Значение дыхания. Строение органов дыхания

Значение дыхания. Строение органов дыхания.

Значение дыхания, его основные этапы.

Дыхание обеспечивает непрерывное  снабжение всех органов и тканей тела кислородом и удаление из организма  постоянно образующегося в процессе обмена веществ углекислого газа.

Органы дыхания обладают защитной функцией. Воздухоносные пути выстилает  слизистая оболочка, содержащая большое  количество отдельных клеток и желез, которые выделяют слизь, увлажняющую  поверхность воздухоносных путей. Эта слизь обладает и бактерицидными свойствами - в ней содержится лизоцим - вещество, которое понижает способность бактерий к размножению или убивает их.

На поверхность слизистой выходят  из кровеносных сосудов лейкоциты, которые тоже выполняют защитную функцию. Осуществляя фагоцитоз, они  погибают, и поэтому в слизи, выделяющейся из носа, содержится много погибших лейкоцитов. К слизи, покрывающей  воздухоносные пути, прилипают частица пыли, содержащиеся в атмосферном воздухе. Задержанию инородных частиц способствуют и волоски. находящиеся у наружного края носовых отверстий.

Большинство клеток слизистой оболочки снабжены многочисленными подвижными ресничками. Они постоянно волнообразно колеблются, причем в наружном направлении  быстрее, чем во внутреннем. Это обеспечивает проталкивание слизи и различных механических частиц наружу.

Воздухоносные пути носовой полости  снабжены большой сетью капилляров, благодаря чему воздух согревается  теплом, отдаваемым кровью. Таким образом, в легкие попадает согретый и чистый воздух, освобожденный от бактерий и инородных механических частиц.

В процессе дыхания различают несколько  этапов:

1. обмен газов между органами дыхания и внешней средой
2. обмен газов в легких (между альвеолярным воздухом и кровью легочных капилляров)
3. перенос газов кровью
4. обмен газов в тканях (между тканями и притекающей к ним артериальной кровью)
5. клеточное дыхание (потребление клетками кислорода и выделение углекислоты).

Этап дыхания, заключающийся в  обмене газов между внешней средой и органами дыхания, получил название внешнего дыхания. Помимо внешнего дыхания, различают и внутреннее дыхание - обмен газов между тканями  и кровью.

Общий план строения органов  дыхания.

Органы дыхания человека представлены воздухоносными путями, по которым  проходит вдыхаемый и выдыхаемый воздух, и легкими, где происходит обмен газов.

Дыхательные пути начинаются носовой  полостью, которая отделена от ротовой  полости спереди твердым, а сзади  мягким небом. Носовая полость имеет костный и хрящевой остов и сплошной перегородкой делится на правую и левую части. Носовые раковины разделяют носовую полость наряд узких носовых щелей, по которым проходит вдыхаемый и выдыхаемый воздух.

Из носовой полости воздух проходит в носоглотку, откуда он переходит  в носовую часть глотки, а затем  в гортань.

Гортань располагается впереди  гортанной части глотки на уровне IV-VI шейных позвонков и образована хрящами: щитовидным, двумя черпало  видными и перстневидным. К верхнему краю щитовидного хряща прикрепляется  надгортанник, который закрывает  вход в гортань во время глотания и тем самым препятствует попаданию  в нее пищи. От щитовидного хряща  к черпаловидному (спереди назад) идут две голосовые связки. Пространство между ними называют голосовой щелью.

На уровне VI-VII шейных позвонков  гортань переходит в трахею, имеющую  среднюю длину 12 см. Трахея делится  на два бронха, которые входят в  правое и левое легкие. Трахея и  бронхи состоят из хрящевых полуколец, не замкнутых с задней поверхности. Хрящевые полукольца придают упругость  дыхательным путям и делают их неспадающимися и тем самым легко проходимыми для воздуха.

В правом и левом легких бронхи древовидно ветвятся на более мелкие бронхи, которые  входят в легочные дольки и образую  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 м².

Альвеолы состоят из очень тонкого  плоского эпителия, который снаружи  окружен сетью мельчайших, тоже тонкостенных, кровеносных сосудов, что облегчает  обмен газов.

Расположение легких в  грудной полости.

Для понимания механизма входа  и выдоха важно хорошо представить  положение легких в грудной полости. 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 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. 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.

Легкие покрыты оболочкой - плеврой, которая состоит из двух листиков: внутреннего (висцерального) и наружного (париетального). 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 друга друга.

Одной из основных причин смены воздуха  в легких является изменение объема грудной и плевральной полостей. Легкие пассивно следуют за изменением их объема.

Внешнее дыхание.

Механизм акта вдоха  и выхода.

Акт вдоха (инспирация) - активный процесс, в осуществлении которого важное значение имеет изменение объема грудной полости.

Поскольку легкие постоянно соединены  через воздухоносные пути с внешней  средой, то давление в них воздуха  равно атмосферному. Легкие находятся всегда в растянутом состоянии, так как атмосферное давление действует на них в одном направлении - изнутри. Во время вдоха или растяжение увеличивается, во время выдоха - уменьшается.

В осуществлении вдоха принимают  участие наружные межреберные мышцы  и диафрагма. При сокращении наружных межреберных мышц, которые идут сверху вперед и вниз, ребра поднимаются, и при этом увеличивается объем  грудной полости.

Диафрагма, сокращаясь, занимает более  плоское положение, благодаря чему объем грудной полости увеличивается. Если увеличивается объем герметически закрытой полости, то давление в ней  будет уменьшаться, что и происходит в грудной полости. Вследствие уменьшения давления в грудной полости создается  эластическая тяга легких: легкие расширяются и в них устремляется воздух - происходит вдох.

Осуществлению вдоха способствует уменьшение давления в плевральной  полости. При спокойном дыхании  давление в плевральной полости  равно минус 6-8 мм рт.ст., т.е. на 6-8 мм рт.ст. ниже атмосферного. Его можно измерить, если ввести в щель иглу шприца, соединенную с манометром.

В момент вдоха, когда сокращаются  наружные межреберные мышцы и  ребра поднимаются, наружный листок плевры отходит от внутреннего, вследствие чего увеличивается объем плевральной  полости, а давление в ней уменьшается. Чем глубже вдох, тем больше уменьшается давление. В момент глубокого вдоха оно может достигать минус 30 мм рт.ст. Уменьшение давления в плевральной полости приводит к тому, что внутренний листок плевры стремится к наружному, вследствие чего легкие расширяются 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). Тип дыхания не является ярко выраженным, чаще имеет место смешанное дыхание, и его тип проявляется в  зависимости от условий. Так, во время  беременности у женщин затруднено диафрагмальное дыхание и преобладает грудное.

Акт выдоха (экспирация) - пассивный  процесс. Когда в межреберных  мышцах заканчивается процесс возбуждения, они расслабляются, вследствие чего ребра пассивно возвращаются в исходное положение, точно так же прекращение  сокращения диафрагмы приводит к  тому, что она занимает свое прежнее  куполообразное положение. 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. При глубоком выходе оно равно -3, -4 мм рт.ст. 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 выходу способствует также сокращение мышц брюшного пресса, которые давят на диафрагму, увеличивая ее купол, уменьшают объем грудной полости. Наконец, мышцы пояса верхней конечности, сокращаясь, сдавливают в верхней част грудную клетку и уменьшают ее объем.

В результате уменьшение объема грудной  полости в ней увеличивается  давление, вследствие чего воздух выталкивается  из легких - происходит активный выдох. На вершине выхода 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 дыханий в минуту. Дыхание  физически тренированных людей  более редкое (до 8-12 дыханий в  минуту) и глубокое.

Жизненная емкость легких.

Жизненной емкостью легких называют то количество воздуха, которое может  человек выдохнуть после максимального  вдоха или максимально вдохнуть после максимального выдоха.

Жизненная емкость легких определяется прибором спирометром, а метод ее определения называют методом спирометрии. При определении жизненной емкости  человек после максимального  вдоха производит усиленный выдох  через трубку в спирометр, по шкале  которого отсчитывают величину жизненной  емкости легких.

Величину  жизненной емкости легких составляют несколько объемов воздуха: дыхательный (500 см³), дополнительный (1500 см³) и резервный (1500 см³).

Дыхательным объемом легких называют то количество воздуха, которое человек выдыхает при спокойном дыхании. Оно равно  в среднем 500 см³. Но после спокойного выдоха человек может еще выдохнуть (не делая дополнительного вдоха) какой-то определенный объем воздуха, оставшегося в легких. То количество воздуха, которое человек может выдохнуть после спокойного выдоха, называют запасным или резервным объемом воздуха. Его величина в среднем составляет 1500 см³.

Осуществив  спокойный вдох, человек может  еще усиленно вдохнуть (не делая  выдоха после спокойного вдоха) около 1500-2000 см³ воздуха. Это количество воздуха называют дополнительным объемом. Его спирометром не определяют, а рассчитывают, вычитая из жизненной емкости сумму дыхательного и резервного объемов.

Жизненная емкость легких в среднем у  взрослого человека равна 3500-4000 см³, у мужчин она несколько больше, чем у женщин.

Жизненная емкость легких не характеризует  всего объема воздуха, находящегося в легких. После того как человек  максимально выдыхает, в его легких остается большое количество воздуха. Оно составляет 1000-1200 см³, и называют его остаточным объемом воздуха. Этот объем вместе с резервным объемом составляет нормальную емкость легких.

С каждым актом дыхания не весь дыхательный  объем воздуха попадает в легкие. Значительная часть его (160-180 см³) остается в воздухоносных путях (в носоглотке, трахее, бронхах). Объем воздуха, заполняющий крупные воздухоносные пути, называют воздухом "вредного" или "мертвого" пространства. В нем не происходит обмен газов. Таким образом, в легкие с каждым вдохом попадает 500-160=340 см³ воздуха. Этот объем приходит к имеющемуся в легких воздуха, составляющему нормальную емкость легких. Значит, с каждым вдохом обменивается: 340:2500=1:7 часть воздуха.

Атмосферный воздух прежде чем попасть в легкие смешивается с воздухом вредного пространства вследствие чего содержание газов в нем изменяется. По этой же причине неодинаково содержание газов в выдыхаемом и альвеолярном воздухе.

Состав воздуха (в %)

Название газа	Воздух
	атмосферный	выдыхаемый	альвеолярный
CO2	0,03	4,1	5,5-5,7
O2	20,95	16,4	14,2-14,6
Азот	79,02	79,5	80

Легочная вентиляция.

Непрерывную смену воздуха, происходящую в легких, называют легочной вентиляцией. Ее показателем  может быть минутный объем легких, т.е. количество воздуха, выдыхаемое за минуту. Величина минутного объема определяется произведением числа  дыхательных движений в минуту на объем одного вдоха (350-500 см³).