятствует высвобо ждению О2 в тканях и также усугубляет гипоксию.