III Международный конкурс
научно-исследовательских и творческих работ учащихся
«СТАРТ В НАУКЕ»
 
     

ОЦЕНКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ДЫХАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ В ПОДРОСТКОВОМ ВОЗРАСТЕ
Аглиуллина Н.В.
Автор работы награжден дипломом победителя второй степени
Диплом школьника      Диплом руководителя
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


Введение

Учащиеся 10 класса с первых дней учебы получили усиленную нагрузку, так как они осознанно пришли, чтобы подготовиться и успешно сдать ЕГЭ, но к концу сентября было замечено, что в целом учащиеся класса неактивны, выглядят усталыми, не справляются с поставленными задачами.

Все жизненно важные процессы у человека происходят с затратами энергии, но ее недостаток вызовет усталость и отразится на состоянии здоровья.

Дыхательная система поставляет кислород для окисления органических соединений и образования энергии в виде АТФ. Изменение дыхания и состояния дыхательной системы долгое время может проходить бессимптомно. Но имеется методика и прибор для определения хронических обструктивных болезней легких (ХОБЛ). Для этого необходимо оценить функциональное состояние системы, проведя скрининг ХОБЛ и пробы с задержкой дыхания.

Гипотеза: Предполагаем, что функциональное состояние дыхательной системы у учащихся 10 класса соответствует норме.

Цель: Выявить функциональное состояние дыхательной системы учащихся 10 класса.

Задачи: 1. Изучить литературу по данной теме.

2. Провести практическую часть, согласно методике.

3. Оформить результаты.

4. Сделать выводы.

Практическое значение проекта:

Практическое значение проекта состоит в том, что материал нашего проекта учитель биологии может использовать как дополнительный материал к уроку, а учащиеся ознакомятся с результатами индивидуально, где узнают, имеются ли у них отклонения от нормы функции дыхательной системы.

Глава 2. Литературный обзор

2.1. Дыхательная система

Дыхательная система человека — совокупность органов, обеспечивающих функцию внешнего дыхания человека (газообмен между вдыхаемым атмосферным воздухом и циркулирующей по малому кругу кровообращения кровью).

Различают верхние и нижние дыхательные пути. Символический переход верхних дыхательных путей в нижние осуществляется в месте пересечения пищеварительной и дыхательной систем в верхней части гортани.

Система верхних дыхательных путей состоит из полости носа, носоглотки и ротоглотки, а также частично ротовой полости, так как она тоже может быть использована для дыхания. Система нижних дыхательных путей состоит из гортани, трахеи, бронхов и лёгких.

Дыхательные пути обеспечивают связи окружающей среды с главными органами дыхательной системы — лёгкими. Лёгкие расположены в грудной полости в окружении костей и мышц грудной клетки. В лёгких осуществляется газообмен между атмосферным воздухом, достигшим лёгочных альвеол, и кровью, протекающей по лёгочным капиллярам, которые обеспечивают поступление кислорода в организм и удаление из него газообразных продуктов жизнедеятельности, в том числе — углекислого газа. Благодаря функциональной остаточной ёмкости (ФОЁ) лёгких в альвеолярном воздухе поддерживается относительно постоянное соотношение содержания кислорода и углекислого газа, так как ФОЁ в несколько раз больше дыхательного объёма (ДО). Без внешнего дыхания человеческий организм обычно может прожить до 5—7 минут (так называемая клиническая смерть), после чего наступают потеря сознания, необратимые изменения в мозге и его смерть (биологическая смерть).[4]

2.2.Функции дыхательной системы

Основные функции — дыхание, газообмен.

Дыхательная система участвует в таких важных функциях, как терморегуляция, голосообразование, обоняние, увлажнение вдыхаемого воздуха. Лёгочная ткань также играет важную роль в таких процессах, как: синтез гормонов, водно-солевой и липидный обмен. Дыхательная система также обеспечивает механическую и иммунную защиту от факторов внешней среды.

Дыхание — это процесс, с помощью которого клетки организма снабжаются кислородом, это стимулирует обменные реакции, необходимые для усвоения питательных веществ. Клетки превращают кислород в углекислый газ и возвращают его в кровь, чтобы вывести из организма.

Такой газовый обмен является основной, жизненно важной функцией дыхательной системы.

Взрослый человек, находясь в состоянии покоя, совершает в среднем 14 дыхательных движений в минуту. Взрослый человек делает 15-17 вдохов-выдохов в минуту, а новорождённый ребёнок делает 1 вдох в секунду. Вентиляция альвеол осуществляется чередованием вдоха и выдоха. При вдохе в альвеолы поступает атмосферный воздух, а при выдохе из альвеол удаляется воздух, насыщенный углекислым газом. Обычный спокойный вдох связан с деятельностью мышц диафрагмы и наружных межрёберных мышц. При вдохе диафрагма опускается, рёбра поднимаются, расстояние между ними увеличивается. При выдохе диафрагма поднимается, рёбра перемещаются вниз, расстояние между ними уменьшается.

По способу расширения грудной клетки различают два типа дыхания:

грудной тип (расширение грудной клетки производится путём поднятия рёбер), чаще наблюдается у женщин; брюшной тип (расширение грудной клетки производится путём уплощения диафрагмы), чаще наблюдается у мужчин.

В течение одного вдоха в лёгкие поступает 400—500 мл воздуха. Этот объём воздуха называется дыхательным объёмом (ДО). Максимально глубокий вдох составляет около 2 000 мл воздуха. После максимального выдоха в лёгких остаётся воздух, называемый остаточным объёмом лёгких. После спокойного выдоха в лёгких остаётся воздух, называемый функциональной остаточной ёмкостью (ФОЁ) лёгких. Дыхание — одна из немногих функций организма, которая может контролироваться сознательно и неосознанно. Виды дыхания: глубокое и поверхностное, частое и редкое, верхнее, среднее (грудное) и нижнее (брюшное). Особые виды дыхательных движений наблюдаются при икоте и смехе.[4]

2.3.Газообмен

Газообмен осуществляется в альвеолах лёгких, и в норме направлен на захват из вдыхаемого воздуха кислорода и выделение во внешнюю среду образованного в организме углекислого газа.

Из окружающей среды в организм непрерывно поступает кислород, который потребляется всеми клетками, органами и тканями; из организма выделяется образующийся в нём углекислый газ и незначительное количество других

газообразных продуктов метаболизма. Газообмен необходим почти для всех организмов, без него невозможен нормальный обмен веществ и энергии, а, следовательно, и сама жизнь.

Кислород, поступающий в ткани, используется для окисления продуктов, образующихся в итоге длинной цепи химических превращений углеводов,

жиров и белков. При этом образуются , вода, азотистые соединения и

освобождается энергия, используемая для поддержания температуры тела и выполнения работы.

При понижении температуры окружающей среды, газообмен у теплокровных животных (особенно у мелких) увеличивается в результате увеличения теплопродукции. Он увеличивается также после приёма пищи, особенно богатой белками. Наибольших величин газообмен достигает при мышечной деятельности. У человека при работе умеренной мощности он увеличивается, через 3-6 мин. При работе большой мощности газообмен непрерывно возрастает. Расчёт общего суточного расхода энергии у людей разных профессий и образа жизни, основанный на определениях газообмена, важен для нормирования питания.[1]

2.4. Исследования изменений газообмена

При стандартной физической работе применяются в физиологии труда и спорта, в клинике для оценки функционального состояния систем, участвующих в газообмене. Сравнительное постоянство газообмена при значительных изменениях парциального давления в окружающей среде, нарушениях работы органов дыхания и т. п. обеспечивается приспособительными реакциями систем, участвующих в газообмене и регулируемых нервной системой. У человека и животных газообмен принято исследовать в условиях полного покоя, натощак, при комфортной температуре среды (18—22 °C). Количества потребляемого при этом и освобождающейся энергии характеризуют основной обмен. Для исследования применяются методы, основанные на принципе открытой либо закрытой системы. В первом случае определяют количество выдыхаемого воздуха и его состав. Во втором случае дыхание происходит в закрытой системе (герметичной камере либо из спирографа, соединённого с дыхательными путями), в которой поглощается выделяемый .[6]

2.5. Регуляция дыхания

Дыхательный процесс — один из безусловных рефлексов человека, им управляет дыхательный центр, расположенный в стволе мозга, посылая нервные импульсы, которые передаются мышцам, задействованным во вдохе и выдохе. Диафрагма в ответ на эти импульсы сокращается и выравнивается, увеличивал объем грудной полости. При сокращении диафрагмы внешние

межреберные мышцы также сокращаются, расширяя грудную клетку наружу и вверх. Когда воздух достигает альвеол, начинается процесс газообмена. Выстилка альвеол содержит крошечные капилляры. В тонких стенках капилляров и альвеол идет диффузия газов — кислород поступает в кровь, которая затем

переносит его в ткани организма, а двуокись углерода переходит из капилляров в альвеолы и выводится из организма при выдохе. Считается, что каждое легкое содержит примерно 300 тысяч альвеол, общая поверхность которых достаточно велика, чтобы газообмен проходил очень быстро и эффективно.

Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) у мужчин составляет 3500-4500 мл, в

среднем 4000 мл. У женщин 3000-3500 мл. При расчётах необходимо обязательно учитывать, что в случаях определённых заболеваний показатели будут существенно отклоняться от стандартных нормативов.

ЖЕЛ состоит из:

1) общая ёмкость лёгких + функциональная остаточная ёмкость лёгких;

2) РОвд + РОвыд + ДО;

3) остаточная ёмкость лёгких + ДО.[4]

2.6. Жизненная емкость легких

Жизненная ёмкость лёгких (ЖЕЛ) — максимальное количество воздуха, которое может быть забрано в легкие после максимального выдоха.Взрослый здоровый человек при спокойном вдохе и выдохе вдыхает и выдыхает около 500 см3 воздуха. После спокойного выдоха можно дополнительно выдохнуть еще около 1500 см3 воздуха. Это так называемый резервный воздух. Таким образом, жизненная ёмкость лёгких представляет собой сумму дополнительного, дыхательного и резервного объемов и равна около 3500 см3. Остаточный и резервный воздух постоянно заполняют альвеолы легких при спокойном дыхании. Это так называемый альвеолярный воздух. Специальная тренировка быстро приводит к увеличению ЖЕЛ. Диагностическое значение приобретает снижение жизненной ёмкости лёгких ниже 80% должной ее величины. Вместе с остаточным объемом ЖЕЛ образует общую емкость легких (ОЕЛ). Во время физической нагрузки дыхательный объем возрастает за счет использования резервов вдоха и выдоха. Определяют ЖЕЛ с помощью спирографии. Для оценки индивидуальной величины ЖЕЛ на практике, принято сравнивать ее с так называемой должной ЖЕЛ (ДЖЕЛ), которую вычисляют по различным эмпирическим формулам: для мужчин ДЖЕЛ = 5,2´рост — 0,029´В - 3,2; для женщин ДЖЕЛ = 4,9´рост -0,019´В -3,76; для девочек 4-17 лет при росте от 1 до 1,75 м ДЖЕЛ = 3,75´рост-3,15; для мальчиков того же возраста при росте до 1,65 м ДЖЕЛ = 4,53´рост-3,9. Так же вычисляют при помощи таблиц. [3]

Глава 3. Материал и методика

Оценка функционального состояния дыхательной системы

Определение должной жизненной емкости легких (ДЖЕЛ).

Должная жизненная емкость легких – это величина, которая должна быть у человека согласно его возрасту, полу, росту и весу. ДЖЕЛ определяется с помощью формулы Антонии

ДЖЕЛ = ДОО × К где «ДОО» - должный основной обмен, определяемый с помощью таблицы Гарриса – Бенедикта. Данный показатель складывается из суммы двух чисел: первое число определяется по весу, второе – исходя из роста и возраста.

«К» - коэффициент, составляющий у женщин – 2,3, у мужчин – 2,6. Следует учесть, что в зависимости от конституционного типа и особенностей трудовой или спортивной деятельности возможны колебания данного показателя в пределах 15% . Произведите расчеты и определите свою должную жизненную емкость легких.

Скрининг ХОБЛ

Действия испытуемого во время теста:

  1. Глубоко вдохните, задержите дыхание.

  2. Вставьте и слегка прикусите мундштук.

  3. Выдыхайте с максимальной силой в течение 6 секунд.

Результат теста:

  1. Если стрелка указывает на зеленый цвет, то это норма, то есть спирометрия не требуется.

  2. Если стрелка указывает на желтый, оранжевый или красный цвет, то необходима спирометрия.

Отображаемые параметры:

Дисплей отображает объем форсированного выдоха и процентное выражение.

Функциональные пробы с задержкой дыхания.

а) Проба Штанге.

Измеряется максимальное время задержки дыхания после глубокого вдоха. При этом рот должен быть закрыт, а нос зажать пальцами.

Здоровые люди задерживают дыхание в среднем на 40-50 секунд, спортсмены высокой квалификации – да 5 минут, спортсменки – до 2,5 минут.

б) Проба Генчи.

После неглубокого вдоха сделать выдох и задержать дыхание.

У здоровых людей время задержки дыхания составляет 25- 30 секунд, спортсмены способны задержать дыхание на 60-90 секунд. Следует учесть, что при хроническом утомлении время задержки дыхания значительно уменьшается. Проведите исследования, установите значения величин проб Штанге и Генче своего организма, а также поясните наличие разницы данных параметров.[2]

Глава 4. Результаты

Расчет должной жизненной емкости легких

Участники

Рост

Вес

«К»- коэффициент

«ДОО»

«ДЖЕЛ = ДОО*К»

1

169

58

2,1

864+257=1121

2354

2

162

47

2,1

713+231=944

1982

3

162

50

2,1

754+231=985

2069

4

164

57

2,1

850+245=1092

2293

5

174

59

2,4

1219+870=2089

5014

6

172

60

2,4

1229+850=2099

5038

7

176

56

2,1

834+281=1115

2342

8

182

70

2,4

1325+886=2211

5307

9

192

72

2,4

1344+928=2272

5453

10

176

60

2,1

892+281=1173

2463

11

190

61

2,4

1238+926=2164

5194

12

183

91

2,4

1525+887=2412

5789

13

158

50

2,1

754+226=980

2058

14

180

59

2,4

1219+870=2089

5014

15

165

45

2,4

1085+810=1895

4548

16

162

50

2,1

754+244=998

2096

17

152

43

2,1

658+206=864

1814

18

171

54

2,1

809+268=1077

2262

19

160

55

2,1

823+231=1054

22135

20

180

72

2,4

1344+858=2202

5285

21

169

58

2,1

864+256=1120

2352

22

186

65

2,4

1277+940=2217

5321

23

164

53

2,1

795+245=1040

2184

24

160

57

2,1

850+230=1090

2289

25

170

59

2,1

878+268=1146

2407

26

170

51

2,1

768+266=1034

2171

27

184

67

2,4

1296+918=2214

5314

28

176

74

2,4

1363+880=2243

5383

29

165

50

2,1

754+245=999

2098

30

165

55

2,4

1181+772=1953

4687

Скрининг ХОБЛ

Участники

Возраст

Рост

Объем фиксированного выдоха

Объем фиксированного выдоха в процентах

1

15 лет

169

4,19

115%

2

16 лет

162

2,80

87%

3

15 лет

162

2,95

91%

4

16 лет

164

2,75

84%

5

16 лет

174

4,50

85%

6

16 лет

172

3,13

81%

7

16 лет

176

3,28

81%

8

16 лет

182

3,58

81%

9

15 лет

192

4,70

89%

10

16 лет

176

2,37

58%

11

15 лет

190

3,91

78%

12

16 лет

183

4,46

98%

13

15лет

158

2,65

88%

14

16 лет

180

3,72

86%

15

16 лет

165

2,43

71%

16

16 лет

162

2,76

85%

17

16 лет

152

2,5

93%

18

16 лет

171

2,51

66%

19

16 лет

160

2,79

89%

20

16 лет

180

4,51

103%

21

16 лет

169

2,94

82%

22

16 лет

186

4,01

83%

23

16 лет

164

2,28

70%

24

16 лет

160

3,01

96%

25

15 лет

170

3,41

92%

26

16 лет

170

2,96

80%

27

16 лет

184

3,42

73%

28

15 лет

176

3,74

92%

29

17 лет

165

3,36

99%

30

16 лет

165

3,57

107%

Функциональные пробы с задержкой дыхания

Участники

Задержка дыхания

(после глубокого вдоха)

Проба Штанге

(норма задержки дыхания на 40с.-50с.)

Задержка дыхания

(после глубокого выдоха)

Проба Генчи

(Норма задержки дыхания на

25с.-30 с.)

1

64c.

30с.

2

63с.

25с.

3

71с.

47с.

4

58с.

20с.

5

68с.

28с.

6

81с.

21с.

7

50с.

20с.

8

121с.

35с.

9

120с.

40с.

10

50с.

30с.

11

77с.

35с.

12

105с.

22с.

13

32с.

20с.

14

100с.

30с.

15

82с.

34с.

16

39с.

29с.

17

63с.

27с.

18

40с.

20с.

19

49с.

21с.

20

38с.

10с.

21

40с.

18с.

22

75с.

23с.

23

61с.

35с.

24

46с.

25с.

25

47с.

26с.

26

60с.

45с.

27

60с.

24с.

28

63с.

18с.

29

55с.

38с.

30

75с.

26с.

Глава 5. Выводы

Наша гипотеза о том, что функциональное состояние дыхательной системы учащихся 10 класса соответствует норме, не подтвердилась, так как выявили учащихся с нарушениями функционирования дыхательной системы, но все же большая часть класса имеет нормальное функционирование легких.

В результате скрининг ХОБЛ ( исследование на хронические обструктивные болезни легких):

  • 90%-норма функционирования легких (учащимся дополнительное обследование не требуется, так как отсутствуют скрытые изменения дыхательной системы).

  • 10%-отклонения от нормы (учащимся (3 человека) можно порекомендовать обратиться к врачу).

В результате функциональной пробы Штанге (задержка дыхания после глубокого вдоха):

  • 70% учащихся задерживают дыхание более чем на 50 с. (выше нормы)

  • 23% задерживают 40с.-50с. (норма здорового человека)

  • 7% менее чем на 40с. (ниже нормы)

В результате пробы Генче (задержка дыхания после глубокого выдоха)

  • 33% учащихся задерживают дыхание 25с.-30с. (норма),

  • 27% более чем на 30с. (выше нормы)

  • 40% менее чем на 25с. (ниже нормы)

В целом, исходя из выводов, видно, что учащиеся 10 класса не следят за своим здоровьем, не достаточно уделяют время на физические нагрузки, мало бывают на свежем воздухе, это и многое другое причина их усталого вида и низкой активности.

Глава 6. Список используемой литературы

1.Биология и человек 9 класс (А.С. Батуева 237стр. год издания-2000г.)

2.Возрастная анатомия и физиология (А.Ю. Гордиевский, Самара 2005,49стр.)

3.

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D1%8B%D1%85%D0%B0%D1%82%D0%B5%

4. http://www.medical-enc.ru/7/zhiznennaya_emkost_legkih.shtml

5. http://www.syl.ru/article/196545/new_jiznennaya-emkost-legkih-legkie-zdorovogo-cheloveka

6.http://knowledge.allbest.ru/medicine/3c0a65635a2bd68a4c53b88421316c26_0.html