Объем воздуха в легких. Какой должен быть объем легких у взрослого человека Общая емкость легких равна

Имеются четыре первичных легочных объема и четыре легочные емкости. Каждая емкость включает не менее двух легочных объемов (рис. 4).

Рис. 4. Составные элементы легочного объема (Pappenheimer, 1950).

Объем газа, вдыхаемого или выдыхаемого при каждом дыхательном цикле, называется дыхательным объемом (VT). При спокойном дыхании он составляет у взрослых около 500 мл. Примерно 150 мл этого объема заполняют проводящие дыхательные пути - от полости носа и рта до респираторных бронхиол - и не принимают участия в газообмене; это анатомическое мертвое пространство (VD). Остаются 350 мл для альвеолярной вентиляции (VA) . Они смешиваются с объемом воздуха, остающимся в легких после спокойного выдоха (функциональная остаточная емкость - ФОЕ), который варьирует от 1800 мл у маленьких женщин до 3500 мл у крупных мужчин. При частоте дыхания 12 в минуту VA будет равен около 12X350 мл, или 4,2 л/мин. Расчет альвеолярной вентиляции таким путем - это сверхупрощение, которое предполагает, что вдыхаемый газ движется прямым фронтом, хотя на самом деле это движение клиновидное. Прямой фронт потока воздуха означал бы, что при Ут, уменьшенном до значения Vd, альвеолярная вентиляция равнялась бы 0. В связи с тем что этот фронт клиновидный, некоторая альвеолярная вентиляция, хотя и весьма незначительная, может происходить, даже если VT меньше VD. Таким образом, приведенный метод расчета вентиляции неточен, когда VT уменьшен в значительной степени.

Когда альвеолярное давление (РA) становится равным с атмосферным, выдох прекращается и ток воздуха останавливается. В этой точке имеется равновесие между эластической тягой легкого и тенденцией грудной клетки к расширению. При сокращении мышц, участвующих в выдохе, главным образом брюшных, можно выдохнуть дополнительный объем воздуха. Это - резервный объем выдоха (POвыд.), который варьирует соответственно величине дыхательного объема. Количество газа, остающееся в легких после максимального выдоха,- это остаточный объем (00), который обычно приближается к 1200 мл. Остаточный объем составляет менее 30% общей емкости легких (ОЕЛ) - количества газа, которое содержится в легких в конце максимального вдоха. Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) - это наибольший объем воздуха, который можно выдохнуть после максимального вдоха. У молодых здоровых лиц жизненная емкость составляет около 80% общей емкости легких. Когда производится максимальный выдох при исследовании жизненной емкости, усилиями дыхательных мышц ток воздуха продолжается до тех пор, пока давление в легочной ткани не превысит таковое в просвете мелких дыхательных путей, которые затем спадаются, удерживая остаточный объем, никогда не могущий быть выдохнутым при жизни. Емкость вдоха (Евд.) - это максимальный объем воздуха, который можно вдохнуть после спокойного выдоха. Он составляет около 75% ЖЕЛ. Резервный объем вдоха (РОвд.) - это максимальный объем воздуха, который можно вдохнуть после спокойного вдоха.

Методы измерения легочных объемов . Жизненная емкость и ее подразделения (РОвд., РОвыд. и VT) измеряются непосредственно обычной спирометрией. Остаточный объем или функциональную остаточную емкость можно измерить степенью изменения концентрации известного объема инертного газа (обычно гелия) при дыхании исследуемого в спирометр данного объема. Постоянство объема поддерживается добавлением O 2 с той же скоростью, с которой выдыхаемая CO 2 удаляется абсорбером. Этим методом может быть измерена также ОЕЛ, но обычно ее высчитывают, суммируя ФОЕ и Евд. или ОО и ЖЕЛ. Производя последовательные измерения после максимального выдоха, в конце нормального выдоха и при полном вдохе, получают соответственно значение ОО, ФОЕ и ОЕЛ. Применяют следующие формулы:

где V - объем спирометра, а - исходная концентрация гелия в процентах, b - концентрация гелия в процентах в конце уравновешивания, а звездочкой обозначены рассчитываемые величины (00, ФОЕ или ОЕЛ).

Эти величины могут быть также определены методом открытой системы с использованием клиренса азота . Азот вымывается из легких при дыхании кислородом, объем выдохнутого азота рассчитывается путем анализа содержания азота в выдохнутом воздухе с помощью нитрометра.

Формула следующая:

где V - объем спирометра, а - исходная концентрация азота в легких, b - конечная концентрация азота в системе спирометр - легкие, звездочкой обозначена рассчитываемая величина.

Можно увидеть, что:
Евд.= ОЕЛ - ФОЕ;
ОО = ФОЕ - РОвыд.;
ОЕЛ = ОО + ЖЕЛ = ФОЕ + Евд.

Клиническое значение вариантов легочных объемов и емкостей . Статистические легочные объемы - это в сущности величины анатомические и не могут служить для оценки функции, тогда как изменения легочных объемов могут быть связаны с патологией, влияющей на функцию.

С изменением температуры на 0,01° разница в величине дыхательных объемов составляет 0,5 % и поэтому легочные объемы должны быть приведены к температуре тела и давлению при насыщении водяными парами (BTPS) .

Хирург John Hutchinson в 1844 г. убедился, что жизненная емкость больше летом, чем зимой, и поэтому приводил объемы к средней комнатной температуре, которая в то время составляла 15° .

Для функциональной характеристики дыхания принято использовать различные легочные объемы и емкости. Легочные объемы подразделяются на статические и динамические. Первые измеряют при завершенных дыхательных движениях. Вторые измеряют при проведении дыхательных движений и с ограничением времени на их выполнение. Емкость включает в себя несколько объемов.

Объем воздуха в легких и дыхательных путях зависит от следующих показателей: 1) антропометрических индивидуальных характеристик человека и строения дыхательной системы; 2) свойств легочной ткани; 3) поверхностного натяжения альвеол; 4) силы, развиваемой дыхательными мышцами.

Дыхательный объем (ДО) - объем воздуха, который вдыхает и выдыхает человек во время спокойного дыхания (рис. 5). У взрослого человека ДО составляет примерно 500 мл. Величина ДО зависит от условий измерения (покой, нагрузка, положение тела). ДО рас­считывают как среднюю величину после измерения примерно шести спокойных дыхательных движений.

Резервный объем вдоха (РО вд) - максимальный объем воздуха, который способен вдохнуть испытуемый после спокойного вдоха. Величина РО вд составляет 1,5-1,8 л.

Резервный объем выдоха (РО выд )-максимальный объем воздуха, который человек дополнительно может выдохнуть после спокойного выдоха. Величина РО выдоха ниже в горизонтальном поло­жении, чем в вертикальном, уменьшается при ожирении. Она равна в среднем 1,0-1,4 л.

Остаточный объем (ОО) - объем воздуха, который остается в легких после максимального выдоха. Величина остаточного объема равна 1,0-1,5 л.

Исследование динамических легочных объемов представляет на­учный и клинический интерес, и их описание выходит за рамки курса нормальной физиологии,

Легочные емкости . Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) включает в себя дыхательный объем, резервный объем вдоха, резервный объем выдоха. У мужчин среднего возраста ЖЕЛ варьирует в пределах 3,5-5,0 л и более. Для женщин типичны более низкие величины (3,0-4,0 л). В зависимости от методики измерения ЖЕЛ различают ЖЕЛ вдоха, когда после полного выдоха производится максимально глубокий вдох и ЖЕЛ выдоха, когда после полного вдоха производится максимальный выдох.

Емкость вдоха (Е вд ) равна сумме дыхательного объема и резервного объема вдоха. У человека Е вд составляет в среднем 2,0-2.3 л.

Рисунок 5. Легочные объемы и емкости

Функциональная остаточная емкость (ФОЕ) - объем воздуха в легких после спокойного выдоха. ФОЕ является суммой резервного объема выдоха и остаточного объема. ФОЕ измеряется методами газовой дилюции, или «разведения газов» и плетизмографически. На величину ФОЕ существенно влияет уровень физической активности человека и положение тела: ФОЕ меньше в горизонтальном положении тела, чем в положении сидя или стоя. ФОЕ уменьшается при ожирении вследствие уменьшения общей растяжимости грудной клетки.

Общая емкость легких (ОЕЛ) - объем воздуха в легких по окончании полного вдоха. ОЕЛ рассчитывают двумя способами:

ОЕЛ = 00 + ЖЕЛ или ОЕЛ = ФОЕ + Евд. ОЕЛ может быть измерена с помощью плетизмографии или методом газовой дилюции.

Измерение легочных объемов и емкостей имеет клиническое значение при исследовании функции системы внешнего дыхания у здоровых людей и при диагностике заболевания легких.

Дыхательный воздух . В состоянии покоя человек вдыхает и выдыхает 500 Мл. (от 300 до 600) воздуха; этот объем воздуха называется дыхательным воздухом. Человек может вдохнуть сверх 500 мл дыхательного воздуха дополнительно еще около 1500 мл (дополнительный воздух), точно так же после спокойного выдоха он может выдохнуть еще около 1500 мл (резервный воздух). Приведенные цифры - средние для нормального взрослого мужчины. Из этих цифр следует, что при спокойном дыхании грудная полость не расширяется и не спадается до максимума. В случае надобности объем дыхательных движений может увеличиваться в сторону как выдоха, так и вдоха, благодаря чему возрастает объем воздуха входящего в легкие .

Жизненная емкость легких . Если сделать максимальный вдох, а затем через мундштук произвести в специальный газометр (спирометр) максимальный выдох, то в него поступит и дыхательный, и резервный, и дополнительный воздух, т. е. в среднем 500+1500+1500=3500 мл. Весь этот воздух составляет жизненную емкость легких. Жизненная емкость различна в зависимости от возраста, пола, состояния здоровья и тренировки дыхания. Жизненная емкость легких у мужчин молодого возраста составляет 3,5 -4,5 л; у женщин жизненная емкость легких ниже примерно на ⅓ (3-3,5 л).

Остаточный воздух. После максимально глубокого выдоха легкие не освобождаются полностью от всего воздуха; в них остается около 1000 - 1500мл так называемого остаточного воздуха.

Объем остаточного воздуха в отличие от дыхательного, резервного и дополннтельного воздуха не может быть определен путем прямого измерения. Для этого применяются косвенные методы. При одном их них исследуемому предлагают сделать глубокий выдох так, чтобы в его легких остался только остаточный воздух. Вслед за этим исследуемый производит несколько глубоких вдохов воздуха из газометра, выдыхая затем воздух обратно в газометр. Емкость последнего известна (например, равна 3 л). Газометр наполняют газовой смесью, содержащей 10% гелия. После нескольких дыхательных движений, когда состав воздуха в легких и в газометре стаповятся одинаковым, исследуемый производит максимально глубокий выдох в газометр. Определив вслед за этим концентрацию гелия в газометре, можно рассчитать объем остаточного воздуха.

Приведем пример соответствующего расчета. Пусть после смешивания газа, находившегося в газометре, и альвеолярного воздуха концентрация гелия в газометре оказалась равной 7,5%. Так как гелий не участвует в газообмене, то он равномерно распределяется после нескольких дыхательных движений между воздухом, находящимся в газометре, и воздухом, оставшимся в легких после глубокого выдоха. Общее количество гелия в газометре до опыта составляло: 3·10/100 л; общее количество гелия после нескольких вдохов и выдохов в газометр осталось то же самое, но распределенное в большем объеме воздуха:(3+х)·7,5/100, где х - объем остаточного воздуха.

При обычном, спокойном дыхании в легких постоянно находится остаточный и резервный воздух. Остаточный и резервный воздух остается в легких и после смерти. Большая часть воздуха, находящегося в легких трупа, может быть удалена путем двустороннего открытого пневмоторакса, так как при этом происходит почти полное спадение легочной ткани. Вышедший при этом из легких воздух называется коллапсным воздухом.

Ввиду того что некоторое минимальное количество воздуха остается в легких и после открытого пневмоторакса, вырезанный кусок легочной ткани взрослого человека или дышавшего младенца не тонет в воде. Если же бросить в воду кусок легкого плода или мертворожденного (подышавшего) младенца, у которых легкое не было расправлено и не содержит воздуха, то оно потонет.

Вредное пространство . Воздух находится не только в альвеолах, но и в воздухоносных путях (гортани, трахее, бронхах и бронхиолах). Этот воздух не участвует в газообмене. Его называют поэтому воздухом мёртвого, или вредного, пространства. Хотя объем его невелик и составляет в среднем около 140 мл, но учитывать количество этого воздуха необходимо для того, чтобы понять, почему состав альвеолярного воздуха отличается от выдыхаемого. При спокойном вдохе из 500 мл вдыхаемого атмосферного воздуха в альвеолы легких поступает 500 - 140=360 мл. Так как в альвеолах при спокойном дыхании после выдоха остается 1000 мл остаточного и 1500 мл резервного воздуха, т. е. 2500 мл, то при каждом вдохе обновляется не весь, а только 360/2500, т. е. приблизительно 1/7 альвеолярного воздуха.

Жизненная емкость легких - это важный параметр, который отражает состояние дыхательной системы человека.

Чем больше объем легких взрослого человека, тем быстрее и лучше насыщаются кислородом ткани организма.

Увеличить объем легких помогут специальные упражнения, направленные на правильное дыхание и здоровый образ жизни.

Сколько кислорода вмещают легкие

Знание показателей стандартного объема легких очень важно, поскольку постоянная нехватка кислорода может привести к различным осложнениям дыхательной системы и возникновению тяжелых последствий.

Так, при прохождении клинического и диспансерного обследования в случае подозрения на заболевания сердечно-сосудистой системы, врач назначит измерение жизненной емкости легких.

Объем легких важный показатель, указывающий, насколько организм человека насыщается кислородом. Дыхательным объемом легких называют количество воздуха, которое при вдохе поступает в организм, а при выдохе из него выходит.

Количество вдыхаемого и выдыхаемого воздуха для взрослого человека в среднем составляет около 1 литра за десять секунд – это примерно 16-20 вдохов в минуту .

Специалисты-пульмонологи выделяют несколько факторов, которые положительно влияют на объем легких в сторону увеличения:

• Высокий рост.
• Отсутствие привычки табакокурения.
• Проживание в регионах, которые расположенны высоко над уровнем моря (преобладание высокого давления, «разряженного» воздуха).

Невысокий рост и курение несколько уменьшают объем легких.

Существует ЖЕЛ (жизненная емкость легких), указывающая на объем воздуха, который человек максимально выдыхает после самого большого вдоха.

Сколько мл составляет жел у здорового человека?

Этот показатель измеряется в литрах и зависит от некоторых факторов, включая возраст, рост и вес.

Средняя норма такова: у здоровых нормальных мужчин размер – от 3000 до 4000 мл, а у женщин – от 2500 до 3000 мл.

Размеры ЖЕЛ могут быть значительно увеличены у спортсменов, в частности у пловцов (у профессиональных пловцов ЖЕЛ составляет 6200 мл), у людей, регулярно выполняющих большие физические нагрузки, а также тех, кто занимается пением и играет на духовых инструментах.

Как измерить ЖЕЛ

Объем жизненной емкости легких – очень важный медицинский показатель, который устанавливается прибором для измерения объема легких. Называется данный аппарат – спирометр. Как правило, его применяют для того, чтобы узнать ЖЕЛ в медицинских учреждениях: больницах, поликлиниках, диспансерах, а также спортивных центрах.

Проверка ЖЕЛ методом спирометрии достаточно проста и эффективна, именно поэтому аппарат широко используется для диагностики заболеваний легких и сердца на начальной стадии. Измерить ЖЕЛ в домашних условиях можно надувным круглым шариком.

Величина жизненной емкости у женщин, мужчин и детей рассчитывается по специальным эмпирическим формулам, которые зависят от возраста человека, его пола и роста. Существуют специальные таблицы, с уже просчитанными значениями по формуле физика Людвига.

Так, средний показатель ЖЕЛ у взрослого человека должен быть 3500 мл. Если отклонение от данных таблицы превышает более чем на 15%, это означает, что дыхательная система находится хорошем состоянии.

Когда ЖЕЛ существенно меньше, необходимо обратиться за консультацией и последующим обследованием к специалисту.

ЖЕЛ у детей

Прежде чем проверить какая жизненная емкость у легких ребенка, стоит учитывать, что их размер более лабилен, чем у взрослых. У маленьких детей она зависит от ряда факторов, которые включают: пол ребенка, окружность и подвижность грудной клетки, рост, состояние легких на момент проверки (наличие заболеваний).

Объем легких увеличивается в объеме у ребенка в результате тренировки мышц (зарядка, подвижные игры на воздухе), которые проводят родители.

Причины отклонения ЖЕЛ от стандартных показателей

В случае, когда ЖЕЛ снижается настолько, что начинает негативно влиять на работу легких, могут наблюдаться различные патологии.

• Диффузный бронхит.
• Фиброзы любого вида.
• Эмфизема легких.
• Бронхоспазм или бронхиальную астму.
• Ателектазы.
• Различные деформации грудной клетки.

Основные причины нарушения ЖЕЛ

К основным нарушениям стабильных показателей ЖЕЛ клиницисты относят три основных отклонения:

1. Убыль функционирующей паренхимы легких.
2. Значительное уменьшение емкости плевральной полости.
3. Ригидность легочной ткани.

Отказ от своевременного лечения может повлиять на формирование рестриктивного или ограниченного типа дыхательной недостаточности.

Наиболее распространенные заболевания, которые влияют на работу легких:

• Пневмоторакс.
• Асцит.
• Плеврит.
• Гидроторакс.
• Ярко выраженный кифосколиоз.
• Ожирение.

При этом, круг легочных болезней, которые влияют на нормальное функционирование альвеол в процессе переработке воздуха и формировании дыхательной достаточно велик.

Сюда относят такие тяжелые формы патологий как:

• Пневмосклероз.
• Саркоидоз.
• Диффузные заболевания соединительной ткани.
• Синдром Хаммена-Рича.
• Бериллиоз.

Вне зависимости от заболевания, которое спровоцировало нарушение работы организма, которую обеспечивает ЖЕЛ человека, больным необходимо в профилактических целях через определенные промежутки времени обязательно проводить диагностику.

Как увеличить ЖЕЛ

Увеличить жизненную емкость легких можно при выполнении дыхательных упражнений, занятий спортом с выполнением специально разработанных спортивными инструкторами несложных упражнений.

Для этой цели идеально подойдут аэробные виды спорта: плавание, гребля, спортивная ходьба, катание на коньках, горных лыжах, велосипеде и альпинизм.

Увеличить объем вдыхаемого воздуха можно и без изнуряющих и длительных физических упражнений. Для этого нужно в повседневной жизни следить за правильным дыханием.

1. Делать полные и ровные выдохи.
2. Дышать диафрагмой . Грудное дыхание существенно ограничивает количество кислорода, который поступает в легкие.
3. Устраивать «минутки отдыха» . В этот короткий период нужно занять комфортное положение и расслабиться. Вдыхать / выдыхать медленно и глубоко с короткими задержками на счет, в удобном ритме.
4. При умывании лица на несколько секунд задерживать дыхание , поскольку именно при умывании возникает рефлекс «ныряния».
5. Воздерживаться от посещения сильно задымленных мест . Пассивное курение также негативно сказывается на всей дыхательной системе, как и активное.
6. Дыхательные упражнения позволяют значительно улучшить кровообращение, что также способствует лучшему газообмену в легких.
7. Регулярно проветривать помещение , проводить влажную уборку помещений, поскольку наличие пыли плохо влияет на функционирование легких.
8. Занятия йогой - достаточно эффективный способ, способствующий быстрому увеличению объема дыхания, который предусматривает целый раздел, посвященный упражнениям и дыханию, направленным на развитие, - пранаяма.

Предостережение: если во время физических нагрузок и дыхательных упражнений возникло головокружение нужно незамедлительно их прекратить и вернуться в состояние покоя для восстановления нормального ритма дыхания.

Профилактика заболеваний легких

Одним из значимых факторов, который способствует хорошей работоспособности и поддержанию здоровья человека является достаточная жизненная емкость легких.

Правильно развитая грудная клетка обеспечивает человеку нормальное дыхание, поэтому утренняя гимнастика и другие подвижные виды спорта с умеренной нагрузкой так важны для ее развития и значительно повышают емкость легких.

На организм человека положительное воздействие оказывает свежий воздух, и ЖЕЛ напрямую зависит от его чистоты. Воздух в закрытых душных помещениях, насыщенный углекислым газом и водяными парами, что оказывает негативное влияние на дыхательную систему.

Это можно сказать о вдыхании пыли, загрязненных частицах и о курении.

К оздоровительным мероприятиям, которые направлены на очищение воздуха относятся: озеленение жилых районов, поливка и асфальтирование улиц, вентиляционные поглощающие приспособления в квартирах и домах, устройство дымоуловителей на трубах предприятий.

Изредка в больницах применяют довольно старый метод, служащий для выяснения функциональных способностей легких. Использование этого метода не может определять точную степень нарушений системы дыхания, но дать ориентир врачу в отношении того или иного отклонения от нормы или подтвердить его предположение об определенном диагнозе - это, безусловно, в пределах ее компетенции. Речь идет о спирографии легких (от греч, spiro - дышать, grapho - писать). Не станем вникать в технические характеристики этого исследования. Скажем лишь, что обследуемый делает вдохи или выдохи через трубку, соединенную со специальным прибором, регистрирующим с помощью современной электроники объемы соответственно воздуха, который мы вдыхаем или выдыхаем и записывающим создающиеся при этом колебания на бумажную ленту (спирограмма).

Измененные показатели спирографии можно получить при таких заболеваниях, как бронхит, бронхиальная астма, эмфизема, при нарушении проходимости бронхов или трахеи. Но всё же для начала поставим следующую задачу: рассмотреть и по возможности запомнить нормальные показатели дыхательных функций по спирографическому исследованию. Для этого возьмем спирограмму здорового мужчины лет тридцати, некурящего, по профессии, например, врача или юриста (она представлена на картинке).

С каждым вдохом человек, находясь в покое, получает около 500 мл воздуха, ну и, стало быть, столько же выдыхает. Эта величина была названа дыхательным объемом (ДО) . Если попросить его после простого вдоха сделать глубокий вдох, он без труда выполнит вашу просьбу. По старым авторам, объем дополнительного максимального вдоха составляет 1500, ну, от силы, 2000 мл. По современным данным резервный объем вдоха (РОВД) может достигать величины в 3000 мл. После обычного выдоха человек способен с усилием выжать из легких еще 1500-2000 мл воздуха - это будет резервный объем выдоха (РОВЫД) . Если сложить все величины резервных объемов вдоха и выдоха и дыхательного объема, получим характеристику жизненной емкости легких (ЖЕЛ) , которая в среднем составляет 4000-4500 мл.

Как бы человек ни старался, но весь воздух из легких он все равно не выдохнет. Даже после максимального выдоха в дыхательной системе будет находиться определенный остаточный объем (ОО) воздуха, равный 1200-1500 мл. При сложении жизненной емкости легких с остаточным объемом получается величина, названная общей емкостью легких (ОЕЛ) , она равняется приблизительно 6 литрам.

Увы, но не весь воздух дыхательного объема (ДО) может быть использован по назначению, то есть не весь воздух принимает участие в газообмене и транспорте газов . Частично он остается в трахее, а также в системе бронхиальных разветвлений. Поэтому говорят, что часть воздуха (приблизительно 150 мл) из дыхательного объема (ДО) применяется для заполнения анатомического мертвого пространства. Стоит отметить, что не каждая альвеола контактирует с капиллярами, из этого исходит, что некоторые из них функционально неэффективны для газообмена, хотя они и вентилируются также, как альвеолы контактирующие с сетью сосудов. Так образуется физиологическое мертвое пространство, оно представлено совокупностью неэффективных альвеол и анатомическим мертвым пространством.

И ещё одна характеристика, имеющая важное значение среди характеристик легочных объемов - это минутный объем дыхания (МОД) . Его вычисляют умножая дыхательный объем (ДО) на частоту вдохов. То есть если дыхательный объем (ДО) составляет 550 мл, а вдохов сделано 19 за одну минуту, величина МОД будет равна 10450 мл.