Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
PAGE 10
Смоленская государственная академия физической культуры, спорта и туризма
Кафедра биологических дисциплин
На тему:
«Методы исследования дыхательной системы»
Выполнил: студент II курса, группы 3-22
Проверила: Хлевная Н.В.
Смоленск 2007
ПЛАН:
1. ЗАПИСЬ ДЫХАТЕЛЬНЫХ ДВИЖЕНИИ (ПНЕВМОГРАФИЯ) В ПОКОЕ, ПРИ ПРОИЗВОЛЬНОМ ИЗМЕНЕНИИ ДЫХАНИЯ И ПРИ РАБОТЕ
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЖИЗНЕННОЙ ЕМКОСТИ ЛЕГКИХ (СПИРОМЕТРИЯ)
3. РЕГИСТРАЦИЯ ДЫХАТЕЛЬНЫХ ОБЪЕМОВ И ЕМКОСТЕЙ (СПИРОГРАФИЯ) В ПОКОЕ И ПРИ РАБОТЕ
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАКСИМАЛЬНОГО ОБЪЕМА ВЫДЫХАЕМОГО И ВДЫХАЕМОГО ВОЗДУХА В 1 СЕК. (ПНЕВМОТАХОМЕТРИЯ)
5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МИНУТНОГО ОБЪЕМА ДЫХАНИЯ В ПОКОЕ И ПРИ ФИЗИЧЕСКОЙ РАБОТЕ
6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ПОГЛОЩЕННОГО КИСЛОРОДА И ВЫДЕЛЕННОГО УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА В ВЫДЫХАЕМОМ ВОЗДУХЕ В ПОКОЕ
7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ПОГЛОЩЕННОГО КИСЛОРОДА И ВЫДЕЛЕННОГО УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА В ВЫДЫХАЕМОМ ВОЗДУХЕ ПРИ ФИЗИЧЕСКОЙ РАБОТЕ
8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАКСИМАЛЬНОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ КИСЛОРОДА
9. ИССЛЕДОВАНИЕ НАСЫЩЕНИЯ КРОВИ КИСЛОРОДОМ (ОКСИГЕМОМЕТРИЯ, ОКСИГЕМОГРАФИЯ) БЕСКРОВНЫМ МЕТОДОМ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ ДЫХАНИЯ В ПОКОЕ И ПРИ РАБОТЕ
10. ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ВНУТРИГРУДНОГО ДАВЛЕНИЯ НА МОДЕЛИ ГРУДНОЙ КЛЕТКИ
3
4
5
6
7
8
9
11
12
14
1. ЗАПИСЬ ДЫХАТЕЛЬНЫХ ДВИЖЕНИИ (ПНЕВМОГРАФИЯ) В ПОКОЕ, ПРИ ПРОИЗВОЛЬНОМ ИЗМЕНЕНИИ ДЫХАНИЯ И ПРИ РАБОТЕ
Нужен пневмограф, представляющий собой полую резиновую камеру в матерчатом чехле. Она фиксируется вокруг грудной клетки и соединяется с резиновой трубкой, которая заканчивается капсулой Марея. Колебания давления воздуха в воздушной системе при дыхательных движениях передаются на писчик. Он устроен так, что при повышении давления во время вдоха резиновая пластинка капсулы Марея приподнимает плечо писчика, который чертит на бумаге восходящую линию пневмограммы, соответствующую вдоху. При выдохе, когда давление воздуха снижается, перо писчика опускается и чертит нисходящую линию соответственно выдоху (рис. 18). Для наполнения воздухом полой системы пневмографа и регулирования давления в ней, в трубку, соединяющую резиновую камеру с капсулой Марея, вставляется тройник. На свободный его «отросток» надевается резиновая трубка с зажимом.
Пневмографическую камеру укрепляют вокруг грудной клетки испытуемого. Предварительно визуально оценивают характер его дыхания — преимущественно грудное, брюшное или смешанное. Можно закрепить две манжетки так, чтобы одна позволяла регистрировать грудное, а другая диафрагмальное дыхание. Через тройник воздушную систему (или две системы) пневмографа надувают, регулируя давление таким образом, чтобы писчик колебался около горизонтальной линии. Затем придвигают к одному или двум писчикам барабан кимографа с бумажной лентой и производят запись дыхания в покое в течение 30 сек. В покое на пневмограмме регулярно чередуются вдох и выдох с относительно постоянной частотой и глубиной дыхательных движений.
Затем следует выполнить следующие действия:
1. Записать произвольное изменение частоты и глубины дыхательных циклов. Оценить по пневмограмме урежение и учащение дыхания.
По секундомеру (через 15 сек.) делают отметку времени на ленте кимографа, а также отмечают момент начала и окончания задания (дышать чаще или реже). Затем производят подсчет дыхательных циклов.
2. Зарегистрировать паузу в дыхательных движениях (апноэ), наступающую после форсированного 15-секундного дыхания.
По пневмограмме определяют время апноэ и время возобновления дыхания до уровня, который был до форсированного дыхания.
3. Рассчитать по пневмограмме время задержки дыхания и оценить динамику дыхательных движений после задержки.
После спокойного дыхания производят задержку дыхания на вдохе, а затем на выдохе. Обращают внимание на ритмические сокращения диафрагмы, обычно наблюдаемые по пневмограмме (волнистость линии) перед возобновлением дыхательных движений.
4. Оценить динамику так называемого диафрагмального (брюшного) дыхания. Определить соотношение грудного и диафрагмального дыхания.
Для регистрации непроизвольных движений диафрагмы одну из манжеток пневмографа закрепляют на уровне мечевидного отростка грудной клетки.
5. Зарегистрировать изменение дыхательных движений при мышечной работе: при ритмических приседаниях, ходьбе на месте, стойке по команде «Смирно!», стойке на руках, удержании положения «мост» и т. п.
6. Записать особенности дыхания во время речи различной громкости, при произношении скороговорок и т. д.
Более точно можно измерить дыхательные движения при помощи электронной аппаратуры, например электронного измерителя давлений (ЭИД-1). Принцип работы прибора заключается в том, что колебания давления воздуха в манжетке, закрепленной на грудной клетке, передаются на мембрану, что приводит к ее прогибанию, изменению емкости, преобразованию, дыхательных движений в электрические сигналы. Последние записываются на чернильнопишущем регистраторе (например, электрокардиографе).
Средние количественные показатели числа дыханий в 1 мин. (а) и времени задержки дыхания (б):
а) в покое—10—16, при двигательной деятельности—20—100,
б) на вдохе—30—180 сек., на выдохе—20—40 сек.,
на вдохе сразу после физической нагрузки—10—40 сек., на выдохе сразу после физической нагрузки—5—15 сек.
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЖИЗНЕННОЙ ЕМКОСТИ ЛЕГКИХ (СПИРОМЕТРИЯ)
Требуются установка для пневмографии, спирометр, мундштук, вода и дезинфицирующий раствор. Спирометр состоит из наружного металлического цилиндра, заполняемого водой, и вставленного в него вверх дном цилиндра меньшего диаметра. В верхней части большого цилиндра имеется окно с меткой на стекле, до которой наливается вода. Во внутреннем цилиндре посередине проходит вертикально металлическая трубка, которая соединена резиновой трубкой с мундштуком для выдувания воздуха. Верхний конец металлической трубки должен быть над уровнем воды. Выдуваемый в спирометр воздух собирается под дном малого цилиндра, в связи с чем этот цилиндр всплывает кверху. Чтобы вернуть его в исходное положение, надо извлечь пробку из дна, и воздух свободно выйдет наружу. Тяжесть внутреннего цилиндра (колокола) уравновешивается специальным полым баллоном, закрепленным внизу малого цилиндра. Высота, на которую поднимается внутренний цилиндр, пропорциональна объему воздуха, выдыхаемого в спирометр. Определение объема воздуха в спирометре производится по шкале в миллилитрах. Шкала закреплена на внутреннем цилиндре и видна через стекло окна наружного цилиндра.
Чтобы определить жизненную емкость легких (ЖЕЛ), нужно сделать предельный выдох в спирометр после предварительного предельного вдоха, повторив это 3—5 раз. Каждый раз записывают показания шкалы и, вытаскивая пробку, возвращают внутренний цилиндр в исходное положение.
Наибольшая величина характеризует ЖЕЛ.
Как известно, жизненная емкость легких складывается из дыхательного объема, резервного объема выдоха и резервного объема вдоха (дополнительного объема). Положение грудной клетки, соответствующее данным объемам, хорошо контролируется по пневмограмме.
Объем воздуха воздухоносных путей от гортани до альвеол, не участвующий в газообмене, принято называть объемом «вредного» (мертвого) пространства. После максимального выдоха в легких еще остается воздух, представляющий остаточный объем легких. Все объемы в сумме составляют общую емкость легких.
Для определения дыхательного объема исследуемый делает вдох через нос и выдох через рот, затем берет мундштук спирометра в рот и производит несколько выдохов в спирометр. Количество воздуха, поступившее в него, делят на число дыханий и получают среднюю величину дыхательного объема.
Резервный объем выдоха узнают так: после определения по пневмограмме уровня спокойного (обычного) выдоха испытуемый на несколько секунд задерживает (на этом уровне) дыхание, затем, взяв мундштук спирометра в рот, производит максимальный выдох. Полученный показатель и будет резервным объемом выдоха.
Резервный объем вдоха определяют путем вычитания суммы резервного объема выдоха и дыхательного объема из величины жизненной емкости легких. Другой способ состоит в том, что предварительно в спирометр набирают какое-либо количество атмосферного воздуха и записывают его объем. После определения уровня спокойного вдоха (по пневмограмме) испытуемый берет мундштук в рот и делает предельный вдох. Разница между уровнем предельного вдоха и уровнем спокойного вдоха и будет резервным объемом вдоха.
Средние количественные показатели
жизненная емкость легких — 3500—5000 мл,
дыхательный объем (вместе с «вредным» пространством)—500—800 мл, резервный объем выдоха—1000—1400 мл,
резервный объем вдоха — 1500—2000 мл,
остаточный объем— 1000—1500 мл,
функциональная остаточная емкость легких (резервный объем выдоха + остаточный объем) —200—2800 мл,
общая емкость легких — 4500—6500 мл.
3. РЕГИСТРАЦИЯ ДЫХАТЕЛЬНЫХ ОБЪЕМОВ И ЕМКОСТЕЙ (СПИРОГРАФИЯ) В ПОКОЕ И ПРИ РАБОТЕ
Необходимы спирограф, носовой зажим, баллон с кислородом. Принцип работы спирографа аналогичен работе спирометра. Перемещение тщательно уравновешенного колокола передается на записывающее устройство и регистрируется на миллиметровой бумаге. Чернильная запись на разных, точно сохраняемых скоростях движения бумаги позволяет точно высчитывать величину объемов, составляющих ЖЕЛ (20 мл на 1 мм смещения кривой). Кроме того, имеются поглотитель СО2 для дыхания кислородом в замкнутой системе и воздуходувка, обеспечивающая циркуляцию кислорода в замкнутой системе дыхательных трубок.
Испытуемый берет в рот загубник, присоединенный к «крану пациента». Для исключения носового дыхания на нос надевают зажим. Можно использовать маску (в этом случае носовое дыхание не исключается). Перья записи рабочего спирометра и отметчик приближают к бумаге. Затем записывают отметку времени и переводят «кран пациента» в положение, при котором он связывается с дыхательной системой прибора. Можно получать спирограмму:
1) при спокойном дыхании,
2) при повторном определении ЖЕЛ,
3) при определении предела дыхания в течение 15 сек. (максимально частое и глубокое дыхание),
4) при задержке дыхания и после нее,
5) в различных положениях тела — стоя, сидя, лежа, в положении гимнастического угла, борцовского моста и др.,
6) при некоторых двигательных актах — приседаниях, штрафном броске баскетбольного мяча, жиме, рывке и толчке штанги, во время упражнений на велостанке и др.
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАКСИМАЛЬНОГО ОБЪЕМА ВЫДЫХАЕМОГО И ВДЫХАЕМОГО ВОЗДУХА В 1 СЕК. (ПНЕВМОТАХОМЕТРИЯ)
Нужен портативный пневмотахометр Вотчала типа ПТ-1 или ПТ-2. Действие прибора основано на изменении разности статических давлений, возникающих в трубке при максимально форсированном вдохе или выдохе через нее. Датчик прибора представляет собой трубку с диафрагмой диаметром 20 мм (для сильного дыхания) или 10 мм (для слабого дыхания). Трубка имеет два штуцера, расположенных по обе стороны диафрагмы и соединенных резиновыми трубками со стрелочным мембранным дифференциальным манометром. Мембранная коробка, заключенная в герметический корпус, реагирует на разность давлений внутри и снаружи трубки. Разностное давление отражается на стрелке манометра, которая смещается по шкалам, градуированным в единицах расхода воздуха в 1 сек. Шкала прибора при использовании трубки, предназначенной для сильного дыхания, имеет предел 9 л/сек, для слабого дыхания — 2 л/сек.
Стрелка на ручке прибора указывает положение, при котором исследуют мощность вдоха или выдоха.
Для исследования здоровых взрослых людей используют трубку с диафрагмой диаметром 20 мм. После ознакомления испытуемого с правилами пользования прибором он делает пробные попытки максимально форсированного вдоха и выдоха через трубку (при этом оценивается и записывается крайнее положение стрелки по шкале в л/сек), затем 10-кратный максимально форсированный вдох и 10-кратный максимально форсированный выдох с интервалом между определениями в 5 сек. Величина максимального расхода воздуха при вдохе и выдохе позволяет косвенно судить о способности дыхательных мышц к интенсивной работе и о бронхиальной проходимости.
Обращают внимание на устойчивость показаний прибора при повторных вдохах и выдохах, отмечая общий восходящий, нисходящий или устойчивый уровень этих показаний.
Средние количественные показатели расхода воздуха при максимально форсированном вдохе —5-6 л/сек, выдохе —5-6 л/сек.
5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МИНУТНОГО ОБЪЕМА ДЫХАНИЯ В ПОКОЕ И ПРИ ФИЗИЧЕСКОЙ РАБОТЕ
Нужны клапанная коробка с загубником или дыхательная маска, резиновые трубки, трехходовой кран, газовый счетчик, спирт, вата. Для регистрации МОД во время работы необходима облегченная клапанная коробка или маска с достаточно большими отверстиями для вдыхательного и выдыхательного клапанов (диаметром до 30 мм) и резиновые трубки (такого же диаметра).
Желательно, чтобы в покое сопротивление дыханию не превышало 10-20 мм водяного столба. Мешки для выдыхаемого воздуха во время работы должны быть большой емкости (50-200 л) и малого веса. Для этой цели удобны аэрозондовые оболочки, выпускаемые Казанским заводом резиновых изделий, которые закрепляются за спиной испытуемого или вкладываются в матерчатые сумки, пришитые к майке. В такие оболочки можно собирать выдыхаемый воздух в процессе бега, при выполнении упражнений на гимнастических снарядах и при других видах спортивной деятельности.
Испытуемый, находясь в положении лежа или сидя, берет в рот загубник, соединенный резиновой трубкой с клапанной коробкой и с трехходовым краном, повернутым на дыхание воздухом, и дышит. Можно применять и дыхательную маску. Через 5—10 мин. переключают кран на мешок Дугласа или аэрозондовую резиновую оболочку и собирают выдыхаемый воздух в течение 5—10 мин. Затем, пропуская воздух через газовый счетчик, определяют общую легочную вентиляцию и минутный объем дыхания в покое. Зная температуру и влажность воздуха, барометрическое давление, делают поправку при помощи специальных таблиц.
Легочные объемы приводят к объемам, которые бывают при температуре тела, насыщенности парами и давлении окружающей среды. Такую поправку принято обозначать BTPS. Если рассчитывается количество кислорода и углекислого газа, то приводят объем воздуха к 0°, 760 мм g и сухому состоянию, обозначая эту поправку STPD.
Аналогично проводится исследование легочной вентиляции в процессе работы. Сразу по окончании физической нагрузки, сменив мешок, собирают воздух во время восстановительного периода в течение 5—7 мин. порциями по 1 мин. (например, на 1, 3 и 5-й минутах после работы).
Средние количественные показатели минутного объема дыхания
в покое—6—8 л,
во время работы—40—100 л.
6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ПОГЛОЩЕННОГО КИСЛОРОДА И ВЫДЕЛЕННОГО УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА В ВЫДЫХАЕМОМ ВОЗДУХЕ В ПОКОЕ
Для исследования общего газообмена необходимо иметь ту же аппаратуру, что и для исследования минутного объема легких; для определения процентного состава газов в выдыхаемом воздухе — газоанализатор. Наибольшей точностью обладают химические газоанализаторы. Чаще всего в физиологических лабораториях применяют прибор Холдэна. Принцип его действия заключается в том, что из строго дозированного объема выдыхаемого воздуха (из пробы воздуха) поглощают вначале углекислый газ, а затем кислород. По уменьшению объема воздуха узнают процент этих газов в нем. Оставшийся объем после поглощения СО2 и О2 составляет азот. Таким образом, удается установить процентное содержание каждого из газов в выдыхаемом воздухе.
Прибор Холдэна представляет собой систему стеклянных емкостей, соединенных стеклянными и резиновыми трубками. Все части прибора смонтированы на деревянном штативе. Основными из них являются: градуированная бюретка для забора пробы и измерения количества поглощенных газов, две стеклянные пипетки с поглотителями (поглотителем СО2 служит водный раствор едкого кали, для поглощения О2 — щелочный раствор пирагаллола) и термобарометр. Измерительная бюретка, и трубка термобарометра находятся в одной стеклянной ванне, наполненной водой комнатной температуры. Нижнее отверстие плотно закрывается пробкой с отверстиями для измерительной и термобарометрической трубок. Измерительная бюретка внизу соединена с толстостенной резиновой трубкой и напорным сосудом, которые заполняются ртутью. При опускании напорного сосуда ртуть в бюретке занимает все более низкий уровень, что позволяет забирать воздух в бюретку через верхний ее «отросток». После забора воздуха, используя систему кранов, его переводят в бюретку с поглотителем СО2 и, поднимая и опуская ртуть, в бюретке при помощи перемещения напорного сосуда, поглощают весь СО2 из воздуха исследуемой пробы. Далее в другой бюретке аналогично поглощают весь О2.
Термобарометр включается до и после поглощения газов из выдыхаемого воздуха, что позволяет создавать единое давление и температуру в измерительной бюретке, сопоставлять изменения объемов и вычислять поглощение О2 или СО2.
Поскольку в процессе газоанализа пользуются ртутью и крепкими щелочными растворами, необходимо проводить его в строгих условиях, предотвращающих неблагоприятное влияние этих веществ на исследуемых и на самих исследователей; прибор Холдэна нужно ставить на металлическую подставку с бортиками, работать следует в специальных халатах в отдельной лабораторной комнате.
Некоторые физиологические лаборатории оснащены физическими газоанализаторами. Примерами таких газоанализаторов могут служить «Спиролит» и прибор Белау. Определение с помощью этих приборов содержания углекислого газа основано на чувствительности датчика к различию в теплопроводности газов, а определение количества кислорода — на оценке его парамагнитных свойств. Испытуемый дышит через мундштук или маску, и прибор Белау или «Спиролит» автоматически на бумажной ленте регистрирует количество О2 и СО2 в выдыхаемом воздухе. Физические газоанализаторы необходимо периодически проверять по прибору Холдэна.
Для определения количества поглощенного кислорода и выделенного углекислого газа в выдыхаемом воздухе в условиях покоя испытуемому предлагают дышать через загубник (или маску) и выдыхать весь воздух в течение 5— 10 мин. в мешок Дугласа. Пробу воздуха из мешка после перемешивания берут в специальный газоприемник, состоящий из стеклянной бюретки (емкостью 200 мл) и водонапорного сосуда. После трехкратного «промывания» бюретки прибора Холдэна в нее вводят 10 мл исследуемого воздуха из газоприемника. Определив объем вдыхаемого воздуха в мешке, приводят его к 1 мин., 760 мм g, к 0° и к сухому состоянию (STPD), а затем вычисляют количество СО2 и О2 в миллилитрах в 1 мин. Зная состав вдыхаемого (атмосферного) воздуха, вычисляют величины поглощенного О2 и выделенного СО2.
Определение количества выдыхаемого СО2 и потребляемого О2 производится путем простых расчетов. Допустим, за 5 мин. дыхания в покое испытуемый выдохнул 35 л воздуха. При анализе пробы оказалось, что в нем содержится 17% О2 и 3,5% СО2. Если за 5 мин. было собрано 35 л, то в 1 мин. исследуемый выдыхал 7 л. Можно для расчетов принять содержание О2 в наружном воздухе за 21%, а процент СО2 воздуха практически не учитывать.
Следовательно, из атмосферного воздуха испытуемым поглощено 21% - 17% = 4% О2. Количество поглощенного О2 в 1 мин. (х) можно вычислить по уравнению: х=(7000×4)/100=280 мл. Количество выделенного СО2 (x1) узнаем следующим образом:
Х1=(7000×3,5)/100=245 мл
Средние количественные показатели
поглощение О, в 1 мин. в покое—200—250 мл,
выделение СОа в 1 мин. в покое—180—230 мл.
7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ПОГЛОЩЕННОГО КИСЛОРОДА И ВЫДЕЛЕННОГО УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА В ВЫДЫХАЕМОМ ВОЗДУХЕ ПРИ ФИЗИЧЕСКОЙ РАБОТЕ
У испытуемого, находящегося в состоянии покоя, собирают воздух в мешок Дугласа (за 5 мин.). Затем он выполняет нагрузку, и во время работы у него собирают воздух порционно по 1 мин. (например, при 2-минутном беге на месте) и в восстановительном периоде в течение 5—7 мин. Далее производят газоанализ пробы воздуха из мешка и высчитывают количество поглощенного О2 и выделенного СО2 по минутам работы и восстановления.
Общий кислородный запрос, необходимый для выполнения работы, вычисляют так:
1) подсчитывают сумму потребленного кислорода во время работы и в восстановительном периоде;
2) определяют количество кислорода, необходимое для окислительных реакций в покое на протяжении всего времени работы и восстановления. Для этого исходное количество О2 за 1 мин. покоя умножают на число минут работы и периода восстановления;
3) из количества кислорода, потребленного во время и после работы, вычитают количество кислорода, необходимого для поддержания уровня покоя за период работы и восстановления.
Таким образом, можно узнать кислородный запрос на работу, т. е. количество кислорода, затраченного в результате окислительных процессов только в связи с работой. Минутный кислородный запрос характеризует потребление О2 в каждую минуту работы. Если она занимает менее 1 мин., то минутный кислородный запрос приводится к 1 мин.
Для определения кислородного долга из величины суммарного кислородного запроса вычитают величину потребления О2 во время работы. Аналогично узнают количество выделенного СО2 — суммарное, то есть выделенное во время работы и после нее сверх величин уровня покоя, и раздельное — выделенное во время работы и затем выделенное после работы сверх исходных величин.
Дыхательный коэффициент вычисляют по минутам работы и восстановительного периода путем деления величины СО2 на величину О2 в миллилитрах.
Приведем пример расчетов кислородного запроса, необходимого для выполнения работы, минутного кислородного запроса и кислородного долга.
Как показали исследования, в покое поглощалось 250 мл О2. Во время 2-минутной работы (бег на месте) поглощение О2 за первую минуту равнялось 1000 мл, за вторую —1500 мл. В первую минуту восстановления поглощение О2 составляло 1200 мл, во вторую — 1000 мл, в третью — 600 мл, в четвертую — 350 мл, а в пятую минуту величина поглощения О2 оказалась равной исходной (250 мл).
Общее количество Ог (мл), потребленного за время работы и восстановления, здесь равно: 1000 + 1500+1200+1000 + 600 + 350 = 5650.
Потребление. О2 за 6 мин. (время, в течение которого длились работа и восстановление) составило бы для поддержания уровня покоя: 250мл × 6 = 1500мл. Следовательно, кислородный запрос, необходимый для работы, равен (мл): 5650—1500=4150.
Кислородный долг в этом случае вычисляется следующим образом: минутный кислородный запрос, нужный для работы, в первую ее минуту равняется 1000 мл—250 мл = 750 мл, во вторую минуту — 1500 мл—250 мл = 1250 мл. Кислородный запрос за 2 мин. работы равен 750 мл + 1250 мл = 2000 мл. Следовательно, кислородный долг составляет 4150 мл — 2000 мл = 2150 мл; его можно выразить в процентах к кислородному запросу. В данном примере это будет уравнение:
(4150— 100%)/(2150 — х);
х = (2150 × 100)/4150 = 51,6%.
В практическом занятии допустимо некоторое упрощение: определяется легочная вентиляция в покое, затем во время работы и в восстановительном периоде и берутся средние проценты поглощения О2 и выделения СО2 (О2—4%, СО2—3,5%).
Средние количественные показатели
потребление О2 в 1 мин. в покое — 200—250 мл,
выделение СО2 в 1 мин. в покое— 180—230 мл,
потребление Ог в 1 мин. при спокойной ходьбе — 600—700 мл,
выделение СОг в 1 мин. при спокойной ходьбе —550—650 мл,
потребление Ог в 1 мин при ускоренной ходьбе — 1000—1300 мл,
выделение СОг в 1 мин. при ускоренной ходьбе — 900—1200 мл,
потребление Ог в 1мин. при спокойном беге— 1600—1800 мл,
выделение СО2 в 1 мин. при спокойном беге— 1400—1600 мл,
потребление Ог в 1 мин. при быстром беге — 2600—3500 мл,
выделение СОг в 1 мин. при быстром беге — 2400—3200 мл,
изменение дыхательного коэффициента при кратковременной напряженной работе — 0,9—2,0,
изменение дыхательного коэффициента при длительной спокойной работе — до 0,7.
8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАКСИМАЛЬНОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ КИСЛОРОДА
Необходим велоэргометр или третбан. Можно использовать двустороннюю, двухступенчатую лесенку с высотой каждой ступеньки 25,5 см.
Потребление кислорода определяют с помощью различных газоанализаторов, позволяющих вести исследование при больших величинах легочной вентиляции, или собирают порции воздуха в мешки Дугласа с последующим газоанализом на аппарате Холдэна.
Если нагрузка задается путем восхождения на лесенку, испытуемый после 5-минутной ходьбы на ступеньке в удобном темпе (разминка) производит восхождения на ступеньки таким образом, чтобы на 3-й счет встать двумя ногами на верхнюю ступеньку, а на последующий 3-й счет стать обеими ногами на пол. Число подъемов может увеличиваться от 8—10 до 20— 25 в 1 мин. и более. Начинают испытание примерно с 70% от максимальной нагрузки и доводят ее до предельного темпа.
Определение максимального потребления кислорода точнее производится при работе на велоэргометре или третбане. В этом случае также необходима 5-6–минутная спокойная разминка, после чего задается нагрузка с последовательно повышающейся мощностью до предельной. Работу на велоэргометре можно начинать с 50—60 оборотов в 1 мин. и первую нагрузку выполнять в пределах 300 кгм/мин, а затем в зависимости от индивидуальных возможностей — 450 или 600, 600—750 или 900 и, наконец, 750—900, 1050, 1200, 1800 и более кгм/мин.
Определение МПК, несомненно, весьма тяжелая работа для испытуемых. Поэтому в последнее время чаще прибегают к косвенной оценке по пульсу.
Средние количественные показатели
нетренированные лица — 40—50 мл Ог на 1 кг веса тела,
тренированные спортсмены, специализирующиеся в видах, требующих вы носливости,— 60—70 и больше мл О2 на 1 кг веса тела.
9. ИССЛЕДОВАНИЕ НАСЫЩЕНИЯ КРОВИ КИСЛОРОДОМ (ОКСИГЕМОМЕТРИЯ, ОКСИГЕМОГРАФИЯ) БЕСКРОВНЫМ МЕТОДОМ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ ДЫХАНИЯ В ПОКОЕ И ПРИ РАБОТЕ
Нужны оксигемометр и оксигемограф. Принцип работы оксигемометра основан на том, что изменение степени насыщения крови кислородом связано с изменением цвета крови. Последнее может улавливаться специальными фотоэлементами, что вызывает изменение величины фототока.
Фототок поступает в измерительную схему, представляющую собой одноламповый мост со стрелочным микроамперметром. В оксигемометре 057 используются два типа датчиков. Тот, который надевают на ухо, имеет осветитель и фотоэлементы, расположенные так, чтобы поток света проникал через ушную раковину и попадал на фотоэлементы. В этом датчике содержатся два полупроводниковых фотоэлемента. Один из них (селеновый) реагирует на изменения в красной области спектра, где отмечается наибольшее различие в поглощении света оксигемоглобином и восстановленным гемоглобином. Фототок от этого фотоэлемента зависит от степени насыщения крови кислородом. Однако селеновый фотоэлемент улавливает и другие оптические изменения, зависящие от количества гемоглобина и спектральных свойств ткани, например ушной раковины. Второй фотоэлемент (сернисто-серебряный) служит для уменьшения влияния побочных факторов и не реагирует на изменение степени насыщения крови кислородом.
Фотоэлементы включены таким образом, чтобы к измерительной схеме подводилось их разностное напряжение. Излучаемое лампой датчика тепло разогревает ухо, что вызывает артериальную гиперемию и приближает капиллярную кровь к артериальной. К прибору прилагается специальный светофильтр, разделенный на светло-красную и темно-красную половины, имитирующие цветовые свойства окисленной и восстановленной крови. Светофильтр служит для проверки сохранности калибровки ушного датчика.
Другой (кюветный) датчик применяется для определения насыщения кислородом крови, взятой при проколе кожи пальца. На практических занятиях можно пользоваться только ушным датчиком.
Для чернильной записи уровня насыщения крови кислородом служит оксигемограф типа 036, М. Как и оксигемометра этот прибор имеет ушной датчик, и шкала его рассчитана на два предела измерения — от 100 до 60% и от 80 до 20% насыщения крови кислородом. Регистрация осуществляется на перфориро ванной бумажной ленте, скорость движения которой равна 10 мм/мин и 5 мм/мин.
Оксигемометр или оксигемограф включают в сеть и проверяют по светофильтру шкалу прибора (в соответствии с инструкцией к прибору). Затем на испытуемого надевают ушной датчик, хорошо закрепляя его на голове специальной тесьмой (смещение датчика искажает результаты исследования).
После прогревания уха (12—15 мин.) настраивают шкалу прибора на 96% насыщения крови кислородом, что для здоровых людей является средней величиной.
Опыт имеет несколько вариантов:
Первый — регистрация оксигенации крови при задержке дыхания. Испытуемый задерживает дыхание на вдохе. При этом непрерывно регистрируется насыщение крови О2 путем записи показаний оксигемометра или путем получения оксигемограммы на оксигемографе, отмечается длительность устойчивой фазы (от начала задержки дыхания до начала гипоксемического сдвига), гипоксемической фазы (от начала снижения насыщения крови кислородом до начала восстановления оксигенации крови) и восстановительной фазы (от начала восстановления до устойчивого уровня оксигенации крови). Затем регистрируется оксигенация крови при задержке дыхания на выдохе и сопоставляются результаты этих двух исследований.
Не следует проводить опыт при показаниях прибора ниже 70% насыщения крови кислородом, так как в этом случае возможны явления нарушения сознания.
Второй вариант — регистрация оксигенации крови при дыхании в замкнутом пространстве воздухом, объем которого равен объему одной жизненной емкости легких (без поглощения СО2 и с его поглощением).
Дыхание в замкнутом пространстве осуществляется через загубник в резиновый мешок емкостью 6—7 л. Если СО2 не поглощается, вдох и выдох делают через одну резиновую трубку. В опыте с поглощением СО2 на пути движения выдыхаемого воздуха ставят банку с поглотителем СО2. Уровень оксигенации крови не следует снижать более чем до70% НbО2.
Во время дыхания в замкнутом пространстве желательно регистрировать и пневмограмму. Последнюю порцию воздуха, оставшегося в мешке после опыта, можно подвергнуть газоанализу на аппарате Холдэна.
Третий вариант — регистрация оксигенации крови при мышечной работе. Испытуемому предлагают выполнить какую-либо мышечную нагрузку (например, приседания в течение 1—2 мин.), в процессе которой регистрируется оксигенация крови. Одновременно определяют легочную вентиляцию, с тем чтобы можно было объяснить причину изменения насыщения крови кислородом.
Средние количественные показатели
абсолютная величина насыщения артериальной крови кислородом у здоровых людей — 92—98%,
длительность задержки дыхания на вдохе — 80—120 сек., длительность задержки дыхания на выдохе — 40—70 сек., гипоксемический сдвиг при длительной задержке дыхания на вдохе и выдохе—до 70% НbО2,
длительность дыхания в замкнутом пространстве воздухом, объем которого равен объему одной жизненной емкости легких без поглощения СОг — 150—180 сек.,
длительность дыхания в замкнутом пространстве воздухом, объем которого равен объему одной жизненной емкости легких с поглощением СО2 — 170— 210 сек.,
гипоксемический сдвиг при дыхании в замкнутом пространстве воздухом, объем которого равен объему одной жизненной емкости легких с поглощением СО2 — до 70% НbО2.
10. ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ВНУТРИГРУДНОГО ДАВЛЕНИЯ НА МОДЕЛИ ГРУДНОЙ КЛЕТКИ
Необходимы модель грудной клетки по схеме Дондерса и модель грудной клетки, позволяющая имитировать реберное и диафрагмальное дыхание.
Модель Дондерса представляет собой широкогорлую бутыль без дна, затянутую листом упругой резины. Резиновая пробка, которой закрывается бутыль, имеет отверстие для трубки, вставленной в трахею легких кролика. Давление внутри бутыли измеряется водяным манометром.
Модель грудной клетки для изучения реберного и диафрагмального дыхания построена аналогично, но вместо бутыли применяется механическая конструкция, имитирующая позвоночный столб, грудную кость и подвижные реберные дуги из толстой проволоки. Вся эта модель затягивается тонкой прозрачной резиновой пленкой. Вместо легких кролика можно использовать два тонкостенных резиновых мешочка, надев их на стеклянные трубки тройника. Свободный конец тройника выводится за пределы полости «грудной клетки». Манометр устроен так же, как на модели Дондерса.
При одинаковом давлении вне и внутри дыхательных моделей легкие находятся в спавшемся состоянии.
1. Слегка отсосать воздух из воздушной полости, окружающей легкие. Последние расправятся, и водяной манометр покажет относительное уменьшение давления в «грудной клетке». Следует, однако, иметь в виду, что в плевральной полости воздуха нет и на моделях иллюстрируется роль отрицательного давления для наполнения воздухом альвеолярной ткани легких.
2. На модели Дондерса оттянуть за крючок резиновую пластинку, закрывающую дно бутылки.
Оттягивание резины (диафрагмальный вдох) сопровождается снижением давления вокруг легких, которые расправляются, заполняясь наружным воздухом.
При вдавливании резины внутрь «грудной полости» (диафрагмальный выдох) давление вокруг легких повышается, размер их уменьшается, и воздух под давлением выходит из легких.
3. На модели грудной клетки с реберным и диафрагмальным ыханием оценить роль изменения положения ребер при дыхании. Для имитации реберного вдоха реберные дуги модели подтягивают за грудную кость так, чтобы они из наклонного положения перешли в горизонтальное. Давление в «грудной клетке» при этом понижается, легкие расправляются и происходит вдох. При опускании реберных дуг давление вокруг легких повышается, их размеры становятся меньше и происходит выдох. Если соединить «трахею» с длинной резиновой трубкой с наконечником и во время опускания реберных дуг поместить наконечник в воду, можно увидеть выдох в воду. Если зажать трубку пальцами на выдохе, манометр покажет нарастание внутригрудного давления с небольшим уменьшением контура легких, что характерно для момента натуживания.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. «Практикум по общей физиологии», Гандельсман А. Б., М.: физкультура и спорт, 1973.