Индивидуальный итоговый проект «Исследование жизненной ёмкости легких»

Муниципальное общеобразовательное бюджетное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа с.Правовосточное»

Индивидуальный итоговый проект

ИССЛЕДОВАНИЕ ЖИЗНЕННОЙ ЁМКОСТИ ЛЕГКИХ

Автор работы:

Титков Артем,

обучающийся 9 класса

Руководитель:

Саркисова Нелли Борисова

с.Правовосточное, 2021 год

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Легкие – основной орган дыхательной системы. Они занимают большую часть грудной полости. Дыхательная система обеспечивает организм кислородом и освобождает его от углекислого газа. Без кислорода человек погибает в течение 5−7 минут. Показатель жизненной емкости легких является одним из важных показателей правильного дыхания. Он отражает функциональные возможности системы дыхания, так как его уменьшение более чем на 20% от ожидаемого значения говорит о возможных проблемах со здоровьем. Тем более,  в условиях настоящей пандемии тема о здоровых легких и дыхании как никогда актуальна. Мне захотелось узнать об этом поподробнее.

Цель работы: Измерение жизненной емкости легких школьников и определение степени нормы или патологии жизненной емкости легких.

Объект исследования: легкие человека.

Предмет исследования: жизненная емкость легких школьников.

Задачи исследования:

• изучить литературу по теме исследования;
• определить жизненную емкость         легких (ЖЁЛ)одноклассников экспериментальным путем;
• сопоставить полученные показатели ЖЁЛ одноклассников с нормой для их возраста и роста;
• предложить рекомендации по увеличению объема легких, исходя из полученных результатов.

Методы и методики, используемые в рамках данного исследования:

• определение ЖЁЛ с помощью воздушного шара;
• определение роста с помощью ростомера;
• расчетные методики определения ЖЁЛ.

Работа состоит из введения, трех параграфов, заключения, списка использованных источников. Кроме текстовых материалов в работу включены рисунки.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1. Дыхание

Нормальное функционирование органов и систем человека возможно только при условии быстрого и своевременного восстановления энергетического баланса. Организм получает энергию за счет окисления органических субстратов-углеводов, жиров, белков – кислородом, который поступает в организм при дыхании.

Под дыханием понимается совокупность процессов, обеспечивающих обмен газов между окружающей средой и организмом, где последний получает кислород, идущий на реакцию окисления глюкозы в клетках с целью получения энергии. Также в процессе дыхания из организма удаляется углекислый газ. Дыхание включает следующие процессы (см. рис. 1):

• легочное дыхание;
• транспорт газов кровью;
• обмен газов между кровью и тканями;
• окисление органических веществ в клетках (тканевое дыхание).

Рис. 1. Схема дыхательного процесса человека

Основная функция аппарата легочного (или внешнего) дыхания - это доставка кислорода из окружающего воздуха и освобождение от избытка углекислого газа. Внешнее дыхание описывается рядом физиологических объемов (см. рис.2).

Рис.2. Лёгочные объемы

1.2. Жизненная ёмкость лёгких (ЖЁЛ)

Жизненная ёмкость лёгких (ЖЁЛ) – максимальный объём воздуха, который может быть набран в лёгкие после максимально полного выдоха. На практике измеряется с помощью спирометра как максимальный объём воздуха, который человек может выдохнуть после самого глубокого вдоха. Жизненная ёмкость легких является возрастным и функциональным показателем системы дыхания.

Жизненная ёмкость лёгких – это сумма трех объёмов:

• дыхательный объём (ДО) – объём выдоха-вдоха при спокойном дыхании, составляет около 500 см³;
• резервный объём вдоха (Ровд) – объём дополнительного вдоха, после спокойного вдоха составляет около 1500 см³;
• резервный объём выдоха (РОвыд)–  объём дополнительного выдоха, после спокойного выдоха составляет около 1500 см³.

 При спокойном дыхании во время каждого дыхательного движения обменивается небольшая часть находящегося в легких воздуха 300-500 мл – это дыхательный объём (ДО), то есть тот объём воздуха, который человек вдыхает и выдыхает при спокойном дыхании.

При усиленном вдохе в легкие можно ввести помимо дыхательного объема ещё дополнительно 1500-2000 мл воздуха  – это резервный объём вдоха (Ровд), то есть тот объем воздуха, который человек может вдохнуть через силу. Сумма дыхательного объема и резервного объема вдоха характеризует емкость вдоха (Евд).

После спокойного выдоха можно усиленно выдохнуть еще 1000-1500 мл – это резервный объем выдоха (РОвыд).

Но даже после максимального выдоха в легких остается объем воздуха, который всегда их заполняет, – это остаточный объём (ОО). Остаточный объём остается в легких даже умершего человека и животного. Остаточный объем выходит в атмосферу только в случае разгерметизации плевральной полости.

При спокойном дыхании в легких остается значительно больше воздуха, чем остаточный объём. То количество воздуха, которое остается в легких после спокойного выдоха, называется функциональной остаточной ёмкостью (ФОЁ). Она состоит из остаточного объёма воздуха и резервного объёма выдоха.

То наибольшее количество воздуха, которое полностью заполняет легкие, называется общей ёмкостью легких (ОЁЛ). Она включает жизненную ёмкость легких и остаточный объём воздуха.

 Количество дыхательных движений (один вдох и один выдох) за 1 минуту называется частотой дыхания (ЧД). Частота дыхания при спокойном дыхании составляет 16 - 18 дыхательных движений.

Большое влияние на жизненную емкость легких оказывает род занятий, особенно тренированность в спорте и физических упражнениях, а также положение тела. В положении стоя она больше, чем в положении сидя, а сидя – больше, чем лежа.

1.3. Факторы, влияющие на объем лёгких

Объём лёгкого или лёгочная ёмкость представляет собой объем воздуха, проходящего через лёгкое при различных фазах дыхательного цикла. Объём лёгких можно измерить напрямую - это то количество воздуха, которое может вдохнуть человек после глубокого выдоха.

Средняя ёмкость лёгкого взрослого мужчины может составлять 6 литров воздуха, но только маленькая часть этого объема используется при нормальном дыхании.

Нормальный дыхательный объём – это объём воздуха, проходящего через лёгкое во время спокойного вдоха и спокойного выдоха. На объём лёгких могут влиять различные факторы (см. таблицу 1).

Таблица 1.Факторы, влияющие на объём лёгких

Люди, живущие на уровне моря, имеют меньший объём лёгких, чем люди, живущие на большой высоте. Это связано с тем, что атмосферное давление меньше на большой высоте, в результате диффузия кислорода в кровь затруднена. Тело, адаптируясь к этой ситуации, повышает проводимость кислорода тканями. Поэтому у людей, которые обычно живут на высоте, близкой к уровню моря, в горах развивается высотная болезнь. Это связано с тем, что лёгкие выдыхают достаточное количество углекислого газа, но не могут извлечь достаточное количество кислорода. У здорового человека уровень углекислого газа является фактором, регулирующим дыхательный процесс.

Чем больше объём лёгких, тем меньше усилий потребуется, для того, чтобы обеспечить организм кислородом. Чем лучше организм насыщается кислородом, тем сильнее и выносливее мышцы. Именно поэтому в боксе, футболе и современном кроссфите, начинающие спортсмены сначала тренируют свои лёгкие, «дыхалку», а уже затем мышцы и технику. Учеными доказано, что у спортсменов, особенно пловцов, объем легких больше, чем у простого человека, что достигается путем тяжелых физических упражнений.

Объем легких имеет большое значение не только для спортсменов, но и для артистов: вокалистов, музыкантов, играющих на духовых инструментах. Искусство исполнительского дыхания состоит не только в умении изменять силу и направление выдыхаемой струи воздуха, но и в умении производить быстрый полноценный вдох, значительно превышающий по объему вдох при нормальном дыхательном процессе.

Многочисленные заболевания легких, особенно хронические, постепенно приводят к дыхательной недостаточностью, которая говорит о том, что дыхательная система не может обеспечить нормальный газовый состав крови, т.е. нормальное соотношение кислорода и углекислого газа. Проявляется дыхательная недостаточность одышкой. Серьезные болезни легких (бронхиальная астма, хронический бронхит) ведут к дыхательной недостаточности из-за сужения бронхов, особенно на выдохе, когда воздух не может выйти из легких. Это называется бронхиальной обструкцией. Есть заболевания, поражающие альвеолы, например, эмфизема легких, которые теряют свою эластичность и не могут в достаточной мере расправляться - это состояние называется рестрикцией.

Развить объем легких и силу дыхания возможно путем систематических и специальных тренировок. Развитию объема легких способствуют занятия теми видами спорта, которые предполагают аэробную нагрузку, а именно: бег, спортивная ходьба, велосипедный спорт, плаванье, лыжные гонки, конькобежный спорт, биатлон, гребля, альпинизм, йога и многие другие. Также подходят для этого и тренировки по многим видам боевых искусств.

Наиболее положительное влияние на увеличение объема легких оказывает плавание, кстати, именно плавание считается одним из самых безопасных и гармонично развивающих все тело, видов спорта.

Увеличить объем легких можно при помощи комплекса физических упражнений с нагрузкой на легкие и грудную клетку: ежедневные пробежки легким бегом, приседания с грузом на плечах, отжимания с как можно более широкой расстановкой рук. Рекомендуют использовать и такой вид упражнений, как надувание воздушных шариков – это дает дополнительную нагрузку на мышцы легких и способствует их развитию. Количество и время надувания шариков подбирается индивидуально, при появлении головокружения упражнение немедленно прекращается.

2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1. Определение ЖЁЛ с помощью воздушного шара

На данном этапе проводится измерение объема лёгких с помощью воздушного шара. Для получения большей точности измерений желательно использовать такой воздушный шар, который будучи надутым, имеет форму, близкую к сфере.

В 9 классе вместе со мной семь человек, и все обучающиеся по очереди будут выполнять процедуру первой части эксперимента – надувания воздушного шарика. Каждый испытуемый, стоя, после непродолжительного спокойного дыхания, вдыхает так глубоко, как только может, и затем делает глубокий, насколько это возможно, выдох в воздушный шар. Сразу же закрутив отверстие воздушного шара, кладёт его на плоскую поверхность, например, стол, а экспериментатор с помощью линейки измеряет диаметр шара, как это показано на рисунке 3.

Рисунок 3.

Данные вносятся в таблицу 2. Процедура повторяется еще два раза (перед началом каждой пробы воздушный шар необходимо полностью сдувать) с паузами по 15 секунд, и находится среднее значение. Затем, по формуле нахождения объема шара, находим действительную жизненную емкость легких для каждого испытуемого:

Vшара = 1⁄6 ⋅ π ⋅ d³

Полученные данные заносятся в таблицу 2.

Таблица 2.Средние значения диаметра воздушного шара

ВНИМАНИЕ!

Ребятам, страдающим головокружением или заболеваниями сердечно – сосудистой системы, выполнять эксперименты с учащением или задержкой дыхания НЕЛЬЗЯ!

2.2. Определение роста с помощью ростомера

На данном этапе проекта проведем измерение роста у всех одноклассников. Каждый испытуемый по очереди встает спиной к вертикальной стойке ростомера так, чтобы касаться пятками, ягодицами и спиной. Голову держит в положении глазнично-ушной горизонтали, волосы на голове обязательно раздвинуты. Экспериментатор снимает показания, которые фиксируются в таблице 3 (колонка «Рост»).

Таблица 3. Показания роста обучающихся

2.3.Расчетная методика определения ЖЕЛ

Данный этап включает сравнение полученных экспериментальных данных со средними нормативными расчетными данными для возраста и роста.

По расчетным формулам, указанным в методике по Н.Н. Канаеву проведения исследований для определения среднего значения ЖЁЛ, выполним вычисление для каждого обучающегося (с учетом пола и роста). Значение роста в формулах выражены в метрах.

• для девочек от 4 до 17 лет при росте от 1 м до 1,75 м

ЖЁЛ (см3) = 3750(см3/м)*рост(м) - 3150 (см3)

• для мальчиков от 4 до 17 лет при росте свыше 1,65 м

ЖЁЛ (см3) = 10000(см3/м)*рост(м) - 12850 (см3).

Расчеты:

Букина Анастасия =3750(см3/м)*1,58(м) - 3150 (см3)=2755см3

Глызин Евгений =10000(см3/м)*1,72(м) - 12850 (см3)=4350см3

Дегтярев Владислав =10000(см3/м)*1,68(м) - 12850 (см3)=3950см3

Крайнюк Арина =3750(см3/м)*1,59(м) - 3150 (см3)=2812,5см3

Лапина Анастасия =3750(см3/м)*1,64(м) - 3150 (см3)=3000см3

Ласая Елена =3750(см3/м)*1,68(м) - 3150 (см3)=3150см3

Титков Артем =10000(см3/м)*1,74(м) - 12850 (см3)=4550см3

Полученные данные зафиксируем в таблице 3 (колонка «ЖЁЛ расчетная»). Сравним результаты, полученные с помощью расчетных формул, с результатами, полученными при практических измерениях в таблице 4.

Таблица 4.

Определим по таблице 5 степень нормы и патологии показателей ЖЕЛ по Л.Л. Шику и  Н.Н. Канаеву, 1980 (значения показателей в процентах к должным величинам) и запишем в колонку «Показатель» в таблице 4.

Таблица 5.

3. РЕКОМЕНДАТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ

На заключительном этапе сравним полученные результаты с нормой ЖЁЛ для подростков разных возрастов, представленной в таблице 5, а также выработку рекомендаций как улучшить объем легких.

По таблице мы  видим, что  самый высокий среди одноклассников (174 см) я –  Титков Артем, а по объему легких только на третьем месте (3341). Крайнюк Арина небольшого роста (159 см) и находится на предпоследнем месте по росту, а по объему легких среди девочек – на первом месте(2902). Арина систематически посещает уроки физической культуры, секцию по волейболу и ВПК «Отечество», участвует в районных и областных соревнованиях. У Арины очень хороший показатель ЖЕЛ (103%), что является абсолютной нормой.

Значит, из этого можно сделать такой вывод: объем легких не зависит от роста человека, а во многом зависит от систематических занятий спортом.

Изучив материалы на эту тему из журналов и книг, я узнал, что человек, который занимается спортом, пропускает через легкие во много раз больше воздуха, чем человек, который не занимается спортом. Можно сказать, что занятие спортом улучшает работу легких.

В современном активном мире требуется большое количество воздуха, чтобы быть здоровым и успешным. Есть не только способы увеличить размер легких, но и способы увеличить количество воздуха, поступающего в ваши легкие, а также их способность усваивать кислород. Вот некоторые из них.

Простые дыхательные упражнения. Ежедневно нужно выполнять простые дыхательные упражнения, например, по задержке дыхания, глубокое дыхание, дыхание сжатыми губами, дыхание животом, надувать шарик.  Вы увидите, как увеличится емкость ваших легких.

Вдыхать больше, чем ваш мозг требует. Естественно ваш мозг, следя за вашей безопасностью, ограничивает степень преодоления пиковых возможностей вашего тела. Но тело способно на удивительные вещи, если убедить мозг что все в порядке. Обязательно попробуйте это:

Считая до восьми, вдохните до полного заполнения легких. С каждым разом вы сможете вдыхать больше.

Считая от восьми до шестнадцати, вдыхайте воздух маленькими глотками. Почувствуйте, как раздувается ваш живот. При этом не следует шевелить плечами.

Задержите вдох на несколько секунд и с усилием выдохните.

После того как почувствуете себя «пустым», произнесите звук «тссссс» как можно дольше. (Это называется продувка, и имитирует усилие при игре на духовых инструментах.)

Делайте это упражнение время от времени. Когда ваш мозг научится расширять возможности вашего тела, ваша вдыхаемая емкость резко возрастет.

Увеличение емкости легких при помощи физических упражнений. Выполнять общеразвивающие физические упражнения. Систематически посещать уроки физической культуры.

Отказ от курения. Известно, что следует держаться подальше от курения, но следует также держаться подальше от задымленных мест, где вы попадаете в облака дыма, поскольку пассивное курение это также форма вдыхания дыма, что может снизить емкость ваших легких.

Правильное питание. Согласно научным исследованиям, увеличение объема легких без применения направленных физических нагрузок возможно при условии того, что человек будет придерживаться определенного типа питания. В особенности отмечены продукты с достаточным содержанием витаминов C и E, которые повышают защиту дыхательной системы от свободных радикалов, что позитивно сказывается на их работоспособности: цитрусы, яблоки, листовые овощи, зелень, помидоры.

Кроме них, особенно выделяется рыба, за счет высокого содержания жирных кислот Омега-3.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Большая распространенность бронхолегочных заболеваний, их рост в последние десятилетия,  и особенно за последний год,  делают необходимым более широкое внедрение методов исследования дыхательной системы.

Одним из методов исследования дыхательной системы является спирометрия, где основным определяемым параметром является жизненная емкость легких (ЖЕЛ). Но сам прибор спирометр очень дорогой,  поэтому исследование нужно проводить в медучреждениях.  Оценить же жизненную емкость легких можно в домашних условиях для профилактики и предупреждения заболеваний дыхательных путей, вышеописанным способом. А если следовать предложенным рекомендациям, то можно улучшать объем легких и держать свое здоровье под контролем.

        СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Биология. Справочник абитуриента / Власова З.А. – М.: Справочник абитуриента, ООО «Фирма «Издательство АСТ», Центр гуманитарных наук им. М.В.Ломоносова, 1998г.
2. Биология. Человек: Учеб. Для 8 кл. общеобразоват. Учреждений /

Все обо всем. Популярная энциклопедия для детей/ под ред. А. Ликум. – М.:АСТ,1995.

3. Детская энциклопедия.Т.6. Человек. – М.: Изд. Академия педагогических наук РСФСР.
4. И.Э. Алькамо.  Биология. Учебное пособие. Москва. Изд. «Астрель», 2002, 328 с
5. Интернет – ресурс:  https://ru.wikipedia.org/wiki/Жизненная емкость легких
6. Интернет – ресурс: https://ru.wikihow.com/увеличить-емкость-легких