Объем мертвого пространства. Мертвое пространство дыхательного аппарата

Обновлено: 17.05.2024

Общая емкость легких (ОЕЛ)- количество воздуха, находящееся в легких после максимального вдоха. ОЕЛ колеблется в больших пределах (от 0,5 до 8 литров) и зависит от роста, возраста, пола, состояния легких и грудной клетки.

ОЕЛсостоит из 2 частей:

жизненной емкости легких (ЖЕЛ) - объема, который человек может максимально выдохнуть после глубокого вдоха (в норме ЖЕЛ=Д(олжная)ЖЕЛ±10%),

и остаточного объема (ОО) - объема воздуха, который остается в дыхательной системе даже после максимального выдоха (N=1-1,2 л). Увеличение ОО снижает эффективность дыхания. Делится на коллапсный объем /выходит при спадании легкого/ и минимальный объем /истинный остаточный/.

Увеличение ЖЕЛ свидетельствует о повышении функциональных возможностей дыхательного аппарата. ЖЕЛ подразделяют на 3 составные части:

1. Дыхательный объем (ДО) - это объем воздуха, который человек вдыхает и выдыхает при каждом дыхательном цикле. В покое он составляет в среднем 20% от ЖЕЛ (0,3-0,6 л).

2. Резервный объем вдоха (РОвд) - воздух, который пациент может дополнительно вдохнуть, после спокойного вдоха /40% от ЖЕЛ/ (1,5-2,5 л).

3. Резервный объем выдоха (РОвд) - воздух, который пациент может максимально выдохнуть после спокойного выдоха /40% от ЖЕЛ/ (1,5-2,5 л).

Соотношение составных частей ЖЕЛ очень изменчиво. При физической нагрузке ДО может увеличиться до 80%, что сопровождается уменьшением РОвд и РОвыд до 10 %. ДО является показателем глубины дыхания.

Сумма ДО и РО_вд получила название емкость вдоха(ЕВ)

Сумма ОО и РОвыд получила название функциональной остаточной емкости (ФОЕ; объем воздуха, оставшийся после спокойного выдоха; N=2,5-3,5).

Величина ФОЕ отражает эффективность дыхания.

Все легочные объемы имеют должные величины, которые представлены в специальных таблицах. В таблицах отражена зависимость показателей не только от антропометрических параметров, но и от пола и возраста. Должные показатели приняты за индивидуальную норму.

Объем мертвого пространства (ОМП) - это воздух, находящийся в носоглотке, трахее и бронхах и не участвующий в газообмене. Это анатомическое мертвое пространство. Этот объем не доходит до альвеол и не обменивается кислородом с кровью. ОМП у взрослого составляет в среднем 140-150 мл. Чем больше этот объем, тем менее эффективно дыхание. Есть понятие физиологического мертвого пространства - к нему относятся не только воздухоносные пути, но и альвеолы, которые не кровоснабжаются /альвеолярное мертвое пространство/.

Коэффициент альвеолярной вентиляции (КАВ) указывает на то, какая часть воздуха обменивается при одном дыхании:

КАВ=(ДО-ОМП) / ФОЕ

В спокойном состоянии КАВ равен 1/7, то есть в альвеолах седьмая часть воздуха обменивается на атмосферный.

Мертвое пространство.

Анатомическое мертвое пространство - объем воздухоносных путей, в которых не происходит газообмена (носовая полость, глотка, гортань, трахея, бронхи, бронхиолы, альвеолярные ходы).

Физиологическая роль его заключается в:

очищение воздуха (слизистая оболочка улавливает мелкие частицы пыли, бактерии).

Увлажнение воздуха (секрет железистых клеток эпителия).

Согревание воздуха (t 0 выдыхаемого воздуха приблизительно равна 37 о С).

Объем анатомического мертвого пространства в среднем равен 150 мл (140 - 170 мл).

Следовательно, из 500 мл дыхательного объема в альвеолы поступит только 350 мл. Объем альвеолярного воздуха равен 2500 мл. Коэффициент легочной вентиляции при этом равняется 350 : 2500 = 1/7, т.е. в результате 1 дыхательного цикла обновляется только 1/7 воздуха ФОЕ или полное обновление его происходит в результате не менее 7 дыхательных циклов.

Функциональное мертвое пространство - участки дыхательной системы, в которых не происходит газообмена, т. е. к анатомическому мертвому пространству добавляются такие альвеолы, которые вентилируются, но не перфузируются кровью.

В норме таких альвеол немного и поэтому в норме объем анатомического и функционального мертвого пространства совпадает.

К динамическим показателям внешнего дыхания относятся:

1. Легочная вентиляция (ЛВ) - характеризуется минутным объемом дыхания (МОД), т.е. количеством воздуха, вентилируемым за 1 мин. МОД зависит от ДО и частоты дыхания ЧД), которая у взрослого человека в среднем составляет 14 в 1 мин (от 10 до 18), у новорожденного - 40-60 в 1 мин

МОД = ДО  ЧД

При ДО = 500 мл и ЧД = 14 в мин МОД равен 7 л. При физической нагрузке он может увеличиваться до 120 л

С возрастом ЛВ постепенно уменьшается. Относительное временное повышение ее происходит у детей в периоды закрепления вертикальной позы и полового созревания.

В связи с тем, что к альвеолам, как уже отмечалось, поступает не весь ДО, МОД не может характеризовать эффективность дыхания в целом. Для этого необходимо оценить альвеолярную вентиляцию.

2. Альвеолярная вентиляция (АВ) - часть МОД, достигающая альвеол. Отличается от ЛВ на величину вентиляции мертвого пространства (ВМП)

АВ = ЛВ - ВМП

МОД зависит от ДО и частоты дыхания (ЧД)

ЧД у взрослого человека в среднем = 14 (12-18) в мин

У детей чаще: у грудных - 30-40 в мин

у новорожденных - 40-55 в мин

1 год - 35 в мин

3 Года - 28 в мин

6 лет - 26 в мин

14 лет - 17 в мин

Минутный объем дыхания (МОД) у человека = 500 мл х 14 = 7 литров.

Величина вентиляции регулируется так, чтобы обеспечить постоянный газовый состав альвеолярного воздуха, так при физической нагрузке МОД достигает 120 л/мин.

Сравним эффективность дыхания 2-х испытуемых, у которых

МОД (одинаков)= 6000 мл

1-й испытуемый 2-й испытуемый

ЧД в 1 мин 15 20

Дыхательный объем 400 мл 300 мл

Мертвое пространство у обоих 150 мл

Следовательно в альвеолы поступит воздуха

250 мл 150 мл

Минутная вентиляция альвеол 3750 мл 3000 мл

т.о. дыхание глубокое и редкое наиболее эффективно.

При частом и поверхностном дыхании, несмотря на достаточную величину легочной вентиляции, АВ будет снижена, т.к. в этом случае будет вентилироваться, главным образом, мертвое пространство. Поскольку объем последнего постоянен, то АВ тем лучше, чем глубже дыхание.

Следовательно, эффективность внешнего дыхания (ЭВД) зависит от соотношения АВ и МОД. В покое ЭВД составляет 60-70%.

ЭВД = АВ / МОД  100

3. Максимальная вентиляция легких (МВЛ) - объем воздуха, проходящий через легкие за определенный промежуток времени (обычно за 10 сек) при дыхании с максимальной частотой (40-60 в мин) и глубиной.

Пробу проводят на спирографе. Форсированную гипервентиляцию проводят с частотой дыхания 40-60 в минуту продолжительностью не более 10-12 с, т.к. в результате развития алкалоза могут быть осложнения). Расчет делают на 1 минуту.

МВЛ зависит от возраста, пола, конституции. При пересчете на минуту у молодых людей МВЛ составляет 120-170 л.

МВЛ снижается при:

а) обструктивных нарушениях (сужение дыхательных путей при накоплении в дыхательных путях слизи, набухании слизистой оболочки или спазмах бронхиальных мышц);

б) при рестриктивных нарушениях вентиляции (патологические состояния, при которых снижаются дыхательные экскурсии легких, например, при поражениях легочной паренхимы - фиброз легких, при плевральных спайках)

4.Максимальные скорости вдоха и выдоха - измеряются путем пневмотахометрии или пневмотахографии.

Анатомическое мертвое пространство

Анатомическим мертвым пространством называют объем проводящих воздухоносных путей (рис. 1.3 и 1.4). В норме он составляет около 150 мл, возрастая при глубоком вдохе, так как бронхи растягиваются окружающей их паренхимой легких. Объем мертвого пространства зависит также от размеров тела и позы. Существует приближенное правило, согласно которому у сидящего человека он примерно равен в миллилитрах массе тела в фунтах (1 фунт ==453,6 г).

Объем анатомического мертвого пространства можно измерить по методу Фаулера. При этом обследуемый дышит через систему клапанов и непрерывно измеряется содержание азота с помощью быстродействующего анализатора, забирающего воздух из трубки, начинающейся у рта (рис. 2.6, Л). Когда после вдыхания 100% Оа человек делает выдох, содержание N₂ постепенно увеличивается по мере замены воздуха мертвого пространства альвеолярным. В конце выдоха регистрируется практически постоянная концентрация азота, что соответствует чистому альвеолярному воздуху. Этот участок кривой часто называют альвеолярным “плато”, хотя даже у здоровых людей он не совсем горизонтальный, а у больных с поражениями легких может круто идти вверх. При данном методезаписывается также объем выдыхаемого воздуха.

Для определения объема мертвого пространства строят график, связывающий содержание N₂ с выдыхаемым объемом. Затем на этом графике проводят вертикальную линию таким образом, чтобы площадь А (см. рис. 2.6,5) была равна площади Б. Объем мертвого пространства соответствует точке пересечения этой линии с осью абсцисс. Фактически этот метод дает объем проводящих воздухоносных путей до “средней точки” перехода от мертвого пространства к альвеолярному воздуху.

Рис. 2.6. Измерение объема анатомического мертвого пространства с помощью быстродействующего анализатора N2 по методу Фаулера. А. После вдоха из емкости с чистым кислородом обследуемый делает выдох, и концентрация N₂ в выдыхаемом воздухе вначале повышается, а потом остается почти постоянной (кривая при этом практически выходит на плато, соответствующее чистому альвеолярному воздуху). Б. Зависимость концентрации от выдыхаемого объема. Объем мертвого пространства определяется точкой пересечения оси абсцисс с вертикальной пунктирной линией, проведенной таким образом, что площади А и Б равны

Функциональное мертвое пространство

Измерить объем мертвого пространства можно также методом Бора. Из ри2с. 2.5 видно, что выдыхаемый СО₂ поступает из альвеолярного воздуха, а не из воздуха мертвого пространства. Отсюда

после подстановки получаем

VT хFE=(VT-VD)-FA,

Поскольку парциальное давление газа пропорционально его содержанию, запишем

где А и Е относятся к альвеолярному и смешанному выдыхаемому воздуху соответственно (см. приложение). При спокойном дыхании отношение объема мертвого пространства к дыхательному объему в норме равно 0,2—0,35. У здоровых людей Рсо2 в альвеолярном воздухе и артериальной крови практически одинаковы, поэтому мы можем записать уравнение Бора следующим образом:

Необходимо подчеркнуть, что методами Фаулера и Бора измеряют несколько различные показатели. Первый метод дает объем проводящих дыхательных путей вплоть до того уровня, где поступающий при вдохе воздух быстро смешивается с уже находившимся в легких. Этот объем зависит от геометрии быстро ветвящихся с увеличением суммарного сечения дыхательных путей (см. рис. 1.5) и отражает строение респираторной системы. В связи с этим его называют анатомическим мертвым пространством. По методу же Бора определяется объем тех отделов легких, в которых не происходит удаление СОа из крови; поскольку этот показатель связан с работой органа, он называется функциональным (физиологическим) мертвым пространством. У здоровых лиц эти объемы практически одинаковы. Однако у больных с поражениями легких второй показатель может значительно превышать первый в связи с неравномерностью кровотока и вентиляции в разных отделах легких (см. гл. 5).

Мертвое пространство легких и его значение в процессе дыхания

Для начала надо определиться, как более правильно называть участок дыхательный путей в которых не происходит газообмен — анатомическое мертвое пространство или физиологическое/функциональное?

p, blockquote 1,0,0,0,0 -->

Если мыслить логически, то анатомически пространство никак не может быть мертвым. Оно либо есть, либо его нет. А вот с точки зрения физиологии или функциональности, да, действительно, пространство может быть «мертвым», т.к. является с определенной точки зрения «бесполезным», пустым, неиспользуемым, нефункциональным. Но хоть в дыхательных путях и не происходит газообмена между кровью и вдыхаемым воздухом, все же оно не бесполезное, т.к. выполняет определенные функции, о которых подробно будет написано ниже.

p, blockquote 2,0,0,0,0 -->

Что такое функциональное МП

Как уже было написано выше, под функциональным мертвым пространством легких подразумевается часть дыхательной системы, которая не участвует в процессе газообмена между капиллярной кровью и альвеолярным воздухом. Другими словами, это пространство которое участвует в транспортировке воздуха от атмосферы к альвеолам и обратно. Если еще проще, то это дыхательный «трубопровод» для легких.

p, blockquote 3,0,0,0,0 -->

Объем

Для взрослого человека общий объем мертвого пространства разнится в зависимости от роста, веса и анатомических особенностей дыхательных путей и составляет от 120 до 180 мл. В среднем, эту величину считают равной 150 мл.

p, blockquote 4,0,0,0,0 -->

p, blockquote 5,0,0,0,0 -->

Ученые-медики вывели усредненную формулу, которая помогает более менее точно определить объем физиологического мертвого пространства, зная только вес взрослого человека. V=2,2*m(кг). Или просто посчитайте на этом калькуляторе, где достаточно только указать свой вес:

p, blockquote 6,0,0,0,0 -->

p, blockquote 7,0,1,0,0 -->

Еще раз повторюсь, что это для взрослых людей.

p, blockquote 8,0,0,0,0 -->

У детей этот физиологический объем значительно ниже. Для них, к сожалению, не применима простая формула вычисления искомого объема по весу тела, но есть сложная логарифмическая формула, которая учитывает его изменение в зависимости от возраста ребенка.

p, blockquote 9,0,0,0,0 -->

Не стану расписывать результаты логарифмического вычисления для детей разных возрастов, но методику вычисления, любезно предоставленную на одном научном англоязычном сайте, приведу — вдруг кому-то из моих читателей она будет действительно полезна: V = 3,28 — 0,56 [ln (1 + возраст)].

p, blockquote 10,0,0,0,0 -->

Какие органы входят

Как уже понятно из определения, в ФМП входят все воздухопроводящие органы, в которых не происходит газообмен между кровью капилляров и воздухом альвеол. Таким образом, «живым» является только объем альвеол, а все остальное является «мертвым».

p, blockquote 11,0,0,0,0 -->

Итак, перечислим эти органы:

Полость носа и придаточные пазухи носа (ротовая полость — если дыхание через рот)
Носоглотка
Гортань
Трахея
Бронхи
Бронхиолы

Носовая и ротовая полость, носовые пазухи, носоглотка и гортань формируют внегрудное МП. Трахея, бронхи и бронхиолы — внутригрудное. Для взрослых это не имеет особого значения, т.к. независимо от комплекции тела, внегрудное и внутригрудное МП находятся приблизительно в одинаковых пропорциях. А вот для детей это имеет значение, т.к. размеры головы, а значит и части верхних дыхательных путей, несоразмерно больше грудной полости и объема бронхиального дерева. Именно поэтому для детей применяется такая сложная формула расчета объема ФМП.

p, blockquote 13,0,0,0,0 -->

Помимо всех этих классификаций, в физиологии выделяется еще одно — мертвое пространство легких. С анатомической точки зрения — это бронхиальное дерево расположенное в легких, т.е. начиная от долевых бронхов и заканчивая бронхиолами.

p, blockquote 14,1,0,0,0 -->

Выполняемые функции

Как уже было сказано выше, ФМП не является «бесполезным» пространством, а выполняет очень важные функции без которых дыхательный процесс в легких был бы просто невозможен. Как и обещал, сейчас мы подробно рассмотрим в чем же заключается его польза для человеческого организма.

p, blockquote 15,0,0,0,0 -->

Нормализация температуры

Пока вдыхаемая воздушная смесь доходит до альвеол, она нагревается в этом «бесполезно-полезном» физиологическом пространстве до температуры тела.

p, blockquote 16,0,0,0,0 -->

Впрочем это может быть не обязательно нагрев, но и охлаждение, т.к. воздух вокруг человека может быть горячее тела (жаркий день, жаркое помещение, в пустыне и т.д.), а следовательно вдыхаемую воздушную смесь необходимо будет охладить до температуры тела.

p, blockquote 17,0,0,0,0 -->

Действительно важная роль, т.к. альвеолы не смогут функционировать, если в них, к примеру, будет попадать воздушная смесь с температурой 15 градусов С. Мало того что биохимические процессы практически остановились бы, так и капилляры …. хотел написать спазмируются, но нет, не спазмируются. В них же нет мышечного слоя. Но кровоток в любом случае замедлится, гемоглобин перестанет выполнять свои функции, а также возникнет реальная угроза инфекционного процесса — пневмонии.

p, blockquote 18,0,0,0,0 -->

Увлажнение воздуха

По мере прохождения воздуха по верхним дыхательным путям, а также бронхам и бронхиолам, он увлажняется до 100%. Так что в альвеолы он поступает уже абсолютно увлажненным.

p, blockquote 19,0,0,0,0 -->

Тоже незаменимая роль, т.к. при поступлении в альвеолы воздуха даже 90% влажности они просто не смогут выполнять свою прямую обязанность — осуществлять перенос кислорода в кровь, а углекислого газа в полость альвеолы. Даже в научно-медицинских источниках очень мало подробной информации о необходимой влажности поступающего в альвеолы воздуха, но если представить физиологический процесс дыхания, то становится понятно, что даже при 95% влажности все равно было бы постепенное пересыхание стенок альвеолярного мешочка. Так что только 100% влажность и никак иначе.

p, blockquote 20,0,0,0,0 -->

В обоих случаях, что приведения температуры вдыхаемого воздуха до температуры тела, что его увлажнение до 100% влажности, титаническую роль играет бронхиальное дерево. Именно оно, за счет сильно разветвленной сети бронхов и бронхиол, успевает довести эти показатели до необходимой нормы.

p, blockquote 21,0,0,1,0 -->

Альвеолярное мертвое пространство

Как было указано в определении, функциональное мертвое пространство — это часть дыхательной системы, которая не участвует в газообмене.

p, blockquote 22,0,0,0,0 -->

Альвеолы — это как раз та часть легких, в которой и происходит газообмен, поэтому назвать их мертвым пространством, именно с этой точки зрения, никак нельзя. Но с другой стороны, есть неработающие альвеолы и есть «остаточный» объем воздуха в этих альвеолах, которые как раз и не работают в процессе дыхания.

p, blockquote 23,0,0,0,0 -->

«Мертвые» альвеолы

По ряду причин (тромбозы, фиброз и т.д.) кровообращение в части альвеол может быть нарушено, в следствие чего газообмена так происходить не будет. Суммарный объем воздуха таких альвеол можно считать альвеолярным мертвым пространством.

p, blockquote 24,0,0,0,0 -->

«Пустой» объем

При спокойном выдохе в альвеолах остается остаточный воздух, который содержит кислорода значительно меньше, чем содержится во вдыхаемом воздухе. Следовательно, в каком-то смысле этот объем альвеолярного пространства можно считать «мертвым».

p, blockquote 25,0,0,0,0 -->

После спокойного выдоха человек может выдохнуть еще около 1300 мл воздуха. Именно такой объем воздуха остается в альвеолах после выдоха при спокойном дыхании.

Выводы

Как уже понятно из вышепрочитанного, «мертвым» оно является исключительно из-за отсутствия в нем процесса газообмена. Но как говорится: «Кесарю-кесарево», что в данной ситуации означает, что в нем и не должно быть газообмена, т.к. выполняет оно совсем другие функции.

p, blockquote 27,0,0,0,0 --> p, blockquote 28,0,0,0,1 -->

Еще один важный момент, который необходимо учитывать — при ряде заболеваний дыхательной системы (например, выраженных бронхоэктазах), «бесполезный» объем будет значительно выше, что обязательно скажется на сатурации и в длительной перспективе может привести к хроническому кислородному голоданию, что чревато своими последствиями. Если, к примеру, количество обедненного кислородом воздуха увеличится со 150 мл до 250 мл, то при дыхательном объеме в 500 мл соотношение к обогащенной воздушной смеси к обедненной изменится с 2,33 до 1,0. Это очень весомо.

Все представленные на сайте материалы предназначены исключительно для образовательных целей и не предназначены для медицинских консультаций, диагностики или лечения. По всем медицинским вопросам обязательно проконсультируйтесь со специалистом!

Ваш комментарий Отменить ответ

Отправляя комментарий, вы разрешаете сбор и обработку персональных данных. Политика конфиденциальности.

Анатомическое и альвеолярное мертвое пространство

• Легочные объемы подразделяются на статические и динамические.

• Статические легочные объемы измеряют при завершенных дыхательных движениях, без лимитирования их скорости.

• Динамические легочные объемы измеряют при проведении дыхательных движений с ограничением времени на их выполнение.

• Объем воздуха в легких и дыхательных путях зависит от следующих показателей:

1. Антропометрических индивидуальных характеристик человека и дыхательной системы.

2. Свойств легочной ткани.

3. Поверхностного натяжения альвеол.

4. Силы, развиваемой дыхательными мышцами.

1Общая емкость- 6

2Жизненная емкость - 4,5

3Функциональная остаточная емкость -2,4

4Остаточный объем - 1,2

5Дыхательный объем- 0,5

6Объем мертвого пространства - 0,15

• Легочной вентиляцией называют объем воздуха, вдыхаемого за единицу времени ( минутный объем дыхания)

• МОД - то количество воздуха, которое вдыхается в минуту

• Частота дыхания- 14 мин.

• Минутный объем дыхания- 7л/мин

• Альвеолярная вентиляция - 5л/мин

• Вентиляция мертвого пространства - 2л/мин

• В альвеолах к концу спокойного выдоха находится около 2500 мл воздуха (ФОЕ - функциональная остаточная емкость), во время вдоха в альвеолы поступает 350 мл воздуха, следовательно, обновляется лишь 1/7 часть альвеолярного воздуха (2500/350 = 7.1).

• Для нормального процесса обмена газов в легочных альвеолах необходимо, чтобы их вентиляция воздухом находилась в определенном соотношении с перфузией их капилляров кровью т.е. минутному объему дыхания должен соответствовать соответствующий минутный объем крови, протекающий через сосуды малого круга, а этот объем, естественно, равен объему крови, протекающей через большой круг кровообращения.

• В обычных условиях вентиляционно—перфузионный коэффициент у человека составляет 0,8—0,9.

• Например, при альвеолярной вентиляции, равной 6 л/мин, минутный объем крови может составить около 7 л/мин.

• В отдельных областях легких соотношение между вентиляцией и перфузией может быть неравномерным.

• Резкие изменения этих отношений могут вести к недостаточной артериализации крови, проходящей через капилляры альвеол.

• Анатомически мертвым пространством называют воздухопроводящую зону легкого, которая не участвует в газообмене (верхние дыхательные пути, трахея, бронхи, терминальные бронхиолы). АМП выполняет ряд важных функций: нагревает вдыхаемый атмосферные воздух, задерживает примерно 30% выдыхаемого тепла и воды.

• Анатомически мертвое пространство соответствует воздухопроводящей зоне легких, объем которой варьирует от 100 до 200 мл., а в среднем составляет 2 мл на 1 кг. массы тела.

• В здоровом легком некоторое количество апикальных альвеол вентилируются нормально, но частично либо полностью не перфузируются кровью.

• Подобное физиологическое состояние обозначается как «альвеолярное мертвое пространство».

• В физиологических условиях АМП может появляться в случае снижения минутного объема крови, уменьшения давления в артериальных сосудах легких, при патологических состояниях. В подобных зонах легких не происходит газообмена.

• Сумма объемов анатомического и альвеолярного мертвого пространства называется физиологическим, или функциональным мертвым пространством.

Читайте также: