Исследовательская работа учащегося "ВЫЯВЛЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ВЕНТИЛЯЦИОННОЙ ФУНКЦИИ ЛЕГКИХ И ГАЗОВ КРОВИ У ПОДРОСТКОВ" Яковлева А. ученика 11 «А» класс

Исследовательская работа

Выявление состояния вентиляционной функции легких и газов

крови у подростков.

Автор: Яковлев Александр,

МОАУ «СОШ №1 с углубленным изучением математики, литературы и русского языка», 11 «А» класс

Руководители:

Еремина Ирина Петровна,

учитель биологии и химии высшей квалификационной категории

МОБУ «СОШ №1»;

Вахмистрова Татьяна Константиновна, врач высшей квалифакационной категории, заведующая отделением ГАУЗ “ОРБ”

Оренбург, 2020

Оглавление

Введение………………………………………………………………………..2-3

1. Основная часть

1.Анатомия легочной системы человека………………………………….4

2. Статистика бронхолегочных заболеваний и факторы риска, влияющие на развитие данной патологии………………………………………………5

3.Табачный дым, как важнейший фактор риска, приводящий к заболеваниям легких………………………………………………………6-7

1. Практическая часть

1. Анкетирование…………………………………………………………..8

2. Исследование функции внешнего дыхания…………………………...8

3. Определение насыщения крови кислородом при проведении

Пульсооксиметрии…………………………………………………………9

4. Определение концентрации СО (угарного газа) в выдыхаемом воздухе

и карбоксигемоглобина …………………………………………………...9

5.Анализ полученных данных…………………………………………….10

5.1 анализ анкетных данных …………………………………………….10

5.2 анализ показателей, полученных при исследовании функции

внешнего дыхания………………………………………………………..10

5.3 Анализ показателей, полученных при определении насыщения крови

кислородом при проведении пульсооксиметрии……………………….11

5.4 Анализ показателей, полученных при определении концентрации

СО (угарного газа) в выдыхаемом воздухе и карбоксигемоглобина …11

Заключение………………………………………………………………….12

Список литературы…………………………………………………………13

Приложение………………………………………………………..….…14-19

Введение.

Актуальность:

Заболевания бронхолегочной системы у подростков в настоящий момент выходят на первые позиции среди общей заболеваемости. Этому способствует загрязнение атмосферного воздуха, наличие вредных привычек, в данном случае курения, частые заболевания ОРВИ, бронхиты, пневмонии. Легкие – это уникальный орган, которые имеют прямой контакт с окружающей средой, то есть с атмосферным воздухом. Это обуславливает, что первые функциональные изменения и возникают именно в бронхолегочной системе.

Проведенные исследования помогут выявить состояние бронхиальной проходимости (скоростные показатели на уровне бронхов разного диаметра) и объемов легких (ЖЕЛ), определение газов крови, содержание угарного газа в выдыхаемом воздухе карбоксигемоглобина.

Причем определение содержания угарного газа в выдыхаемом воздухе карбоксигемоглобина позволяет определить является подросток курильщиком. Это особенно актуально, так в стране проводится активная кампания по борьбе с курением.

- Выдвигаю гипотезу: что уже в подростковом возрасте можно обнаружить изменения показателей внешнего дыхания и газов крови, характеризующих состояние бронхолегочной системы.

- Цель исследования: изучить состояние функции внешнего дыхания и газы крови у здоровых подростков, проживающих в городе Оренбурге и являющимися учениками 8 «А» класса средней школы №1 с углубленным изучением математики, литературы и русского языка».

Задачи:

1.Изучитть литературу и материалы в сети Интернет на данную тему

2.Провести анкетирование среди учеников 8 “А” класса, проанализировать полученные данные

3.Провести исследования бронхиальной проходимости (скоростные показатели на уровне бронхов разного диаметра) и объемов легких (ЖЕЛ), определение газов крови, содержание угарного газа в выдыхаемом воздухе карбоксигемоглобина

4.Оценить состояние бронхиальной проходимости (скоростные показатели на уровне бронхов разного диаметра) и объемов легких (ЖЕЛ), определение газов крови, содержание угарного газа в выдыхаемом воздухе карбоксигемоглобина

5.Довести до сведения обследуемых и их родителей полученные результаты и рекомендации по профилактике бронхолегочной патологии

Методы:

1. Изучение данных литературы и в сети Интернет по данной теме.

2. Анкетирование.

3. Сопоставление статистических данных.

4. Проведение исследований для оценки состояния проходимости бронхов и легочных объемов с использованием спирографа MIR

( Италия)

1. Определение насыщения крови кислородом в % и ЧСС (частоты сердечных сокращений) при помощи пульсооксиметра NINON(CША) и определение угарного газа в выдыхаемом воздухе и карбоксигемоглобина на газоанализаторе MicroCO (Германия).

I. Основная часть.

В настоящее время трудно найти человека, который не слышал бы о заболеваниях легких как бронхит, бронхиальная астма, пневмония, рак легкого. Большинство этих заболеваний связано с загрязнением атмосферного воздуха продуктами промышленного производства и выхлопных газов автомобилей, наличие вредных привычек, в данном случае курения. Но большинство людей глубоко не задумывается над этой проблемой и считают, что уж его все это обойдет стороной.

1. Анатомия легочной системы человека.

Никто из нас не задумывается над тем, сколько вдохов и выдохов мы делаем за час или за сутки. Все это происходит рефлекторно. За сутки через легкие проходит 10 тыс. литров воздуха. Эта цифра впечатляет.

К органам дыхательной системы относятся: носовая полость, носоглотка, гортань, трахея, бронхи и легкие.

Воздух из окружающей среды проходит через носовую полость, носоглотку, гортань, трахею. Трахея делится на два главных бронха, которые входят соответственно в правое и левое легкое. Бронхи делятся на более мелкие бронхи, сначала долевые, затем сегментарные и так далее, образуя бронхиальное дерево. Конечный бронх заканчивается альвеолой. Выстланы бронхи мерцательным эпителием, который участвует в удалении пыли и слизи из легких. За жизнь человека удаляется до 5 кг. пыли, если же он курит, то это количество резко возрастает.

Основной орган системы дыхания - это легкие. Они расположены в грудной полости, занимая ее полностью. Правое легкое имеет три доли, а левое две доли. Это связано с тем, что часть грудной полости слева занимает сердце.

Каждое легкое покрыто плеврой, которое состоит из двух листков: висцерального и париетального. Первый выстилает легкое, а второй грудную полость. Между ними находится плевральная полость, в которой содержится небольшое количество жидкости, функция которой уменьшение трения при движении легких.

Легкие кажутся достаточно массивными, однако, весят всего 1200 грамм. Это связано с тем, что конечный бронх заканчивается альвеолой. Общая поверхность бронхов составляет 100 кв. метров. Именно это обеспечивает газообмен в легких.

Главная функция легких - это газообмен. Вдыхаемый воздух содержит 21% кислорода и 0,03% углекислого газа, выдыхаемый – 16% кислорода и 4% углекислого газа.

Газообмен происходит на уровне альвеол, куда «подходит» капилляр системы малого круга кровообращения. Их стенки очень тонкие, состоят из одного слоя клеток. Кровь, которая поступает в легкие содержит, мало кислорода и насыщена углекислым газом. Воздух в альвеолах, наоборот, содержит много кислорода и мало углекислого газа. По закону осмоса и диффузии газы переходят из участка с большим давлением в участок с меньшим давлением, а из большей концентрации вещество (газ) поступает туда, где его концентрация меньше. Углекислый газ из крови переходит в альвеолы, кислород из альвеол в кровь, которая становится алого цвета.

Затем кровь переносит кислород к органам и тканям, где осуществляется тканевое дыхание.

Современные методы диагностики позволяют изучить показатели внешнего дыхания. Это можно сделать с помощью спирографа (Приложение №…). За последние годы он претерпел большие изменения. Это небольшой аппарат с компьютерной обработкой. С помощью его можно определить объемы легких, прежде всего жизненную емкость легких (ЖЕЛ), в также скорости прохождения воздуха по бронхам (МОС).

Эти показатели для оценки состояния бронхолегочной системы мы будем оценивать у подростков.

Наиболее важным показателем является ЖЕЛ – это объем воздуха, который может выдохнуть человек после максимально глубокого вдоха. У взрослого человека этот показатель 3,5- 4,5 литра; у подростка 3,0 -3,5 литра, а спортсменов до 6,2 литра. Особенно этот показатель высокий у пловцов и ловцов жемчуга.

2. Статистика бронхолегочных заболеваний и факторы риска

Существует ряд факторов внешней среды (загрязнение воздуха, болезнетворные микроорганизмы), вредные привычки (курение), которые приводят к возникновению болезней дыхательной системы.

ХОБЛ – это хронические обструктивные заболевания легких. Это тот диагноз, к которому приходит человек, длительно болеющий бронхитами,

злостно курящий на протяжении всей своей жизни. Именно курение вызывает необратимые процессы в бронхах и альвеолярной ткани. К этим заболеваниям относится хронический бронхит и бронхиальная астма.

26% из всей заболеваемости составляют болезни органов дыхания.

Причем у дошкольников заболевания органов дыхания составляют 40-45%, у подростков этот показатель снижается до 32 %, а взрослых до 26%.

Но надо понимать, что у детей и подростков это чаще острые заболевания бронхолегочной системы такие как ОРЗ, острый бронхит, ларингит, пневмонии; у взрослых заболевания приобретают хронический характер.

Заболевания легких - четвертая по распространенности причина смерти в мире. По прогнозам к 2030 году она станет третьей.

В мире 210 миллионов людей страдают заболеваниями легких, в России 2,4 миллиона больных. На самом деле таких пациентов значительно больше, ведь они обращаются за помощью поздно, когда уже выраженная клиническая картина.

В 95% случаях причиной болезни является курение. Вероятность смерти от заболеваний легких у курящих женщин в 13 раз выше, чем у некурящих, а у мужчин этот показатель выше соответственно в 12 раз. От этих заболеваний ушли из жизни многие гениальные писатели, художники, актеры, политики. Среди них писатель Максим Горький, актер и режиссер Олег Ефремов. Единственное, что было общим у таких разных людей, живших в разные исторические эпохи,– это пагубная привычка как курение.

В России, к сожалению, очень высокий уровень бронхолегочной патологии.

Тому есть множество причин.

Во-первых, играет роль холодная, сырая погода, особенно в северных районах страны, где только зима длится шесть месяцев. Это серьезный природный фактор риска.

Во-вторых, в нашей стране достаточно высокая заболеваемость туберкулезом легких, когда в наши дни появились формы устойчивые к современным антибиотикам.

В- третьих, на мой взгляд, самая большая беда- это курение. Еще десять лет назад эта проблема была для России очень тяжелой. Наших курильщиков не останавливают ни рак, ни инфаркт, что уж тут говорить о хроническом бронхите. Сейчас в России принята государственная программа по борьбе с курением. Запрещена продажа табачных изделий несовершеннолетним лицам, запрещена реклама в средствах массовой информации, ограничены зоны курения в общественных местах, на улицах, остановках общественного транспорта. В случае нарушения этих правил введена система штрафов. На пачках сигарет находятся предупредительные надписи «Курение вредит вашему здоровью» и фотографии пораженных органов, на которые отрицательно влияет никотин. Эта государственная программа дает свои результаты.

В- четвертых, антропогенный фактор загрязнения окружающей среды вносит свою лепту, несмотря на ограничение ведущими странами мира выброса загрязняющих отходов в атмосферу. Эту Международную конвенцию подписала и Россия.

3. Табачный дым, как важнейший фактор риска, приводящий к заболеваниям легких.

Для понимания проблемы, необходимо знать состав табачного дыма и влияние его органы и ткани организма. Смола, которая образуется при сгорании табака, не может быть полностью выведена из организма и оседает на слизистую оболочку, выстилающую воздухоносные пути.

Ведущую роль в выведении пылинок и смол играет мерцательный эпителий. Реснички эпителия работают в сторону носоглотки, тем самым выводят со слизью пыль и смолы. Если же человек курит, то никотин и смолы нарушают работу ресничек, которым потребуется несколько часов, чтобы восстановить работу. Когда человек выкуривает сигареты каждые 2 часа или чаще, то эпителий не восстанавливается, следовательно, нарушается дренаж слизи и пыли из легких. Альвеолы забиваются слизью, пылью, смолами, и легкие перестают быть естественного розового цвета, а становятся серыми, а затем и черными.

Табак содержит до 400 вредных для организма веществ. Их объединяют в группы: алкалоиды, раздражающие вещества, ядовитые и канцерогенные вещества. Самым изученным является никотин, который получил свое название по имени французского посланника Ж. Нико. Именно он преподнес Марии Медичи эту «травку» для лечения мигрени. Никотин содержится в листьях табака, индийской конопли, польского хвоща и других растениях. Появлению табака в Старом Свете мы обязаны Колумбу, вот она обратная сторона великих открытий.

В табачных листьях содержится, кроме никотина, еще 11 алкалоидов.

Кроме того, содержатся канцерогенные вещества - это ароматические углеводы. Из тяжелых металлов можно найти: мышьяк, кадмий, радиоактивный полоний, олово, висмут, свинец.

В табачном дыме есть раздражающие вещества, воздействующие на слизистые оболочки, именно они вызывают кашель у курильщика.

В газовой фракции табачного дыма сдержится большое количество соединений, таких как сероводород, СО - оксид углерода (II), именно его в нашей работе мы будем определять с помощью газоанализатора Micro CO (Германия) (Приложение №..), что позволит определить является ли человек курильщиком.

II. Практическая часть

Исследование функции внешнего дыхания и газы крови проводилось у 19 подростков 14 лет (10 мужского и 9 женского пола), проживающих в городе Оренбурге и являющимися учениками 8 «А» класса средней школы № 1 с углубленным изучением математики, литературы и русского языка», то есть мои одноклассники.

У всех подростков родители дали официальное разрешение на участие в данном обследовании.

1.Анкетирование

Первым этапом проведения практической работы является анкетирование, которое было анонимным, что позволило подросткам откровенно ответить на поставленные вопросы.

В анкету были включены следующие вопросы: антропометрические данные, вопросы по распорядку дня, занятиям в школе, дома, занятиям спортом, вопросы бытового устройства, отдыха. Были целенаправленно включены вопросы по поводу курения самого подростка и его окружения, прежде всего родителей, некоторые вопросы, связанные с тем, как часто подростки болеют ОРЗ и есть ли установленные заболевания дыхательной системы.

Цель: выявить факторы риска, влияющие на изменение показателей внешнего дыхания и содержание газов крови.

Таблицы №1-5 Приложение №3

2. Исследование функции внешнего дыхания

Исследование проводилось у 19 подростков 14 лет (10 мужского и 9 женского пола).

Данное исследование помогает определить состояние проходимости бронхов (МОС) и легочных объемов (ЖЕЛ) с использованием спирографа MIR (Италия).

Использовались одноразовые загубники.

Маневр (форсированный выдох) производится через рот при закрытом носе специальной прищепкой (см. приложение фото №1).

После максимального вдоха, выдох делается в аппарат, и его продолжительность должна быть 3 секунды, а затем выполняется максимальный вдох (см. приложение фото №2).

Результат обрабатывает и выдает компьютерная программа. Она оценивает отношение фактических величин (то, что выдохнул пациент) к должным величинам (то, что должно быть у пациента в зависимости от пола, возраста и роста) и оценивает этот показатель в %. Для исследования нам необходимы следующие показатели:

1. Жизненная емкость легких (ЖЕЛ)

2. Скоростные показатели на уровне крупных, средних и мелких бронхов

1. Определение насыщения крови кислородом при проведении пульсооксиметрии

Определение насыщения крови кислородом проводится при помощи пульсооксиметра NINON (CША). (Приложение № 2 )

Для этого указательный палец правой руки помещается в аппарат, который автоматически выдает показатели ЧСС (частоты сердечных сокращений) и насыщение крови кислородом в %.

Данный показатель характеризует насколько обеспечивает транспорт газов кровью органы и ткани.

Исследование проводилось у 19 подростков 14 лет (10 мужского и 9 женского пола).

4. Определение концентрации СО (угарного газа) в выдыхаемом воздухе и карбоксигемоглобина

Определение концентрации СО в выдыхаемом воздухе карбоксигемоглобина на газоанализаторе MicroCO (Германия). (Приложение № )

Аппарат анализирует концентрацию СО в выдыхаемом воздухе, результат дает в % и сам определяет показатель карбоксигемоглобина по формуле.

Метод неивазивный.

Исследование проводилось у 19 подростков 14 лет (10 мужского и 9 женского пола).

5.Анализ полученных результатов

5.1 По данным анкетирования получены следующие результаты:

Социальные аспекты:

Все подростки проживают в благоустроенных квартирах или домах, у 15 (79% от общего числа подростков) имеется своя отдельная комната.

По этим результатам можно судить о хороших условиях проживания подростков в семьях.

Ежегодно или раз в 2-3 года 11 (58%) подростков отдыхают в санаториях.

С этой же периодичностью 12 (63%) подростков проводят отдых на море. Лишь трое (16%) из всех анкетируемых не отдыхали никогда в санатории или на море (см. Приложение № таблицу № 1).

Антропометрические данные:

У 2 подростков отмечается отставание в физическом развитии, показатели роста и веса ниже средних значений в данной возрастной группе (см. таблицу № 2).

У 8 (42%) подростков установлен диагноз: аллергия, которая проявляется в виде ринита, конъюнктивита, высыпаний на коже (см. таблицу № 3).

Заболевания ОРЗ 1-2 раза в год переносят 9(47%) подростков, 3-4 раза в год 8(42%) и более 5 раз в год -2 (11%) (см. таблицу № 4).

Из 19 человек 14 (74%) занимаются спортом или танцами, все посещают уроки физической культуры.

Факторы риска (курение):

Из 19 подростков никто не курит, два человека пробовали однократно.

Курение родителей распределилось следующим образом:

8 (42%) семей, где не курит ни один родителей, курит 2 (11%) матери до 5 сигарет в день 11 отцов от 5 до 10 сигарет и лишь один пачку (20 шт.) сигарет в день (см. Приложение таблицу №5).

По данным анкетирования выявлены подростки, часто болеющие ОРЗ (2 человека), имеющие установленный диагноз: аллергия (8 человек), отстающие в физическом развитии (2 человека) и имеющие фактор риска-курение (11 человек), то есть могут быть пассивными курильщиками, так как в семье кто-то из родителей курит.

5.2 Анализ показателей, полученных при исследовании функции внешнего дыхания

Анализировались данные спирометрии ЖЕЛ (жизненная емкость легких) и скоростные показатели МОС (мгновенные объемные скорости) на уровне бронхов разного диаметра.

Только у двух (11%) подростков отмечалось снижение ЖЕЛ, у остальных показатели в пределах нормы (см. Приложение таблица № 6).

5.3 Анализ показателей, полученных при определении насыщения крови кислородом при проведении пульсооксиметрии

Снижение насыщения крови кислородом 96% (при норме 96%)отмечалось у 1 (5%) подростка (см. Приложение таблица № 6).

5.4 Анализ показателей, полученных при определении концентрации СО (угарного газа) в выдыхаемом воздухе и карбоксигемоглобина

Ни у кого из обследуемых не выявлено содержание СО (угарного газа) в выдыхаемом воздухе и карбоксигемоглобина (все показатели 0%), что является подтверждением, что ни один из подростков не является ни активным, ни пассивным курильщиком (см. Приложение таблицу № 7).

Вывод:

В результате проведенного обследования выявлено два подростка, у которых отмечалось нарушение внешнего дыхания, зарегистрировано снижение ЖЕЛ и у одного из них снижение показателя насыщения крови кислородом.

Оба подростка относятся к лицам, часто болеющих ОРЗ, у одного из них отмечается задержка физического развития. Им даны индивидуальные рекомендации, которые позволят улучшить показатели здоровья, и в дальнейшем предотвратить развитие бронхолегочной патологии.

Общие рекомендации по профилактике заболеваний органов дыхания:

1. Проветривание помещений и содержание их в чистоте.

2. Продолжительные прогулки на свежем воздухе.

3. Занятия спортом и закаливание.

4. Лечение простудных заболеваний у врача, избегание общественных мероприятий и ношение маски во время эпидемии гриппа, иммунизация против гриппа.

5. Выполнения дыхательной гимнастики.

6. Не курить самому и избегать курящих лиц, так вред никотина у активного и пассивного курильщика практически одинаковый

ЗАКЛЮЧЕНИЕ:

В процессе работы над темой был проведен анализ литературный данных по Российской Федерации, выполнены все намеченные практические исследования для оценки состояния проходимости бронхов и легочных объемов с использованием спирографа MIR (Италия), определение насыщения крови кислородом в % и ЧСС (частоты сердечных сокращений) при помощи пульсооксиметра NINON(CША) и определение угарного газа в выдыхаемом воздухе и карбоксигемоглобина на газоанализаторе MicroCO (Германия), проведен тщательный анализ полученных результатов.

В процессе работы была подтверждена выдвинутая гипотеза. У двух подростков отмечалось снижение ЖЕЛ и у одного из них снижение насыщения крови кислородом. Все эти изменения регистрировались у подростков, часто болеющих ОРЗ и у одного из них отмечается отставание в физическом развитии.

Ни у одного из подростков не выявлено содержание угарного газа в выдыхаемом воздухе и карбоксигемоглобина, что свидетельствует о том, что подростки не являются ни активными, ни пассивными курильщиками.

Работа наглядно демонстрирует, что с раннего возраста, в данном случае, у подростков возникают функциональные изменения дыхательной системы. Раннее выявление таких изменений поможет провести профилактические мероприятия, направленные на нормализацию данных изменений.

СПИОК ЛИТЕРАТУРЫ И ИНТЕРНЕТ ИСТОЧНИКИ:

1. Амосов Н.М. “Энциклопедия Амосова. Алгоритм здоровья”

2. Батуев А.С. Биология: Человек. Учебник – М. – Дрофа, 2013 г

3. Мамонтов С.Г. Биология для поступающих в ВУЗы. Учебное пособие. – М.: Дрофа, 2014г

4. Сапин М.Р. Биология. Анатомия и физиология человека. 8 класс. Учебник – М. – Дрофа, 2016г

5. Рохлов В.С. Биология: человек и его здоровье. Учебник 8 класс - М. - Мнемозина , 2007 г.

6. https://studfile.net/preview

7. http://www.bibliotekar.ru/447/128.htm

8. https://cyberleninka.ru/article/n/dyhatelnaya-gimnastika-pri-zabolevaniyah-legkih/

ПРИЛОЖЕНИЕ

Приложение №1

Фотография прибора

Приложение №2

Фотография прибора

Приложение №3

ТАБЛИЦА№ 1

ПОДРОСТКОВ, ОТДЫХАЮЩИХ НА МОРЕ И В САНАТОРИЯХ

Лишь три (16%) подростка не отдыхали никогда на море и в санатории.

Приложение №4

ТАБЛИЦА ПОДРОСТКОВ СООТВЕТСТВИЯ

АНТРОПОМЕТРИЧЕСКИХ ДАННЫХ ВОЗРАСТУ № 2

Приложение №5

ТАБЛИЦА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОДРОСТКОВ, ИМЕЮЩИХ

АЛЛЕРГИЧЕСКИЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ № 3

Приложение №6

ТАБЛИЦА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОДРОСТКОВ ПО ГРУППАМ

В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЗАБОЛЕВАЕМОСТИ ОРЗ № 4

ТАБЛИЦА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОДРОСТКОВ И ИХ РОДИТЕЛЕЙ

В ЗАВИСИМОСТИ ОТ НАЛИЧИЯ КУРЕНИЯ № 5

ТАБЛИЦА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ И

НАСЫЩЕНИЯ КРОВИ КИСЛОРОДОМ № 6

ТАБЛИЦА СОДЕРЖАНИЯ СО ( УГАРНОГО ГАЗА) В

ВЫДЫХАЕМОМ ВОЗДУХЕ И КАБОКСИГЕМОГЛОБИНА № 7

20