Физиология дыхания

Физиология дыхания
Занятие №1
Тема: Процесс дыхания, его функции. Внешнее дыхание и его роль в поддержании
оптимального уровня кислорода и углекислого газа в альвеолярном воздухе.
Газообмен и транспорт газов кровью.
Цель занятия: Изучить биомеханику вдоха и выдоха. Обучить студента определению
показателей внешнего дыхания. Изучить закономерность транспорта газов в
организме.
Вопросы для самоподготовки.
1. Сущность и стадии дыхания.
2. Биомеханика дыхательных движений (роль дыхательных мышц, движений ребер,
альвеолярного, внутриплеврального и транспульмонального давлений) в
механизме внешнего дыхания.
3. Пневмоторакс и вызываемые им изменения биомеханических параметров.
Физиологическая роль сурфактанта.
4. Лёгочная вентиляция. Лёгочные объемы и емкости. Частота дыхания.
5. Анатомическое и альвеолярное мертвое пространство. Значение воздухоносных
путей. Газовый состав вдыхаемого, выдыхаемого и альвеолярного воздуха.
6. Относительное постоянство газового состава альвеолярного воздуха и его
значение. Механизмы, обеспечивающие его постоянство.
7. Механика дыхания (растяжимость легких, сопротивление дыхательных путей,
работа дыхания).
8. Диффузия газов через аэрогематический барьер и в тканях. Значение работ И.М.
Сеченова. Парциальное давление газов в альвеолярном воздухе, в артериальной и
венозной крови, в межтканевой жидкости и тканях.
9. Газообмен и транспорт О2. Кривые диссоциации оксигемоглобина. Кислородная
емкость крови. Коэффициент утилизации О2 в различных условиях.
10. Газообмен и транспорт СО2. Значение карбоангидразы.
Задания для самостоятельной работы и демонстрации.
1. Изучить биомеханику вдоха и выдоха на модели Дондерса.
2. Определить жизненную емкость легких и легочные объемы методами спирометрии
и спирографии.
3. Определить минутный объем дыхания (МОД) у человека при различных
функциональных состояниях организма (в состоянии покоя и при физической
нагрузке) методами: спирографии, спирометрии и с помощью мешка Дугласа.
4. Графически зарегистрировать дыхательные движения грудной клетки при
различных функциональных состояниях организма методом пневмографии.
5. Определить максимальную скорость воздушного потока при форсированном вдохе
и выдохе методом пневмотахометрии.
6. Видеофильмы: ”Физиология внешнего дыхания “ и “Транспорт газов кровью“.
Обязательная литература.
1. Физиология человека. Под редакцией В.М. Покровского, Г.Ф. Коротко, том 1 . Изд.
”Медицина”, М.1997, стр. 401 – 422.
2. Практикум по нормальной физиологии. Под редакцией Н.А. Агаджаняна, А.В.
Коробкова. Изд. “Высшая школа”. М. 1983, стр. 97 –104.
3. Руководство к практическим занятиям по физиологии. Под редакцией Г.И.
Косицкого, В.А. Полянцева. Изд. “Медицина”. М. 1988, стр. 184 – 185.
Ситуационные задачи.
1. Два человека (одного возраста и телосложения) участвуют в беге на 1000м. В
конце дистанции МОД у первого составляет 12 л. при частоте дыхания 40 в мин. У
второго – 12 л. при частоте дыхания 60 в мин. Кто из этих людей является более
тренированным? За счет чего возрастает МОД у тренированного и
нетренированного человека?
2. Человек помещался в барокамеру, давление в которой 758 мм рт. ст. Какова
величина внутриплеврального давления у человека в момент вдоха и выдоха?
3. При сперометрии найдено, что ЖЕЛ испытуемого равна 4100 мл., а объем
дополнительного и резервного воздуха составляет 1800 мл каждый? Каков МОД,
если частота дыхания составляет 16 в мин?
4. За счет аппарата искусственного дыхания вредное пространство увеличилось до
250 мл. Рассчитать, какая часть альвеолярного воздуха, обновляется во время
каждого вдоха (дыхательный воздух – 500 мл, остаточный – 1000 мл, резервный –
1500 мл)
5. В герметической барокамере давление понизилось до 400 мм рт. ст. Как изменится
дыхание человека в этой камере и механизмы его обуславливающие?
Занятие №2.
Тема: Регуляция внешнего дыхания. Особенности дыхания при физической нагрузке и
при измененном парциальном давлении О2.
Цель занятия: Изучить структуру и локализацию дыхательного центра, узловые
механизмы саморегуляции дыхания и механизмы изменения внешнего дыхания
при повышении и понижении барометрического давления.
Вопросы для самоподготовки.
1. Структурно-функциональная организация дыхательного центра. Автоматия
дыхательного центра.
2. Генерация дыхательного ритма.
3. Рефлекторная регуляция дыхания. Механизмы смены дыхательных фаз.
Координация дыхания с другими функциями организма.
4. Гуморальная регуляция дыхания. Роль углекислоты, кислорода и рН крови.
Механизм первого вдоха новорожденного ребенка.
5. Особенности дыхания при физической нагрузке.
6. Дыхание при пониженном барометрическом давлении. Виды гипоксии.
7. Дыхание при высоком давлении, при дыхании чистым кислородом.
8. Диспноэ и патологические типы дыхания.
9. Недыхательные функции легких.
Занятия для самостоятельной работы и демонстрации.
1. Определить степень насыщения крови кислородом оксигемометрии в покое, при
гипо- и гипервентиляции.
2. Провести наблюдения за влиянием пониженного барометрического давления на
организм мыши.
Обязательная литература.
1. Физиология человека. Под редакцией В.М. Покровского, Г.Ф. Коротько, том 1
.Изд. “Медицина”, М. 1997, стр. 422 – 442.
2. Практикум по нормальной физиологии. Под ред. Н.А. Агаджаняна, А. В.
Коробкова. Изд. “Высшая школа”. М. 1983, стр. 108 - 109.
3. Руководство к практическим занятиям по физиологии. Под ред. Г.И. Косицкого,
В.А. Полянцева. Изд. “Медицина”. М. 1988, стр. 200 – 201.
4. Методические указания к практическим занятиям по нормальной физиологии. Изд.
СГМА, Ставрополь.
Методическое указание.
Задание №2.
Ход работы: 1. Под колпак насоса Камовского помещается высотометр и белую мышь.
Щель под колпаком герметизируется пластилином или вазелином. Регистрируется время и
начинается постепенное откачивание воздуха из-под колпака. Проводится наблюдение за
показаниями высотометра, поведением животного и изменениями ритма и частоты
дыхания.
При первой фазе гипоксемической гипоксии отмечается учащение дыхания, вызванное
снижением парциального давления О2 во вдыхаемом воздухе. Животное становится
беспокойным.
Вторая фаза гипоксии – появляется поверхностное и дыхание Чейн-Стокса, вызванное
снижением напряжения СО2 в крови, за счет увеличения легочной вентиляции. Возникает
порочный круг (гипоксия, сначала вызвавшая повышенную деятельность дыхательного
центра, приводит в дальнейшем к его недостаточной деятельности, а наступающая
вследствие этого недостаточность дыхания еще более увеличивает гипоксию).
Нарушается координация движений. Шерсть поднимается, становится влажной,
слизистые принимают синеватую окраску.
Третья фаза гипоксии – животное занимает боковое положение. Дыхание резкое,
прерывистое, судорожное. Гибель животного наступает вследствие паралича
дыхательного и сосудодвигательного центров.
2. Под колпак помещают другую мышь, которая находится под неглубоким наркозом
(эфирным). Ход проведения опыта тот же, что и в первой части. Наблюдают те же три
фазы гипоксии, но при иных показаниях высотометра.
Ситуационные задачи.
1. Больному с редким поверхностным дыханием дают дышать смесью О2 (96 – 97%) и
СО2 (4%): а) обязательно ли наличие СО2 в данном случае? б) целесообразно ли
дальнейшее увеличение содержания СО2 в смеси?
2. Чем объяснить, что насыщение крови О2 у плода повышено по сравнению с
насыщением крови О2 у взрослого человека?
3. У больного резко снизилось количество эритроцитов. Как изменится при этом
содержание диссоциированной в плазме угольной кислоты?
4. Как изменится дыхание испытуемого, если во вдыхаемом воздухе повышается
содержание О2?
5. Какой вид гипоксии возникает у больного с острым кровотечением?
6. Какими путями будет осуществляться поддержание постоянства газовой среды
организма, если человек длительное время пребывает в условиях высокогорья?
7. Какими путями будет осуществляться поддержание постоянства газового состава
крови при кратковременной мышечной работе?
Физиология обмена веществ и энергии. Питание.
Терморегуляция.
Занятие №1.
Тема: Превращение энергии. Общий и основной обмен энергии. Теоретические основы
питания. Механизмы теплообразования и теплоотдачи.
Цель занятия: Дать понятие энергетическому балансу организма и превращению энергии
в процессе обмена веществ. Изучить общий и основной обмены человека. Научить
методике определения энергетического обмена у человека, расчёту должной величины
основного обмена, принципу составления пищевого рациона. Изучить механизмы
терморегуляции.
Вопросы для самоподготовки:
1. Превращение энергии и общий обмен веществ. Виды энергии в организме. Законы
термодинамики, их значение для физиологии.
2. основной обмен энергии, его должные величины и определяющие его факторы.
Правило поверхности. Диагностическое значение основного обмена. Методы
исследования.
3. Энергетические затраты организма при различных видах труда. Специфически –
динамическое действие пищи. Регуляция обмена энергии.
4. Методы исследования энергообмена (прямая и непрямая калориметрия,
исследование валового обмена).
5. Дать определение калорическому эквиваленту кислорода, дыхательному
коэффициенту. Их величины и значение в энергетическом обмене.
6. Питание. Калорические коэффициенты питательных веществ. Усвояемость пищи.
Изодинамия питательных веществ, нормы питания. Принципы составления
пищевых рационов.
7. Температура тела и изотермия.
8. Химическая и физическая терморегуляция.
9. Регуляция изотермии. Гипотермия и гипертермия.
Задание для самостоятельной работы и демонстрации.
1. Определить расход энергии у человека при относительном покое и при физической
нагрузке по методу Дугласа – Холдейна.
2. Рассчитать должный основной обмен по таблицам Гарриса и Бенедикта для
человека.
3. Вычислить процент отклонения основного обмена по формуле Рида.
4. Рассчитать калорийность пищевого рациона.
5. Измерить температуру тела в подмышечной впадине, в области лба, в области
конца пальца. Выявить роль кровообращения в поддержании температуры
различных участков тела.
Обязательная литература
1. Физиология человека. Под. ред. В.М. Покровского, Г.Ф. Коротько, Том II. Изд.
“Медицина”, М. 1997, стр. 106 – 140.
2. Практикум по нормальной физиологии. Под. ред. Н.А. Агаджаняна и А.В.
Коробкова. Изд. “Высшая школа”, М. 1983, стр. 110 – 115, 142 – 143.
3. Руководство к практическим занятиям по физиологии. Под. ред. Г.И. Косицкого,
В.А. Поляцева. Изд. ”Медицина”. М. 1988, стр. 211 – 212, 215 – 221.
Методическое указание к заданию №5
Электрический медицинский термометр ТЭМП – 60 предназначен для измерения
температуры в различных точках поверхностей, в мягких тканях и полостях тела человека.
Цена деления шкалы 0,2о С.
Подготовка к измерению температуры.
1. Выбрать датчик (подмышечный, кожный) и подключить его к прибору
штепсельным разъемом, соблюдая направление шпоночной головки (вверх).
2. Установить указатель на горизонтальную плоскость.
3. В положении “выключено” стрелка должна стоять на делении 16о (если нет, то
установить).
4. Поставить переключатель в положение “контроль” (вниз) и, вращая лимб
потенциометра – установить стрелку указателя на деление шкалы 42о.
5. Поставить переключатель в положение “включено”. Стрелка указателя
устанавливается на отметке шкалы, соответствующей температуре окружающего
воздуха.
Прибор готов к измерению.
а) подмышечный датчик применяется обычным способом (как ртутный термометр).
б) датчик для измерения температуры поверхности кожи приводится в
соприкосновение своим чувствительным элементом с выбранной для измерения
температуры точкой кожи. Датчик удерживается рукой 3 – 5 минут (до полного
установления стрелки указателя. При длительных непрерывных измерениях через
каждые 20 – 30 минут проверять величину рабочего тока (отметка 42о в положении
переключателя “контроль”).
Ситуационные задачи.
1. Чему равняется дыхательный коэффициент, если человек выдыхает воздух с
содержанием СО2 = 3,6% и О2 = 17% ?
2. Показания по прибору Холдейна, ёмкостью 10 мл, после поглощения СО2 = 9,57
мм, после поглощения О2 = 7,98 мм. Легочная вентиляция за мин. – 12 л. Каковы
энергетические затраты за 1 час?
3. Рабочий за 4 часа работы израсходовал 2050 ккал. Основной обмен его в сутки
1580 ккал. Чему равна рабочая нагрузка за 4 часа?
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Вопросы коллоквиума
Сущность и стадии дыхания. Его функции.
Внешнее дыхание. Биомеханика дыхательных движений (роль дыхательных мышц,
движений ребер и диаграммы).
Дать понятия альвеолярного, внутриплеврального и транспульмонального
давлений и показать их роль в механизме внешнего дыхания.
Эластические свойства легких и стенки грудной полости. Физиологическая роль
сурфактанта. Пневмоторакс и вызываемые им изменения биомеханических
параметров.
Легочная вентиляция. Неравномерность вентиляции разных отделов легких.
Анатомическое и альвеолярное мертвое пространство. Легочные объемы и
емкости.
Значение воздухоносных путей. Состав выдыхаемого, вдыхаемого и альвеолярного
воздуха. Относительное постоянство газового состава альвеолярного воздуха и его
значение. Механизмы, обеспечивающие его постоянство.
Диффузия газов через аэрогематический барьер и в тканях. Значение работ И.М.
Сеченова. Понятие парциального давления и напряжения газов и их величины в
альвеолярном воздухе, в артериальной и венозной крови, в межтканевой жидкости
и тканях. Взаимоотношения между вентиляцией альвеол и составом крови.
8. Газообмен и транспорт кислорода кровью. Кривая диссоциации оксигемоглобина,
её анализ. Кислородная емкость артериальной и венозной крови. Коэффициент
утилизации О2 в разных условиях.
9. Газообмен и транспорт углекислого газа кровью. Значение карбоангидразы. Формы
транспорта СО2. Количество СО2 в артериальной и венозной крови.
10. Структурно – функциональная организация дыхательного центра. Автоматия
дыхательного центра.
11. Генерация дыхательного ритма.
12. Рефлекторная регуляция дыхания. Механизмы смены дыхательных фаз. Рефлекс
Геринга – Брейера. Роль и значение блуждающего нерва в регуляции дыхания.
13. Роль гипоталамуса, лимбической системы и коры больших полушарий в регуляции
дыхания.
14. Гуморальная регуляция дыхания. Роль углекислоты, кислорода и рН крови.
Механизм первого вдоха новорожденного ребенка.
15. Дыхание при пониженном барометрическом давлении. Понятия гипоксемии и
гипоксии. Виды гипоксий.
16. Дыхание при высоком давлении и при дыхании чистым кислородом.
17. Дыхание при физической нагрузке. Периодическое дыхание.
18. Диспноэ и патологические типы дыхания. Недыхательные функции легких.
19. Понятие об обмене веществ и энергии в организме. Суть метаболизма, его
основные этапы и уровни. Пластическая и энергетическая роль питательных
веществ.
20. Превращение энергии. Виды энергии в организме. Законы термодинамики, их
значение для физиологии. Энергетический баланс организма.
21. Основной обмен энергии, его должные величины и определяющие его факторы.
Правило поверхности. Диагностическое значение основного обмена. Методы
исследования.
22. Валовый обмен. Энергозатраты организма при различных видах труда.
Специфически – динамическое действие пищи. Регуляция обмена энергии.
23. Методы исследования энергообмена (прямая и непрямая калориметрия,
исследование валового обмена).
24. Физиологические нормы питания в зависимости от возраста, вида труда и
состояния организма. Калорический коэффициент питательных веществ.
Усвояемость пищи. Правило изодинамии питательных веществ. Принципы
составления пищевых рационов.
25. Температура тела и изотермия.
26. Химическая и физическая терморегуляция.
27. Регуляция изотермии. Гипотермия и гипертермия.
1.
2.
3.
4.
5.
Ответы к ситуационным задачам.
Занятие №1
Первый. У тренированного за счет увеличения дыхательного воздуха, у
нетренированного за счёт увеличения частоты дыхания.
На вдохе 746 мм рт. ст., на выдохе 751 мм рт. ст.
8 л.
1/10
Дыхание станет чаще и поверхностней – реакция на гипоксический стимул.
Занятие №2
1. а) обязательно, б) увеличение СО2 нецелесообразно.
2. У плода увеличена способность гемоглобина связывать О2.
3. Уменьшится
4. Дыхание учащается.
5. Анемическая гипоксия.
6. Повышается количество гемоглобина в крови, вначале за счет выброса из
селезёнки эритроцитов, затем увеличивается сродство гемоглобина к кислороду,
увеличивается утилизация О2 тканями, изменениями МОД, ДО, частоты дыхания.
7. Изменение частоты дыхания и глубины его, изменением кислородной ёмкости
крови, изменение работы сердца, кровяного давления, перераспределение крови.
Особая роль принадлежит проприоцептивной стимуляции дыхательного центра.
Занятие №3
1. 0,89
2. 168 ккал
3. 1786 ккал.