Вентиляция легких в обычных условиях осуществляется благодаря ритмическим сокращениям дыхательных мышц, которые делятся на инспираторные, способствующие вдоху, и экспираторные, способствующие выдоху. При спокойном дыхании активной фазой дыхания является вдох, выдох же выполняется пассивно. Экспираторные мышцы включаются в процесс вдоха при превышении максимальной волевой вентиляции на 50%.

Инспираторные мышцы принято делить на основные и вспомогательные (дополнительные). К основным вдыхательным мышцам относятся диафрагма, наружные межреберные мышцы, межхрящевая парастернальная часть внутренних межреберных мышц. Все эти мышцы, сокращаясь, способствуют увеличению объема грудной клетки в вертикальном, горизонтальном (фронтальном) и переднезаднем (сагиттальном) направлениях.

Важнейшей дыхательной мышцей является диафрагма, которая, прикрепляясь к нижним ребрам, образующим реберную дугу, во время вдоха напрягается и уплощается, а во время выдоха расслабляется и поднимается в виде купола.

К вспомогательным инспираторным мышцам относятся грудино-ключично-сосцевидная, лестничные, мышцы, поднимающие ребра, задние верхняя и нижняя зубчатые, квадратная поясницы, подвздошно-реберная, малая и большая грудные, подключичная, нижние пучки передней зубчатой, выпрямляющая позвоночник в грудном отделе, верхняя часть трапециевидной, передние мышцы шеи.

Экспираторными мышцами являются внутренние межреберные, за исключением их инспираторной части, а также прямые, внутренние и наружные косые, поперечные мышцы живота и грудной клетки, подреберные, задняя нижняя зубчатая, квадратная поясницы, подвздошно-реберная. При сокращении экспираторных мышц объем грудной клетки уменьшается.

Благодаря герметичности плевральной полости легкие и грудная клетка взаимодействуют как два эластических тела. После выдоха устанавливается равновесие между тракцией легких в сторону спадения и тягой грудной клетки в сторону увеличения объема приблизительно на уровне 35% максимального объема легких.

Спокойный вдох обычно равен объему, при котором эластические структуры грудной клетки полностью расслаблены (55% максимального вдоха). Уровень максимального вдоха определяется взаимодействием между усилиями вдыхательных мышц и противоположной тягой легких и грудной клетки, при этом ведущая роль принадлежит эластическому сопротивлению легких. Уровень максимального выдоха определяется сопротивлением сжатию грудной клетки, возрастающим по мере уменьшения объема легких.

В клинических условиях ФВД изучается с помощью спирографии, которая позволяет получить информацию о легочных объемах и бронхиальной проходимости.

Рис. 8.3. Легочные объемы: А – норма, В – при обструктивных изменениях.

Показатели, характеризующие легочные объемы и емкости: общая емкость легких (ОЕЛ), жизненная емкость легких (ЖЕЛ), средний дыхательный объем (СДО), резервный объем вдоха (РОвд), резервный объем выдоха (РОвыд) и остаточный объем легких (ООЛ). РОвыд и ООЛ составляют функциональную остаточную емкость (ФОЕ). Часть ОЕЛ, содержащую ДО и Ровд, принято называть емкостью вдоха (Евд). Величины ФОЕ, ЖЕЛ и ОЕЛ отражают главным образом механические свойства легких и грудной клетки. Величина ДО связана с объемом вентиляции, необходимым для поддержания оптимального газового состава альвеолярного воздуха.

Показатели, характеризующие бронхиальную проходимость: форсированная жизненная емкость легких (ФЖЕЛ), объем форсированного выдоха за 1 секунду (ОФВ1), продолжительность фаз дыхательного цикла, проба Тиффно–Вотчала (отношение ОФВ1 к ЖЕЛ в %), показатели кривой потока-объема. В последнем случае воздушный поток регистрируется графически в виде кривой и определяется в любой точке форсированного выдоха при любом объеме легких.

Количественная оценка кривой потока-объема позволяет оценить максимальную объемную скорость (МОС), пиковые объемные скорости форсированных вдоха и выдоха – ПОСвд и ПОСвыд, поток 25% ФЖЕЛ (объемная скорость первой четверти форсированного выдоха – ОС 25), поток 50 и 75% ФЖЕЛ (ОС 50 и ОС 75). Показатели МОС и ОС 25 определяются преимущественно развиваемыми мышечными усилиями. Показатель ОС 50 является мерой проходимости сегментарных бронхов, а ОС 75 – самых мелких бронхов.

Вентиляция легких определяется количественными показателями, из которых основным является минутный объем дыхания (МОД) – произведение ДО на частоту дыхания (ЧД) в минуту. Для суждения об адекватности МОД уровню основного обмена его сопоставляют с величиной потребления кислорода (VO2), которая определяется одновременно с МОД, или с должной величиной основного обмена. Коэффициент использования кислорода (КИО2) есть отношение VO2 к МОД. Если увеличение МОД связано с повышением основного обмена, а КИО2 при этом остается нормальным, то в этих случаях возрастание МОД обусловлено повышением газообмена (гиперпноэ). В других случаях повышения МОД коэффициент использования кислорода может быть снижен – гипервентиляция.

Из других показателей вентиляции легких имеют значение максимальная вентиляция легких (МВЛ) и резерв дыхания (РД) – разность между МВЛ и МОД.

Патологические процессы в легких сопровождаются различными нарушениями механики дыхания: при одних преобладают нарушения бронхиальной проходимости (обструктивные процессы), при других – снижение эластической растяжимости легких (рестриктивные или ограничительные процессы).

Основным элементом обструкции является затруднение выдоха, что при спирографическом исследовании проявляется снижением ОФВ1 и других показателей бронхиальной проходимости, особенно выдоха, а также уменьшение ЖЕЛ и увеличение ООЛ.

При рестриктивном варианте нарушений вентиляционной способности наиболее характерным признаком является уменьшение общей емкости и жизненной емкости легких с нормальной скоростью форсированного выдоха.

Смешанный вариант вентиляционных нарушений, когда сочетаются элементы обструкции и рестрикции, характеризуется уменьшением ЖЕЛ на фоне низких объемных скоростей, форсированного выдоха, т.е. такая же картина, как при далеко зашедшей обструкции.

Увеличение сопротивления воздушному потоку и снижение эластической растяжимости легких приводит к увеличению работы дыхания, нарушению распределения газа и крови в легких, что, в свою очередь, обусловливает возникновение альвеолярной гипоксии и в конце концов приводит к артериальной гипоксемии и гиперкапнии. В результате создается своеобразный порочный круг: для обеспечения потребления кислорода в условиях альвеолярной гипоксии развивается компенсаторная повышенная работа респираторного мышечного аппарата. Чтобы длительное время выполнять эту напряженную мышечную работу, требуется повышенный приток кислорода.

Чрезмерная работа скелетных мышц способствует их перенапряжению и, следовательно, возникновению мышечного дисбаланса. Кроме того, появляются изменения в мышцах как ограниченные образования в виде плотных болезненных тяжей или как повышенное напряжение всей мышцы. Эти изменения выявляются прежде всего в мышцах, которые связаны с ВПП и легкими общей сегментарной иннервацией (сегментарные мышцы). Однако изменение состояния мышечного тонуса можно обнаружить и в других, достаточно отдаленных мышцах вследствие того, что в биомеханическом отношении мышцы различных частей тела тесно связаны между собой, составляя единые двигательные цепи. Кроме мышечных нарушений, появляются болезненность и напряжение кожи (над и под ключицами, в области грудины, реберных дуг спереди и сзади, над лопатками), изменения в соединительной ткани (в области затылка, между позвоночником и лопатками, на грудной клетке слева и справа от позвоночника, по ходу VI–X ребер, под ключицами, в области грудины и слева и справа от нее), требующие коррекции с помощью массажа.