Часть IV. Физиология систем внутренних органов

Объемы вдыхаемого и выдыхаемого воздуха можно непосредственно измерить при помощи спирометра или пневмотахографа. Что касается остаточного объема и ФОЕ, то их можно определить лишь косвенно.

Спирометрия. Спирометрами называют приборы, предназначенные для определения объемов воздуха при постоянном давлении (рис. 23.14, а). Самым простым является водный спирометр. Этот прибор представляет собой цилиндр, помещенный кверху дном в резервуар с водой. Во время выдоха объем воздуха в цилиндре увеличивается, и он всплывает; при вдохе цилиндр погружается. Эти изменения объема могут быть измерены при помощи откалиброванной шкалы.

Графический метод регистрации дыхательных объемов называется спирографией.

Пневмотахография. Если нужно исследовать дыхание в течение длительного времени, то значительно удобнее пользоваться так называемыми спирометрами открытого типа. С их помощью регистрируют не сами дыхательные объемы, а объемную скорость воздушной струи (рис. 23.14, б). Для этого используют пневмотахографы — приборы, основной частью которых служит широкая трубка с малым аэродинамическим сопротивлением. При прохождении воздуха через трубку между ее началом и концом создается небольшая разность давлений, которую можно зарегистрировать при помощи манометрических датчиков. Эта разность давлений прямо пропорциональна объемной скорости воздушной струи, то есть количеству воздуха, проходящего через поперечное сечение трубки в единицу времени. Кривая изменений этой объемной скорости называется пневмотахограммой. На основе пневмотахограммы, представляющей собой запись dV/dt, путем интегрирования можно получить искомый объем воздуха V:

(23.14)

В большинстве пневмотахографов имеется электронный интегрирующий блок, поэтому одновременно с пневмотахограммой непосредственно записывается кривая дыхательных объемов (спирограмма).

Измерение ФОЕ. Поскольку ФОЕ — это количество воздуха, остающееся в легких в конце выдоха, эту емкость можно измерить только непрямыми методами. Принцип таких методов заключается в том, что либо в легкие вводят инородный газ типа гелия (метод разведения), либо вымывают содержащийся в альвеолярном воздухе азот, заставляя испытуемого дышать чистым кислородом (метод вымывания). И в том и в другом случае искомый объем вычисляют, исходя из конечной концентрации газа.

Рис. 23.14. Использование приборов для регистрации дыхательных объемов: а — спирометра; б — пневмотахографа

Рис. 23.15. Измерение относительного объема форсированного выдоха. Измеряют объем выдоха за первую секунду, выражая его в процентах от жизненной емкости легких: ФЖЕЛ — форсированная жизненная емкость легких

Объем форсированного выдоха за первую секунду (ОФВ1, тест Тиффно) — объем воздуха, изгоняемого с максимальным усилием из легких в течение первой секунды выдоха после глубокого вдоха (рис. 23.15). У лиц в возрасте до 50 лет со здоровыми легкими относительный ОФВ1 равен 70–80%, с возрастом он снижается до 65–70%. При обструктивных нарушениях выдох вследствие повышенного аэродинамического сопротивления удлиняется, и относительный ОФВ1 снижается.

Минутный объем дыхания (МОД) — количество воздуха, проходящего через воздухоносные пути каждую минуту. МОД равен дыхательному объему (ДО), умноженному на частоту дыхательных движений в минуту (ЧДД):

МОД = ДО · ЧДД. (23.15)

ЧДД у взрослого человека в покое в среднем равна 14 дыханиям в минуту. Она может претерпевать значительные колебания (от 10 до 18 за минуту). ЧДД выше у детей (20–30 в минуту), у грудных детей она составляет 30–40 в минуту, а у новорожденных — 40–50 в минуту.

Из формулы (23.15) следует, что у взрослого человека при дыхательном объеме 0,5 л и частоте дыханий 14 дыханий в минуту МОД равен 7 л/мин. При физической нагрузке в соответствии с увеличением потребности в кислороде повышается и МОД, достигая в условиях максимальной нагрузки 120 л/мин.

Хотя МОД дает некоторую информацию о вентиляции легких, он ни в коей мере не определяет эффективность дыхания. Определяющим фактором служит та часть МОД, которая поступает в альвеолы и участвует в газообмене.