Занятие 1
Общие принципы
Дыхание: определение, значение, 5 этапов дыхательного процесса. Понятие о внешнем дыхании. Конвекционный и диффузионный транспорт при переносе дыхательных газов.
Легочная вентиляция
Функциональная анатомия дыхательной системы: дыхательные пути и газообменная поверхность легких, висцеральная и париетальная плевра, плевральная щель, грудная клетка, дыхательные мышцы. Кровоснабжение легких: сосуды малого круга и бронхиальные сосуды.
Легочные объемы и емкости. Спирография. Измерение остаточного объема легких. Значение жизненной емкости легких и функциональной остаточной емкости. Мертвое пространство: анатомическое и функциональное, их физиологическое и диагностическое значение.
Показатели вентиляции: минутный объем дыхания, альвеолярная вентиляция, максимальная вентиляция легких. Методы их определения, функциональное и диагностическое значение, соотношения с легочными объемами
Механика дыхания
Механизм спокойного вдоха и выдоха. Роль инспираторных мышц и эластической тяги легких. Механизм форсированного выдоха. Изменения альвеолярного давления во время вдоха и выдоха.
Силы, действующие в дыхательной системе в ходе дыхательного цикла. Происхождение эластической тяги легких: роль эластических волокон и поверхностного натяжения альвеолярной жидкости, легочный сурфактант и его значение. Причина растянутого состояния легких в покое: опережающий рост грудной клетки по сравнению с легочной тканью с момента рождения. Соотношение между упругими силами легких и грудной клетки и силой дыхательных мышц в покое, на высоте вдоха и в процессе выдоха.
Роль упругих сил, действующих в грудной полости, для дыхания и кровообращения. Плевральное давление как показатель упругих сил. Изменение плеврального давления в ходе дыхательного цикла. Регистрация внутрипищеводного давления как показателя внутригрудного давления.
Аэродинамика дыхания. Количественное описание воздушного потока в дыхательных путях. Динамическое закрытие дыхательных путей, эффект «воздушной ловушки». Зависимость скорости выдоха от аэродинамического сопротивления дыхательных путей и эластической тяги легких. Обструктивные состояния и их причины. Показатели скорости воздушного потока и их измерение – спирография, пневмотахометрия (пик-флоуметрия). ОФВ1 и отношение ОФВ1/ФЖЕЛ.
Основные вопросы
- Что такое спирометрия?
- Какие существуют легочные объемы и емкости?
- Что такое мертвое пространство?
- Что такое МОД, МВЛ, АВ?
- Какие мышцы отвечают за дыхание?
- Каков механизм вдоха?
- Каков механизм выдоха?
- Каково происхождение эластической тяги легких?
- Каковы природа и роль сурфактанта?
Занятие 2
Транспорт газов кровью
Общие принципы
Формы содержания газов в жидкостях. Показатели содержания газов в газовых смесях и жидкостях: фракционное содержание газа в смеси, парциальное давление газа в смеси и жидкости, объемная концентрация газа в жидкости. Физический смысл и физиологическое значение этих показателей. Разность парциальных давлений газа как движущая сила диффузии. Связь между парциальным давлением и объемной концентрацией газа в жидкости. Сатурационные кривые.
Транспорт кислорода
Формы переноса кислорода в крови. Гемоглобин, его структура, локализация, количество и свойства. Характер связи кислорода с гемоглобином. Сатурационная кривая для кислорода, значение ее горизонтального и наклонного участков. Сдвиги сатурационной кривой для кислорода при изменениях температуры, pH и pCO2, их физиологическое значение. Механизмы изменения сродства гемоглобина к кислороду при изменениях температуры, pH и pCO2.: аллостерические взаимодействия между центрами связывания H+, CO2 и O2. Кривая диссоциации оксигемоглобина. Связь между объемной концентрацией кислорода в крови, насыщением гемоглобина кислородом, количеством гемоглобина и кислородной емкостью гемоглобина. Значения парциального давления и объемной концентрации кислорода в артериальной и венозной крови. Методы определения парциального давления, объемной концентрации и насыщения гемоглобина кислородом (полярография, метод Ван-Слайка, оксигемометрия, пульс-оксиметрия). Различия в гемоглобине взрослого (HbA) и плода (HbF), их физиологическое значение. Патологические формы гемоглобина (метгемоглобин, карбоксигемоглобин), причины и патологические последствия их образования. Роль метгемоглобинредуктазы в поддержании необходимой степени окисления железа. Методы определения содержания нормальных и патологических форм гемоглобина (колориметрия, спектрофотометрия). 2,3-дифосфоглицерат, его влияние на сродство гемоглобина к кислороду и сатурационную кривую кислорода.
Транспорт углекислого газа
Формы транспорта углекислого газа кровью (транспортные фракции). Механизм их образования. Роль карбоангидразы, гемоглобина, хлор-бикарбонатного обменника. Последовательность реакций при образовании транспортных фракций углекислого газа. Сатурационная кривая для углекислого газа, ее сдвиг при изменении парциального давления кислорода. Механизм и физиологическое значение этого сдвига. Значения парциального давления и объемной концентрации углекислого газа в артериальной и венозной крови.
Буферные свойства гемоглобина. Изменение этих свойств при изменениях парциального давления кислорода, механизм и физиологическое значение этого эффекта.
Дыхание при повышенном давлении (в барокамере) и пониженном давлении (в условиях высокогорья). Кессонная болезнь. Причины использования кислородно-гелиевой смеси при глубоководных погружениях.
Внешнее дыхание
Цель внешнего дыхания – постоянство парциальных давлений дыхательных газов в артериальной крови. Три компонента внешнего дыхания – вентиляция, диффузия и перфузия.
Легочная диффузия. Факторы, определяющие диффузию. Нормальное соотношение между парциальными давлениями дыхательных газов в альвеолярном воздухе и артериальной крови.
Вентиляционно-перфузионное отношение. Изменения парциальных давлений дыхательных газов при сдвигах вентиляционно-перфузионного отношения. Нормальные значения вентиляционно-перфузионного отношения. Гипоксическая вазоконстрикция и ее роль в поддержании вентиляционно-перфузионного отношения.
Равномерность вентиляционно-перфузионного отношения, ее значения для нормальной функции внешнего дыхания. Причины нарушений внешнего дыхания при неравномерности вентиляционно-перфузионного отношения.