Давление выдоха человека

Легкие

Давление выдоха человека

Легкие – парные органы, расположенные в грудной полости. Состоят из долей: правое легкое содержит три доли, левое – две. Легочная ткань состоит из пузырьков – альвеол, в которых происходит жизненно важный процесс – газообмен между кровью и атмосферным воздухом.

Легкое покрыто оболочкой – плеврой, которая переходит с поверхности легких на внутренние стенки грудной клетки. Между двумя листками плевры образуется плевральная полость, давление в которой отрицательное, что имеет принципиальное значения для актадыхания.

Газообмен в легких и тканях

Воздух перемещается по воздухоносным путям и, наконец, достигает мельчайшей структуры легкого – легочного пузырька, или альвеолы. Стенка альвеолы оплетена густой сетью капилляров – сосудов с тонкой стенкой, через которую происходит диффузия газов: из крови в альвеолу выходит углекислый газ, а в кровь из альвеолы поступает кислород.

Кислород, растворившийся в крови, по кровеносным сосудам достигает внутренних органов и тканей организма. Замечу, что перемещаясь по крови, газы образуют соединения с гемоглобином эритроцитов:

  • Кислород (O2) – оксигемоглобин
  • Углекислый газ (CO2) – карбгемоглобин
  • Угарный газ (CO) – карбоксигемоглобин

Соединение гемоглобина с угарным газом гораздо устойчивее, чем остальные: угарный газ легко выигрывает в конкуренции с кислородом и занимает его место. Этим объясняются тяжелые последствия отравлений угарным газом, который быстро скапливается при пожаре в замкнутом помещении.

По мере того, как кровь отдает углекислый газ и принимает кислород, из венозной крови (бедной кислородом) она превращается в кровь артериальную. В тканях происходит обратный процесс: клетки нуждаются в кислороде, необходимом для тканевого дыхания,а углекислый газ, побочный продукт обмена веществ, требует удаления из клетки в кровь.

Я часто спрашиваю учеников – “Что движет газом, что заставляет, к примеру, кислород перемещаться сначала из альвеолы в кровь, а в тканях – из крови к клеткам?” Запомните, что этой движущей силой является разность парциальных давлений газов.

Парциальным давлением газа называют ту часть от общего объема газа, которая приходится на долю данного газа. Не рекомендую вам заучивать таблицу, приведенную выше, но для понимания она весьма хороша.

Заметьте, парциальное давление кислорода в альвеоле 100-110, а в венозной крови капилляра, оплетающего стенку альвеолы, давление кислорода 40. Таким образом, кислород устремляется из области большего давления в область меньшего – из альвеолы в кровь.

Происходящие перемещения газов можно легко зафиксировать, измерив концентрацию газов во вдыхаемом и выдыхаемом человеком воздухе. Вероятно, многие из этих данных вам не пригодятся, но призываю вас запомнить, что в окружающем воздухе 21% кислорода и 0,03% углекислого газа – это важная информация.

Важное значение в транспорте газов имеет жидкость, покрывающая стенки альвеол – сурфактант. Изначально кислород растворяется в сурфактанте и только после этого диффундирует через стенку капилляра, попадая в кровь. Сурфактант также препятствует слипанию (спаданию) стенок альвеол во время выдоха.

Жизненная емкость легких

Одним из физиологически важных показателей является жизненная емкость легких (ЖЕЛ). ЖЕЛ – максимальное количество воздуха, которое человек может выдохнуть после самого глубокого вдоха.

Этот показатель весьма вариабельный, в среднем ЖЕЛ взрослого человека около 3500 см3. У спортсменов ЖЕЛ больше на 1000-1500 см3, а у пловцов может достигать 6500 см3. Чем больше ЖЕЛ, тем больше воздуха поступает в легкие и кислорода – в кровеносную систему, что очень важно для клеток тканей во время занятий споротом.

ЖЕЛ легко измеряется с помощью специального прибора – спирометра (от лат. spirare – дышать).

Механизм легочного дыхания

Между наружной поверхностью легкого и стенками грудной клетки имеется плевральная полость, которая играет важнейшую роль в процессе вдоха и выдоха, а также уменьшает трение легких при дыхательных движениях.

Давление в плевральной полости всегда ниже на 5-7 мм. рт. ст. атмосферного давления, поэтому легкие постоянно находятся в расправленном состоянии, скреплены через плевру со стенками грудной полости.

Вообразите: легкое подтягивается к плевре, которая скреплена с грудной клеткой. А грудная клетка постоянно совершает дыхательные движения, расширяясь и сужаясь, таким образом, легкое следует за дыхательными движениями грудной клетки.

Остается разобраться, как происходят эти дыхательные движения? Причина этому – сокращения и расслабления межреберных мышц, в результате которых грудная клетка соответственно – поднимается и опускается. Сейчас мы детально обсудим механизм вдоха и выдоха.

При вдохе межреберные мышцы сокращаются, при этом ребра поднимаются, и грудина отодвигается вперед – грудная клетка расширяется в передне-заднем и фронтальном (в стороны) направлениях. Диафрагма – дыхательная мышца, во время вдоха сокращается и опускается вниз: грудная клетка расширяется в вертикальном направлении.

При выдохе все происходит наоборот: межреберные мышцы расслабляются, при этом ребра опускаются, и грудина отодвигается назад – грудная клетка сужается в передне-заднем и фронтальном (в стороны) направлениях. Диафрагма во время выдоха расслабляется и поднимается вверх: грудная клетка сужается в вертикальном направлении. Благодаря этим движением осуществляется вдох и выдох.

Можем ли мы брать под контроль свое дыхание? Легко. Но ведь мы далеко не всегда его контролируем даже в течение дня, не говоря о ночи. Процессом дыхания управляет дыхательный центр, расположенный в продолговатом отделе головного мозга. Это центр обладает автоматией – периодически импульсы сами поступают к дыхательным мышцам, к примеру – во время сна.

Состав крови сильно влияет на интенсивность дыхания. В многочисленных опытах было выявлено, что увеличение концентрации CO2 возбуждает дыхательный центр. Этим можно объяснить учащение дыхания во время физической нагрузки, к примеру, бега, когда в клетках мышц ног идет активное образование CO2 и поступление его в кровь, дыхание учащается рефлекторно.

Рефлекторную регуляцию дыхания наиболее ярко доказывает опыт с перекрестным кровообращением, при котором соединены кровеносные системы двух собак. При пережатии трахеи у первой собаки останавливается дыхание, и углекислый газ перестает удаляться из крови – его концентрация в крови возрастает, что приводит к возникновению одышки (учащенного дыхания) у второй собаки.

Пневмоторакс

В норме давление в плевральной полости отрицательное, оно обеспечивает растяжение легких. Однако при ранениях грудной клетки целостность плевральной полости может нарушаться: в таком случае давление в полости становится равным атмосферному.

Нарушение целостности плевральной полости называют – пневмоторакс (от др.-греч. πνεῦμα — дуновение, воздух и θώραξ — грудь). При наступлении пневмоторакса легкие спадаются и перестают участвовать в дыхании.

Горная и кессонная болезни

Альпинисты и любители горных походов (особенно новички) часто сталкиваются с горной болезнью. Это состояние возникает из-за того, что при подъеме на высоту парциальное давление кислорода падает, и его концентрация в крови не соответствует потребностям организма – ниже, чем должна быть.

Поначалу горная болезнь проявляется эйфорией (беспричинной радостью) и учащением пульса. Если покорение горных вершин продолжается, то к этим симптомам постепенно присоединяется апатия (состояние равнодушия), мышечная слабость, судороги и головная боль.

Что же делать, спросите вы? Необходимо немедленно прекратить дальнейший подъем, при усилении симптомов – начать спуск. Лучше всего предупредить горную болезнь, следуя правилу – не увеличивать высоты ночевки более чем на 300-600 метров.

Кессонная болезнь возникает у водолазов, связана с увеличением парциального давления газа – азота, которое возникает при погружении под воду. Существует закономерность: чем глубже водолаз опускается, тем больше становится растворенного в крови азота. В чем же опасность того, что азот растворяется в крови?

При резком быстром подъеме растворимость азота в крови понижается, и кровь буквально вскипает. Только представьте, в сосудах возникают настоящие пузыри газа! Они могут закупорить сосуды легких, сердца, других внутренних органов, в результате чего кровообращение остановится, и последствия могут быть самыми печальными, вплоть до летального исхода.

Как же предупредить кессонную болезнь? Можно использовать в дыхательной смеси вместо азота газ гелий, который не приводит к таким последствиям. Также необходимо придерживаться правила постепенного подъема, с остановками, избегать резкого всплытия.

Источник: https://studarium.ru/article/90

Дыхание как процесс. Механизмы вдоха и выдоха

Давление выдоха человека

Дыхание как процесс состоит из трех компонентов:

1.      Внешнее дыхание.

2.      Транспорт газов кровью.

3.      Внутреннее дыхание.

Внешнее дыхание. Вдох и выдох. Механизм вдоха

1.      Первым делом при вдохе сокращаются наружные межреберные мышцы, в результате чего ребра приподнимаются.

2.      Следом сокращается и уплощается диафрагма. Она решительно давит на органы, расположенные в брюшной полости, толкая их вниз.

3.      Объемы грудной и плевральной полости растут.

4.      Давление в плевральной полости еще более понижается и падает ниже атмосферного.

5.      Давление в альвеолах легких также уменьшается при поднятии ребер и увеличении грудной клетки.

6.      Низкое давление в альвеолах и в плевральной полости — залог поступления воздуха в легкие.

7.      Грудная клетка поднята, человек вдыхает.

Механизм выдоха

1.      Выдох происходит под действием тяжести опускающейся грудной клетки, воздух попросту выдавливается.

2.      Сокращаются лишь внутренние межреберные мышцы, а наружные расслабляются.

3.      Диафрагма вновь становится выпуклой — она как бы вдается в грудную полость.

4.      Давление в легких в этот момент выше атмосферного, поэтому воздух и идет из легких наружу, из области высокого давления в область более низкого.

Дыхательные показатели легких

1.      Дыхательный объем — это тот объем воздуха, который человек без усилий, спокойно вдыхает за один дыхательный цикл (у взрослого он составляет около 0,5 литра).

2.      Резервный объем вдоха — объем воздуха, который возможно дополнительно, с усилием вдохнуть после обычного вдоха (это еще около 1,5 литра).

3.      Резервный объем выдоха — объем воздуха, который человек способен выдохнуть после обычного выдоха (соответственно, около 1,5 литра).

4.      ЖЕЛ — объем воздуха, который человек выдыхает после того, как сделал максимально глубокий вдох (он составляет в среднем 3,3–4,8 литра). Измеряют этот объем спирометром.

5.      Остаточный объем — объем воздуха, остающийся в легких даже после максимального выдоха (около 1,2 литра). Как мы видим, полный выдох вовсе не означает, что в легких вовсе не осталось воздуха. В них существует невероятный, длиной в три тысячи километров, лабиринт путей, по которым движется воздух.

6.      Общая емкость легких — результат сложения остаточного объема и ЖЕЛ (4,2–6 литров).

Транспорт газов кровью

100 миллилитров крови переносят около 21 миллилитра кислорода — это называется кислородной емкостью крови. Ниже мы перечислим, как, из каких мест и куда по кровяному руслу переносятся кислород и углекислый газ.

1.      Кислород в альвеолах проникает в капилляры, связывается с гемоглобином эритроцитов, образуется оксигемоглобин.

2.      Эритроциты передают молекулы кислорода клеткам и тканям.

3.      Из клеток и тканей в обратном направлении движется углекислый газ, связывающийся с гемоглобином — в результате чего образуется карбгемоглобин, а также карбонаты; либо СО2 движется в свободном состоянии (в составе угольной кислоты).

4.      Кровь, насыщенная СО2, поступает в легкие.

Тканевое (внутреннее) дыхание

1.      Кровеносные капилляры отдают кислород в тканевую жидкость.

2.      Газы из капилляров крови идут в тканевую жидкость по закону диффузии.

3.      Из тканевой жидкости кислород идет в клетки тела, где используется для окисления.

4.      Из клеток в тканевую жидкость диффузно идет углекислый газ.

5.      Из тканевой жидкости углекислый газ диффузно достигает капилляра.

Интересные факты о дыхании

1.      В воздухе, выдыхаемом человеком, содержится до 10 процентов кислорода и до 4 процентов углекислого газа.

2.      При минимальных 4–5 процентах углекислого газа в воздухе у человека появляются признаки отравления. При 10–12 процентах человек теряет сознание, возможна смерть.

3.      Кессонная болезнь развивается от перепада давления при стремительном подъеме с глубины на поверхность, например, у дайверов или исследователей, опускающихся на глубину в батискафе. В крови при этом образуются пузырьки азота, которые разрушают кровеносные сосуды, перекрывают ток крови. При этом возможны паралич и смерть.

4.      Ионы водорода воздействуют на нейроны дыхательных центров головного мозга.

5.      Кислород действует только на специфические хеморецепторы сосудов, не влияя на клетки дыхательных центров мозга.

6.      Если суммировать общий вес крови, перекачивающейся легкими за сутки, результат нас удивит — это около 7 тонн!

Хочешь сдать экзамен на отлично? Жми сюда – мастер класс по биологии

Источник: https://EgeVideo.ru/stati/chelovek/dykhanie-kak-protsess-mekhanizmy-vdokha-i-vydokha/

Как работает дыхательная система? Просто о сложном

Давление выдоха человека

Эволюционно сложилось так, что для жизнедеятельности человека необходим кислород. Как доставить его к органам и тканям? Сегодня говорим о дыхательной системе и особенностях её функционирования.

Как всё устроено?

Дыхательная система представлена целым рядом анатомических образований. Классификационно их подразделяют на дыхательные пути (верхние и нижние) и дыхательные органы. Верхние дыхательные пути – это полость носа, носовая и ротовая часть глотки. Нижние – гортань, трахея и бронхи.

К дыхательным органам относят легкие. В обиходе и по факту, говоря об органах дыхания человека, могут подразумеваться отдельные анатомические образования и дыхательных путей. Например, гортань, трахея – это не только часть нижних дыхательных путей, но и самостоятельные органы.

Воздух попадает в легкие не сам по себе, туда его необходимо «втянуть», что и происходит в процессе вдоха. В этом участвуют диафрагма, наружные межреберные и межхрящевые мышцы. Во время вдоха диафрагма несколько уплощается, грудная клетка расширяется, что обеспечивается поступательное движение воздуха в дыхательные пути и легкие.

Пройдя весь путь от ноздрей до конечных разветвлений бронхиального дерева, воздух попадает в замкнутые «пузырьки» – альвеолы. Они и составляют основную функциональную часть легких.

Читайте по теме: Дышите легко и чисто! Вся правда о бронхитах

Но как кислороду дойти до конечных целей – органов? Снаружи альвеола покрыта сетью мелких кровеносных сосудов, по которым непрерывно течет кровь. Одна из разновидностей клеток крови – эритроциты, заполненные веществом гемоглобином. Именно он и осуществляет перенос газов в организме.

Кислород из альвеолярного воздуха «просачивается» в кровь, где «захватывается» гемоглобином. При этом в альвеолу поступает углекислый газ – продукт жизнедеятельности клеток.

Обогатившиеся кислородом эритроциты разносят его по организму, а углекислый газ выделяется во внешнюю среду путем выдоха. В отличие от вдоха – всегда активного процесса – выдох пассивен, но при необходимости может быть и активным.

В активном выдохе также участвуют мышцы – внутренние межреберные и мышцы брюшной стенки.

Определенную роль в процессе дыхания играет отрицательное внутриплевральное давление.

Процесс дыхания человека сложен и регулируется различными способами. Рассмотрим некоторые из них.

За дыхание отвечает дыхательный центр – скопление нервных клеток в продолговатом мозге.

Читайте по теме: Что поможет от кашля: барсучий жир или горчица в носках? Лечим детей правильно

Поток нервных импульсов идет к мышцам, отвечающим за вдох, задавая им определенный размах движений. У дыхательного центра имеется автоматия: приблизительно раз в четыре секунды здесь возникает возбуждение, стимулирующее мышцы, обеспечивающие вдох. Затем оно сменяется торможением, мышцы вдоха расслабляются – происходит выдох. Ритмичная смена этих состояний – врожденное свойство.

Частота и глубина дыхания зависит от интенсивности процессов окисления, происходящих в организме.

Физическая нагрузка приводит к увеличению поглощения кислорода и повышению концентрации в тканях и крови углекислого газа.

Последний через кровь активирует работу дыхательного центра, и, как следствие, усиливается сокращение дыхательных мышц. Это позволяет быстрее удалить избыток углекислого газа и восполнить недостаток кислорода.

Не на пользу телу: что вредит нашей дыхательной системе?

Человек сформировался в условиях с определенным содержанием кислорода. Однако для оптимального процесса дыхания необходимо не только само его наличие, но и определенные характеристики вдыхаемого воздуха. Их обеспечивают наши дыхательные пути, поэтому к легким – в норме – поступает очищенный, увлажненный и согретый воздух.

На любой из этих параметров могут воздействовать изменения окружающей среды.

Чистота. Пыль различного происхождения, выхлопные газы автомобилей, выбросы вредных веществ в атмосферу, табачный дым, шерсть животных, пыльца растений… Список можно было бы продолжить.

Увлажненность. Наверняка многим знакомо чувство сухости и першения в горле в помещениях в зимнее время года, особенно поутру. Причина до банальности проста: отопление в квартирах и домах пересушивает воздух, который затем сушит слизистые оболочки дыхательных путей. В результате повышается восприимчивость их к инфекции.

Читайте материал по теме: Чем отличаются ОРВИ и ОРЗ?

Низкая температура. Дышать через нос, а не через рот, советуют не просто так: помимо очищения и увлажнения, слизистая носовой полости согревает проходящий транзитом воздух.

Среди других факторов, способных нанести вред нашим органам дыхания – многочисленные инфекции. ОРВИ, бактерии, грибки – все эти представители микромира способны вызывать различные заболевания.

Когда дышать тяжело. Что говорит статистика?

Пневмония, острый ларингит, трахеит и бронхит. По данным министерства здравоохранения РФ наиболее распространенные заболевания среди взрослых связаны с дыхательной системой.

Сохраняют актуальность бронхиальная астма, хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ), рак и туберкулез легких.

Читать материал по теме: Что такое хроническая обструктивная болезнь легких?

А над нами – километры воды, а над нами бьют хвостами киты…

Сколько воздуха в день вдыхает человек?

Давайте посчитаем. В норме в покое объем воздуха, вдыхаемого или выдыхаемого взрослым человеком при одном дыхательном цикле, составляет 500 мл, а частота дыхания у него – от 16 до 20 (во время сна – до 12). Таким образом, в покое в минуту человек вдыхает от 8 литров воздуха, а в течение суток – около 11 500 литров (с поправками на частоту дыхания во время сна – соответственно меньше).

Сколько человек может не дышать?

Ответ на этот вопрос зависит от многих факторов. Находится ли человек в покое или двигается? Какова температура окружающей среды? И т.д.

Итак, сколько может не дышать человек? Диапазон колебаний составляет от менее чем 1 минуты до нескольких минут. Один из мировых рекордов принадлежит датскому ныряльщику Стигу Северинсену – 22 минуты. Правда, перед своей попыткой он почти 20 минут активно дышал чистым кислородом. Ткани организма обогатились этим газом и одновременно снизилось содержание углекислоты.

Критичен не только дефицит кислорода, но и избыток углекислого газа. При невозможности организма избавиться от углекислоты через легкие, начинает увеличиваться ее содержание в крови. Возможно нарушение ориентации, спазмы в мышцах, учащенное сердцебиение, потеря сознания и смерть.

Что будет, если часто задерживать дыхание?

Исходя из описанного выше, в зависимости от частоты и длительности задержек в организме может постепенно накапливаться углекислый газ. При выходе его за границы нормы и сравнительно длительном сохранении этого состояния возможны пагубные влияния на здоровье.

Обычно после ощутимой задержки дыхания и закономерном повышении уровня углекислоты отмечается углубление дыхания: организм удаляет ее избыток и стремится получить кислород.

Лечебное дыхание

На пользу стройности

Существуют методики для похудения, основанные на различных способах дыхания – например бодифлекс, оксисайз.

Можно ли похудеть, употребляя супы? Рассказывает врач-терапевт и диетолог «Клиника Эксперт Ставрополь» Мальцева Валентина Сергеевна (внимание: под анкор «Рассказывает» зашить ссылку на: https://www.mrtexpert.ru/articles/555)

Один из примеров – дыхание по типу «брюшного» дыхания, т.е. при вдохе живот выпячивается, при выдохе – втягивается.

Мнения ученых по поводу снижения веса с помощью только дыхательных упражнения противоречивы. Кроме того, необходимо помнить, что слишком глубокие вдохи и выдохи могут нарушить равновесие между кислородом и углекислым газом. Это может вызвать головокружение, а у кого-то и обморок.

Поэтому перед началом такой практики необходимо посоветоваться с врачом, в том числе и особенно если имеются какие-то проблемы со здоровьем.

Вдох, выдох, покой

Взволнованы? Понервничали? «Нужно сделать глубокий вдох и успокоиться». Знакомая мысль? А может кто-то давал вам такой совет.

Как оказалось, эта техника не только «работает», но и имеет под собой материальную основу. Ученым удалось установить (правда, пока на мышах), что в головном мозге имеются нервные клетки, связанные как с областями, регулирующими дыхание, так и анализирующими психологическое состояние.

Схема работает примерно так. Когда организм эмоционально возбуждается, обнаруженные клетки передают сигналы на нейроны, учащающие дыхание. Однако, как оказалось, работает система и в обратном направлении. Иными словами, если начать дышать чаще, то мозг может возбуждаться. Отсюда напрашивается вывод, почему глубокое замедленное дыхание может успокаивать.

Как дышать, чтобы быстро уснуть?

Существует методика, основанная на практиках йогов. Разработал ее доктор Эндрю Уейл (Andrew Weil). Техника называется «4-7-8» и выполняется следующим образом:

– поместите кончик языка на слизистую оболочку сразу за верхними передними зубами (с внутренней стороны) и держите его там на протяжении всего упражнения;

– полностью выдохните через рот со свистящим звуком;

– закройте рот и спокойно вдохните через нос, досчитав про себя до четырех;

– задержите дыхание, посчитав мысленно до семи;

– полностью выдохните через рот, издавая свистящий звук, посчитав до восьми.

Это одно дыхание. Теперь повторите цикл еще три раза.

Если вам сложно задерживать дыхание, вы можете ускорить упражнение, но придерживайтесь соотношения 4:7:8 для трех фаз. Выполняйте упражнение дважды в день.

Материал по теме: Бессонница – это болезнь или нет?

Метод относится к альтернативным методам лечения и, возможно, не проверялся с точки зрения принципов доказательной медицины.

Сохраняем здоровье

Как же сохранить здоровье дыхательной системы? С учетом неблагоприятных факторов, которые могут влиять на ее состояние, целесообразны достаточная физическая активность – в идеале на свежем воздухе; регулярное проветривание помещений; увлажнение воздуха; избавление от вредных привычек (курение); использование во время работы, связанной с профессиональными вредностями, индивидуальных средств защиты (маски, респираторы).

Важна профилактика респираторных инфекций, а также своевременное лечение любых заболеваний органов дыхания.

Необходимо обязательно проходить плановые диспансеризации и профосмотры с выполнением флюорографии с частотой, предусмотренной ими.

Энвер Алиев

Другие материалы по теме:

Опасен ли рентген легких?

Пневмония: симптомы, диагностика и лечение

Как помочь детям и взрослым с бронхиальной астмой?

Источник: https://www.mrtexpert.ru/articles/585

Максимальные величины давления дыхания. Релаксационное давление

Давление выдоха человека

Измеряя давление, развиваемое на уровне рта при различных статических условиях, можно получить информацию о свойствах дыхательной системы и ее мышечных и эластических силах. На вертикальной шкале представлен объем легких, показанный на левой части рисунка.

Горизонтальная шкала характеризует положительное и отрицательное давление (в сантиметрах водяного столба), которое можно зарегистрировать на водяном манометре на уровне рта при открытой ой щели и закрытых ноздрях.

Крайние кривые отражают давление, которое можно создать в результате максимального инспираторного и экспираторного усилий при различных легочных объемах. Наибольшее положительное давление возникает при максимальном экспираторном усилии, когда легкие полностью заполнены газом.

В момент максимального выдоха экспираторное усилие не вызывает повышения давления, но инспираторное усилие при данном объеме легких может создать максимальное негативное давление.

Максимальное положительное и отрицательное давления, показанные на рисунке, испытуемые могут создать только при использовании статических приемов.

Во время инспираторного или экспираторного потоков максимальное давление снижается.

Релаксационное давление

Кривая, изображенная в центре диаграммы давление — объем, характеризует статическое релаксационное давление, т. е. давление, которое развивается при различных легочных объемах, когда дыхательные мышцы полностью расслаблены. Релаксационное давление (РР) отражает эластические свойства дыхательной системы, обусловленные особенностями совместного действия легких и грудной стенки.

Функционально последняя включает не только реберную клетку, но также и диафрагму, полость живота и его стенку.

Эластические свойства грудной стенки включают в себя не только природную эластичность рассматриваемых структур, но также влияние гравитации и плавучесть в состоянии погружения.

Считают, что эластичность легких в большей части обусловливается силами поверхностного натяжения, действующими в альвеолах на границе газ — жидкость.

Легкие стремятся к сокращению до объема значительно меньшего, чем остаточный объем (ОО). Грудная клетка имеет тенденцию к достижению своего объема в состоянии покоя, приблизительно составляющему 70% от ЖЕЛ. При VP силы грудной клетки (направленные на расширение легочного объема) и легких (направленные на сокращение легочного объема) равны между собой и противоположно направлены.

При легочных объемах меньших, чем VP эластическое противодействие грудной клетки превалирует, и Рр отрицательно.

При объемах выше VP доминирует эластическое противодействие легких, поэтому РР положительно.

В случаях, когда легочные объемы приблизительно превышают величину, равную 70% ЖЕЛ, наблюдается стремление легких и грудной клетки к уменьшению объема, что способствуют положительному Рр.

Плевральное давление

У здоровых лиц пространство между легкими и грудной клеткой отсутствует.

Однако оболочку, покрывающую легкие снаружи, можно отделить от оболочки, выстилающей грудную клетку изнутри, если ввести в предполагаемое пространство между ними небольшое количество воздуха.

Затем в образованном пространстве можно измерить плевральное давление (Рпл). Такое прямое измерение Рпл у человека проводят редко.

Удовлетворительную аппроксимацию Рпл можно определить при измерении давления в пищеводе с помощью надувного баллона, имеющего форму карандаша, расположенного на конце длинной тонкой трубки.

Наличие показателя внутриплеврального давления, а также и Рр позволяет независимо и количественно определить компоненты Рр.

Измерение давления в пищеводе также очень удобно при оценке величины работы, затрачиваемой на дыхание.

– Также рекомендуем “Работа затрачиваемая на дыхание. Работа преодоления эластических сил”

Оглавление темы “Легочная вентиляция. Работа дыхания”:
1. Образование двуокиси углерода. Дыхательный коэффициент
2. Альвеолярная вентиляция. Учет легочной и альвеолярной вентиляции
3. Значение альвеолярной вентиляции. Артериальное и альвеолярное парциальное давление углекислого газа
4. Вентиляция водолазного шлема. Недостатки водолазных шлемов
5. Давление кислорода в альвеолярном газе. Потребность в общей легочной вентиляции
6. Объем мертвого пространства. Мертвое пространство дыхательного аппарата
7. Объем вентиляции. Механика дыхательных движений
8. Максимальные величины давления дыхания. Релаксационное давление
9. Работа затрачиваемая на дыхание. Работа преодоления эластических сил
10. Работа по преодолению сопротивления воздухоносных путей. Неэффективная респираторная работа

Источник: https://meduniver.com/Medical/Physiology/1596.html

1.1. Водная среда и ее влияние на организм

Давление выдоха человека

Пребывание человека под водой в непривычной для него среде имеет существенные особенности. Погружаясь в воду, человек кроме атмосферного давления воздуха, которое действует на поверхность воды, дополнительно испытывает гидростатическое (избыточное) давление.

Общее (абсолютное) давление, измеряемое от нуля — полного вакуума, которое фактически испытывает человек под водой: или приближенно для пресной воды
Pa – где абсолютное давление воды, кгс/см²(1); Pв – атмосферное давление воздуха, кгс/см²; Ри – избыточное давление воды, кгс/см²; Б – барометрическое давление воздуха, мм рт. ст.

; Y – удельный вес воды, кгс/м³; H – глубина погружения, м.

Пример 1.1. Определить абсолютное давление воды, действующее на пловца-подводника на глубине 40 м:

1) в море, если атмосферное (барометрическое) давление 760 мм рт. ст. и удельный вес морской воды 1025 кгс/м³; 2) в горном озере, если атмосферное давление 600 мм рт. ст. и удельный вес пресной воды 1000 кгс/м³; 3) в равнинном водоеме с пресной водой, если атмосферное давление 750 мм рт. ст.

Решение.

Абсолютное давление воды: 1) в море по (1.1) 2) в горном озере по (1.1) 3) в равнинном водоеме по (1.1) или по (1.2)
Результаты примера показывают, что с достаточной для практики точностью в большинстве случаев для расчетов можно использовать приближенную формулу (1.2). Абсолютное давление воды на человека значительно увеличивается с глубиной погружения. Так, на глубине 10 м по сравнению с атмосферным давлением оно удваивается и равно 2 кгс/см² (200 кПа), на глубине 20 м — утраивается и т. д. Однако относительный прирост давления с увеличением глубины уменьшается. Как видно из табл. 1.1, наибольший относительный прирост давления приходится на зону первых десяти метров погружения. В этой критической зоне наблюдаются значительные физиологические перегрузки, о которых не следует забывать, особенно начинающим пловцам-подводникам (см. 10.2).

Кровообращение под водой в силу неравномерного гидростатического давления на различные участки тела имеет свои особенности. Например, при вертикальном положении человека среднего роста (170 см) в воде независимо от глубины погружения его стопы будут испытывать гидростатическое давление на 0,17 кгс/см² (17 кПа) больше, чем голова.

К верхним областям тела, где давление меньше, кровь приливает (полнокровие), от нижних областей тела, где давление больше, отливает (частичное обескровливание). Такое перераспределение тока крови несколько увеличивает нагрузку на сердце, которому приходится преодолевать большее сопротивление движению крови по сосудам. При горизонтальном положении тела в воде разность гидростатического давления на грудь и спину невелика — всего 0,02…0,03 кгс/см² (2…3 кПа) и нагрузка на сердце возрастает незначительно.

Дыхание под водой возможно, если внешнее давление воды равно внутреннему давлению воздуха в системе «легкие — дыхательный аппарат» (рис. 1.1). Несоблюдение этого равенства затрудняет дыхание или делает его вообще невозможным.

Так, дыхание через трубку на глубине 1 м при разности между внешним и внутренним давлением 0,1 кгс/см² (10 кПа) требует большого напряжения дыхательных мышц и долго продолжаться не может, а на глубине 2 м дыхательные мышцы уже не в состоянии преодолеть давление воды на грудную клетку(2).

Человек в покое на поверхности делает 12…24 дыхания в минуту, и его легочная вентиляция (минутный объем дыхания) составляет 6… 12 л/мин.

Рис. 1.1. График необходимого давления воздуха в системе «легкие — дыхательный аппарат» в зависимости от глубины погружения: 1 — избыточное (по манометру) давление воздуха; 2 — абсолютное давление воздуха

В нормальных условиях при каждом вдохе-выдохе в легких обменивается не более 1/6 всего находящегося в них воздуха. Остальной воздух остается в альвеолах легких и является той средой, где происходит газообмен с кровью. Альвеолярный воздух имеет постоянный состав и в отличие от атмосферного содержит 14% кислорода, 5,6% углекислого газа и 6,2% водяных паров (см. 1.2). Даже незначительные изменения в его составе приводят к физиологическим сдвигам, которые являются компенсаторной защитой организма. При значительных изменениях компенсаторная защита не будет справляться, в результате возникнут болезненные (патологические) состояния (см. 10.5…10.8). Не весь воздух, попадающий в организм, достигает легочных альвеол, где происходит газообмен между кровью и легкими. Часть воздуха заполняет дыхательные пути организма (трахеи, бронхи) и не участвует в процессе газообмена. При выдохе этот воздух удаляется, не достигнув альвеол. При вдохе в альвеолы вначале поступает воздух, который остался в дыхательных путях после выдоха (обедненный кислородом, с повышенным содержанием углекислого газа и водяных паров), а затем свежий воздух.

Объем дыхательных путей организма, в которых воздух увлажняется и согревается, но не участвует в газообмене, составляет примерно 175 см³. При плавании с дыхательным аппаратом(3) (дыхательной трубкой) общий объем дыхательных путей (организма и аппарата) увеличивается почти в два раза. При этом вентиляция альвеол ухудшается и снижается работоспособность.

Интенсивные мышечные движения под водой требуют большого расхода кислорода, что приводит к усилению легочной вентиляции, в результате увеличивается скорость потока воздуха в дыхательных путях организма и аппарата (дыхательной трубки). При этом пропорционально квадрату скорости потока воздуха возрастает сопротивление дыханию. С увеличением плотности сжатого воздуха соответственно глубине погружения сопротивление дыханию также возрастает. Сопротивление дыханию оказывает существенное влияние на длительность и скорость плавания под водой. Если сопротивление дыханию достигает 60…65 мм рт. ст. (8…9 кПа), дышать становится трудно и дыхательные мышцы быстро утомляются. Растягивая по времени фазу вдоха и выдоха, можно уменьшить скорость потока воздуха в дыхательных путях. Это приводит к некоторому снижению легочной вентиляции, но в то же время заметно уменьшает сопротивление дыханию.

Плавучесть. Вследствие большой плотности воды человек, погружаясь в нее, находится в условиях, близких к состоянию невесомости. При выдохе средний удельный вес человека находится в пределах 1020… 1060 кгс/м³ (10,2…

10,6 кН/м³) и наблюдается отрицательная плавучесть 1…2 кгс (10…20 Н) — разность между весом вытесненной телом воды и его весом.

При вдохе средний удельный вес человека понижается до 970 кгс/м³ (9,7 кН/м³) и появляется незначительная положительная плавучесть.

При плавании в гидрозащитной одежде за счет воздуха в ее складках положительная плавучесть увеличивается, что затрудняет погружение в воду. Плавучесть можно отрегулировать с помощью грузов. Для плавания под водой обычно создают незначительную отрицательную плавучесть — 0,5… 1 кгс (5… 10 Н). Большая отрицательная плавучесть требует постоянных активных движений для удержания на нужной глубине и обычно создается только при работах с опорой на грунт (объект).

Ориентирование под водой представляет определенные трудности.

На поверхности человек ориентируется в окружающей среде с помощью зрения, а равновесие тела его поддерживается с помощью вестибулярного аппарата, мышечно-суставного чувства и ощущений, возникающих во внутренних органах и коже при изменении положения тела. Он все время испытывает действие силы тяжести (чувство опоры) и воспринимает малейшее изменение положения тела в пространстве.

При плавании под водой человек лишен привычной опоры. В этих условиях из органов чувств, ориентирующих человека в пространстве, остается вестибулярный аппарат, на отолиты которого продолжают действовать силы земного тяготения. Особенно затруднено ориентирование под водой человека с нулевой плавучестью. Под водой пловец с закрытыми глазами допускает ошибки в определении положения тела в пространстве на угол 10…25°. Большое значение для ориентирования под водой имеет положение человека. Наиболее неблагоприятным считается положение на спине с запрокинутой назад головой. При попадании в слуховой проход холодной воды вследствие раздражения вестибулярного аппарата у пловца появляется головокружение, затрудняется определение направления и ошибка часто достигает 180°. Для ориентирования под водой пловец вынужден использовать внешние факторы, сигнализирующие о положении тела в пространстве: движение пузырьков выдыхаемого воздуха из аппарата, буйки и т. п. Большое значение для ориентирования под водой имеет тренировка пловца.

Сопротивление воды оказывает заметное влияние на скорость плавания. При плавании на поверхности со скоростью 0,8… 1,7 м/с сопротивление движению тела возрастает соответственно с 2,5 до 11,5 кгс (с 25 до 115 Н ).

При плавании под водой сопротивление движению меньше, так как пловец-подводник занимает более горизонтальное положение и ему не надо периодически поднимать голову из воды, чтобы сделать вдох. Кроме того, под водой меньше тормозящая сила волн и завихрений, возникающих в результате движений пловца.

Опыт в бассейне показывает, что один и тот же человек, проплывающий дистанцию 50 м брассом за 37,1 с, под водой проплывает то же расстояние за 32,2 с.

Средняя скорость плавания под водой в гидроодежде с аппаратом 0,3…0,5 м/с. На коротких дистанциях хорошо подготовленные пловцы могут развивать скорость 0,7.., 1 м/с, отлично подготовленные — до 1,5 м/с.

Охлаждение организма в воде протекает интенсивнее, чем на воздухе. Теплопроводность воды в 25 раз, а теплоемкость в 4 раза больше, чем воздуха.

Если на воздухе при 4° С человек может без опасности для своего здоровья находиться в течение 6 ч и при этом температуря тела у него не понижается, то в воде при такой же температуре незакаленный человек без защитной одежды в большинстве случаев погибает от переохлаждения уже спустя 30…60 мин. Охлаждение организма усиливается с понижением температуры воды и при наличии течения.

Источник: https://flot.com/publications/books/shelf/shikanovdivers/2.htm

ПроДавление
Добавить комментарий