Per un apneista, i polmoni sono il principale “strumento di lavoro” (dopo il cervello, ovviamente), quindi è importante per noi comprendere la struttura dei polmoni e l'intero processo respiratorio. Di solito, quando parliamo di respirazione, intendiamo la respirazione esterna o la ventilazione dei polmoni, l'unico processo che notiamo nella catena respiratoria. E dobbiamo cominciare a considerare di respirare con esso.

Struttura dei polmoni e del torace

I polmoni sono un organo poroso, simile a una spugna, che ricorda nella sua struttura un grappolo di singole bolle o un grappolo d'uva con un gran numero di acini. Ogni "bacca" è un alveolo polmonare (vescicola polmonare) - il luogo in cui avviene la funzione principale dei polmoni: lo scambio di gas. Tra l'aria degli alveoli e il sangue si trova una barriera aria-sangue formata dalle pareti molto sottili degli alveoli e dei capillari sanguigni. È attraverso questa barriera che avviene la diffusione dei gas: l'ossigeno entra nel sangue dagli alveoli e l'anidride carbonica entra negli alveoli dal sangue.

L'aria entra negli alveoli attraverso le vie aeree: trochea, bronchi e bronchioli più piccoli, che terminano nelle sacche alveolari. La ramificazione dei bronchi e dei bronchioli forma i lobi ( polmone destro ha 3 lobi, il sinistro - 2 lobi). In media, in entrambi i polmoni ci sono circa 500-700 milioni di alveoli, la cui superficie respiratoria varia da 40 m2 durante l'espirazione a 120 m2 durante l'inspirazione. In questo caso, un numero maggiore di alveoli si trova nelle parti inferiori dei polmoni.

I bronchi e la trachea hanno nelle loro pareti una base cartilaginea e sono quindi piuttosto rigidi. Bronchioli e alveoli hanno pareti molli e quindi possono collassare, cioè aderire, come sgonfiati Palloncino, se al loro interno non viene mantenuta una certa pressione dell'aria. Per evitare che ciò accada, i polmoni sono come un unico organo, coperto su tutti i lati dalla pleura, una membrana forte ed ermeticamente sigillata.

La pleura ha due strati: due foglie. Una foglia aderisce saldamente alla superficie interna del duro Petto, l'altro circonda i polmoni. Tra di loro c'è una cavità pleurica in cui viene mantenuta la pressione negativa. Grazie a ciò, i polmoni sono in uno stato raddrizzato. Pressione negativa nella fessura pleurica è dovuto alla trazione elastica dei polmoni, cioè al desiderio costante dei polmoni di ridurre il proprio volume.

La trazione elastica dei polmoni è causata da tre fattori:
1) l'elasticità del tessuto delle pareti degli alveoli dovuta alla presenza di fibre elastiche in essi
2) tono dei muscoli bronchiali
3) tensione superficiale del film liquido che ricopre la superficie interna degli alveoli.

La struttura rigida del torace è costituita dalle costole, che sono flessibili, grazie alla cartilagine e alle articolazioni, fissate alla colonna vertebrale e alle articolazioni. Grazie a ciò, il torace aumenta e diminuisce il suo volume, pur mantenendo la rigidità necessaria a proteggere chi lo indossa cavità toracica organi.

Per inspirare l'aria, dobbiamo creare una pressione nei polmoni inferiore a quella atmosferica e per espirarla è più alta. Pertanto, per l'inspirazione è necessario aumentare il volume del torace, per l'espirazione - una diminuzione del volume. Infatti la maggior parte lo sforzo respiratorio viene speso per l'inspirazione; in condizioni normali, l'espirazione viene effettuata a causa delle proprietà elastiche dei polmoni.

Il principale muscolo respiratorio è il diaframma, una partizione muscolare a forma di cupola tra la cavità toracica e la cavità addominale. Convenzionalmente il suo bordo può essere tracciato lungo il bordo inferiore delle nervature.

Durante l'inspirazione, il diaframma si contrae, allungandosi attivamente verso il basso organi interni. Allo stesso tempo, organi incomprimibili cavità addominale vengono spinti verso il basso e ai lati, allungando le pareti della cavità addominale. Durante un'inspirazione tranquilla, la cupola del diaframma si abbassa di circa 1,5 cm e la dimensione verticale della cavità toracica aumenta di conseguenza. Allo stesso tempo, le costole inferiori divergono leggermente, aumentando la circonferenza del torace, cosa particolarmente evidente nelle sezioni inferiori. Quando espiri, il diaframma si rilassa passivamente e viene tirato su dai tendini che lo mantengono nel suo stato di calma.

Oltre al diaframma, anche i muscoli intercostali e intercondrali obliqui esterni partecipano all'aumento del volume del torace. Come risultato dell'innalzamento delle costole, lo sterno si sposta in avanti e le parti laterali delle costole si spostano lateralmente.

Con una respirazione molto profonda e intensa o quando aumenta la resistenza inspiratoria, alcuni muscoli respiratori ausiliari partecipano al processo di aumento del volume del torace, che può sollevare le costole: scaleni, pettorale maggiore e minore e dentato anteriore. I muscoli ausiliari dell'ispirazione comprendono anche i muscoli estensori. regione toracica colonna vertebrale e fissaggio del cingolo scapolare quando sostenuto da braccia gettate indietro (trapezio, romboide, elevatore della scapola).

Come accennato in precedenza, un'inspirazione calma avviene passivamente, quasi sullo sfondo del rilassamento dei muscoli inspiratori. Con un'espirazione intensa e attiva, i muscoli "si connettono" parete addominale, a seguito del quale il volume della cavità addominale diminuisce e la pressione al suo interno aumenta. La pressione viene trasferita al diaframma e lo solleva. A causa della riduzione I muscoli intercostali obliqui interni abbassano le costole e ne avvicinano i bordi.

Movimenti respiratori

Nella vita ordinaria, dopo aver osservato te stesso e i tuoi amici, puoi vedere sia la respirazione, fornita principalmente dal diaframma, sia la respirazione, fornita principalmente dal lavoro dei muscoli intercostali. E questo rientra nei limiti normali. Muscoli cintura scapolare più spesso collegati in caso di malattia grave o di lavoro intenso, ma quasi mai in maniera relativa persone sane in buone condizioni.

Si ritiene che la respirazione, fornita principalmente dai movimenti del diaframma, sia più caratteristica degli uomini. Normalmente, l'inspirazione è accompagnata da una leggera sporgenza della parete addominale e l'espirazione è accompagnata da una leggera retrazione. Questo è il tipo di respirazione addominale.

Nelle donne, il tipo di respirazione più comune è il tipo toracico, fornito principalmente dal lavoro dei muscoli intercostali. Ciò potrebbe essere dovuto alla predisposizione biologica della donna alla maternità e, di conseguenza, alla difficoltà nella respirazione addominale durante la gravidanza. Con questo tipo di respirazione, i movimenti più evidenti vengono effettuati dallo sterno e dalle costole.

La respirazione, in cui le spalle e le clavicole si muovono attivamente, è assicurata dal lavoro dei muscoli del cingolo scapolare. La ventilazione dei polmoni è inefficace e colpisce solo gli apici dei polmoni. Pertanto, questo tipo di respirazione è chiamato apicale. In condizioni normali, questo tipo di respirazione praticamente non si verifica e viene utilizzato durante alcune ginnastica o si sviluppa in malattie gravi.

Nell'apnea crediamo che la respirazione addominale o la respirazione del ventre sia la più naturale e produttiva. Lo stesso si dice quando si pratica yoga e pranayama.

Innanzitutto perché nei lobi inferiori dei polmoni ci sono più alveoli. In secondo luogo, i movimenti respiratori sono associati al nostro sistema nervoso autonomo. La respirazione addominale attiva il sistema nervoso parasimpatico, il pedale del freno del corpo. Respirazione toracica attiva il sistema nervoso simpatico: il pedale dell'acceleratore. Con la respirazione apicale attiva e prolungata, si verifica un'iperstimolazione del sistema nervoso simpatico. Funziona in entrambi i modi. Questo è il modo in cui le persone in preda al panico respirano sempre con la respirazione apicale. Al contrario, se si respira con calma con la pancia per qualche tempo, il sistema nervoso si calma e tutti i processi rallentano.

Volumi polmonari

Durante la respirazione tranquilla, una persona inspira ed espira circa 500 ml (da 300 a 800 ml) di aria, questo volume d'aria è chiamato volume corrente. Oltre al normale volume corrente, con l'ispirazione più profonda possibile, una persona può inalare circa 3000 ml di aria: questo è volume di riserva inspiratoria. Dopo una normale espirazione calma, una persona normale sana, tendendo i muscoli espiratori, è in grado di "spremere" circa 1300 ml in più di aria dai polmoni - questo volume di riserva espiratoria.

La somma di questi volumi è capacità vitale dei polmoni (VC): 500 ml + 3000 ml + 1300 ml = 4800 ml.

Come vediamo, la natura ha preparato per noi una riserva quasi dieci volte maggiore della capacità di "pompare" l'aria attraverso i polmoni.

Il volume corrente è un'espressione quantitativa della profondità della respirazione. La capacità vitale dei polmoni determina il volume massimo di aria che può essere introdotta o rimossa dai polmoni durante un'inspirazione o un'espirazione. La capacità vitale media dei polmoni negli uomini è 4000 - 5500 ml, nelle donne - 3000 - 4500 ml. Allenamento fisico e vari allungamenti del torace possono aumentare la capacità vitale.

Dopo un'espirazione profonda massima, nei polmoni rimangono circa 1200 ml di aria. Questo - volume residuo. La maggior parte può essere rimossa dai polmoni solo con un pneumotorace aperto.

Il volume residuo è determinato principalmente dall'elasticità del diaframma e dei muscoli intercostali. Aumentare la mobilità del torace e ridurre il volume residuo è un compito importante quando ci si prepara per le immersioni a grandi profondità. Le immersioni al di sotto del volume residuo per una persona normale non addestrata sono immersioni a profondità superiori a 30-35 metri. Uno dei modi più diffusi per aumentare l'elasticità del diaframma e ridurre il volume polmonare residuo è eseguire regolarmente uddiyana bandha.

Viene chiamata la quantità massima di aria che può essere trattenuta nei polmoni capacità polmonare totale, è pari alla somma del volume residuo e della capacità vitale dei polmoni (nell'esempio utilizzato: 1200 ml + 4800 ml = 6000 ml).

Viene chiamato il volume d'aria nei polmoni alla fine di un'espirazione tranquilla (con muscoli respiratori rilassati). capacità funzionale residua dei polmoni. È pari alla somma del volume residuo e del volume di riserva espiratoria (nell'esempio utilizzato: 1200 ml + 1300 ml = 2500 ml). La capacità funzionale residua dei polmoni è prossima al volume dell'aria alveolare prima dell'inizio dell'inspirazione.

La ventilazione è determinata dal volume di aria inspirata o espirata per unità di tempo. Solitamente misurato volume minuto di respirazione. La ventilazione dei polmoni dipende dalla profondità e dalla frequenza della respirazione, che a riposo varia da 12 a 18 respiri al minuto. Il volume minuto della respirazione è uguale al prodotto del volume corrente e della frequenza respiratoria, cioè circa 6-9 l.

Per tariffa volumi polmonari viene utilizzata la spirometria, un metodo per studiare la funzione respirazione esterna, che include la misurazione dei parametri di volume e velocità della respirazione. Raccomandiamo questo studio a chiunque abbia intenzione di intraprendere seriamente l'apnea.

L'aria si trova non solo negli alveoli, ma anche negli alveoli vie aeree. Questi includono la cavità nasale (o bocca durante la respirazione orale), il rinofaringe, la laringe, la trachea e i bronchi. L'aria nelle vie aeree (ad eccezione dei bronchioli respiratori) non partecipa allo scambio di gas. Pertanto, viene chiamato il lume delle vie aeree spazio morto anatomico. Quando inspiri, le ultime porzioni di aria atmosferica entrano nello spazio morto e, senza modificarne la composizione, lo lasciano quando espiri.

Il volume dello spazio morto anatomico è di circa 150 ml o circa 1/3 del volume corrente durante la respirazione tranquilla. Quelli. su 500 ml di aria inalata, solo circa 350 ml entrano negli alveoli. Alla fine di un'espirazione tranquilla, negli alveoli ci sono circa 2500 ml di aria, quindi ad ogni respiro tranquillo viene rinnovato solo 1/7 dell'aria alveolare.

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Pari al prodotto del volume d'aria che entra nei polmoni in 1 respiro e della frequenza respiratoria. Un adulto ha 5-9 litri a riposo.

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Volumi e capacità polmonari

Durante il processo di ventilazione polmonare, la composizione gassosa dell'aria alveolare viene continuamente aggiornata. La quantità di ventilazione polmonare è determinata dalla profondità della respirazione, o volume corrente, e dalla frequenza dei movimenti respiratori. Durante i movimenti respiratori, i polmoni di una persona si riempiono di aria inalata, il cui volume fa parte del volume totale dei polmoni. Per descrivere quantitativamente la ventilazione polmonare, la capacità polmonare totale è stata divisa in diversi componenti o volumi. In cui capacità polmonare Viene chiamata la somma di due o più volumi.

I volumi polmonari si dividono in statici e dinamici. I volumi polmonari statici vengono misurati durante i movimenti respiratori completati senza limitarne la velocità. I volumi polmonari dinamici vengono misurati durante i movimenti respiratori con un limite di tempo per la loro attuazione.

Volumi polmonari. Il volume d'aria nei polmoni e nelle vie respiratorie dipende dai seguenti indicatori: 1) caratteristiche antropometriche individuali della persona e del sistema respiratorio; 2) proprietà del tessuto polmonare; 3) tensione superficiale degli alveoli; 4) la forza sviluppata dai muscoli respiratori.

Il volume corrente (VT) è il volume d'aria che una persona inspira ed espira durante la respirazione tranquilla. In un adulto, il DO è di circa 500 ml. Il valore di DO dipende dalle condizioni di misurazione (riposo, carico, posizione del corpo). Il DO viene calcolato come valore medio dopo aver misurato circa sei movimenti respiratori tranquilli.

Il volume di riserva inspiratoria (IRV) è il volume massimo di aria che un soggetto può inalare dopo un'inalazione tranquilla. La dimensione del ROVD è 1,5-1,8 litri.

Il volume di riserva espiratoria (ERV) è il volume massimo di aria che una persona può espirare ulteriormente dal livello di espirazione silenziosa. Il valore di ROvyd è più basso in posizione orizzontale che in posizione verticale e diminuisce con l'obesità. È pari a una media di 1,0-1,4 litri.

Il volume residuo (VR) è il volume d'aria che rimane nei polmoni dopo la massima espirazione. Il volume residuo è di 1,0-1,5 litri.

Capacità polmonare. La capacità vitale dei polmoni (VC) comprende il volume corrente, il volume di riserva inspiratoria e il volume di riserva espiratoria. Negli uomini di mezza età, la capacità vitale varia tra 3,5-5,0 litri e oltre. Per le donne sono tipici valori più bassi (3,0-4,0 l). A seconda della metodologia di misurazione della capacità vitale, si distingue tra capacità vitale di inspirazione, quando dopo un'espirazione completa viene effettuato un respiro profondo massimo, e capacità vitale di espirazione, quando dopo un'inspirazione completa viene effettuata un'espirazione massima.

La capacità inspiratoria (EIC) è uguale alla somma del volume corrente e del volume di riserva inspiratoria. Negli esseri umani, l'EUD è in media di 2,0-2,3 litri.

La capacità funzionale residua (FRC) è il volume d'aria nei polmoni dopo un'espirazione tranquilla. Il FRC è la somma del volume di riserva espiratorio e del volume residuo. Il valore della FRC è significativamente influenzato dal livello di attività fisica di una persona e dalla posizione del corpo: la FRC è inferiore nella posizione orizzontale del corpo rispetto alla posizione seduta o in piedi. La FRC diminuisce nell'obesità a causa di una diminuzione della compliance complessiva del torace.

La capacità polmonare totale (TLC) è il volume d'aria nei polmoni al termine di un'inspirazione completa. TEL si calcola in due modi: TEL - OO + VC oppure TEL - FRC + Evd.

I volumi polmonari statici possono diminuire in condizioni patologiche che portano a un’espansione polmonare limitata. Questi includono malattie neuromuscolari, malattie del torace, dell'addome, lesioni pleuriche che aumentano la rigidità del tessuto polmonare e malattie che causano una diminuzione del numero di alveoli funzionanti (atelettasia, resezione, alterazioni della cicatrice nei polmoni).

Respiro- si tratta di un unico processo compiuto da un intero organismo e costituito da tre legami inestricabili: a) respirazione esterna, cioè scambio di gas tra ambiente esterno e sangue dei capillari polmonari; b) trasferimento di gas effettuato da sistemi circolatori; c) la respirazione interna (tissutale), cioè lo scambio di gas tra sangue e cellule, durante il quale le cellule consumano ossigeno e rilasciano anidride carbonica (Fig. ).

Organi della cavità toracica (a). Periferico e centrale sistema nervoso(B).
a: 1 - cavità nasale, 2 - laringe, 3 - trachea, 4 - bronchi, 5 - apice del polmone, 6 - parte orale della faringe, 7 - rami del bronco del lobo inferiore, 8 - diaframma, 9 - alveoli .
b: 1 - cervello, 2 - midollo spinale, 3 - nervo sciatico, 4 - nervo ottico, 5 - nervo facciale, 6 - nervo vago, 7 - nodi tronco simpatico, 8 - plesso solare, 9 - nervi intercostali, 10 - plesso lombare, 11 - plesso sacrale, 12 - nervo femorale, 13 - nervo otturatore, 14 - nervo ulnare, 15 - nervo mediano, 16 - nervo radiale, 17 - plesso brachiale.

La base della respirazione dei tessuti sono complesse reazioni redox, accompagnate dal rilascio di energia necessaria per la vita del corpo.

Le prestazioni di una persona (in particolare di un atleta) sono determinate principalmente dalla quantità di ossigeno (O 2) prelevato dall'aria esterna nel sangue dei capillari polmonari e consegnato ai tessuti e alle cellule. I tre sistemi respiratori sopra menzionati sono strettamente correlati tra loro e si compensano reciprocamente. Pertanto, con l'insufficienza cardiaca, si verifica mancanza di respiro, con una mancanza di O 2 nell'aria atmosferica (ad esempio, nelle zone di media montagna), aumenta il numero di globuli rossi - trasportatori di ossigeno, e con malattie polmonari, tachicardia si verifica.

Sistema di respirazione esterna

Il sistema respiratorio esterno è costituito dai polmoni, superiori vie respiratorie e bronchi, torace e muscoli respiratori (muscoli intercostali, diaframma, ecc.).

La respirazione esterna assicura lo scambio di gas tra l'aria alveolare e il sangue dei capillari polmonari, cioè la saturazione del sangue venoso con ossigeno e il suo rilascio dall'anidride carbonica in eccesso, che indica la relazione tra la funzione della respirazione esterna e la regolazione dell’equilibrio acido-base.

Nella fisiologia respiratoria, la funzione della respirazione esterna è divisa in tre processi principali: ventilazione, diffusione e perfusione (flusso sanguigno nei capillari polmonari).

Per ventilazione si intende lo scambio di gas tra l'aria alveolare e quella atmosferica. La costanza della composizione gassosa dell'aria alveolare dipende dal livello di ventilazione alveolare.

La ventilazione alveolare è pari alla differenza tra il volume della respirazione al minuto e il volume dello spazio “morto”, moltiplicato per il numero di respiri al minuto. Il volume della ventilazione dipende principalmente dal bisogno di ossigeno del corpo quando ne viene espulsa una certa quantità diossido di carbonio, nonché sulla condizione dei muscoli respiratori, sulla pervietà bronchiale, ecc.

Non tutta l'aria inspirata raggiunge lo spazio alveolare, dove avviene lo scambio gassoso. Se il volume di aria inalata è 500 ml, nello spazio “morto” rimangono 150 ml e in media (500 ml - 150 ml) x 15 (frequenza respiratoria) = 5250 ml di aria atmosferica passa attraverso la zona respiratoria del polmoni al minuto. Questo valore è chiamato ventilazione alveolare. Lo spazio “morto” aumenta con l'ispirazione profonda; il suo volume dipende anche dal peso corporeo e dalla postura del soggetto.

Diffusioneè il processo di trasferimento passivo dell'ossigeno dai polmoni attraverso la membrana alveolo-capillare nell'emoglobina dei capillari polmonari, con il quale l'ossigeno entra in una reazione chimica.

Perfusione(irrigazione) dei polmoni con sangue attraverso i vasi del piccolo circolo. L'efficienza dei polmoni è giudicata dal rapporto tra ventilazione e perfusione. Questo rapporto è determinato dal numero di alveoli ventilati che sono in contatto con capillari ben perfusi. Durante la respirazione tranquilla in una persona sezioni superiori i polmoni si espandono più completamente di quelli inferiori. In posizione eretta, le sezioni inferiori sono perfuse di sangue meglio di quelle superiori.

La ventilazione polmonare aumenta parallelamente all'aumento del consumo di ossigeno, e ai massimi carichi nei soggetti allenati può aumentare di 20-25 volte rispetto allo stato di riposo e raggiungere 150 l/min o più. Questo aumento della ventilazione è assicurato da un aumento della frequenza e del volume della respirazione, e la frequenza può aumentare fino a 60-70 respiri al minuto e il volume corrente - dal 15 al 50% della capacità vitale dei polmoni (H. Monod, M. Pottier, 1973).

L'irritazione gioca un ruolo importante nel verificarsi di iperventilazione durante l'attività fisica. centro respiratorio a causa di elevate concentrazioni di anidride carbonica e ioni idrogeno con alti livelli di acido lattico nel sangue.

L'iperventilazione indotta dall'esercizio fisico è sempre al di sotto della ventilazione massima, e anche l'aumento della capacità di diffusione dell'ossigeno nei polmoni durante il lavoro non è marginale. Pertanto, se non c'è patologia polmonare, la respirazione non limita il lavoro muscolare. Un indicatore importante - il consumo di ossigeno - riflette lo stato funzionale del sistema cardiorespiratorio. Esiste una connessione tra fattori circolatori e respiratori che influenzano la quantità di ossigeno consumato.

Durante l'attività fisica, il consumo di ossigeno aumenta in modo significativo. Ciò pone maggiori esigenze sulla funzione dei sistemi cardiovascolare e respiratorio. Pertanto il sistema cardiorespiratorio durante il lavoro muscolare è soggetto a modifiche che dipendono dall’intensità dell’attività fisica.

Lo studio della funzione della respirazione esterna nello sport consente, insieme al sistema circolatorio e sanguigno, di valutare lo stato funzionale dell'atleta nel suo complesso e le sue capacità di riserva.

Lo studio inizia con l'anamnesi, poi procede con l'esame, la percussione e l'auscultazione.

L'esame consente di determinare il tipo di respirazione, determinare la presenza o l'assenza di mancanza di respiro (soprattutto durante i test), ecc. Si definiscono tre tipi di respirazione: toracica, addominale (diaframmatica) e mista. Con la respirazione toracica, mentre inspiri, le clavicole si sollevano notevolmente e le costole si muovono. Con questo tipo di respirazione il volume polmonare aumenta principalmente a causa del movimento delle costole superiori e inferiori. Con la respirazione di tipo addominale, l'aumento del volume polmonare avviene principalmente a causa del movimento del diaframma: mentre inspiri, si abbassa, spostando leggermente gli organi addominali. Pertanto, durante l'inspirazione durante la respirazione addominale, la parete addominale sporge leggermente. Gli atleti, di regola, tipo misto respirazione, dove sono coinvolti entrambi i meccanismi di aumento del volume del torace.

Percussione(effleurage) consente di determinare il cambiamento (se presente) nella densità polmonare. I cambiamenti nei polmoni sono solitamente una conseguenza di alcune malattie (polmonite, tubercolosi, ecc.).

Auscultazione(ascolto) determina lo stato delle vie aeree (bronchi, alveoli). A varie malattie dagli organi respiratori si sentono suoni molto caratteristici: vari sibili, aumento o diminuzione del rumore respiratorio, ecc.

Lo studio della respirazione esterna viene effettuato secondo indicatori che caratterizzano la ventilazione, lo scambio di gas, il contenuto e la pressione parziale di ossigeno e anidride carbonica nel sangue arterioso e altri parametri. Per studiare la funzione della respirazione esterna vengono utilizzati spirometri, spirografi e dispositivi speciali di tipo aperto e chiuso. Il più conveniente è uno studio spirografico, in cui una curva viene registrata su un nastro di carta in movimento - uno spirogramma (Fig. ). Utilizzando questa curva, conoscendo la scala dell'apparato e la velocità della carta, vengono determinati i seguenti indicatori di ventilazione polmonare: frequenza respiratoria (RR), volume corrente (TI), volume respiratorio minuto (MVR), capacità vitale (VC) , ventilazione polmonare massima (MVV) ), volume polmonare residuo (LRV), capacità polmonare totale (TLC). Inoltre, vengono esaminate la forza dei muscoli respiratori, la pervietà bronchiale, ecc.

Spirogramma: 1 - MOD; 2 - capacità vitale, 3 - volume corrente (TI); 4 - volume di riserva inspiratoria; 5 - volume di riserva espiratoria; 6 - Campione Tiffno-Votchal; 7-MVL

La ventilazione polmonare è associata alla funzione dei muscoli respiratori (Fig. ). I movimenti dei polmoni si verificano a seguito della contrazione dei muscoli respiratori in combinazione con i movimenti delle parti parete toracica e diaframma. I muscoli respiratori sono quei muscoli la cui contrazione modifica il volume del torace.

Consumo di ossigeno da parte dei muscoli respiratori in condizioni normali e in patologia (enfisema polmonare)

L'inalazione viene creata dall'espansione del torace (cavità) ed è sempre un processo attivo. In genere, il diaframma svolge il ruolo principale nell'inalazione. Con una maggiore inspirazione si contraggono ulteriori gruppi muscolari.

L'espirazione a riposo avviene passivamente a causa di una graduale diminuzione dell'attività dei muscoli che creano le condizioni per l'inspirazione. Il rilassamento dei muscoli associati alla respirazione pone il torace in una posizione di espirazione passiva. Con una maggiore espirazione, oltre ad altri gruppi muscolari, agiscono i muscoli intercostali interni e i muscoli addominali.

Il volume dei polmoni durante l'inspirazione non è sempre lo stesso. Il volume di aria inspirata durante una normale inspirazione ed espirata durante una normale espirazione è chiamata aria corrente (TI).

Parametri del sistema respiratorio

Aria residua(OV) - il volume d'aria rimanente nei polmoni che non sono tornati nella loro posizione originale.

(RR) - numero di respiri in 1 minuto. La RR è determinata dallo spirogramma o dal movimento del torace. La frequenza respiratoria media negli individui sani è 16-18 al minuto, negli atleti - 8-12. In condizioni di carico massimo, la frequenza respiratoria aumenta a 40-60 al minuto.

Profondità di respirazione(DO) - il volume d'aria di un'inspirazione o espirazione tranquilla durante un ciclo respiratorio. La profondità della respirazione dipende dall'altezza, dal peso, dal sesso e stato funzionale atleta. Negli individui sani, la DO è di 300-800 ml.

Volume respiratorio minuto(MOD) caratterizza la funzione della respirazione esterna.

In uno stato calmo, l'aria nella trachea, nei bronchi, nei bronchioli e negli alveoli non perfusi non partecipa allo scambio di gas, poiché non entra in contatto con il flusso sanguigno polmonare attivo - questo è il cosiddetto spazio "morto" .

La parte del volume corrente che partecipa allo scambio gassoso con il sangue polmonare è chiamata volume alveolare. Da un punto di vista fisiologico, la ventilazione alveolare è la parte più essenziale della respirazione esterna, poiché è il volume di aria inspirata in 1 minuto che scambia gas con il sangue dei capillari polmonari.

Il MOR è misurato dal prodotto di BH e DO. Negli individui sani, la RR è 16-18 al minuto e la DO varia da 350 a 750 ml; negli atleti, la RR è 8-12 ml e la DO è 900-1300 ml. Si osserva un aumento della MOP (iperventilazione) a causa dell'eccitazione del centro respiratorio, della difficoltà nella diffusione dell'ossigeno, ecc.

A riposo la MOD è di 5-6 litri; durante l'attività fisica intensa può aumentare di 20-25 volte e raggiungere 120-150 litri al minuto o più. L'aumento del MOR dipende direttamente dalla potenza del lavoro svolto, ma solo fino a un certo punto, dopodiché l'aumento del carico non è più accompagnato da un aumento del MOR.

Anche sotto il carico più pesante, il MOP non supera mai il 70-80% del livello massimo di ventilazione. Il calcolo del corretto valore MOD si basa sul fatto che individui sani assorbono circa 40 ml di ossigeno da ogni litro di aria ventilata (questo è il cosiddetto fattore di utilizzo dell'ossigeno - KI).

MOD corretta = consumo corretto di ossigeno / 40

e la corretta quantità di assorbimento di ossigeno viene calcolata utilizzando la formula:

metabolismo basale dovuto (in kcal) / 7,07

dove la base adeguata viene determinata utilizzando le tabelle Harris-Benedict; 7,07 è il numero ottenuto moltiplicando il valore calorico di 1 litro di ossigeno (4,91 kcal) per il numero di minuti in una giornata (1440 minuti) e dividendo per 1000.

Tabelle Harris-Benedict

Tabelle Harris-Benedict per determinare il tasso metabolico basale di una persona:

Equivalente alla ventilazione(VE) è il rapporto tra MOD e la quantità di consumo di ossigeno. A riposo, 1 litro di ossigeno nei polmoni viene assorbito da 20-25 litri di aria. Durante l'attività fisica intensa l'equivalente ventilante aumenta e raggiunge i 30-35 litri. Sotto l'influenza dell'allenamento di resistenza, l'equivalente ventilatorio a carico standard diminuisce. Ciò indica una respirazione più economica negli individui addestrati.

(VC) è costituito dal volume corrente dei polmoni, dal volume di riserva inspiratoria e dal volume di riserva espiratoria. La capacità vitale dipende dal sesso, dall’età, dalla corporatura e dalla forma fisica. La capacità vitale è in media di 2,5-4 litri nelle donne e di 3,5-5 litri negli uomini. Sotto l'influenza dell'allenamento, la capacità vitale aumenta; negli atleti ben allenati raggiunge gli 8 litri.

I valori assoluti della capacità vitale non sono molto indicativi a causa delle fluttuazioni individuali. Quando si valuta la condizione del soggetto, si consiglia di calcolare i valori “corretti”.

Per calcolare la capacità vitale si utilizza solitamente la formula di Anthony e Vernath (1961), che si basa sul metabolismo basale (kcal/24 h). Si rileva utilizzando le tabelle Harris-Benedict in base al sesso, all'età e al peso corporeo.

BEL = metabolismo basale (kcal) x k,

dove k è il coefficiente: 2,3 per le donne, 2,6 per gli uomini. La quantità di metabolismo basale (kcal) viene determinata utilizzando le tabelle Harris-Benedict, dove si trovano il fattore di crescita (B) e il fattore di peso (A). La somma A+B è il valore proprio del metabolismo basale. Il corretto metabolismo basale, come la capacità vitale, dipende dal sesso, dall'età, dall'altezza e dal peso, è facilmente determinabile tramite apposite tabelle ed è espresso in chilocalorie. Per esprimere il rapporto come percentuale tra la capacità vitale effettiva e quella prevista, utilizzare la formula:

(capacità vitale effettiva/capacità vitale prevista) x 100

La capacità vitale vitale è considerata normale se è pari al 100% del valore normale. Per valutare VC, è possibile utilizzare un nomogramma (Fig. ). VC è espresso come percentuale di VC.

Nomogramma per la valutazione della capacità vitale dei polmoni (VC, ml). Unendo con una linea retta (1) i punti corrispondenti su “Età” e “ Massa relativa", il punto di intersezione è segnato sulla linea A. Da questo punto traccia una linea retta (2) sulla scala “Crescita”. Il punto di intersezione con la scala VC sarà il valore proprio della capacità vitale dei polmoni (VEL). Limiti normali: x(2) = 1200 ml (Amrein et al., 1969)

Nomogramma per determinare la corretta capacità vitale dei polmoni in base all'altezza e all'età

Capacità polmonare totale(REL) è la somma della capacità vitale e del volume polmonare residuo, cioè l'aria che rimane nei polmoni dopo la massima espirazione e può essere determinata solo indirettamente. Nei giovani individui sani - 75-80%. La TLC occupa la capacità vitale e il resto è il volume residuo. Negli atleti aumenta la proporzione della capacità vitale nella struttura della capacità totale, il che ha un effetto positivo sull'efficienza della ventilazione.

Massima ventilazione(MVL) è la quantità massima possibile di aria che può essere ventilata attraverso i polmoni per unità di tempo. Tipicamente, la respirazione forzata viene eseguita per 15 s e moltiplicata per 4. Questo sarà il valore del MVL. Ampie fluttuazioni della MVL riducono il valore diagnostico della determinazione valore assoluto queste quantità. Pertanto, il valore risultante di MVL viene portato al valore corretto. Per determinare il MVL corretto, utilizzare la formula:

dovuto MVL = 1/2VC x 35,

oppure utilizzando il metabolismo basale secondo la tabella di A. Telichinas (19b8); o secondo il nomogramma (Fig. ).

Nomogramma per la valutazione della ventilazione massima minuto (MMV). Collegando i punti corrispondenti sulle scale “massa” e “altezza” con una linea retta (1), troviamo il punto di intersezione con la scala “Superficie corporea”. Successivamente si collega questo punto tramite una linea retta (2) con il punto corrispondente della scala “Età” e all'intersezione di questa linea con la scala MMV si trova il valore corretto della ventilazione massima (Amrein et al., 1969)

Una diminuzione della MVL si verifica a causa di una diminuzione del volume del tessuto polmonare ventilato e di una diminuzione della pervietà bronchiale e dell'inattività fisica. Negli uomini di età compresa tra 20 e 30 anni, il MVL varia da 100 a 180 (in media 140 l/min), nelle donne da 70 a 120 l/min. Negli atleti alti con muscoli respiratori ben sviluppati, la MVL raggiunge talvolta i 350 l/min, nelle atlete - 250 l/min (W. Hollmann, 1972).

Pertanto, MVL caratterizza in modo più accurato e completo la funzione della respirazione esterna rispetto ad altri indicatori spirografici.

Valutazioni e test della funzionalità respiratoria

Per tariffa ostruzione bronchiale utilizzare il test FVC (capacità vitale forzata). Al soggetto viene chiesto di inspirare il più profondamente possibile ed espirare rapidamente. La FVC negli individui sani è inferiore di 200-300 ml rispetto alla VC. Tiffno ha proposto di misurare la FVC nel primo secondo. Normalmente, la FVC al secondo è almeno del 70% VC.

Pneumotacometria effettuato utilizzando un pneumotacometro B.E. Votchala. Il metodo pneumotacometrico viene utilizzato per determinare la velocità del flusso d'aria durante l'inspirazione e l'espirazione più veloci possibili. Negli individui sani, questo valore varia da 5 a 8 l/s per gli uomini e da 4 a 6 l/s per le donne. È stata notata la dipendenza dell'indicatore del pneumotacometro dalla capacità vitale e dall'età. Si è riscontrato che maggiore è la capacità vitale, maggiore è il flusso espiratorio massimo. L’indicatore pneumotacometrico dipende dalla pervietà bronchiale, dalla forza dei muscoli respiratori dell’atleta, dalla sua età, sesso e stato funzionale.

Misurare velocità massima l'espirazione viene confrontata con i valori corretti calcolati utilizzando la formula:

volume di espirazione corretto = capacità vitale x 1,2

La differenza tra i valori effettivi e quelli attesi nelle persone sane non dovrebbe essere superiore al 15% del livello atteso. Negli individui sani, la velocità di espirazione è maggiore della velocità di inalazione. Con l'aumento della forma fisica, si nota una predominanza della velocità massima di inspirazione rispetto all'espirazione. L'aumento del tasso di inalazione negli atleti è spiegato da un aumento della capacità di riserva dei polmoni.

Il volume d'aria rimanente nei polmoni dopo la massima espirazione(OO) caratterizza in modo più completo e accurato lo scambio di gas nei polmoni.

Uno dei principali indicatori della respirazione esterna è lo scambio di gas (analisi dei gas respiratori - anidride carbonica e ossigeno nell'aria alveolare), cioè l'assorbimento di ossigeno e l'escrezione di anidride carbonica. Lo scambio di gas caratterizza la respirazione esterna nella fase “aria alveolare - sangue dei capillari polmonari”. È studiato mediante gascromatografia.

Test funzionale di Rosenthal ci consente di giudicare le capacità funzionali dei muscoli respiratori. Il test viene eseguito su uno spirometro, dove la capacità vitale del soggetto viene determinata 4-5 volte consecutive con un intervallo di 10-15 s. Normalmente, ottengono gli stessi risultati. Una diminuzione della capacità vitale durante lo studio indica affaticamento dei muscoli respiratori.

Indicatore pneumotonometrico(PTP, mmHg) permette di valutare la forza dei muscoli respiratori, che è alla base del processo di ventilazione. Il PTP diminuisce con l'inattività fisica, con lunghe pause nell'allenamento, con superlavoro, ecc. Lo studio viene effettuato utilizzando un pneumotonometro V.I. Dubrovsky e I.I. Deryabina (1972). Il soggetto espira (o inspira) nel boccaglio del dispositivo. Normalmente, negli individui sani, il PTP medio negli uomini durante l'espirazione è 328 ± 17,4 mm Hg. Art., all'ispirazione - 227 ± 4,1 mm Hg. Art., nelle donne, rispettivamente, - 246 ± 1,8 e 200 ± 7,0 mm Hg. Arte. Con malattie polmonari, inattività fisica e affaticamento, questi indicatori diminuiscono.

Durante l'attività fisica, soprattutto negli sport ciclici (sci, maratona, canottaggio, ecc.), i muscoli respiratori rappresentano un fattore limitante.

Nella fig. mostra la funzione polmonare a riposo e sotto carico muscolare. La capacità polmonare totale durante l’esercizio può diminuire leggermente a causa dell’aumento del volume sanguigno intratoracico. A riposo, il volume corrente (TI) è del 10-15% CV (450-600 ml), durante l'attività fisica può raggiungere il 50% CV. Pertanto, nelle persone con grande capacità vitale, il volume corrente in condizioni intensive lavoro fisico possono essere 3-4 litri. Come visibile in fig. , il DO aumenta principalmente a causa del volume di riserva inspiratoria. Il volume di riserva espiratoria cambia leggermente anche durante l'attività fisica intensa. Poiché durante il lavoro fisico il volume residuo aumenta e la capacità funzionale residua rimane praticamente invariata, la capacità vitale diminuisce leggermente.

Funzione polmonare a riposo (A) e durante la massima attività fisica (B).
Frequenza respiratoria (fR) 10-15 e 40-50 min-1, rispettivamente 1 - volume corrente; 2 - volume di riserva espiratoria; 3 - volume di riserva inspiratoria; 4 - volume residuo; 5 - volume del sangue intratoracico.
MGVd: respiro profondo massimo; NVd: inspirazione normale; NYou: espirazione normale; MGVy: massima espirazione profonda; a - capacità vitale dei polmoni; b - volume residuo funzionale, c - volume polmonare totale

I test Stange e Genchi danno un'idea della capacità del corpo di resistere alla mancanza di ossigeno.

Prova strana. Viene misurato il tempo massimo in cui si trattiene il respiro dopo un respiro profondo. In questo caso la bocca deve essere chiusa e il naso pizzicato con le dita. Le persone sane trattengono il respiro in media per 40-50 secondi; atleti altamente qualificati - fino a 5 minuti e atlete - da 1,5 a 2,5 minuti.

Con miglioramento idoneità fisica come risultato dell'adattamento all'ipossia motoria, il tempo di ritardo aumenta. Di conseguenza, un aumento di questo indicatore durante esami ripetuti è considerato (tenendo conto di altri indicatori) come un miglioramento della preparazione (fitness) dell’atleta.

Prova Genchi. Dopo un'inspirazione superficiale, espira e trattieni il respiro. Nelle persone sane, il tempo di trattenimento del respiro è di 25-30 secondi. Gli atleti sono in grado di trattenere il respiro per 60-90 secondi. Con l'affaticamento cronico, il tempo in cui trattieni il respiro diminuisce drasticamente.

Il valore dei test Stange e Genchi aumenta se le osservazioni vengono effettuate costantemente, in dinamica.

Inglese
respiro- respiro
cavità toracica – cavità toracica
sistema di respirazione esterna - sistema respiratorio
parametri del sistema respiratorio
Tabella Harris-Benedict
valutazione e test della funzionalità respiratoria

Frequenza respiratoria - il numero di inspirazioni ed espirazioni per unità di tempo. Un adulto effettua in media 15-17 movimenti respiratori al minuto. Grande importanza ha una formazione. Nelle persone allenate i movimenti respiratori sono più lenti e ammontano a 6-8 respiri al minuto. Pertanto, nei neonati, l’RR dipende da una serie di fattori. Quando si sta in piedi, il RR è maggiore rispetto a quando si è seduti o sdraiati. Durante il sonno la respirazione è meno frequente (di circa 1/5).

Durante il lavoro muscolare la respirazione aumenta di 2-3 volte, raggiungendo i 40-45 cicli al minuto o più in alcuni tipi di esercizi sportivi. La temperatura influenza la frequenza respiratoria ambiente, emozioni, lavoro mentale.

Profondità respiratoria o volume corrente - la quantità di aria che una persona inspira ed espira durante la respirazione tranquilla. Durante ogni movimento respiratorio vengono scambiati 300-800 ml di aria nei polmoni. Il volume corrente (TV) diminuisce con l'aumentare della frequenza respiratoria.

Volume respiratorio minuto- la quantità di aria che passa attraverso i polmoni al minuto. È determinato dal prodotto della quantità di aria inalata e del numero di movimenti respiratori in 1 minuto: MOD = DO x RR.

In un adulto la MOD è di 5-6 litri. I cambiamenti legati all'età nei parametri della respirazione esterna sono presentati nella Tabella. 27.

Tavolo 27. Indicatori di respirazione esterna (secondo: Khripkova, 1990)

La respirazione del neonato è rapida e superficiale e soggetta a fluttuazioni significative. Con l’età si osserva una diminuzione della frequenza respiratoria, un aumento del volume corrente e della ventilazione polmonare. A causa della frequenza respiratoria più elevata, i bambini hanno un volume respiratorio minuto (calcolato per 1 kg di peso) significativamente più elevato rispetto agli adulti.

La ventilazione può variare a seconda del comportamento del bambino. Nei primi mesi di vita, ansia, pianto e urla aumentano la ventilazione di 2-3 volte, principalmente a causa dell'aumento della profondità della respirazione.

Il lavoro muscolare aumenta il volume minuto della respirazione in proporzione all'entità del carico. Più i bambini sono grandi, più intenso è il lavoro muscolare che riescono a svolgere e più aumenta la loro ventilazione. Tuttavia, sotto l'influenza dell'allenamento, lo stesso lavoro può essere eseguito con un aumento minore della ventilazione. Allo stesso tempo, i bambini allenati sono in grado di aumentare il volume respiratorio minuto quando lavorano a un livello più elevato rispetto ai loro coetanei che non fanno esercizio. esercizio fisico(citato da: Markosyan, 1969). Con l'età, l'effetto dell'allenamento è più pronunciato e negli adolescenti di età compresa tra 14 e 15 anni l'allenamento provoca gli stessi cambiamenti significativi nella ventilazione polmonare degli adulti.

Capacità vitale dei polmoni- la massima quantità di aria che può essere espirata dopo un'inspirazione massima. La capacità vitale (VC) è importante caratteristica funzionale respirazione ed è costituito dal volume corrente, dal volume di riserva inspiratoria e dal volume di riserva espiratoria.

A riposo, il volume corrente è piccolo rispetto al volume totale di aria nei polmoni. Pertanto, una persona può sia inspirare che espirare un grande volume aggiuntivo. Volume di riserva inspiratoria(RO ind) - la quantità di aria che una persona può inalare ulteriormente dopo un'inalazione normale ed è 1500-2000 ml. Volume di riserva espiratoria(Espirazione RO) - la quantità di aria che una persona può espirare ulteriormente dopo un'espirazione silenziosa; la sua dimensione è di 1000-1500 ml.

Anche dopo l'espirazione più profonda, negli alveoli e nelle vie aeree dei polmoni rimane una certa quantità di aria: questo volume residuo(OO). Tuttavia, durante la respirazione tranquilla, nei polmoni rimane molta più aria rispetto al volume residuo. Viene chiamata la quantità di aria rimanente nei polmoni dopo un'espirazione silenziosa capacità funzionale residua(NEMICO). È costituito dal volume polmonare residuo e dal volume di riserva espiratoria.

Quantità più grande La quantità di aria che riempie completamente i polmoni è chiamata capacità polmonare totale (TLC). Comprende il volume d'aria residuo e la capacità vitale dei polmoni. La relazione tra volumi e capacità polmonari è presentata in Fig. 8 (Atl., p. 169). La capacità vitale cambia con l'età (Tabella 28). Poiché la misurazione della capacità vitale dei polmoni richiede la partecipazione attiva e cosciente del bambino stesso, viene misurata nei bambini dai 4-5 anni di età.

All'età di 16-17 anni, la capacità vitale dei polmoni raggiunge i valori caratteristici di un adulto. La capacità vitale dei polmoni è indicatore importante sviluppo fisico.

Tavolo 28. valore medio capacità vitale dei polmoni, ml (secondo: Khripkova, 1990)

CON infanzia e fino ai 18-19 anni la capacità vitale dei polmoni aumenta; dai 18 ai 35 anni rimane ad un livello costante, e dopo i 40 anni diminuisce. Ciò è dovuto ad una diminuzione dell'elasticità dei polmoni e della mobilità del torace.

La capacità vitale dei polmoni dipende da una serie di fattori, in particolare dalla lunghezza del corpo, dal peso e dal sesso. Per valutare la capacità vitale, il valore corretto viene calcolato utilizzando formule speciali:

per uomo:

VC dovrebbe = [(altezza, cm∙ 0,052)] - [(età, anni ∙ 0,022)] - 3,60;

per donne:

VC dovrebbe = [(altezza, cm∙ 0,041)] - [(età, anni ∙ 0,018)] - 2,68;

per ragazzi 8-10 anni:

VC dovrebbe = [(altezza, cm∙ 0,052)] - [(età, anni ∙ 0,022)] - 4,6;

per ragazzi 13-16 anni:

VC dovrebbe = [(altezza, cm∙ 0,052)] - [(età, anni ∙ 0,022)] - 4,2

per ragazze 8-16 anni:

VC dovrebbe = [(altezza, cm∙ 0,041)] - [(età, anni ∙ 0,018)] - 3,7

Le donne hanno una capacità vitale inferiore del 25% rispetto agli uomini; nelle persone addestrate è maggiore che nelle persone non addestrate. È particolarmente elevato quando si praticano sport come nuoto, corsa, sci, canottaggio, ecc. Quindi, ad esempio, per i canottieri è 5.500 ml, per i nuotatori - 4.900 ml, i ginnasti - 4.300 ml, i giocatori di calcio - 4 200 ml, i sollevatori di pesi - circa 4.000 ml. Per determinare la capacità vitale dei polmoni, viene utilizzato un dispositivo spirometrico (metodo spirometrico). È costituito da un recipiente con acqua e da un altro recipiente della capacità di almeno 6 litri, posto al suo interno capovolto, contenente aria. Un sistema di tubi è collegato al fondo di questo secondo recipiente. Il soggetto respira attraverso questi tubi, in modo che l'aria nei suoi polmoni e nel vaso formi un unico sistema.

Lo scambio di gas

Contenuto di gas negli alveoli. Durante l'atto di inspirazione ed espirazione, una persona ventila costantemente i polmoni, mantenendo la composizione del gas negli alveoli. Una persona inala l'aria atmosferica da alto contenuto ossigeno (20,9%) e basso contenuto di anidride carbonica (0,03%). L'aria espirata contiene il 16,3% di ossigeno e il 4% di anidride carbonica. Quando si inspira, su 450 ml di aria atmosferica inalata, solo circa 300 ml entrano nei polmoni e circa 150 ml rimangono nelle vie aeree e non partecipano allo scambio di gas. Durante l'espirazione, che segue l'inspirazione, quest'aria viene espulsa invariata, cioè non differisce nella composizione dall'aria atmosferica. Ecco perché si chiama aria morto, O dannoso, spazio. L'aria che arriva ai polmoni qui si mescola con 3000 ml di aria già presente negli alveoli. Viene chiamata la miscela di gas negli alveoli coinvolti nello scambio di gas aria alveolare. La porzione d'aria in entrata è piccola rispetto al volume a cui viene aggiunta, quindi il rinnovo completo di tutta l'aria nei polmoni è un processo lento e intermittente. Lo scambio tra aria atmosferica ed aria alveolare ha poco effetto sull'aria alveolare, e la sua composizione rimane praticamente costante, come si vede dalla Tabella. 29.

Tavolo 29. Composizione dell'aria inalata, alveolare ed espirata, in%

Confrontando la composizione dell'aria alveolare con la composizione dell'aria inspirata ed espirata, è chiaro che il corpo trattiene un quinto dell'ossigeno in entrata per i suoi bisogni, mentre la quantità di CO 2 nell'aria espirata è 100 volte maggiore della quantità che entra nel corpo durante l'inalazione. Rispetto all'aria inalata, contiene meno ossigeno, ma più CO2. L'aria alveolare entra in stretto contatto con il sangue e la composizione del gas del sangue arterioso dipende dalla sua composizione.

I bambini hanno una diversa composizione sia dell'aria espirata che di quella alveolare: più piccoli sono i bambini, minore è la loro percentuale di anidride carbonica e maggiore è la percentuale di ossigeno rispettivamente nell'aria espirata e alveolare, minore è la percentuale di ossigeno utilizzato (Tabella 30) . Di conseguenza, i bambini hanno una bassa efficienza di ventilazione polmonare. Pertanto, a parità di volume di ossigeno consumato e di anidride carbonica rilasciata, un bambino ha bisogno di ventilare i polmoni più degli adulti.

Tavolo 30. Composizione dell'aria espirata e alveolare
(dati medi per: Shalkov, 1957; comp. Di: Markosyan, 1969)

Poiché i bambini piccoli respirano frequentemente e superficialmente, una grande quota il volume corrente è il volume dello spazio “morto”. Di conseguenza, l'aria espirata è costituita maggiormente da aria atmosferica e ha una percentuale inferiore di anidride carbonica e una percentuale inferiore di ossigeno utilizzato da un dato volume di respirazione. Di conseguenza, l’efficienza della ventilazione nei bambini è bassa. Nonostante la maggiore percentuale di ossigeno nell'aria alveolare rispetto agli adulti nei bambini, essa non è significativa, poiché il 14-15% di ossigeno negli alveoli è sufficiente per saturare completamente l'emoglobina nel sangue. Una quantità di ossigeno maggiore di quella trattenuta dall'emoglobina non può passare nel sangue arterioso. Basso livello Il contenuto di anidride carbonica nell'aria alveolare nei bambini indica il suo contenuto inferiore nel sangue arterioso rispetto agli adulti.

Scambio di gas nei polmoni. Lo scambio di gas nei polmoni avviene a seguito della diffusione dell'ossigeno dall'aria alveolare nel sangue e dell'anidride carbonica dal sangue nell'aria alveolare. La diffusione avviene a causa della differenza tra la pressione parziale di questi gas nell'aria alveolare e la loro saturazione nel sangue.

Pressione parziale- questa fa parte pressione totale, che rappresenta la quota di questo gas in miscela di gas. La pressione parziale dell'ossigeno negli alveoli (100 mmHg) è significativamente superiore alla tensione dell'O2 nel sangue venoso che entra nei capillari polmonari (40 mmHg). I parametri di pressione parziale per la CO 2 hanno il valore opposto: 46 mm Hg. Arte. all'inizio dei capillari polmonari e 40 mm Hg. Arte. negli alveoli. La pressione parziale e la tensione dell'ossigeno e dell'anidride carbonica nei polmoni sono riportate nella tabella. 31.

Tavolo 31. Pressione parziale e tensione dell'ossigeno e dell'anidride carbonica nei polmoni, mm Hg. Arte.

Questi gradienti di pressione (differenze) sono la forza trainante per la diffusione di O 2 e CO 2, cioè lo scambio di gas nei polmoni.

La capacità di diffusione dell'ossigeno dei polmoni è molto elevata. Ciò è dovuto al gran numero di alveoli (centinaia di milioni), alla loro ampia superficie di scambio gassoso (circa 100 m2), nonché alla spessore sottile(circa 1 µm) della membrana alveolare. La capacità di diffusione dell'ossigeno nei polmoni nell'uomo è di circa 25 ml/min per 1 mmHg. Arte. Per l'anidride carbonica, grazie alla sua elevata solubilità nella membrana polmonare, la capacità di diffusione è 24 volte superiore.

La diffusione dell'ossigeno è assicurata da una differenza di pressione parziale di circa 60 mmHg. Art. e anidride carbonica - solo circa 6 mm Hg. Arte. Il tempo necessario affinché il sangue scorra attraverso i capillari del piccolo cerchio (circa 0,8 s) è sufficiente per equalizzare completamente la pressione parziale e la tensione dei gas: l'ossigeno si dissolve nel sangue e l'anidride carbonica passa nell'aria alveolare. Il passaggio dell'anidride carbonica nell'aria alveolare con una differenza di pressione relativamente piccola è spiegato dall'elevata capacità di diffusione di questo gas (Atl., Fig. 7, p. 168).

Pertanto, nei capillari polmonari avviene uno scambio costante di ossigeno e anidride carbonica. Come risultato di questo scambio, il sangue è saturo di ossigeno e liberato dall'anidride carbonica.