Физиологические показатели жизненной емкости легких, показатели сердечной деятельности и газообмен в легких

Размещено на http://www.allbest.ru/

Физиологические показатели жизненной емкости легких, показатели сердечной деятельности и газообмен в легких



Введение

физиологический дыхание сердце

Дыхание-это жизненно необходимый процесс обмена газами между организмом и окружающей его внешней средой. В процессе дыхания человек поглощает из окружающей среды кислород и выделяет углекислый газ.

В клетках и тканях в результате обмена веществ образуется углекислый газ, который должен быть удален из организма. Углекислый газ выносится кровью к органам дыхания и выдыхается. Кислород, поступающий в органы дыхания при вдохе, диффундирует в кровь и доставляется к органам дыхания.

В своей работе я разберу физиологические показатели жизненной емкости легких, показатели сердечной деятельности и газообмен в лёгких. Мне очень интересно, какова разница показателей жизненной емкости легких и сердечной деятельности в покое и после физических нагрузок. И в конце подведу итог своего доклада.



1.Газообмен в легких

физиологический дыхание сердце

Газообмен в легких совершается между альвеолярным воздухом и кровью путем диффузии. Альвеолы легких оплетены густой сетью капилляров. Стенки альвеол и капилляров очень тонкие, что способствует проникновению газов из легких в кровь и наоборот. Газообмен зависит от величины поверхности, через которую осуществляется диффузия газов, и разности парциального давления (напряжения) диффундирующих газов. При глубоком вдохе альвеолы растягиваются, и их поверхность достигает 100-105кв.м. Так же велика и поверхность капилляров в легких. Есть, и достаточная, разница между парциальным давлением газов в альвеолярном воздухе и напряжением этих газов в венозной крови. Разность между напряжением газов в венозной крови и их парциальным давлением в альвеолярном воздухе может составлять для кислорода 70 мм. рт. ст., а для углекислого газа 7 мм. рт. ст.

Установлено, что при разнице напряжения кислорода в 1мм. рт. ст. у взрослого человека, находящегося в покое, в кровь может поступить 25-60 мл. кислорода в 1 мин. Следовательно, разность давлений кислорода в 70 мл. рт. ст., достаточна для обеспечения организма кислородом при разных условиях его деятельности: при физической работе, спортивных упражнениях и др.

Скорость диффузии углекислого газа из крови в 25 раз больше, чем кислорода, поэтому при разности давлений в 7 мм. рт. ст., углекислый газ успевает выделиться из крови.

В обычных условиях состав атмосферного воздуха относительно постоянен. В сухом воздухе содержится 20,93 % кислорода, 0,03 -- диоксида углерода, 79,04 % азота и инертных газов. В промышленных городах, крупных животноводческих помещениях состав воздуха может изменяться: в нем увеличивается концентрация диоксида углерода, появляются вредные примеси.

В выдыхаемом воздухе меньше кислорода (до 16 %) и больше диоксида углерода (до 4,5 %), а содержание азота немного больше, чем в атмосферном (79,5 %). Это не означает, что азот участвует в газообмене. Дело в том, что объем выдыхаемого воздуха несколько меньше, чем вдыхаемого. Часть кислорода в организме, превращаясь в воду, удаляется с мочой, калом и потом, а тот же самый объем азота? попавший в легкие, распределяется в меньшем объеме воздуха.

В случае если выдыхаемый воздух разделить на порции, то окажется, что их состав будет изменяться от первой порции к последней. Первые порции выдыхаемого воздуха будут похожи на атмосферный, это воздух из воздухоносных путей, где не совершается газообмен. В последующих порциях постепенно уменьшается содержание кислорода и увеличивается диоксида углерода. Последние же порции уже содержат 14 % кислорода, 5,5 -- углекислого газа, 80,5 % азота инертных газов. Состав выдыхаемого воздуха подобен альвеолярному.

Альвеолярный воздух является как бы внутренней газовой средой организма, и от его состава зависит газообмен между альвеолами легких и кровью. В состоянии покоя состав альвеолярного воздуха мало зависит от фазы дыхания, в связи с этим газообмен между альвеолярным воздухом и кровью совершается непрерывно и при вдохе, и при выдохе. Это обстоятельство играет большую роль в механизмах регуляции внешнего дыхания. Собственно говоря, значение внешнего дыхания и заключается в поддержании постоянного газового состава альвеолярного воздуха, что составляет основу постоянного содержания кислорода и диоксида углерода в артериальной крови. Изменения в содержании газов в артериальной крови имеют ключевое значение в регуляции внешнего дыхания.

Состав альвеолярного воздуха зависит только от существенных изменений дыхательных движений. Так, при задержке дыхания (апноэ) или удушении (асфиксия) в альвеолярном воздухе накапливается диоксид углерода и уменьшается содержание кислорода, а при одышке (гиперпноэ, гипервентиляция легких), напротив, уровень кислорода увеличивается, а диоксида углерода уменьшается. И в том и в другом случае изменения в частоте или глубине дыхания сказываются на газовом составе крови.

В легочные капилляры поступает венозная кровь из сосудов малого круга кровообращения. По сосудам большого круга кровообращения (бронхиальная артерия) артериальная кровь поступает для питания легочной ткани. Из альвеолярного воздуха кислород переходит в венозную кровь, а диоксид углерода -- из венозной крови в альвеолярный воздух. Кислород из альвеолярного воздуха сначала растворяется в сурфактанте, затем диффундирует через эндотелиальные клетки альвеол, две основные мембраны, альвеолярную и сосудистую, и через эндотелиальные клетки кровеносных капилляров поступает в кровь. Диоксид углерода движется в противоположном направлении. Площадь соприкосновения легочных капилляров со стенкой альвеол велика. Так, у овец общая поверхность альвеол, где происходит газообмен, в 100 раз и более превышает поверхность тела.

Газообмен между альвеолярным воздухом и кровью происходит по физическим законам осмоса и диффузии, т. е. газы переходят через полупроницаемые мембраны из области более высокого давления в область более низкого давления. Активный транспорт газов через мембраны не обнаружен.

Давление одного газа в смеси газов принято называть парциальным. Оно зависит от общего давления и концентрации данного газа и показывает, какая часть давления приходится на тот или иной газ. К примеру, если при атмосферном давлении 760 мм рт. ст. содержание кислорода составляет 20,9 %, то парциальное давление кислорода будет равно 158,9 мм рт. ст., а парциальное давление диоксида углерода, если его содержится 0,03 %, -- 0,22 мм рт. ст. При более высоком атмосферном давлении парциальное давление кислорода и диоксида углерода повышается, а в высокогорных местностях -- понижается.

Парциальное давление газов в альвеолярном воздухе ниже, чем в атмосферном, из-за того, что в альвеолах присутствуют водяные пары. В среднем давление водяных паров при нормальной температуре тела около 47 мм рт. ст., в связи с этим на долю других газов приходится меньшее давление. Так, если атмосферное давление 760 мм рт. ст., то давление в альвеолах будет на 47 мм меньше, т. е. составит 713 мм рт. ст. Тогда парциальное давление кислорода будет равно 100 мм рт. ст., углекислого газа -- 40, а азота вместе с инертными газами -- 573 мм рт. ст.

В крови растворенные газы создают парциальное давление, или напряжение (для воздушной смеси обычно используют понятие «парциальное давление», а для жидкостей -- «напряжение газов»). Оно зависит от общего давления крови и содержания в ней данного газа.

Венозная кровь, поступающая в легкие, содержит 12 об.% кислорода (т. е. 12 мл кислорода в 100 мл крови), 55...58 -- диоксида углерода и около 1 об.% азота. При том уровне гидростатического давления крови, ??????? имеется в капиллярах, примыкающих к альвеолам, напряжение кислорода составляет 40 мм рт. ст., а диоксида углерода -- 46 мм рт. ст. Ф???? ???????, между альвеолярным воздухом и венозной кровью создаются условия, при которых кислород из альвеол под давлением 100 мм рт. ст. диффундирует в кровь, где его давление 40 мм рт. ст. (рис. 7.6). Одновременно диоксид углерода из крови под давлением 46 мм рт. ст. диффундирует в альвеолярный воздух, где его давление 40 мм рт. ст. Каждый газ перемещается из одной области в другую только под воздействием собственного давления, независимо один от другого, как бы в пустоту.



Рисунок 1. Обмен газов между альвеолярным воздухом, кровью и тканями

Большое значение в газообмене имеет процесс растворения газов в крови. Коэффициент растворимости кислорода при температуре тела составляет 0,022, диоксида углерода --0,5116, а азота -- 0,011. Поскольку азот и инертные газы при обычных колебаниях атмосферного давления в крови не растворяются, то, несмотря на высокое парциальное давление, они не попадают в кровь.

Растворимость газов в крови увеличивается при повышении барометрического давления. По этой причине для лучшей насыщаемости крови кислородом за счет увеличения растворения его в плазме крови пациента помещают в камеру, где создается повышенное давление воздуха. Такой метод лечения принято называть гипербарической оксигенацией. При этом при этом азот также может растворяться в крови.

Аналогичная ситуация создается при глубоководных погружениях. Опасность состоит по сути в том, что при быстром снижении атмосферного давления до нормального уровня азот из растворенного состояния переходит в газообразное и кровь «вскипает» пузырьками азота? что может привести к тяжелой патологии. Поэтому при поднятии водолаза с глубины на поверхность и при выведении пациента из барометрической камеры крайне важно давление снижать постепенно.

Тогда и азот постепенно выводится из крови, не превращаясь в пузырьки.

2.Жизненная ёмкость лёгких

Жизненная емкость легких - это тот максимальный объем воздуха, который можно выдохнуть после максимального входа. Жизненная ёмкость легких является возрастным и функциональным показателем системы дыхания.

Но даже после максимального выдоха в легких остается объем воздуха, который всегда их заполняет, - это остаточный объём (ОО). Остаточный объём остается в легких даже умершего человека и животного. Остаточный объем выходит в атмосферу только в случае разгерметизации плевральной полости.

Но при спокойном дыхании в легких остается значительно больше воздуха, чем остаточный объём. То количество воздуха, которое остается в легких после спокойного выдоха, называется функциональной остаточной ёмкостью (ФОЁ). Она состоит из остаточного объёма воздуха и резервного объёма выдоха.

То наибольшее количество воздуха, которое полностью заполняет легкие, называется общей ёмкостью легких (ОЁЛ). Она включает жизненную ёмкость легких и остаточный объём воздуха.

Количество дыхательных движений (один вдох и один выдох) за 1 минуту называется частотой дыхания (ЧД). Частота дыхания при спокойном дыхании составляет 10 - 12 дыхательных движений.

Соотношение между объёмами и ёмкостями легких хорошо видно на следующем рисунке:



Рисунок 2.Соотношение между объёмами и ёмкостями легких

С возрастом физиологические объемы легких увеличиваются, особенно жизненная емкость легких. Дыхательный объем у ребенка в 1 месяц составляет 30 мл, в 1 год - 70 мл, в 6 лет - 156 мл, в 10 лет - 239 мл, в 14 лет - 300 мл.

Механизм вдоха. Сокращение наружных межреберных мышц поднимают ребра, сокращение диафрагмы опускает ее на 3-4 см, что увеличивает объем грудной полости почти на 1000 мл. Давление в плевральной полости ниже атмосферного (на 5-7 мм рт.ст.), и вслед за движением грудной клетки расширяются легкие. Эластическая тяга легких (сопротивление растяжению) способствует еще большему падению давления в плевральной полости, поэтому внешнее (атмосферное) давление растягивает стенки легких. Таким образом, поступление воздуха в легкие - пассивный процесс, который обеспечивает разность давлений в плевральной полости и во внешней среде. Механизм выдоха. При расслаблении наружных дыхательных мышц и диафрагмы объем грудной полости уменьшается (спокойный выдох). Сокращения внутренних межреберных мышц и мышц брюшного пресса обеспечивают максимальный выдох.



3.Дыхательный объём

Дыхательный объем (ДО) - это объем воздуха, вдыхаемого и выдыхаемого при нормальном дыхании, равный в среднем 500 мл (с колебаниями от 300 до 900 мл).

Из него около 150 мл составляет объем воздуха функционального мертвого пространства (ВФМП) в гортани, трахее, бронхах, который не принимает участия в газообмене. Функциональная роль ВФМП заключается в том, что он смешивается с вдыхаемым воздухом, увлажняя и согревая его.

Резервный объем выдоха - это объем воздуха, равный 1500 -2000 мл, который человек может выдохнуть, если после нормального выдоха сделает максимальный выдох.

Резервный объем вдоха - это объем воздуха, который человек может вдохнуть, если после нормального вдоха сделает максимальный вдох. Равен 1500 - 2000 мл.

Жизненная ёмкость лёгких (ЖЕЛ) -- максимальное количество воздуха, выдыхаемое после самого глубокого вдоха. ЖЕЛ является одним из основных показателей состояния аппарата внешнего дыхания, широко используемым в медицине. Вместе с остаточным объемом, т.е. объемом воздуха, остающегося в легких после самого глубокого выдоха, ЖЕЛ образует общую емкость легких (ОЕЛ).

В норме ЖЕЛ составляет около 3/4 общей емкости легких и характеризует максимальный объем, в пределах которого человек может изменять глубину своего дыхания. При спокойном дыхании здоровый взрослый человек использует небольшую часть ЖЕЛ: вдыхает и выдыхает 300--500 мл воздуха (так называемый дыхательный объем). При этом резервный объем вдоха, т.е. количество воздуха, которое человек способен дополнительно вдохнуть после спокойного вдоха, и резервный объем выдоха, равный объему дополнительно выдыхаемого воздуха после спокойного выдоха, составляет в среднем примерно по 1500 мл каждый. Во время физической нагрузки дыхательный объем возрастает за счет использования резервов вдоха и выдоха.

Жизненная емкость легких является показателем подвижности легких и грудной клетки. Несмотря на название, она не отражает параметров дыхания в реальных («жизненных») условиях, так как даже при самых высоких потребностях, предъявляемые организмом к дыхательной системе, глубина дыхания никогда не достигает максимального из возможных значений.

С практической точки зрения нецелесообразно устанавливать «единую» норму для жизненной емкости легких, так как эта величина зависит от ряда факторов, в частности от возраста, пола, размеров и положения тела и степени тренированности.

С возрастом жизненная емкость легких уменьшается (особенно после 40 лет). Это связано со снижением эластичности легких и подвижности грудной клетки. У женщин в среднем на 25% меньше, чем у мужчин.

Зависимость от роста можно вычислить по следующему уравнению:

ЖЕЛ=2.5*рост (м)

ЖЕЛ зависит от положения тела: в вертикальном положение она несколько больше, чем в горизонтальном положении.

Объясняется это тем, что в вертикальном положении в легких содержится меньше крови. У тренированных людей (особенно у пловцов, гребцов) она может составлять до 8 л, так как у спортсменов сильно развиты вспомогательные дыхательные мышцы (большие и малые грудные).

-Остаточный объем

Остаточный объем (ОО) - это объем воздуха, который остается в легких после максимального выдоха. Равен 1000 - 1500 мл.

-Общая емкость легких

Общая (максимальная) емкость легких (ОЕЛ) является суммой дыхательного, резервных (вдох и выдох) и остаточного объемов и составляет 5000 - 6000 мл.

Исследование дыхательных объемов нужно для оценки компенсации дыхательной недостаточности путем увеличения глубины дыхания (вдоха и выдоха).

Жизненная емкость легких. Систематические занятия физкультурой и спортом способствуют развитию дыхательной мускулатуры и расширению грудной клетки. Уже через 6-7 месяцев после начала занятий плаванием или бегом жизненная емкость легких у юных спортсменов может возрасти на 500 куб.см. и более. Снижение ее - признак переутомления.

Измеряется Жизненная емкость легких специальным прибором - спирометром. Для этого закройте вначале пробкой отверстие внутреннего цилиндра спирометра и продезинфицируйте его мундштук спиртом. После глубокого вдоха сделайте через взятый в рот мундштук глубокий выдох. При этом воздух не должен проходить мимо мундштука или через нос.

Измерение повторяют дважды, а в дневнике записывают наивысший результат.

Жизненная емкость легких у человека колеблется от 2,5 до 5л, а у некоторых спортсменов достигает 5,5л и более. Жизненная емкость легких зависит от возраста, пола, физического развития и других факторов. Уменьшение ее более чем на 300 куб.см может указывать на переутомление

Очень важно научиться полному глубокому дыханию, избегать его задержки. Если в покое частота дыхания обычно равна 16-18 в мин., то при физической нагрузке, когда организм нуждается в большем количестве кислорода, эта частота может достигать 40 и белее. При появлении же частого поверхностного дыхания, одышки нужно прекратить занятие, отметить это в дневнике самоконтроля и обратиться к врачу.



Рисунок 3. Лёгочные объёмы и ёмкости

Рисунок 4. Смена дыхательных объёмов с возрастом

4.Показатели сердечной деятельности

Сердечный выброс (СВ) или минутный объем кровообращения (МОК) - количество крови выбрасываемое сердцем за одну минуту.

МОК=УОК-ЧСС

где:

УОК -- систолический ударный объём крови

ЧСС -- частота сердечных сокращений

Ударный (систолический) объем сердца (УО) - это количество крови, которое выбрасывается в аорту при каждом сердечном сокращении.

УО=СВ /ЧП

где:

СВ - сердечный выброс

ЧП - частота пульса.

Сердечный индекс (СИ) - это показатель сердечного выброса в расчете на единицу поверхности тела человека.

СИ=СВ/Т

где:

СВ -сердечный выброс

Т - площадь поверхности тела человека.

Ударный индекс (УИ) - это показатель ударного объема, в расчете на единицу поверхности тела.

УИ=УО/Т

где:

УО -ударный объем сердца

Т -  площадь поверхности тела человека.

Объемная скорость выброса (ОСВ) -- количество крови, которое выбрасывается левым желудочком в начальный отрезок аорты, величина конкретизирующая представление о силе сердечных сокращений



ОСВ=УО/Ви где:

УО -- ударный объем сердца

Ви- время выбрасывания крови

5.Частота сердечных сокращений

Частота сердечных сокращений (ЧСС) зависит от многих факторов, включая возраст, пол, положение тела, условия окружающей среды. Она выше в вертикальном положении по сравнению с горизонтальном, уменьшается с возрастом. ЧСС покоя лежа-60 ударов в минуту; стоя-65. По сравнению с положением лежа в положении сидя ЧСС увеличивается на 10%, стоя на 20-30%. В среднем ЧСС составляет около 65 в минуту, однако наблюдается ее значительны колебания. У женщин этот показатель на 7-8 выше.

ЧСС подвержена суточным колебаниям. Во время сна она снижена на 2-7, в течение 3 часов после приема пищи -- возрастает, особенно, если пища богата белками, что связано с поступлением крови к органам брюшной полости. Температура окружающей среды оказывает влияние на ЧСС, которая увеличивается в линейной зависимости от эффективной температуры.

У тренированных лиц ЧСС в покое ниже, чем у нетренированных и составляет около 50-55 ударов в минуту.

Физические нагрузки приводят к увеличению ЧСС, необходимого для обеспечения возрастания минутного объема сердца, причем существует ряд закономерностей позволяющих использовать этот показатель как один из важнейших при проведении нагрузочных тестов.

Отмечается линейная зависимость между ЧСС и интенсивностью работы в пределах 80-90% максимальной предельности нагрузок.

При легкой физической нагрузке первоначально ЧСС значительно увеличивается, однако постепенно снижается до уровня, который сохраняется в течение всего периода стабильной нагрузки. При более интенсивных нагрузках имеется тенденция к увеличению ЧСС, причем при максимальной работе она нарастает до предельно достижимой. Эта величина зависит от тренированности, возраста, пола и других факторов. У тренированных людей частота сердечных сокращений достигает 180 уд/мин. При работе переменной мощности можно говорить о диапазоне частоты сокращений 130-180 уд/мин, в зависимости от изменения мощности.

Оптимальная частота 180 уд/мин при различной нагрузке. Следует отметить, что работа сердца при очень большой частоте сокращений (200 и более) становится менее эффективнее, так как значительно сокращается время наполнения желудочков и уменьшается ударный объем сердца, что может привести к патологии.

Тесты с возрастанием нагрузок до достижения максимальной ЧСС используется лишь в спортивной медицине, и нагрузка считается допустимой, если ЧСС достигает 170 в минуту. Этот предел обычно используется при определении переносимости физической нагрузки и функционального состояния сердечно-сосудистой и дыхательной систем.

Таблица 1. Тесты на количество сердечных сокращений в 1 минуту людей разного возраста

Возраст, годы	Количество сердечных сокращений в 1 мин
Новорожденные До 5 5-10 10-15 15-60	120-140 130 88 78 68-72



6.Минутный объём крови

Минутный объем-- это количество крови, выбрасываемое сердцем в аорту или легочную артерию в течение 1 мин. При наличии соустий между правым и левым отделами сердца это соотношение может изменяться.

Величина минутного объема сердца имеет большое диагностическое значение, так как она наиболее полно характеризует кровоснабжение в целом.

Минутный объем кровообращения зависит от возраста, пола, веса, положения тела, от окружающей температуры воздуха и степени физического напряжения.

Физиологические факторы, способствующие увеличению минутного объема сердца - физическая работа, нервное возбуждение, обильный прием жидкости, высокая окружающая температура воздуха, беременность.

К увеличению минутного объема приводит и ряд патологических состояний: эмфизема легких, анемия, базедова болезнь, повышенная температура тела, нейроциркуляторная дистония и др. Уменьшение минутного объема наблюдается в вертикальном положении, при кровопускании, инфаркте миокарда, левожелудочковой недостаточности, слипчивом перикардите, микседеме и др.

Для большей достоверности определение минутного объема сердца проводят в условиях основного обмена.

В норме величина минутного объема, по данным механокардиографического метода, колеблется в пределах от 3 до 6 л. В среднем нормальная величина МО в покое составляет 3,5--5,5 л.

По данным других авторов, величина минутного объема составляет 3--5 и 6--8 л.

При физических нагрузках минутный объем сердца может достигать 18--28 и даже 30 л.



Заключение

Все эти показатели и процессы очень важны - жизненно-необходимы. Через дыхательные органы до всех клеток проходит O2. Фильтруется в носовой полости, проходит через гортань, трахею, которая переходит в бронхи. Затем бронхи разветвляются и переходят в альвеолы, к которым подходят капилляры.

Они собираются в артерии и доносят насыщенную кислородом кровь к левому предсердию и до артерий большого круга кровообращения, которые разветвляются на артериолы и капилляры.

Они разносят кислород по всему организму ко всем клеткам и поглощают CO2; капилляры собираются в вены, которые проходят через правое предсердие и по малому кругу кровообращения в легкие, где снова происходит газообмен.



Список источников

1.Газоообмен в легких и тканях [Электронный ресурс] : Сборник

рефератов // http://bagazhznaniy.ru/. - 2019. - 13 октября. - Заглавие с

экрана.

2. Газообмен в легких[Электронный ресурс] : Диффузия. Парциальное

давление газов // Библиофонд URL: http://bibliofond.ru/.

-2019.-13 октября. - Заглавие с экрана.

3. Газообмен в легких [Электронный ресурс] : Жизненная емкость легких

URL:http://www.redikon.ru/. - 2019. - 13 октября. - Заглавие с экрана.

4. Показатели сердечной деятельности [Электронный ресурс] : Забота о сердце // https://zabserdce.ru/. - 2019. - 13 октября. - Заглавие с экрана.

Размещено на Allbest.ru

...