Дыхательная система

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Система органов дыхания

дыхание легкое воздухоносный диафрагма

К органам дыхания относятся полость носа, глотка, гортань, трахея, бронхи и легкие (рис. 1). Все органы дыхания (кроме легких) являются воздухоносными путями, они проводят воздух извне в легкие и из легких наружу. Легкие образуют дыхательную часть, поскольку в легких происходит газообмен между воздухом и кровью.

Рис. 1 Дыхательная система (схема): 1 -- полость рта, 2 -- носовая часть глотки, 3 -- мягкое нёбо, 4 -- язык, 5 -- ротовая часть глотки, 6 -- надгортанник, 7 -- гортанная часть глотки, 8 -- гортань, 9 -- пищевод, 10 -- трахея, 11 -- верхушка легкого, 12 -- верхняя доля левого легкого, 13 -- левый главный бронх, 14 -- нижняя доля левого легкого, 15 -- альвеолы, 16 -- правый главный бронх, 17 -- правое легкое, 18 -- подъязычная кость, 19 -- нижняя челюсть, 20 -- преддверие рта, 21 -- ротовая щель, 22 -- твердое нёбо, 23 -- носовая полость

Воздухоносные пути

Воздухоносные пути имеют в своих стенках или костную основу (носовая полость), или хрящи (гортань, трахея, бронхи). Поэтому эти органы сохраняют просвет, не спадаются. Слизистая оболочка воздухоносных путей покрыта мерцательным эпителием, реснички их клеток своими движениями изгоняют наружу вместе со слизью попавшие в дыхательные пути инородные частицы.

Полость носа

Полость носа выполняет двоякую функцию -- она является началом дыхательных путей и органом обоняния. Вдыхаемый воздух, проходя через полость носа, очищается, согревается, увлажняется. Находящиеся во вдыхаемом воздухе пахучие вещества раздражают обонятельные рецепторы, в которых возникают обонятельные нервные импульсы.

Спереди полость носа закрывает (и защищает) наружный нос. Спинка носа, имеющая костную основу, книзу переходит в его верхушку. Крылья носа (боковые его части) укреплены хрящевыми пластинками -- хрящами крыльев носа.

Полость носа разделена перегородкой на правую и левую половины. Перегородка носа образована перпендикулярной пластинкой решетчатой кости и сошником. Сзади полость носа через отверстия -- хоаны сообщается с верхним отделом глотки -- носоглоткой. На боковых стенках располагаются три носовые раковины: верхняя, средняя и нижняя, свисающие в полость носа. Между раковинами находятся носовые ходы: верхний, средний и нижний (рис. 2).

В слизистой оболочке, покрывающей верхние отделы полости носа (верхние носовые раковины и верхние носовые ходы), располагаются обонятельные рецепторы, воспринимающие различные запахи. Эта часть полости носа получила название обонятельной области. Зону нижних и средних носовых ходов называют дыхательной областью.

Слизистая оболочка полости носа богата кровеносными сосудами (венами), назначение которых -- согревание вдыхаемого воздуха. При раздражении или повреждении слизистой оболочки здесь легко возникают носовые кровотечения. В носовую полость открываются воздухоносные придаточные полости (пазухи) носа; лобная, верхнечелюстная (гайморова пазуха), клиновидная и решетчатые лабиринты. Воздухоносные придаточные пазухи не только уменьшают вес (массу) черепа, но и служат резонаторами звуков, голоса. Из полости носа вдыхаемый воздух через хоаны попадает в носоглотку. Затем, пройдя через ротовую часть глотки, где пересекает пищеварительный путь, попадает в гортань. В ротовую часть глотки поступает также воздух при дыхании через рот.

Рис. 2 Латеральная стенка полости носа: 1 -- лобная пазуха, 2 -- средняя носовая раковина, 3 -- верхняя носовая раковина, 4 -- нижняя носовая раковина, 5 -- клиновидная пазуха, 6 -- глоточная миндалина, 7 -- глоточное отверстие слуховой трубы, 8 -- твердое нёбо

Возрастные особенности полости носа

У новорожденного полость носа низкая (высота ее 17,5мм) и узкая. Носовые раковины относительно толстые, носовые ходы развиты слабо. Нижняя носовая раковина касается дна полости носа. Общий носовой ход остается свободным, и через него осуществляется дыхание новорожденного, хоаны низкие. К 6 месяцам высота полости носа увеличивается до 22 мм и формируется средний носовой ход, к 2 годам -- нижний, после 2 лет верхний. К 10годам полость носа увеличивается в длину в 1,5 раза, а к 20годам -- в 2 раза по сравнению с новорождённым. Из околоносовых пазух у новорожденного имеется только верхнечелюстная, она развита слабо. Остальные пазухи начинают формироваться после рождения. Лобная пазуха появляется на втором году жизни, клиновидная -- к 3 годам, ячейки решетчатой кости -- к 3--6 годам. К 8--9 годам верхнечелюстная пазуха занимает почти все тело кости. Лобная пазуха к 5 годам имеет размеры горошины. Размеры клиновидной пазухи у ребенка 6--8 лет достигают 2--3 мм. Пазухи решетчатой кости в 7-летнем возрасте плотно прилежат друг к другую; к 14 годам по строению они похожи на решетчатые ячейки взрослого человека.

Гортань

Гортань располагается в передней части шеи, ниже подъязычной кости, на уровне IV--VI шейных позвонков. Впереди гортани располагаются поверхностные мышцы шеи, сзади -- гортанная часть глотки. Гортань при помощи связок и мышц соединена с подъязычной костью. При глотании, разговоре, кашле гортань смещается вверх-вниз. Вверху гортань сообщается с глоткой, внизу гортань переходит в трахею. Спереди и с боков к гортани прилежит щитовидная железа.

Скелетом гортани служат хрящи, соединенные друг с другом при помощи суставов и связок. Это щитовидный, перстне щитовидный, черпаловидные хрящи и надгортанник (рис. 3).

Рис. 3 Хрящи, связки и суставы гортани: А -- вид спереди: 1 -- тело подъязычной кости, 2 -- зерновидный хрящ, 3 -- верхний рог щитовидного хряща, 4 -- пластинка щитовидного хряща, 5 -- нижний рог щитовидного хряща, 6 -- дуга перстневидного хряща, 7 -- хрящи трахеи, 8 -- кольцевые связки, 9 -- перстне щитовидный сустав, 10 -- перстне щитовидная связка, 11 -- верхняя щитовидная вырезка, 12 -- щитоподъязычная мембрана, 13 -- срединная щитоподъязычная связка, 14 -- латеральная щитоподъязычная связка. Б -- вид сзади: 1 -- надгортанник, 2 -- большой рог подъязычной кости, 3 -- зерновидный хрящ, 4 -- верхний рог щитовидного хряща, 5 -- пластинка щитовидного хряща, 6 -- черпаловидный хрящ, 7 -- правый перстнечерпаловидный сустав, 8 -- правый перстне щитовидный сустав, 9 -- хрящи трахеи, 10 -- перепончатая стенка трахеи, 11 -- пластинка перстневидного хряща, 12 -- левый перстне щитовидный сустав, 13 -- нижний рог щитовидного хряща, 14 -- левый перстнечерпаловидный сустав, 15 -- мышечный отросток черпаловидного хряща, 16 -- голосовой отросток черпаловидного хряща, 17 -- щитонадгортанная связка, 18 -- рожковидный хрящ, 19 -- латеральная щитоподъязычная связка, 20 -- щитоподъязычная мембрана

Щитовидный хрящ самый крупный, состоит из двух четырехугольных пластинок, впереди соединенных под прямым углом. Этот угол выступает кпереди, образуя возвышение, хорошо выраженное у мужчин (адамово яблоко). Книзу от щитовидного хряща располагается перстневидный хрящ, соединенный с щитовидным хрящом при помощи двух суставов. Сзади на пластинке перстневидного хряща находятся два подвижных черпаловидных хряща, над которыми лежат также парные миниатюрные рожковидные и клиновидные хрящи. Вход в гортань со стороны глотки закрывает эластичный надгортанник. Внутренняя поверхность гортани выстлана слизистой оболочкой. Полость гортани подразделяется на три отдела: верхний, средний и нижний (рис. 4). Верхний отдел, суживающийся книзу до пред дверных связок, называется преддверием гортани. Средний отдел находится между пред дверными (ложными) складками вверху и голосовыми (истинными) складками внизу. В этом самом узком отделе гортани могут застрять предметы, попавшие в дыхательные пути. Справа и слева между пред дверными и голосовыми складками имеются углубления -- правый и левый желудочки гортани.

Рис. 4 Полость гортани: 1 -- большой рог подъязычной кости, 2 -- зерновидный хрящ, 3 -- щитоподъязычная мембрана, 4 -- верхний рог щитовидного хряща, 5 -- складка преддверия, 6 -- желудочек гортани, 7 -- голосовая складка, 8 -- перстнечерпаловидный сустав, 9 -- подголосовая полость, 10 -- пластинка перстневидного хряща (частично удалена), 11 -- задняя черпаловидная мышца, 12 -- черпаловидный хрящ, 13 -- рожковидный хрящ, 14 -- преддверие гортани, 15 -- латеральная щитоподъязычная связка, 16 -- надгортанник

При спокойном дыхании ширина голосовой щели составляет 5 мм. При голосообразовании, особенно при пении, крике, голосовая щель расширяется до максимальных ее размеров -- до 15 мм (рис. 5).

Рис. 5 Положение голосовых связок при различных функциональных состояниях. Голосовая щель закрыта (I), открыта при спокойном дыхании (II) и резко расширена (при голосообразовании) (III). Стрелками указано направление тяги мышц. А -- ларингоскопическая картина: 1 -- надгортанник, 2 -- надгортанный бугорок, 3 -- голосовая складка, 4 -- рожковидный бугорок, 5 -- клиновидный бугорок 6 -- складка преддверия. Б -- схемы различных положений голосовых связок, голосовой щели и черпаловидных хрящей: 1 -- пластинка (правая) щитовидного хряща, 2 -- голосовая связка и голосовая мышца, 3 -- черпаловидный хрящ, 4 -- задняя перстнечерпаловидная мышца, 5 -- латеральная перстнечерпаловидная мышца, 6 -- поперечная черпаловидная мышца, 7 -- щиточерпадовидная мышца

Голосовые складки, покрытые слизистой оболочкой, образованы голосовыми связками и голосовыми мышцами, натянутыми между щитовидным хрящом впереди и черпаловидными хрящами сзади. Узкое сагиттальное пространство между голосовыми складками носит название голосовой щели. При прохождении выдыхаемого воздуха через голосовую щель голосовые связки колеблются, вибрируют и воспроизводят звуки.

Более низкий голос у мужчин зависит от большей, чем у женщин и детей длины голосовых связок. Натяжение голосовых связок, ширину голосовой щели во время дыхания и во время голосообразования регулируют мышцы гортани. Мышцами гортани являются голосовая и перстнещитовидная, которые натягивают голосовые связки, боковые перстнечерпаловидные (суживают голосовую щель), задние перстнечерпаловидные (расширяют голосовую щель) и другие. В формировании членораздельной речи участвуют также губы, язык, зубы, полость рта и полость носа с ее придаточными пазухами.

Возрастные особенности гортани

Гортань новорожденного имеет сравнительно большие размеры; она короткая, широкая, воронкообразная, располагается выше, чем у взрослого человека (на уровне II--IV позвонков). Пластинки щитовидного хряща располагаются под тупым углом друг к другу. Выступ гортани отсутствует. Вследствие высокого расположения гортани у новорожденных и детей грудного возраста надгортанник находится несколько выше корня языка, поэтому при глотании пищевой комок (жидкость) обходит надгортанник латерально. В результате этого ребенок может дышать и глотать (пить) одновременно, что имеет важное значение при акте сосания.

Вход в гортань у новорожденного относительно шире, чем у взрослого. Преддверие короткое, поэтому голосовая щель находится высоко, она имеет длину 6,5 мм (в 3 раза короче, чем у взрослого), Голосовая щель заметно увеличивается в первые три года жизни ребенка, а затем в период полового созревания. Мышцы гортани у новорожденного и в детском возрасте развиты слабо, Наиболее интенсивный их рост наблюдается в период полового созревания. Гортань быстро растет в течение первых четырех лет жизни ребенка. В период полового созревания (после10--12 лет) вновь начинается активный рост, который продолжается до 25 лет у мужчин и до 22--23 лет у женщин. Вместе с ростом гортани (она постепенно опускается) в детском возрасте расстояние между ее верхним краем и подъязычной костью увеличивается. К 7 годам нижний край гортани находится на уровне верхнего края VI шейного позвонка. Положение, характерное для взрослого человека, гортань занимает после 17--20 лет.

Половые отличия гортани в раннем возрасте не наблюдаются. В дальнейшем рост гортани у мальчиков идет несколько быстрее, чем у девочек. После 6--7 лет гортань у мальчиков крупнее, чем у девочек того же возраста. В 10--12 лет у мальчиков становится заметным выступ гортани. В период полового созревания размеры гортани, длина голосовых связок у мальчиков больше, чем у девочек.

Хрящи гортани, тонкие у новорожденного, с возрастом становятся более толстыми, однако долго сохраняют свою гибкость. В пожилом и старческом возрасте в хрящах гортани, кроме надгортанника, откладываются соли кальция; хрящи окостеневают, становятся хрупкими и ломкими.

Трахея и бронхи

Трахея, с которой сверху соединяется связками гортань, простирается от нижнего края VI шейного позвонка до верхнего края V грудного позвонка. Трахея имеет скелет в виде 16--20 хрящевых полуколец, не замкнутых сзади и соединенных кольцевыми связками,, Задняя стенка трахеи, прилежащая к пищеводу, перепончатая, построена из соединительной ткани и гладкомышечных пучков. Слизистая оболочка трахеи покрыта мерцательным эпителием, содержит много желез и лимфоидных узелков.

На уровне V грудного позвонка трахея делится на два главных бронха (бифуркация трахеи) -- правый и левый, направляющиеся к воротам легких, Правый главный бронх короче и шире левого, он является как бы продолжением трахеи. Стенки главных бронхов имеют такое же строение, как и трахея, их скелет образован хрящевыми полукольцами. В воротах легких главные бронхи делятся на долевые.

В правом легком имеется три долевых бронха, в левом --два. Долевые бронхи делятся на сегментарные и другие более мелкие, которые образуют в каждом легком 22--23порядка ветвления. Разветвление бронхов в легком называют бронхиальным деревом, В стенках бронхов среднего диаметра гиалиновая хрящевая ткань сменяется эластическими хрящевыми пластинками. У мелких бронхов хрящевая ткань отсутствует вообще, но хорошо выражена гладкомышечная ткань.

Возрастные особенности трахеи и главных бронхов

У новорожденного длина трахеи составляет 3,2--4,5см, ширина просвета в средней части -- около 0,8 см. Перепончатая стенка трахеи относительно широкая, хрящи трахеи развиты слабо, тонкие, мягкие. В пожилом и старческом возрасте (после 60--70 лет) хрящи трахеи становятся плотными, хрупкими, при сдавлении легко ломаются.

После рождения трахея быстро растет в течение первых6 месяцев, затем рост ее замедляется и вновь ускоряется в период полового созревания и в юношеском возрасте (12--22 года). К 3--4 годам жизни ребенка ширина просвета трахеи увеличивается в 2 раза. Трахея у ребенка 10--12 лет в двое длиннее, чем у новорожденного, а к 20--25 годам длина ее утраивается.

Слизистая оболочка стенки трахеи у новорожденного тонкая, нежная; железы развиты слабо. У ребенка 1--2 лет верхний край трахеи располагается на уровне IV--V шейных позвонков, в 5--6 лет -- кпереди от V--VI позвонков, а в подростковом возрасте -- на уровне VI шейного позвонка. Бифуркация трахеи к 7 годам жизни ребенка находится кпереди от IV-- грудных позвонков, а после 7 лет постепенно устанавливается на уровне V грудного позвонка, как у взрослого человека. Главные бронхи особенно быстро растут на первом году жизни ребенка и в период полового созревания.

Легкие

Правое и левое легкие располагаются в грудной полости, справа и слева от сердца и крупных кровеносных сосудов. Покрыты легкие серозной оболочкой -- плеврой, образующей вокруг каждого легкого замкнутый плевральный мешок -- плевральную полость. По форме легкое напоминает конус с уплощенной медиальной стороной, закругленной верхушкой и основанием, обращенным к диафрагме (рис. 6)

Рис. 6. Легкие. Вид спереди: 1 -- верхушка легкого, 2 -- верхняя доля левого легкого, 3 -- нижняя доля левого легкого, 4 -- основание легкого, 5 -- сердечная вырезка, 6 -- междолевые щели, 7 -- нижняя доля правого легкого, 8 -- средняя доля правого легкого, 9 -- верхняя доля правого легкого, 10 -- трахея, 11 -- гортань

У каждого легкого выделяют три поверхности: реберную, диафрагмальную и средостенную. Реберная поверхность выпуклая, прилежит к внутренней поверхности грудной стенки. Диафрагмальная поверхность вогнутая, она прилежит к диафрагме. Средостенная (медиальная) поверхность площенная. На уплощенной стороне (медиальной, средостенной) находятся ворота легкого, через которые в легкие входят главный бронх, легочная артерия, нервы, а выходят легочные вены и лимфатические сосуды. Бронхи, сосуды, нервы образуют корень легкого.

Каждое легкое глубокими бороздами (щелями) разделено на доли. У правого легкого три доли: верхняя, средняя и нижняя, у левого легкого две доли -- нижняя и верхняя. У долей выделяют сегменты (по 10 в каждом легком), границы между которыми на поверхности легкого не видны. Сегменты легкого состоят из долек. В одном сегменте насчитывают примерно 80 долек. В каждую дольку входит дольковый бронх диаметром 1 мм. Дольковый бронх делится на концевые (терминальные) бронхиолы, а концевые -- на дыхательные (респираторные) бронхиолы. Дыхательные бронхиолы переходят в альвеолярные ходы, на стенках которых имеются миниатюрные выпячивания (пузырьки) -- альвеолы. Одна концевая бронхиола с ее разветвлениями -- дыхательными бронхиолами, альвеолярными ходами и альвеолами -- называется альвеолярным (дыхательным) деревом, или легочным ацинусом (гроздью). Ацинус является структурно-функциональной единицей легкого, в нем происходит газообмен между протекающей по капиллярам кровью и воздухом альвеол. В обоих легких человека имеется около 600--700 млн. альвеол, дыхательная поверхность которых составляет примерно 120 м2.

Возрастные особенности легких

Легкие у новорожденного неправильной конусовидной формы, верхние доли относительно небольших размеров, средняя доля правого легкого по размерам равна верхней доле, а нижняя сравнительно велика. Масса обоих легких новорожденного составляет в среднем 57 г (от 39 до 70 г),объем 67 см3. Плотность не дышавшего легкого составляет1,068 (легкие мертворожденного ребенка тонут в воде), а плотность легкого дышавшего ребенка -- 0,490. Бронхиальное дерево к моменту рождения в основном сформировано. На первом году жизни наблюдается его интенсивный рост (размеры долевых бронхов увеличиваются в2 раза, а главных -- в 1,5 раза). В период полового созревания рост бронхиального дерева снова усиливается. Размеры всех его частей к 20 годам увеличиваются в 3,5--4 раза по сравнению с бронхиальным деревом новорожденного. У людей 40--45 лет бронхиальное дерево имеет наибольшие размеры. Возрастная инволюция бронхов начинается после 50 лет. В пожилом и старческом возрасте длина и диаметр просвета сегментарных бронхов немного уменьшаются, иногда появляются четкообразные выпячивания их стенок.

Легочные ацинусы у новорожденного имеют небольшое количество мелких легочных альвеол. В течение второго года жизни ребенка и позже ацинус растет за счет появления новых альвеолярных ходов и образования новых легочных альвеол в стенках уже имеющихся альвеолярных ходов. Образование новых разветвлений альвеолярных ходов заканчивается к 7--9 годам, легочных альвеол -- к 12--15годам. К этому времени размеры альвеол увеличиваются вдвое. Формирование легочной паренхимы завершается к15--25 годам. В период от 25 до 40 лет строение легочного ацинуса практически не меняется. После 40 лет постепенно начинается старение легочной ткани: легочные альвеолы становятся крупнее, часть альвеолярных перегородок исчезает. В процессе роста и развития легких после рождения увеличивается их объем: в течении первого года жизни в 4 раза, к 8 годам - в 8 раз, к 12 - в 10 раз, к 20 годам - в 20 раз по сравнению с объемом легких новорожденного.

Плевра

Плевра - это серозная оболочка, которая покрывает легкие со всех сторон прочно срастаясь с легочной паренхимой, и образует стенки плевральных полостей, в которых располагаются легкие. Плевра, покрывающая легкие - легочная, висцеральная плевра по корню легкого переходит на стенки грудной полости, образуя вокруг каждого легкого замкнутый плевральный мешок (правый и левый). Плевру, выстилающую стенки грудной полости называют пристеночной или париетальной. У париетальной плевры выделяют реберную плевру, прилежащую к ребрам, диафрагмальную плевру и средостенную (медиастинальную) плевру. Между париетальной и висцеральной плеврой имеется узкая щель - плевральная полость, содержащая небольшое количество серозной жидкости. Эта жидкость смачивает соприкасающиеся поверхности висцеральной и париетальной плевры облегчает скольжение легких в плевральных полостях.

В местах перехода одной части плевры в другую имеются так называемые плевральные синусы, в которые заходят края легких только при максимальном вдохе. Наиболее глубоким синусом является реберно-диафрагмальный синус.

Границы легких и плевральных полостей

В практической медицине большое значение имеет знание границ легких и плевральных мешков. Особенно актуальными эти сведения становятся при воспалении легких (пневмонии), при заболеваниях плевры (плевритах), появлении в плевральных мешках избыточного количества жидкости (крови -- при кровоизлияниях, ранениях). Верхушки легких спереди располагаются на 3--4 см выше I ребра или на 2 см выше ключицы. Нижнюю границу определяют с учетом вертикальных линий. Это около грудинная линия, проходящая по краю грудины (с обеих ее сторон), средне ключичная линия, проводимая вертикально через середину ключицы, передняя подмышечная линия (проходит по передней подмышечной складке), средняя подмышечная линия (идет вниз от самой глубокой точки подмышечной ямки), задняя подмышечная линяя (проходит вдоль задней подмышечной складки), лопаточная линия (проходит через нижний угол лопатки) и около позвоночная линия, проходящая вдоль позвоночного столба через реберно-позвоночные суставы.

Передняя граница легкого идет от его верхушки через грудино-ключичный сустав, затем через середину соединения рукоятки грудины с ее телом, далее вниз до хряща VI ребра, где переходит в нижнюю границу. Нижняя граница легкого по срединно ключичной линии пересекает VI ребро, по средней подмышечной линии -- VIII ребро, по лопаточной линии -- X ребро, по околопозвоночной линии -- XI ребро, где нижняя граница переходит в заднюю границу, уходящую вдоль позвоночника вверх. Нижняя граница левого легкого располагается несколько ниже границы правого легкого.

Верхняя и передняя границы плевры совпадают с такими же границами легкого. Нижняя граница плевры определяется по тем же линиям, что и легкое, только на одно ребро ниже.

Возрастные границы легких

Границы легких с возрастом изменяются. Верхушка легкого новорожденного находится на уровне I ребра. В дальнейшем она выступает над I ребром и к 20--25 годам располагается выше I ребра (на 2 см выше ключицы). Нижняя граница правого и левого легких у новорожденного на одно ребро выше, чем у взрослого. По мере увеличения возраста ребенка эта граница постепенно опускается. В пожилом возрасте (после 60 лет) нижние границы легких располагаются на 1--2 см ниже, чем у людей в возрасте30-40 лет.

Средостение

Средостением называют комплекс органов, расположенных в грудной полости между правым и левым легкими. Спереди средостение ограничено задней поверхностью грудины, сзади -- грудным отделом позвоночника, снизу -- диафрагмой. Вверху средостение через верхнюю апертуру грудной полости сообщается с областью шеи. В средостении располагаются сердце и перикард, аорта, верхняя полая вена, тимус, трахея и главные бронхи, пищевод, грудной лимфатический проток и средостенные лимфатические узлы, блуждающие и диафрагмальные, а также другие артерии, вены, нервы.

Дыхание

Дыхание -- это процесс газообмена между организмом и внешней средой. Из внешней среды в организм поступает кислород, а во внешнюю среду выделяется углекислый газ. Кислород необходим клеткам, тканям, органам для процессов окисления, в результате которого высвобождается энергия. Углекислый газ (а также вода) является конечным продуктом обмена веществ, процессов окисления. Остановка дыхания ведет к немедленному прекращению обмена веществ.

Газообмен у человека состоит из трех составляющих: внешнего дыхания, транспорта газов кровью и внутреннего (клеточного, тканевого) дыхания.

Внешнее дыхание выполняет дыхательная система, в том числе легкие, в которых кислород (О2) через стенки легочных альвеол и кровеносных капилляров поступает в кровь, а углекислый газ (СО2) из крови выводится в альвеолы и далее по дыхательным путям из организма. Вдыхаемый и выдыхаемый воздух, естественно, отличаются по своему составу (табл. 9).

Транспорт газов (кислорода, углекислого газа) совершается кровью по кровеносным сосудам, к легким по легочным артериям от сердца притекает кровь, богатая углекислым газом. В легких кровь отдает углекислый газ и насыщается кислородом. Содержащая кислород кровь из легких по легочным венам поступает к сердцу. От сердца по аорте, а затем по артериям кровь транспортируется к органам, где снабжает кислородом (и питательными веществами) клетки, ткани. В обратном направлении -- от клеток, тканей кровь по венам выносит углекислый газ к сердцу, а из сердца эта кровь, богатая углекислым газом, направляется к легким.

Внутреннее дыхание представляет собой газообмен между кровью и тканями. Кислород из крови через стенки кровеносных капилляров поступает к клеткам и другим тканевым структурам, где включается в обмен веществ. Из клеток, тканей в кровь также через стенки капилляров выводится углекислый газ.

Таким образом, постоянно циркулирующая между легкими и тканями кровь обеспечивает непрерывный процесс снабжения клеток, тканей кислородом и выведение углекислого газа. В тканях кислород крови проникает в клетки и другие тканевые элементы, а в обратном направлении переносится углекислый газ. Этот процесс внутреннего (тканевого) дыхания происходит при участи и особых дыхательных ферментов.

2. Механизм вдоха и выдоха

Благодаря ритмичному сокращению диафрагмы (16--18 раз в минуту) и других дыхательных мышц (наружных межреберных мышц, мышц плечевого пояса, шеи) объем грудной клетки то увеличивается (при вдохе), то уменьшается (при выдохе). При расширении грудной клетки легкие пассивно растягиваются, расширяются. При этом давление в легких понижается и становится ниже атмосферного (на 3--4 мм рт. столба). Поэтому воздух через дыхательные пути извне устремляется в легкие. Так происходит вдох. При глубоком вдохе, форсированном дыхании сокращаются не только дыхательные мышцы, но и вспомогательные. Выдох осуществляется при расслаблении мышц вдоха и сокращении мышц выдоха (внутренние межреберные мышцы, мышцы передней брюшной стенки). Приподнятая и расширенная при вдохе грудная клетка в силу своей тяжести и при действии ряда мышц опускается. Растянутые легкие благодаря своей эластичности уменьшаются в объеме. При этом давление в легких резко возрастает, и воздух покидает легкие. Так происходит выдох. При кашле, чихании, в быстром выдохе участвуют мышцы живота, брюшного пресса, ребра (грудная клетка) опускаются, диафрагма резко поднимается.

При спокойном дыхании человек вдыхает и выдыхает500 мл воздуха. Это количество воздуха (500 мл) называют дыхательным объемом. При глубоком (дополнительном) вдохе в легкие поступит еще 1500 мл воздуха. Это резервный объем вдоха. При равномерном дыхании после спокойного выдоха человек при напряжении дыхательных мышц может выдохнуть еще 1500 мл воздуха. Это резервный объем выдоха. Объем воздуха (3500 мл), складывающийся из дыхательного объема (500 мл), резервного объема вдоха (1500 мл), резервного объема выдоха (1500 мл), называют жизненной емкостью легких. У тренированных, физически развитых людей жизненная емкость легких может достигать7000--7500 мл. У женщин в связи с меньшей массой тела жизненная емкость легких меньше, чем у мужчин.

После того как человек выдохнет 500 мл воздуха (дыхательный объем), а затем еще сделает глубокий выдох(1500 мл), в его легких все еще остается примерно 1200 мл остаточного объема воздуха, удалить который из легких практически невозможно. Дышавшее легкое всегда содержит воздух. Поэтому легочная ткань в воде не тонет.

В течение 1 минуты человек вдыхает и выдыхает 5--8 л воздуха. Это минутный объем дыхания, который при интенсивной физической нагрузке может достигать 80--120 л в минуту.

Из 500 мл вдыхаемого воздуха (дыхательный объем) только 360 мл проходит в альвеолы и отдает кислород в кровь. Остальные 140 мл остаются в воздухоносных путях ив газообмене не участвуют. Поэтому воздухоносные пути называют ?мертвым пространством?.

Газообмен в легких

В легких происходит газообмен между поступающим в альвеолы воздухом и протекающей по капиллярам кровью (рис. 7).

Рис. 7 Схема обмена газами между кровью и воздухом альвеол: 1 -- просвет альвеолы, 2 -- стенка альвеолы, 3 -- стенка кровеносного капилляра, 4 -- просвет капилляра, 5 -- эритроцит в просвете капилляра. Стрелками показан путь кислорода (О2), углекислого газа (СО,) через аэрогематический барьер между кровью и воздухом

Интенсивному газообмену между воздухом альвеол и кровью способствует малая толщина так называемого аэрогематического барьера. Этот барьер между воздухом и кровью образован стенкой альвеолы и стенкой кровеносного капилляра. Толщина барьера -- около 2,5 мкм. Стенки альвеол построены из однослойного плоского эпителия (альвеолоцитов), покрытого изнутри, со стороны просвета альвеол, тонкой пленкой фосфолипида -- сурфактантом. Сурфактант препятствует слипанию альвеол при выдохе и понижает поверхностное натяжение. Альвеолы оплетены густой сетью кровеносных капилляров, что сильно увеличивает площадь, на которой совершается газообмен между воздухом и кровью.

Во вдыхаемом воздухе -- в альвеолах концентрация (парциальное давление) кислорода намного выше (100 мм рт, ст.), чем в венозной крови (40 мм рт. ст.), протекающей по легочным капиллярам. Поэтому кислород легко выходит из альвеол в кровь, где он быстро вступает в соединение с гемоглобином эритроцитов. Одновременно углекислый газ, концентрация которого в венозной крови капилляров высокая (47 мм рт. ст.), диффундирует в альвеолы, где парциальное давление СО2 значительно ниже (40 мм рт. ст.). Из альвеол легкого углекислый газ выводится с выдыхаемым воздухом.

Таким образом, разница в давлении (напряжение) кислорода и углекислого газа в альвеолярном воздухе, в артериальной и венозной крови дает возможность кислороду диффундировать из альвеол в кровь, а из крови в альвеолы -- углекислому газу.

Транспорт газов кровью

Благодаря особому свойству гемоглобина вступать в соединение с кислородом и с углекислым газом кровь способна поглощать эти газы в значительном количестве. В 100 мл артериальной крови содержится до 20 мл кислорода и до 52 мл углекислого газа. Одна молекула гемоглобина способна присоединить к себе четыре молекулы кислорода, образуя неустойчивое соединение оксигемоглобин. Известно, что 1 мл гемоглобина связывает 1,34 мл кислорода. В 100 мл крови содержится 15 г гемоглобина.

В тканях организма в результате непрерывного обмена веществ, интенсивных окислительных процессов расходуется кислород и образуется углекислый газ. При поступлении крови в ткани организма гемоглобин отдает клеткам, тканям кислород. Образовавшийся при обмене веществ углекислый газ переходит (диффундирует) из тканей в кровь и присоединяется к гемоглобину. При этом образуется непрочное соединение -- карбгемоглобин. Быстрому соединению гемоглобина с углекислым газом способствует находящийся в эритроцитах фермент карбоангидраза.

Гемоглобин эритроцитов способен соединяться и с другими газами. Так, например, с окисью углерода, образующейся при неполном сгорании угля или другого топлива, гемоглобин соединяется в 150--300 раз быстрее, чем с кислородом. При этом образуется довольно прочное соединение карбоксигемоглобин. Поэтому даже при малом содержании в воздухе окиси углерода (СО) гемоглобин соединяется не с кислородом, а с окисью углерода. При этом снабжение организма кислородом, его транспорт к клеткам, тканям нарушается, прекращается. Человек в этих условиях задыхается и может погибнуть из-за не поступления кислорода в ткани организма.

Недостаточное поступление кислорода в ткани (гипоксия) может возникнуть при недостатке кислорода во вдыхаемом воздухе, например в горах. Уменьшение содержания гемоглобина в крови -- анемия -- появляется, когда кровь не может переносить кислород (при отравлении угарным газом). При остановке, прекращении дыхания развивается удушье (асфиксия). Такое состояние может случиться при утоплении или других неожиданных обстоятельствах, при попадании инородного тела в дыхательные пути (разговор во время еды), при отеке голосовых связок в связи с заболеванием. Частицы пищи могут быть удалены из дыхательных путей рефлекторным кашлем (кашлевым толчком), возникающим в результате раздражения слизистой оболочки дыхательных путей, в первую очередь гортани.

При остановке дыхания (утопление, удар электрического тока, отравление газами), когда сердце еще продолжает работать, делают искусственное дыхание с помощью специальных аппаратов, а при их отсутствии -- по методу ?рот в рот?, ?рот в нос? или путем сдавления и расширения грудной клетки.

Размещено на Allbest.ru