Лёгочные объёмы

Дыхательный объём – это объём воздуха, который вдыхает и выдыхает человек в спокойном состоянии. У взрослого человека он равен 500 мл.

Резервный объём вдоха – это максимальный объём воздуха, который может вдохнуть человек после спокойного вдоха. Величина его равна 1,5-1,8 л.

Резервный объём выдоха – это максимальный объём воздуха, который может выдохнуть человек после спокойного выдоха. Этот объём составляет 1-1,5 л.

Остаточный объём – это объём воздуха, который остаётся в лёгких после максимального выдоха. Величина остаточного объёма – 1-1,5 л.

Жизненная ёмкость лёгких (ЖЕЛ) – это максимальный объём воздуха, который может выдохнуть человек после самого глубокого вдоха. ЖЕЛ включает в себя резервный объём вдоха, дыхательный объём и резервный объём выдоха. Жизненная ёмкость лёгких определяется прибором спирометром, а метод её 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 лёжа. Физическая тренировка приводит к увеличению ЖЕЛ (рис. 5.3.).

Функциональная остаточная ёмкость (ФОЕ) – объём воздуха в лёгких после спокойного выдоха. ФОЕ является суммой резервного объёма выдоха и остаточного объёма. ФОЕ равна 2,5 л.

Общая ёмкость лёгких (ОЕЛ) – объём воздуха в лёгких по окончании полного вдоха. ОЕЛ включает в себя остаточный объём и жизненную ёмкость лёгких.

Рис. 5.3. Спирограмма лёгочных объёмов и ёмкостей. Справа показана запись нескольких дыхательных движений с различной глубиной вдоха и выдоха, влево от записи дыхательных движении (первая колонка) названы разные лёгочные объёмы. ДО — дыхательный объём, РО_выд — резервный объём выдоха, ООЛ — остаточный объём лёгких. Левые 3 колонки — названия разных ёмкостей.

Мёртвое 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. Объём мёртвого пространства около 150 мл, или примерно 1/3 дыхательного объёма 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.

Диффузия газов в лёгких

В обычных условиях человек дышит обычным воздухом, имеющим относительно постоянный состав (табл. 5.1.). В выдыхаемом воздухе всегда меньше кислорода и больше углекислого газа. Меньше всего кислорода и больше всего углекислого газа в альвеолярном воздухе. Различие в составе альвеолярного и выдыхаемого воздуха объясняется тем, что последний является смесью воздуха мертвого пространства и альвеолярного воздуха.

Таблица 5.1.

Состав воздуха (в %)

Название газа	Воздух
	вдыхаемый	выдыхаемый	альвеолярный
Углекислый газ	0,03	4,1	5,5-5,7
Кислород	20,95	16,4	14,2-14,6
Азот	79,02	79,5	80

Альвеолярный воздух является внутренней газовой средой организма. От его состава зависит газовый состав артериальной крови. Регуляторные механизмы поддерживают постоянство состава альвеолярного воздуха. Состав альвеолярного воздуха при спокойном дыхании мало зависит от фаз вдоха и выдоха. Например, содержание углекислого газа в конце вдоха всего на 0,2-0,3% меньше, чем в конце выдоха, так как при каждом вдохе обновляется лишь 1/7 часть альвеолярного воздуха. Кроме того, газообмен в лёгких протекает непрерывно, при вдохе и при выдохе, что способствует выравниванию состава альвеолярного воздуха. При глубоком дыхании зависимость состава альвеолярного воздуха от вдоха и выдоха увеличивается.

Газообмен в лёгких осуществляется в результате диффузии кислорода из альвеолярного воздуха в кровь (около 500 л в сутки) и углекислого газа из крови в альвеолярный воздух (около 430 л в сутки). Диффузия происходит вследствие разности парциального давления этих газов в альвеолярном воздухе и их напряжением в крови.

Парциальное давление газа в газовой смеси пропорционально процентному содержанию газа и общему давлению смеси.

Р_{атмосферное} х С (%)

Р_{парциальное} = ------------------------------

100%

Для воздуха: Р_{атмосферное}. = 760 мм Нg; С _{кислорода} = 20,95%;

Оно зависит от природы газа. Всю газовую смесь атмосферного воздуха принимают за 100%, она обладает давлением 760 мм рт. ст., а часть газа (кислорода – 20,95%) принимают за х. Отсюда парциальное давление кислорода в смеси воздуха равно 159 мм рт. ст. При расчёте парциального давления газов в альвеолярном воздухе необходимо учитывать, что он насыщен водяными парами, давление которых составляет 47 мм рт. ст. Следовательно, на долю газовой смеси, входящей в состав альвеолярного воздуха приходится давление не 760 мм рт. ст., а 760 – 47 = 713 мм рт. ст. Это давление принимается за 100%. Отсюда легко вычислить, что парциальное давление кислорода, который содержится в альвеолярном воздухе в количестве 14,3%, будет равен 102 мм рт. ст.

Соответственный расчёт парциального давления углекислого газа показывает, что оно равно 40 мм. рт. ст.

Парциальное давление кислорода и углекислого газа в альвеолярном воздухе является той силой, с которой молекулы этих газов стремятся проникнуть через альвеолярную мембрану в кровь.

Диффузия газов через барьер подчиняется закону Фика, так как толщина мембраны и площадь диффузии одинакова, то диффузия зависит от диффузионного коэффициента и градиента давления.