Дыхательная система человека. Физиология лёгких человека

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФИЗИОЛОГИЯ ЛЕГКИХ

Легкие (по латыни pulmo, по-гречески pneumon(Воспаление легких называется пневмонией.)) находятся в грудной полости. Легких два: правое и левое. Каждое легкое имеет форму конуса; верхняя, суженная, часть его называется верхушкой, нижняя, расширенная - основанием. Верхушка выступает в область шеи на 2 - 3 см выше ключицы, основание обращено к диафрагме. На легком различают три поверхности: реберную, диафрагмальную и средостенную. Последняя обращена в сторону сердца; на ней имеется углубление - ворота легкого (hilus pulmonis). Через ворота легкого проходят бронх, нервы легкого, легочная артерия, две легочные вены и лимфатические сосуды. Все эти образования объединены соединительной тканью в общей пучок, носящий название корня легкого.

Главный бронх, войдя в легкое, внутри его делится древовидно на более мелкие бронхи, в стенках которых также имеются хрящи. Вся система разветвлений бронхов в легком носит название бронхиального дерева. Самые мелкие разветвления бронхов (диаметром 0,3 - 0,4 см) называются бронхиолами. В стенке бронхиол в отличие от бронхов нет хрящей и желез, но бронхиолы (как и бронхи) снабжены гладкими мышечными волокнами. Сокращение этих волокон может вызвать спазм (сужение) бронхиол.

Правое легкое состоит из трех, а левое из двух долей, они отделены друг от друга бороздами, которые видны на поверхности. В каждой доле легкого различают отделы - сегменты, снабженные бронхами одинакового калибра. В правом легком 11 сегментов (верхняя доля - 3 сегмента, средняя - 2 и нижняя - 6), в левом легком 10 сегментов (верхняя доля - 4 сегмента, нижняя - 6 сегментов). Каждый сегмент в свою очередь состоит из множества легочных долек. Между дольками лежат прослойки соединительной ткани, в которых проходят нервы, кровеносные и лимфатические сосуды. В дольку входит бронх, называемый дольковым бронхом; внутри дольки он разделяется на бронхиолы. Бронхиолы переходят в расширения - альвеолярные ходы, на стенках которых находятся выпячивания, называемые легочными пузырьками, или альвеолами (рис. 72). Альвеола имеет форму полушария диаметром 0,2 - 0,3 мм. Стенка альвеолы состоит из одного ряда плоского так называемого дыхательного эпителия, лежащего на тонком слое эластических волокон. К альвеолам прилежит сеть кровеносных капилляров. Общая толщина стенки альвеолы и стенки капилляра равняется 0,1 - 0,5 ц. Через эту тончайшую стенку (перепонку) и происходит газообмен: в кровь из альвеол поступает кислород, обратно - углекислый газ. Альвеолы составляют дыхательную часть легкого, а бронхи - его воздухоносный отдел. В легких взрослого человека насчитывается около 300 - 400 млн. альвеол; общая поверхность их при вдохе составляет около 100 м².

По своему строению легкие напоминают железу, имеющую гроздевидное строение. Строение легких - большая поверхность альвеол, огромное количество прилежащих к ним кровеносных капилляров и незначительная толщина стенки альвеол и капилляров - способствует функции газообмена.

Легкие покрыты серозной оболочкой - плеврой.

Плевра

Плевра (pleura) представляет собой тонкую блестящую пластинку. Около каждого легкого она образует плевральный мешок. В плевре различают два листка: пристеночный и внутренностный.

Пристеночный листок плевры покрывает с внутренней стороны стенки грудной полости. В нем различают три части: реберную, диафрагмальную и средостенную. Одна часть пристеночной плевры переходит в другую; в местах перехода образуются щелевидные пространства - синусы (пазухи). Наиболее значительный из них диафрагмально-реберный синус (правый и левый). При вдохе легкое расширяется и заходит в плевральные синусы, за исключением нижней части диафрагмально-реберного синуса.

Внутренностный листок плевры сращен с веществом легкого. У корня легкого один листок плевры переходит в другой. Между двумя листками плевры (пристеночным и внутренностным) имеется щелевидное пространство - полость плевры. В полости плевры находится небольшое количество серозной жидкости, которая увлажняет прилегающие друг к другу листки плевры. Благодаря этому уменьшается трение плевры во время дыхания. В полости плевры воздуха нет, и давление там отрицательное. Правая и левая плевральные полости между собой не сообщаются.

Границы легкого и плевры . В практической медицине при различных заболеваниях органов грудной полости приходится часто определять границы легкого и плевры. Верхушка легкого, как уже указывалось, находится в области шеи на 2 - 3 см выше ключицы. Передняя граница легкого от верхушки проводится косо книзу и кнутри через грудино-ключичное сочленение до места соединения рукоятки грудины с ее телом. Отсюда передняя граница правого легкого спускается по грудине почти отвесно, заходя несколько влево от срединной линии, до уровня хряща VI ребра, где она переходит в нижнюю границу. Передняя граница левого легкого спускается по грудине вниз только до уровня хряща IV ребра, затем отклоняется влево, пересекает хрящ V ребра, достигает VI ребра, где переходит в нижнюю границу. Такая разница в передней границе левого легкого обусловлена тем, что большая часть сердца расположена влево от срединной линии.

Для определения нижней границы легкого и плевры условно проводят вертикальные линии: среднеключичную (через середину ключицы), среднюю подкрыльцовую (через середину подкрыльцовой впадины), лопаточную (через нижний угол лопатки) и околопозвоночную (сбоку от позвоночника).

Нижняя граница легкого определяется по среднеключичной линии на уровне VI ребра, по средней подкрыльцовой - на уровне VIII ребра, по лопаточной - на уровне X ребра, по околопозвоночной - на уровне XI ребра. Нижняя граница плевры проходит на одно ребро ниже границы легкого. Задняя граница легкого определяется по околопозвоночной линии. Передняя и задняя границы плевры почти совпадают с соответствующими границами легкого.

Средостение

Средостение (mediastinum) представляет собой пространство, занимаемое органами, расположенными в грудной полости между двумя легкими. Оно ограничено спереди грудиной, сзади - грудным отделом позвоночника, снизу - сухожильным центром диафрагмы, с боков - средостенными частями плевры. Средостение условно делят на переднее и заднее, границу между ними проводят через корни легких. В переднем средостении находятся сердце, вилочковая железа и крупные кровеносные сосуды: восходящая аорта, легочный ствол, верхняя полая вена и др. В заднем средостении располагаются пищевод, нервы и сосуды: блуждающий нерв, симпатические нервы, грудная аорта, грудной лимфатический проток и др.

Между органами средостения находится клетчатка.

Значение дыхания

Для жизнедеятельности организма нужны не только питательные вещества, но и кислород, т.к. он участвует в обмене веществ. В процессе обмена веществ, в тканях происходит непрерывное потребление кислорода и образование углекислого газа. Почти все окислительные процессы в тканях, в результате которых высвобождается необходимая для жизнедеятельности организма энергия, протекают с участием кислорода, поэтому прекращение поступления кислорода приводит к гибели тканей и организма. Наиболее чувствительна к недостатку кислорода нервная ткань.

Обмен газов, происходящий в тканях, т. е. потребление клетками и межклеточным веществом кислорода и выделение углекислого газа, носит название тканевого дыхания. Тканевое дыхание представляет сложный процесс, в котором участвуют особые вещества - дыхательные пигменты и дыхательные ферменты.

Доставка кислорода к тканям и вынос углекислого газа, образующегося в процессе обмена, осуществляются кровью. Поскольку кислород непрерывно расходуется, а углекислота накапливается, поддержание постоянной концентрации газов в крови возможно лишь при условии непрерывного пополнения кислорода и выведения углекислого газа. Такой процесс происходит также непрерывно в легких (в легочных альвеолах) и носит название легочного дыхания. Легочное дыхание состоит в том, что из легочных альвеол в кровь поступает кислород, а из крови в легочные альвеолы - углекислый газ.

Осуществление легочного дыхания возможно лишь при условии постоянного поступления в легкие из окружающей атмосферы свежего воздуха и выведения воздуха, находящегося в альвеолах. Такой процесс называется легочной вентиляцией.

Состав вдыхаемого и выдыхаемого воздуха. Газообмен в легких

Атмосферный воздух, поступающий в легкие во время вдоха, называется вдыхаемым воздухом; воздух, выделяемый наружу через дыхательные пути во время выдоха, - выдыхаемым. Выдыхаемый воздух - это смесь воздуха, заполнявшего альвеолы, -альвеолярного воздуха - с воздухом, находящимся в воздухоносных путях (в полости носа, гортани, трахеи и бронхов). Состав вдыхаемого, выдыхаемого и альвеолярного воздуха в нормальных условиях у здорового человека довольно постоянен и определяется следующими цифрами.

Содержание газов (в процентах)

Данные цифры могут несколько колебаться в зависимости от различных условий (состояние покоя или работы и др.). Но при всех условиях альвеолярный воздух отличается от вдыхаемого значительно меньшим содержанием кислорода и большим содержанием углекислого газа. Это происходит в результате того, что в легочных альвеолах из воздуха поступает в кровь кислород, а обратно выделяется углекислый газ.

Газообмен в легких обусловлен тем, что в легочных альвеолах и венозной крови, притекающей к легким, давление кислорода и углекислоты различно: давление кислорода в альвеолах выше, чем в крови, а давление углекислого газа, наоборот, в крови выше, чем в альвеолах. Поэтому в легких и осуществляется переход кислорода из воздуха в кровь, а углекислоты - из крови в воздух.

Перенос газов кровью

Кровь непрерывно переносит из легких в ткани кислород и из тканей в легкие углекислый газ. В артериальной крови, оттекающей от легких, кислорода содержится значительно больше, чем должно быть по физическим законам растворения газов в жидкостях. Это объясняется тем, что большая часть кислорода находится в крови не в растворенном, а в химически связанном состоянии. Кислород, поступающий из легочных альвеол в плазму крови, активно проникает в эритроциты и соединяется с гемоглобином, образуя непрочное химическое соединение - оксигемоглобин.

Газообмен в тканях происходит по тому же принципу, что и в легких. Из тканевой жидкости кислород поступает в клетки и сразу вступает в химические реакции окисления. По мере выхода кислорода из плазмы крови оксигемоглобин переходит в гемоглобин, обеспечивая достаточную концентрацию кислорода в плазме. Превращению оксигемоглобина в гемоглобин способствуют многие факторы и, в частности, насыщение крови углекислым газом, и повышение температуры крови в органах (например, в мышцах во время их сокращения).

Кровь, отдавшая кислород и насыщенная углекислым газом, называется венозной.

Венозная кровь поступает в легкие, где и происходит легочное дыхание.

Механизм вдоха и выдоха

Акт дыхания состоит из ритмично повторяющихся вдоха и выдоха.

Вдох осуществляется следующим образом. Под влиянием нервных импульсов сокращаются мышцы, участвующие в акте вдоха: диафрагма, наружные межреберные мышцы и др. Диафрагма при своем сокращении опускается (уплощается), что ведет к увеличению вертикального размера грудной полости. При сокращении наружных межреберных и некоторых других мышц поднимаются ребра, при этом увеличиваются переднезадний и поперечный размеры грудной полости. Таким образом, в результате сокращения мышц увеличивается объем грудной клетки. Вследствие того, что в полости плевры воздух отсутствует и давление в ней отрицательное, одновременно с увеличением объема грудной клетки расширяются и легкие. При расширении легких давление воздуха внутри них понижается (оно становится ниже атмосферного) и атмосферный воздух устремляется по дыхательным путям в легкие. Следовательно, при вдохе последовательно происходит: сокращение мышц - увеличение объема грудной клетки - расширение легких и уменьшение давления внутри легких - поступление воздуха по воздухоносным путям в легкие.

Выдох происходит вслед за вдохом. Мышцы, участвующие в акте вдоха, расслабляются (диафрагма при этом поднимается), ребра в результате сокращения внутренних межреберных и других мышц и вследствие своей тяжести опускаются. Объем грудной клетки уменьшается, легкие сжимаются, давление в них повышается (становится выше атмосферного), и воздух по воздухоносным путям устремляется наружу.

Дыхательные движения ритмичны. У взрослого человека в спокойном состоянии в минуту происходит 16 - 20 дыхательных движений. У детей они чаще (у новорожденного около 60 в минуту). Как правило, физическая нагрузка, особенно у мало тренированных людей, сопровождается учащением дыхания. При многих болезнях также наблюдается учащение дыхательных движений. Учащение дыхания может сопровождаться падением его глубины. Во время сна дыхание урежается.

Различают два типа дыхания: брюшной (преобладает у мужчин) и грудной (у женщин). При первом типе объем грудной полости увеличивается преимущественно в результате сокращения диафрагмы (увеличение вертикального размера), при втором - в результате сокращения других дыхательных мышц (увеличение переднезаднего и поперечного размеров грудной клетки).

Жизненная емкость легких

Для функциональной характеристики легких пользуются определением их жизненной емкости. Под жизненной емкостью легких понимают то количество воздуха, которое человек способен выдохнуть после глубокого вдоха. В среднем она равна 3500 см3. Величина жизненной емкости легких в значительной степени зависит от тренировки, возраста и пола.

Систематические занятия физкультурой и спортом способствуют увеличению жизненной емкости легких. У женщин жизненная емкость в среднем меньше, чем у мужчин; у молодых она больше, чем у пожилых людей. Для определения жизненной емкости легких пользуются особым прибором - спирометром.

При спокойном дыхании за один вдох в легкие поступает около 500 см³ воздуха. Этот объем носит название дыхательного воздуха. При максимальном вдохе после спокойного выдоха в легкие поступает воздуха в среднем на 1500 см³ больше, чем при спокойном вдохе. Этот объем воздуха называется дополнительным. При максимальном выдохе после обычного вдоха можно вывести из легких в среднем на 1500 см³ воздуха больше, чем при обычном выдохе. Этот объем воздуха называется резервным. Все три объема воздуха - дыхательный, дополнительный и резервный - и составляют вместе жизненную емкость легких; в среднем:

плевра дыхание воздух легкое

500 см³ + 1500 см³ + 1500 см³ = 3500 см³ воздуха.

После выдоха, даже самого глубокого, в легких остается около 1000 см³ воздуха. Этот объем называется остаточным воздухом.

Благодаря наличию остаточного воздуха легкое, опущенное в воду, не тонет. У плода до рождения легочное дыхание отсутствует и легкие не содержат воздуха. Кусочек такого легкого в воде тонет. Воздух поступает в легкие после рождения при первом вдохе.

Регуляция дыхания

Механизм регуляции дыхания очень сложный. В схематическом изложении он сводится к следующему. В продолговатом мозгу имеется скопление нервных клеток, регулирующих дыхание, - дыхательный центр, в котором различают два отдела: отдел вдоха и отдел выдоха. Функция обоих отделов взаимосвязана: при возбуждении отдела вдоха происходит торможение отдела выдоха и, наоборот, возбуждение отдела выдоха сопровождается торможением отдела вдоха. В спинном мозгу так же находятся группы клеток, отростки которых (нервные волокна) идут в составе спинномозговых нервов к дыхательным мышцам. При возбуждении дыхательного центра (отдела вдоха) нервные импульсы передаются в спинной мозг, а оттуда по нервам к дыхательным мышцам, вызывая их сокращение; в результате происходит расширение грудной клетки и вдох. Прекращение передачи импульсов из дыхательного центра (при торможении отдела вдоха) в спинной мозг, а от него к дыхательным мышцам сопровождается расслаблением этих мышц; в результате грудная клетка спадается и наступает выдох.

Таким образом, осуществляется автоматическая саморегуляция дыхания: вдох вызывает выдох, а выдох обусловливает вдох.

Углекислота является специфическим возбудителем дыхания. При накоплении углекислоты в крови до определенной концентрации раздражаются специальные рецепторы стенок кровеносных сосудов. Возникшие в рецепторах импульсы передаются по нервным волокнам в дыхательный центр (отдел вдоха) и вызывают его возбуждение, что сопровождается углублением и учащением дыхания.

Если в результате интенсивной мышечной работы или по другим причинам в крови скапливается избыточное количество углекислого газа, то вследствие возбуждения дыхательного центра дыхание становится учащенным - возникает одышка. В результате этого углекислый газ быстро выводится из организма и содержание его в крови становится нормальным. Нормальной становится и частота дыхания.

Наряду с избытком углекислого газа возбуждение дыхательного центра вызывают и недостаток кислорода, а также некоторые другие вещества, поступившие в кровь, в частности специальные лекарственные вещества. Следует отметить, что рефлекторное влияние на дыхательный центр оказывает не только раздражение рецепторов стенок кровеносных сосудов и рецепторов самих легких, но и другие воздействия (например, раздражение слизистой оболочки носа нашатырным спиртом, раздражение кожи холодной водой и др.).

Дыхание подчинено коре головного мозга, доказательством чего является то, что человек может произвольно задерживать дыхание (правда, на очень короткое время) или изменять его глубину и частоту. Свидетельством корковой регуляции дыхания является и учащение дыхания при эмоциональных состояниях. С дыханием связаны защитные акты: кашель и чиханье. Осуществляются они рефлекторно, причем центры этих рефлексов находятся в продолговатом мозгу.

Кашель возникает в ответ на раздражение слизистой оболочки гортани, глотки или бронхов (при попадании туда частиц пыли, пищи и др.). При кашле после глубокого вдоха воздух с силой выталкивается из дыхательных путей и приводит при этом в движение голосовые связки (возникает характерный звук). Вместе с воздухом удаляется то, что раздражало дыхательные пути.

Чиханье происходит в ответ на раздражение слизистой оболочки носа по тому же принципу, что и кашель.

Дыхание при различных условиях

В спокойном состоянии взрослый человек совершает 16 - 20 дыхательных движений в минуту. Изменение условий, в которых находится организм, оказывает влияние на деятельность всех его органов, в том числе на систему органов дыхания.

Газообмен резко увеличивается при физической нагрузке. Во время работы в мышцах повышается обмен веществ и связанное с этим потребление кислорода и выделение углекислоты. В ответ рефлекторно изменяется легочное дыхание. Длительная интенсивная мышечная работа приводит к "кислородной задолженности": потребность организма в кислороде превышает его поступление. При этом иногда появляются сильная одышка, учащенное сердцебиение и другие неблагоприятные явления. Затем может наступить так называемое второе дыхание, при котором дыхательные движения выравниваются, повышается работоспособность.

Резкие изменения в организме, связанные с нарушением газообмена, наблюдаются при понижении и повышении атмосферного давления.

Искусственное дыхание

В медицинской практике приходится прибегать к искусственному дыханию. Такую помощь оказывают пораженным электрическим током, утопленникам, при отравлении газами и в других случаях прекращения дыхания.

При помощи искусственного дыхания часто удается привести в деятельное состояние дыхательный центр и восстановить нормальное дыхание, а тем самым спасти человека от смерти. Известно несколько способов ручного искусственного дыхания. При каждом способе определенными приемами увеличивают и уменьшают объем грудной клетки. Благодаря этому воздух то поступает в легкие, то выводится из них. Частота, с которой производится искусственное дыхание, должна совпадать с частотой нормальных дыхательных движений (16 - 20 в минуту).

В настоящее время искусственное дыхание обычно производят не ручными приемами, а по способу "изо рта в рот" и или "изо рта в нос". Для этого пострадавшего укладывают на спину, голова его запрокидывается. Оказывающий помощь, сделав глубокий вдох, плотно прижимается своим ртом ко рту или носу пострадавшего и выдыхает воздух. Такая манипуляция повторяется 16 - 20 раз в минуту. Если выдыхание воздуха производится "изо рта в рот", то у пострадавшего необходимо закрыть нос, а при выдыхании "изо рта в нос" закрывается рот. В медицинской практике применяются также специальные аппараты искусственного дыхания.

Размещено на Allbest.ru