Лабораторная работа 5.
Тема: СИСТЕМА ДЫХАНИЯ
Дыхание – совокупность процессов, обеспечивающих поступление в организм кислорода, использование его для окисления органических веществ с освобождением энергии и выделения углекислого газа в окружающую среду.
Различают внешнее и внутреннее звенья системы дыхания. Внешнее звено системы дыхания – это совокупность легких с воздухоносными путями и грудной клетки с мышцами, приводящими её в движение. Внутреннее звено системы дыхания включает кровь, сердечнососудистую систему и органеллы клеток, обеспечивающие потребление кислорода (тканевое дыхание).
Дыхание состоит из следующих этапов:
- газообмен между альвеолярной смесью газов и атмосферным воздухом;
- газообмен между альвеолярной смесью газов и притекающей к легким венозной кровью;
- транспорт кислорода и углекислого газа кровью;
- газообмен между артериальной кровью и тканями;
- тканевое дыхание.
Физическая нагрузка ведет к увеличению потребления О2 и образования СО2, что вызывает возрастание частоты и глубины дыхания, а следовательно, увеличение легочной вентиляции, обеспечивающей потребности организма в повышенном количестве О2 и в удалении из организма избытка СО2.
Вентиляция легких нарастает в соответствии с величиной выполняемой работы и усилением окислительных процессов. Так, при интенсивной работе легочная вентиляция у человека может достигать 100 л/мин вместо 7-9 л/мин в состоянии покоя. Потребление кислорода при этом может возрастать до 4 л/мин вместо 250 мл/мин в покое.
Увеличение вентиляции легких при мышечной работе обусловлено, с одной стороны, химическими изменениями в организме – накоплением СО2 и недоокисленных продуктов обмена, а с другой – рефлекторными влияниями с проприорецепторов.
Работа №1. Спирометрия.
Функциональное состояние легких зависит от возраста, пола, физического развития и ряда других факторов. Наиболее распространенной характеристикой состояния легких является измерение легочных объемов, которые свидетельствуют о развитии органов дыхания и функциональных резервах дыхательной системы.
Спирометрия – метод определения жизненной емкости легких и составляющих ее объемов воздуха. К дыхательным объемам и емкостям относятся следующие (рис. 1):
1. Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) – это наибольшее количество воздуха, которое человек может выдохнуть после максимального вдоха, в среднем 3,5-4,5 л.
Составляющими ЖЕЛ являются:
· дыхательный объем (ДО) – количество воздуха при обычном вдохе, примерно 500 мл;
· резервный объем вдоха (РО вд) – количество воздуха, которое человек может дополнительно вдохнуть после обычного вдоха, 2 500 мл;
· резервный объем выдоха (РО выд) - количество воздуха, которое человек может дополнительно выдохнуть после обычного выдоха в среднем, 1 300 мл.
2. После максимального выдоха в легких остается воздух, который ни при каких условиях не покидает легкие. Это остаточный объем легких (ООЛ), в среднем равен 1200 мл.
3. Общая емкость легких (ОЕЛ) – объем воздуха, находящегося в легких после максимального вдоха, примерно 6 л.
4. Емкость вдоха (Е вд) – максимальный объем воздуха, который можно вдохнуть после спокойного выдоха, 2-3 л.
5. Функциональная остаточная емкость (ФОЕ) – количество воздуха, остающееся в легких после спокойного выдоха – 2-3 л.
6. Объем мертвого пространства (МП) – 0,15 л.
 | |
|
Для оценки функции дыхания у данного лица, измеренные у него легочные объемы следует сравнивать с должными величинами (см. номограмму и формулу). Отклонения до 15% в ту или иную сторону рассматривают как несущественные.
Для измерения ЖЕЛ и составляющих ее объемов используют водяной или суховоздушный спирометр.
Для работы необходимы: спирометр, носовой зажим, спирт, вата. Объект исследования – человек.
Проведение работы. Мундштук спирометра протирают ватой, смоченной спиртом. Устанавливают исходное положение шкалы спирометра. Нос зажимают зажимом или пальцами и определяют следующие дыхательные объемы:
1. Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) – испытуемый после максимального вдоха делает максимальный выдох в спирометр. По шкале спирометра определяют ЖЕЛ. Жизненную емкость легких определяют в положении испытуемого стоя, лежа и после физической нагрузки (30 приседаний). Отмечают разницу в результатах измерений. Для повышения точности результатов, измерение ЖЕЛ производят несколько раз и вычисляют среднюю величину.
2. Резервный объем выдоха. Для определения резервного объема выдоха испытуемого просят сделать после очередного спокойного выдоха максимальный выдох в спирометр. По шкале спирометра определяют резервный объем выдоха. Повторяют измерения несколько раз и вычисляют среднюю величину.
3. Резервный объем вдоха можно вычислить и измерить спирометром. При измерении спирометром в него набирают определенный объем воздуха (4 л) и испытуемый после спокойного вдоха делает максимальный вдох из спирометра. Разность между первоначальным объемом воздуха в спирометре и объемом, оставшимся там после глубокого вдоха, соответствует резервному объему вдоха.
Оформление результатов: Полученные данные внесите в таблицу 1 в тетради протоколов лабораторных работ.
Таблица 1
Показатели спирометрии у человека
Показатель | Полученный результат | Должный результат |
ЖЕЛ стоя | ||
ЖЕЛ лежа | ||
ЖЕЛ после физической нагрузки | ||
Резервный объем вдоха | ||
Резервный объем выдоха |
Сравните величину ЖЕЛ, измеренную спирометром, с должной ЖЕЛ:
- найденной по номограмме;
- найденной по формуле:
ЖЕЛ (л) = 2,5 • Рост (м)
Рассчитайте остаточный объем – 25-30% от ЖЕЛ, общую емкость легких, функциональную остаточную емкость. Сделайте заключение о соответствии полученных результатов норме. Зарисуйте в тетрадь протоколов схему легочных объемов и емкостей с обозначениями.
Номограмма для определения должной жизненной емкости легких
в зависимости от роста и возраста
Соединяя прямой линией соответствующие пункты на шкалах «Возраст» и «Рост», на линии ЖЕЛ отмечают точку пересечения, которая и будет должной величиной жизненной емкости легких (ДЖЕЛ).
Жизненная емкость легких
Мужчины Женщины
Работа № 2. Вентиляция легких.
Газообмен между атмосферным и альвеолярным воздухом называют вентиляцией легких. Объем воздуха, проходящего через легкие в 1 мин, называют минутным объемом дыхания (МОД). В литературе также можно встретить термины: минутный объем легких (МОЛ) и минутный объем воздуха (МОВ). Величина МОД зависит от частоты дыхания, в покое составляющей 12-16 раз в мин и дыхательного объема – объема воздуха за один вдох или выдох (в покое около 0,5 л).
Для работы необходимы: секундомер. Объект исследования – человек.
Проведение работы.
Незаметно для испытуемого подсчитывают количество его дыханий в минуту. Значение ДО берут равным 0,4 л для женщин и 0,5 л для мужчин и рассчитывают минутный объем дыхания по формуле:
МОД (л) = ЧД (раз/мин) • ДО (л)
Оформление результатов: Полученные данные внесите в тетрадь протоколов лабораторных работ и сравните с нормой.
Работа № 3. Функциональные пробы с задержкой дыхания.
Время, в течение которого человек может задерживать дыхание, преодолевая желание вдохнуть, индивидуально. Оно зависит от возбудимости ЦНС, состояния аппарата внешнего дыхания, сердечно-сосудистой системы, системы крови, наличия вредных привычек (курение), силы воли, мотивации и др.
Длительность произвольной максимальной задержки дыхания можно использовать в качестве функциональной пробы, характеризующей несколько систем организма.
Главным стимулятором дыхания является углекислый газ. У здоровых людей время максимальной задержки дыхания после глубокого (но не максимального) вдоха (проба Штанге) составляет 40-60 с, после спокойного выдоха (проба Генче) оно меньше – 30-40 с. Эти показатели меняются при форсированном дыхании.
Произвольная задержка дыхания невозможна дольше определенного времени, поскольку происходит мощное возбуждение дыхательного центра в связи с изменением химического состава крови. При гипервентиляции происходит повышенное выделение СО2 из организма и снижение содержания углекислоты в крови.
Для работы необходимы: секундомер. Объект исследования – человек.
Проведение работы.
1. Определяют время максимальной задержки дыхания на вдохе и выдохе на фоне спокойного дыхания. Испытуемый дышит спокойно, затем после обычного выдоха делает глубокий вдох (проба Штанге) или выдох (проба Генче) и задерживает дыхание как можно дольше. При помощи секундомера определяют время от момента задержки дыхания до момента его возобновления.
2. Определяют время максимальной задержки дыхания на вдохе и выдохе на фоне произвольного форсированного дыхания (гипервентиляция легких). Испытуемый в течение 1-2 мин дышит с наибольшей глубиной (а не частотой), затем задерживает дыхание на максимальном вдохе или максимальном выдохе.
3. Определяют время максимальной задержки дыхания на вдохе и выдохе после физической нагрузки (30 приседаний).
Каждый раз определяют среднее значение трех попыток.
Результаты работы и их оформление. Полученные данные внесите в таблицу 2 в тетради протоколов лабораторных работ.
Сделайте заключение о функциональном состоянии системы дыхания испытуемого. Объясните разницу во времени во всех опытах. Сделайте вывод о роли СО2 в регуляции дыхания.
Таблица 2
Показатели функциональных проб с задержкой дыхания
Показатели | Время задержки дыхания, с | |
на вдохе (Штанге) | на выдохе (Генче) | |
На фоне спокойного дыхания | ||
На фоне форсированного дыхания | ||
После физической нагрузки |
Работа № 4. Изучение микропрепаратов трахеи и легкого под микроскопом.
Для работы необходимы: микроскоп, микропрепараты трахеи и легкого.
Результаты работы и их оформление. Рассмотреть при различном увеличении и зарисовать микропрепараты среза трахеи собаки и легкого кошки.
Найти, зарисовать и обозначить:
Микропрепарат №1. Срез трахеи собаки. Незамкнутый хрящ трахеи. Слизистая оболочка со стороны просвета трахеи.
Микропрепарат №2. Легкого кошки. Альвеолы и межальвеолярные перегородки. Бронхиолы и сопровождающие их сосуды.
