2 дыхание его основные этапы

Обновлено: 05.07.2024

• поступление в организм кислорода,
• использование его в окислительных процессах в тканях,
• удаление из организма углекислого газа.

В среднем в состоянии покоя человек потребляет в течение 1-ой минуты 250 мл O2 и выделяет 230 мл СО2.

Различают верхние дыхательные пути:

1. наружный нос,
2. носовая полость с пазухами,
3. глотка.

Нижние дыхательные пути:

Органами дыхания являются легкие.

Диффузия газов в легких

Для газов, растворимых в жидкости, вместо термина «парциальное давление» используют термин «напряжение».

Таким образом, вследствие разности давления О2 переходит в кровь из альвеолярного воздуха, а СО2 из крови в альвеолу, пока давление не выровняется, и кровь становится артериальной .

Скорость диффузии зависит от толщины мембраны и концентрационных градиентов О2 и СО2.

Таким образом, диффузия газов в легких обеспечивается:

Все это обеспечивает полный массоперенос О2 и СО2 в легких всего за 0,1 сек .

Биомеханика вдоха и выдоха. Состав воздуха

Биомеханика вдоха

Биомеханика выдоха

Объем грудной клетки уменьшается, давление в плевральной полости увеличивается, но все равно остается меньше атмосферного, поэтому легкие спадаются.

Внутрилегочное давление возрастает, оно становится выше атмосферного на 3-4 мм рт. ст ., и воздух выдавливается из легких.

Состав воздуха

Состав атмосферного воздуха:

Состав выдыхаемого воздуха:

Состав альвеолярного воздуха:

Диффузия газов в тканях

Протекает аналогично газообмену в легких, т.е. в силу разницы напряжения О2 и СО2 в крови и в жидкости.

Газообмен между атмосферным воздухом и альвеолярным пространством легких происходит в результате циклических изменений объема легких в течение фаз дыхательного цикла. В фазу вдоха объем легких увеличивается, воздух из внешней среды поступает в дыхательные пути и затем достигает альвеол. Напротив, в фазу выдоха происходит уменьшение объема легких и воздух из альвеол через дыхательные пути выходит во внешнюю среду. Увеличение и уменьшение объема легких обусловлены биомеханическими процессами изменения объема грудной полости при вдохе и выдохе.

Биомеханика дыхания. Биомеханика вдоха.

Рис. 10.1. Влияние сокращения диафрагмальной мышцы на объем грудной полости. Сокращение диафрагмальной мышцы при вдохе (пунктирная линия) вызывает опускание диафрагмы вниз, смещение органов брюшной полости вниз и вперед. В результате увеличивается объем грудной полости.

Увеличение объема грудной полости при вдохе происходит в результате сокращения инспираторных мышц: диафрагмы и наружных межреберных. Основной дыхательной мышцей является диафрагма, которая находится в нижней трети грудной полости и разделяет грудную и брюшную полости. При сокращении диафрагмальной мышцы диафрагма движется вниз и смещает органы брюшной полости вниз и кпереди, увеличивая объем грудной полости преимущественно по вертикали (рис. 10.1).

Увеличению объема грудной полости при вдохе способствует сокращение наружных межреберных мышц, которые поднимают грудную клетку вверх, увеличивая объем грудной полости. Этот эффект сокращения наружных межреберных мышц обусловлен особенностями прикрепления мышечных волокон к ребрам — волокна идут сверху вниз и сзади кпереди (рис. 10.2). При подобном направлении мышечных волокон наружных межреберных мышц их сокращение поворачивает каждое ребро вокруг оси, проходящей через точки сочленения головки ребра с телом и поперечным отростком позвонка. В результате этого движения каждая нижележащая реберная дуга поднимается вверх больше, чем опускается вышерасположенная. Одновременное движение вверх всех реберных дуг приводит к тому, что грудина поднимается вверх и кпереди, а объем грудной клетки увеличивается в сагиттальной и фронтальной плоскостях. Сокращение наружных межреберных мышц не только увеличивает объем грудной полости, но и препятствует опусканию грудной клетки вниз. Например, у детей, имеющих неразвитые межреберные мышцы, грудная клетка уменьшается в размере во время сокращения диафрагмы (парадоксальное движение).

Рис. 10.2. Направление волокон наружных межреберных мышц и увеличение объема грудной полости при вдохе. а — сокращение наружных межреберных мышц при вдохе поднимает нижнее ребро больше, чем опускает вниз верхнее. В результате реберные дуги поднимаются вверх и увеличивают (б) объем грудной полости в сагиттальной и фронтальной плоскости.

При глубоком дыхании в биомеханизме вдоха, как правило, участвует вспомогательная дыхательная мускулатура — грудино-ключично-сосцевидные и передние лестничные мышцы, и их сокращение дополнительно увеличивает объем грудной клетки. В частности, лестничные мышцы поднимают верхние два ребра, а грудино-ключично-сосцевидные — поднимают грудину. Вдох является активным процессом и требует расхода энергии при сокращении инспираторных мышц, которая затрачивается на преодоление эластического сопротивления относительно ригидных тканей грудной клетки, эластического сопротивления легко растяжимой легочной ткани, аэродинамического сопротивления дыхательных путей потоку воздуха, а также на повышение внутриабдоминального давления и возникающего при этом смещения органов брюшной полости книзу.

Строение трахеи и бронхов. Их функции

Трахея, состоящая из 15-20 хрящевых полуколец , на уровне IV-V грудного позвонка делится на правый и левый главные бронхи . Они, вступив в ворота легких, делятся сначала на долевые , затем сегментарные бронхи . Они продолжают делиться на еще более мелкие бронхи . Начиная от трахеи, воздухоносные пути делятся 23 раза, т. е. образуют 23 генерации , формируя бронхиальное дерево правого и левого легких .

Стенки бронхов включают также гладкомышечные клетки (ГМК), обеспечивающие изменение их просвета, благодаря чему происходит регуляция притока воздуха в альвеолы легких.

Раздражение симпатических нервов вызывает расширение бронхов , т.е. расслабление гладких мышц. Блуждающий нерв суживает их просвет, т.к. вызывает сокращение гладких мышц.

Кроме того, на тонус мышц бронхов оказывают влияние гуморальные факторы:

Функциональные зоны

Проводящая и промежуточная зоны легких вместе с верхними дыхательными путями называют анатомическим мертвым пространством (это пространство, воздух которого не участвует в газообмене). Его объем 155-175 мл , примерно 30% от дыхательного объема. Т.е. при каждом вдохе 155-175 мл воздуха не участвуют в газообмене.

Следовательно, до 20-ой генерации обмен газов с внешней средой осуществляется путем конвекции (перемещения) , а далее воздушный поток уже не движется и обмен газов осуществляется за счет диффузии по градиенту парциального давления .

Биомеханика вдоха и выдоха. Состав воздуха

Биомеханика вдоха

Биомеханика выдоха

Объем грудной клетки уменьшается, давление в плевральной полости увеличивается, но все равно остается меньше атмосферного, поэтому легкие спадаются.

Внутрилегочное давление возрастает, оно становится выше атмосферного на 3-4 мм рт. ст ., и воздух выдавливается из легких.

Состав воздуха

Состав атмосферного воздуха:

Состав выдыхаемого воздуха:

Состав альвеолярного воздуха:

Дыхательные мышцы

Инспираторные мышцы:

• Основные:
  • диафрагма,
  • наружные межреберные,
  • межхрящевые мышцы;
  • большие и малые грудные,
  • лестничные,
  • грудино-ключично-сосцевидные (ГКС),
  • зубчатые мышцы.

  Экспираторные мышцы:

  • внутренние межреберные мышцы,
  • мышцы передней брюшной стенки.

  При спокойном вдохе функционируют только основные инспираторные мышцы, которые увеличивают объем грудной полости:

  • диафрагма,
  • наружные межреберные мышцы,
  • межхрящевые мышцы.

  
  

  Во время вдоха мышцы вдоха, сокращаясь, преодолевают ряд сил:

  • тяжесть приподнимаемых кверху ребер;
  • эластическое сопротивление реберных хрящей;
  • сопротивление стенок живота и брюшных внутренностей, сдавливаемых книзу опускающимся куполом диафрагмы.

  Как только вдох заканчивается, и мышцы вдоха расслабляются, под влиянием указанных сил ребра опускаются , и купол диафрагмы приподнимается. Объем грудной клетки вследствие этого уменьшается.

  Таким образом, при спокойном дыхании акт выдоха происходит пассивно , без участия мышц.

  Объем легких и грудной полости. Плевральное давление. Сурфактант

  Объем легких всегда соответствует объему грудной полости.

  Они (мышцы) пассивно следуют за грудной клеткой, т.к. давление внутри легких больше, чем снаружи, т.е. в плевральной полости.

  Эластическую тягу легких создают:

  • эластические волокна альвеол;
  • тонус бронхиальных мышц;
  • поверхностное натяжение пленки жидкости, выстилающей альвеолы. В ее состав входит сурфактант .

  
  

  Функции сурфактанта

  1. обеспечивает эластическую тягу легких, препятствуя их перерастяжению на вдохе;
  2. препятствует спадению легких (ателектазу) на выдохе;
  3. создает возможность расправления легких у новорожденных;
  4. влияет на скорость диффузии газов альвеолярным воздухом и кровью;
  5. обладает бактериостатической активностью.

  Легкие не спадаются, т. к. внутрилегочное давление всегда больше, чем внутриплевральное.

  При ранениях грудной полости развивается пневмоторакс (проникновение воздуха в плевральную полость), что приведет к ателектазу (спадению) легких.

  Дыхание. Дыхательная система. Функции дыхательной системы.

  Дыхание в организме человека и животных представляет собой процесс использования кислорода клетками тканей в биологическом окислении с образованием энергии и конечного продукта дыхания — углекислого газа.

  Дыхательная система человека обеспечивает газообмен между атмосферным воздухом и легкими, в результате которого кислород из легких поступает в кровь и переносится кровью к тканям организма, а углекислый газ транспортируется от тканей в противоположном направлении. В состоянии покоя тканями организма взрослого человека потребляется примерно 0,3 л кислорода в 1 мин и в них образуется несколько меньшее количество углекислого газа. Отношение количества образующегося в его тканях С02 к потребляемому организмом количеству 02 называется дыхательным коэффициентом, величина которого в обычных условиях равна 0,9. Поддержание нормального уровня газового гомеостазиса 02 и С02 организма в соответствии со скоростью тканевого метаболизма (дыхания) является основной функцией дыхательной системы организма человека. Эта система состоит из единого комплекса костной, хрящевой, соединительной и мышечной тканей грудной клетки, дыхательных путей (воздухоносный отдел легких), обеспечивающих движение воздуха между внешней средой и воздушным пространством альвеол, а также легочной ткани (респираторный отдел легких), которая обладает высокой эластичностью и растяжимостью. В состав дыхательной системы входит собственный нервный аппарат, управляющий дыхательными мышцами грудной клетки, чувствительные и двигательные волокна нейронов вегетативной нервной системы, имеющие терминали в тканях органов дыхания.

  Местом газообмена между организмом человека и внешней средой являются альвеолы легких, общая площадь которых достигает в среднем 100 м2. Альвеолы (порядка 3 • 108) находятся на конце мелких дыхательных путей легких, имеют диаметр примерно 0,3 мм и плотно контактируют с легочными капиллярами. Циркуляция крови между клетками тканей организма человека, потребляющих 02 и продуцирующих С02, и легкими, где эти газы обмениваются с атмосферным воздухом, осуществляется системой кровообращения.

  
  

  В организме человека дыхательная система выполняет дыхательную и недыхательную функции. Дыхательная функция системы поддерживает газовый гомеостазис внутренней среды организма в соответствии с уровнем метаболизма его тканей. С вдыхаемым воздухом в легкие попадают микрочастицы пыли, которые задерживаются слизистой оболочкой дыхательных путей и затем удаляются из легких с помощью защитных рефлексов (кашель, чиханье) и механизмов мукоцилиарного очищения (защитная функция).

  Недыхательные функции системы обусловлены такими процессами, как синтез (сурфактанта, гепарина, лейкотриенов, простагландинов), активация (ангиотензина II) и инактивация (серотонина, простагландинов, норадреналина) биологически активных веществ, при участии альвеолоцитов, тучных клеток и эндотелия капилляров легких (метаболическая функция). Эпителий слизистой оболочки дыхательных путей содержит иммунокомпетентные клетки (Т- и В-лимфоциты, макрофаги) и тучные клетки (синтез гистамина), обеспечивающие защитную функцию организма. Через легкие из организма выводятся с выдыхаемым воздухом пары воды и молекулы летучих веществ (выделительная функция), а также незначительная часть тепла из организма (терморегулирующая функция). Дыхательные мышцы грудной клетки участвуют в поддержании положения тела в пространстве (позно-тоническая функция). Наконец, нервный аппарат дыхательной системы, мышцы голосовой щели и верхних дыхательных путей, а также мышцы грудной клетки участвуют в речевой деятельности человека (функция речеобразования).

  Основная дыхательная функция системы дыхания реализуется в процессах внешнего дыхания, которые представляют собой обмен газов (02, С02 и N2) между альвеолами и внешней средой, диффузию газов (02 и С02) между альвеолами легких и кровью (газообмен). Наряду с внешним дыханием в организме осуществляется транспорт дыхательных газов кровью, а также газообмен 02 и С02 между кровью и тканями, который называется нередко внутренним (тканевым) дыханием.

  • поступление в организм кислорода,
  • использование его в окислительных процессах в тканях,
  • удаление из организма углекислого газа.

  В среднем в состоянии покоя человек потребляет в течение 1-ой минуты 250 мл O2 и выделяет 230 мл СО2.

  Различают верхние дыхательные пути:

  1. наружный нос,
  2. носовая полость с пазухами,
  3. глотка.

  Нижние дыхательные пути:

  Органами дыхания являются легкие.

  Функции легких и этапы дыхания

  Функции легких

  Этапы дыхания

  Это происходит за счет увеличения в 4 раза частоты дыхания и 6-кратного увеличения ДО с 500 мл до 3000 мл.

  Легкие самостоятельно никогда не растягиваются и не сокращаются, они пассивно следуют за грудной клеткой .

  Грудная полость расширяется благодаря сокращению дыхательных мышц .

  Грудная полость. Висцеральная и париетальная плевры

  Легкие находятся в грудной полости и покрыты плеврой .

  Различают два листка плевры: висцеральный и париетальный .

  Плевра продуцирует (плевральную) жидкость, играющую роль смазки.

  Функциональной единицей легких является ацинус .

  
  

  Стенки альвеол снаружи оплетены густой сетью капилляров . Каждый капилляр проходит над 5-7 альвеолами. Через их стенки происходит газообмен .

  Если альвеола вентилируется, то капилляр, окружающий эту альвеолу будет открыт. Если альвеола не содержит кислород в достаточном количестве, т. е. не вентилируется, то капилляр закрыт.

  Этот механизм позволяет направлять кровь лишь к функционирующим альвеолам.

  Функции верхних дыхательных путей

  1) Очищение вдыхаемого воздуха .

  Самые крупные инородные тела (пух, крупные частицы пыли) задерживаются в преддверии полости носа.

  Если эти инородные тела все же проскакивают через преддверие, то следующим этапом очистки будет обволакивание их слизью, которая вырабатывается железами слизистой полости носа.

  Затем, эти частицы подхватываются ресничками мерцательного эпителия слизистой полости носа и направляются в носоглотку .

  2) Увлажнение вдыхаемого воздуха .

  Осуществляется двумя источниками:

  • слизью, которая вырабатывается железами слизистой полости носа;
  • слезой, которая выделяется в нижний носовой ход через носослезный канал.

  3) Согревание (охлаждение) воздуха: благодаря кровеносным капиллярам подслизистого слоя носовых раковин и околоносовых пазух.

  4) Голосообразование , в котором принимают участие не только мышцы языка и гортань, но и околоносовые пазухи (резонаторы).

  Грудная полость. Висцеральная и париетальная плевры

  Легкие находятся в грудной полости и покрыты плеврой .

  Различают два листка плевры: висцеральный и париетальный .

  Плевра продуцирует (плевральную) жидкость, играющую роль смазки.

  Функциональной единицей легких является ацинус .

  
  

  Стенки альвеол снаружи оплетены густой сетью капилляров . Каждый капилляр проходит над 5-7 альвеолами. Через их стенки происходит газообмен .

  Если альвеола вентилируется, то капилляр, окружающий эту альвеолу будет открыт. Если альвеола не содержит кислород в достаточном количестве, т. е. не вентилируется, то капилляр закрыт.

  Этот механизм позволяет направлять кровь лишь к функционирующим альвеолам.

  Строение трахеи и бронхов. Их функции

  Трахея, состоящая из 15-20 хрящевых полуколец , на уровне IV-V грудного позвонка делится на правый и левый главные бронхи . Они, вступив в ворота легких, делятся сначала на долевые , затем сегментарные бронхи . Они продолжают делиться на еще более мелкие бронхи . Начиная от трахеи, воздухоносные пути делятся 23 раза, т. е. образуют 23 генерации , формируя бронхиальное дерево правого и левого легких .

  
  

  Стенки бронхов включают также гладкомышечные клетки (ГМК), обеспечивающие изменение их просвета, благодаря чему происходит регуляция притока воздуха в альвеолы легких.

  Раздражение симпатических нервов вызывает расширение бронхов , т.е. расслабление гладких мышц. Блуждающий нерв суживает их просвет, т.к. вызывает сокращение гладких мышц.

  Кроме того, на тонус мышц бронхов оказывают влияние гуморальные факторы:

  Фазы дыхания. Объем легкого ( легких ). Частота дыхания. Глубина дыхания. Легочные объемы воздуха. Дыхательный объем. Резервный, остаточный объем. Емкость легких.

  Процесс внешнего дыхания обусловлен изменением объема воздуха в легких в течение фаз вдоха и выдоха дыхательного цикла. При спокойном дыхании соотношение длительности вдоха к выдоху в дыхательном цикле равняется в среднем 1:1,3. Внешнее дыхание человека характеризуется частотой и глубиной дыхательных движений. Частота дыхания человека измеряется количеством дыхательных циклов в течение 1 мин и ее величина в покое у взрослого человека варьирует от 12 до 20 в 1 мин. Этот показатель внешнего дыхания возрастает при физической работе, повышении температуры окружающей среды, а также изменяется с возрастом. Например, у новорожденных частота дыхания равна 60—70 в 1 мин, а у людей в возрасте 25—30 лет — в среднем 16 в 1 мин. Глубина дыхания определяется по объему вдыхаемого и выдыхаемого воздуха в течение одного дыхательного цикла. Произведение частоты дыхательных движений на их глубину характеризует основную величину внешнего дыхания — вентиляцию легких. Количественной мерой вентиляции легких является минутный объем дыхания — это объем воздуха, который человек вдыхает и выдыхает за 1 мин. Величина минутного объема дыхания человека в покое варьирует в пределах 6—8 л. При физической работе у человека минутный объем дыхания может возрастать в 7—10 раз.

  
  

  Рис. 10.5. Объемы и емкости воздуха в легких человека и кривая (спирограмма) изменения объема воздуха в легких при спокойном дыхании, глубоком вдохе и выдохе. ФОЕ — функциональная остаточная емкость.

  Легочные объемы воздуха. В физиологии дыхания принята единая номенклатура легочных объемов у человека, которые заполняют легкие при спокойном и глубоком дыхании в фазу вдоха и выдоха дыхательного цикла (рис. 10.5). Легочный объем, который вдыхается или выдыхается человеком при спокойном дыхании, называется дыхательным объемом. Его величина при спокойном дыхании составляет в среднем 500 мл. Максимальное количество воздуха, которое может вдохнуть человек сверх дыхательного объема, называется резервным объемом вдоха (в среднем 3000 мл). Максимальное количество воздуха, которое может выдохнуть человек после спокойного выдоха, называется резервным объемом выдоха (в среднем 1100 мл). Наконец, количество воздуха, которое остается в легких после максимального выдоха, называется остаточным объемом, его величина равна примерно 1200 мл.

  Сумма величин двух легочных объемов и более называется легочной емкостью. Объем воздуха в легких человека характеризуется инспираторной емкостью легких, жизненной емкостью легких и функциональной остаточной емкостью легких. Инспираторная емкость легких (3500 мл) представляет собой сумму дыхательного объема и резервного объема вдоха. Жизненная емкость легких (4600 мл) включает в себя дыхательный объем и резервные объемы вдоха и выдоха. Функциональная остаточная емкость легких (1600 мл) представляет собой сумму резервного объема выдоха и остаточного объема легких. Сумма жизненной емкости легких и остаточного объема называется общей емкостью легких, величина которой у человека в среднем равна 5700 мл.

  При вдохе легкие человека за счет сокращения диафрагмы и наружных межреберных мышц начинают увеличивать свой объем с уровня функциональной остаточной емкости, и его величина при спокойном дыхании составляет дыхательный объем, а при глубоком дыхании — достигает различных величин резервного объема вдоха. При выдохе объем легких вновь возвращается к исходному уровню функциональной остаточной емкости пассивно, за счет эластической тяги легких. Если в объем выдыхаемого воздуха начинает входит воздух функциональной остаточной емкости, что имеет место при глубоком дыхании, а также при кашле или чиханье, то выдох осуществляться за счет сокращения мышц брюшной стенки. В этом случае величина внутриплеврального давления, как правило, становится выше атмосферного давления, что обусловливает наибольшую скорость потока воздуха в дыхательных путях.

  Диффузия газов в тканях

  Протекает аналогично газообмену в легких, т.е. в силу разницы напряжения О2 и СО2 в крови и в жидкости.

  Газообмен между атмосферным воздухом и альвеолярным пространством легких происходит в результате циклических изменений объема легких в течение фаз дыхательного цикла. В фазу вдоха объем легких увеличивается, воздух из внешней среды поступает в дыхательные пути и затем достигает альвеол. Напротив, в фазу выдоха происходит уменьшение объема легких и воздух из альвеол через дыхательные пути выходит во внешнюю среду. Увеличение и уменьшение объема легких обусловлены биомеханическими процессами изменения объема грудной полости при вдохе и выдохе.

  Биомеханика дыхания. Биомеханика вдоха.

  
  

  Рис. 10.1. Влияние сокращения диафрагмальной мышцы на объем грудной полости. Сокращение диафрагмальной мышцы при вдохе (пунктирная линия) вызывает опускание диафрагмы вниз, смещение органов брюшной полости вниз и вперед. В результате увеличивается объем грудной полости.

  Увеличение объема грудной полости при вдохе происходит в результате сокращения инспираторных мышц: диафрагмы и наружных межреберных. Основной дыхательной мышцей является диафрагма, которая находится в нижней трети грудной полости и разделяет грудную и брюшную полости. При сокращении диафрагмальной мышцы диафрагма движется вниз и смещает органы брюшной полости вниз и кпереди, увеличивая объем грудной полости преимущественно по вертикали (рис. 10.1).

  
  

  Увеличению объема грудной полости при вдохе способствует сокращение наружных межреберных мышц, которые поднимают грудную клетку вверх, увеличивая объем грудной полости. Этот эффект сокращения наружных межреберных мышц обусловлен особенностями прикрепления мышечных волокон к ребрам — волокна идут сверху вниз и сзади кпереди (рис. 10.2). При подобном направлении мышечных волокон наружных межреберных мышц их сокращение поворачивает каждое ребро вокруг оси, проходящей через точки сочленения головки ребра с телом и поперечным отростком позвонка. В результате этого движения каждая нижележащая реберная дуга поднимается вверх больше, чем опускается вышерасположенная. Одновременное движение вверх всех реберных дуг приводит к тому, что грудина поднимается вверх и кпереди, а объем грудной клетки увеличивается в сагиттальной и фронтальной плоскостях. Сокращение наружных межреберных мышц не только увеличивает объем грудной полости, но и препятствует опусканию грудной клетки вниз. Например, у детей, имеющих неразвитые межреберные мышцы, грудная клетка уменьшается в размере во время сокращения диафрагмы (парадоксальное движение).

  
  

  Рис. 10.2. Направление волокон наружных межреберных мышц и увеличение объема грудной полости при вдохе. а — сокращение наружных межреберных мышц при вдохе поднимает нижнее ребро больше, чем опускает вниз верхнее. В результате реберные дуги поднимаются вверх и увеличивают (б) объем грудной полости в сагиттальной и фронтальной плоскости.

  При глубоком дыхании в биомеханизме вдоха, как правило, участвует вспомогательная дыхательная мускулатура — грудино-ключично-сосцевидные и передние лестничные мышцы, и их сокращение дополнительно увеличивает объем грудной клетки. В частности, лестничные мышцы поднимают верхние два ребра, а грудино-ключично-сосцевидные — поднимают грудину. Вдох является активным процессом и требует расхода энергии при сокращении инспираторных мышц, которая затрачивается на преодоление эластического сопротивления относительно ригидных тканей грудной клетки, эластического сопротивления легко растяжимой легочной ткани, аэродинамического сопротивления дыхательных путей потоку воздуха, а также на повышение внутриабдоминального давления и возникающего при этом смещения органов брюшной полости книзу.

  Диффузия газов в легких

  Для газов, растворимых в жидкости, вместо термина «парциальное давление» используют термин «напряжение».

  Таким образом, вследствие разности давления О2 переходит в кровь из альвеолярного воздуха, а СО2 из крови в альвеолу, пока давление не выровняется, и кровь становится артериальной .

  
  

  Скорость диффузии зависит от толщины мембраны и концентрационных градиентов О2 и СО2.

  Таким образом, диффузия газов в легких обеспечивается:

  Все это обеспечивает полный массоперенос О2 и СО2 в легких всего за 0,1 сек .

  Дыхательные мышцы

  Инспираторные мышцы:

  • Основные:
    • диафрагма,
    • наружные межреберные,
    • межхрящевые мышцы;
    • большие и малые грудные,
    • лестничные,
    • грудино-ключично-сосцевидные (ГКС),
    • зубчатые мышцы.

    Экспираторные мышцы:

    • внутренние межреберные мышцы,
    • мышцы передней брюшной стенки.

    При спокойном вдохе функционируют только основные инспираторные мышцы, которые увеличивают объем грудной полости:

    • диафрагма,
    • наружные межреберные мышцы,
    • межхрящевые мышцы.

    
    

    Во время вдоха мышцы вдоха, сокращаясь, преодолевают ряд сил:

    • тяжесть приподнимаемых кверху ребер;
    • эластическое сопротивление реберных хрящей;
    • сопротивление стенок живота и брюшных внутренностей, сдавливаемых книзу опускающимся куполом диафрагмы.

    Как только вдох заканчивается, и мышцы вдоха расслабляются, под влиянием указанных сил ребра опускаются , и купол диафрагмы приподнимается. Объем грудной клетки вследствие этого уменьшается.

    Таким образом, при спокойном дыхании акт выдоха происходит пассивно , без участия мышц.

    Функции легких и этапы дыхания

    Функции легких

    Этапы дыхания

    Это происходит за счет увеличения в 4 раза частоты дыхания и 6-кратного увеличения ДО с 500 мл до 3000 мл.

    Легкие самостоятельно никогда не растягиваются и не сокращаются, они пассивно следуют за грудной клеткой .

    Грудная полость расширяется благодаря сокращению дыхательных мышц .

    Фазы дыхания. Объем легкого ( легких ). Частота дыхания. Глубина дыхания. Легочные объемы воздуха. Дыхательный объем. Резервный, остаточный объем. Емкость легких.

    Процесс внешнего дыхания обусловлен изменением объема воздуха в легких в течение фаз вдоха и выдоха дыхательного цикла. При спокойном дыхании соотношение длительности вдоха к выдоху в дыхательном цикле равняется в среднем 1:1,3. Внешнее дыхание человека характеризуется частотой и глубиной дыхательных движений. Частота дыхания человека измеряется количеством дыхательных циклов в течение 1 мин и ее величина в покое у взрослого человека варьирует от 12 до 20 в 1 мин. Этот показатель внешнего дыхания возрастает при физической работе, повышении температуры окружающей среды, а также изменяется с возрастом. Например, у новорожденных частота дыхания равна 60—70 в 1 мин, а у людей в возрасте 25—30 лет — в среднем 16 в 1 мин. Глубина дыхания определяется по объему вдыхаемого и выдыхаемого воздуха в течение одного дыхательного цикла. Произведение частоты дыхательных движений на их глубину характеризует основную величину внешнего дыхания — вентиляцию легких. Количественной мерой вентиляции легких является минутный объем дыхания — это объем воздуха, который человек вдыхает и выдыхает за 1 мин. Величина минутного объема дыхания человека в покое варьирует в пределах 6—8 л. При физической работе у человека минутный объем дыхания может возрастать в 7—10 раз.

    
    

    Рис. 10.5. Объемы и емкости воздуха в легких человека и кривая (спирограмма) изменения объема воздуха в легких при спокойном дыхании, глубоком вдохе и выдохе. ФОЕ — функциональная остаточная емкость.

    Легочные объемы воздуха. В физиологии дыхания принята единая номенклатура легочных объемов у человека, которые заполняют легкие при спокойном и глубоком дыхании в фазу вдоха и выдоха дыхательного цикла (рис. 10.5). Легочный объем, который вдыхается или выдыхается человеком при спокойном дыхании, называется дыхательным объемом. Его величина при спокойном дыхании составляет в среднем 500 мл. Максимальное количество воздуха, которое может вдохнуть человек сверх дыхательного объема, называется резервным объемом вдоха (в среднем 3000 мл). Максимальное количество воздуха, которое может выдохнуть человек после спокойного выдоха, называется резервным объемом выдоха (в среднем 1100 мл). Наконец, количество воздуха, которое остается в легких после максимального выдоха, называется остаточным объемом, его величина равна примерно 1200 мл.

    Сумма величин двух легочных объемов и более называется легочной емкостью. Объем воздуха в легких человека характеризуется инспираторной емкостью легких, жизненной емкостью легких и функциональной остаточной емкостью легких. Инспираторная емкость легких (3500 мл) представляет собой сумму дыхательного объема и резервного объема вдоха. Жизненная емкость легких (4600 мл) включает в себя дыхательный объем и резервные объемы вдоха и выдоха. Функциональная остаточная емкость легких (1600 мл) представляет собой сумму резервного объема выдоха и остаточного объема легких. Сумма жизненной емкости легких и остаточного объема называется общей емкостью легких, величина которой у человека в среднем равна 5700 мл.

    При вдохе легкие человека за счет сокращения диафрагмы и наружных межреберных мышц начинают увеличивать свой объем с уровня функциональной остаточной емкости, и его величина при спокойном дыхании составляет дыхательный объем, а при глубоком дыхании — достигает различных величин резервного объема вдоха. При выдохе объем легких вновь возвращается к исходному уровню функциональной остаточной емкости пассивно, за счет эластической тяги легких. Если в объем выдыхаемого воздуха начинает входит воздух функциональной остаточной емкости, что имеет место при глубоком дыхании, а также при кашле или чиханье, то выдох осуществляться за счет сокращения мышц брюшной стенки. В этом случае величина внутриплеврального давления, как правило, становится выше атмосферного давления, что обусловливает наибольшую скорость потока воздуха в дыхательных путях.

    Функциональные зоны

    Проводящая и промежуточная зоны легких вместе с верхними дыхательными путями называют анатомическим мертвым пространством (это пространство, воздух которого не участвует в газообмене). Его объем 155-175 мл , примерно 30% от дыхательного объема. Т.е. при каждом вдохе 155-175 мл воздуха не участвуют в газообмене.

    Следовательно, до 20-ой генерации обмен газов с внешней средой осуществляется путем конвекции (перемещения) , а далее воздушный поток уже не движется и обмен газов осуществляется за счет диффузии по градиенту парциального давления .

    Функции верхних дыхательных путей

    1) Очищение вдыхаемого воздуха .

    Самые крупные инородные тела (пух, крупные частицы пыли) задерживаются в преддверии полости носа.

    Если эти инородные тела все же проскакивают через преддверие, то следующим этапом очистки будет обволакивание их слизью, которая вырабатывается железами слизистой полости носа.

    Затем, эти частицы подхватываются ресничками мерцательного эпителия слизистой полости носа и направляются в носоглотку .

    2) Увлажнение вдыхаемого воздуха .

    Осуществляется двумя источниками:

    • слизью, которая вырабатывается железами слизистой полости носа;
    • слезой, которая выделяется в нижний носовой ход через носослезный канал.

    3) Согревание (охлаждение) воздуха: благодаря кровеносным капиллярам подслизистого слоя носовых раковин и околоносовых пазух.

    4) Голосообразование , в котором принимают участие не только мышцы языка и гортань, но и околоносовые пазухи (резонаторы).

    Объем легких и грудной полости. Плевральное давление. Сурфактант

    Объем легких всегда соответствует объему грудной полости.

    Они (мышцы) пассивно следуют за грудной клеткой, т.к. давление внутри легких больше, чем снаружи, т.е. в плевральной полости.

    Эластическую тягу легких создают:

    • эластические волокна альвеол;
    • тонус бронхиальных мышц;
    • поверхностное натяжение пленки жидкости, выстилающей альвеолы. В ее состав входит сурфактант .

    
    

    Функции сурфактанта

    1. обеспечивает эластическую тягу легких, препятствуя их перерастяжению на вдохе;
    2. препятствует спадению легких (ателектазу) на выдохе;
    3. создает возможность расправления легких у новорожденных;
    4. влияет на скорость диффузии газов альвеолярным воздухом и кровью;
    5. обладает бактериостатической активностью.

    Легкие не спадаются, т. к. внутрилегочное давление всегда больше, чем внутриплевральное.

    При ранениях грудной полости развивается пневмоторакс (проникновение воздуха в плевральную полость), что приведет к ателектазу (спадению) легких.

    Дыхание. Дыхательная система. Функции дыхательной системы.

    Дыхание в организме человека и животных представляет собой процесс использования кислорода клетками тканей в биологическом окислении с образованием энергии и конечного продукта дыхания — углекислого газа.

    Дыхательная система человека обеспечивает газообмен между атмосферным воздухом и легкими, в результате которого кислород из легких поступает в кровь и переносится кровью к тканям организма, а углекислый газ транспортируется от тканей в противоположном направлении. В состоянии покоя тканями организма взрослого человека потребляется примерно 0,3 л кислорода в 1 мин и в них образуется несколько меньшее количество углекислого газа. Отношение количества образующегося в его тканях С02 к потребляемому организмом количеству 02 называется дыхательным коэффициентом, величина которого в обычных условиях равна 0,9. Поддержание нормального уровня газового гомеостазиса 02 и С02 организма в соответствии со скоростью тканевого метаболизма (дыхания) является основной функцией дыхательной системы организма человека. Эта система состоит из единого комплекса костной, хрящевой, соединительной и мышечной тканей грудной клетки, дыхательных путей (воздухоносный отдел легких), обеспечивающих движение воздуха между внешней средой и воздушным пространством альвеол, а также легочной ткани (респираторный отдел легких), которая обладает высокой эластичностью и растяжимостью. В состав дыхательной системы входит собственный нервный аппарат, управляющий дыхательными мышцами грудной клетки, чувствительные и двигательные волокна нейронов вегетативной нервной системы, имеющие терминали в тканях органов дыхания.

    Местом газообмена между организмом человека и внешней средой являются альвеолы легких, общая площадь которых достигает в среднем 100 м2. Альвеолы (порядка 3 • 108) находятся на конце мелких дыхательных путей легких, имеют диаметр примерно 0,3 мм и плотно контактируют с легочными капиллярами. Циркуляция крови между клетками тканей организма человека, потребляющих 02 и продуцирующих С02, и легкими, где эти газы обмениваются с атмосферным воздухом, осуществляется системой кровообращения.

    
    

    В организме человека дыхательная система выполняет дыхательную и недыхательную функции. Дыхательная функция системы поддерживает газовый гомеостазис внутренней среды организма в соответствии с уровнем метаболизма его тканей. С вдыхаемым воздухом в легкие попадают микрочастицы пыли, которые задерживаются слизистой оболочкой дыхательных путей и затем удаляются из легких с помощью защитных рефлексов (кашель, чиханье) и механизмов мукоцилиарного очищения (защитная функция).

    Недыхательные функции системы обусловлены такими процессами, как синтез (сурфактанта, гепарина, лейкотриенов, простагландинов), активация (ангиотензина II) и инактивация (серотонина, простагландинов, норадреналина) биологически активных веществ, при участии альвеолоцитов, тучных клеток и эндотелия капилляров легких (метаболическая функция). Эпителий слизистой оболочки дыхательных путей содержит иммунокомпетентные клетки (Т- и В-лимфоциты, макрофаги) и тучные клетки (синтез гистамина), обеспечивающие защитную функцию организма. Через легкие из организма выводятся с выдыхаемым воздухом пары воды и молекулы летучих веществ (выделительная функция), а также незначительная часть тепла из организма (терморегулирующая функция). Дыхательные мышцы грудной клетки участвуют в поддержании положения тела в пространстве (позно-тоническая функция). Наконец, нервный аппарат дыхательной системы, мышцы голосовой щели и верхних дыхательных путей, а также мышцы грудной клетки участвуют в речевой деятельности человека (функция речеобразования).

    Основная дыхательная функция системы дыхания реализуется в процессах внешнего дыхания, которые представляют собой обмен газов (02, С02 и N2) между альвеолами и внешней средой, диффузию газов (02 и С02) между альвеолами легких и кровью (газообмен). Наряду с внешним дыханием в организме осуществляется транспорт дыхательных газов кровью, а также газообмен 02 и С02 между кровью и тканями, который называется нередко внутренним (тканевым) дыханием.

    Читайте также:

      
    • Сталкер возвращение шрама коготь смерти
      
    • Dying light вечное оружие
      
    • Сталкер ветер времени странный звук выяснить источник шума
      
    • Banished будет ли продолжение
      
    • Трафарет кирка майнкрафт для 3д ручки