Работа дыхательной системы человека. Строение органов дыхания человека
Дыхание – совокупность процессов, обеспечивающих непрерывное снабжение всех органов и тканей тела кислородом и удаление из организма постоянно образующегося в процессе обмена веществ углекислого газа.
В процессе дыхания различают несколько этапов:
1) внешнее дыхание, или вентиляция легких – обмен газов между альвеолами легких и атмосферным воздухом;
2) обмен газов в легких между альвелярным воздухом и кровью;
3) транспорт газов кровью, т. е. процесс переноса кислорода от легких к тканям и углекислого газа от тканей к легким;
4) обмен газов между кровью капилляров большого круга кровообращения и клетками тканей;
5) внутреннее дыхание – билогическое окисление в митохондриях клетки.
Основная функция дыхательной системы – обеспечение поступления кислорода в кровь и удаление из крови углекислого газа.
Из других функций дыхательной системы можно отметить:
– Участие в процессах терморегуляции. Температура вдыхаемого воздуха в определенной мере влияет на температуру тела. Вместе с выдыхаемым воздухом организм отдает во внешнюю среду тепло, охлаждаясь, если это возможно (если температура окружающей среды ниже температуры тела).
– Участие в процессах выделения. Вместе с выдыхаемым воздухом из организма помимо углекислого газа удаляются пары воды, а также пары некоторых других веществ (например, этилового спирта при алкогольном опьянении).
– Участие в иммунных реакциях. Некоторые клетки легких и дыхательных путей обладают способностью обезвреживать болезнетворные бактерии, вирусы и другие микроорганизмы.
Специфическими функциями дыхательных путей (носоглотки, гортани, трахеи и бронхов) являются:
– согревание или охлаждение вдыхаемого воздуха (в зависимости от температуры окружающего воздуха);
– увлажнение вдыхаемого воздуха (для предотвращения высыхания легких);
– очищение вдыхаемого воздуха от инородных частиц – пыли и других.
Органы дыхания человека представлены воздухоносными путями, по которым проходит вдыхаемый и выдыхаемый воздух, и легкими, где происходит обмен газов (рис. 14).
Носовая полость. Дыхательные пути начинаются носовой полостью, которая отделена от ротовой полости спереди твердым, а сзади мягким нёбом. Носовая полость имеет костный и хрящевой остов и сплошной перегородкой делится на правую и левую части. Тремя носовыми раковинами она разделена на носовые ходы: верхний, средний и нижний, по которым проходит вдыхаемый и выдыхаемый воздух.
Слизистая оболочка носа содержит ряд приспособлений для обработки вдыхаемого воздуха.
Во-первых, она покрыта мерцательным эпителием, реснички которого образуют сплошной ковер, на который оседает пыль. Благодаря мерцанию ресничек осевшая пыль изгоняется из носовой полости. Задержанию инородных частиц способствуют и волоски, находящиеся у наружного края носовых отверстий.
Во-вторых, слизистая оболочка содержит слизистые железы, секрет которых обволакивает пыль и способствует ее изгнанию, а также увлажняет воздух. Слизь, находящаяся в носовой полости, обладает бактерицидными свойствами – в ней содержится лизоцим – вещество, которое понижает способность бактерий к размножению или убивает их.
В-третьих, слизистая оболочка богата венозными сосудами, которые могут набухать при различных условиях; повреждение их служит поводом к носовым кровотечениям. Значение этих образований состоит в том, чтобы обогревать проходящую через нос струю воздуха. Специальными исследованиями установлено, что при прохождении через носовые ходы воздуха с температурой от +50 до –50°С и влажностью от 0 до 100% в трахею всегда попадает воздух, «приведенный» к 37°С и 100% влажности.
На поверхность слизистой из кровеносных сосудов выходят лейкоциты, которые тоже выполняют защитную функцию. Осуществляя фагоцитоз, они погибают, и поэтому в слизи, выделяющейся из носа, содержится много погибших лейкоцитов.
Рис. 14. Строение дыхательной системы человека
Из носовой полости воздух проходит в носоглотку, откуда он переходит в носовую часть глотки, а затем в гортань.
Рис. 15. Строение гортани человека
Гортань. Гортань располагается впереди гортанной части глотки на уровне IV – VI шейных позвонков и образована хрящами: непарными – щитовидным и перстневидным, парными – черпаловидными, рожковидными и клиновидными (рис. 15). К верхнему краю щитовидного хряща прикрепляется надгортанник, который закрывает вход в гортань во время глотания и тем препятствует попаданию в нее пищи. От щитовидного хряща к черпаловидному (спереди назад) идут две голосовые связки. Пространство между ними называют голосовой щелью.
Рис. 16. Строение трахеи и бронхи человека
Трахея. Трахея, являясь продолжением гортани, начинается на уровне нижнего края VI шейного позвонка и оканчивается на уровне верхнего края V грудного позвонка, где она делится на два бронха – правый и левый. Место деления трахеи называется бифуркацией трахеи. Длина трахеи колеблется от 9 до 12 см, поперечный диаметр в среднем 15 – 18 мм (рис. 16).
Трахея состоит из 16 – 20 неполных хрящевых колец, соединенных фиброзными связками, каждое кольцо простирается лишь на две трети окружности. Хрящевые полукольца придают упругость дыхательным путям и делают их неспадающимися и тем самым легко проходимыми для воздуха. Задняя, перепончатая стенка трахеи, уплощена и содержит пучки гладкой мышечной ткани, идущие поперечно и продольно и обеспечивающие активные движения трахеи при дыхании, кашле и т.п. Слизистая оболочка гортани и трахеи покрыта мерцательным эпителием (за исключением голосовых связок и части надгортанника) и богата лимфоидной тканью и слизистыми железами.
Бронхи. Трахея делится на два бронха, которые входят в правое и левое легкие. В легких бронхи древовидно ветвятся на более мелкие бронхи, которые входят в легочные дольки и образуют еще более мелкие дыхательные ветви – бронхиолы. Мельчайшие дыхательные бронхиолы диаметром около 0,5 мм разветвляются на альвеолярные ходы, которые заканчиваются альвеолярными мешочками. Альвеолярные ходы и мешочки на стенках имеют выпячивания в виде пузырьков, которые называют альвеолами. Диаметр альвеол равен 0,2 – 0,3 мм, а их количество достигает 300 – 400 млн., благодаря чему создается большая дыхательная поверхность легких. Она достигает 100 – 120 м 2 .
Альвеолы состоят из очень тонкого плоского эпителия, который снаружи окружен сетью мельчайших, тоже тонкостенных, кровеносных сосудов, что облегчает обмен газов.
Легкие располагаются в герметически закрытой грудной полости. Задняя стенка грудной полости образована грудным отделом позвоночника и отходящими от позвонков, подвижно присоединенными ребрами. С боков она образована ребрами, спереди – ребрами и грудиной. Между ребрами располагаются межреберные мышцы (наружные и внутренние). Снизу грудная полость отделяется от брюшной полости грудобрюшной преградой, или диафрагмой, куполообразно изогнутой в грудную полость.
У человека два легких – правое и левое. Правое легкое состоит из трех долей, левое – из двух. Суженную верхнюю часть легких называют верхушкой, а расширенную нижнюю – основанием. Различают ворота легкого – углубление на их внутренней поверхности, через которое проходят бронхи, кровеносные сосуды (легочная артерия и две легочные вены), лимфатические сосуды и нервы. Совокупность этих образований носит название корня легкого.
Ткань легкого состоит из мелких структур, называемых легочными дольками, которые представляют собой небольшие пирамидальной формы (0,5 - 1,0 см в поперечнике) участки легкого. Бронхи, входящие в легочную дольку – конечные бронхиолы – делятся на 14 – 16 дыхательных бронхиол. На конце каждой из них имеется тонкостенное расширение – альвеолярный ход. Система дыхательных бронхиол с их альвеолярными ходами является функциональной единицей легких и носит название ацинус .
Легкие покрыты оболочкой – плеврой , которая состоит из двух листков: внутреннего (висцерального) и наружного (париетального) (рис. 17). Внутренний листок плевры покрывает легкие и является их наружной оболочкой, которая по корню легко переходит в наружный листок плевры, выстилающий стенки грудной полости (является ее внутренней оболочкой). Таким образом, между внутренним и наружным листками плевры образуется герметически замкнутое мельчайшее капиллярное пространство, которое называют плевральной полостью. В ней находится небольшое количество (1 – 2 мл) плевральной жидкости, которая смачивает листки плевры и облегчает их скольжение относительно друг друга.
Рис. 17. Строение легкого человека
Одной из основных причин смены воздуха в легких является изменение объема грудной и плевральной полостей. Легкие пассивно следуют за изменением их объема.
Механизм акта вдоха и выдоха
Обмен газов между атмосферным воздухом и воздухом, находящимся в альвеолах, происходит благодаря ритмическому чередованию актов вдоха и выдоха. В легких нет мышечной ткани, и поэтому активно они сокращаться не могут. Активная роль в акте вдоха и выдоха принадлежит дыхательным мышцам. При параличе дыхательных мышц дыхание становится невозможным, хотя органы дыхания при этом не поражены.
Акт вдоха, или инспирация – активный процесс, который обеспечивается увеличением объема грудной полости. Акт выдоха, или экспирация – пассивный процесс, происходящий в результате уменьшения объема грудной полости. Фазы вдоха и следующего за ним выдоха составляют дыхательный цикл . Во время вдоха атмосферный воздух через воздухоносные пути поступает в легкие, при выдохе часть воздуха покидает их.
В осуществлении вдоха принимают участие наружные косые межреберные мышцы и диафрагма (рис. 18). При сокращении наружных косых межреберных мышц, которые идут сверху вперед и вниз, ребра поднимаются, и при этом увеличивается объем грудной полости за счет смещения грудины вперед и отхождения боковых частей ребер в стороны. Диафрагма, сокращаясь, занимает более плоское положение. При этом несжимаемые органы брюшной полости оттесняются вниз и в стороны, растягивая стенки брюшной полости. При спокойном вдохе купол диафрагмы спускается приблизительно на 1,5 см, соответственно увеличивается вертикальный размер грудной полости.
При очень глубоком дыхании в акте вдоха участвует ряд вспомогательных дыхательных мышц: лестничные, большая и малая грудные, передняя зубчатая, трапециевидная, ромбовидные, поднимающая лопатку.
Легкие и стенка грудной полости покрыты серозной оболочкой – плеврой, между листками которой имеется узкая щель – плевральная полость, содержащая серозную жидкость. Легкие постоянно находятся в растянутом состоянии, потому что давление в плевральной полости отрицательное. Оно обусловлено эластической тягой легких, т. е. постоянным стремлением легких уменьшить свой объем. В конце спокойного выдоха, когда почти все дыхательные мышцы расслаблены, давление в плевральной полости приблизительно равно -3 мм рт. ст., т. е. ниже атмосферного.
Рис. 18. Мышцы, обеспечивающие вдох и выдох
При вдохе вследствие сокращения дыхательных мышц объем грудной полости увеличивается. Давление в плевральной полости становится более отрицательным. К концу спокойного вдоха оно снижается до -6 мм рт. ст. В момент глубокого вдоха оно может достигать -30 мм рт. ст. Легкие расширяются, их объем увеличивается, и в них засасывается воздух.
У разных людей преимущественное значение в осуществлении акта вдоха могут иметь межреберные мышцы или диафрагма. Поэтому говорят о разных типах дыхания: грудном, или реберном и брюшном, или диафрагмальном. Установлено, что у женщин в основном преобладает грудной тип дыхания, а у мужчин – брюшной.
При спокойном дыхании выдох осуществляется за счет эластической энергии, накопленной во время предшествующего вдоха. Когда дыхательные мышцы расслабляются, ребра пассивно возвращаются в исходное положение. Прекращение сокращения диафрагмы приводит к тому, что она занимает свое прежнее куполообразное положение за счет давления на нее со стороны органов брюшной полости. Возвращение ребер и диафрагмы в исходное положение приводят к уменьшению объема грудной полости, а, следовательно, к уменьшению в ней давления. Одновременно при возвращении ребер в исходное положение давление в плевральной полости повышается, т. е. в ней уменьшается отрицательное давление. Все эти процессы, обеспечивающие повышение давления в грудной и плевральной полости, приводят к тому, что легкие сдавливаются, и из них пассивно выходит воздух – осуществляется выдох.
Усиленный выдох является активным процессом. В его осуществлении принимают участие: внутренние межреберные мышцы, волокна которых идут в противоположном направлении по сравнению с наружными: снизу вверх и вперед. При их сокращении ребра опускаются вниз, и объем грудной полости уменьшается. Усиленному выдоху способствует также сокращение мышц брюшного пресса, в результате чего объем брюшной полости уменьшается и повышается в ней давление, которое через органы брюшной полости передается на диафрагму и поднимает ее. Наконец, мышцы пояса верхних конечностей, сокращаясь, сдавливают в верхней части грудную клетку и уменьшают ее объем.
В результате уменьшения объема грудной полости в ней увеличивается давление, вследствие чего воздух выталкивается из легких – происходит активный выдох. На вершине выдоха давление в легких может быть больше атмосферного на 3 – 4 мм рт. ст.
Акты вдоха и выдоха ритмически сменяют друг друга. Взрослый человек делает 15 – 20 циклов в минуту. Дыхание физически тренированных людей более редкое (до 8 – 12 циклов в минуту) и глубокое.
Дыхание человека - сложный физиологический механизм, обеспечивающий обмен кислородом и углекислым газом между клетками и внешней средой.
Кислород постоянно поглощается клетками и одновременно идет процесс удаления из организма углекислого газа, который образуется в результате биохимических реакций, протекающих в организме.
Кислород участвует в реакциях окисления сложных органических соединений с их конечным распадом до углекислого газа и воды, в ходе чего образуется необходимая для жизни энергия.
Кроме жизненно необходимого газообмена, внешнее дыхание обеспечивает другие важные функции в организме , например способность к звукообразованию .
В этом процессе участвуют мышцы гортани, дыхательные мышцы, голосовые связки и полость рта, а сам он возможен только при выдохе. Вторая важная «недыхательная» функция - обоняние .
Кислород в нашем организме содержится в небольшом количестве - 2,5 — 2,8 л, причем около 15 % этого объема находится в связанном состоянии.
В покое человек в минуту потребляет приблизительно 250 мл кислорода и удаляет около 200 мл углекислого газа.
Таким образом, при остановке дыхания запаса кислорода в нашем организме хватает всего на несколько минут, затем наступает повреждение и гибель клеток, в первую очередь страдают клетки ЦНС.
Для сравнения: без воды человек способен прожить 10-12 суток (в организме человека запас воды в зависимости от возраста составляет до 75 %), без еды - до 1,5 мес.
При интенсивной физической нагрузке расход кислорода резко возрастает и может доходить до 6 л в минуту.
Дыхательная система
Функцию дыхания в организме человека осуществляет дыхательная система
, в которую входят органы внешнего дыхания (верхние дыхательные пути, легкие и грудная клетка, включая ее костно-хрящевой каркас и нервно-мышечную систему), органы транспорта газов кровью (сосудистая система легких, сердце) и регуляторные центры, обеспечивающие автоматизм дыхательного процесса.
Грудная клетка
Грудная клетка образует стенки грудной полости, в которой расположены сердце, легкие, трахея и пищевод.
Она состоит из 12 грудных позвонков, 12 пар ребер, грудины и соединений между ними. Передняя стенка грудной клетки короткая, она сформирована грудиной и реберными хрящами.
Задняя стенка образована позвонками и ребрами, тела позвонков расположены в грудной полости. Ребра соединены между собой и с позвоночником подвижными суставами и принимают активное участие в дыхании.
Промежутки между ребрами заполнены межреберными мышцами и связками. Изнутри грудная полость выстлана пристеночной, или париетальной, плеврой.
Дыхательные мышцы
Дыхательные мышцы подразделяют на осуществляющие вдох (инспираторные) и осуществляющие выдох (экспираторные). К основным инспираторным мышцам относят диафрагму, наружные межреберные и внутренние межхрящевые мышцы.
К вспомогательным инспираторным мышцам принадлежат лестничные, грудиноключично -сосцевидные, трапециевидные, большие и малые грудные.
К экспираторным мышцам относят внутренние межреберные, прямые, подреберные, поперечные, а также наружную и внутреннюю косые мышцы живота.
Разум - хозяин чувств, а дыхание - хозяин разума.
Диафрагма
Поскольку грудобрюшная перегородка, диафрагма, имеет крайне важное значение в процессе дыхания, рассмотрим ее строение и функции более подробно.
Эта обширная изогнутая (выпуклостью кверху) пластина полностью разграничивает брюшную и грудную полости.
Диафрагма - главная дыхательная мышца и важнейший орган брюшного пресса.
В ней выделяют сухожильный центр и три мышечные части с названиями по тем органам, от которых они начинаются, соответственно выделяют реберную, грудинную и поясничную области.
При сокращении купол диафрагмы удаляется от стенок грудной клетки и уплощается, за счет чего увеличивается объем грудной полости и уменьшается объем брюшной полости.
При одновременном сокращении диафрагмы с мышцами брюшного пресса повышается внутрибрюшное давление.
Следует учесть, что к сухожильному центру диафрагмы крепятся париетальная плевра, перикард и брюшина, то есть перемещение диафрагмы смещает органы грудной и брюшной полости.
Дыхательные пути
К дыхательным путям относят путь, который воздух проходит от носа до альвеол.
Их делят на воздухоносные пути, расположенные вне грудной полости (это носовые ходы, глотка, гортань и трахея) и внутригрудные дыхательные пути (трахея, главные и долевые бронхи).
Процесс дыхания условно можно разделить на три этапа:
Внешнее, или легочное, дыхание человека;
Транспорт газов кровью (транспортировка кислорода кровью к тканям и клеткам, одновременно удаление из тканей углекислого газа);
Тканевое (клеточное) дыхание, которое осуществляется непосредственно в клетках в специальных органеллах.
Внешнее дыхание человека
Мы рассмотрим основную функцию аппарата дыхания - внешнее дыхание, при котором происходит газообмен в легких, то есть поступление кислорода к дыхательной поверхности легких и удаление углекислого газа.
В процессе внешнего дыхания принимают участие собственно аппарат дыхания, включающий воздухоносные пути (нос, глотка, гортань, трахея), легкие и инспираторные (дыхательные) мышцы, расширяющие грудную клетку во всех направлениях.
Подсчитано, что в среднем суточная вентиляция легких составляет около 19 000-20 000 л воздуха, а за год через легкие человека проходит более 7 млн л воздуха.
Легочная вентиляция обеспечивает газообмен в легких и снабжается благодаря чередованию вдоха (инспирации) и выдоха (экспирации).
Вдох - это активный процесс за счет инспираторных (дыхательных) мышц, основные из которых - диафрагма, наружные косые межреберные мышцы и внутренние межхрящевые мышцы.
Диафрагма - это мышечно-сухожильное образование, разграничивающее брюшную и грудную полости, при ее сокращении увеличивается объем грудной клетки.
При спокойном дыхании диафрагма смещается вниз на 2-3 см, а при глубоком форсированном экскурсия диафрагмы может достигать 10 см.
При вдохе за счет расширения грудной клетки пассивно увеличивается объем легких, давление в них становится ниже атмосферного, что дает возможность проникать в них воздуху. Во время вдоха воздух первоначально проходит через нос, глотку и затем поступает в гортань. Носовое дыхание у человека очень важно, так как при прохождении воздуха через нос происходит увлажнение и согревание воздуха. Кроме того, эпителий, выстилающий полость носа, способен задерживать мелкие инородные тела, поступающие с воздухом. Таким образом, воздухоносные пути также выполняют очистительную функцию.
Гортань находится в передней области шеи, сверху она соединена с подъязычной костью, снизу переходит в трахею. Спереди и с боков располагаются правая и левая доли щитовидной железы. Гортань участвует в акте дыхания, защите нижних дыхательных путей и голосообразовании, состоит из 3 парных и 3 непарных хрящей. Из этих образований в процессе дыхания важную роль выполняет надгортанник, который предохраняет дыхательные пути от попадания инородных тел и пищи. В гортани условно выделяют три отдела. В среднем отделе расположены голосовые связки, которые образуют самое узкое место гортани - голосовую щель. Голосовые связки играют основную роль в процессе звукообразования, а голосовая щель - при дыхательной практике.
Из гортани воздух поступает в трахею. Трахея начинается на уровне 6-го шейного позвонка; на уровне 5-го грудного позвонка она делится на 2 главных бронха. Сама трахея и главные бронхи состоят из незамкнутых хрящевых полуколец, что обеспечивает их постоянную форму и не дает им спадаться. Правый бронх шире и короче левого, расположен вертикально и служит продолжением трахеи. Он делится на 3 долевых бронха, так как правое легкое разделяется на 3 доли; левый бронх - на 2 долевых бронха (левое легкое состоит из 2 долей)
Затем долевые бронхи делятся дихотомически (надвое) на бронхи и бронхиолы более мелких размеров, заканчиваясь дыхательными бронхиолами, на конце которых расположены альвеолярные мешочки, состоящие из альвеол - образований, в которых, собственно, и происходит газообмен.
В стенках альвеол находится большое количество мельчайших кровеносных сосудов - капилляров, которые служат для проведения газообмена и дальнейшей транспортировки газов.
Бронхи с разветвлением их на более мелкие бронхи и бронхиолы (до 12-го порядка стенка бронхов включает в себя хрящевую ткань и мышцы, это препятствует спадению бронхов во время выдоха) внешне напоминают дерево.
К альвеолам подходят терминальные бронхиолы, которые являются разветвлением 22-го порядка.
Количество альвеол в организме человека достигает 700 млн, а их суммарная площадь составляет 160 м2.
К слову, наши легкие имеют огромный резерв; в покое человек использует не более 5 % дыхательной поверхности.
Газообмен на уровне альвеол идет непрерывно, он осуществляется методом простой диффузии за счет разницы парциального давления газов (процентного со-отношения давления различных газов в их смеси).
Процентное давление кислорода в воздухе составляет около 21 % (в выдыхаемом воздухе его содержание - приблизительно 15 %), углекислого газа - 0,03 %.
Видео «Газообмен в легких»:
Спокойный выдох - пассивный процесс за счет нескольких факторов.
После прекращения сокращения инспираторных мышц ребра и грудина опускаются (за счет силы тяжести) и грудная клетка уменьшается в объеме, соответственно, увеличивается внутригрудное давление (становится выше атмосферного) и воздух устремляется наружу.
Легкие сами по себе обладают эластической упругостью, которая направлена на уменьшение объема легких.
Этот механизм обусловлен наличием пленки, выстилающей внутреннюю поверхность альвеол, которая содержит сурфактант - вещество, обеспечивающее поверхностное натяжение внутри альвеол.
Так, при перерастяжении альвеол сурфактант ограничивает этот процесс, стремясь сократить объем альвеол, в то же время не позволяя им спадаться полностью.
Механизм эластической упругости легких также обеспечивается за счет мышечного тонуса бронхиол.
Активный процесс с участием вспомогательных мышц.
В качестве экспираторных мышц при глубоком выдохе выступают мышцы живота (косые, прямая и поперечные), при сокращении которых возрастает давление в брюшной полости и поднимается диафрагма.
К вспомогательным мышцам, обеспечивающим выдох, также можно отнести межреберные внутренние косые мышцы и мышцы, сгибающие позвоночник.
Внешнее дыхание можно оценить с помощью нескольких параметров.
Дыхательный объем. Количество воздуха, которое в спокойном состоянии поступает в легкие. В покое норма составляет приблизительно 500-600 мл.
Объем вдоха немного больше, так как углекислого газа выдыхается меньше, чем поступает кислорода.
Альвеолярный объем . Часть дыхательного объема, которая участвует в газообмене.
Анатомическое мертвое пространство. Образуется в основном за счет верхних дыхательных путей, которые заполнены воздухом, но сами не участвуют в газообмене. Оно составляет около 30 % от дыхательного объема легких.
Резервный объем вдоха. Количество воздуха, которое человек может дополнительно вдохнуть после обычного вдоха (может достигать 3 л).
Резервный объем выдоха. Остаточный воздух, который можно выдохнуть после спокойного выдоха (у отдельных людей достигает 1,5 л).
Частота дыхания. В среднем составляет 14-18 дыхательных циклов в минуту. Она обычно возрастает при физической на-грузке, стрессе, беспокойстве, когда организму требуется больше кислорода.
Минутный объем легких . Определяется с учетом дыхательного объема легких и частоты дыхания в минуту.
В нормальных условиях продолжительность фазы выдоха длиннее, чем вдоха, приблизительно в 1,5 раза.
Из характеристик внешнего дыхания важен еще тип дыхания.
Он зависит от того, осуществляется ли дыхание только с помощью экскурсии грудной клетки (грудной, или реберный, тип дыхания) либо в процессе дыхания основное участие принимает диафрагма (брюшной, или диафрагмальный, тип дыхания).
Дыхание находится выше сознания.
Для женщин более характерен грудной тип дыхания, хотя физиологически более оправдано дыхание с участием диафрагмы.
При этом виде дыхания лучше вентилируются нижние отделы легких, увеличивается дыхательный и минутный объем легких, организм затрачивает меньше энергии на процесс дыхания (диафрагма движется легче, чем костно-хрящевой каркас грудной клетки).
Параметры дыхания на протяжении всей жизни человека регулируются автоматически, в зависимости от потребностей в определенное время.
Центр регуляции дыхания состоит из нескольких звеньев.
В качестве первого звена регуляции выступает необходимость поддержания на постоянном уровне напряжения кислорода и углекислого газа в крови.
Эти параметры постоянны, при выраженных нарушениях организм может существовать всего несколько минут.
Второе звено регуляции - периферические хеморецепторы, расположенные в стенках сосудов и тканях, которые реагируют на снижение уровня кислорода крови либо на повышение уровня углекислого газа. Раздражение хеморецепторов вызывает изменение частоты, ритма и глубины дыхания.
Третье звено регуляции - собственно дыхательный центр, который состоит из нейронов (нервных клеток), расположенных на различных уровнях нервной системы.
Различают несколько уровней дыхательного центра.
Спинальный дыхательный центр , расположенный на уровне спинного мозга, иннервирует диафрагму и межреберные мышцы; его значение - в изменении силы сокращения этих мышц.
Центральный дыхательный механизм (генератор ритма), находящийся в продолговатом мозге и варолиевом мосту, обладает свойством автоматизма и регулирует дыхание в покое.
Центр, расположенный в коре больших полушарий и гипоталамусе , обеспечивает регуляцию дыхания при физической нагрузке и в состоянии стресса; кора головного мозга позволяет произвольно регулировать дыхание, производить самовольную задержку дыхания, осознанно менять его глубину и ритм и так далее.
Следует отметить еще один важный момент: отклонение от нормального ритма дыхания обычно сопровождается изменениями со стороны других органов и систем организма.
Одновременно с изменением частоты дыхания часто нарушается частота сердечных сокращений и становится нестабильным артериальное давление.
Предлагаем к просмотру видео увлекательный и познавательный фильм «Чудо системы дыхания»:
Дышите правильно и будьте здоровы!
Органы дыхания человека включают:
- носовую полость;
- околоносовые пазухи;
- гортань;
- трахею;
- бронхи;
- легкие.
Рассмотрим строение органов дыхания и их функции. Это поможет лучше понимать, как развиваются заболевания дыхательной системы.
Наружный нос, который мы видим на лице у человека, состоит из тонких косточек и хрящей. Сверху они покрыты небольшим слоем мышц и кожей. Полость носа спереди ограничена ноздрями. С обратной стороны носовая полость имеет отверстия – хоаны, через них воздух попадает в носоглотку.
Полость носа делится пополам носовой перегородкой. В каждой половине есть внутренняя и наружная стенки. На боковых стенках есть три выступа – носовые раковины, разделяющие три носовых хода.
В двух верхних ходах есть отверстия, через них имеется связь с придаточными пазухами носа. В нижний ход открывается устье носослезного протока, по которому слезы могут попадать в носовую полость.
Вся носовая полость изнутри покрыта слизистой оболочкой, на поверхности которой лежит мерцательный эпителий, имеющий множество микроскопических ресничек. Их движение направлено спереди назад, в сторону хоан. Поэтому большая часть слизи из носа попадает в носоглотку, а не выходит наружу.
В зоне верхнего носового хода находится обонятельная область. Там располагаются чувствительные нервные окончания – обонятельные рецепторы, которые по своим отросткам передают полученную информацию о запахах в головной мозг.
Носовая полость хорошо кровоснабжается и имеет множество мелких сосудов, несущих артериальную кровь. Слизистая оболочка легко ранима, поэтому возможны носовые кровотечения. Особо сильное кровотечение появляется при повреждении инородным телом или при травме венозных сплетений. Такие сплетения вен могут быстро изменять свой объем, приводя к заложенности носа.
Лимфатические сосуды сообщаются с пространствами между оболочками головного мозга. В частности, этим объясняется возможность быстрого развития менингита при инфекционных заболеваниях.
Нос выполняет функцию проведения воздуха, обоняния, а также является резонатором для формирования голоса. Важная роль полости носа – защитная. Воздух проходит сквозь носовые ходы, имеющие довольно большую площадь, и там согревается и увлажняется. Пыль и микроорганизмы частично оседают на волосках, расположенных у входа в ноздрях. Остальные с помощью ресничек эпителия передаются в носоглотку, а оттуда удаляются при кашле, глотании, сморкании. Слизь носовой полости имеет и бактерицидное действие, то есть убивает часть попавших в нее микробов.
Околоносовые пазухи
Придаточные пазухи – это полости, лежащие в костях черепа и имеющие связь с носовой полостью. Они покрыты изнутри слизистой, имеют функцию голосового резонатора. Околоносовые пазухи:
- гайморова (верхнечелюстная);
- лобная;
- клиновидная (основная);
- ячейки лабиринта решетчатой кости.
Придаточные пазухи носа
Две верхнечелюстные пазухи – самые большие. Они располагаются в толще верхней челюсти под глазницами и сообщаются со средним ходом. Лобная пазуха также парная, располагается в лобной кости над межбровьем и имеет форму пирамиды, с верхушкой, обращенной вниз. Через носолобный канал она также соединяется со средним ходом. Клиновидная пазуха располагается в клиновидной кости на задней стенке носоглотки. Посередине носоглотки открываются отверстия ячеек решетчатой кости.
Гайморова пазуха наиболее тесно сообщается с полостью носа, поэтому нередко вслед за развитием ринита появляется и гайморит, когда перекрывается путь оттока воспалительной жидкости из пазухи в нос.
Гортань
Это верхний отдел дыхательных путей, участвующий также в образовании голоса. Располагается она примерно посередине шеи, между глоткой и трахеей. Гортань образована хрящами, которые соединяются суставами и связками. Кроме того, она прикреплена к подъязычной кости. Между перстневидным и щитовидным хрящами находится связка, которую рассекают при остром стенозе гортани для обеспечения доступа воздуха.
Гортань выстилает мерцательный эпителий, а на голосовых связках эпителий многослойный плоский, быстро обновляющийся и позволяющий связкам быть устойчивыми к постоянной нагрузке.
Под слизистой оболочкой нижнего отдела гортани, ниже голосовых связок, находится рыхлый слой. Он может быстро отекать, особенно у детей, вызывая ларингоспазм.
Трахея
С трахеи начинаются нижние дыхательные пути. Она продолжает гортань, а затем переходит в бронхи. Орган выглядит как полая трубка, состоящая из хрящевых полуколец, плотно связанных между собой. Длина трахеи около 11 см.
Внизу трахея образует два главных бронха. Эта зона – область бифуркации (раздвоения), она имеет много чувствительных рецепторов.
Трахею выстилает мерцательный эпителий. Его особенность – хорошая способность к всасыванию, что используется при ингаляциях лекарственных средств.
При стенозе гортани в некоторых случаях проводят трахеотомию – рассекают переднюю стенку трахеи и вводят специальную трубку, через которую поступает воздух.
Бронхи
Это система трубок, по ним воздух проходит из трахеи в легкие и обратно. Они имеют и очищающую функцию.
Бифуркация трахеи располагается примерно в межлопаточной зоне. Трахея образует два бронха, которые идут в соответствующее легкое и там разделяются на долевые бронхи, затем на сегментарные, субсегментарные, дольковые, которые делятся на терминальные (концевые) бронхиолы – самые мелкие из бронхов. Вся эта структура называется бронхиальным деревом.
Терминальные бронхиолы имеют диаметр 1 – 2 мм и переходят в дыхательные бронхиолы, от которых начинаются альвеолярные ходы. На концах альвеолярных ходов располагаются легочные пузырьки – альвеолы.
Трахея и бронхи
Изнутри бронхи выстланы мерцательным эпителием. Постоянное волнообразное движение ресничек выводит вверх бронхиальный секрет – жидкость, непрерывно образующуюся железами в стенке бронхов и смывающую все загрязнения с поверхности. Так удаляются микроорганизмы и пыль. Если происходит скопление густого бронхиального секрета, или в просвет бронхов попадает крупное инородное тело, они удаляются с помощью – защитного механизма, направленного на очищение бронхиального дерева.
В стенках бронхов имеются кольцевидные пучки небольших мышц, которые способны «перекрывать» поток воздуха при его загрязнении. Так возникает . При астме этот механизм начинает работать тогда, когда вдыхается обычное для здорового человека вещество, например, пыльца растений. В этих случаях бронхоспазм становится патологическим.
Органы дыхания: легкие
У человека два легких, расположенных в грудной полости. Их основная роль – обеспечить обмен кислородом и углекислым газом между организмом и окружающей средой.
Как устроены легкие? Они расположены по сторонам от средостения, в котором лежит сердце и сосуды. Каждое легкое покрыто плотной оболочкой – плеврой. Между ее листками в норме есть немного жидкости, которая обеспечивает скольжение легких относительно грудной стенки в процессе дыхания. Правое легкое больше левого. Через корень, расположенный с внутренней стороны органа, в него попадают главный бронх, крупные сосудистые стволы, нервы. Легкие состоят из долей: правое – из трех, левое – из двух.
Бронхи, попадая в легкие, делятся на все более мелкие. Концевые бронхиолы переходят в альвеолярные бронхиолы, которые разделяются и превращаются в альвеолярные ходы. Они также разветвляются. На их концах находятся альвеолярные мешочки. На стенках всех структур, начиная с дыхательных бронхиол, открываются альвеолы (дыхательные пузырьки). Из этих образований состоит альвеолярное дерево. Разветвления одной дыхательной бронхиолы в итоге образуют морфологическую единицу легких – ацинус.
Строение альвеол
Устье альвеолы имеет диаметр 0,1 – 0,2 мм. Изнутри альвеолярный пузырек покрыт тонким слоем клеток, лежащих на тонкой стенке – мембране. Снаружи к этой же стенке прилежит кровеносный капилляр. Барьер между воздухом и кровью называется аэрогематическим. Его толщина очень мала – 0,5 мкм. Важной его частью является сурфактант. Он состоит из протеинов и фосфолипидов, выстилает эпителий и сохраняет округлую форму альвеол при выдохе, препятствует попаданию микробов из воздуха в кровь и жидкости из капилляров в просвет альвеолы. У недоношенных детей сурфактант развит плохо, поэтому у них так часто возникают проблемы с дыханием сразу после рождения.
В легких есть сосуды обоих кругов кровообращения. Артерии большого круга несут богатую кислородом кровь от левого желудочка сердца и питают непосредственно бронхи и легочную ткань, как все остальные органы человека. Артерии малого круга кровообращения приносят в легкие венозную кровь из правого желудочка (это единственный пример, когда по артериям течет венозная кровь). Она течет по легочным артериям, затем попадает в легочные капилляры, где и происходит газообмен.
Суть процесса дыхания
Газообмен между кровью и внешней средой, который проходит в легких, называется внешним дыханием. Он происходит из-за разности концентрации газов в крови и воздухе.
Парциальное давление кислорода в воздухе больше, чем в венозной крови. Из-за разницы давления кислород через аэрогематический барьер проникает из альвеол в капилляры. Там он присоединяется к эритроцитам и распространяется по кровеносному руслу.
Газообмен через аэрогематический барьер
Парциальное давление углекислого газа в венозной крови больше, чем в воздухе. Из-за этого углекислый газ покидает кровь и выходит с выдыхаемым воздухом.
Газообмен – непрерывный процесс, продолжающийся, пока есть разница в содержании газов в крови и окружающей среде.
При обычном дыхании через респираторную систему за минуту проходит около 8 литров воздуха. При нагрузке и болезнях, сопровождающихся усилением обмена веществ (например, гипертиреоз), легочная вентиляция усиливается, появляется одышка. Если учащение дыхания не справляется с поддержанием нормального газообмена, в крови снижается содержание кислорода – возникает гипоксия.
Гипоксия также возникает в условиях высокогорья, где количество кислорода во внешней среде снижено. Это приводит к развитию горной болезни.
Дыхательная система человека - совокупность органов и тканей, обеспечивающих в организме человека обмен газов между кровью и внешней средой.
Функция дыхательной системы:
поступление в организм кислорода;
выведение из организма углекислого газа;
выведение из организма газообразных продуктов метаболизма;
терморегуляция;
синтетическая: в тканях легких синтезируются некоторые биологически активные вещества: гепарин, липиды и др.;
кроветворная: в легких созревают тучные клетки и базофилы;
депонирующая: капилляры легких могут накапливать большое количество крови;
всасывательная: с поверхности легких легко всасываются эфир, хлороформ, никотин и многие другие вещества.
Дыхательная система состоит из легких и дыхательных путей.
Легочные сокращения осуществляются с помощью межреберных мышц и диафрагмы.
Дыхательные пути: носовая полость, глотка, гортань, трахея, бронхи и бронхиолы.
Легкие состоят из легочных пузырьков - альвеол .
Рис. Дыхательная система
Дыхательные пути
Носовая полость
Полости носа и глотки являются верхними дыхательными путями. Нос образован системой хрящей, благодаря которым носовые ходы всегда открыты. В самом начале носовых ходов располагаются мелкие волоски, которые задерживают крупные пылевые частицы вдыхаемого воздуха.
Носовая полость выстлана изнутри слизистой оболочкой, пронизанной кровеносными сосудами. Она содержит большое количество слизистых желез (150 желез/см2 слизистой оболочки). Слизь препятствует размножению микробов. Из кровеносных капилляров на поверхность слизистой оболочки выходит большое количество лейкоцитов-фагоцитов, которые уничтожают микробную флору.
Кроме того, слизистая оболочка может значительно изменяться в своем объеме. Когда стенки ее сосудов сокращаются, она сжимается, носовые ходы расширяются, и человек легко и свободно дышит.
Слизистая оболочка верхних дыхательных путей образована мерцательным эпителием. Движение ресничек отдельной клетки и всего эпителиального пласта строго координировано: каждая предыдущая ресничка в фазах своего движения опережает на определённый промежуток времени последующую, поэтому поверхность эпителия волнообразно подвижна - «мерцает». Движение ресничек помогает сохранять дыхательные пути в чистоте, удаляя вредные вещества.
Рис. 1. Мерцательный эпителий дыхательной системы
В верхней части носовой полости находятся органы обоняния.
Функция носовых ходов:
фильтрация микроорганизмов;
фильтрация пыли;
увлажнение и согревание вдыхаемого воздуха;
слизь смывает все отфильтрованное в желудочно-кишечный тракт.
Полость разделена решетчатой костью на две половины. Костные пластинки разделяют обе половины на узкие, сообщающиеся между собой ходы.
В полость носа открываютсяпазухи воздухоносных костей: гайморова, лобная и др. Эти пазухи называются придаточными пазухами носа . Они выстланы тонкой слизистой оболочкой, содержащей небольшое количество слизистых желез. Все эти перегородки и раковины, а также многочисленные придаточные полости черепных костей резко увеличивают объем и поверхность стенок носовой полости.
Придаточные пазухи носа
Придаточные пазухи носа (околоносовые синусы) - воздухоносные полости в костях черепа, сообщающиеся с полостью носа.
У человека различают четыре группы придаточных пазух носа:
верхнечелюстная (гайморова) пазуха - парная пазуха, расположенная в верхней челюсти;
лобная пазуха - парная пазуха, расположенная в лобной кости;
решётчатый лабиринт - парная пазуха, образованная ячейками решётчатой кости;
клиновидная (основная) - парная пазуха, расположенная в теле клиновидной (основной) кости.
Рис. 2. Околоносовые пазухи: 1 - лобные пазухи; 2 - ячейки решётчатого лабиринта; 3 - клиновидная пазуха; 4 - верхнечелюстные (гайморовы) пазухи.
До сих пор точно не известно значение околоносовых пазух.
Возможные функции околоносовых пазух:
уменьшение массы передних лицевых костей черепа;
механическая защита органов головы при ударах (амортизация);
термоизоляция корней зубов, глазных яблок и т.п. от температурных колебаний в полости носа при дыхании;
увлажнение и согревание вдыхаемого воздуха, благодаря медленному воздушному потоку в пазухах;
выполняют функцию барорецепторного органа (дополнительный орган чувств).
Гайморова пазуха (верхнечелюстная пазуха) - парная придаточная пазуха носа, занимающая практически всё тело верхнечелюстной кости. Изнутри пазуха выстлана тонкой слизистой оболочкой из мерцательного эпителия. В слизистой оболочке пазухи очень мало железистых (бокаловидных) клеток, сосудов и нервов.
Верхнечелюстная пазуха сообщается с полостью носа через отверстия на внутренней поверхности верхнечелюстной кости. В нормальном состоянии пазуха заполнена воздухом.
Нижняя часть глотки переходит в две трубки: дыхательную (спереди) и пищевод (сзади). Таким образом, глотка является общим отделом для пищеварительной и дыхательной системы.
Гортань
Верхнюю часть дыхательной трубки составляет гортань, расположенная в передней части шеи. Большая часть гортани также выстлана слизистой оболочкой из мерцательного (ресничного) эпителия.
Гортань состоит из подвижно соединенных между собой хрящей: перстневидного, щитовидного (образует кадык , или адамово яблоко) и двух черпаловидных хрящей.
Надгортанник прикрывает вход в гортань в момент глотания пищи. Передним концом надгортанник соединен с щитовидным хрящом.
Рис. Гортань
Хрящи гортани соединены между собой суставами, а промежутки между хрящами затянуты соединительнотканными перепонками.
При произношении звука голосовые связки сближаются до соприкосновения. Током сжатого воздуха из легких, надавливающим на них снизу, они на миг раздвигаются, после чего благодаря своей эластичности опять закрываются, пока напор воздуха не откроет их снова.
Возникающие таким образом колебания голосовых связок и дают звучание голоса. Высота звука регулируется степенью натяжения голосовых связок. Оттенки голоса зависят как от длины и толщины голосовых связок, так и от строения полости рта и полости носа, которые играют роль резонаторов.
К гортани снаружи прилегает щитовидная железа.
Спереди гортань защищена передними мышцами шеи.
Трахея и бронхи
Трахея - дыхательная трубка длиной около 12 см.
Она составлена из 16-20 хрящевых полуколец, которые не смыкаются сзади; полукольца предотвращают спадание трахеи во время выдоха.
Задняя часть трахеи и промежутки между хрящевыми полукольцами затянуты соединительнотканной перепонкой. Позади трахеи лежит пищевод, стенка которого во время прохождения пищевого комка слегка выпячивается в ее просвет.
Рис. Поперечный срез трахеи: 1 - мерцательный эпителий; 2 - собственный слой слизистой оболочки; 3 - хрящевое полукольцо; 4 - соединительнотканная перепонка
На уровне IV-V грудных позвонков трахея делится на два крупных первичных бронха , отходящих в правое и левое легкие. Это место деления носит название бифуркации (разветвления).
Через левый бронх перегибается дуга аорты, а правый огибается идущей сзади наперед непарной веной. По выражению старых анатомов, "дуга аорты сидит верхом на левом бронхе, а непарная вена - на правом".
Хрящевые кольца, расположенные в стенках трахеи и бронхах, делают эти трубки упругими и неспадающимися, благодаря чему воздух по ним проходит легко и беспрепятственно. Внутренняя поверхность всего дыхательного пути (трахеи, бронхов и части бронхиол) покрыта слизистой оболочкой из многорядного мерцательного эпителия.
Устройство дыхательных путей обеспечивает согревание, увлажнение и очищение поступающего со вдохом воздуха. Частицы пыли мерцательным эпителием продвигаются кверху и с кашлем и чиханием удаляются наружу. Микробы обезвреживаются лимфоцитами слизистой оболочки.
Легкие
Легкие (правое и левое) находятся в грудной полости под защитой грудной клетки.
Плевра
Легкие покрыты плеврой .
Плевра - тонкая, гладкая и влажная, богатая эластическими волокнами серозная оболочка, одевающая каждое из легких.
Различают легочную плевру , плотно срощенную с тканью легкого, и пристеночную плевру , выстилающий изнутри стенки грудной клетки.
У корней легких легочная плевра переходит в пристеночную. Таким образом, вокруг каждого легкого образуется герметически замкнутая плевральная полость, представляющая узкую щель между легочной и пристеночной плеврой. Плевральная полость заполнена небольшим количеством серозной жидкости, играющей роль смазки, облегчающей дыхательные движения легких.
Рис. Плевра
Средостение
Средостение - пространство между правым и левым плевральными мешками. Оно ограничено спереди грудиной с реберными хрящами, сзади - позвоночником.
В средостении располагается сердце с крупными сосудами, трахея, пищевод, вилочковая железа, нервы диафрагмы и грудной лимфатический проток.
Бронхиальное дерево
Глубокими бороздами правое легкое разделено на три доли, а левое - на две. У левого легкого на стороне, обращенной к срединной линии, имеется углубление, которым оно прилежит к сердцу.
В каждое легкое с внутренней стороны входят толстые пучки, состоящие из первичного бронха, легочной артерии и нервов, а выходят по две легочные вены и лимфатические сосуды. Все эти бронхиально-сосудистые пучки, вместе взятые, образуют корень легкого . Вокруг легочных корней расположено большое количество бронхиальных лимфатических узлов.
Входя в легкие, левый бронх делится на две, а правый - на три ветви по числу легочных долей. В легких бронхи образуя так называемое бронхиальное дерево. С каждой новой «веточкой» диаметр бронхов уменьшается, пока они не становятся совсем микроскопическимибронхиолами с диаметром в 0,5 мм. В мягких стенках бронхиол имеются гладкие мышечные волокна и нет хрящевых полуколец. Таких бронхиол насчитывается до 25 миллионов.
Рис. Бронхиальное дерево
Бронхиолы переходят в ветвистые альвеолярные ходы, которые оканчиваются легочными мешочками, стенки которых усыпаны вздутиями - легочными альвеолами. Стенки альвеол пронизаны сетью капилляров: в них происходит газообмен.
Альвеолярные ходы и альвеолы обвиты множеством упругих соединительнотканных и эластических волокон, которые составляют также основу мельчайших бронхов и бронхиол, благодаря чему легочная ткань легко растягивается во время вдоха и снова спадается во время выдоха.
Альвеолы
Альвеолы образованы сетью тончайших эластических волокон. Внутренняя поверхность альвеол выстланы однослойным плоским эпителием. Стенки эпителия вырабатывают сурфактант - поверхностно-активное вещество, выстилающее изнутри альвеолы и препятствующее их спаданию.
Под эпителием легочных пузырьков залегает густая сеть капилляров, на которые разбиваются конечные ветви легочной артерии. Через соприкасающиеся стенки альвеол и капилляров происходит газообмен при дыхании. Попав в кровь, кислород связывается с гемоглобином и разносится по всему организму, снабжая клетки и ткани.
Рис. Альвеолы
Рис. Газообмен в альвеолах
До рождения плод через легкие не дышит и легочные пузырьки находятся в спавшемся состоянии; после рождения с первым же вдохом альвеолы раздуваются и остаются расправленными на всю жизнь, сохраняя в себе некоторое количество воздуха даже при самом глубоком выдохе.
Площадь газообмена
Полнота газообмена обеспечивается огромной поверхностью, через которую он происходит. Каждый легочный пузырек представляет собой эластический мешочек размером 0,25 миллиметра. Количество же легочных пузырьков в обоих легких достигает 350 млн. Если представить, что все легочные альвеолы растянуты и образуют один пузырь с гладкой поверхностью, то диаметр этого пузыря будет равен 6 м, его вместимость будет более 50м3, а внутренняя поверхность составит 113м2 и, таким образом, будет приблизительно в 56 раз больше всей кожной поверхности тела человека.
Трахея и бронхи в дыхательном газообмене не участвуют, а являются только воздухо-проводящими путями.
Физиология дыхания
Все процессы жизнедеятельности протекают при обязательном участии кислорода, т. е. являются аэробными. Особенно чувствительной к кислородной недостаточности является ЦНС и, прежде всего, корковые нейроны, которые в бескислородных условиях погибают раньше других. Как известно, период клинической смерти не должен превышать пяти минут. В противном случае, в нейронах коры головного мозга развиваются необратимые процессы.
Дыхание - физиологический процесс обмена газов в легких и тканях.
Весь процесс дыхания можно разделить на три основных этапа:
легочное (внешнее) дыхание : газообмен в капиллярах легочных пузырьков;
транспорт газов кровью;
клеточное (тканевое) дыхание : газообмен в клетках (ферментатвное окисление питательных веществ в митохондриях).
Рис. Легочное и тканевое дыхание
Эритроциты содержат гемоглобин, сложный железосодержащий белок. Этот белок способен присоединять к себе кислород и углекислый газ.
Проходя по капиллярам легких, гемоглобин присоединяет к себе 4 атома кислорода, превращаясь в оксигемоглобин. Эритроциты транспортируют кислород из легких в ткани организма. В тканях происходит освобождение кислорода (оксигемоглобин превращается в гемоглобин) и присоединение углекислого газа (гемоглобин превращается в карбогемоглобин). Далее эритроциты транспортируют углекислый газ к легким для удаления из организма.
Рис. Транспортная функция гемоглобина
Молекула гемоглобина образует стойкое соединение с оксидом углерода II (угарным газом). Отравление угарным газом приводит к гибели организма в связи с кислородной недостаточностью.
Механизм вдоха и выдоха
Вдох - является активным актом, так как осуществляется при помощи специализированных дыхательных мышц.
К дыхательным мышцам относятся межреберные мышцы и диафрагма. При глубоком вдохе используются мышцы шеи, груди и пресса.
Сами легкие мышц не имеют. Они не способны самостоятельно растягиваться и сокращаться. Легкие лишь следуют за грудной клеткой, которая расширяется благодаря диафрагме и межреберным мышцам.
Диафрагма во время вдоха опускается на 3 - 4 см, вследствие чего объем грудной клетки увеличивается на 1000 - 1200 мл. Кроме того диафрагма отодвигает нижние ребра к периферии, что также ведет к увеличению емкости грудной клетки. Причем, чем сильнее сокращения диафрагма, тем больше увеличивается объем грудной полости.
Межреберные мышцы, сокращаясь, приподнимают ребра, что также вызывает увеличение объема грудной клетки.
Легкие, следуя за растягивающейся грудной клеткой, сами растягиваются, и давление в них падает. В результате создается разность между давлением атмосферного воздуха и давлением в легких, воздух устремляется в них - происходит вдох.
Выдох , в отличие от вдоха, является пассивным актом, так как в его осуществлении не принимают участие мышцы. При расслаблении межреберных мышц ребра под действием силы тяжести опускаются; диафрагма, расслабляясь поднимается, занимая свое привычное положение, - объем грудной полости уменьшается - легкие сокращаются. Происходит выдох.
Легкие находятся в герметически закрытой полости, образованной легочной и пристеночной плеврой. В плевральной полости давление ниже атмосферного ("отрицательное”). За счет отрицательного давления легочная плевра плотно прижимается к пристеночной.
Уменьшение давления в плевральном пространстве является основной причиной увеличения объема легких во время вдоха, то есть является той силой, которая и растягивает легкие. Так, во время увеличения объема грудной клетки давление в межплевральном образовании уменьшается и, вследствие разности давлений, воздух активно поступает в легкие и увеличивает их объем.
Во время выдоха давление в плевральной полости возрастает, и, в силу разности давлений, воздух выходит, легкие спадаются.
Грудное дыхание осуществляется преимущественно за счет наружных межреберных мышц.
Брюшное дыхание осуществляется за счет диафрагмы.
У мужчин отмечается брюшной тип дыхания, а у женщин - грудной. Однако независимо от этого и мужчины, и женщины дышат ритмично. С первого часа жизни ритм дыхания не нарушается, изменяется лишь его частота.
Новорожденный ребенок дышит 60 раз в минуту, у взрослого человека частота дыхательных движений в покое составляет около 16 - 18. Однако во время физической нагрузки, эмоционального возбуждения или при повышении температуры тела частота дыхания может значительно увеличиваться.
Жизненная емкость легких
Жизненная емкость легких (ЖЕЛ ) - это максимальное количество воздуха, которое может поступить и вывестись из легких во время максимального вдоха и выдоха.
Жизненная емкость легких определяется прибором спирометром .
У взрослого здорового человека ЖЕЛ меняется в пределах от 3500 до 7000 мл и зависит от пола и от показателей физического развития: например, объема грудной клетки.
ЖЕЛ состоит из нескольких объемов:
Дыхательный объем (ДО) - это количество воздуха, которое поступает и выводится из легких при спокойном дыхании (500-600 мл).
Резервный объем вдоха (РОВ ) - это максимальное количество воздуха, которое может поступить в легкие после спокойного вдоха (1500 - 2500 мл).
Резервный объем выдоха (РОВ) - это максимальное количество воздуха, которое может вывестись из легких после спокойного выдоха(1000 - 1500 мл).
Регуляция дыхания
Дыхание регулируется нервными и гуморальными механизмами, которые сводятся к обеспечению ритмической деятельности дыхательной системы (вдох, выдох) и адаптационных дыхательных рефлексов, то есть изменению частоты и глубины дыхательных движений, имеющих место при изменяющихся условиях внешней среды или внутренней среды организма.
Ведущим дыхательным центром, как было установлено Н. А. Миславским в 1885 году, является дыхательный центр, расположенный в области продолговатого мозга.
Дыхательные центры обнаружены в области гипоталамуса. Они принимают участие в организации более сложных адаптационных дыхательных рефлексов, необходимых при изменении условий существования организма. Кроме того, дыхательные центры размещаются и в коре головного мозга, осуществляя высшие формы адаптационных процессов. Наличие дыхательных центров в коре головного мозга доказывается образованием дыхательных условных рефлексов, изменениями частоты и глубины дыхательных движений, имеющих место при различных эмоциональных состояниях, а также произвольными изменениями дыхания.
Вегетатвная нервная система иннервирует стенки бронхов. Их гладкая мускулатура снабжена центробежными волокнами блуждающих и симпатических нервов. Блуждающие нервы вызывают сокращение бронхиальной мускулатуры и сужение бронхов, а симпатические нервы расслабляют бронхиальную мускулатуру и расширяют бронхи.
Гуморальная регуляция: вдох осуществляется рефлекторно в ответ на повышение концентрацию углекислого газа в крови.
Похожая информация.
К органам дыхания относятся: носовая полость, глотка. гортань, трахея, бронхи и легкие. Носовая полость делится костно-хрящевой перегородкой на две половины. Ее внутреннюю поверхность образуют три извилистых хода. По ним воздух, поступающий через ноздри, проходит в носоглотку. Многочисленные железы, расположенные в слизистой оболочке, выделяют слизь, которая увлажняет вдыхаемый воздух. Обширное кровоснабжение слизистой оболочки согревает воздух. На влажной поверхности слизистой оболочки задерживаются находящиеся во вдыхаемом воздухе пылинки и микробы, обезвреживаемые слизью и лейкоцитами.
Слизистая оболочка дыхательных путей выстлана мерцательным эпителием, чьи клетки имеют на внешней стороне поверхности тончайшие выросты - реснички, способные сокращаться. Сокращение ресничек совершается ритмически и направлено в сторону выхода из носовой полости. При этом слизь и прилипшие к ней пылинки и микробы выносятся наружу из носовой полости. Таким образом, воздух, проходя через носовую полость, согревается и очищается от пыли и некоторых микробов. Этого не происходит, когда воздух проникает в организм через ротовую полость. Вот почему следует дышать через нос, а не через рот. Через носоглотку воздух попадает в гортань.
Гортань имеет вид воронки, стенки которой образованы несколькими хрящами. Вход в гортань во время проглатывания пиши закрывается надгортанником, щитовидным хрящом, который легко можно прощупать снаружи. Гортань служит для проведения воздуха из глотки в трахею.
Трахея, или дыхательное горло - это трубка длиной около 10 см и диаметром 15–18 мм, стенки которой состоят из хрящевых полуколец, соединенных между собой связками. Задняя стенка перепончатая, содержит гладкие мышечные волокна, прилегает к пищеводу. Трахея делится на два главных бронха, которые входят в правое и левое легкое и в них разветвляются, образуя так называемое бронхиальное дерево
На конечных бронхиальных веточках находятся мельчайшие легочные пузырьки - альвеолы, диаметром 0,15–0,25 мм и глубиной 0,06–0,3 мм, заполненные воздухом. Стенки альвеол выстланы однослойным плоским эпителием, покрытым плотной пленкой вещества, препятствующего их спадению. Альвеолы пронизаны густой сетью кровеносных сосудов - капилляров. Через их стенки происходит газообмен.
Легкие покрыты оболочкой - легочной плеврой, которая переходит в пристеночную плевру, выстилающую внутреннюю стенку грудной полости. Узкое пространство между легочной и пристеночной плеврой образует плевральную щель, заполненную плевральной жидкостью. Ее роль - облегчать скольжение плевры при дыхательных движениях.