UDC 612.215+612.1 BBK E 92 + E 911

A. B. Zagainova, N.V. Turbasova. Fisiologia da respiração e circulação sanguínea. Manual educativo e metodológico na disciplina “Fisiologia do Homem e dos Animais”: para alunos do 3º ano ODO e 5º ano ODO da Faculdade de Biologia. Tyumen: Editora Tyumen Universidade Estadual, 2007. - 76 p.

O manual educativo inclui trabalhos de laboratório, compilados de acordo com o programa do curso “Fisiologia dos Humanos e dos Animais”, muitos dos quais ilustram os princípios científicos fundamentais da fisiologia clássica. Alguns dos trabalhos são de natureza aplicada e representam métodos de automonitoramento da saúde e condição física, métodos de avaliação performance física.

EDITOR RESPONSÁVEL: V. S. Solovyov , Doutor em Ciências Médicas, Professor

© Universidade Estadual de Tyumen, 2007

© Editora da Universidade Estadual de Tyumen, 2007

© A. B. Zagainova, N.V. Turbasova, 2007

Nota explicativa

O objeto de pesquisa nas seções “respiração” e “circulação sanguínea” são os organismos vivos e suas estruturas funcionais que fornecem esses funções vitais, que determina a escolha dos métodos de pesquisa fisiológica.

O objetivo do curso: formar ideias sobre os mecanismos de funcionamento dos órgãos respiratórios e circulatórios, sobre a regulação dos sistemas cardiovascular e sistemas respiratórios, sobre seu papel em garantir a interação do corpo com o meio externo.

Objetivos da oficina de laboratório: familiarizar os alunos com os métodos de pesquisa funções fisiológicas humanos e animais; ilustrar princípios científicos fundamentais; apresentam métodos de automonitoramento da condição física, avaliação do desempenho físico durante atividades físicas de intensidade variada.

Conduzir aulas de laboratório no curso “Fisiologia do Homem e dos Animais” são atribuídas 52 horas para ODO e 20 horas para ODO. O formulário de relatório final da disciplina “Fisiologia Humana e Animal” é um exame.

Requisitos para o exame: é necessário compreender os fundamentos das funções vitais do corpo, incluindo os mecanismos de funcionamento dos sistemas de órgãos, células e indivíduos estruturas celulares, regulamentação do trabalho sistemas fisiológicos, bem como padrões de interação do organismo com o ambiente externo.

Manual educativo e metodológico desenvolvido no âmbito do programa curso geral“Fisiologia do homem e dos animais” para alunos da Faculdade de Biologia.

FISIOLOGIA DA RESPIRAÇÃO

A essência do processo respiratório é o fornecimento de oxigênio aos tecidos do corpo, o que garante a ocorrência de reações oxidativas, que levam à liberação de energia e à liberação de dióxido de carbono do corpo, que é formado como resultado de metabolismo.

O processo que ocorre nos pulmões e consiste na troca de gases entre o sangue e o meio ambiente (o ar que entra nos alvéolos é denominado respiração externa, pulmonar, ou ventilação.

Como resultado das trocas gasosas nos pulmões, o sangue fica saturado de oxigênio e perde dióxido de carbono, ou seja, novamente torna-se capaz de transportar oxigênio para os tecidos.

A renovação da composição gasosa do ambiente interno do corpo ocorre devido à circulação sanguínea. Função de transporte realizada pelo sangue devido à dissolução física de CO 2 e O 2 nele contido e sua ligação aos componentes do sangue. Assim, a hemoglobina é capaz de entrar em uma reação reversível com o oxigênio, e a ligação do CO 2 ocorre como resultado da formação de compostos reversíveis de bicarbonato no plasma sanguíneo.

Consumo de oxigênio pelas células e implementação de reações oxidativas com a formação dióxido de carbono constitui a essência dos processos interno, ou respiração dos tecidos.

Assim, apenas um estudo consistente de todas as três partes da respiração pode dar uma ideia de um dos processos fisiológicos mais complexos.

Para estudar respiração externa(ventilação pulmonar), são utilizadas trocas gasosas nos pulmões e tecidos, bem como transporte de gases no sangue vários métodos, permitindo avaliar função respiratória em repouso, durante a atividade física e diversas influências no corpo.

TRABALHO DE LABORATÓRIO Nº 1

PNEUMOGRAFIA

A pneumografia é um registro movimentos respiratórios. Ele permite determinar a frequência e profundidade da respiração, bem como a relação entre a duração da inspiração e da expiração. No adulto, o número de movimentos respiratórios é de 12 a 18 por minuto, nas crianças a respiração é mais frequente. No trabalho físico dobra ou mais. Durante o trabalho muscular, tanto a frequência quanto a profundidade da respiração mudam. Mudanças no ritmo da respiração e em sua profundidade são observadas durante a deglutição, fala, após prender a respiração, etc.

Não há pausas entre as duas fases da respiração: a inspiração se transforma diretamente em expiração e a expiração em inspiração.

Via de regra, a inspiração é ligeiramente mais curta que a expiração. O tempo de inspiração está relacionado ao tempo de expiração, como 11h12 ou mesmo 10h14.

Além dos movimentos respiratórios rítmicos que proporcionam ventilação aos pulmões, movimentos respiratórios especiais podem ser observados ao longo do tempo. Alguns deles surgem reflexivamente (movimentos respiratórios protetores: tosse, espirro), outros voluntariamente, em conexão com a fonação (fala, canto, recitação, etc.).

Registro de movimentos respiratórios peito realizado usando dispositivo especial- pneumógrafo. O registro resultante - um pneumograma - permite avaliar: a duração das fases respiratórias - inspiração e expiração, frequência respiratória, profundidade relativa, dependência da frequência e profundidade da respiração em estado fisiológico corpo - descanso, trabalho, etc.

A pneumografia baseia-se no princípio da transmissão aérea dos movimentos respiratórios do tórax para uma alavanca de escrita.

O pneumógrafo mais utilizado atualmente é uma câmara oblonga de borracha colocada em uma capa de tecido, hermeticamente conectada por um tubo de borracha à cápsula de Marais. A cada inspiração, o tórax se expande e comprime o ar no pneumógrafo. Essa pressão é transmitida para a cavidade da cápsula de Marais, sua tampa de borracha elástica sobe e a alavanca apoiada nela escreve um pneumograma.

Dependendo dos sensores utilizados, a pneumografia pode ser realizada jeitos diferentes. O mais simples e acessível para registrar os movimentos respiratórios é um sensor pneumático com cápsula de Marais. Para pneumografia, podem ser usados ​​reostatos, extensômetros e sensores capacitivos, mas neste caso são necessários dispositivos eletrônicos de amplificação e registro.

Para trabalhar você precisa de: quimógrafo, manguito do esfigmomanômetro, cápsula de Marais, tripé, camiseta, tubos de borracha, cronômetro, solução de amônia. O objeto de pesquisa é uma pessoa.

Execução de trabalho. Monte a instalação para registro dos movimentos respiratórios, conforme mostrado na Fig. 1, A. O manguito do esfigmomanômetro é fixado na parte mais móvel do tórax do sujeito (para respiração abdominal será o terço inferior, para respiração torácica - o terço médio do tórax) e é conectado por meio de um tee e borracha tubos para a cápsula de Marais. Através do tee, abrindo a braçadeira, uma pequena quantidade de ar é introduzida no sistema de gravação, certificando-se de que muito alta pressão a membrana de borracha da cápsula não rompeu. Depois de certificar-se de que o pneumógrafo está devidamente reforçado e os movimentos do tórax são transmitidos para a alavanca da cápsula de Marais, conte o número de movimentos respiratórios por minuto e, a seguir, posicione o escriba tangencialmente ao quimógrafo. Ligue o quimógrafo e o cronômetro e comece a registrar o pneumograma (o sujeito não deve olhar para o pneumograma).

Arroz. 1. Pneumografia.

A - registro gráfico da respiração pela cápsula Marais; B - pneumogramas registrados durante a ação vários fatores causando alterações na respiração: 1 - manguito largo; 2 - tubo de borracha; 3 – tee; 4 - cápsula de Marais; 5 – quimógrafo; 6 - contador de tempo; 7 - tripé universal; a - respiração calma; b - ao inalar vapor de amônia; c - durante uma conversa; d - após hiperventilação; d - após prender a respiração voluntariamente; e - durante a atividade física; b"-e" - marcas da influência aplicada.

Os seguintes tipos de respiração são registrados em um quimógrafo:

1) respiração calma;

2) respiração profunda(o sujeito inspira e expira voluntariamente várias vezes - capacidade vital pulmões);

3) respirar depois atividade física. Para isso, pede-se ao sujeito, sem retirar o pneumógrafo, que faça 10-12 agachamentos. Ao mesmo tempo, para que em decorrência de choques bruscos de ar o pneu da cápsula Marey não se rompa, uma pinça Pean é utilizada para comprimir o tubo de borracha que conecta o pneumógrafo à cápsula. Imediatamente após o término do agachamento, a pinça é retirada e os movimentos respiratórios são registrados);

4) respirar durante a recitação, fala, riso (preste atenção em como muda a duração da inspiração e expiração);

5) respirar ao tossir. Para fazer isso, o sujeito faz vários movimentos de tosse expiratórios voluntários;

6) falta de ar - dispneia causada pela retenção da respiração. O experimento é realizado em próximo pedido. Depois de registrar a respiração normal (eipnéia) com o sujeito sentado, peça-lhe que prenda a respiração enquanto expira. Normalmente, após 20-30 segundos, ocorre a restauração involuntária da respiração, e a frequência e profundidade dos movimentos respiratórios tornam-se significativamente maiores e é observada falta de ar;

7) alteração da respiração com diminuição do dióxido de carbono no ar alveolar e no sangue, o que é conseguido pela hiperventilação dos pulmões. O sujeito faz movimentos respiratórios profundos e frequentes até sentir uma leve tontura, após o que experimenta atraso natural respiração (apneia);

8) ao engolir;

9) ao inalar vapor de amônia (algodão umedecido com solução de amônia é levado ao nariz do sujeito de teste).

Alguns pneumogramas são mostrados na Fig. 1,B.

Cole os pneumogramas resultantes em seu caderno. Calcule o número de movimentos respiratórios em 1 minuto em condições diferentes registro de pneumograma. Determine em que fase da respiração ocorrem a deglutição e a fala. Compare a natureza das mudanças na respiração sob a influência de vários fatores de exposição.

TRABALHO DE LABORATÓRIO Nº 2

ESPIROMETRIA

A espirometria é um método para determinar a capacidade vital dos pulmões e seus volumes de ar constituintes. A capacidade vital (CV) é a maior quantidade de ar que uma pessoa pode exalar após uma inspiração máxima. Na Fig. A Figura 2 mostra os volumes e capacidades pulmonares que caracterizam o estado funcional dos pulmões, bem como um pneumograma que explica a ligação entre os volumes e capacidades pulmonares e os movimentos respiratórios. Status funcional pulmões depende da idade, altura, sexo, desenvolvimento físico e uma série de outros fatores. Para avaliar a função respiratória de uma determinada pessoa, os volumes pulmonares medidos devem ser comparados com valores apropriados. Os valores adequados são calculados por meio de fórmulas ou determinados por meio de nomogramas (Fig. 3), desvios de ± 15% são considerados insignificantes. Para medir a capacidade vital e os volumes de seus componentes, é utilizado um espirômetro seco (Fig. 4).

Arroz. 2. Espirograma. Volumes e capacidades pulmonares:

ROVD - volume de reserva inspiratória; DO - volume corrente; ROvyd - volume de reserva expiratória; OO - volume residual; Evd - capacidade inspiratória; CRF - capacidade residual funcional; Capacidade vital – capacidade vital dos pulmões; CPT - capacidade pulmonar total.

Volumes pulmonares:

Volume de reserva inspiratória(ROVD) - o volume máximo de ar que uma pessoa pode inalar após uma respiração tranquila.

Volume de reserva expiratória(ROvyd) - o volume máximo de ar que uma pessoa pode expirar após uma expiração silenciosa.

Volume residual(OO) é o volume de gás nos pulmões após a expiração máxima.

Capacidade inspiratória(Evd) é o volume máximo de ar que uma pessoa pode inspirar após uma expiração tranquila.

Capacidade residual funcional(CRF) é o volume de gás que permanece nos pulmões após uma inspiração silenciosa.

Capacidade vital dos pulmões(VC) – o volume máximo de ar que pode ser exalado após uma inspiração máxima.

Capacidade pulmonar total(Oel) - o volume de gases nos pulmões após inspiração máxima.

Para trabalhar você precisa de: espirômetro seco, clipe nasal, bocal, álcool, algodão. O objeto de pesquisa é uma pessoa.

A vantagem de um espirômetro seco é que ele é portátil e fácil de usar. Um espirômetro seco é uma turbina de ar girada por uma corrente de ar exalado. A rotação da turbina é transmitida através de uma cadeia cinemática para a seta do dispositivo. Para parar a agulha no final da expiração, o espirômetro está equipado com um dispositivo de freio. O volume de ar medido é determinado usando a escala do dispositivo. A escala pode ser girada, permitindo que o ponteiro seja zerado antes de cada medição. O ar é exalado dos pulmões através de um bocal.

Execução de trabalho. O bocal do espirômetro é limpo com algodão umedecido em álcool. Após uma inspiração máxima, o sujeito expira o mais profundamente possível no espirômetro. A capacidade vital vital é determinada usando a escala do espirômetro. A precisão dos resultados aumenta se a capacidade vital for medida várias vezes e o valor médio for calculado. Para medições repetidas, é necessário definir a posição inicial da escala do espirômetro a cada vez. Para fazer isso, a escala de medição de um espirômetro seco é girada e a divisão zero da escala é alinhada com a seta.

A capacidade vital vital é determinada com o sujeito em pé, sentado e deitado, bem como após atividade física (20 agachamentos em 30 segundos). Observe a diferença nos resultados da medição.

Em seguida, o sujeito faz várias exalações silenciosas no espirômetro. Ao mesmo tempo, é contado o número de movimentos respiratórios. Dividindo as leituras do espirômetro pelo número de exalações feitas no espirômetro, determine volume corrente ar.

Arroz. 3. Nomograma para determinação do valor adequado da capacidade vital.

Arroz. 4. Espirômetro de ar seco.

Para determinar volume de reserva expiratória Após a próxima expiração silenciosa, o sujeito expira ao máximo no espirômetro. O volume de reserva expiratório é determinado pela escala do espirômetro. Repita as medições várias vezes e calcule o valor médio.

Volume de reserva inspiratória pode ser determinado de duas maneiras: calculado e medido com um espirômetro. Para calculá-lo, é necessário subtrair a soma dos volumes de ar respiratório e de reserva (exalação) do valor da capacidade vital. Ao medir o volume de reserva inspiratório com um espirômetro, um certo volume de ar é aspirado e o sujeito, após uma inspiração silenciosa, respira ao máximo pelo espirômetro. A diferença entre o volume inicial de ar no espirômetro e o volume restante após respire fundo, corresponde ao volume de reserva inspiratória.

Para determinar volume residual ar não existem métodos diretos, então os indiretos são usados. Eles podem ser baseados em princípios diferentes. Para isso, são utilizadas, por exemplo, pletismografia, oxigemometria e medição da concentração de gases indicadores (hélio, nitrogênio). Acredita-se que normalmente o volume residual seja de 25 a 30% da capacidade vital.

O espirômetro permite definir uma série de outras características atividade respiratória. Um deles é magnitude ventilação pulmonar. Para determiná-lo, o número de ciclos respiratórios por minuto é multiplicado pelo volume corrente. Assim, em um minuto, normalmente são trocados cerca de 6.000 ml de ar entre o corpo e o meio ambiente.

Ventilação alveolar= frequência respiratória x (volume corrente - volume do espaço “morto”).

Ao estabelecer parâmetros respiratórios, é possível avaliar a intensidade do metabolismo do corpo, determinando o consumo de oxigênio.

Durante o trabalho é importante saber se os valores obtidos para pessoa específica, dentro dos limites normais. Para tanto, foram desenvolvidos nomogramas e fórmulas especiais que levam em consideração a correlação caracteristicas individuais funções da respiração externa e fatores como sexo, altura, idade, etc.

O valor adequado da capacidade vital dos pulmões é calculado usando as fórmulas (Guminsky A.A., Leontyeva N.N., Marinova K.V., 1990):

para homens -

VC = ((altura (cm) x 0,052) – (idade (anos) x 0,022)) - 3,60;

para mulheres -

VC = ((altura (cm) x 0,041) - (idade (anos) x 0,018)) - 2,68.

para meninos de 8 a 12 anos -

VC = ((altura (cm) x 0,052) - (idade (anos) x 0,022)) - 4,6;

para meninos de 13 a 16 anos-

VC = ((altura (cm) x 0,052) - (idade (anos) x 0,022)) - 4,2;

para meninas de 8 a 16 anos -

VC = ((altura (cm) x 0,041) - (idade (anos) x 0,018)) - 3,7.

Aos 16-17 anos, a capacidade vital dos pulmões atinge valores característicos de um adulto.

Resultados do trabalho e seu desenho. 1. Insira os resultados da medição na Tabela 1 e calcule o valor vital médio.

tabela 1

2. Compare os resultados das medições da capacidade vital (repouso) em pé e sentado. 3. Compare os resultados das medições da capacidade vital em pé (em repouso) com os resultados obtidos após a atividade física. 4. Calcule o % do valor adequado, conhecendo o indicador de capacidade vital obtido pela medição em pé (repouso) e a capacidade vital adequada (calculada pela fórmula):

GELfato. x 100 (%).

5. Compare o valor da CV medido pelo espirômetro com a CV adequada encontrada usando o nomograma. Calcule o volume residual, bem como as capacidades pulmonares: capacidade pulmonar total, capacidade inspiratória e capacidade residual funcional. 6. Tire conclusões.

TRABALHO DE LABORATÓRIO Nº 3

DETERMINAÇÃO DO VOLUME MINUTO DE RESPIRAÇÃO (MOV) E VOLUME PULMONAR

(VOLUME DE RESERVA TIDATÓRIA E INSPIRACIONAL

E VOLUME DE RESERVA EXPIRATORAL)

A ventilação é determinada pelo volume de ar inspirado ou expirado por unidade de tempo. O volume minuto de respiração (MRV) geralmente é medido. Seu valor em respiração calma 6-9 litros. A ventilação dos pulmões depende da profundidade e frequência da respiração, que em repouso é de 16 por 1 minuto (de 12 a 18). O volume minuto de respiração é igual a:

MOD = PARA x BH,

onde DO - volume corrente; FR - frequência respiratória.

Para trabalhar você precisa de: espirômetro seco, clipe nasal, álcool, algodão. O objeto de pesquisa é uma pessoa.

Execução de trabalho. Para determinar o volume de ar respiratório, o sujeito de teste deve expirar calmamente no espirômetro após uma inspiração calma e determinar o volume corrente (TI). Para determinar o volume de reserva expiratório (VRE), após uma expiração calma e normal no espaço circundante, expire profundamente no espirômetro. Para determinar o volume de reserva inspiratório (IRV), coloque o cilindro interno do espirômetro em algum nível (3000-5000) e, a seguir, respirando calmamente a atmosfera, segurando o nariz, respire ao máximo no espirômetro. Repita todas as medições três vezes. O volume de reserva inspiratório pode ser determinado pela diferença:

ROVD = VITAL - (DO - ROvyd)

Utilizando o método de cálculo, determine a soma de DO, ROvd e ROvd, que compõe a capacidade vital dos pulmões (CV).

Resultados do trabalho e seu desenho. 1. Apresente os dados obtidos na forma da tabela 2.

2. Calcule o volume minuto de respiração.

mesa 2

TRABALHO DE LABORATÓRIO Nº 4

Taxa de respiração - o número de inalações e exalações por unidade de tempo. Um adulto faz em média 15 a 17 movimentos respiratórios por minuto. A formação é de grande importância. Em pessoas treinadas, os movimentos respiratórios ocorrem mais lentamente e chegam a 6 a 8 respirações por minuto. Assim, em recém-nascidos, a FR depende de uma série de fatores. Quando em pé, a FR é maior do que quando sentado ou deitado. Durante o sono, a respiração é menos frequente (cerca de 1/5).

Durante o trabalho muscular, a respiração aumenta 2 a 3 vezes, atingindo 40-45 ciclos por minuto ou mais em alguns tipos de exercícios esportivos. A temperatura afeta a frequência respiratória ambiente, emoções, trabalho mental.

Profundidade da respiração ou volume corrente - a quantidade de ar que uma pessoa inspira e expira durante a respiração tranquila. Durante cada movimento respiratório, são trocados 300-800 ml de ar nos pulmões. O volume corrente (VC) diminui com o aumento da frequência respiratória.

Volume respiratório minuto- a quantidade de ar que passa pelos pulmões por minuto. É determinado pelo produto da quantidade de ar inspirado pelo número de movimentos respiratórios em 1 minuto: MOD = DO x RR.

Em um adulto, o MOD é de 5 a 6 litros. Mudanças relacionadas à idade os indicadores de respiração externa são apresentados na tabela. 27.

Mesa 27. Indicadores de respiração externa (de acordo com: Kripkova, 1990)

A respiração de um bebê recém-nascido é rápida e superficial e está sujeita a flutuações significativas. Com a idade, ocorre diminuição da frequência respiratória, aumento do volume corrente e da ventilação pulmonar. Devido à frequência respiratória mais elevada, as crianças têm um volume respiratório minuto significativamente maior (calculado por 1 kg de peso) do que os adultos.

A ventilação pode variar dependendo do comportamento da criança. Nos primeiros meses de vida, a ansiedade, o choro e os gritos aumentam a ventilação em 2 a 3 vezes, principalmente devido ao aumento da profundidade da respiração.

O trabalho muscular aumenta o volume minuto da respiração em proporção à magnitude da carga. Quanto mais velhas são as crianças, mais intenso é o trabalho muscular que conseguem realizar e mais aumenta a sua ventilação. Porém, sob a influência do treinamento, o mesmo trabalho pode ser realizado com menor aumento de ventilação. Ao mesmo tempo, crianças treinadas são capazes de aumentar o volume respiratório minuto durante o trabalho para mais de alto nível do que seus pares que não estão envolvidos exercício físico(citado de: Marcosyan, 1969). Com a idade, o efeito do treinamento é mais pronunciado e, em adolescentes de 14 a 15 anos, o treinamento causa as mesmas alterações significativas na ventilação pulmonar que nos adultos.

Capacidade vital dos pulmões- a maior quantidade de ar que pode ser exalada após uma inspiração máxima. A capacidade vital (CV) é importante característica funcional respiração e consiste em volume corrente, volume de reserva inspiratório e volume de reserva expiratório.

Em repouso, o volume corrente é pequeno comparado ao volume total de ar nos pulmões. Portanto, uma pessoa pode inspirar e expirar um grande volume adicional. Volume de reserva inspiratória(PO vd) - a quantidade de ar que uma pessoa pode inalar adicionalmente após inalação normal e tem 1500-2000 ml. Volume de reserva expiratória(Exalação RO) - a quantidade de ar que uma pessoa pode expirar adicionalmente após uma expiração silenciosa; seu tamanho é 1000-1500 ml.

Mesmo após a expiração mais profunda, uma certa quantidade de ar permanece nos alvéolos e nas vias aéreas dos pulmões - isso volume residual(OO). No entanto, durante a respiração tranquila, permanece significativamente mais ar nos pulmões do que o volume residual. A quantidade de ar que permanece nos pulmões após uma expiração silenciosa é chamada capacidade residual funcional(INIMIGO). Consiste no volume pulmonar residual e no volume de reserva expiratório.

Maior quantidade A quantidade de ar que enche completamente os pulmões é chamada de capacidade pulmonar total (CPT). Inclui o volume de ar residual e a capacidade vital dos pulmões. A relação entre volumes e capacidades pulmonares é apresentada na Fig. 8 (Atl., p. 169). A capacidade vital muda com a idade (Tabela 28). Como a medição da capacidade vital dos pulmões requer a participação ativa e consciente da própria criança, ela é medida em crianças de 4 a 5 anos de idade.

Aos 16-17 anos, a capacidade vital dos pulmões atinge valores característicos de um adulto. A capacidade vital dos pulmões é indicador importante desenvolvimento físico.

Mesa 28. Capacidade vital média dos pulmões, ml (de acordo com: Kripkova, 1990)

COM infância e até os 18-19 anos a capacidade vital dos pulmões aumenta, dos 18 aos 35 anos permanece constante e a partir dos 40 anos diminui. Isso se deve à diminuição da elasticidade dos pulmões e da mobilidade do tórax.

A capacidade vital dos pulmões depende de vários fatores, nomeadamente comprimento corporal, peso e sexo. Para avaliar a capacidade vital, o valor adequado é calculado por meio de fórmulas especiais:

para homens:

VC deve = [(altura, cm∙ 0,052)] - [(idade, anos ∙ 0,022)] - 3,60;

para mulheres:

VC deve = [(altura, cm∙ 0,041)] - [(idade, anos ∙ 0,018)] - 2,68;

para meninos de 8 a 10 anos:

VC deve = [(altura, cm∙ 0,052)] - [(idade, anos ∙ 0,022)] - 4,6;

para meninos de 13 a 16 anos:

VC deve = [(altura, cm∙ 0,052)] - [(idade, anos ∙ 0,022)] - 4,2

para meninas de 8 a 16 anos:

VC deve = [(altura, cm∙ 0,041)] - [(idade, anos ∙ 0,018)] - 3,7

As mulheres têm capacidade vital 25% menor que os homens; em pessoas treinadas é maior do que em pessoas não treinadas. É especialmente alto quando se pratica esportes como natação, corrida, esqui, remo, etc. Assim, por exemplo, para remadores é 5.500 ml, para nadadores - 4.900 ml, ginastas - 4.300 ml, jogadores de futebol - 4.200 ml, levantadores de peso - cerca de 4.000 ml. Para determinar a capacidade vital dos pulmões, é utilizado um aparelho espirômetro (método espirométrico). É composto por um recipiente com água e outro recipiente com capacidade de pelo menos 6 litros colocado de cabeça para baixo, contendo ar. Um sistema de tubos está conectado ao fundo deste segundo recipiente. O sujeito respira por esses tubos, de modo que o ar em seus pulmões e no vaso forma um único sistema.

Troca gasosa

Conteúdo de gases nos alvéolos. Durante o ato de inspirar e expirar, a pessoa ventila constantemente os pulmões, mantendo composição do gás. Uma pessoa inala o ar atmosférico de alto teor oxigênio (20,9%) e baixo conteúdo dióxido de carbono (0,03%). O ar expirado contém 16,3% de oxigênio e 4% de dióxido de carbono. Ao inspirar, de 450 ml de ar atmosférico inalado, apenas cerca de 300 ml entram nos pulmões e aproximadamente 150 ml permanecem nas vias aéreas e não participam das trocas gasosas. Ao expirar, que segue a inspiração, esse ar é expelido inalterado, ou seja, não difere em composição do ar atmosférico. É por isso que é chamado de ar morto, ou prejudicial, espaço. O ar que chega aos pulmões é aqui misturado com 3.000 ml de ar já nos alvéolos. A mistura gasosa nos alvéolos envolvida nas trocas gasosas é chamada ar alveolar. A porção de ar que entra é pequena em comparação com o volume ao qual é adicionado, portanto a renovação completa de todo o ar nos pulmões é um processo lento e intermitente. A troca entre o ar atmosférico e o alveolar tem pouco efeito sobre o ar alveolar, e sua composição permanece praticamente constante, como pode ser visto na Tabela. 29.

Mesa 29. Composição do ar inspirado, alveolar e expirado, em%

Ao comparar a composição do ar alveolar com a composição do ar inspirado e expirado, fica claro que o corpo retém um quinto do oxigênio que entra para suas necessidades, enquanto a quantidade de CO 2 no ar expirado é 100 vezes maior. Além disso quantidade que entra no corpo quando inalada. Comparado ao ar inalado, contém menos oxigênio, mas mais CO 2. O ar alveolar entra em contato próximo com o sangue, e a composição do gás depende de sua composição Sangue arterial.

As crianças têm uma composição diferente do ar exalado e alveolar: quanto mais novas as crianças, menor é a sua percentagem de dióxido de carbono e quanto maior a percentagem de oxigénio no ar exalado e alveolar, respectivamente, menor é a percentagem de oxigénio utilizado (Tabela 30) . Consequentemente, as crianças apresentam baixa eficiência da ventilação pulmonar. Portanto, para o mesmo volume de oxigênio consumido e dióxido de carbono liberado, uma criança precisa ventilar mais os pulmões do que os adultos.

Mesa 30. Composição do ar exalado e alveolar
(dados médios para: Shalkov, 1957; comp. Por: Marcosyan, 1969)

Como as crianças pequenas respiram de forma frequente e superficial, uma grande proporção do volume corrente é o volume do espaço “morto”. Como resultado, o ar exalado consiste mais em ar atmosférico e tem uma menor percentagem de dióxido de carbono e uma menor percentagem de oxigénio utilizado a partir de um determinado volume de respiração. Como resultado, a eficiência da ventilação em crianças é baixa. Apesar do aumento da porcentagem de oxigênio no ar alveolar em comparação com adultos em crianças, isso não é significativo, uma vez que 14-15% de oxigênio nos alvéolos é suficiente para saturar completamente a hemoglobina no sangue. Mais oxigênio do que o ligado à hemoglobina não pode passar para o sangue arterial. Nível baixo O conteúdo de dióxido de carbono no ar alveolar em crianças indica seu menor conteúdo no sangue arterial em comparação aos adultos.

Troca de gases nos pulmões. A troca gasosa nos pulmões ocorre como resultado da difusão do oxigênio do ar alveolar para o sangue e do dióxido de carbono do sangue para o ar alveolar. A difusão ocorre devido à diferença na pressão parcial desses gases no ar alveolar e sua saturação no sangue.

Pressão parcial- esta é a parte da pressão total que representa a participação de um determinado gás na mistura de gases. A pressão parcial de oxigênio nos alvéolos (100 mm Hg) é significativamente maior que a voltagem de O2 sangue venoso, entrando nos capilares dos pulmões (40 mm Hg). Os parâmetros de pressão parcial para CO 2 têm valor oposto - 46 mm Hg. Arte. no início dos capilares pulmonares e 40 mm Hg. Arte. nos alvéolos. A pressão parcial e a tensão do oxigênio e do dióxido de carbono nos pulmões são fornecidas na tabela. 31.

Mesa 31. Pressão parcial e tensão de oxigênio e dióxido de carbono nos pulmões, mmHg. Arte.

Esses gradientes de pressão (diferenças) são força motriz difusão de O 2 e CO 2, ou seja, trocas gasosas nos pulmões.

A capacidade de difusão de oxigênio dos pulmões é muito alta. Isto é devido grande quantia alvéolos (centenas de milhões), sua grande superfície de troca gasosa (cerca de 100 m2), bem como a pequena espessura (cerca de 1 mícron) da membrana alveolar. A capacidade de difusão do oxigênio nos pulmões em humanos é de cerca de 25 ml/min por 1 mmHg. Arte. Para o dióxido de carbono, devido à sua alta solubilidade na membrana pulmonar, a capacidade de difusão é 24 vezes maior.

A difusão do oxigênio é garantida por uma diferença de pressão parcial de cerca de 60 mmHg. Art., E dióxido de carbono - apenas cerca de 6 mm Hg. Arte. O tempo para o sangue fluir pelos capilares do pequeno círculo (cerca de 0,8 s) é suficiente para equalizar completamente a pressão parcial e a tensão dos gases: o oxigênio se dissolve no sangue e o dióxido de carbono passa para o ar alveolar. A transição do dióxido de carbono para o ar alveolar com uma diferença de pressão relativamente pequena é explicada pela alta capacidade de difusão deste gás (Atl., Fig. 7, p. 168).

Assim, ocorre uma troca constante de oxigênio e dióxido de carbono nos capilares pulmonares. Como resultado dessa troca, o sangue fica saturado de oxigênio e livre de dióxido de carbono.

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Comum a todas as células vivas é o processo de quebra de moléculas orgânicas através de uma série sucessiva de reações enzimáticas, resultando na liberação de energia. Quase qualquer processo em que a oxidação de substâncias orgânicas leva à liberação de energia química é denominado respirando. Se precisar de oxigênio, então respiração é chamadaaeróbico, e se as reações ocorrerem na ausência de oxigênio - anaeróbico respirando. Para todos os tecidos de vertebrados e humanos, a principal fonte de energia são os processos oxidação aeróbica, que ocorrem nas mitocôndrias de células adaptadas para converter a energia de oxidação em energia de compostos de reserva de alta energia, como o ATP. A sequência de reações pelas quais as células do corpo humano utilizam a energia das ligações das moléculas orgânicas é chamada interno, tecido ou celular respirando.

A respiração dos animais superiores e do homem é entendida como um conjunto de processos que garantem o fornecimento de oxigênio ao meio interno do corpo e sua utilização para oxidação. matéria orgânica e remoção de dióxido de carbono do corpo.

A função da respiração em humanos é realizada por:

1) respiração externa ou pulmonar, que realiza trocas gasosas entre o ambiente externo e interno do corpo (entre ar e sangue);
2) circulação sanguínea, que garante o transporte de gases de e para os tecidos;
3) sangue como meio específico de transporte de gases;
4) respiração interna ou tecidual, que realiza processo imediato oxidação celular;
5) significa regulação neuro-humoral respirando.

O resultado da atividade do sistema respiratório externo é o enriquecimento do sangue com oxigênio e a liberação do excesso de dióxido de carbono.

Mudanças na composição gasosa do sangue nos pulmões são garantidas por três processos:

1) ventilação contínua dos alvéolos para manter a composição gasosa normal do ar alveolar;
2) difusão de gases através da membrana alvéolo-capilar em volume suficiente para atingir o equilíbrio na pressão de oxigênio e dióxido de carbono no ar alveolar e no sangue;
3) fluxo sanguíneo contínuo nos capilares dos pulmões de acordo com o volume de sua ventilação

Capacidade pulmonar

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Capacidade total. A quantidade de ar nos pulmões após inspiração máxima é a capacidade pulmonar total, cujo valor em um adulto é 4.100-6.000 ml (Fig. 8.1).
Consiste na capacidade vital dos pulmões, que é a quantidade de ar (3.000-4.800 ml) que sai dos pulmões durante a expiração mais profunda após a inspiração mais profunda, e
ar residual (1100-1200 ml), que ainda permanece nos pulmões após a expiração máxima.

Capacidade total = Capacidade vital + Volume residual

Capacidade vital compõe três volumes pulmonares:

1) volume corrente , representando o volume (400-500 ml) de ar inspirado e expirado durante cada ciclo respiratório;
2) volume de reservainalação (ar adicional), ou seja, o volume (1900-3300 ml) de ar que pode ser inalado durante uma inalação máxima após uma inalação normal;
3) volume de reserva expiratória (ar de reserva), ou seja, volume (700-1000 ml) que pode ser exalado quando expiração máxima após a expiração normal.

Capacidade vital = Volume de reserva inspiratória + Volume corrente + Volume de reserva expiratório

capacidade residual funcional. Durante a respiração tranquila, após a expiração, um volume de reserva expiratório e um volume residual permanecem nos pulmões. A soma desses volumes é chamada capacidade residual funcional, bem como capacidade pulmonar normal, capacidade de repouso, capacidade de equilíbrio, ar tampão.

capacidade residual funcional = Volume de reserva expiratória + Volume residual

Um dos principais métodos de avaliação da função ventilatória dos pulmões utilizados na prática do exame médico do trabalho é espirografia, que permite determinar volumes pulmonares estatísticos - capacidade vital dos pulmões (VC), capacidade residual funcional (CRF), volume pulmonar residual, capacidade pulmonar total, volumes pulmonares dinâmicos - volume corrente, volume minuto, ventilação máxima.

A capacidade de manter totalmente a composição dos gases no sangue arterial não garante a ausência de insuficiência pulmonar em pacientes com patologia broncopulmonar. A arterialização sanguínea pode ser mantida em nível próximo ao normal devido ao esforço excessivo compensatório dos mecanismos que a proporcionam, o que também é sinal de insuficiência pulmonar. Tais mecanismos incluem, em primeiro lugar, a função ventilação.

A adequação dos parâmetros de ventilação volumétrica é determinada por “ volumes pulmonares dinâmicos", que incluem volume corrente E volume minuto de respiração (MOV).

Volume corrente em repouso pessoa saudávelé cerca de 0,5 l. Devido MAUD obtido multiplicando a taxa metabólica basal necessária por um fator de 4,73. Os valores obtidos desta forma situam-se na faixa de 6 a 9 litros. No entanto, a comparação do valor real MAUD(determinado sob as condições da taxa metabólica basal ou próximo a ela) faz sentido apenas para uma avaliação sumária das alterações no valor, que pode incluir alterações na própria ventilação e distúrbios no consumo de oxigênio.

Para avaliar os desvios reais da ventilação da norma, é necessário levar em consideração Fator de utilização de oxigênio (KIO 2)- proporção de O 2 absorvido (em ml/min) para MAUD(em l/min).

Baseado fator de utilização de oxigênio a eficácia da ventilação pode ser avaliada. Em pessoas saudáveis, o IC é em média 40.

No QUIO 2 abaixo de 35 ml/l a ventilação é excessiva em relação ao oxigênio consumido ( hiperventilação), com o aumento QUIO 2 acima de 45 ml/l estamos falando hipoventilação.

Outra forma de expressar a eficiência das trocas gasosas da ventilação pulmonar é definindo equivalente respiratório, ou seja o volume de ar ventilado por 100 ml de oxigênio consumido: determine a proporção MAUDà quantidade de oxigênio consumido (ou dióxido de carbono - DE dióxido de carbono).

Em uma pessoa saudável, 100 ml de oxigênio consumido ou dióxido de carbono liberado são fornecidos por um volume de ar ventilado próximo a 3 l/min.

Em pacientes com patologia pulmonar distúrbios funcionais a eficiência das trocas gasosas é reduzida e o consumo de 100 ml de oxigênio requer mais ventilação do que em pessoas saudáveis.

Ao avaliar a eficácia da ventilação, um aumento taxa de respiração(BH) é considerado sinal típico Parada respiratória, é aconselhável levar isso em consideração durante o exame de parto: no grau I de insuficiência respiratória o RR não ultrapassa 24, no grau II chega a 28, no grau III o RR é muito grande.

Uma das principais características da respiração externa é o volume minuto de respiração (MVR). A ventilação é determinada pelo volume de ar inspirado ou expirado por unidade de tempo. MVR é o produto do volume corrente e da frequência dos ciclos respiratórios. Normalmente, em repouso, o DO é de 500 ml, a frequência dos ciclos respiratórios é de 12 a 16 por minuto, portanto o MOD é de 6 a 7 l/min. Ventilação máxima é o volume de ar que passa pelos pulmões em 1 minuto durante a frequência e profundidade máximas dos movimentos respiratórios.

Ventilação alveolar

Assim, a respiração externa, ou ventilação dos pulmões, garante que aproximadamente 500 ml de ar entrem nos pulmões durante cada inspiração (ANTES). A saturação do sangue com oxigênio e a remoção de dióxido de carbono ocorrem quando contato do sangue dos capilares pulmonares com o ar contido nos alvéolos. O ar alveolar é o ambiente gasoso interno do corpo de mamíferos e humanos. Seus parâmetros - teor de oxigênio e dióxido de carbono - são constantes. A quantidade de ar alveolar corresponde aproximadamente à capacidade residual funcional dos pulmões - a quantidade de ar que permanece nos pulmões após uma expiração tranquila, e normalmente é igual a 2.500 ml. É esse ar alveolar que é renovado pelo ar que entra pelo trato respiratório. ar atmosférico. Deve-se ter em mente que nem todo o ar inspirado participa das trocas gasosas pulmonares, mas apenas a parte que chega aos alvéolos. Portanto, para avaliar a eficácia das trocas gasosas pulmonares, não é tanto a ventilação pulmonar que é importante, mas a ventilação alveolar.

Como se sabe, parte do volume corrente não participa das trocas gasosas, preenchendo o espaço anatomicamente morto trato respiratório– aproximadamente 140 – 150 ml.

Além disso, existem alvéolos, que atualmente são ventilados, mas não abastecidos de sangue. Esta parte dos alvéolos é o espaço morto alveolar. A soma do espaço morto anatômico e alveolar é chamada de espaço morto funcional ou fisiológico. Aproximadamente 1/3 do volume corrente é devido à ventilação espaço morto, preenchido com ar, que não participa diretamente das trocas gasosas e apenas se move na luz das vias aéreas durante a inspiração e a expiração. Portanto, a ventilação dos espaços alveolares – ventilação alveolar – é a ventilação pulmonar menos a ventilação do espaço morto. Normalmente, a ventilação alveolar é de 70 a 75% do valor MOD.

O cálculo da ventilação alveolar é realizado de acordo com a fórmula: MAV = (DO - MP)  RR, onde MAV é ventilação alveolar minuto, DO - volume corrente, MP - volume do espaço morto, RR - frequência respiratória.

Figura 6. Correlação entre MOP e ventilação alveolar

Utilizamos esses dados para calcular outro valor que caracteriza a ventilação alveolar - coeficiente de ventilação alveolar . Este coeficiente mostra quanto do ar alveolar é renovado a cada respiração. Ao final de uma expiração tranquila, há cerca de 2.500 ml de ar (CRF) nos alvéolos; durante a inspiração, 350 ml de ar entram nos alvéolos, portanto, apenas 1/7 do ar alveolar é renovado (2.500/350 = 01/07).