Что можно назвать главным показателем жизнеспособности людей? Конечно же, речь идет о дыхании. Человек может обойтись без еды и воды некоторое время. Без воздуха же жизнедеятельность не представляется возможной вообще.
Общие сведения
Что такое дыхание? Это связующее звено между окружающей средой и людьми. Если поступление воздуха по каким-либо причинам затруднено, то сердце и органы дыхания человека начинают функционировать в усиленном режиме. Это происходит из-за необходимости обеспечения достаточного количества кислорода. Органы способны адаптироваться к условиям изменчивой окружающей среды.
Ученые смогли установить, что воздух, попадающий в органы дыхания человека, образует два потока (условно). Один из них проникает в левую часть носа. показывает, что второй проходит с правой стороны. Специалисты также доказали, что артерии мозга имеют разделение на два потока получения воздуха. Таким образом, дыхательный процесс должен быть правильным. Это очень важно для поддержания нормальной жизнедеятельности людей. Рассмотрим строение органов дыхания человека.
Важные особенности
Когда говорят о дыхании, речь идет о совокупности процессов, которые направлены на обеспечение непрерывного снабжения всех тканей и органов кислородом. При этом из организма удаляются вещества, которые образуются в ходе обмена углекислого газа. Дыхание представляет собой очень сложный процесс. Он проходит несколько этапов. Стадии входа и выхода воздуха в организм следующие:
- Речь идет о газообмене между атмосферным воздухом и альвеолами. Данный этап считается
- Обмен газов, осуществляемый в легких. Он происходит между кровью и альвеолярным воздухом.
- Два процесса: доставка кислорода от легких к тканям, а также транспорт углекислого газа от последних к первым. То есть речь идет о перемещении газов с помощью кровотока.
- Следующая ступень обмена газов. В нем участвуют клетки тканей и кровь капилляров.
- Наконец, внутреннее дыхание. Имеется в виду которое происходит в митохондриях клеток.
Основные задачи
Органы дыхания человека обеспечивают удаление углекислого газа из крови. В их задачу входит также ее насыщение кислородом. Если перечислять функции органов дыхания, то эта - самая важная.
Дополнительное назначение
Имеются и другие функции органов дыхания человека, среди них можно выделить такие:
- Принятие участия в процессах терморегуляции. Дело в том, что температура вдыхаемого воздуха оказывает влияние на аналогичный параметр тела человека. Во время выдоха организм отдает тепло во внешнюю среду. При этом он охлаждается, если это возможно.
- Принятие участия в выделительных процессах. Во время выдоха вместе с воздухом из организма (кроме углекислого газа) устраняются пары воды. Также это относится и к некоторым другим веществам. К примеру, этиловому спирту во время алкогольного опьянения.
- Принятие участия в иммунных реакциях. Благодаря данной функции органов дыхания человека появляется возможность обезвреживания некоторых патологически опасных элементов. К ним, в частности, относят болезнетворные вирусы, бактерии и другие микроорганизмы. Этой способностью наделены определенные клетки легких. В связи с этим их можно отнести к элементам иммунной системы.
Специфические задачи
Существуют весьма узконаправленные функции органов дыхания. В частности, специфические задачи выполняют бронхи, трахея, гортань, носоглотка. Среди таких узконаправленных функций можно выделить следующие:
- Охлаждение и согревание входящего воздуха. Выполнение этой задачи осуществляется в соответствии с температурой окружающей среды.
- Увлажнение воздуха (вдыхаемого), что предотвращает высыхание легких.
- Очищение входящего воздуха. В частности, это относится к инородным частицам. Например, к входящей с воздухом пыли.
Строение органов дыхания человека
Все элементы соединяются специальными каналами. По ним входит и выходит воздух. Также в эту систему включаются легкие - органы, где происходит газообмен. Устройство всего комплекса и принцип его работы являются достаточно сложными. Рассмотрим органы дыхания человека (картинки представлены ниже) более подробно.
Информация о носовой полости
Дыхательные пути начинаются именно с нее. Носовая полость отделяется от ротовой. Спереди - это твердое небо, а сзади - мягкое. У носовой полости имеется хрящевой и костный остов. Она делится на левую и правую части благодаря сплошной перегородке. Также присутствуют три Благодаря им полость разделяется на проходы:
- Нижний.
- Средний.
- Верхний.
По ним проходит выдыхаемый и вдыхаемый воздух.
Особенности слизистой
У нее есть ряд приспособлений, которые предназначены для обработки вдыхаемого воздуха. Прежде всего, ее покрывает мерцательный эпителий. Его ресничками образуется сплошной ковер. Благодаря тому, что реснички мерцают, пыль достаточно легко устраняется из носовой полости. Волоски, которые находятся у наружного края отверстий, также способствуют задержанию инородных элементов. содержит специальные железы. Их секрет обволакивает пыль и способствует ее устранению. Кроме того, происходит увлажнение воздуха.
Слизь, которая находится в носовой полости, имеет бактерицидные свойства. В ней присутствует лизоцим. Данное вещество способствует понижению способности бактерий к размножению. Также оно убивает их. В слизистой оболочке находится множество венозных сосудов. При различных условиях они могут набухать. Если они повреждены, то начинаются носовые кровотечения. Цель данных образований заключается в обогреве проходящей через нос воздушной струи. Лейкоциты покидают кровеносные сосуды и оказываются на поверхности слизистой. Они также выполняют защитные функции. В процессе осуществления фагоцитоза лейкоциты погибают. Таким образом, в слизи, которая выделяется из носа, содержится множество мертвых "защитников". Далее воздух проходит в носоглотку, а оттуда - в другие органы дыхательной системы.
Гортань
Она находится в передней гортанной части глотки. Это уровень 4-6-го шейных позвонков. Гортань образуется хрящами. Последние делятся на парные (клиновидные, рожковидные, черпаловидные) и непарные (перстневидный, щитовидный). При этом надгортанник прикрепляется к верхнему краю последнего хряща. Во время глотания он закрывает вход в гортань. Таким образом, он препятствует попаданию в нее еды.
Общие сведения о трахее
Она является продолжением гортани. Разделяется на два бронха: левый и правый. Бифуркация - это место, где разветвляется трахея. Для нее характерна следующая длина: 9-12 сантиметров. В среднем поперечный диаметр достигает восемнадцати миллиметров.
Трахея может включать до двадцати неполных хрящевых колец. Они соединены при помощи фиброзных связок. Благодаря хрящевым полукольцам дыхательные пути становятся упругими. Кроме того, они делаются ниспадающими, следовательно, легко проходимы для воздуха.
Перепончатая задняя стенка трахеи является уплощенной. В ней содержится гладкая мышечная ткань (пучки, которые идут продольно и поперечно). Благодаря этому обеспечивается активное движение трахеи при кашле, дыхании и так далее. Что касается слизистой оболочки, то ее покрывает мерцательный эпителий. В данном случае исключением является часть надгортанника и голосовые связки. Также она обладает слизистыми железами и лимфоидной тканью.
Бронхи
Это парный элемент. Два бронха, на которые делится трахея, входят в левое и правое легкие. Там они древовидно ветвятся на более мелкие элементы, которые включаются в легочные дольки. Так, образуются бронхиолы. Речь идет о еще более мелких дыхательных ветвях. Диаметр дыхательных бронхиол может составлять 0,5 мм. Они, в свою очередь, образуют альвеолярные ходы. Последние заканчиваются соответствующими мешочками.
Что представляют собой альвеолы? Это выпячивания, имеющие вид пузырьков, которые располагаются на стенках соответствующих мешочков и ходов. Их диаметр достигает 0,3 мм, а число может доходить до 400 млн. Это обеспечивает возможность создания большой дыхательной поверхности. Данный фактор существенно влияет на объем легких. Последний можно увеличивать.
Важнейшие органы дыхания человека
Ими считаются легкие. Серьезные заболевания, связанные с ними, могут угрожать жизни. Легкие (фото представлены в статье) находятся в грудной полости, которая герметично закрыта. Ее задняя стенка образована соответствующим отделом позвоночника и ребрами, которые присоединены подвижно. Между ними располагаются внутренние и наружные мышцы.
Грудная полость отделяется от брюшной снизу. В этом участвует грудобрюшная преграда, или диафрагма. Анатомия легких не отличается простотой. У человека их два. Правое легкое включает в себя три доли. В то же время левое состоит из двух. Верхушка легких - это их суженная верхняя часть, а расширенная нижняя считается основанием. Различаются ворота. Они представлены углублениями на внутренней поверхности легких. Через них проходят кровеносные нервы, а также лимфатические сосуды. Корень представлен совокупностью вышеперечисленных образований.
Легкие (фото иллюстрирует их расположение), точнее их ткань, состоят из мелких структур. Они называются дольками. Речь идет о небольших участках, имеющих пирамидальную форму. Бронхи, которые входят в соответствующую дольку, подразделяются на дыхательные бронхиолы. Альвеолярный ход имеется на конце каждой из них. Вся эта система представляет собой функциональную единицу легких. Она называется ацинусом.
Легкие покрыты плеврой. Это оболочка, состоящая из двух элементов. Речь идет о наружном (париетальном) и внутреннем (висцеральном) лепестках (схема легких прилагается далее). Последний покрывает их и в то же время является внешней оболочкой. Он делает переход в наружный листок плевры по корню и представляет собой внутреннюю оболочку стенок грудной полости. Это приводит к образованию геометрически замкнутого мельчайшего капиллярного пространства. Речь идет о плевральной полости. В ней содержится небольшое количество соответствующей жидкости. Она смачивает листки плевры. Благодаря этому облегчается их скольжение между собой. Смена воздуха в легких происходит по многим причинам. Одной из основных является изменение размера плевральной и грудной полостей. Такова анатомия легких.
Особенности механизма входа и выхода воздуха
Как уже говорилось ранее, между газом, который находится в альвеолах, и атмосферным происходит обмен. Это обусловлено ритмическим чередованием вдохов и выдохов. Легкие не имеют мышечной ткани. По этой причине их интенсивное сокращение невозможно. В данном случае наиболее активная роль отдана дыхательным мышцам. При их параличе сделать вдох не представляется возможным. При этом органы дыхания не поражаются.
Инспирация представляет собой акт вдоха. Речь идет об активном процессе, в ходе которого обеспечивается увеличение грудной клетки. Экспирация является актом выдоха. Данный процесс пассивный. Он происходит из-за того, что грудная полость уменьшается.
Дыхательный цикл представлен фазами вдоха и последующего выдоха. В процессе вхождения воздуха принимает участие диафрагма и наружные косые мышцы. При их сокращении ребра начинают подниматься. В то же время происходит увеличение грудной полости. Диафрагма сокращается. При этом она занимает более плоское положение.
Что касается несжимаемых органов то в ходе рассматриваемого процесса они оттесняются в стороны и вниз. Купол диафрагмы при спокойном вдохе опускается примерно на полтора сантиметра. Таким образом, происходит увеличение вертикального размера грудной полости. В случае очень глубокого дыхания в акте вдоха принимают участие вспомогательные мышцы, среди которых выделяются следующие:
- Ромбовидные (которые поднимают лопатку).
- Трапециевидная.
- Малая и большая грудные.
- Передняя зубчатая.
Стенку грудной полости и легкие покрывает серозная оболочка. Плевральная полость представлена узкой щелью между листками. В ней содержится серозная жидкость. Легкие все время в растянутом состоянии. Это обусловлено тем, что давление в плевральной полости является отрицательным. Речь идет об эластичной тяге. Дело в том, что объем легких постоянно стремится к уменьшению. В конце спокойного выдоха практически каждая дыхательная мышца расслабляется. При этом давление в плевральной полости ниже атмосферного. У разных людей главную роль в акте вдоха играет диафрагма или межреберные мышцы. В соответствии с этим можно говорить о разных типах дыхания:
- Реберном.
- Диафрагмальном.
- Брюшном.
- Грудном.
В настоящее время известно, что у женщин преобладает последний тип дыхания. У мужчин в большинстве случаев наблюдается брюшной. Во время спокойного дыхания выдох происходит благодаря эластичной энергии. Она накапливается во время предыдущего вдоха. Когда мышцы расслабятся, ребра могут пассивно вернуться в исходное положение. Если сокращения диафрагмы уменьшатся, то она займет свою прежнюю куполообразную позицию. Это обусловлено тем, что органы брюшной полости воздействуют на нее. Таким образом, давление в ней уменьшается.
Все вышеперечисленные процессы приводят к сдавливанию легких. Из них выходит воздух (пассивно). Усиленный выдох - это активный процесс. В нем принимают участие внутренние межреберные мышцы. При этом их волокна идут в противоположном направлении, если проводить сравнение с наружными. Они сокращаются, и ребра опускаются вниз. Также происходит уменьшение грудной полости.
Дыхание – это совокупность физиологических процессов, обеспечивающих газообмен между организмом и внешней средой и окислительные процессы в клетках, в результате которых выделяется энергия.
Органы дыхания
Воздухоносные пути Лёгкие
носовая полость
носоглотка
Органы дыхания выполняют следующие функции : воздухопроводную, дыхательную, газообменную, звукообразовательную, определение запаха, гуморальную, участвуют в липидном и водно-солевом обмене, иммунную.
Носовая полость образована костями, хрящами и выстлана слизистой оболочкой. Продольная перегородка делит её на правую и левую половины. В носовой полости воздух согревается (кровеносные сосуды), увлажняется (слеза), очищается (слизь, ворсинки), обеззараживается (лейкоциты, слизь). У детей носовые ходы узкие, а слизистая оболочка при малейшем воспалении набухает. Поэтому дыхание детей, особенно в первые дни жизни, затруднено. Есть и другая этому причина – придаточные полости и пазухи у детей недоразвиты. Например, гайморова полость полного развития достигает только в период смены зубов, лобная – до 15 лет. Слезно-носовый канал широкий, что ведёт к проникновению инфекции и возникновению конъюнктивитов. При дыхании носом происходит раздражение нервных окончаний слизистой оболочки, рефлекторным путем усиливается сам акт дыхания, его глубина. Поэтому при дыхании через нос в легкие поступает больше воздуха, чем при дыхании через рот.
Из носовой полости через хоаны воздух попадает в носоглотку – воронкообразную полость, которая сообщается с полостью носа и через отверстие евстахиевой трубы соединяется с полостью среднего уха. Носоглотка выполняет функцию проведения воздуха.
Гортань – это не только отдел воздухоносных путей, но и орган голосообразования. Она выполняет и защитную функцию – препятствует попаданию пищи и жидкости в дыхательные пути.
Надгортанник расположен над входом в гортань и прикрывает её в момент глотания. Наиболее узкий отдел гортани – голосовая щель, которая ограничивается голосовыми связками. Длина голосовых связок у новорожденных одинакова. К моменту полового созревания у девочек составляет 1,5 см, у мальчиков – 1,6 см.
Трахея является продолжением гортани. Это трубка длиной 10-15 см у взрослых и 6-7 см у детей. Скелет её состоит из 16-20 хрящевых полуколец, препятствующих спаданию её стенок. На всём протяжении трахея выстлана мерцательным эпителием и содержит много железок, выделяющих слизь. В нижнем конце трахея делится на 2 главных бронха.
Стенки бронхов поддерживаются хрящевыми кольцами и выстланы мерцательным эпителием. В лёгких бронхи ветвятся, образуя бронхиальное дерево. Самые тонкие веточки называются бронхиолами, которые заканчиваются выпуклыми мешочками, стенки которых образованы большим количеством альвеол. Альвеолы оплетены густой сетью капилляров малого круга кровообращения. В них происходит обмен газов между кровью и альвеолярным воздухом.
Лёгкие – это парный орган, занимающий почти всю поверхность грудной клетки. Лёгкие состоят из бронхиального дерева. Каждое лёгкое имеет форму усеченного конуса, расширенной частью прилегающего к диафрагме. Верхушки лёгких выходят за ключицы в область шеи на 2-3 см. Высота лёгких зависит от пола и возраста и составляет приблизительно 21-30 см у взрослых, а у детей соответствует их росту. Масса лёгких также имеет возрастные различия. У новорожденных примерно 50 г, младших школьников – 400 г, у взрослых – 2 кг. Правое лёгкое несколько больше левого и состоит из трёх долей, в левом – 2 и имеется сердечная вырезка – место прилегания сердца.
Снаружи лёгкие покрыты оболочкой – плеврой – имеющей 2 листка – лёгочный и пристеночный. Между ними находится замкнутая полость – плевральная, с небольшим количеством плевральной жидкости, которая облегчает скольжение одного листка по другому при дыхании. В полости плевры воздух отсутствует. Давление в ней отрицательное – ниже атмосферного.
Дыхание - это процесс обмена такими газами, как кислород и углерод, происходящий между внутренней средой человека и окружающим миром. Дыхание человека представляет собой сложно регулируемый акт совместной работы нервов и мышц. Их слаженная работа обеспечивает осуществление вдоха - поступление кислорода в организм, и выдоха - выведение углекислого газа в окружающую среду.
Дыхательный аппарат имеет сложное строение и включает в себя: органы дыхательной системы человека, мышцы, отвечающие за акты вдоха и выдоха, нервы, регулирующие весь процесса обмена воздухом, а также кровеносные сосуды.
Сосуды имеют особое значение для осуществления дыхания. Кровь по венам поступает в легочную ткань, где происходит обмен газами: кислород поступает, а углекислый газ выходит. Возврат насыщенной кислородом крови осуществляется по артериям, которые транспортируют его к органам. Без процесса оксигенации тканей дыхание не имело бы никакого смысла.
Оценка функции органов дыхания производится врачами-пульмонологами. Важными показателями при этом являются:
- Ширина просвета бронхов.
- Объем дыхания.
- Резервные объемы вдоха и выдоха.
Изменение хотя бы одного из этих показателей приводит к ухудшению самочувствия и являются важным сигналом к дополнительной диагностике и лечению.
Кроме того, имеются второстепенные функции, которые выполняет дыхание. Это:
- Местная регуляция процесса дыхания, благодаря которой обеспечивается приспособление сосудов к вентиляции.
- Синтез различных биологически активных веществ, осуществляющих сужение и расширение сосудов по мере необходимости.
- Фильтрация, которая отвечает за рассасывание и распад инородных частиц, и даже тромбов в мелких сосудах.
- Депонирование клеток лимфатической и кроветворной систем.
Этапы процесса дыхания
Благодаря природе, придумавшей столь уникальное строение и функции органов дыхания, возможно осуществление такого процесса, как обмен воздухом. Физиологически он имеет несколько стадий, которые, в свою очередь, регулируются центральной нервной системой, и только благодаря этому работают как часы.
Итак, ученые в результате многолетних исследований выделили следующие стадии, в совокупности организующие дыхание. Это:
- Внешнее дыхание - доставка воздуха из внешней среды к альвеолам. В этом активное участие принимают все органы дыхательной системы человека.
- Доставка кислорода к органам и тканям путем диффузии, в результате этого физического процесса происходит оксигенация тканей.
- Дыхание клеток и тканей. Иными словами, окисление органических веществ в клетках с высвобождением энергии и углекислого газа. Несложно понять, что без кислорода окисление невозможно.
Значение дыхания для человека
Зная строение и функции дыхательной системы человека, трудно переоценить значение такого процесса, как дыхание.
Кроме того, благодаря ему осуществляется обмен газами между внутренней и внешней средой человеческого организма. Дыхательная система участвует:
- В терморегуляции, то есть охлаждает организм при повышенной температуре воздуха.
- В функции выделения случайных чужеродных веществ, таких, как пыль, микроорганизмы и минеральные соли, или ионы.
- В создании звуков речи, что необычайно важно для социальной сферы человека.
- В обонянии.
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.
