Практикум по физиологии. Практикум Под редакцией К. В. Судакова
 Скачать 2.13 Mb.
|
|
Теоретические вопросы 1. Дыхание как физиологический процесс. Роль дыхания для орга- низма. Стадии дыхания. 2. Механизм вдоха. Роль инспираторных мышц. Роль плевральной полости. Факторы, обеспечивающие возникновение и поддержа- ние отрицательного давления в плевральной полости. Пневмо- торакс как причина нарушения внешнего дыхания. Механизм выдоха. Пассивный и активный выдох. 3. Газовый состав вдыхаемого, выдыхаемого и альвеолярного воз- духа. 4. Понятие анатомического и функционального мертвого про- странства. 5. Основные показатели внешнего дыхания: частота дыхания, жиз- ненная емкость легких и ее составляющие, остаточный объем, функциональная остаточная емкость, мертвое пространство, ми- нутный объем дыхания, коэффициент легочной вентиляции. 6. Методы определения показателей внешнего дыхания (спиромет- рия, спирография). 7. Дыхательные функциональные пробы: форсированная жизнен- ная емкость, объем форсированного выдоха за первую секунду, индекс Тиффно, максимальная вентиляция легких. 8. Нереспираторные функции органов дыхания. Практические работы Работа 16.1. Исследование статических легочных объемов методом спирометрии Спирометрия — один из важнейших и распространенных ме- тодов исследования функции внешнего дыхания. Этот метод по- зволяет оценивать объемы выдыхаемого воздуха при спокойном Занятие 16. Методы исследования внешнего дыхания Sudakov-Practicum-17_2016.indd 143 28.01.2016 15:36:14 144 НОРМАЛЬНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ. ПРАКТИКУМ и форсированном дыхании. Эти показатели называют статическими дыхательными показателями. Они зависят от пола, возраста, роста и физического развития испытуемого. Цель работы. Определить с помощью спирометра легочные объе- мы и сопоставить полученные данные с нормативными значениями. Оснащение: спирометр, индивидуальные мундштуки, таблица Клемента. Исследование проводят на человеке. Содержание работы Последовательно измеряют статические параметры внешнего дыхания. 1. Жизненная емкость легких (ЖЕЛ). После максимального вдоха из окружающего воздуха испыту- емый осуществляет максимальный выдох через мундштук спиро- метра. Величину ЖЕЛ определяют по шкале аппарата, при этом учитывают максимальное значение из трех измерений. Полученную величину сравнивают с должной ЖЕЛ. У взрослого человека среднего роста ЖЕЛ составляет 3–5 л. На каждые 5 см роста, начиная со 155 см, она увеличивается в среднем на 300 мл. У мужчин величина ее примерно на 15% больше, чем у женщин. Школьники в возрасте 11–12 лет имеют ЖЕЛ около 2 л; дети до 4 лет — 1 л; новорожденные — 150 мл. 2. Дыхательный объем (ДО) или глубина дыхания — объем вды- хаемого и выдыхаемого в покое воздуха. Взяв в рот мундштук спиро- метра, сделайте несколько (5–7) спокойных выдохов, вдыхая через нос. Суммарный результат разделите на количество дыхательных движений. У взрослых людей ДО = 400—500 мл, у детей 11–12 лет — около 200 мл, у новорожденных — 20–30 мл. 3. Резервный объем выдоха (РОвыд.) — максимальный объем, который можно с усилием выдохнуть после спокойного выдоха. Через 20–30 с спокойного дыхания в момент выдоха быстро возь- мите в рот мундштук аппарата и сделайте максимально возможный выдох. 4. Резервный объем вдоха (РОвд) — максимальный объем возду- ха, который можно дополнительно вдохнуть после спокойного вдо- ха. Этот показатель внешнего дыхания рассчитывают по формуле: РОвд = ЖЕЛ – (ДО + РОвыд). Sudakov-Practicum-17_2016.indd 144 28.01.2016 15:36:14 145 5. Остаточный объем (ОО) — объем воздуха, остающийся в лег- ких после максимального выдоха. С помощью только спирометрии определить ОО невозможно. С помощью других методов исследо- вания установлено, что ОО = 500—1000 мл. 6. Общая емкость легких (ОЕЛ) — количество воздуха, находяще- еся в легких после максимального вдоха. Этот показатель внешнего дыхания рассчитывают по формуле: ОЕЛ = ЖЕЛ + ОО. 7. Функциональная остаточная емкость легких (ФОЕЛ) — ко- личество воздуха, остающегося в легких после спокойного выдоха. Этот показатель внешнего дыхания рассчитывают по формуле: ФОЕЛ = ОО + РОвыд. 8. Емкость вдоха (ЕВД) — максимальный объем воздуха, который можно вдохнуть после спокойного выдоха. Этот показатель внеш- него дыхания рассчитывают по формуле: ЕВД = ДО + РОвд. Оформление протокола 1. Записать ход работы и результаты измерений. 2. Перечислить легочные объемы. Работа 16.2. Исследование динамических дыхательных показателей методом спирометрии Кроме статических показателей, характеризующих степень физи- ческого развития дыхательного аппарата, существуют динамические показатели, дающие информацию об эффективности вентиляции легких и функциональном состоянии дыхательных путей. Исследования проводятся с использованием спирометра СП-1. Этот спирометр является медицинским диагностическим прибором, который применяется в пульмонологической практике лечащими врачами, а также непосредственно больными с целью системати- ческого исследования показателей внешнего дыхания для оценки уменьшения растяжимости легочной ткани (рестрикции) и затруд- нения проходимости бронхов (обструкции). Занятие 16. Методы исследования внешнего дыхания Sudakov-Practicum-17_2016.indd 145 28.01.2016 15:36:14 146 НОРМАЛЬНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ. ПРАКТИКУМ Цель работы. Определить эффективность вентиляции легких и функциональное состояние дыхательных путей по динамическим показателям внешнего дыхания. Оснащение: спирометр СП-1, индивидуальные мундштуки. Ис- следование проводят на человеке. Содержание работы Спирометр СП-1 имеет следующие переключатели. VC — жиз- ненная емкость легких (ЖЕЛ), FVC — форсированная жизненная емкость легких (ФЖЕЛ), FEV1 — объем форсированного выдоха за первую секунду (ОФВ1). Последовательно измеряют динамические параметры внешнего дыхания. 1. Форсированная жизненная емкость легких (ФЖЕЛ) — коли- чество воздуха, которое может быть выдохнуто при форсированном выдохе после максимального вдоха. После медленного максималь- ного вдоха из атмосферы делают максимально быстрый максималь- ный выдох в спирометр. Сравнивают величины ЖЕЛ и ФЖЕЛ. В норме ЖЕЛ на 100– 300 мл больше ФЖЕЛ. Увеличение этой разницы свыше 300 мл ука- зывает на сопротивление току воздуха вследствие сужения просвета мелких бронхов. Продолжительность максимально быстрого выдоха колеблется от 1,5 до 2,5 с. 2. Объем форсированного выдоха за первую секунду (ОФВ1) — количество воздуха, выдыхаемого в течение первой секунды фор- сированного выдоха после максимального вдоха. Спирометр СП-1 покажет ОФВ1 одновременно с ФЖЕЛ. Измерение этого параметра необходимо для расчета индекса Тиффно. 3. Индекс Тиффно — отношение ОФВ1 к ЖЕЛ, выраженное в процентах. Индекс Тиффно является классическим тестом для выявления обструктивных нарушений дыхания, в основе которых лежит повышение сопротивления движению воздуха по дыхатель- ным путям. В норме он равен 70–85%. Снижение индекса Тиффно до 55% свидетельствует об умеренных нарушениях бронхиальной проводимости, большее снижение — о значительных нарушениях проходимости бронхиальных путей. Оформление протокола 1. Записать ход работы. 2. Полученные результаты занести в таблицу 1. Sudakov-Practicum-17_2016.indd 146 28.01.2016 15:36:14 147 Таблица 1 Показатели внешнего дыхания Показатели Зарегис- триро- ванные Должные откло- нения от должн., % откло- нения от должн., % по станд. форму- лам по фор- муле Клемента 1 2 1 2 ЖЕЛ, л ОФВ1, л ФЖЕЛ, л ФЖЕЛ/ЖЕЛ, % ОФВ1/ЖЕЛ, % Работа 16.3. Вычисление должных дыхательных показателей по стандартизированным формулам Многие показатели функции внешнего дыхания существенно зависят от конституции обследуемого, размеров тела (масса, рост), возраста, пола, физической подготовки и даже характера про- фессиональной деятельности. Поэтому при анализе полученных данных фактические значения следует сопоставлять с должными величинами, рассчитанными с учетом этих показателей и коэф- фициентов. В норме отклонения фактических значений дыхательных показа- телей от должных показателей колеблются в пределах 10–15%. Цель работы. Вычислить дыхательные показатели по стандарти- зированным формулам. Оснащение: формулы для расчета должных дыхательных пока- зателей. Содержание работы Рассчитывают должные дыхательные показатели обследуемого студента, используя стандартизированные формулы в таблице 2. Занятие 16. Методы исследования внешнего дыхания Sudakov-Practicum-17_2016.indd 147 28.01.2016 15:36:14 148 НОРМАЛЬНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ. ПРАКТИКУМ Таблица 2 Формулы для расчета должных дыхательных показателей Должный показатель Мужчины Женщины Результаты вычислений 1. Жизненная емкость легких (ЖЕЛ), л* 0,052 × Р – – 0,028 × В – – 3,2 0,049 × Р – – 0,019 × В – – 3,76 2. Форсированная жизненная емкость легких (ФЖЕЛ), л 0,0592 × Р – – 0,025 × В – – 4,24 0,046 × Р – – 0,024 × В – – 2,852 3. Объем форсирован- ного выдоха за первую секунду (ОФВ1), л 0,0368 × Р – – 0,032 × В – – 1,26 0,0356 × Р – – 0,025 × В – – 1,932 4. ФЖЕЛ/ЖЕЛ % 80 82 Р — рост (см), В — возраст (годы, лет). * при возрасте менее 22 лет величину ЖЕЛ следует снизить на 0,2 л. Оформление протокола 1. Полученные данные перенести в таблицу 1. Сравнить рассчитан- ные должные величины с фактически полученными показателя- ми в предыдущем исследовании. Определить процент отклоне- ния фактических величин от должных величин. 3. Сделайте заключение о соответствии фактических дыхательных показателей должным. Работа 16.4. Вычисление должных дыхательных показателей по формуле Р.Ф. Клемента Вычисление должных величин статических и динамических ды- хательных показателей по Р.Ф. Клементу проводится с учетом пола, роста и возраста. Цель работы. Вычислить дыхательные показатели по формуле Р.Ф. Клемента. Оснащение: формулы для расчета должных дыхательных пока- зателей. Содержание работы Статические и динамические дыхательные показатели рассчиты- вают по формуле Р.Ф. Клемента: Sudakov-Practicum-17_2016.indd 148 28.01.2016 15:36:14 149 должная величина дыхательного показателя = (рост × коэффи- циент роста) + (возраст × коэффициент возраста) + константа. Единицами измерения роста являются метры, возраста — годы. Коэффициенты и константы берут из таблицы 3. Таблица 3 Должные величины статических и динамических дыхательных показателей по Р.Ф. Клементу Показатель Пол Возраст Коэффициент Константа роста возраста ЖЕЛ М 18–25 5,8 0,085 –6,908 25–70 5,8 –0,029 –4,063 Ж 18–25 3,8 0,029 –3,190 25–70 3,8 –0,017 –2,043 ФЖЕЛ М 18–25 5,8 0,079 –6,940 25–70 5,8 –0,030 –4,188 Ж 18–25 3,8 0,021 –3,096 25–70 3,8 –0,019 –2,093 ОВФ1 М 18–25 4,3 0,043 –4,222 25–70 4,3 –0,029 –2,423 Ж 18–25 2,9 0,014 –1,896 25–70 2,9 –0,021 –1,019 ОФВ1/ЖЕЛ М 18–25 –5,0 –0,570 105,060 25–70 –5,0 –0,170 95,050 Ж 18–25 –6,7 –0,290 103,682 25–70 –6,7 –0,170 100,700 Оформление протокола 1. Полученные данные перенести в таблицу 1. Сравнить рассчитан- ные должные величины с фактически полученными показателя- ми в предыдущих исследованиях. Определить процент отклоне- ния фактических величин от должных величин. 2. Сделайте заключение о соответствии фактических дыхательных показателей должным. Занятие 16. Методы исследования внешнего дыхания Sudakov-Practicum-17_2016.indd 149 28.01.2016 15:36:14 150 Теоретические вопросы 1. Функциональная система, обеспечивающая оптимальный для метаболизма газовый состав крови в организме человека. 2. Транспорт кислорода кровью. Кривая диссоциации оксигемо- глобина. Кислородная емкость крови. Факторы, влияющие на сродство гемоглобина к кислороду. 3. Транспорт углекислого газа кровью. Роль фермента карбоангид- разы. Участие дыхания в регуляции рН крови. 4. Нейрогуморальная регуляция дыхания. 5. Гуморальная регуляция дыхания. Опыт Фредерика. Механизм первого вдоха новорожденного. Рефлекторное апноэ и гипер- пноэ. 6. Дыхательный центр. Его структура, локализация. Физиологичес- кие механизмы смены вдоха на выдох. 7. Дыхание в условиях повышенного и пониженного давления воз- духа. Механизм адаптации человека к условиям высокогорья. Практические работы Работа 17.1. Влияние физиологических нагрузок на дыхание человека Изменение функционального состояния организма (сон, физи- ческие или эмоциональные нагрузки и др.) всегда сопровождается изменением интенсивности метаболических процессов и, следова- тельно, потребления О 2 и выделения СО 2 . Соотношение О 2 и СО 2 в организме всегда поддерживается на необходимом для метаболизма уровне в первую очередь за счет изменения параметров внешнего дыхания. Внешнее дыхание меняется и по другим причинам, на- пример, при разговоре, кашле, глотании. Это можно обнаружить при регистрации дыхательных движений. Занятие 17. Регуляция дыхания Sudakov-Practicum-17_2016.indd 150 28.01.2016 15:36:14 151 Цель работы. Изучить зависимость частоты, глубины и ритмич- ности внешнего дыхания от различных физиологических нагрузок на организм человека. Оснащение: кимограф, манжета, капсула Марея, секундомер, чер- нила, бумага для записей. Исследование проводят на человеке. Содержание работы Манжету укрепляют на нижней части грудной клетки или на животе испытуемого (рис. 1). Испытуемый располагается спиной к регистрирующему прибору. Приставив рычажок с пером, укреплен- ным на капсуле Марея, к барабану кимографа, записывают пневмо- грамму: 1) при спокойном дыхании; 2) при глотании, кашле, разго- воре, чтении, пении; 3) сразу после физической нагрузки (20 при- седаний за 30 с). Другой студент должен следить по секундомеру за временем и обязательно отмечать карандашом на движущейся ленте кимографа временные интервалы и моменты начала и окончания выполнения поведенческих заданий. Рис. 1. Установка для регистрации дыхательных движений у человека: 1 — манжета; 2 — трубка для заполнения манжеты воздухом и тройник с зажимом; 3 — капсула Марея; 4 — писчик; 5 — кимограф Оформление протокола 1. Вклейте полученную пневмограмму в тетрадь и определите час- тоту дыхания в 1 мин. Занятие 17. Регуляция дыхания Sudakov-Practicum-17_2016.indd 151 28.01.2016 15:36:14 152 НОРМАЛЬНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ. ПРАКТИКУМ 2. Сделайте заключение, сравнив результаты ваших исследований, полученные в покое, во время физической нагрузки и после нее. 3. Объясните механизмы изменения дыхания при разговоре, гло- тании, кашле и др., а также причины изменения дыхания при физической нагрузке. Работа 17.2. Регистрация рефлекторного апноэ и гиперпноэ у человека Произвольная задержка дыхания приводит к увеличению напря- жения углекислого газа в крови (гиперкапния). После гипервенти- ляции (частое и глубокое дыхание) напряжение углекислого газа в крови снижается (гипокапния). Цель работы. Изучить зависимость характера внешнего дыхания от содержания СО 2 в крови испытуемого. Оснащение: кимограф, манжета, капсула Марея, секундомер, чернила, бумага для записей. Исследование проводят на человеке. Содержание работы При регистрации пневмограммы испытуемый располагается спиной к регистрирующему прибору. Сначала исследуют изменения дыхания после произвольной задержки дыхания на вдохе. Для этого регистрируют несколько спокойных дыхательных циклов. Затем по сигналу инструктора “Вдохнуть и не дышать!” испытуемый делает максимально глубо- кий вдох и задерживает дыхание так долго, как только может. Без всякой дополнительной команды испытуемый прерывает задержку дыхания и делает первый непроизвольный вдох тогда, когда почув- ствует в этом острую необходимость. Реги страция продолжается еще несколько дыхательных циклов. Во время исследова- ния запись не прерывается. Специальных команд на пре- кращение задержки дыхания не дается. После этого исследуют из- менения дыхания после про- извольной гипервентиляции. Рис. 2. Изменение пневмограммы при апноэ (а) и гиперпноэ (б) Sudakov-Practicum-17_2016.indd 152 28.01.2016 15:36:14 153 Повторяется регистрация нескольких циклов спокойного дыхания, после чего подается команда о начале гипервентиляции. При этом испытуемый должен дышать в течение 15 с максимально часто и глубоко. Испытуемый может прервать гипервентиляцию раньше, если почувствует в этом необходимость. После окончания гипер- вентиляции регистрируются еще несколько дыхательных циклов. Оформление протокола 1. Вклейте в тетрадь полученные пневмограммы (рис. 2). Отметьте на них: а) время задержки дыхания и первое дыхательное дви- жение после окончания задержки дыхания (рефлекторное гипер- пноэ); б) время гипервентиляции и изменение дыхания после нее (рефлекторное апноэ). 2. Сделайте заключение о причинах изменения дыхания после про- извольной задержки дыхания и после гипервентиляции. Работа 17.3. Определение времени задержки дыхания на вдохе и на выдохе Исследование длительности задержки дыхания на вдохе называ- ется пробой Штанге. Определение длительности задержки дыхания на выдохе называется пробой Генча. Цель работы. Освоить методику сравнительной оценки длитель- ности задержки дыхания на вдохе и на выдохе. Оснащение: секундомер. Исследование проводят на человеке. |