Современные физиологические исследования осуществляются на основе новых методических подходов, которые дают возможность детально изучить функциональное состояния той или иной системы организма как? норме, так и при воздействии различных факторо? внешней среды, физических и других нагрузках.

ЖЕЛ (жизненная емкость легких)

ЖЕЛ - один из важнейших показателей функционального состояния системы внешнего дыхания.

ЖЕЛ измеряется с помощью метода спирометрии и спирографии.

Единицы измерения ЖЕЛ - литры или миллилитры. Величина ЖЕЛ зависит от пола, возраста, длины и массы тела, окружности грудной клетки, спортивной специализации, от размеро? легких и силы дыхательной мускулатуры. Значения ЖЕЛ увеличиваются с возрастом? связи с ростом грудной клетки и легких, она максимальна? возрасте 18-35 лет. Значения ЖЕЛ находятся? широких пределах - ? среднем от 2,5 до 8 литров.

Величина ЖЕЛ служит прямым показателем функциональных возможностей системы внешнего дыхания и косвенным показателем максимальной площади дыхательной поверхности легких, на которой происходит диффузия кислорода и углекислого газа.

Оценка ЖЕЛ

Для оценки фактической ЖЕЛ (Ф ЖЕЛ) ее сравнивают с должной ЖЕЛ (Д ЖЕЛ). Должная ЖЕЛ - это теоретически рассчитанная для данного человека величина с учетом его пола, возраста, роста и массы тела.

Нормальной считается такая фактическая ЖЕЛ (Ф ЖЕЛ), которая составляет 100+15% должной ЖЕЛ (Д ЖЕЛ), т.е. 85115% должной. Если Ф ЖЕЛ меньше 85%, то это свидетельствует о снижении потенциальных возможностей системы внешнего дыхания. Если Ф ЖЕЛ выше 115%, то это свидетельствует о высоких потенциальных возможностях системы внешнего дыхания, обеспечивающей повышенную легочную вентиляцию, необходимую при выполнении физических нагрузок.

Наибольшие значения ЖЕЛ наблюдаются у спортсменов, тренирующихся преимущественно на выносливость и обладающих самой высокой кардиореспираторной производительностью. (Васильева В.В.; Трунин В.В., 1996).

Несмотря на то, что внешнее дыхание не является главным лимитирующим звеном? комплексе систем, транспортирующих кислород, ? условиях спортивной деятельности к нему предъявляется чрезвычайно высокие требования, реализация которых обеспечивает эффективное функционирование всей кардиореспираторной системы.

ЖЕЛ включает? себя ДО (дыхательный объем), РО вдоха (резервный объем вдоха), РО выдоха (резервный объем выдоха).

· Дыхательный объем (ДО) - объем воздуха, поступающий? легкие за 1 вдох при спокойном дыхании. В среднем это 500 мл (значения от 300 до 900 мл). Из них 150 мл - это воздух так называемого функционального мертвого пространства? гортани, трахее, бронхах. Воздух мертвого пространства не принимает активного участия? газообмене, но, смешиваясь с вдыхаемым воздухом, согревает и увлажняет его.

· Резервный объем вдоха (РО вдоха) - это максимальный объем воздуха, который можно вдохнуть после спокойного вдоха. В среднем это 1500-2000 мл.

· Резервный объем выдоха (РО выдоха) - это максимальный объем воздуха, который можно выдохнуть после спокойного выдоха. В среднем это 1500-2000 мл.

Таким образом:

Общий объем легких (ОЕЛ) = ЖЕЛ + ОО ЖЕЛ = ДО + РО вдоха + РО выдоха ОЕЛ = ДО + РО вдоха + РО выдоха + ОО

Минутный объем дыхания (МОД) - легочная вентиляция

Минутный объем дыхания - объем воздуха, выдыхаемый из легких за 1 минуту. Минутный объем дыхания - это легочная вентиляция. Легочная вентиляция - важнейший показатель функционального состояния системы внешнего дыхания. Она характеризует объем воздуха, выдыхаемого из легких? течение одной минуты.

МОД = ДО х ЧД,

где ДО - дыхательный объем,

ЧД - частота дыхания.

Легочная вентиляция? покое у спортсмено? ? среднем составляет 5-12 л/мин, но может превышать данные величины и составлять 18 л/мин и более. Во время нагрузки легочная вентиляция у спортсмено? возрастает и достигает 60-120 л/мин и более.

Проба Тиффно-Вотчала

Форсированная ЖЕЛ - это очень быстрый выдох максимального объема воздуха после максимального вдоха. В норме она на 300 мл меньше фактической ЖЕЛ.

Проба Тиффно-Вотчала - это форсированная ЖЕЛ за первую секунду выдоха. В норме у спортсмено? она составляет 85% форсированной ЖЕЛ. Снижение данного показателя наблюдается при нарушениях бронхиальной проходимости.

3.2.3. Оценка результатов исследования физического развития

3.3. Особенности физического развития и телосложения у представителей различных видов спорта

Характеристика функционального состояния организма спортсмена

4.1. Функциональное состояние организма спортсмена и диагностика тренированности

4.2. Нервная система

4.2.1. Центральная нервная система

4.2.2. Периферическая нервная система

4.2.3. Сенсорные системы

4.2.4. Вегетативная нервная система

4.2.5. Нервно-мышечный аппарат

4.3. Сердечно-сосудистая система

4.3.1. Структурные особенности спортивного сердца

4.3.2. Функциональные характеристики сердечно-сосудистой системы

4.4. Система внешнего дыхания

4.5. Система крови, эндокринная система, системы пищеварения и выделения

4.5.1. Кровь

4.5.2. Эндокринная система

4.5.3. Пищеварение

4.5.4. Выделение

Тестирование в диагностике физической работоспособности и функциональной готовности спортсменов

5.1. Общие проблемы спортивно-медицинского тестирования

5.2. Максимальные тесты

5.2.1. Определение мпк

5.2.2. Тест Новакки

5.3. Субмаксимальный тест pwc170

5.4. Пробы с посленагрузочной регистрацией выходных сигналов

5.4.1. Проба с. П. Летунова

5.4.2. Гарвардский степ-тест

5.5. Пробы с уменьшением венозного возврата

5.5.1. Проба с натуживанием

5.5.2. Ортостатическая проба

5.6. Фармакологические пробы

Врачебный контроль в процессе тренировочных занятий и соревновании

6.1. Врачебно-педагогические наблюдения в процессе тренировочных занятий

6.1.1. Формы организации врачебно-педагогических наблюдений

6.1.2. Методы исследования, используемые при врачебно-педагогических наблюдениях

6.1.3. Функциональные пробы при врачебно-педагогических наблюдениях

6.2. Врачебный контроль на соревнованиях

6.2.1. Медицинское обеспечение соревнований

6.2.2. Антидопинговый контроль

6.2.3. Контроль на половую принадлежность

Медицинский контроль в массовой физической культуре

7.1. Оздоровительное значение массовой физической культуры

7.2. Медицинский контроль за детьми, подростками, юношами и девушками

7.2.1. Врачебный контроль за юными спортсменами

7.2.2. Медицинские вопросы спортивной ориентации и отбора

7.1.3. Врачебный контроль за взрослыми, занимающимися физической культурой

7.4. Самоконтроль в массовой физической культуре

7.5. Медицинский контроль за женщинами

Медицинские средства восстановления спортивной работоспособности

8.1. Классификация восстановительных средств

8.2. Общие принципы использования средств восстановления

8.3. Специализированное питание

8.4. Фармакологические средства восстановления

8.5. Физические средства восстановления

Спортивная патология

9.1. Общая характеристика заболеваний у спортсменов

9.2. Спортивный травматизм

9.2.1. Общая характеристика спортивного травматизма

9.2.2. Анализ причин, механизмов и профилактика спортивных травм в различных видах спорта

9.2.3. Повреждение кожных покровов

9.2.4. Травмы опорно-двигательного аппарата

9.2.5. Травмы нервной системы

9.2.6. Травмы внутренних органов

9.2.7. Травмы носа, уха, гортани, зубов и глаз

9.3. Перетренированность и перенапряжение

9.4. Острые патологические состояния

9.4.1. Обморочное состояние

9.4.2. Острое перенапряжение миокарда

9.4.3. Гипогликемическое состояние

9.4.4. Тепловой и солнечный удары

9.4.5. Утопление

Приложение

1. Средние величины и стандартные отклонения жировой, мышечной и костной тканей (в кг и %) у квалифицированных спортсменов (по э. Г. Мартиросову)

2. Средние величины признаков физического развития спортсменов

3. Перерасчет времени, затрачиваемого на 30 ударов пульса, в частоту сердечных сокращений в минуту

4. Примерные сроки возобновления занятий физической культурой после некоторых заболеваний у школьников (по с.В.Хрущеву)

5. Возрастные нормативы для начала занятий различными видами спорта в детских спортивных школах

6. Индексы длины руки и длины ноги в % к росту (по в. Б. Шварцу)

7. Фактор к при различной относительной длине шагов (l/h) и длине следа ступни (d/h)

8. Ориентировочные сроки допуска спортсменов к тренировочным занятиям после травм опорно-двигательного аппарата

9. Единицы измерения физических величин, используемых в спортивной медицине

4.4. Система внешнего дыхания

В условиях спортивной деятельности к аппарату внешнего дыхания предъявляются чрезвычайно высокие требования, реализация которых обеспечивает эффективное функционирование всей кардио-респираторной системы. Несмотря на то что внешнее дыхание не является главным лимитирующим звеном в комплексе систем, транспортирующих Ог, оно является ведущим в формировании необходимого кислородного режима организма.

Ф ункциональное состояние системы внешнего дыхания оценивается как по данным общеклинического обследования, так и путем использования инструментальных медицинских методик. Обычное клиническое исследование спортсмена (данные анамнеза, пальпации, перкуссии и аускультации) позволяет врачу в подавляющем большинстве случаев решить вопрос об отсутствии или наличии патологического процесса в легких. Естественно, что только вполне здоровые легкие подвергаются углубленному функциональному исследованию, целью которого является диагностика функциональной готовности спортсмена.

При анализе системы внешнего дыхания целесообразно рассматривать несколько аспектов: работу аппарата, обеспечивающего дыхательные движения, легочную вентиляцию и ее эффективность, а также газообмен.

Под влиянием систематической спортивной деятельности увели чивается сила мускулатуры, осуществляющей дыхательные движения (диафрагмы, межреберных мышц), благодаря чему происходит необходимое для занятий спортом усиление дыхательных движений и, как следствие, увеличение вентиляции легких.

С ила дыхательной мускулатуры измеряется с помощью пнев-мотонометрии, пневмотахометрии и других косвенных методов. Пневмотонометр измеряет то давление, которое развивается в легких при натуживании или при напряженном вдохе. «Сила» выдоха (80-200 мм рт. ст.) намного превосходит «силу» вдоха (50- 70 мм рт. ст.).

П невмотахометр измеряет объемную скорость потока воздуха в воздухоносных путях при форсированном вдохе и выдохе, выражаемую в л/мин. По данным пневмотахометрии судят о мощности вдоха и выдоха. У здоровых нетренированных людей отношение мощности вдоха к мощности выдоха близко к единице. У больных людей это соотношение всегда меньше единицы. У спортсменов же, наоборот, мощность вдоха превышает (иногда существенно) мощность выдоха; соотношение мощность вдоха: мощность выдоха достигает 1,2-1,4. Относительное увеличение мощности вдоха у спортсменов чрезвычайно важно, так как углубление дыхания идет в основном за счет использования резервного объема вдоха. Это особенно ярко проявляется в плавании: как известно, вдох у пловца чрезвычайно кратковременен, в то время как выдох, выполняющийся в воду, значительно продолжительнее.

Ж изненная емкость легких (ЖЕЛ) - это та часть общей емкости легких, о которой судят по максимальному объему воздуха, который можно выдохнуть после максимального вдоха. ЖЕЛ подразделяется на 3 фракции: резервный объем выдоха, дыхательный объем, резервный объем вдоха. Она определяется с помощью водяного или сухого спирометра. При определении ЖЕЛ необходимо учитывать позу испытуемого: при вертикальном положении тела величина этого показателя наибольшая.

ЖЕЛ является одним из важнейших показателей функционального состояния аппарата внешнего дыхания (вот почему ее не следует рассматривать в разделе физического развития). Ее величины зависят как от размеров легких, так и от силы дыхательной мускулатуры. Индивидуальные значения ЖЕЛ оцениваются путем составления полученных при исследовании величин с должными. Предложен ряд формул, с помощью которых можно рассчитывать должные величины ЖЕЛ. Они в той или иной степени базируются на антропометрических данных и на возрасте испытуемых.

В спортивной медицине для определения должной величины ЖЕЛ целесообразно пользоваться формулами Болдуина, Курнана и Ричардса. Эти формулы связывают должную величину ЖЕЛ с ростом человека, его возрастом и полом. Формулы имеют следующий вид:

ЖЕЛ муж. = (27,63 -0,122 X В) X L

ЖЕЛ жен. = (21,78 - 0,101 X В) X L, где В - возраст в годах; L - длина тела в см.

В нормальных условиях ЖЕЛ не бывает менее 90% от должной ее величины; у спортсменов она чаще всего больше 100% (табл. 12).

У спортсменов величина ЖЕЛ колеблется в чрезвычайно широких пределах - от 3 до 8 л. Описаны случаи увеличения ЖЕЛ у мужчин до 8,7 л, у женщин - до 5,3 л (В. В. Михайлов).

Н аибольшие величины ЖЕЛ наблюдаются у спортсменов, тренирующихся преимущественно на выносливость и обладающих самой высокой кардио-респираторной производительностью. Из сказанного, естественно, не следует, что изменение ЖЕЛ может быть использовано для предсказания транспортных возможностей всей кардио-респираторной системы. Дело в том, что развитие аппарата внешнего дыхания может быть изолированным, при этом остальные звенья кардио-респираторной системы, и в частности сердечнососудистой системы, ограничивают транспорт кислорода.

Таблица 12. Некоторые показатели внешнего дыхания у спортсменов различных специализаций (средние данные по А. В. Чаговадзе)

Вид спорта		Форсированная ЖЕЛ, % к ЖЕЛ
Марафонский бег
Бег на длинные дистанции
Спортивная ходьба
Лыжные гонки
Волейбол

Д анные о величине ЖЕЛ могут иметь определенное практическое значение для тренера, так как максимальный дыхательный объем, который обычно достигается при предельных физических нагрузках, равен примерно 50% от ЖЕЛ (а у пловцов и гребцов до 60-80%, по В. В. Михайлову). Таким образом, зная величину ЖЕЛ, можно предсказать максимальную величину дыхательного объема и таким образом судить о степени эффективности легочной вентиляции при максимальном режиме физической нагрузки.

С овершенно очевидно, что чем больше максимальная величина дыхательного объема, тем экономичнее использование кислорода организмом. И наоборот, чем меньше дыхательный объем, тем выше частота дыханий (при прочих равных условиях) и, следовательно, большая часть потребленного организмом кислорода будет расходоваться на обеспечение работы самой дыхательной мускулатуры.

Б . Е. Вотчал впервые обратил внимание на то, что при определении ЖЕЛ важная роль принадлежит скорости выдоха. Если производить выдох с чрезвычайно большой скоростью, то такая форсированная ЖЕЛ. меньше определенной обычным способом. Впоследствии Тиффно использовал спирографическую технику и начал рассчитывать форсированную ЖЕЛ по тому максимальному объему воздуха, который можно выдохнуть за 1 с (рис. 25 ).

О пределение форсированной ЖЕЛ имеет чрезвычайно большое значение для спортивной практики. Это объясняется тем, что, несмотря на укорочение длительности дыхательного цикла при мышечной работе, дыхательный объем должен быть увеличен в 4-6 раз по сравнению с данными покоя. Соотношение форсированной ЖЕЛ и ЖЕЛ у спортсменов часто достигает высоких величин, (см. табл. 12).

Л егочная вентиляция (VE) является важнейшим показателем функционального состояния системы внешнего дыхания. Она характеризует собой объем воздуха, выдыхаемого из легких в течение 1 мин. Как известно, при вдохе не весь воздух поступает в легкие. Часть его остается в дыхательных путях (трахее, бронхах) и не имеет контакта с кровью, а поэтому не принимает непосредственного участия в газообмене. Это воздух анатомического мертвого пространства, объем которого составляет 140-180 см3 Кроме того, не весь воздух, поступающий в альвеолы, участвует в газообмене с кровью, так как кровоснабжение некоторых альвеол, даже у вполне здоровых людей, может быть ухудшенным или отсутствовать вообще. Этот воздух определяет объем так называемого альвеолярного мертвого пространства, величина которого в покое невелика. Суммарный объем анатомического и альвеолярного мертвого пространства составляет объем дыхательного или, как его еще называют, физиологического мертвого пространства. У спортсменов он составляет обычно 215-225 см3. Дыхательное мертвое пространство иногда неверно обозначают «вредным» пространством. Дело в том, что оно необходимо (совместно с верхними дыхательными путями) для полного увлажнения вдыхаемого воздуха и нагревания его до температуры тела.

Т аким образом, определенная часть вдыхаемого воздуха (в покое примерно 30%) не участвует в газообмене, и лишь 70% его достигает альвеол и принимает непосредственное участие в газообмене с кровью. При физической нагрузке эффективность легочной вентиляции закономерно повышается: объем эффективной альвеолярной вентиляции достигает 85% от общей легочной вентиляции.

Л егочная вентиляция равна произведению дыхательного объема (Vt) на частоту дыханий в 1 мин (/). Обе эти величины могут быть рассчитаны по спирограмме (см. рис. 25). На этой кривой регистрируются изменения объема каждого дыхательного движения. Если прибор оттарирован, то амплитуда каждой волны спирограммы, соответствующей дыхательному объему, может быть выражена в см3 или в мл. Зная скорость движения лентопротяжного механизма, по спирограмме можно легко подсчитать частоту дыханий.

Л егочная вентиляция определяется и более простыми способами. Один из них, применяемый весьма широко в медицинской практике при исследовании спортсменов не только в покое, но и при физической нагрузке, заключается в том, что испытуемый дышит через специальную маску или загубник в мешок Дугласа. Объем воздуха, наполнивший мешок, определяют, пропуская его через «газовые часы». Полученные данные делят на время, в течение которого выдыхаемый воздух собирался в мешок Дугласа.

Л егочная вентиляция выражается в л/мин в системе BTPS. Это означает, что объем воздуха приводится к условиям температуры 37°, полному насыщению водяными парами и окружающему атмосферному давлению.

У спортсменов в условиях покоя легочная вентиляция либо соответствует нормальным стандартам (5-12 л/мин), либо несколько превосходит их (18 л/мин и более). Важно отметить, что легочная вентиляция увеличивается обычно за счет углубления дыхания, а не за счет его учащения. Благодаря этому не происходит избыточного расхода энергии на работу дыхательной мускулатуры. При максимальной мышечной работе легочная вентиляция может достигать значительных величин: описан случай, когда она равнялась 220 л/мин (Новакки). Однако чаще всего легочная вентиляция достигает в этих условиях 60-120 л/мин BTPS. Более высокая Ve резко увеличивает запрос на снабжение дыхательной мускулатуры кислородом (до 1-4 л/мин).

Д ыхательный объем у спортсменов весьма часто оказывается увеличенным. Он может достигать 1000-1300 мл. Наряду с этим у спортсменов могут быть и совершенно нормальные величины дыхательного объема - 400-700 мл.

М еханизмы увеличения дыхательного объема у спортсменов не вполне ясны. Этот факт может быть объяснен и повышением общей емкости легких, в результате чего в легкие попадает большее количество воздуха. В тех случаях, когда у спортсменов регистрируется крайне низкая частота дыханий, увеличение дыхательного объема носит компенсаторный характер.

При физической нагрузке дыхательный объем отчетливо растет лишь при относительно небольших ее мощностях. При околопредельных и предельных мощностях он практически стабилизируется, достигая 3-3,5 л/мин. Это легко обеспечивается у спортсменов с большой ЖЕЛ. Если ЖЕЛ невелика и составляет 3-4 л, то такой дыхательный объем может быть достигнут только путем использования энергии так называемых дополнительных мышц. У спортсменов с фиксированной частотой дыханий (например, у гребцов) дыхательный объем может достигать колоссальных величин - 4,5- 5,5 л. Естественно, что это возможно лишь при условии, что ЖЕЛ достигает 6,5-7 л.

Ч астота дыханий у спортсменов в условиях покоя (отличных от условий основного обмена) колеблется в довольно широких пределах (нормальный диапазон колебаний этого показателя 10-16 движений в минуту). При физической нагрузке частота дыханий увеличивается пропорционально ее мощности, достигая 50-70 дыханий в минуту. При предельных режимах мышечной работы частота дыханий может быть еще больше.

Т аким образом, легочная вентиляция при относительно легкой мышечной работе увеличивается за счет увеличения как дыхательного объема, так и частоты дыханий, а при напряженной мышечной работе - за счет увеличения частоты дыханий.

Н аряду с исследованием перечисленных показателей о функциональном состоянии системы внешнего дыхания можно судить на основании некоторых простых функциональных проб. В практике широко применяется проба, с помощью которой определяется максимальная вентиляция легких (МВЛ). Эта проба состоит в произвольном максимальном усилении дыхания в течение 15-20 с (см. рис. 25 ). Объем такой произвольной гипервентиляции в последующем приводится к 1 мин и выражается в л/мин. Величина МВЛ достигает 200-250 л/мин. Кратковременность этой пробы связана с быстрой утомляемостью дыхательных мышц и развитием гипокапнии. И все же эта проба дает определенное представление о возможности произвольно увеличить легочную вентиляцию (см. табл. 12). В настоящее время о максимальной вентиляционной возможности легких судят по реальной величине легочной вентиляции, зарегистрированной при предельной работе (в условиях определения МПК).

С ложность анатомического строения легких обусловливает тот факт, что даже в совершенно нормальных условиях не все альвеолы вентилируются одинаково. Поэтому некоторая неравномерность вентиляции определяется и у вполне здоровых людей. Увеличение объема легких у спортсменов, происходящее под влиянием спортивной тренировки, повышает вероятность возникновения неравномерности вентиляции. Для установления степени этой неравномерности применяется ряд сложных методов. Во врачебно-спортивной практике об этом феномене позволяет судить анализ капнограммы (рис. 26 ), которая регистрирует изменение концентрации углекислого газа в выдыхаемом воздухе. Незначительная степень неравномерности легочной вентиляции характеризуется горизонтальным направлением альвеолярного плато (а-в на рис. 26 ). Если же плато нет, а кривая постепенно повышается по мере выдоха, то можно говорить о значительной неравномерности вентиляции легких. Рост напряжения CO2 во время выдоха указывает на то, что выдыхаемый воздух неодинаков по концентрации углекислоты, так как в его общий поток постепенно поступает воздух из плохо вентилируемых альвеол, где концентрация СО2 увеличена.

О бмен О2 и СО2 между легкими и кровью осуществляется через альвеоло-капиллярную мембрану. Она состоит из альвеолярной мембраны, межклеточной жидкости, содержащейся между альвеолой и капилляром, капиллярной мембраны, плазмы крови и стенки эритроцита. Эффективность переноса кислорода через такую аль-веоло-капиллярную мембрану характеризует состояние диффузионной способности легких, которая является количественной мерой переноса газа за единицу времени при данной разности его парциального давления по обе стороны мембраны.

Д иффузионная способность легких определяется рядом факторов. Среди них важную роль играет поверхность диффузии. Речь идет о той поверхности, в которой происходит активный обмен газа между альвеолой и капилляром. Поверхность диффузии может уменьшаться как за счет запустевания альвеол, так и за счет числа действующих капилляров. Необходимо учитывать, что определенный объем крови из легочной артерии попадает в легочные вены по шунтам, минуя капиллярную сеть. Чем больше диффузионная поверхность, тем эффективнее осуществляется газообмен между легкими и кровью. При физической нагрузке, когда резко возрастает число активно функционирующих капилляров малого круга кровообращения, поверхность диффузии увеличивается, благодаря чему становится больше поток кислорода через альвеоло-капиллярную мембрану.

Д ругим фактором, определяющим легочную диффузию, является толщина альвеоло-капиллярной мембраны. Чем толще эта мембрана, тем ниже диффузионная способность легких, и наоборот. Недавно было показано, что под влиянием систематических физических нагрузок толщина альвеоло-капиллярной мембраны уменьшается, увеличивая тем самым диффузионную способность легких (Масорра).

В нормальных условиях диффузионная способность легких несколько превышает 15 мл О2 мин/мм рт. ст. При физической нагрузке она увеличивается более чем в 4 раза, достигая 65 мл О2 мин/мм рт. ст.

И нтегральным показателем газообмена в легких, а равным образом и всей системы транспорта кислорода является максимальная аэробная мощность. Это понятие характеризует собой то предельное количество кислорода, которое может быть использовано организмом в единицу времени. Для суждения о величине максимальной аэробной мощности производят пробу с определением МПК (см. гл. V).

На рис. 27 показаны факторы, определяющие величину максимальной аэробной мощности. Непосредственными детерминантами МПК являются минутный объем кровотока и артериовенозная разница. Надо заметить, что оба эти детерминанта в соответствии с уравнением Фика находятся в реципрокных взаимоотношениях:

Vo 2 max = Q * AVD , где (по международной символике) Vo2max - МПК; Q - минутный объем кровотока; AVD - артериовенозная разница.

И ными словами, увеличение Q при данном Vo2max всегда сопровождается уменьшением AVD. В свою очередь, величина Q зависит от произведения ЧСС на ударный объем, а величина AVD - от разности содержания О2 в артериальной и венозной крови.

В таблице 13 показано, какие колоссальные изменения претерпевают кардио-респираторные показатели покоя, когда система транспорта О2 работает в предельном режиме.

Таблица 13. Показатели системы транспорта О2 в покое и при максимальной нагрузке (средние данные) у тренирующихся на выносливость

М аксимальная аэробная мощность у спортсменов любых специализаций выше, чем у здоровых нетренированных людей (табл. 14). Это связано как со способностью кардио-респираторной системы к большему переносу кислорода, так и с большей потребностью в нем со стороны работающих мышц.

Таблица 14. Максимальная аэробная мощность у спортсменов и нетренированных (средние данные по Вилмору, 1984)

Вид спорта
			Возраст, лет			Возраст, лет
		мл/мин/кг			мл/мин/кг
Зег по пересеченной местности
Ориентирование
Бег на длинные дистанции
Велосипедный (шоссе)
Конькобежный
Гребля академическая
Горнолыжный
Гребля на байдарках и каноэ
Плавание
Фигурное катание на коньках
Хоккей с шайбой
Волейбол
Гимнастика
Баскетбол
Тяжелая атлетика
Л/а (ядро, диск)
Нетренированные

У здоровых нетренированных мужчин максимальная аэробная мощность равна примерно 3 л/мин, а у женщин - 2,0-2,2 л/мин. При пересчете на 1 кг веса у мужчин величина максимальной аэробной мощности составляет 40-45 мл/мин/кг, а у женщин - 35-40 мл/мин/кг. У спортсменов максимальная аэробная мощность может быть в 2 раза больше. В отдельных наблюдениях МПК у мужчин превышало 7,0 л/мин STPD (Новакки, Н. И. Волков).

М аксимальная аэробная мощность весьма тесно связана с характером спортивной деятельности. Наиболее высокие величины максимальной аэробной мощности отмечаются у спортсменов, тренирующихся на выносливость (лыжников, бегунов на средние и длинные дистанции, велосипедистов и др.), - от 4,5 до 6,5 л/мин (при пересчете на 1 кг веса выше 65-75 мл/мин/кг). Наименьшие величины максимальной аэробной мощности отмечаются у представителей скоростно-силовых видов спорта (тяжелоатлетов, гимнастов, прыгунов в воду) - обычно меньше 4,0 л/мин (при пересчете на 1 кг веса менее 60 мл/мин/кг). Промежуточное положение занимают специализирующиеся в спортивных играх, борьбе, боксе, беге на короткие дистанции и др.

М аксимальная аэробная мощность у женщин-спортсменок ниже, чем у мужчин (см. табл. 14). Однако закономерность, заключающаяся в том, что максимальная аэробная мощность особенно высока у тренирующихся на выносливость, сохраняется и у женщин.

Т аким образом, наиболее важной функциональной характеристикой кардио-респираторной системы у спортсменов является увеличение максимальной аэробной мощности.

О пределенную роль в оптимизации внешнего дыхания играют верхние дыхательные пути. При умеренных нагрузках дыхание может осуществляться через носовую полость, имеющую ряд недыхательных функций. Так, носовая полость является мощным рецепторным полем, воздействующим на многие вегетативные функции, и в частности на сосудистую систему. Специфические структуры слизистой носовой полости осуществляют интенсивную очистку вдыхаемого воздуха от пылевых и других частиц и даже от газовых компонентов воздуха.

При выполнении большинства спортивных упражнений дыхание осуществляется через рот. При этом проходимость верхних дыхательных путей увеличивается, легочная вентиляция становится более эффективной.

В ерхние дыхательные пути сравнительно часто становятся местом развития воспалительных заболеваний. Одной из причин этого является охлаждение, дыхание холодным воздухом. У спортсменов такие заболевания встречаются редко благодаря закалке, высокой резистентности физически развитого организма.

О стрыми респираторными заболеваниями (ОРЗ), имеющими вирусную природу, спортсмены болеют почти в два раза реже, чем нетренированные люди. Несмотря на кажущуюся безобидность этих заболеваний, лечение их должно проводиться до полного выздоровления, так как у спортсменов отмечено частое возникновение осложнений. У спортсменов наблюдаются также воспалительные заболевания трахеи (трахеит) и бронхов (бронхит). Их развитие также связано с вдыханием холодного воздуха. Определенная роль принадлежит пылевой загрязненности воздуха из-за нарушений гигиенических требований к местам проведения тренировок и соревнований. При трахеите и бронхите ведущим симптомом является сухой, раздражающий кашель. Температура тела повышается. Эти заболевания часто сопутствуют ОРЗ.

Н аиболее тяжелым заболеванием внешнего дыхания у спортсменов является воспаление легких (пневмония), при котором воспалительный процесс поражает альвеолы. Различают крупозную и очаговую пневмонии. Первая из них характеризуется слабостью, головной болью, повышением температуры до 40°С и выше, ознобом. Кашель вначале сухой, а затем он сопровождается отделением мокроты, которая приобретает «ржавую» окраску. Отмечается боль в грудной клетке. Заболевание лечат в условиях клинического стационара. При крупозной пневмонии поражена целая доля легкого. При очаговой пневмонии отмечается воспаление отдельных долек или групп долек легких. Клиническая картина очаговой пневмонии полиморфна. Лечение ее лучше вести в стационарных условиях. После полного выздоровления спортсмены должны длительное время находиться под наблюдением врача, так как течение пневмонии у них может проходить на фоне снижения иммуно-рези-стентности организма.

2. Диагностика функциональных нарушений системы внешнего дыхания

Внешнее, или лёгочное, дыхание является одним из структурных компонентов системы дыхания, обеспечивающей поступление в организм из внешней среды кислорода, использование его в биологическом окислении органических веществ и удаление избытка образовавшегося углекислого газа из организма во внешнюю среду. Система внешнего дыхания осуществляет газообмен между воздухом и кровью благодаря интеграции функциональных компонентов, включающих: 1. воздухоносные пути и альвеолярные газообменивающие структуры; 2. костно-мышечный каркас грудной клетки, дыхательную мускулатуру и плевру; 3. малый круг кровообращения; 4. нейро-гуморальный аппарат регуляции. Эти структуры обеспечивают нормальную артериализацию крови и адаптацию организма к физической нагрузке и различным патологическим состояниям с помощью трёх процессов: 1. постоянной вентиляции альвеолярных пространств для поддержания нормального газового состава альвеолярного воздуха; 2.диффузии газов через альвеоло-капиллярную мембрану; 3. непрерывного лёгочного кровотока, соответствующего уровню вентиляции. Вентиляция, диффузия и лёгочный кровоток являются последовательными звеньями в цепи переноса газов в системе внешнего дыхания, одновременно представляя собой три неразрывно связанных механизма системы, обеспечивающих её работу и достижение конечного результата.

Нарушения функционального состояния системы внешнего дыхания являются частыми патофизиологическими изменениями не только у пациентов, страдающих заболеваниями лёгких и дыхательных путей, но и при патологии малого круга кровообращения, костно-мышечных структур грудной клетки, центральной нервной системы. Результатом нарушения деятельности внешнего дыхания является развитие дыхательной недостаточности. Существуют различные подходы к определению понятия “дыхательная недостаточность”. Она может трактоваться как состояние, при котором система внешнего дыхания не в состоянии обеспечить нормальный газовый состав артериальной крови, либо как состояние, при котором поддержание адекватного газового состава артериальной крови достигается за счёт напряжения компенсаторных механизмов, приводящего к снижению функциональных возможностей организма.

Причины развития дыхательной недостаточности.

1.Поражение бронхов, вследствие бронхоспазма, отёка слизистой оболочки,

гиперкрини и дискринии, снижения тонуса крупных бронхов,

2. Поражение альвеолярно-респираторных структур лёгких: инфильтрация,

деструкция, фиброзирование лёгочной ткани, ателектаз, пороки развития легких, последствия хирургических вмешательств на них и др.

3. Поражение костно-мышечного каркаса грудной клетки, дыхательной мус-кулатуры и плевры: выраженные деформации грудной клетки и кифосколиоз,

нарушение подвижности рёбер, ограничение подвижности диафрагмы, плевральные сращения, дегенеративно-дистрофические изменения дыхательной мускулатуры и др.

4. Патологические изменения в малом круге кровообращения: застой крови в сосудах, спазм артериол, редукция сосудистого русла.

5. Нарушения регуляции внешнего дыхания вследствие угнетения центральной нервной системы различной этиологии или нарушения местных регуляторных механизмов.

Вышеуказанные патологические процессы часто приводят к развитию сходных клинических симптомов, например, одышки, однако причины этих симптомов могут быть совершенно разными. Проводимые в клинической практике функциональные исследования помогают выяснить эти причины и провести дифференциацию имеющихся нарушений.

Цели и задачи функциональных исследований:

Диагностика и дифференциальная диагностика заболеваний лёгких и бронхов;

Выбор препаратов для проведения патогенетического и симптоматического лечения;

Контроль за эффективностью проводимого лечения;

Мониторирование показателей для оценки течения болезни;

Определение степени и формы дыхательной недостаточности;

Определение функциональных резервов для оценки трудоспособности;

Оценка риска при планировании операции;

Выявление заболеваний органов дыхания среди населения.

Различные методы функционального исследования дают представлениие о состоянии вентиляции, диффузии газов в лёгких, вентиляционно-перфузионных соотношениях и ряде других параметров. При соответствующем оснащении лаборатории функциональной диагностики эти исследования не представляют существенной методической сложности. В клинической практике чаще всего приходится ограничиваться изучением вентиляции, что обусловлено доступностью аппаратуры для проведения этого исследования в большинстве лечебных учреждений.

Наиболее распространёнными методами обследования для изучения вентиляционных параметров являются спирометрия, спирография, пневмотахография, пикфлоуметрия и общая плетизмография. С помощью этих исследований измеряется ряд статических и динамических показателей.

ДО - дыхательный объём – объём воздуха, поступающий в лёгкие при спокойном дыхании за 1 вдох

Ровд - резервный объём вдоха – максимальный объём воздуха, который можно вдохнуть после спокойного вдоха

Ровыд - резервный объём выдоха – максимальный объём воздуха, который можно выдохнуть после спокойного выдоха

ООЛ - остаточный объём лёгких – объём воздуха, который остаётся в лёгких после максимального выдоха

ОЕЛ - общая ёмкость лёгких – максимальное количество воздуха, которое способны вместить лёгкие

ЖЕЛ - жизненная ёмкость лёгких – максимальный объём, который можно выдохнуть после предельно глубокого вдоха

Ёвд - ёмкость вдоха – максимальное количество воздуха, которое можно вдохнуть после спокойного выдоха

ФОЕ - функциональная остаточная ёмкость – объём воздуха, остающийся в лёгких после спокойного выдоха

ЧД - частота дыхания – число дыхательных движений в минуту при спокойном дыхании

МОД - минутный объём дыхания – объём воздуха, поступающий в лёгкие за 1 минуту при спокойном дыхании

МВЛ - максимальная вентиляция лёгких – максимальный объём воздуха, который пациент может провентилировать за 1 минуту

ФЖЕЛ - форсированная жизненная ёмкость лёгких – наибольший объём воздуха, который может быть изгнан после максимального вдоха при форсированном выдохе

ОФВ1 - объём форсированного выдоха за первую секунду – объём форсированного выдоха за первую секунду маневра ФЖЕЛ

ИТ - индекс Тиффно - ОФВ1/ЖЕЛ%

СОС25-75 -средняя объёмная скорость выдоха на уровне 25– 75% ЖЕЛ

МОС25 - максимальные скорости выдоха на уровне выдоха

МОС50 25, 50, 75% ФЖЕЛ

ПОС - пиковая объёмная скорость форсированного выдоха

Числовые значения показателей вентиляции количественно оцениваются при сопоставлении с величинами, которые для лиц данного возраста, роста, веса и пола считаются нормальными. При этом можно воспользоваться должными величинами, либо нормативами. Должная величина показателя – теоретически наиболее вероятное его значение, определённое по установленной у здоровых людей зависимости между данным параметром, полом, возрастом и антропометрическими данными субъекта. Должные величины рассчитываются по формулам, выведенным в результате обследования достаточно представительных групп здоровых лиц.

Лёгочные объёмы и ёмкости относятся к статическим показателям, характеризующим эластические свойства лёгких и грудной стенки.

Рис.1. Лёгочные объёмы и ёмкости.
Большинство из объёмных показателей, за исключением ООЛ и ёмкостей его включающих, получают при спирографическом исследовании. Простота, доступность и информативность метода обеспечили ему широкое распространение. Необременительность для больного и безопасность дают возможность многократных исследований. Спирограмма представляет собой графическую регистрацию объёма лёгких при выполнении различных дыхательных маневров.

Рис. 2. Схематическое изображение спирограммы здорового человека.

Наряду с объёмными показателями при спирографическом тесте исследуются ФЖЕЛ, ОФВ1, ИТ, МОД, МВЛ, являющиеся динамическими характеристиками вентиляции. Исследование проводится в положении сидя, в условиях относительного покоя. Дыхание осуществляется через рот, на нос накладывается зажим. Режимы выполнения маневра ЖЕЛ, ФЖЕЛ и МВЛ различны, но все они предусматривают достижение максимальной амплитуды параметров. Для измерения ЖЕЛ пациент делает максимально глубокий спокойный вдох и выдох; исследование ФЖЕЛ требует от пациента кратковременной задержки дыхания (1-2 сек) на максимальном вдохе с последующим форсированным выдохом; при определении МВЛ обследуемый дышит глубоко и часто (40-50 дыхания в 1 мин) в течение 10 -15 сек. При использовании спирометрического метода исследуется только величина ЖЕЛ. В зависимости от режима проведения спирографии можно получить характеристику процесса вентиляции или состояния аппарата, обеспечивающего процесс вентиляции. К сожалению, по спирограмме технически трудно рассчитать такие высоко информативные скоростные показатели, как ПОС, МОС25,50,75. Для получения этих параметров в настоящее время в клинической практике достаточно широко используется пневмотахографический метод или исследование отношений поток-объём.

По сравнению со спирографией определение кривой поток-объём даёт дополнительные возможности, хотя во многом объём информации, получаемый при помощи обоих методов, одинаков. Процедура выполнения дыхательного маневра при записи кривой поток-объём идентична регистрации ФЖЕЛ во время спирографического исследования. Пневмотахографическое исследование делает возможным точное измерение инспираторного и экспираторного потоков и позволяет проводить измерение объёмной скорости потока как функции объёма лёгких. Наглядность отношения между потоком и объёмом позволяет более глубоко анализировать функциональные характеристики как верхних, так и нижних воздухопроводящих путей.

Рис. 3.Схематическое изображение кривой “поток-объём”.
Скоростные показатели, которые рассчитываются при проведении обследования поток-объём (ПОС, МОС25,50,75, СОС25-75), позволяют более детально судить о локализации обструкции преимущественно в области центральных или в области периферических дыхательных путей. Для регистрации ПОС используется также пикфлоуметрическое исследование.

Спирография и пневмотахография могут быть использованы для определения двух основных патофизиологических типов отклонения от нормы: рестриктивного и обструктивного. Рестриктивный вариант возникает в результате процессов, ограничивающих наполнение грудной клетки воздухом – изменения грудной клетки с деформацией и тугоподвижностью, наличие газа или жидкости в плевральной полости, массивные плевральные сращения, пневмосклеротические и фиброзные изменения лёгочной ткани, ателектаз, опухоли и т.д. Эти процессы препятствуют экскурсиям грудной клетки и расправлению лёгких, но чаще всего не влияют, или почти не влияют, на проходимость дыхательных путей. При обструктивных расстройствах ведущей патофизиологической аномалией является увеличение сопротивления, оказываемого дыхательными путями движению воздуха вследствие спазма гладкой мускулатуры бронхов, отека и воспалительной инфильтрации слизистой бронхов, увеличения количества вязкого секрета, деформации бронхов, экспраторного коллапса бронхов.

При обструктивном типе нарушений вентиляции спирограмма и кривая “поток-объём” выявляют ту или иную степень снижения ОФВ1, МОС25,50,75, СОС25-75, ИТ, ФЖЕЛ. Для обструкции преимущественно центральных дыхательных путей характерно более выраженное уменьшение ПОС и МОС25, при периферической обструкции больше снижаются МОС50 и МОС75. При начальных проявлениях обструкции ОФВ1, ИТ и ФЖЕЛ могут оставаться в пределах нормы, снижаются только МОС25,50,75.

Рис. 4. ЖЕЛ, ФЖЕЛ, структура ОЕЛ и кривые поток-объём при обструкции, сопровождающейся увеличением ОЕЛ

– нарушения умеренные; 2 – значительные; 3 – резкие.

Рис. 5. ЖЕЛ, ФЖЕЛ, структура ОЕЛ и кривые поток-объём при обструктивных нарушениях без увеличения ОЕЛ.

1 – нарушения умеренные; 2 – значительные; 3 – резкие.

Рестриктивный тип нарушений характеризуется снижением ОЕЛ, но, так как при данных исследованиях не представляется возможным определить ООЛ и ОЕЛ, обычно о рестрикции судят по уменьшению ЖЕЛ и её составляющих (РОвд, РО выд, Ёвд). ОФВ1 при рестрикции, если нет выраженного снижения ЖЕЛ, остаётся нормальным, ИТ остаётся в норме или выше нормы , скоростные показатели не изменены.

Рис. 6. ЖЕЛ, ФЖЕЛ, и структура ОЕЛ при рестриктивных нарушениях.

И при рестриктивном, и при обструктивном варианте нарушений вентиляции может наблюдаться изменение МОД и МВЛ. Увеличение МОД свидетельствует о гипервентиляции в состоянии покоя, чаще всего компенсаторного харктера, снижение МОД говорит о гиповентиляции при различных патологических состояниях. Снижение МВЛ может быть одним из ранних признаков уменьшения резервов дыхательного аппарата.

Достаточно часто у пациентов встречается смешанный тип нарушений вентиляционной функции, проявляющийся снижением и статических и динамических параметров вентиляции. Диагностику этого типа вентиляционных нарушений лучше проводить на основании анализа структуры ОЕЛ (уменьшение ОЕЛ и ООЛ в сочетании с признаками обструкции), т.к. ЖЕЛ иногда снижается при обструкции дыхательных путей без участия каких-либо ограничительных факторов.

Исследование структуры ОЕЛ, т.е. соотношения образующих её объёмных компонентов, помогает дифференцировать патофизиологические синдромы нарушений вентиляционной способности лёгких. Для определения ООЛ и ФОЕ применяются конвекционные методы, основанные на сохранении количества инертного индикаторного газа (азота или гелия) при его перемещении из ёмкости в ёмкость, а также барометрический метод – общая плетизмография. Хотя метод разведения гелия прост, его точнось зависит от полноты смешивания газа в лёгких и у пациентов с неравномерной вентиляцией результаты измерений могут быть неточными, кроме того процедура может занимать достаточно продолжительное время. Общая плетизмография является более быстрым и надёжным методом измерения объёма лёгких, однако требует более сложного технического оснащения. Принцип плетизмографии базируется на законе Бойля-Мариотта, согласно которому объём газа меняется обратно пропорционально приложенному давлению. Пациент при обследовании сидит в герметически закрытой кабине плетизмографа и дышит воздухом камеры через мундштук, который можно перекрывать электромагнитной заслонкой, изолируя дыхательные пути и лёгкие от объёма камеры. Обследуемый в конце спокойного выдоха делает короткий вдох и выдох при закрытой заслонке. Регистрация изменений давления в ротовой полости (как эквивалент альвеолярного давления) и внутригрудного объёма газа (как отражение колебаний давления в кабине) позволяют рассчитать ООЛ, ФОЕ, ОЕЛ, а также аэродинамическое (бронхиальное) сопротивление дыхательных путей Raw, характеризующее состояние просвета первых 8-10 генераций бронхов. Снижение ОЕЛ при неизменённой её структуре характерно для чистого (без сочетания с обструкцией) рестриктивного варианта нарушений вентиляционной способности лёгких. Абсолютная величина ООЛ и отношение ООЛ/ОЕЛ считаются важнейшими критериями при оценке эластичности лёгких и состояния бронхиальной проходимости. При значительном и стойком увеличении ООЛ/ОЕЛ% (50-60% и больше) можно говорить об эмфиземе лёгких.

Вышеперечисленные методы исследования позволяют установить не только тип нарушений ветиляции, но и степень отклонения тех или иных параметров от нормы. Границы нормы и отклонения от нормы при сравнении с должными показателями приведены в таблице:

Показатель	Норма	Условная	Отклонения показателя
			умеренные	значительные	резкие
ЖЕЛ, % должной % должной ОФВ1/ЖЕЛ,% % должной % должной % должной % должной % должной % должной	> 90 > 85 > 70 90-110 90-125 > 85 > 80 > 80 > 75	90-85 85-75 70-65 90-85 89-85 85-75 79-60 79-60 74-60	84-70 74-55 64-55 90-85 84-70 74-55 59-40 59-40 59-45	69-50 54-35 54-40 74-60 69-50 54-35 39-20 39-20 44-30	> 225 > +25

Нарушения вентиляционной функции внешнего дыхания могут приводить к развитию гипоксемии и гиперкапнии.

В заключении о состоянии вентиляционной функции указывается тип и степень выявленных нарушений, например: значительные нарушения вентиляции по обструктивному типу.

Исследования вентиляции можно дополнять бронходилатационными и бронхо-провокационными тестами. Бронходилатационные пробы применяются при обструктивном синдроме для выявления обратимого компонента обструкции – бронхоспазма. При наличии у пациента бронхоспазма ингаляция бронхолитического препарата через определённое время вызывает прирост функциональных показателей вентиляции, в частности ОФВ1, ПОС, МОС25,50,75. Рекомендации по оценке обратимости обструкции варьируют, но увеличение ОФВ1 на 15% и более по сравнению с исходной величиной можно рассматривать как положительную пробу. Бронхопровокационная проба представляет собой тест, помогающий определить восприимчивость дыхательных путей к различным бронхоконстрикторным агентам (гистамин, метахолин, аллергены, холодный воздух, физическая нагрузка и т.д.). Чаще всего проводится проба с фармакологическими раздражителями для диагностики бронхиальной астмы у пациентов с сомнительным диагнозом .

В условиях патологии возможны изменения не только вентиляции, но и диффузии, несмотря на то, что анатомо-физиологическая структура лёгких создаёт исключительно благоприятные условия для газообмена. Огромная площадь альвеолярной поверхности (70-80 м2) и обширная сеть лёгочных капилляров создают оптимальные условия для поглощения кислорода и выделения углекислого газа. Газообмен между альвеолярным воздухом и кровью совершается через альвеоло-капиллярную мембрану, которая состоит из эпителия альвеол, интерстициального слоя и эндотелия капилляров. На большей части поверхности газообмена общая толщина мембраны не превышает 1 мкм, достигая лишь на отдельных участках 5 мкм. Движение газа через альвеоло-капиллярную мембрану происходит путём диффузии, согласно закону Фика. В соответствии с этим законом, скорость переноса газа через мембрану прямо пропорциональна разнице парциального давления газа по обе стороны мембраны и константе мембраны, известной как диффузионная способность. Процесс диффузии кислорода в лёгких может считаться завершённым только после того, как молекулы кислорода вступят в химическую реакцию с гемоглобином, преодолев слой плазмы, стенку и слой протоплазмы эритроцита.

Диффузионные нарушения возникают при утолщении и изменении физико-химических свойств альвеоло-капиллярной мембраны (фиброзирующий альвеолит, канцероматоз, отёк лёгкого, саркоидоз и др.), уменьшении поверхности газообмена при уменьшении числа функционирующих альвеол и капилляров (сдавление и ателектаз лёгкого, недоразвитие лёгких, удаление части лёгкого), уменьшении количества крови в лёгочных капиллярах и уменьшении в ней гемоглобина . Всё это приводит к тому, что кровь покидает лёгочные капилляры раньше, чем успевает полностью завершиться её оксигенация. Диффузионные нарушения отражаются только на обмене кислорода, обладающего худшими, чем углекислый газ, диффузионными свойствами, и могут приводить к гипоксемии.

В клинической практике используются три метода измерения диффузионной способности лёгких (ДЛ), основанные на определении коцентрации окиси углерода (СО по молекулярной массе и растворимости близок к кислороду, но обладает в 210 раз большим сродством к гемоглобину) : метод одиночного вдоха, метод устойчивого состояния и метод возвратного дыхания. Наиболее широко применяется метод одиночного вдоха . При этом методе пациент из положения максимального выдоха вдыхает газовую смесь с низким содержанием СО (0,3%) и незначительным количеством гелия (10%) и задерживает дыхание на 10с, после чего делает полный выдох. Во время задержки дыхания некоторое количество СО диффундирует из альвеол в кровь. Это количество рассчитывается, исходя из содержания СО в альвеолярном газе в начале и в конце 10-секундной задержки дыхания. Альвеолярный объём, в котором происходил газообмен , измеряют по разведению гелия. На основании изменения концентрации СО во время задержки дыхания рассчитывается ДЛ. Используется также выражение ДЛ на 1 л объёма легких.

Для оценки состояния диффузионной способности лёгких, как и вентиляционной, производится сравнение полученных данных с должными показателями. В норме ДЛ составляет более 85% от должной, условная норма лежит в пределах 85-75% от должной. При умеренных нарушениях она снижается до 74-55%, при значительных – до 54-35% и при резких – менее 35% от должной величины.

Результаты большинства функциональных исследований внешнего дыхания зависят от усилий пациента и его желания сотрудничать с персоналом, проводящим обследование. В связи с этим , проведение тестов требует соблюдения методики исследования и предварительного инструктажа обследуемого. Должны быть записаны возраст, рост и вес, необходимые для расчёта должных величин. Пациент перед тестом должен избегать курения, энергичных физических упражнений, употребления алкоголя, обильной еды за 2 часа до исследования. Нельзя обследоваться в одежде, сдавливающей грудную клетку и затрудняющей движения брющной стенки, следует избегать использования бронходилататоров короткого действия (не менее чем за 4 часа до теста). Эти требования необходимо сообщить пациенту во время назначения исследования. Если пациент использовал перед обследованием бронхолитические препараты (ингаляционные или принимаемые внутрь), он должен сообщить об этом лаборанту и эти сведения должны быть записаны в протоколе теста.

Вышеперечисленные методы в ряде случаев необходимо дополнять исследованием газового состава крови, включающим определение степени насыщения крови кислородом (SaO2), парциального давления кислорода в артериальной крови (PaO2) и парциального давления углекислоты в артериальной крови (PaCO2) для выявления признаков дыхательной недостаточности. Cнижение SaO2 (норма –93-96%) и PaO2 (норма – 70-80 мм рт. ст.) указывает на артериальную гипоксемию; увеличение PaСO2 (норма 35–45 мм рт. ст) свидетельствует о гиперкапнии .

Литература

1. 
   Руководство по клинической физиологии дыхания / Под ред. Шика Л.Л., Канаева Н.Н. – Л.: Медицина, 1980.
2. 
   Болезни органов дыхания. Руков. для врачей в 4 томах / Под ред. Палеева Н.Р. – М., 1989.
3. 
   М. А. Гриппи. Патофизиология лёгких / М., Бином, 1997.
4. 
   Организация работы по исследованию функционального состояния лёгких методами спирографии и пневмотахографии и применеие этих методов в клинической практике: (Методические указания.) / Сост.: Турина О.И.,Лаптева И.М.,Калечиц О.М.,Маничев И.А.,Щербицкий В.Г. – Мн., 2002.

4749 0

Функциональная система дыхания

Функцию внешнего дыхания характеризуют показатели вентиляции и газообмена.

Исследование легочных объемов с помощью спирографии

а) жизненная емкость легких (ЖЕЛ) - объем воздуха максимального вдоха после максимального выдоха. Выраженное снижение ЖЭЛ наблюдается при нарушении функции дыхания;

Б) форсированная ЖЕЛ (ФЖЕЛ) - максимально быстрый вдох после максимально быстрого выдоха. Используется для оценки бронхиальной проводимости, эластичности легочной ткани;

В) максимальная вентиляция легких - максимально глубокое дыхание с максимально доступной частотой за 1 мин. Позволяет дать интегральную оценку состояния дыхательной мускулатуры, воздухоносной (бронхиальной) проходимости, состояния нервно-сосудистого аппарата легких. Выявляет дыхательную недостаточность и механизмы ее развития (рестрикция, бронхиальная обструкция);

Г) минутный объем дыхания (МОД) - количество вентилируемого воздуха за 1 мин с учетом глубины и частоты дыхания. МОД - мера легочной вентиляции, которая зависит от дыхательной и сердечной функциональной достаточности, качества воздуха, затруднения воздушной проходимости, в том числе диффузии газов, уровня основного обмена, угнетения дыхательного центра и т. д.;

Д) показатель остаточного объема легких (ПООЛ) - количество газа, находящегося в легких после максимального выдоха. Метод построен на определении задержанного после максимального выдоха объема гелия в легочной ткани во время свободного дыхания в замкнутой системе (спирограф - легкие) воздушно-гелиевой смесью. Остаточный объем характеризует степень функциональной возможности легочной ткани.

Увеличение ПООЛ наблюдается при эмфиземе и бронхиальной астме, а снижение -при пневмосклерозе, пневмонии и плеврите.

Исследование легочных объемов можно проводить как в покое, так при физической нагрузке. При этом можно использовать различные фармакологические агенты для получения более выраженного того или иного функционального эффекта.

Оценка бронхиальной проходимости, сопротивления дыхательных путей, напряжения и растяжимости легочной ткани.

Пневмотахография - определение скорости движения и мощности струи воздуха (пневмотахометрия) при форсированном вдохе и выдохе с одновременным измерением внутригрудного (внутрипищеводного) давления. Метод с физической нагрузкой и использованием фармакологических препаратов достаточно информативен для выявления и оценки функции бронхиальной проходимости.

Исследование функциональной достаточности системы дыхания. При спирографии с автоматической подачей кислорода определяют П02 - количество кислорода (в миллиметрах), которое поглощается легкими за 1 мин. Величина этого показателя зависит от функционального газообмена (диффузии), кровоснабжения легочной ткани, кислородной емкости крови, уровня окислительно-восстановительных процессов в организме. Резкое снижение поглощения кислорода свидетельствует о выраженной дыхательной недостаточности и об истощении резервных возможностей системы дыхания.

Коэффициент использования кислорода (КИO2) - это отношение П02 к МОД, показывающее количество поглощенного кислорода из 1 л вентилируемого воздуха. Его величина зависит от условий диффузии, объема альвеолярной вентиляции и ее координации с легочным кровоснабжением. Снижение КИо2 свидетельствует о несоответствии вентиляции и кровотока (сердечная недостаточность или гипервентиляция). Увеличение КИ02 указывает на наличие скрытой тканевой гипоксии.

Объективность данных спирографии и пневмотахометрии относительна, так как зависит от правильности выполнения всех методических условий самим пациентом, например от того, действительно ли максимально быстрый и глубокий вдох/выдох им сделан. Поэтому интерпретировать полученные данные приходится только в сопоставлении с клиническими характеристиками патологического процесса. В трактовке снижения значения ЖЕЛ, ФЖЕЛ и мощности выдоха, наиболее часто допускаются две ошибки.

Первая состоит в представлении, что степень снижения ФЖЕЛ и мощности выдоха всегда отражает степень обструктивной дыхательной недостаточности. Такое мнение неверно. В ряде случаев резкое уменьшение показателей при минимальной одышке связано с клапанным механизмом обструкции при форсированном выдохе, но мало выраженным при нормальной нагрузке. Правильной интерпретации помогает измерение ФЖЕЛ и мощности вдоха, которые снижаются тем меньше, чем более выражен клапанный механизм обструкции. Уменьшение ФЖЕЛ и мощности выдоха без нарушения бронхиальной проводимости является в ряде случаев результатом слабости дыхательной мускулатуры и ее иннервации.

Вторая частая ошибка при интерпретации: представление о снижении ФЖЕЛ как о признаке рестриктивной дыхательной недостаточности. На самом же деле это может быть признаком эмфиземы легких, т. е. последствием бронхиальной обструкции, а признаком рестрикции снижение ФЖЕЛ может быть лишь при снижении общей емкости легких, включающей кроме ЖЕЛ и остаточные объемы.

Оценка газотранспортной функции крови и напряженности эндогенного дыхания

Оксигемометрия - измерение степени насыщения артериальной крови кислородом. Метод основан на изменении спектра поглощения света связанным с кислородом гемоглобином. Известно, что степень оксигенации (S02) в легких составляет 96-98% от максимально возможной емкости крови (неполная за счет шунтирования легочных сосудов и неравномерности вентиляции) и зависит от парциального давления кислорода (Р02).

Зависимость S02 от Р02 выражают с помощью коэффициента диссоциации кислорода (КД02). Его увеличение свидетельствует о повышении сродства гемоглобина к кислороду (есть более прочная связь), что может наблюдаться при снижении парциального давления кислорода и температуры в легких в норме и при патологии эритроцитов или самого гемоглобина, а уменьшение (менее прочная связь) - при повышении парциального давления кислорода и температуры в тканях в норме и при патологии эритроцитов или самого гемоглобина. Сохранение дефицита насыщения при вдыхании чистого кислорода может свидетельствовать о наличии артериальной гипоксемии.

Время насыщения крови кислородом характеризует альвеолярную диффузию, общую емкость легких и крови, равномерность вентиляции, бронхиальную проходимость и остаточные объемы. Оксигемометрия при функциональных пробах (задержка дыхания на вдохе, выдохе) и субмаксимальной дозированной физической нагрузке дает добавочные критерии для оценки компенсаторных возможностей как легочной, так и газотранспортной функции системы дыхания.

Капногемометрия - метод, во многом идентичный оксигемометрии. С помощью транскутанных (чрескожных) датчиков определяют степень насыщения крови С02. При этом по аналогии с кислородом расчитывают КДШ2, величина которого зависит от уровня парциального давления углекислоты и температуры. В норме в легких КДШ2 низкий, а в тканях, наоборот, высокий.

Исследование кислотно-основного состояния (КОС) крови

Кроме исследования коэффициента диссоциации кислорода и углекислоты для оценки газотранспортной части фукции системы дыхания важно исследование буферных систем крови, так как большая часть вырабатываемой в тканях С02 аккумулируется именно ими, во многом определяя газовую проницаемость клеточных мембран и интенсивность клеточного газообмена. Подробно исследование К0С будет представлено в описании методов оценки гомеостатических систем.

Определение дыхательного коэффициента - отношение образовавшегося С02 в альвеолярном воздухе к потребленному 02 в покое и при нагрузке позволяет оценить степень напряжения эндогенного дыхания и его резервные возможности.

Подводя итог описанию некоторых методов оценки функции системы дыхания, можно констатировать, что данные методы исследования, особенно с использованием дозированной физической нагрузки (спировелоэргометрия) с одновременной регистрацией спирографии, пневмотахографии и характеристик газов крови, позволяют довольно точно определить функциональное состояние и функциональные резервы, а также тип и механизмы функциональной дыхательной недостаточности.

С каждым годом возрастает массовость спорта. Совместно с врачами спортивной медицины врачи общей лечебно-профилактической сети наблюдают за спортсменами, оценивают состояние здоровья, функциональное состояние систем и органов, лечат спортсменов. У спортсменов имеются особенности состояния систем и органов, в том числе и системы внешнего дыхания.

В настоящее время культивируется более 100 видов спорта.

Функциональное состояние системы внешнего дыхания спортсменов оценивают, применяя общепринятые величины, разработанные для популяции вообще, а не специализированные, «спортивные». Чисто «спортивные» величины не являются рациональными. Главной задачей наблюдения является выявление и оценивание сдвигов в функциональном состоянии системы внешнего дыхания у одних спортсменов по сравнению с другими и с людьми, которые не занимаются спортом.

Исследуя функциональное состояние системы внешнего дыхания у спортсменов является разумным различать «функциональные возможности» и «функциональные ». жизненной емкости легких (ЖЕЛ) указывает только на потенциальные возможности роста дыхательного обьема (ДО) при физической нагрузке и при других условиях, когда это необходимо. Величина минутной вентиляции легких (МВЛ) показывает, в какой мере эти возможности используются в действительности. В связи с этим можно рекомендовать упражнения, которые либо развивают функциональные возможности, либо развивают умение использовать эти возможности, т. е. функциональные способности.

При традиционном врачебном осмотре систему дыхания изучают после сердечно-сосудистой системы, главной системы жизнеобеспечения организма. По мере , как увеличивается выполняемой физической нагрузки, прекращается рост потребления кислорода: как только минутный сердечный обьем достигает своего предела. Минутный сердечный обьем является фактором, который ограничивает способности кислородтранспортной системы в целом.

Из-за большой энергоемкости носового дыхания спортсмены вынуждены переходить на ротовое, при котором рабочее гиперпноэ достигает 60л\ . Ежедневные многочасовые тренировки в течение ряда лет поддерживают большие обьемы дыхания. Если тренировки проходят в зонах с загрязненным воздухом, то эти обьемы могут стать реальным патогенным фактором. При переключении на ротовое дыхание примерно в

6 600 раз увеличивается, по сравнению с состоянием покоя, проникновение в легкие примесей вредных газов.

Изменения, которые развиваются по мере адаптации к требованиям спорта в организме вообще и в дыхательной системе в частности, определяют различия в возникновении и течении заболеваний органов дыхания у спортсменов по сравнению с людьми, незанимающимися спортом.