Легочная вентиляция. 
Возрастная анатомия и физиология. Т.2 опорно-двигательная и висцеральные системы

Непрерывную смену воздуха в легких называют легочной вентиляцией. Ее показателем может быть минутный объем легких, т. е. количество воздуха, выдыхаемое за минуту. Величина минутного объема определяется произведением числа дыхательных движений в минуту на объем одного вдоха (350—500 мл).

У женщин величина минутного объема может быть равна 3—5 л, а у мужчин — 6—8 л. Эта величина зависит от возраста, пола и физического развития человека (его массы и роста), уровня окислительных процессов. Минутный объем значительно увеличивается при физической работе и может достигать 50—100 л/мин. Величина минутного объема легочной вентиляции недостаточно отражает эффективность дыхания. При одной и той же величине минутного объема в легких может обмениваться разное количество воздуха. Так, спортсмен может осуществлять 10 глубоких вдохов и выдохов в минуту при объеме дыхательных движений 600 см³ (минутный объем у него будет равен 6000 см³).

Нетренированный человек может сделать 20 вдохов и выдохов, но поверхностных (дыхательный объем равен 300 см³) — его величина минутного объема будет тоже равна 6000 см³. Но у спортсмена в легкие попадает 2/3 дыхательного объема (600 см³ — 160 см³ = 440 см³), а у нетренированного человека обменивается значительно меньше воздуха (300 см³ — 160 см³ = = 140 см³), т. е. ½ дыхательного объема. Из этого можно сделать вывод, что редкое, но глубокое дыхание более эффективно, так как при этом в альвеолярном воздухе осуществляется больший обмен газов.

С возрастом ритм и частота дыхательных движений изменяются. У новорожденных и грудных детей дыхание аритмичное: глубокое дыхание сменяется поверхностным, паузы между вдохами и выдохами неравномерны. Продолжительность вдоха и выдоха у детей короче, чем у взрослых: вдох равен 0,5—0,6 с (у взрослых — 0,98—2,82 с), выдох — 0,7—1 с (у взрослых — от 1,62 до 5,75 с). Некоторые исследователи считают, что у новорожденных в первые дни жизни вдох на 25% продолжительнее выдоха. Преобладает мнение, что уже с момента рождения устанавливается такое же, как и у взрослых, соотношение между вдохом и выдохом: вдох короче выдоха.

У новорожденного объем вдыхаемого воздуха составляет 20 см³; у годовалого ребенка — 60 см³; в 6 лет — 160 см³;

в 14 лет — 300 см³; у взрослых — 300—800 см³. При столь незначительном объеме вдыхаемого воздуха потребность в кислороде у ребенка в два раза больше, чем у взрослого. Увеличение легочной вентиляции у детей обеспечивается большей частотой дыхательных движений: у новорожденного — 30—70 вдохов в минуту, у детей трех — пяти лет — до 30,15—16 лет — до 12—18, у взрослых — 14—16 вдохов в минуту.

У мальчиков и девочек до восьми-девяти лет отмечается смешанный тип дыхания за счет движений грудной клетки и сокращений диафрагмы. Начиная с этого возраста, в характере дыхательных движений появляются половые различия, которые устанавливаются к 13—15 годам: у девочек преобладает грудной тип дыхания за счет сокращения межреберных мышц, у мальчиков — брюшной — за счет сокращения диафрагмы.

В связи с легкой возбудимостью дыхательного центра частота дыхания у детей колеблется не только в пределах одной возрастной группы, но и у одного и того же ребенка в течение дня (более спокойное дыхание можно наблюдать во время сна). До восьми лет частота дыхания у мальчиков больше, чем у девочек. К периоду полового созревания частота дыхания у девочек становится больше, и это соотношение сохраняется в течение всей жизни. Частота дыхания у детей значительно больше, чем у взрослых, она изменяется под влиянием различных воздействий: увеличивается при психическом возбуждении, небольших физических упражнениях, незначительном повышении температуры тела и окружающей среды.

Показатели дыхательного и минутного объемов легких с возрастом постепенно увеличиваются. Это связано с ростом и развитием грудной клетки и легких. У новорожденного ребенка легкие мало эластичны и относительно велики. Во время вдоха их объем увеличивается незначительно, всего на 10—15 мм³. Обеспечение организма кислородом происходит за счет увеличения частоты дыхания. Дыхательный объем легких увеличивается с возрастом вместе с уменьшением частоты дыхания. Относительный объем дыхания (отношение дыхательного объема к весу тела) у детей больше, чем у взрослых; у новорожденных он превышает эту величину у взрослых в два раза. Так, у взрослых людей отношение дыхательного объема воздуха к массе тела равно шести, у новорожденных — примерно 12. Это связано с высоким обменом веществ у детей и, следовательно, с большой потребностью растущего организма в кислороде. Относительно величины минутного объема дыхания (МОД) данные очень разнообразны. С возрастом МОД увеличивается в 10 раз, особенно на первом году жизни и в период полового созревания, но относительный минутный объем (отношение минутного объема дыхания к массе тела) уменьшается. У новорожденных и детей первого года жизни он в два раза больше, чем у взрослых. Это связано с тем, что у детей при одинаковом относительном дыхательном объеме частота дыхания в несколько раз больше, чем у взрослых, поэтому легочная вентиляция в пересчете на 1 кг массы тела у детей больше. Величина легочной вентиляции на 1 кг массы тела у новорожденных равна 400 мл, в пяти-шестилетнем возрасте она составляет 210 мл, в семь лет — 160, в 8—10 лет — 150, в 11—13 лет — 130—145, в 14 лет — 125, в 15—17 лет — 110 мл. Благодаря этому удовлетворяется потребность растущего организма в кислороде.

Величина ЖЕЛ увеличивается с возрастом в связи с ростом грудной клетки и легких. У ребенка первого месяца жизни она равна 130 мл, в год — 400—500 мл, в пять-шесть лет — 800—1200 мл, в 14—16 лет — 2500—2600 мл. С 18 до 25 лет ЖЕЛ является максимальной, а после 35—40 лет уменьшается. Она зависит от возраста, роста, типа дыхания, пола. У девочек ЖЕЛ на 100—200 мл меньше, чем у мальчиков.

Жизненная емкость легких является относительно постоянной величиной с колебаниями, не превышающими 100 мл, но она в значительной мере зависит от физического развития и тренированности детей. Наибольшая величина ЖЕЛ (до 6000 мл) отмечена у лыжников, гребцов, пловцов, бегунов. Увеличение ЖЕЛ происходит за счет роста альвеол.

Дыхательная поверхность легких и количество крови, протекающей через легкие в единицу времени, у детей относительно больше, чем у взрослых. В связи с большим развитием капиллярной сети в легких ребенка поверхность соприкосновения крови с альвеолярным воздухом у детей также относительно больше, чем у взрослых. Увеличение просвета дыхательных путей и повышение их эластичности приводят к снижению аэродинамического сопротивления легочной ткани. Все это способствует лучшему газообмену в легких растущего организма, что необходимо для обеспечения интенсивного обмена веществ.

У детей с возрастом изменяется дыхание при физической нагрузке: увеличивается частота дыхательных движений и почти не меняется дыхательный объем легких. Такое дыхание неэкономно и не может обеспечить длительного выполнения работы. Легочная вентиляция у детей при выполнении физической работы увеличивается от двух до семи раз, а при больших нагрузках, например при беге на средние дистанции, — почти до 20 раз.

Максимальное потребление кислорода (МПК) у взрослого человека в покое составляет 150—300 мл в минуту. У детей оно значительно меньше и увеличивается при работе. При выполнении физической работы у тренированных детей 10—13 лет МПК равно 49 мл на 1 кг веса тела в минуту, у нетренированных — 47,3 мл. Повышение потребления кислорода при работе у детей от 9 до 18 лет происходит одинаково и через три минуты достигает максимума: в первую минуту оно достигает 45% максимальной величины, во вторую — возрастает до 75%, а на третей — становится максимальной. Зависимость величины МПК от тренировки у детей проявляется меньше, чем у взрослых. У подростков быстрее достигается максимум в потреблении кислорода, но так как они не могут, подобно взрослым, длительно удерживать потребление кислорода на максимальном уровне, то быстрее прекращают работу.

По окончании работы восстановительный период (погашение «кислородного долга») у детей происходит быстрее, чем у взрослых. Восстановление начинается уже во время работы. У девушек и юношей 14—18 лет потребление кислорода и выделение углекислого газа во время восстановительного периода несколько больше, чем у взрослых. Погашение «кислородного долга» у младших школьников 8—12 лет при беге на 50 м протекает быстрее, чем у старших школьников, а при беге на 100 м — медленнее, чем у 12—16-летних. С возрастом уменьшается способность восстановления во время работы, а «кислородный долг» увеличивается. Величина кислородного долга на 1 кг массы у детей старшего возраста больше, чем у младших детей.

Абсолютная величина потребления кислорода у мальчиков восьми-девяти лет в два раза меньше, чем в 16—18 лет. У девочек при выполнении максимальной работы потребление кислорода меньше, чем у мальчиков, особенно в восемь—девять и в 16—18 лет. Все эго следует учитывать при занятиях физическим трудом и спортом с детьми различного возраста.