Жизненная ёмкость лёгких (ЖЕЛ) - это наибольший объём воздуха, который человек может вобрать в лёгкие после максимального выдоха. Спокойно вдыхая и выдыхая воздух, взрослый человек перерабатывает около 500 см 3 воздуха, требуемого ему для оптимальной работы дыхательной системы. Однако необходимо учитывать, что даже в спокойной обстановке после выдоха можно непроизвольно вдохнуть гораздо большее количество воздуха, чем требуется. Его объём будет составлять примерно 1500 см 3 . По сути, он является резервным воздухом, которым запасаются лёгкие в случае нехватки кислорода.

Следовательно, средняя жизненная емкость лёгких человека представляет собой суммарный объём всех видов дыхания, которые могут производить лёгкие. В данной категории суммируются:

  • дополнительный воздух;
  • дыхательный;
  • резервный.

ЖЕЛ достигает показателей приблизительно 3500 см 3 .

Остаточный воздух и альвеолярный воздух

Рассчитывая объём жизненной емкости лёгких, необходимо обязательно учитывать ещё и тот факт, что человек никогда не выдыхает весь воздух. Даже при максимально глубоком выдохе в лёгких остаётся как минимум 800 см 3 воздуха, являющегося, по сути, остаточным.

Благодаря тому, что остаточный и резервный воздух необходим организму для обеспечения нормального функционирования, альвеолы лёгких постоянно заполняются ним при спокойном дыхании. Подобное сохранение воздуха получило название альвеолярного и может достигать показателей в 2500-3500 см 3 . Благодаря существованию данного запаса лёгкие осуществляют непрерывный газообмен с кровью, создавая собственную газовую среду в организме.

От чего зависит объём лёгких?

Мощность, с которой функционируют лёгкие, можно разделить на две основные категории:

  • инспираторную;
  • экспираторную.

При этом они, как и жизненная ёмкость легких, напрямую связаны с тем, насколько физически развит человек: уделяет ли он достаточное внимание тренировкам, крепкое ли у него телосложение. При расчётах необходимо обязательно учитывать, что в случаях определённых заболеваний показатели будут существенно отклоняться от стандартных нормативов, однако при использовании специальных методов тренировки объём жизненной ёмкости лёгких может быть существенно увеличен даже при таких серьёзных заболеваниях.

Для чего необходимо знать объём лёгких?

Если при прохождении диспансерного или клинического обследования врач подозревает у пациента заболевания сердечно-сосудистой системы, знание стандартного объема лёгких играет решающую роль, ведь постоянная нехватка кислорода в организме может в дальнейшем привести к осложнениям и возникновению ещё более тяжёлых последствий. Зная, насколько развита у пациента жизненная емкость лёгких, норма которой индивидуальна для каждого человека, врач сможет, ориентируясь на показатели, полученные до и после болезни, не только поставить более точный диагноз, но и назначить оптимально подходящее лечение. Только в таком случае гарантируется если не полное выздоровление пациента, то, по крайней мере, стабилизация его состояния.

Детские лёгкие

Определяя, какую жизненную емкость имеют лёгкие ребенка, необходимо обязательно учитывать, что их величина гораздо более лабильна, чем у взрослых. При этом у младенцев она напрямую зависит от ряда побочных факторов, которые в первую очередь включают половую принадлежность ребёнка, рост, подвижность грудной клетки и её окружность, состояние, в котором находятся лёгкие на момент проверки, а также степень тренированности организма.

Если объём лёгких измеряется у младенца, тренированность мышц и, как следствие, лёгких напрямую связаны с зарядкой и аналогичными процедурами, которые проводят родители.

Причины отклонения от стандартных показателей

Когда объем воздуха в лёгких снижается настолько, что начинает оказывать влияние на их нормальную работу, может наблюдаться ряд различных патологий. В данную категорию можно отнести следующие заболевания:

  • фиброзы любого вида;
  • ателектазы;
  • диффузный бронхит;
  • бронхоспазм или бронхиальную астму;
  • различные деформации грудной клетки.

Проведение диагностики у детей

Диагностика лёгких обычно назначается людям, жизненная емкость легких у которых снизилась до критических показателей. В большинстве подобных случаев это означает, что от стандартных нормативов объём снизился более чем на 80%. При этом рассчитать должную величину можно, используя данные, полученные в результате измерения основного обмена, происходящего в легких, умноженного на коэффициент корреляции. Его, в свою очередь, можно вычислить путём проведения эмпирических измерений, а должную величину можно узнать по показателям подходящего возраста, роста, пола и веса, которые являются оптимальными.

Для чего нужен расчёт ДЖЕЛ?

Чтобы выяснить, насколько индивидуальные показатели, полученные в результате исследований, соответствуют нормативам, принято изначально рассчитывать величину так называемой должной жизненной ёмкости лёгких (ДЖЕЛ), с которой сравнивают полученный результат.

Несмотря на то что результат рассчитывается по различным формулам, основные данные остаются неизменными. Используются данные, полученные при измерении роста обследуемого человека (в метрах) и его возраста (в годах), который при расчётах обозначается буквой B. При этом необходимо учитывать, что результат должной ёмкости лёгких будет получен в литрах.

Формула расчёта ДЖЕЛ

Измерение жизненной емкости легких проводится индивидуально для каждого человека. Конечно, существует ряд факторов, позволяющих проводить расчёты объёма в средних показателях.

  • Для мужчин: 5,2 × рост - 0,029 × B (возраст) - 3,2.
  • Для женщин: 4,9 × рост - 0,019 × В (возраст) - 3,76.
  • Для девочек вплоть до 17 лет при росте до 1,75 м: 3,75 × рост - 3,15.
  • Для мальчиков до 17 лет при росте до 1,65 м: - 4,53 × рост - 3,9.
  • Для мальчиков до 17 лет при росте выше 1,65 м: 10 × рост - 12,85.

При этом необходимо учитывать, что легкие здорового человека, профессионально занимающегося физической подготовкой, могут быть выше принятых стандартов более чем на 30%. Именно по этой причине врачи зачастую интересуются тем, занимается ли обследуемый спортом.

Когда следует беспокоиться о снижении ДЖЕЛ?

Предполагать отклонения от стандартных показателей, которые показывает должная жизненная емкость лёгких, человек должен уже в тот момент, когда во время выполнения необременительных в обычном состоянии физических процедур у человека начинает наблюдаться одышка или учащённое дыхание. Особенно важно не упустить момент снижения ДЖЕЛ при проведении врачебного осмотра, в результате которого было выявлено существенное снижение амплитуды дыхательных колебаний, происходящих в стенках грудной клетки. Кроме того, в процессе исследований могут быть выявлены другие патологии, среди которых наиболее широкой распространение получили:

  • ограниченное дыхание;
  • высокое стояние диафрагмы.

В зависимости от природы патологии, спровоцировавшей её возникновение, диагностика ДЖЕЛ может быть как побочной необходимостью, так и обязательным мероприятием для установки правильного диагноза и последующего лечения.

На что влияет диагностика ДЖЕЛ?

Несмотря на то что для диагностики различных патологий снижение ДЖЕЛ не играет существенной роли, оно оказывает существенное влияние на нарушения стабильной функции дыхательной системы, которое как раз и провоцируется различными заболеваниями.

Чтобы определить, необходимо ли проводить диагностику ДЖЕЛ, врач должен обязательно определить, в каком состоянии у пациента находится диафрагма, на сколько превысил норму перкуторный тон, измеряемый над лёгкими. При этом звук во время исследований в некоторых случаях может быть даже "коробочным". Кроме того, немаловажную роль играет ещё и проведение рентгеновского снимка легких, на котором врач может рассмотреть, насколько прозрачность лёгочных полей соответствует требуемым показателям.

Определённые несоответствия

В редких случаях в результате проведённых исследований может быть обнаружено одновременное увеличение показателей остаточного объёма лёгких и снижение ЖЕЛ у пациента в соотношении к объёму вентилируемого пространства лёгких. В дальнейшем подобное несоответствие показателей в организме может привести к тому, что у человека образуется вентиляционная недостаточность лёгких, которая при отсутствии своевременного и должного лечения будет только усугублять и так нестабильное состояние больного.

В некоторых случаях оптимальным решением данной проблемы может послужить учащённое дыхание, за которым должен следить сам пациент, однако при наличии определённых заболеваний, в частности бронхиальной обструкции, подобная компенсация кислорода в лёгких не происходит. Это напрямую связано с тем, что у людей с данным заболеванием происходит неконтролируемый глубокий выдох, поэтому при образовании данной патологии дыхания она в дальнейшем приводит к ярко выраженной гиповентиляции легочных альвеол и последующему развитию гипоксемии. При определении оптимального лечения следует обязательно учитывать ещё и тот факт, что если у пациента наблюдается снижение ЖЕЛ в результате острого вздутия лёгких, при правильном лечении показатели можно вернуть в стабильное состояние.

Причины нарушения ЖЕЛ

В основе всех известных нарушений стабильных показателей ЖЕЛ в человеческом организме лежат три основных отклонения:

  • уменьшение емкости плевральной полости;
  • убыль функционирующей паренхимы легких;
  • патологическая ригидность легочной ткани.

Без своевременного лечения данные отклонения могут повлиять на формирование ограниченного или рестриктивного типа дыхательной недостаточности. При этом основой для начала ее развития служит уменьшение площади, на которой в лёгких происходит процесс переработки углекислого газа и, как следствие, уменьшение количества задействованных в работе по переработке кислорода альвеол.

Наиболее распространённые заболевания, которые могут повлиять на их работу:

  • асцит;
  • ожирение;
  • гидроторакс;
  • плеврит;
  • пневмоторакс;
  • ярко выраженный кифосколиоз.

При этом, как ни странно, круг лёгочных болезней, влияющих на работоспособность альвеол в переработке воздуха и, как следствие, в формировании дыхательной недостаточности, не так велик. Сюда относят в основном тяжёлые формы патологий:

  • бериллиоз, который в дальнейшем может перерасти в одну из форм фиброза;
  • саркоидоз;
  • синдром Хаммена-Рича;
  • диффузные заболевания соединительной ткани;
  • пневмосклероз.

Вне зависимости от заболевания, спровоцировавшего нарушение стабильной работы организма, которую обеспечивает жизненная ёмкость лёгких человека, больным необходимо в обязательном порядке через определённые промежутки времени проводить процедуру диагностики, чтобы не только наблюдать за динамикой ЖЕЛ, но и своевременно принимать меры при ухудшении ситуации.

У мужчин преобладает дыхание брюшного типа. Когда грудная клетка увеличивается из-за сокращений диафрагмы. У женского пола все наоборот – грудной тип дыхания, так как у них происходит увеличение поперечного размера груди. Поэтому есть высказывание о том, что женщины дышат грудью, а мужчины – животом.

Во время спокойного вдоха и выдоха взрослые люди дышат от 16 до 20 раз за минуту. Дыхательный темп зависит еще и от массы тела. Большие, грузные женщины дышат медленно, а худенькие, низкие люди – быстрее. Так как они более активны.

Когда человек дышит спокойно, для вдоха и выдоха он использует примерно 500 мл воздушной массы. Это количество воздуха называется объемом дыхания. Если глубоко вздохнуть, то можно увеличить это количество на 1500 мл. Это называется резервным объемом воздуха. И, наоборот, во время спокойного выдоха, человек способен выдохнуть дополнительно до 1500 мл. Это именуется резервным объемом выдоха.

Эти объемы в своем сочетании составляют объемную (жизненную) емкость легких.

Что такое объем легких

Такой объем по-другому называют легочной емкостью. Это количество воздушного потока, который проходит через дыхательные органы. При разных фазах цикла дыхания. Измеряют размер легкого напрямую. Если сказать простым языком, это когда человек вдыхает и выдыхает воздух, его количество и считается объемом легкого, как в каком-нибудь сосуде – сколько воздушной массы может попасть в орган дыхания.


В среднем емкость легкого мужчины составляет максимум от 3 до 6 литров. Обычная норма – от 3-х до 4-х литров. Но для нормального дыхания используется только малая часть этого воздуха.

Нормальный объем дыхания – это часть воздуха, который проходит через органы дыхания в момент вдоха и выдоха.

Факторы, которые влияют на объем легкого

Есть разные факторы, влияющие на размер легких: рост, образ жизни, пол, место проживания. Существует научная таблица таких факторов:

  • Большой размер легких имеется у людей, следующих категорий – высокого роста, со здоровым образом жизни (некурящих), астеников, мужского пола, а также у тех, кто живет выше уровня моря.
  • Малая емкость дыхательных органов наблюдается у низких, курящих, гиперстеников, у женщин, у пожилых людей, у тех, кто живет на уровне с морем.

У людей, которые большую часть жизни проводят на уровне моря, имеется малая емкость легких и наоборот. Это результат того, что давление меньше в атмосфере на высоком уровне. Как следствие, затруднено проникновение кислорода в организм. Адаптируясь к такой ситуации, повышается проводимость воздуха к тканям.

В период беременности изменяется размер легких. Он уменьшается до 1,3 литра. Это происходит из-за того, что матка давит на грудную перегородку (диафрагму). Это приводит также к тому, что уменьшается общая емкость органа до 5%. И уменьшается резервный объем выдыхаемого воздуха. Средняя емкость легкого женщины 3,5 литра.

Повышенная цифра наблюдается у активных людей – спортсменов, танцоров и т. д. (до 6 литров). Так как у них натренирован организм, и для выдохов и вздохов используется весь объем органа. А у слабых, не занимающихся спортом, в процессе дыхания задействована только одна третья часть объема.


 Как измеряются легочные объемы

Для измерения общего объема органа обычно берутся следующие показатели.

  • общая емкость;
  • остаточная емкость;
  • функциональная остаточная емкость;
  • жизненная емкость.

Совокупность этих показателей используют при анализе органа. Это позволяет оценить вентиляционную способность легких, диагностировать вентиляционные нарушения, оценить терапевтический эффект при заболеваниях.

Самый простой и применяемый метод измерения – разведение газов. Он проводится врачами, с помощью специального оборудования.

С достоверной точностью рассчитать емкость легкого сложно, так как орган этот является своеобразной мышцей. Способен расширяться при необходимости. Но среднестатистический размер легкого взрослого человека упирается именно в эти цифры.

При диагностике патологий дыхательной системы изучаются самые различные особенности и показатели. Одним из таких показателей является объем легких. Иначе данный показатель называется легочной емкостью.

Данная характеристика позволяет понять, как реализуется функционирование грудной клетки. Легочная емкость подразумевает количество воздуха, который проходит через этот орган в процессе дыхания.

Следует понимать, что понятие объема легких включает в себя несколько других отдельных показателей. Этим термином называется самая большая величина, которая характеризует деятельность грудной клетки и легких, но далеко не весь воздух, что способен вместить в себя этот орган, используется человеком в процессе жизнедеятельности.

Величина емкости легких может различаться в зависимости от:

  • возраста;
  • пола;
  • присутствующих заболеваний
  • вида его занятости.

Когда говорится об объеме легких, подразумевается средняя величина, на которую обычно ориентируются врачи, сопоставляя с ней результаты измерений. Но, при обнаружении отклонений, нельзя сразу предполагать, что человек болен.

Нужно учитывать многие особенности, такие как окружность его грудной клетки, особенности образа жизни, перенесенные болезни и прочие характеристики.

Основные показатели и цели измерения

Понятие общей легочной емкости характеризуется тем количеством воздуха, которое может вместиться в легкие человека. Эта величина является самым большим показателем, который описывает работу грудной клетки и органов дыхания. Но не весь воздух участвует в обменных процессах. Для этого хватает незначительной его части, остальной оказывается резервным.

Величина общей емкости легких представлена суммой двух других показателей (жизненной емкости легких и остаточного воздуха). Жизненной емкостью называют величину, которая отражает то количество воздуха, что человек выдыхает при максимально глубоком дыхании.

То есть, пациент должен сделать очень глубокий вдох, а затем сильно выдохнуть, чтобы установить этот критерий. Под остаточным воздухом понимают то количество воздуха, которое продолжает сохраняться в легких после активного выдоха.

Иными словами, чтобы узнать общий объем легких, необходимо выяснить две величины – ЖЕЛ и ОВ. Но и они не являются конечными. Величину жизненной емкости составляют еще три показателя. Это:

  • дыхательный объем (именно тот воздух, который используется для дыхания);
  • резервный объем вдоха (его человек вдыхает при активном вдохе помимо основного дыхательного объема);
  • резервный объем выдоха (его выдыхают во время максимального выдоха после того, как удален основной дыхательный объем).

Если человек дышит спокойно и неглубоко, то резервное количество воздуха сохраняется у него в легких. Его, а также остаточный воздух включают в показатель, называемый функциональной остаточной емкостью. Лишь учитывая все эти величины, можно сделать выводы о состоянии грудной клетки и ее органов.

Данные показатели необходимо знать для постановки правильного диагноза. Чрезмерное увеличение или уменьшение легочной емкости ведет к опасным последствиям, поэтому данный показатель нужно контролировать. Особенно, если имеются подозрения на развитие сердечно-сосудистых заболеваний.

Недостаточный объем или неправильное функционирование дыхательной системы приводит к кислородному голоданию, что негативно сказывается на всем организме. Если вовремя не обнаружить данное отклонение, могут произойти необратимые изменения, что сильно осложнит жизнь больного.

Эти показатели позволяют узнать, насколько эффективен выбранный способ лечения. Если медицинское воздействие является правильным, данные характеристики станут улучшаться.

Поэтому выполнение измерений такого рода является очень важным в процессе лечения. Тем не менее, не следует думать о патологических явлениях лишь по отклонениям в этих величинах. Они могут сильно отличаться в зависимости от многих обстоятельств, которые надо учитывать, чтобы сделать правильные выводы.

Особенности измерений и показатели

Основным методом для выявления объема легких является спирография. Выполняется эта процедура с помощью специального приспособления, которое позволяет выяснить основные характеристики дыхания. На их основе специалист может сделать выводы о состоянии пациента.

Никакой сложной подготовки для проведения спирографии не требуется. Желательно выполнять ее утром, перед едой. Необходимо, чтобы пациент не принимал лекарственных средств, воздействующих на процесс дыхания, чтобы измерения были точными.

При наличии дыхательных заболеваний, таких как бронхиальная астма, измерения нужно проводить дважды – сначала без лекарств, а потом после их принятия. Это позволит установить особенности влияния препаратов и эффективность лечения.

Поскольку в процессе измерений пациенту придется делать активные вдохи и выдохи, у него могут возникнуть побочные явления, такие как головная боль, слабость. Также может начать ныть грудь. Это не должно пугать, поскольку не представляет опасности и быстро проходит.

Очень важно знать, что объем легких у взрослого человека может быть различным, и это не означает наличия у него болезни. Это может быть обусловлено его возрастом, особенностями жизни, увлечениями и пр.

Кроме этого, даже при одинаковых обстоятельствах у разных людей может быть разный объем легких. Поэтому в медицине предусматривается средний показатель каждой изучаемой величины, который может варьироваться в зависимости от обстоятельств.

Средним показателем легочной емкости взрослых является величина в 4100-6000 мл. Величина ЖЕЛ в среднем составляет от 3000 до 4800 мл. Остаточный воздух может занимать объем 1100-1200 мл. Для других измеряемых величин тоже предусматриваются определенные рамки. Однако выход за их пределы не означает развитие болезни, хотя врач и может назначить дополнительные анализы.

Что касается этих особенностей у мужчин и женщин, то некоторые различия тоже наблюдаются. Величины данных особенностей у представительниц женского пола обычно несколько ниже, хотя это случается не всегда. При активных занятиях спортом объем легких может увеличиться, в результате измерения женщина может продемонстрировать нехарактерные для женщин данные.

А. Форсированное дыхание обеспечивается с помощью вов­лечения в сокращение ряда дополнительных мышц, оно осуществ­ляется с большой затратой энергии, так как при этом резко возрас­тает неэластическое сопротивление. При вдохе вспомогательную роль играют все мышцы, прикрепленные к костям плечевого пояса, черепу или позвоночнику и способные поднимать ребра, - это гру-динно-ключично-сосцевидная, трапециевидная, обе грудные мыш­цы, мышца, поднимающая лопатку, лестничная мышца, передняя зубчатая мышца. Форсированный выдох также осуществляется с дополнительной непосредственной затратой энергии, во-первых, в результате сокращения внутренних межреберных мышц. Их на­правление противоположно направлению наружных межреберных мышц, поэтому в результате их сокращения ребра опускаются. Во-вторых, важнейшими вспомогательными экспираторными мышца­ми являются мышцы живота, при сокращении которых ребра опус­каются, а органы брюшной полости сдавливаются и смещаются кверху вместе с диафрагмой. Способствуют форсированному вы­доху также задние зубчатые мышцы. Естественно, при форсирован­ных вдохе-выдохе действуют и все силы, с помощью которых осу­ществляется спокойное дыхание.

Б. Тип дыхания зависит от пола и рода трудовой деятельнос­ти. У мужчин в основном брюшной тип дыхания, у женщин - в ос­новном грудной тип. В случае преимущественно физической рабо­ты и у женщин формируется преимущественно брюшной тип дыхания. Грудной тип дыхания обеспечивается, главным образом, за счет работы межреберных мышц. При брюшном типе, в резуль­тате мощного сокращения диафрагмы, органы брюшной полости смещаются вниз, поэтому при вдохе живот «выпячивается».

В. Объемы вентиляции легких зависят от глубины вдоха и выдоха. Вентиляция легких - газообмен между атмосферным воз­духом и легкими. Ее интенсивность и сущность выражаются двумя понятиями. Гипервентиляция - произвольное усиление дыхания, не связанное с метаболическими потребностями организма, и ги-перпное, непроизвольное усиление дыхания в связи с реальными потребностями организма. Различают объемы вентиляции легких" и их емкости, при этом под термином «емкость» понимают сово­купность нескольких объемов (рис. 7.5).

1. Дыхательный объем (ДО) - это объем воздуха, который че­ловек вдыхает и выдыхает при спокойном дыхании, при этом про­должительность одного цикла дыхания составляет 4-6 с, акт вдоха проходит несколько быстрее. Такое дыхание называется эйпное (хорошее дыхание).

2. Резервный объем вдоха (РО вдоха) - максимальный объем воздуха, который человек может дополнительно вдохнуть после спокойного вдоха.

3. Резервный объем выдоха (РО выдоха) - максимальный объем воздуха, который можно выдохнуть после спокойного выдоха.

4. Остаточный объем (00) - объем воздуха, остающийся в
легких после максимального выдоха.

5. Жизненная емкость легких (ЖЕЛ)- это наибольший объем воздуха, который можно выдохнуть после максимального вдоха. У молодых людей должную величину ЖЕЛ можно рассчитать по формуле: ЖЕЛ= Рост(м)2,5 л.

6. Функциональная остаточная емкость (ФОЕ) - количество воздуха, остающееся в легких после спокойного выдоха, равно сум­ме остаточного объема и резервного объема выдоха.


7. Общая емкость легких (ОЕЛ) - объем воздуха, содержа­щийся в легких на высоте максимального вдоха, равен сумме ЖЕЛ плюс остаточный объем. Общая емкость легких, как и другие объе­мы и емкости, весьма вариабельна и зависит от пола, возраста и роста. Так, у молодых людей в возрасте 20-30 лет она равна в сред­нем 6 л, у мужчин в 50 - 60 лет - в среднем около 5,5 л.

В случае пневмоторакса большая часть остаточного воздуха выходит, а в легком остается так называемый минимальный объем воздуха. Этот воздух задерживается в так называемых воздушных ловушках, так как часть бронхиол спадается раньше альвеол (кон­цевые и дыхательные бронхиолы не содержат хрящей). Поэтому легкое взрослого человека и дышавшего новорожденного ребенка не тонет в воде (тест для определения судебно-медицинской экс­пертизой, живым ли родился ребенок: легкое мертворожденного то­нет в воде, так как не содержит воздуха).

Минутный объем воздуха (МОВ) - это объем воздуха, про­ходящего через легкие за 1 мин. Он составляет в покое 6-8 л, час­тота дыхания- 14-18 в 1 мин. При интенсивной мышечной нагруз­ке МОВ может достигать 100 л.

Максимальная вентиляция легких (МВЛ) - это объем воз­духа, который проходит через легкие за 1 мин при максимально возможной глубине и частоте дыхания. МВЛ может достигать у молодого человека 120-150 л/мин, а у спортсменов - 180 л /мин, она зависит от возраста, роста, пола. При прочих равных условиях МВЛ характеризует проходимость дыхательных путей, а также упругость грудной клетки и растяжимость легких.

Г. Нередко обсуждается вопрос, как дышать при увели­чении потребности организма в газообмене: реже, но глубже или чаще, но менее глубоко? Глубокое дыхание более эффективно для газообмена в легких, так как часть воздуха может поступать конвективным способом непосредственно в альвеолы. Однако ды­шать глубоко при интенсивной мышечной нагрузке становится труд­но, так как сильно возраатает неэластическое сопротивление (аэро­динамическое сопротивление воздухоносных путей, вязкое сопротивление тканей и инерционное сопротивление). Поэтому при форсированном дыхании возрастает расход энергии на обеспече­ние работы внешнего звена дыхания от 2% общего расхода в покое до 20% при тяжелой физической работе. При этом у тренирован­ных лиц увеличение вентиляции легких при физической нагрузке осуществляется преимущественно за счет углубления дыхания, а у нетренированных - в основном за счет учащения дыхания до 40-50 в мин. Однако обычно частота и глубина дыхания определяются самой физической нагрузкой. Организм самостоятельно (непроиз-


вольно) устанавливает режим дыхания согласно своим физическим возможностям и потребностям в данный момент. Кроме того, при интенсивной физической работе человек незаметно для себя неред­ко переходит с носового дыхания на дыхание ртом, поскольку носо­вое дыхание создает примерно половину сопротивления воздушно­му потоку. Сознательное стремление дышать реже, но глубже при интенсивной физической нагрузке ведет также к увеличению мы­шечной работы на преодоление возрастающей ЭТЛ при глубоком вдохе. Таким образом, меньшая работа дыхания совершается при неглубоком частом дыхании, хотя вентиляция легких лучше при глубоком дыхании. Полезный результат для организма больше при неглубоком частом дыхании. Режим дыхания устанавливается не­произвольно и при физической работе, и в покое. Человек созна­тельно (произвольно) обычно не контролирует частоту и глубину дыхания, хотя это возможно.

Д. Вентиляция альвеол конвективным путем (непосредствен­ное поступление свежего воздуха в альвеолы) происходит только при очень интенсивной физической работе. Значительно чаще вен­тиляция альвеол осуществляется диффузионным способом. Это объясняется тем, что многократное дихотомическое деление брон­хиол ведет к увеличению суммарного поперечного сечения возду­хоносного пути в дистальном направлении и, естественно, к увели­чению его объема. Время диффузии газов в газообменной области и выравнивание состава газовой смеси в альвеолярных ходах и аль­веолах составляет около 1с. Состав газов переходной зоны прибли­жается к таковому альвеолярных ходов примерно за это же вре­мя - 1 с.

Весь сложный процесс можно подразделить на три основных этапа: внешнее дыхание; и внутреннее (тканевое) дыхание.

Внешнее дыхание — газообмен между организмом и окружающим его атмосферным воздухом. Внешнее дыхание включает обмен газов между атмосферным и альвеолярным воздухом, а также легочных капилляров и альвеолярным воздухом.

Это дыхание осуществляется в результате периодических изменений объема грудной полости. Увеличение ее объема обеспечивает вдох (инспирацию), уменьшение — выдох (экспирацию). Фазы вдоха и следующего за ним выдоха составляют . Во время вдоха атмосферный воздух через воздухоносные пути поступает в легкие, при выдохе часть воздуха покидает их.

Условия, необходимые для внешнего дыхания:

  • герметичность грудной клетки;
  • свободное сообщение легких с окружающей внешней средой;
  • эластичность легочной ткани.

Взрослый человек делает 15-20 дыханий в минуту. Дыхание физически тренированных людей более редкое (до 8-12 дыханий в минуту) и глубокое.

Наиболее распространенные методы исследования внешнего дыхания

Методы оценки дыхательной функции легких:

  • Пневмография
  • Спирометрия
  • Спирография
  • Пневмотахометрия
  • Рентгенография
  • Рентгеновская компьютерная томография
  • Ультразвуковое исследование
  • Магнитно-резонансная томография
  • Бронхография
  • Бронхоскопия
  • Радионуклидные методы
  • Метод разведения газов

Спирометрия — метод измерения объемов выдыхаемого воздуха с помощью прибора спирометра. Используются спирометры разного типа с турбиметрическим датчиком, а также водные, в которых выдыхаемый воздух собирается под колокол спирометра, помещенный в воду. По подъему колокола определяется объем выдыхаемого воздуха. В последнее время широко применяются датчики, чувствительные к изменению объемной скорости воздушного потока, подсоединенные к компьютерной системе. В частности, на этом принципе работает компьютерная система типа «Спирометр МАС-1» белорусского производства и др. Такие системы позволяют проводить не только спирометрию, но и спирографию, а также пневмотахографию).

Спирография - метод непрерывной регистрации объемов вдыхаемого и выдыхаемого воздуха. Получаемую при этом графическую кривую называют спирофаммой. По спирограмме можно определить жизненную емкость легких и дыхательные объемы, частоту дыхания и произвольную максимальную вентиляцию легких.

Пневмотахография - метод непрерывной регистрации объемной скорости потоков вдыхаемого и выдыхаемого воздуха.

Имеется много других методов исследования респираторной системы. Среди них плетизмография грудной клетки, прослушивание звуков, возникающих при прохождении воздуха через дыхательные пути и легкие, рентгеноскопия и рентгенография, определение содержания кислорода и углекислого газа в потоке выдыхаемого воздуха и др. Некоторые из этих методов рассматриваются ниже.

Объемные показатели внешнего дыхания

Соотношение величин легочных объемов и емкостей представлено на рис. 1.

При исследовании внешнего дыхания используются следующие показатели и их аббревиатура.

Общая емкость легких (ОЕЛ) — объем воздуха, находящийся в легких после максимально глубокого вдоха (4-9 л).

Рис. 1. Средние величины объемов и емкостей легких

Жизненная емкость легких

Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) — объем воздуха, который может выдохнуть человек при максимально глубоком медленном выдохе, сделанном после максимального вдоха.

Величина жизненной емкости легких человека составляет 3-6 л. В последнее время в связи с внедрением пневмотахографической техники все чаще определяют так называемую форсированную жизненную емкость легких (ФЖЕЛ). При определении ФЖЕЛ испытуемый должен после максимально глубокого вдоха сделать максимально глубокий форсированный выдох. При этом выдох должен производиться с усилием, направленным на достижение максимальной объемной скорости выдыхаемого воздушного потока на протяжении всего выдоха. Компьютерный анализ такого форсированного выдоха позволяет рассчитать десятки показателей внешнего дыхания.

Индивидуальную нормальную величину ЖЕЛ называют должной жизненной емкостью легких (ДЖЕЛ). Ее рассчитывают в литрах по формулам и таблицам на основе учета роста, массы тела, возраста и пола. Для женщин 18-25-летнего возраста расчет можно вести по формуле

ДЖЕЛ = 3,8*Р + 0,029*В — 3,190; для мужчин того же возраста

Остаточный объем

ДЖЕЛ = 5,8*Р + 0,085*В — 6,908, где Р — рост; В — возраст (годы).

Величина измеренной ЖЕЛ считается пониженной, если это снижение составляет более 20% от уровня ДЖЕЛ.

Если для показателя внешнего дыхания применяют название «емкость», то это значит, что в состав такой емкости входят более мелкие подразделения, называемые объемами. Например, ОЕЛ состоит из четырех объемов, ЖЕЛ — из трех объемов.

Дыхательный объем (ДО) — это объем воздуха, поступающий в легкие и удаляемый из них за один дыхательный цикл. Этот показатель называют также глубиной дыхания. В состоянии покоя у взрослого человека ДО составляет 300-800 мл (15-20% от величины ЖЕЛ); месячного ребенка — 30 мл; годовалого — 70 мл; десятилетнего — 230 мл. Если глубина дыхания больше нормы, то такое дыхание называют гиперпноэ — избыточное, глубокое дыхание, если же ДО меньше нормы, то дыхание назвают олигопноэ — недостаточное, поверхностное дыхание. При нормальной глубине и частоте дыхания его называют эупноэ — нормальное, достаточное дыхание. Нормальная частота дыхания в покое у взрослых составляет 8-20 дыхательных циклов в минуту; месячного ребенка — около 50; годовалого — 35; десятилетнего — 20 циклов в минуту.

Резервный объем вдоха (РО вд) — объем воздуха, который человек может вдохнуть при максимально глубоком вдохе, сделанном после спокойного вдоха. Величина РО вд в норме составляет 50-60% от величины ЖЕЛ (2-3 л).

Резервный объем выдоха (РО выд) — объем воздуха, который человек может выдохнуть при максимально глубоком выдохе, сделанном после спокойного выдоха. В норме величина РО выд составляет 20-35% от ЖЕЛ (1-1,5 л).

Остаточный объем легких (ООЛ) — воздух, остающийся в дыхательных путях и легких после максимального глубокого выдоха. Его величина составляет 1-1,5 л (20-30% от ОЕЛ). В пожилом возрасте величина ООЛ нарастает из-за уменьшения эластической тяги легких, проходимости бронхов, снижения силы дыхательных мышц и подвижности грудной клетки. В возрасте 60 лет он уже составляет около 45% от ОЕЛ.

Функциональная остаточная емкость (ФОЕ) — воздух, остающийся в легких после спокойного выдоха. Эта емкость состоит из остаточного объема легких (ООЛ) и резервного объема выдоха (РО выд).

Не весь атмосферный воздух, поступающий в дыхательную систему при вдохе, принимает участие в газообмене, а лишь тот, который доходит до альвеол, имеющих достаточный уровень кровотока в окружающих их капиллярах. В связи с этим выделяют гак называемое мертвое пространство.

Анатомическое мертвое пространство (АМП) — это объем воздуха, находящийся в дыхательных путях до уровня респираторных бронхиол (на этих бронхиолах уже имеются альвеолы и возможен газообмен). Величина АМП составляет 140-260 мл и зависит от особенностей конституции человека (при решении задач, в которых необходимо учитывать АМП, а величина его не указана, объем АМП принимают равным 150 мл).

Физиологическое мертвое пространство (ФМП) — объем воздуха, поступающий в дыхательные пути и легкие и не принимающий участия в газообмене. ФМП больше анатомического мертвого пространства, так как включает его как составную часть. Кроме воздуха, находящегося в дыхательных путях, в состав ФМП входит воздух, поступающий в легочные альвеолы, но не обменивающийся газами с кровью из-за отсутствия или снижения кровотока в этих альвеолах (для этого воздуха иногда применяется название альвеолярное мертвое пространство). В норме величина функционального мертвого пространства составляет 20-35% от величины дыхательного объема. Возрастание этой величины свыше 35% может свидетельствовать о наличии некоторых заболеваний.

Таблица 1. Показатели легочной вентиляции

В медицинской практике важно учитывать фактор мертвого пространства при конструировании приборов для дыхания (высотные полеты, подводное плавание, противогазы), проведении ряда диагностических и реанимационных мероприятий. При дыхании через трубки, маски, шланги к дыхательной системе человека подсоединяется дополнительное мертвое пространство и, несмотря на возрастание глубины дыхания, вентиляция альвеол атмосферным воздухом может стать недостаточной.

Минутный объем дыхания

Минутный объем дыхания (МОД) — объем воздуха вентилируемый через легкие и дыхательные пути за 1 мин. Для определения МОД достаточно знать глубину, или дыхательный объем (ДО), и частоту дыхания (ЧД):

МОД = ДО * ЧД.

В покос МОД составляет 4-6 л/мин. Этот показатель часто называют также вентиляцией легких (отличать от альвеолярной вентиляции).

Альвеолярная вентиляция

Альвеолярная вентиляция легких (АВЛ) — объем атмосферного воздуха, проходящий через легочные альвеолы за 1 мин. Для расчета альвеолярной вентиляции надо знать величину АМП. Если она не определена экспериментально, то для расчета объем АМП берут равным 150 мл. Для расчета альвеолярной вентиляции можно пользоваться формулой

АВЛ = (ДО — АМП) . ЧД.

Например, если глубина дыхания у человека 650 мл, а частота дыхания 12, то АВЛ равно 6000 мл (650-150) . 12.

АВ = (ДО — ОМП) * ЧД = ДО альв * ЧД

  • АВ — альвеолярная вентиляция;
  • ДО альв — дыхательный объем альвеолярной вентиляции;
  • ЧД — частота дыхания

Максимальная вентиляция легких (МВЛ) — максимальный объем воздуха, который может быть провентилирован через легкие человека за 1 мин. МВЛ может быть определена при произвольной гипервентиляции в покое (дышать максимально глубоко и часто в покос допустимо не более 15 с). С помощью специальной техники МВЛ может быть определена во время выполнения человеком интенсивной физической работы. В зависимости от конституции и возраста человека норма МВЛ находится в границах 40-170 л/мин. У спортсменов МВЛ может достигать 200 л/мин.

Потоковые показатели внешнего дыхания

Кроме легочных объемов и емкостей для оценки состояния дыхательной системы используют так называемые потоковые показатели внешнего дыхания. Простейшим методом определения одного из них — пиковой объемной скорости выдоха — является пикфлоуметрия. Пикфлоуметры — простые и вполне доступные приборы для пользования в домашних условиях.

Пиковая объемная скорость выдоха (ПОС) — максимальная объемная скорость потока выдыхаемого воздуха, достигнутая в процессе форсированного выдоха.

С помощью прибора пневмотахометра можно определить не только пиковую объемную скорость выдоха, но и вдоха.

В условиях медицинского стационара все большее распространение получают приборы пневмотахографы с компьютерной обработкой получаемой информации. Приборы подобного типа позволяют на основе непрерывной регистрации объемной скорости воздушного потока, создаваемого в ходе выдоха форсированной жизненной емкости легких, рассчитать десятки показателей внешнего дыхания. Чаще всего определяются ПОС и максимальные (мгновенные) объемные скорости воздушного потока в момент выдоха 25, 50, 75% ФЖЕЛ. Их называют соответственно показателями МОС 25 , МОС 50 , МОС 75 . Популярно также определение ФЖЕЛ 1 — объема форсированного выдоха за время, равное 1 e. На основе этого показателя рассчитывается индекс (показатель) Тиффно — выраженное в процентах отношение ФЖЕЛ 1 к ФЖЕЛ. Регистрируется также кривая, отражающая изменение объемной скорости воздушного потока в процессе форсированного выдоха (рис. 2.4). При этом на вертикальной оси отображается объемная скорость (л/с), на горизонтальной — процент выдохнутой ФЖЕЛ.

На приведенном графике (рис. 2, верхняя кривая) вершина указывает величину ПОС, проекция момента выдоха 25% ФЖЕЛ на кривую характеризует МОС 25 , проекция 50% и 75% ФЖЕЛ соответствует величинам МОС 50 и МОС 75 . Диагностическую значимость имеют не только скорости потока в отдельных точках, но и весь ход кривой. Ее часть, соответствующая 0-25% выдыхаемой ФЖЕЛ, отражает проходимость для воздуха крупных бронхов, трахеи и , участок от 50 до 85% ФЖЕЛ — проходимость мелких бронхов и бронхиол. Прогиб на нисходящем участке нижней кривой в области выдоха 75-85% ФЖЕЛ указывает на снижение проходимости мелких бронхов и бронхиол.

Рис. 2. Потоковые показатели дыхания. Кривые ноток — объем здорового человека (верхняя), больного с обструктивнымн нарушениями проходимости мелких бронхов (нижняя)

Определение перечисленных объемных и потоковых показателей применяются в диагностике состояния системы внешнего дыхания. Для характеристики функции внешнего дыхания в клинике используются четыре варианта заключений: норма, обструктивные нарушения, рестриктивные нарушения, смешанные нарушения (сочетание обструктивных и рестриктивных нарушений).

Для большинства потоковых и объемных показателей внешнего дыхания выходящими за пределы нормы считаются отклонения их величины от должного (расчетного) значения более чем на 20%.

Обструктивные нарушения — это нарушения проходимости дыхательных путей, ведущие к увеличению их аэродинамического сопротивления. Такие нарушения могут развиваться в результате повышения тонуса гладких мышц нижних дыхательных путей, при гипертрофии или отеке слизистых оболочек (например, при острых респираторных вирусных инфекциях), скоплении слизи, гнойного отделяемого, при наличии опухоли или инородного тела, нарушении регуляции проходимости верхних дыхательных путей и других случаях.

О наличии обструктивных изменений дыхательных путей судят по снижению ПОС, ФЖЕЛ 1 , МОС 25 , МОС 50 , МОС 75 , МОС 25-75 , МОС 75-85 , величины индекса теста Тиффно и МВЛ. Показатель теста Тиффно в норме составляет 70-85%, снижение его до 60% расценивается как признак умеренного нарушения, а до 40% — резко выраженного нарушения проходимости бронхов. Кроме того, при обструктивных нарушениях увеличиваются такие показатели, как остаточный объем, функциональная остаточная емкость и общая емкость легких.

Рестриктивные нарушения — это уменьшение расправления легких при вдохе, снижение дыхательных экскурсий легких. Эти нарушения могут развиться из-за снижения растяжимости легких, при повреждениях грудной клетки, наличии спаек, скопления в плевральной полости жидкости, гнойного содержимого, крови, слабости дыхательных мышц, нарушении передачи возбуждения в нервно-мышечных синапсах и других причин.

Наличие рестриктивных изменений легких определяют по снижению ЖЕЛ (не менее 20% от должной величины) и уменьшению МВЛ (неспецифический показатель), а также снижению растяжимости легких и в ряде случаев по возрастанию показателя теста Тиффно (более 85%). При рестриктивных нарушениях уменьшаются общая емкость легких, функциональная остаточная емкость и остаточный объем.

Заключение о смешанных (обструктивных и рестриктивных) нарушениях системы внешнего дыхания делается при одновременном наличии изменений вышеперечисленных потоковых и объемных показателей.

Легочные объемы и емкости

Дыхательный объем - это объем воздуха, который вдыхает и выдыхает человек в спокойном состоянии; у взрослого человека он равен 500 мл.

Резервный объем вдоха — это максимальный объем воздуха, который может вдохнуть человек после спокойного вдоха; величина его равна 1,5-1,8 л.

Резервный объем выдоха - это максимальный объем воздуха, который может выдохнуть человек после спокойного выдоха; этот объем составляет 1-1,5 л.

Остаточный объем - это объем воздуха, который остается в легких после максимального выдоха; величина остаточного объема 1 -1,5 л.

Рис. 3. Изменение дыхательного объема, плеврального и альвеолярного давления при вентиляции легкого

Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) — это максимальный объем воздуха, который может выдохнуть человек после самого глубокого вдоха. ЖЕЛ включает в себя резервный объем вдоха, дыхательный объем и резервный объем выдоха. Жизненная емкость легких определяется спирометром, а метод ее 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 лежа. Физическая тренировка приводит к увеличению ЖЕЛ (рис. 4).

Рис. 4. Спирограмма легочных объемов и емкостей

Функциональная остаточная емкость (ФОЕ) — объем воздуха в легких после спокойного выдоха. ФОЕ является суммой резервного объема выдоха и остаточного объема и равна 2,5 л.

Общая емкость легких (ОЕЛ) — объем воздуха в легких по окончании полного вдоха. ОЕЛ включает в себя остаточный объем и жизненную емкость легких.

Мертвое 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. Объем мертвого пространства около 150 мл, или примерно 1/3, дыхательного объема 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.