Строение, функции и возрастные особенности дыхательной системы

Такое состояние  называется закрытым пневмотораксом. Через некоторое время воздух из плевральной полости всасывается и легкое расправляется. При вскрытии грудной клетки, например при ранениях или внутригрудных операциях, давление вокруг легкого становится равным атмосферному и легкое спадается полностью. Его вентиляция прекращается, несмотря на сокращения дыхательных мышц. Такой пневмоторакс называется открытым. Двусторонний открытый пневмоторакс без экстренной помощи приводит к смерти. В этом случае необходимо либо срочно начать искусственное дыхание ритмическим нагнетанием воздуха в легкие через трахею, либо немедленно герметизировать плевральную полость. При вдохе сокращаются дыхательные мышцы и диафрагма, увеличивается объем грудной полости и соответственно объем легких. В результате давление в легких становится меньше атмосферного, и воз-дух устремляется в них. В механизме вдоха важную роль играют еще два фактора: во-первых, наличие в плевральной полости жидкости,

уменьшающей трение легких о стенку грудной клетки, и, во-вторых, отрицательное давление в плевральной полости. Последнее вследствие эластичности легочной ткани при вдохе увеличивается. Отрицательное давления выдоха меньше атмосферного приблизительно на 7 мм рт. ст., а в конце вдоха — на 9 мм рт. ст. Выдох, осуществляемый в покое, протекает пассивно. При расслаблении дыхательных мышц уменьшается объем грудной клетки и легких, вследствие чего воздух выходит наружу.

Существуют  возрастные и половые различия типов  дыхания. У детей 

раннего возраста ребра занимают горизонтальное положение, межреберные мышцы развиты слабо, в связи с чем у новорожденных преобладает диафрагмальное дыхание с незначительным участием межреберных мышц. Диафрагмальный тип дыхания сохраняется до второй половины первого года жизни. По мере развития межреберных мышц ребра принимают косое положение и дыхание детей становится грудобрюшным с преобладанием диафрагмального. В возрасте от 3 до 7 лет развивается плечевой пояс и дыхание становится грудным. В 7- 8 лет начинают проявляться половые различия в типе дыхания: у мальчиков преобладает брюшной тип дыхания, а у девочек — грудной. Заканчивается дифференцировка в 14-17 лет. Тип дыхания может меняться в зависимости от спортивной и трудовой деятельности.

 

 

2.1 Дыхательные объемы

Обычно в  состоянии относительного покоя  при каждом вдохе в легкие поступает около 500 мл воздуха и столько же выходит наружу. Этот объем воздуха называют дыхательным объемом и используют для характеристики глубины дыхания. Однако после спокойного выдоха в легких еще остается около 1500 мл воздуха — это резервный объем вы-доха. После спокойного вдоха человек может вдохнуть еще 1500 мл — резервный объем вдоха. Сумма этих трех объемов (дыхательного, резервных объемов вдоха и выдоха) составляет жизненную емкость легких, которая зависит от возрастных, половых и морфологических особенностей человека и является одним из важнейших функциональных показателей внешнего дыхания. У взрослого человека жизненная ем-кость легких равна 3500 мл (500 мл + 1500 мл + 1500 мл). У мужчин она колеблется в пределах 3200-7200 мл, у женщин — 2500-5000 мл. У детей жизненная емкость легких может быть определена только после 4- 5 лет. К 16-17 годам она достигает величины, характерной для взрослого человека. Даже при максимальном выдохе в легких остается еще 1500 мл воздуха. Это остаточный объем. Жизненная емкость легких и остаточный объем в сумме составляют общую емкость легких. Из 500 мл вдыхаемого воздуха только 360 мл проходит в альвеолы и отдает кислород в кровь. Остальные 140 мл остаются в воздухоносных путях и в газообмене не участвуют. Поэтому воздухоносные пути называют «мертвым пространством». Количество воздуха, вдыхаемого и выдыхаемого в течение одной минуты, называют минутным объемом дыхания. В покое его величина составляет от 7 до 10 л, при физической работе увеличивается до 150—180 л. Величина минутного объема дыхания также зависит от возраста, пола и степени тренированности человека. За счет большой частоты дыхания у детей минутный объем дыхания значительно выше, чем у взрослых. У новорожденного он составляет 650—670 мл, у ребенка первого года жизни — 2600—2700 мл, в 10 лет — 4300 мл, у взрослого человека — 5000-6000 мл.

 

Регуляция дыхания

Изменение режима работы дыхательной системы, направленное на точное и своевременное удовлетворение потребности организма в кислороде, называется регуляцией дыхания. Как и регуляция других вегетативных функций, она осуществляется нервным и гуморальным путем.

Нервная  регуляция дыхания контролируется дыхательным центром, находящимся в продолговатом мозге, где каждые 4 с возникает возбуждение. Этот нервный центр был впервые подробно исследован русским физиологом Н.А. Миславским( 1854-1928). Дыхательный центр состоит из двух тесно взаимосвязанных отделов, ответственных за протекание вдоха (инспираторный центр) и выдоха (экспираторный центр). Возбудимость нервных клеток дыхательного центра определяется содержанием в крови углекислого газа (гуморальный фактор). При повышении в крови концентрации углекислого газа степень возбуждения нервных клеток дыхательного центра возрастает, что при-водит к интенсификации дыхания. Важное значение в регуляции дыхания имеют также и другие рефлекторные механизмы. Так, при вдохе происходит растяжение легких и раздражение барорецепторов, расположенных в их стенках, а также в межреберных мышцах и диафрагме. Центростремительные импульсы поступают в продолговатый мозг, происходит торможение вдоха, и начинается выдох. Как только растяжение легких прекращается, импульсы в нервный центр перестают поступать, возбудимость нервных клеток возрастает и опять включается механизм вдоха. Разрушение дыхательного центра приводит к немедленной остановке дыхания и гибели организма. Участие коры головного мозга в регуляции дыхания доказывается возможностью произвольной задержки дыхания или его интенсификацией. Способность к произвольной регуляции дыхания зависит от тренированности организма. Например, у спортсменов возможно произвольное усиление дыхания и увеличение его максимального объема до 200 л, в то время как у людей, не занимающихся спортом, — только до 70-80 л. Примером участия коры головного мозга в регуляции дыхания является также изменение его у спортсменов на старте или у студентов, сдающих экзамены. Гуморальная  регуляция дыхания осуществляется, во-первых, за счет прямого воздействия углекислого газа крови на дыхательный центр. Во-вторых, при изменении химического состава крови возбуждаются рецепторы сосудов и импульсы от них поступают в дыхательный центр, соответственно изменяя его работу.

При повышении  или понижении атмосферного давления проявляются особенности дыхательной системы.

При понижении  давления происходят следующие изменения. Подъем на высоту 1,5—2 км не сопровождается изменением дыхания. На высоте 2- 5 км наступает увеличение вентиляции легких, повышается артериальное давление и увеличивается частота сердечных сокращений. При дальнейшем снижении атмосферного давления на высоте 4—5 км развивается горная или высотная болезнь, сопровождающаяся слабостью, снижением частоты сердечных сокращений и артериального давления, головными болями, уменьшением глубины дыхания. Выше 7 км могут наступить потеря сознания и опасные для жизни нарушения дыхания и кровообращения. Длительное пребывание в горах сопровождается акклиматизацией. Это обусловлено увеличением количества эритроцитов, гемоглобина, повышением вентиляции легких, повышением устойчивости нервных клеток к гипоксии. Повышение давления наблюдается при погружении на глубину. В этих условиях увеличивается растворимость газов в крови, что может привести к «кислородному отравлению», сопровождающемуся судорогами. В связи с этим при погружении используются гелиево-кислородные смеси. Преимущество гелия в том, что он практически нерастворим в воде. Особого внимания требует переход человека от высокого давления к нормальному. При высоком давлении, как мы отмечали, увеличивается растворимость газов в крови. В случае быстрого подъема они не успевают выделиться из организма и образуют в крови пузырьки, которые разносятся кровью и закупоривают сосуды (газовая эмболия). При этом появляются боли в мышцах, головокружение, рвота, одышка, потеря сознания и параличи.

Развитие  дыхания в онтогенезе

В пренатальном периоде органы дыхания плода  практически не функционируют, а необходимый для жизни кислород он получает че-рез плаценту. Легкие имеют плотную консистенцию и слабо развитую эластическую ткань. С первым вдохом новорожденного легкие расправляются и устанавливается ритмическое дыхание, частота которого колеблется от 40 до 60 в минуту. Механизм первого вдоха связан с действием на нервные клетки дыхательного центра углекислого газа, растворенного в крови. При рождении ребенка его концентрация повышается вследствие нарушения плацентарного кровообращения. Накапливающийся в крови углекислый газ действует гуморально не-посредственно на нервные клетки дыхательного центра и рефлектор-но через хеморецепторы кровеносных сосудов. В результате активизируется дыхательный центр и включается механизм дыхания.

К моменту  рождения ребенка формирование механизмов регуляции дыхания еще не завершено. Подтверждением этого является большая изменчивость частоты, глубины и ритма дыхания младенца. Дыхательная система ребенка первого года жизни имеет существенные особенности. Дыхание младенца частое (до 50—60 дыхательных движений в минуту), что обеспечивает высокий уровень легочной вентиляции. В период с 1 года до 3 лет по мере роста грудной клетки и развития межреберных мышц дыхание становится грудобрюшным. Частота его уменьшается до 35—40 циклов в минуту. В возрасте 6—7 лет происходит интенсивный рост ребер и изменяется их положение. Более длинные ребра меняют форму грудной клетки — ее передняя часть опускается вниз. Межреберные мышцы начинают играть ведущую роль в организации вдоха и выдоха. Резервный объем заметно увеличивается, что создает благоприятные условия для работы легких, особенно при физической нагрузке. В младшем школьном возрасте происходит дальнейшее увеличение дыхательных объемов, что расширяет резервные возможности организма в условиях физической нагрузки и адаптации. В подростковом и юношеском возрасте продолжается развитие легких, жизненная емкость приближается к уровню таковой у взрослых. Увеличиваются длина и диаметр трахеи и бронхов. Под действием мужского полового гормона — тестостерона — существенно изменяется строение гортани у мальчиков (развивается система гортанных хрящей и голосовых связок). Происходит мутация голоса — он становится низким. В 16-18 лет между системой дыхания и другими вегетативными системами устанавливается скоординированное взаимодействие.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

Дыхательная система выполняет жизненно важную функцию — обеспечение клеток организма кислородом и освобождение их от углекислого газа, являющегося конечным продуктом обменных процессов. Кислород более важен для человека, чем пища и вода. Без кислорода человек погибает в течение 5-7 мин, тогда как без пищи он может прожить до 60 дней, а без воды — 7-10 дней. Условно в акте дыхания выделяют три основных процесса: обмен газами между окружающей средой и легкими (внешнее дыхание), обмен газами в легких между альвеолярным воздухом и кровью и обмен газами между кровью и межтканевой жидкостью (тканевое дыхание). Кроме того, органы дыхания важны для речевой артикуляции, обоняния, выработки некоторых гормонов, водно-солевого обмена и иммунной защиты организма. Органы дыхания объединяются в систему. Принято выделять дыхательные пути, по которым вдыхаемый и выдыхаемый воздух циркулирует по легким, и дыхательные органы — легкие, где происходит газообмен между кровью и воздухом. Полость носа, носоглотка, трахея, бронхи образуют воздухоносные пути. На протяжении жизни многие люди, сознательно или бессознательно, наносят вред своим легким. Трудно переоценить ущерб, наносимый таким образом. Важно помнить, что дыхательная система снабжает кислородом кровь и выводит газообразные отходы жизнедеятельности. Без кислорода клетки организма не имеют доступа к энергетическим ресурсам и не могут функционировать. При снижении эффективности дыхательной системы, замедляется скорость процессов, протекающих в организме.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

1. Прищепа, И.М.  Возрастная анатомия и физиология : учеб. пособие / И.М. Прищепа. — Минск : Новое знание, 2006. —416 с.: ил.
2. Основы физиологии / Ред. П Стерки. - М.: Мир, 1984. - 556с.
3. Хрипкова А.В. Возрастная физиология и школьная гигиена: пособие для студентов пед. Институтов/ Хрипкова А.В., Антропова М.В., Фарбер Д.А. – М.: Посвящение, 1990. – 319с.:ил.