Физиология дыхания. 7-1. Эффективность легочной вентиляции определяется отношением объема воздуха, вошедшего в альвеолы

7-1. Эффективность легочной вентиляции определяется отношением объема воздуха, вошедшего в альвеолы, к тому, который там находится. В альвеолы входит дыхательный объем (ДО), минус объем вредного пространства (ОВП), который составляет 150 мл. В легких перед вдохом содержится функциональная остаточная емкость (ФОЕ), равная сумме остаточного объема и резервного объема выдоха. Отсюда легко рассчитать, что эффективность легочной вентиляции при заданных дыхательных объемах будет равна соответственно 14%, 34%, 54%.

7-2. В норме ДО составляет 20%, РОЭ и РОИ - по 40% от ЖЕЛ, ФОЭ = РОЭ + ОО, емкость вдоха (ЕВ) = ДО + РОИ, ОО равна 30% ЖЕЛ. Значит, в данном случае ДО = 800 мл, РОЭ и РОИ по 1600 мл, ФОЕ = 2800 мл, ЕВ = 2400 мл.

7-3. ДЖЕЛ женщины = Н(21, 78 - 0, 101 А), где Н - рост в см, А - возраст в годах (формула Болдуина). В данном случае ДЖЕЛ равна 3620 мл.

7-4. По формуле Болдуина ДЖЕЛ мужчины = Н(27, 63 - 0, 112 А), где Н рост в см, А - возраст в годах. В данном случае ДЖЕЛ = 4940 мл.

7-5. Нормальное соотношение дыхательных объемов: ДО 20% ЖЕЛ, РОЭ= РОИ = 40% ЖЕЛ. Легочная вентиляция (ЛВ) равна (ДО - ОВП)/ФОЕ. ФОЕ =ОО + РОЭ. ОО = ОЕЛ - ЖЕЛ. ДЖЕЛ по формуле Болдуина для мужчин вычисляется так, как указано в 7-4. Необходимо сравнить степень истинной ЛВ с должной. При определении должной ЛВ вместо ЖЕЛ в расчеты принимается ДЖЕЛ. После поведения расчетов получим, что у больного ЛВ равна 20, 6%, тогда как должна быть равной 27%. Это выходит за пределы допустимых колебаний.

7-6. МОД в покое = ДО * ЧД = 20 * 600 мл = 12000 мл. При работе ЧД 40, ДО - 900 мл., МОД = 40 * 900 мл = 35000 мл. Значит, МОД возрос на 200% (в три раза) по сравнению с покоем.

7-7. По формуле Антони ДЖЕЛ мужчины равен 2, 6*ОО. ДЖЕЛ = 2, 6 * 1800 = 4680 мл.

7-8. По формуле Антони у женщин ДЖЕЛ равен 2.2 * Основной обмен. В нашем случае: 2, 2 * 1500 = 3300 мл.

7-9. Так как 1 г Нв связывает 1, 34 мл кислорода, то кислородная емкость крови (КЕК) в данном случае равна 20 мл.

7-10. Нормальное парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе 102 мм Hg. Если общее давление равно 4 атм. (1 атм. в воздухе и 3 атм. в воде, по 2 атм. на каждые 10 м), или 3040 мм Hg, то для того, чтобы парциальное давление кислорода сохранить на уровне 102 мм, его должно находиться в альвеолярном воздухе 3, 36%. Поскольку содержание кислорода в аль-веолярном воздухе примерно на 1/4 мень-ше, чем во вдыхаемом, в газовой смеси должно быть 4, 2% кислорода.

7-11. В норме в артериальной крови содержится 20 объемных процентов кислорода (20 мл в 100 мл крови), в венозной - 12 об%. Артериовенозная кислородная разница равна 8 мл (8 об%). При физической работе она на 1/5 больше, т.е. равна 9, 6 об%.

7-12. Вычислено, что при повышении потребления кислорода на 100 мл в 1 минуту МОК возрастает на 1 л. В нашем случае увеличение потребления кислорода составило 800: 60 = 134 мл, значит МОК должен увеличиться на 1340 мл (1, 34 л).

7-13. В норме между вдохом и выдохом паузы нет, так как после окончания вдоха грудная клетка под влиянием своей тяжести опускается.

7-14. Для измерения ДО необходимо сделать нормальный спокойный выдох в спирометр после спокойного вдоха. Лучше - сделать при поднятом колпаке спирометра несколько спокойных вдохов и вдохов, не вынимая трубки изо рта, и взять сред-нее значение. Для определения РОИ необходимо попросить испытуемого сделать после нормального вдоха из атмосферы дополнительный максимально возможный из под поднятого колпака спирометра. Для определения РОЭ надо сделать после спокойного выдоха в атмосферу максимально возможный выдох в спирометр.

7-15. Представлена спирограмма жизненной емкости легких:! – резервный объем вдоха (РОИ), 2 – дыхательный объем(ДО), 3 – резервный объем выдоха(РОЭ).

7-16. При вдохе за счет снижения давления в грудной полости расширяются кровеносные сосуды средостения. При этом венозный приток к легким и к предсердиям возрастает. Это приводит к рефлекторному учащению сердцебиений (дыхательная аритмия) и изменению артериального давления (дыхательные волны на кривой АД).

7-17. В конце обычного выдоха в легких находится функциональная остаточная емкость (ФОЭ), минус воздух вредного пространства (ОВП), что в норме составляет около 2350-2500 мл. В конце обычного вдоха в этому объему добавляется дыхательный объем (ДО).

7-18. В легких в покое в альвеолах находится ФОЕ - ОВП, т.е. 2500 мл. В нем 14, 4% кислорода,. т.е. 360 мл. При спокойном вдохе в альвеолы входит ДО - ОВП, т.е. добавляется 72 мл кислорода. Общее количество последнего в альвеолярном воздухе становится 432 мл. Объем альвеолярного воздуха при вдохе равен 2850 мл, значит в нем содержится теперь 15% кислорода.

7-19. Эритроциты венозной крови крупнее, так как в процессе газообмена внутри них оказывается относительно больше солей, вслед за которыми в силу законов осмоса поступает в клетку вода.

7-20. 1. СО2 + H2O ---- Н2СО3; 2. Н2СО3 --- Н+ + НСО3-

(карбоангидраза)

3. К+ + НСО3 - = КНСО3; 4. Na+ + HCO3 = NaHCO3

7-21. Схема составлена правильно. Импульсы от ней1ронов ДЦ поступают к альфа-мотонейронам дыхательных мышц.

7-22. Дыхание прекратится, так как в этом случае дыхательные центры изолируются от дыхательной мускулатуры.

7-23. Дыхание сохранится за счет работы диафрагмы, так как центр диафрагмального нерва сохранит связь с дыхательным центром.

7-24. Дыхание прекратится, так как разрушается дыхательный центр.

7-25. Нарушится нормальная смена дыхательных движений, так как в этом случае повреждается связь дыхательного центра с центром пневмотаксиса. Дыхание будет редким и глубоким.

7-26. Дыхание не изменится.

7-27. При активизации обмена веществ в крови увеличивается содержание углекислого газа и падает содержание кислорода, что является причиной рефлекторного возбуждения дыхательного центра через хеморецепторы сосудов или хемочувствительные зоны мозга.

7-28. Дыхание ослабевает, так как после гипервентиляции развивается гипокапния и раздражение хеморецепторов рефлексогенных зон углекислым газом уменьшается.

7-29. Импульсы в дыхательный центр идут из всех перечисленных рефлексогенных зон, кроме перикарда, пищевода и костного мозга.

7-30. Слизистая воздухоносных путей.

7-31. На вдохе - 750 мм Hg, на выдохе - 756 мм Hg.

7-32. За один вдох 600 мл. За минуту - 1080 мл. ДО = ЖЕЛ - РОЭ - РОИ.

7-33. В покое из ДО поглощается 4% кислорода и примерно столько же выделяется углекислого газа. При Д0, равном 500 мл - по 20 мл.

7-34. У тренированного человека наибольший минутный объем дыхания достигается при наименьшей частоте за счет углубления дыхания. Лучше тренирован первый человек, хуже всего - третий.

7-35. Объем альвеолярного воздуха равен ФОЕ - ОВП. Если ОО принять за 1500 мл, и принять РОИ равным РОЭ, то эти объемы в таком случае равны по 1300 мл. Объем альвеолярного воздуха отсюда равен 1300 + 1500 -150 = 2650 мл. Легочная вентиляция равна (ДО-ОВП): ФОЕ =(400-150): 2800 = 9%.

7-36. Парциальное давление газа равно 106 мм Hg.

7-37. Нарушается процесс связывания углекислого газа, поступающего в кровь из тканей с водой и последующее превращение его в бикарбонаты. Связывание углекислого газа с водой с помощью карбоангидразы происходит в эритроцитах.

7-38. Повышение парциального напряжения углекислого газа в крови сдвигает кривую диссоциации оксигемоглобина вправо и ускоряет процесс его распада.

7-39. При перерезке блуждающих нервов дыхание будет более глубоким и редким. При стимуляции центрального конца вагуса произойдет задержка дыхания на выдохе, так как в составе этого нерва идут чувствительные волокна от рецепторов растяжения легких. При стимуляции периферического конца вагуса дыхание не изменится.

7-40. Этот процесс ускоряется, так как кислород способствует распаду бикарбонатов.

7-41. В результате задержки дыхания в крови накапливается углекислый газ, который раздражает хеморецепторы рефлексогенных зон и вызывает учащение и углубление дыхания.

7-42. Количество растворенного в жидкости газа определяется по формуле: О2 = (р * 0, 021 * V): 760, где р - парциальное давление газа, 0, 021 - коэффициент растворения, V - объем растворителя. Следовательно, в 100 мл крови при парциальном давлении кислорода над кровью 170 мл растворится 0, 57 мл газа.

7-43. При быстром ведении под большим давлением воздуха в альвеолы наступает сильное раздражение рецепторов растяжения легких, что приводит к стимуляции экспираторной части дыхательного центра и вдох сменяется выдохом.

7-44. Если речь идет об естественном дыхании, то прав первый, а если об искусственном - прав второй.

7-45. При значительном ухудшении растяжимости альвеол невозможен достаточно глубокий вдох. Нехватку воздуха организм пытается компенсировать учащением дыхания, которое остается поверхностным (одышка).

7-46. Главная особенность дыхания в противогазе - увеличение мертвого пространства. Воздух в нем по составу равен атмосферному, поэтому разница процентных соотношений газов вдыхаемого и выдыхаемого воздуха уменьшится.

7-47. Утилизация кислорода в ткани зависит как от интенсивности протекающих в ней процессов, так и от количества поступающего в клетки кислорода. Последнее, в свою очередь, зависит от объемной скорости кровотока и от степени диссоциации оксигемоглобина. Объемная скорость кровотока растет при работе за счет усиления работы сердца, а диссоциация гемоглобина возрастает в связи с накоплением в работающих мышцах СО2.

7-48. При дыхании чистым кислородов в крови будет поддерживаться высокая его концентрация, которая еще более снизит возбудимость дыхательного центра. Решение врача ошибочно и опасно для жизни больного.

7-49. Каждая трубка в соответствии с их объемом по разному увеличивает объем мертвого пространства. Объем первой трубки около 3, 6 л. Такое мертвое пространство нельзя преодолеть даже при самом глубоком вдохе, значит, выбор этой трубки обрекает человека на удушье. Объем второй трубки около 0, 6 л. Такое дополнительное вредное пространство можно преодолеть, если дышать глубоко и редко, используя резервный объем вдоха. Объем третьей трубки совсем невелик, но из-за малого ее диаметра резко возрастет сопротивление дыханию. Потому оптимальный диаметр у второй трубки.

7-50. Ныряльщик во время погружения не дышит, поэтому отсутствует растворение азота в крови на большой глубине. Раз нет азота - нет и кессонной болезни.

7-51. Воздух не поступает в правое легкое через перевязанный бронх, а в левом легком не было кровотока, поэтому оно тоже не участвовало в газообмене. Нарушено внешнее дыхание справа и газообмен слева, кислород не поступает в кровь, развивается острая гипоксия. Во втором случае из газообмена исключено только левое легкое, правое же осуществляет обмен газов.

7-52. Сродство гемоглобина к угарному газу в 200 раз больше, чем кислороду, поэтому кислородная емкость крови падает и транспорт кислорода гемоглобином ухудшается. Человека необходимо вынести на свежий воздух и дать кислородную подушку.

7-53. При повышении температуры тела сродство гемоглобина к кислороду уменьшается. Кривая диссоциации оксигемоглобина смещается вправо. Дыхание учащается.

7-54. Расчёт: ситуация 1: МОД = ДО х ЧД = 16 х 600 = 9, 6 литра.

ситуация 2: МОД = ДО х ЧД = 22 х 460 = 10, 12 литра.

Эффективность легочной вентиляции (ЭВВ) в минуту вычисляется по формуле: ЭВВ = (ДО-ОВП)/ФОЕ х ЧД, где ОВП – объем вредного пространства (150 мл), ФОЕ – функциональная статочная емкость (емкость легких после нормального выдоха). В первом случае в газообмене за минуту участвует (600 – 150 х 16 = 7, 2 л, во втором - до альвеол в минуту доходит (460 – 150) х 22 = 6, 82 л. Величина ФОЭ пациента не известна, однако, поскольку параметры дыхания измеряются у одного и того же человека, мы можем считать величину ФОЕ одинаковой в обеих ситуациях. В этих условиях в ситуации 1 эффективность вентиляции будет больше, так как до альвеол доходит больше атмосферного воздуха.

7-55. Нарушается афферентная импульсация от рецепторов растяжения легких, остается гуморальный механизм регуляции дыхания.

7-56. В момент прокалывания иглой париетального листка плевры уровень жидкости в манометре изменится и покажет наличие отрицательного давления в плевральной полостью Во время вдоха эта величина составляет -4 мм. Нg, на выдохе –2 мм Hg. Внутриплевральное давление станет равным атмосферному при открытом пневматораксе, т.е. в случае свободного доступа воздуха в плевральную полость.

7-58. Минутная вентиляция альвеол (МВА) равна объему воздуха, поступившего в альвеолы за минуту. МВА = (ДО-ОВП) * ЧД. В первом случае МВА = (500 мл – 150 мл) * 16 = 5600 мл; во втором случае МВА = 250 -150) * 32 = 3200 мл. В первом случае режим дыхания выгодней, так как при более редком дыхании в легкие поступает больше кислорода.

7-59. Движущей силой газообмена является разность парциального давления и напряжения газов между альвеолами и кровью. В норме в альвеолах РО2 = 100 мл Hg, РСО2 = 46 мл Hg, в венозной крови РО2 = 400 мл Hg, РСО2 = 46 мл Hg = 40 мл Hg, а артериальной крови РО2 = 100 мл Hg РСО2 = 40 мл Hg.

7-60. 1) Артериовенозная разница по О2 составляет 8%, по СО2 – 8%. 2) При мышечной работе артериовенозная разница по кислороду может достигать 10%. 3) Коэффициент утилизации О2 в покое равен 8*100/20 = 20, при работе -10*100/20 =50. Причина повышения коэффициента утилизации связана в большей интенсивностью окислительных процессов в работающих мышцах

7-61. При рО2 100 и 90 мм Hg насыщение гемоглобина кислородом 100%, при 40 мм Hg - 65- 70%. При снижении рО2 со 100 до 70 мм % насыщения гемоглобина кислородом уменьшится на 10%, а в зоне 60-30 – на 40%. На высоте 4000 м над уровнем моря % насыщения гемоглобина кислородом около 90 %

7-62. Чем больше образуется углекислоты в тканях во время работы, тем больше разрушается оксигемоглобина и больше кислорода поступает в ткани. При интенсивной мышечной работе кривая диссоциации оксигемоглобина смещается вправо, т.е. при том же напряжении кислорода в тканях распадается больше оксигемоглобина.

7-63. После холодового выключения блуждающих нервов наблюдается Урежение дыхания, так как в составе вагуса идут афферентные импульсы от рецепторов растяжения и спадения легких, а они необходимы для активации дыхательного центра. При блокаде такой импульсации смену вдоха выдохом осуществляет пневмотаксический центр варолиевого моста, и частота дыхания при этом падает.

7-64. Перерезка по линии 1 и 2 не изменит дыхания. Перерезка по линиям 3 вызовет остановку дыхания. При половинной перерезке мозга между спинным и продолговатым будет односторонний паралич дыхательной мускулатуры и дыхание будет чрезвычайно затруднено, так как будут работать мышцы только не пораженной стороны. (уточнить!)

7-65. По мере развития вдоха усиливается раздражение рецепторов растяжения легких, повышается возбуждение экспираторного центра и снижается возбудимость инспираторных нейронов. Наружные межреберные мышцы расслабляются и наступает выдох.

7-66. При зажатии трахеи у собаки А в ее крови повысится содержание СО2, что вызовет возбуждение дыхательного центра не только собаки А, но и собаки Б.

7-67. Спит ребенок, чья пневмограмма записана ниже. Дыхание спящего ребенка реже и меньшей амплитуды. Различие в ритме дыхания у обоих детей свидетельствует о том, что дети имеют независимые друг от друга механизмы регуляции дыхательной функции.

7-68. Добавление в дыхательную смесь карбогена необходимо для лучшей стимуляции дыхательного центра при полетах на больших высотах и при гипотермии.

7-69. В первом случае нужен противогаз, во втором – кислородная маска.

7-70п. Дыхание остановится, так как у новорожденного тип дыхания только диафрагмальным, а реберный еще не сформировался.

7-71п. На вдохе 736 мм Hg, на выдохе 740 мм Hg.

7-72п. У ребенка имеется патология дыхания. В норме частота дыхательных движений у новорожденного 60-70 в мин.

7-73п. При тугом пеленании дыхание затрудняется, так как у ребенка преобладает диафрагмальный тип дыхания.

7-74п. Легочная вентиляция и МОД у детей возрастает преимущественно за счет изменения частоты дыхания.

7-75п. Альвеолярный воздух детей содержит меньше углекислого газа и больше кислорода, чем у взрослых.

7-76п. Выдыхаемый воздух у детей содержит меньше углекислого газа и больше кислорода, чем у взрослых.

7-77п. Вследствие поверхностного дыхания вентиляция легких менее эффективна, кроме того, относительный объем вред-ного пространства у детей больше, чем у взрослых.

7-78п. Карбоангидраза в эритроцитах определяется с 5-7 дня после рождения.

7-79п. С переходом ребенка из горизонтального положения в вертикальное грудная клетка опускается, и создаются условия для перехода от брюшного типа дыхания к грудному. Тип дыхания становится смешанным.

7-80п. Это явление наблюдается у ребенка от 3 до 7 лет.

7-81п. Внутрилевральное давление при выдохе у новорожденного равно атмосферному, так как объем легких у них соответствуют объему грудной клетки.

7-82п. С возрастом частота дыхания постепенно убывает с 40-60 у новорожденных до 18-20 у взрослых и подростков.

7-83п. Данные в таблице расставлены неверно. Надо: 1 день - 190, 1 год - 300, 6 лет - 17, взрослые - 100 мл/кг.

7-84п. Легочная вентиляция увеличивается преимущественно за счет учащения дыхательных движений, а не за счет глубины дыхания.

7-85п. Первый анализ сделан у взрослого, второй - у ребенка раннего возраста. У ребенка дыхание частое и поверхностное, поэтому коэффициент легочной вентиляции ниже.

7-86п. Так как у ребенка в этом возрасте содержание кислорода в альвеолярном воздухе 17, 3%, парциальное давление кислорода равно 123 мм Hg.

7-87п. Содержание углекислого газа в альвеолярном воздухе 3%, значит парциальное давление его равно 21 мм Hg.

7-88п. В первом случае ребенку дошкольного возраста, во втором - взрослому.

7-89п. С увеличением возраста детей содержание кислорода и углекислого газа, как в артериальной,, так и в венозной крови возрастает.

7-90п. В первую очередь ощущение духоты появится у взрослых, так как у детей понижена чувствительность дыхательного центра к недостатку кислорода и избытку углекислоты.

7-91п. Первая пневмограмма записана у взрослого, вторая - у ребенка. Частота дыхания у детей больше, кроме того, оно может быть аритмичным и разным по глубине.

7-92п. Так как в покое у новорожденного ребенка частота дыхания достигает 60 минуту, то МОД в данном случае равен 1200 мл.

7-93п. Поскольку частота дыхания у взрослого человека в покое составляет 17- 18 в минуту, МОД взрослого равна 8-9 л. МОД новорожденного - 0, 12-0, 14 л. Значит, МОД взрослого больше МОД новорожденного в 57-75 раз.

7-94п. При очень медленной перевязке связь с организмом матери прекращается медленно и накопление СО2 в крови ребенка замедляется. Вспомним закон крутизны нарастания раздражителя и получим ответ.

7-95п. Минутный объем дыхания равен произведению частоты дыхания на дыхательный объем. Следовательно, у новорожденного он будет равен 40-80 х 15-20 = 600 – 1600 мл, у ребенка 5 лет 25-30 х 80-100 = 2000-3000 мл, а у взрослого 16-20 х 400-600 = 6400-12000 мл.

7-96п. Коэффициент вентиляции легких равен соотношению объема воздуха, вошедшего в альвеолы, к тому объему, который там было до вдоха. КВД = (ДО – ОВП) / (ОО+РОЭ) = (20-10)/(20+80) = 10/100 = 0, 1 (10%).

7-97п. Плацента. Имеются.

7-98П. Периодические дыхательные движения у плода появляются С 11 недели. Способствуют развитию легких и кровообращению плода за счет возникновения отрицательного давления в грудной полости (присасывающее действие). Стимулируют дыхательные движения плода гипоксия, гиперкапния, ацидоз.

7-99п.Частота периодических дыхательных движений плода 40 – 70 в минуту, легкие частично расправляются, жидкость в дыхательные пути и легкие попадает.

7-100п. Относительно большая печень ребенка затрудняет движения диафрагмы вниз, а горизонтальное положение ребер – их поднятие.

7-101п. 800 – 1500 – 2500 мл соответственно.

7-102п. За счет роста частоты дыханий, т. к. увеличение глубины дыхания у детей грудного возраста практически невозможно из-за горизонтального положения ребер, ограничивающего их поднятие, и большой печени, препятствующей смещению диафрагмы вниз при вдохе.

7-103п. Больше у детей из-за высокой частоты дыхания (большое неэластическое сопротивление) и меньшей растяжимости легкого (т. к. в ткани легких коллагеновых волокон значительно больше, а эластиновых волокон меньше, чем у взрослого).

7-104п. Содержание углекислого газа постепенно повышается от 2, 8% до 5, 5% (норма взрослого). Содержание кислорода постепенно снижается от 17, 8% до 14, 0% (норма взрослого).

7-105п. У плода – 9 – 14 об% (90 – 140 мл/л), у взрослого 19 – 20 об% (190 – 200 мл/л). Объясняется низким напряжением Ро2 в крови плода (20 – 50 мм рт. ст.)

7-106п. Потому что диффузия газов через достаточно толстую плацентарную мембрану (она в 5 – 10 раз толще легочной) существенно затруднена и ограничены запасы кислорода в крови матери.

7-107п. Потому, что окислительные процессы в тканях плода снижены, а гликолиз (анаэробный процесс) протекает интенсивно; затраты энергии у плода малы; кровоток через ткани плода на единицу массы тела в два раза больше, чем у взрослого человека.

7-108п. Недостаток кислорода, потому что у плода, в отличие от взрослого, недостаток кислорода возбуждает дыхательный центр, а к избытку СО2 он мало чувствителен.

7-109п. Факторы, стимулирующие первый вдох новорожденного: накопление в крови углекислого газа и уменьшение содержания кислорода вследствие пережатия пуповины, что ведет к возбуждению дыхательного центра, а также поток афферентных импульсов в ЦНС от экстеро-, проприо- и вестибулорецепторов.

7-110п. Относительно большая, чем у взрослых, поверхность легких, большая объемная скорость кровотока в легком, более широкая сеть капилляров в легких.

7-111п. Низкая, что обусловлено незрелостью клеток дыхательного центра и хеморецепторов.

7-112п. Дети, потому что у них больший удельный вес анаэробных процессов (гликолиз), более низкая возбудимость дыхательного центра, поэтому он менее чувствителен к афферентной импульсации от сосудистых рефлексогенных зон.

7-113п. Произвольная регуляция дыхания появляется К 2-3 годам, это связано с появлением речи. В возрасте 4-6 лет. она достаточно хорошо развита.