Дыхательная система. Емкость легких постепенно увеличивается в процессе развития организма

Емкость легких постепенно увеличивается в процессе развития организма. В общей емкости различают ряд компонентов. Наиболее употребительно измерение жизненной емкости легких, т.е. количества воздуха, которое удается выдохнуть при максимально глубоком выдохе после максимально глубокого вдоха. Жизненную емкость легких измеряют у детей с 4—6 лет. Процедура измерения связана с необходимостью произвольно углубить дыхательное движение. Маленькие дети не в состоянии понять и выполнить такое задание. Величины жизненной емкости легких различаются в зависимости от особенностей развития ребенка, а также от условий жизни и воспитания. По мере роста ребенка жизненная емкость повышается. На пример, по материалам одного из исследований, жизненная емкость в 4 года оказалась равна в среднем 1100 мл, в 6 лет – 1200 мл, в 10 лет – 1700 мл и в 14 лет – 2500 мл (М.А. Шалков).

Жизненная емкость легких зависит от размеров тела. Поэтому при оценке данного показателя надо учитывать физическое развитие ребенка. Одним из приемов, применяемых для этой цели, является вычисление так называемого жизненного показателя, т.е. количества миллилитров жизненной емкости, приходящегося на 1 кг веса тела. Однако такой расчет может и не дать удовлетворительных результатов в связи со значительными индивидуальными колебаниями веса в различные периоды развития детей. Успешнее сопоставление с ростом. В одном из многих подобных исследований получены данные о том, что жизненная емкость легких у мальчиков старше 5 лет равна 2,157 × 10-3× Р2.81мл, а у девочек 1,858 × 10-3× Р2,82мл, где Р – рост в сантиметрах (Cook, De Munth, Hovatt, Hill).

Жизненная емкость легких при прочих равных условиях больше у детей, систематически занимающихся физическими упражнениями. У подростков в 13—14 лет можно наблюдать величины 3—4 л и более, соответственно до 130—150% и более от должной величины. Особенно велика жизненная емкость при занятиях видами спорта, развивающими выносливость, – плаванием, бегом, лыжами, греблей и пр. Увеличение жизненной емкости у юных спортсменов происходит благодаря росту и развитию организма под влиянием физических упражнений. Кроме того, тренировка увеличивает размах дыхательных движений, подвижность грудной клетки. В результате углубляется как вдох, так и выдох, и это также увеличивает емкость легких. Вместе с тем имеет значение отбор при комплектовании спортивных команд, школ или секций. Спортсменами часто становятся те дети, у которых легкие были хорошо развиты еще до тренировки.

Жизненная емкость легких складывается из величин дыхательного объема, резервного объема вдоха и резервного объема выдоха. При спокойном дыхании дыхательный объем составляет примерно 10—20%, резервный объем выдоха 30—40%, а резервный объем вдоха 45—55% жизненной емкости легких. Имеются методы, с помощью которых можно сравнительно просто измерить остаточный объем воздуха, остающийся в легких после максимально глубокого выдоха. Измерение остаточного объема связано с определением другой величины, важной для оценки объемов легких. Это величина функциональной остаточной емкости, т.е. суммы остаточного объема и резервного объема выдоха. Функциональная остаточная емкость соответствует количеству воздуха, остающемуся в легких после спокойного выдоха. Изменения ее по мере роста ребенка хорошо коррелируют с длиной тела. Cook, De Muth, Hovatt, Hill дают следующие формулы функциональной остаточной емкости (Ф.О.Е.) в миллилитрах.

Ф.О.Е. = 7,312 × 10-4× Р2,93мальчиков

Ф.О.Е. = 4,781 × 10-3× Р2,54девочек

Измерение остаточного объема позволяет рассчитать общую емкость, т.е. сумму жизненной емкости и остаточного объема. У детей в возрасте от 5 до 17 лет остаточный объем составляет в среднем 20– 24% общей емкости легких, примерно столько же, сколько у взрослых людей. У тренированных детей, систематически занимающихся спортом, остаточный объем равен несколько меньшей доле общей емкости, в среднем 18%. Следовательно, спортсмены могут сделать более полный выдох. Понятно, что при этом абсолютные величины остаточного объема больше у спортсменов, как и величины жизненной емкости. Практически интересно вычисление так называемого коэффициента функциональной остаточной емкости, т.е. отношения остаточного объема к резервному объему выдоха. Оба объема должны быть вычислены для этой цели в процентах от общей емкости легких. Коэффициент функциональной остаточной емкости меньше у юных спортсменов по сравнению с нетренированными детьми. В одном из подобных исследований получены средние данные: у юных пловцов 10—16 лет 73,2+3,2%, а у их нетренированных сверстников 92,0+3,2% (А.И. Осипов). Такие большие различия связаны с тем, что у спортсменов относительные величины остаточного объема меньше, а резервного объема выдоха больше, чем у нетренированных. Противоположно направленные сдвиги этих показателей делают особенно ощутимыми различия их отношений.

В абсолютных цифрах минутный объем дыхания повышается с возрастом в соответствии с увеличением обмена веществ. Как и уровень обмена, относительные величины легочной вентиляции, пересчитанные на 1 кг веса или на 1 м² поверхности тела, оказываются тем меньше, чем старше дети (табл. 2.4). Вследствие замедления и углубления дыхательных движений дыхательный объем увеличивается с возрастом в большей степени по сравнению с вентиляцией легких.

Таблица 2.4

Показатели вентиляции легких

(средние данные по М.А. Шалкову)

Мышечная деятельность повышает минутный объем дыхания более или менее пропорционально тяжести нагрузки. Чем старше дети, тем более интенсивную мышечную работу могут они выполнить и тем больше может у них увеличиться вентиляция легких во время работы.

Под влиянием тренировки удается выполнять одну и ту же работу при меньшем увеличении вентиляции легких. В то же время тренированные дети способны увеличить свой минутный объем дыхания при работе до более высокого уровня по сравнению с их сверстниками, не занимающимися физическими упражнениями (А.Н. Крестовников, Н.В. Зимкин). Чем старше дети, тем больше может сказаться на них эффект тренировки и тем большие изменения могут произойти в их организме под влиянием физических упражнений. В 14—15 лет тренировка вызывает у подростков почти столь же значительные сдвиги, как у взрослых людей. В 10—12 лет возможность подобных изменений дыхания и газообмена заметно меньше.

Предела увеличения дыхания (так называемой максимальной вентиляции легких) нельзя достигнуть при мышечной работе. Настоящий максимум получается только при произвольном учащении и углублении дыхания в течение 15—20 секунд. Затем результат пересчитывается на минуту. Величину максимальной вентиляции легких, так же как и жизненную емкость, удается измерить только у достаточно больших детей, после того как ребенок окажется в состоянии понять и выполнить подобное задание. Иногда пользуются также понятием о резерве дыхания, т.е. о разнице между максимальной вентиляцией (пределом) и минутным объемом дыхания в данных условиях наблюдения.

Предел дыхания увеличивается с возрастом. По результатам одного из подобных исследований, максимальная вентиляция легких оказалась в 6 лет равна в среднем 42 л/мин, в 10 лет – 48 л/мин, а в 14 лет – уже 68 л/мин (М.А. Шалков). Для оценки максимальной вентиляции принято сравнивать результаты измерения с должными величинами, рассчитанными по различным формулам. В таких формулах исходят из возможного углубления дыхания, т. е. жизненной емкости легких и оптимального (для достижения предела) учащения дыхания. Формула Дембо позволяет определить максимальную вентиляцию легких в литрах. Она равна половине должной жизненной емкости легких в литрах, умноженной на 35. Чем больше у данного лица предел дыхания при произвольной гипервентиляции, тем больше при прочих равных условиях можно увеличить вентиляцию и при мышечной работе. У юных спортсменов предел дыхания оказывается больше, чем у их нетренированных сверстников и часто достигает 150—200% от должной величины. В табл. 2.4 представлены средние данные одного из подобных исследований, проведенного у школьников в возрасте 10—16 лет.

Легочная вентиляция обеспечивает обмен газов между атмосферой и альвеолами. Чем моложе дети, тем меньше у них процент углекислого газа и тем больше процент кислорода в выдыхаемом и в альвеолярном воздухе. Соответственно меньше также процент использования кислорода (табл. 2.5). Это значит, что у маленьких детей легочная вентиляция менее эффективна, чем у взрослых. На один и тот же объем потребленного кислорода и выделяемого углекислого газа ребенку нужно больше вентилировать легкие, чем взрослым людям. Эту зависимость удобно выразить величиной так называемого дыхательного эквивалента, равного частному от деления минутного объема дыхания на потребление кислорода в минуту, умноженному на 10. По данным М.А. Шалкова, он уменьшается с 3,8 в 1-й месяц жизни до 2,4 в 14 лет.

Таблица 2.5

Средние величины максимальной вентиляции легких

(по А.Т. Осипову)

Низкую эффективность вентиляции у маленьких детей можно объяснить, по-видимому, их частым и поверхностным дыханием. При поверхностном дыхании относительно большую долю дыхательного объема составляет объем «мертвого» пространства. Вследствие этого альвеолярная вентиляция, т.е. воздух, фактически участвующий в газообмене, составляет относительно меньшую часть минутного объема.

В результате выдыхаемый воздух состоит в большей степени из воздуха «мертвого» пространства, т.е. из атмосферного воздуха, и в нем меньше оказывается процент выделения углекислого газа и процент использования кислорода из данного объема дыхания.

В зависимости от состояния ребенка вентиляция может быть более или менее эффективной. Многие юные спортсмены вентилируют свои легкие эффективнее, чем их нетренированные сверстники. У спортсменов часто бывают относительно более высокие проценты выделения углекислого газа и использования кислорода, чем у детей, не занимающихся спортом. Однако при систематическом изучении многих юных спортсменов обнаруживается, что эффективность вентиляции у них может не отличаться от уровня нетренированных сверстников. Повышение обмена при мышечной работе обычно приводит к тому, что полнее используется вентилирующий легкие воздух. При утомлении или в случаях, когда работа слишком тяжела для недостаточно тренированного ребенка, выделение углекислого газа и использование кислорода, наоборот, снижаются.

Дата добавления: 2015-05-06