Дыхательные движения. Механизм вдоха и выдоха

Значение и общая схема строения органов дыхания.

План.

Тема: «Анатомо-физиологические особенности

Лекция 14

дыхательной системы системы.»

1. Значение и общая схема строения органов дыхания.

2. Дыхательные движения. Механизм вдоха и выдоха.

3. Вентиляция и легочные объемы. Газообмен и транспорт газов

4. Типы дыхания

5. Регуляция дыхания

6. Дыхание человека в возрастной динамике.

Человек дышит, поглощая из внешней среды кислород и выделяя в нее углекислый газ. Каждой клетке в ткани любого органа необходима энергия. Ее источник в организме — непрерывный распад и окисление органических соединений. Так как в процессах окисления участвует кислород, клетки нуждаются в постоянном его притоке. В результате окисления любых органических веществ образуются углекислый газ и вода, которые удаляются из организма. Снабжение клеток кислородом и удаление из них углекислого газа осуществляются кровью. Обмен газов между кровью и воздухом происходит в органах дыхания.

Дыхание - синоним и неотъемлемый признак жизни. "Пока дышу - надеюсь", утверждали древние римляне, а греки называли атмосферу "пастбищем жизни". Человек в день съедает примерно 1,24 кг пищи, выпивает 2 л воды, но вдыхает свыше 9 кг воздуха (более 10 000 л).

Дыхание - это совокупность процессов, обеспечивающих потребление организмом кислорода и выделение двуокиси углерода. - В условиях покоя в организме за 1 минуту потребляется в среднем 250 - 300 мл кислорода и выделяется 200 - 250 мл углекислого газа. При физической работе большой мощности потребность в кислороде существенно возрастает.

Дыхание осуществляет перенос кислорода из атмосферного воздуха к тканям организма, а в обратном направлении производит удаление углекислого газа из организма в атмосферу.

Различают несколько этапов дыхания:

1. Внешнее дыхание - обмен газов между атмосферой и альвеолами.

2. Обмен газов между альвеолами и кровью легочных капилляров.

3. Транспорт газов кровью - процесс переноса кислорода от легких к тканям и углекислого газа от тканей - к легким.

4. Обмен кислорода и углекислого газа между кровью капилляров и клетками тканей организма.

5. Внутреннее, или тканевое, дыхание - биологическое окисление в митохондриях клетки.

Систему органов дыхания составляют легкие, расположенные в грудной полости, и воздухоносные пути: носовая полость, носоглотка, гортань, трахея, бронхи.

Воздухоносные пути. Воздухоносные пути начинаются носовой полостью, которая разделяется костно-хрящевой перегородкой на правую и левую половины. В каждой из них находятся извилистые носовые ходы, которые увеличивают внутреннюю поверхность носовой полости. Слизистая оболочка, выстилающая носовую полость, обильно снабжена ресничками, кровеносными сосудами и железами, выделяющими слизь. Слизь не только задерживает микробы, но и обезвреживает их. Вместе с прилипшими частицами слизь непрерывно удаляется из носовой полости. В носовой полости воздух согревается и увлажняется.

Из носовой полости воздух попадает в носоглотку, а затем в гортань. Гортань имеет вид воронки, стенки которой образованы несколькими хрящами. Вход в гортань во время проглатывания пищи закрывается хрящевым надгортанником. Между хрящами гортани имеются складки — голосовые связки. Пространство между голосовыми связками называют голосовой щелью.

Натяжение голосовых связок регулируется особыми мышцами, что позволяет издавать звуки разной высоты.

Когда человек молчит, голосовые связки расходятся и голосовая щель имеет вид равнобедренного треугольника. При разговоре, пении голосовые связки смыкаются. Выдыхаемый воздух давит на складки, они начинают колебаться. Так рождается звук.

Высота голоса человека связана с длиной голосовых связок. Чем короче голосовые связки, тем больше частота их колебаний и тем выше голос. У женщин голосовые связки короче, чем у мужчин. Поэтому женский голос всегда выше.

Голосовые связки могут совершать от 80 до 10 000 колебаний в 1 с. Окончательное формирование звуков речи человека происходит в полостях глотки, носоглотки, рта и носа, при изменении положения языка, губ, нижней челюсти. Голосом человек может передать свои чувства и настроение: радость и гнев, нежность и угрозу, насмешку и ласку.

Крик вредит голосовым связкам: они сильно напрягаются и сближаются, ударяются и трутся друг о друга, повреждаясь при этом. У человека, который часто кричит, голос становится хриплым или исчезает совсем. При шепоте голосовые связки сомкнуты не полностью. Когда нужно щадить голосовой аппарат, рекомендуется говорить шепотом.

Повреждают голосовые связки частые воспаления дыхательных путей. Отрицательное влияние на голосообразующий аппарат оказывают курение и употребление алкоголя. Не случайно курящих и злоупотребляющих спиртными напитками людей всегда можно узнать по глухому хриплому голосу.

Из гортани вдыхаемый воздух проходит в трахею, имеющую вид трубки. Она начинается на уровне VI–VII шейных позвонков и заканчивается на уровне IV–V грудных позвонков. Ее передняя стенка образована хрящевыми

полукольцами, соединенными между собой связками и мышцами. Задняя мягкая стенка трахеи прилегает к пищеводу и не мешает прохождению пищи. Во время вдоха давление воздуха в трахее ниже атмосферного, и без хрящевых колец она была бы сдавлена. Трахея разветвляется на 2 бронха (правый и левый), которые входят в правое и левое легкие. Следует помнить, что правый главный бронх отходит от трахеи под углом 15–40 градусов, и его длина не превышает 3 см. Левый главный бронх отходит от трахеи под углом 50–70 градусов и имеет длину 4–5 см.

В легких каждый из бронхов разветвляется, подобно дереву, и диаметр воздухоносных трубочек постепенно уменьшается. Бронхиальное дерево, осуществляющее в основном функцию проводящих воздухоносных путей, в среднем насчитывает 16 дихотомических делений бронхов.

Концы самых мелких бронхиальных трубочек заканчиваются гроздьями тонкостенных легочных пузырьков (альвеол), заполненных воздухом. Их

стенки образованы одним слоем эпителиальных клеток и густо оплетены сеткой капилляров. Стенки альвеол не только тонкие, но и влажные, что позволяет молекулам газов легко проходить через них в капилляры.

Эпителиальные клетки пузырьков выделяют биологически активные вещества (сурфактант), которые в виде тонкой пленки выстилают их внутреннюю поверхность. Эта пленка поддерживает постоянный объем пузырьков и не дает им смыкаться. Кроме того, вещества пленки обезвреживают микроорганизмы, проникающие в легкие с воздухом. «Отработанная» пленка выводится через воздухоносные пути в виде мокроты или «переваривается» легочными фагоцитами.

При воспалении легких, туберкулезе и других легочных инфекционных заболеваниях пленка может повреждаться, легочные пузырьки слипаются и не могут участвовать в газообмене. У курильщиков пузырьки теряют свою эластичность и способность очищаться, пленка твердеет от ядов сигарет. Свежий воздух, интенсивное дыхание при физической работе и занятия спортом способствуют обновлению пленки, выстилающей легочные пузырьки.

Легочные пузырьки образуют губчатую массу, которая формирует легкие. Легкие заполняют всю грудную полость, за исключением места, занятого сердцем, кровеносными сосудами, воздухоносными путями и пищеводом. В каждом легком 300— 350 млн. легочных пузырьков, их общая поверхность превышает 100 м2, что примерно в 50 раз больше поверхности тела.

Каждое легкое, так же как и внутренняя поверхность стенки грудной полости, в которой находятся легкие, покрыто тонким слоем гладкого эпителия, называемого плеврой. Оба листка плевры всегда влажны, что уменьшает трение, когда легкие при дыхании двигаются в грудной полости. Давление в плевральной полости (между двумя листками плевры) обычно бывает ниже атмосферного. Легкие в силу своей упругости стремятся отойти от грудной стенки, в результате чего в грудной полости создается частичный вакуум. Легкие всегда тесно прижаты к стенке грудной полости и их объем всегда изменяется вслед за изменением объема грудной полости.

Стенки трахеи и бронхов состоят из внутреннего эпителиального слоя, наружного соединительнотканного слоя и среднего слоя, содержащего хрящевые кольца и гладкие мышечные волокна. В эпителии содержатся ресничные клетки. Биение ресничек происходит непрерывно в одном направлении, и когда твердые частицы, например пылинки, попадают на влажную поверхность эпителия, они задерживаются выделяемой эпителием слизью, и биение ресничек выносит их обратно к глотке. Это важный механизм защиты организма от вдыхаемых бактерий.

Дыхательные движения. Вдох и выдох ритмически сменяют друг друга, обеспечивая прохождение воздуха через легкие, их вентиляцию. Смена вдоха и выдоха регулируется дыхательным центром, расположенным в продолговатом мозге.

В дыхательном центре ритмически возникают импульсы, которые по нервам передаются межреберным мышцам и диафрагме, вызывая их сокращение. Ребра приподнимаются, диафрагма за счет сокращения ее мышц становится почти плоской. Объем грудной полости увеличивается. Легкие следуют за движениями грудной клетки. Происходит вдох. При спокойном дыхании объем грудной клетки изменяется в основном за счет сокращения диафрагмы и перемещения ее купола. Уплощение диафрагмы всего на 1 см соответствует увеличению емкости грудной полости примерно на 200 - 300 мл.

Затем межреберные мышцы и мышцы диафрагмы расслабляются, объем грудной полости уменьшается, легкие сжимаются и воздух удаляется. Происходит выдох.

Внутригрудное пространство, в котором находятся легкие, герметично замкнуто и с внешней средой не сообщается. Легкие окружены листками плевры: париетальный листок плотно спаян со стенками грудной клетки, диафрагмы, а висцеральный - с наружной поверхностью ткани легкого.

Листки плевры увлажнены небольшим количеством серозной жидкости, играющей роль своеобразной смазки, облегчающей трение - скольжение листков при дыхательных движениях.

Внутриплевральное давление, или давление в герметично замкнутой плевральной полости между висцеральными и париетальными листками плевры, в норме является отрицательным относительно атмосферного. При открытых верхних дыхательных путях давление во всех отделах легких равно атмосферному. Перенос атмосферного воздуха в легкие происходит при появлении разницы давлений между внешней средой и альвеолами легких. При каждом вдохе объем легких увеличивается, давление заключенного в них воздуха, или внутрилегочное давление, становится ниже атмосферного, и воздух засасывается в легкие.

При выдохе объем легких уменьшается, внутрилегочное давление повышается и воздух выталкивается из легких в атмосферу. Внутриплевральное давление обусловлено эластической тягой легких или стремлением легких уменьшить свой объем. При обычном спокойном дыхании внутриплевральное давление ниже атмосферного: в инспирацию - на 6-8 см вод. ст., а в экспирацию - на 4 - 5 см вод. ст..

При относительном покое взрослый человек совершает примерно 16 дыхательных движений в 1 мин. В плохо проветриваемом помещении частота дыхательных движений возрастает в 2 и более раза. Это происходит потому, что нервные клетки дыхательного центра чувствительны к углекислому газу, содержащемуся в крови. Как только его количество в крови увеличивается, в дыхательном центре усиливается возбуждение и нервные импульсы распространяются по нервам к дыхательным мышцам. В результате частота и глубина дыхательных движений увеличиваются. Таким образом, дыхательные движения регулируются нервным и гуморальным путем.

При спокойном вдохе в легкие взрослого человека поступает около 500 см3 воздуха. Такой же объем воздуха удаляется из органов дыхания во время спокойного выдоха.

Наибольший объем воздуха, который человек может выдохнуть после самого глубокого вдоха, составляет около 3500 см³. Этот объем называют жизненной емкостью легких.

У разных людей жизненная емкость легких неодинакова. Ее определяют с помощью специального прибора — спирометра.

Движение диафрагмы во время дыхания обусловливает до 80% вентиляции легких. У спортсменов во время глубокого дыхания купол диафрагмы может смещаться до 10-12 см.

Обмен газов в легких. Содержание газов во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе неодинаково. Во вдыхаемом воздухе содержится почти 21% кислорода, около 79% азота, примерно 0,03% углекислого газа, небольшое количество водяных паров и инертных газов. Процентный состав выдыхаемого воздуха иной. Кислорода в нем остается около 16%, количество углекислого газа возрастает до 4%. Увеличивается и содержание водяных паров. Азот и инертные газы в выдыхаемом воздухе остаются в том же количестве, что и во вдыхаемом. Разное содержание кислорода и углекислого газа во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе объясняется обменом газов в легочных пузырьках. Концентрация углекислого газа в венозных капиллярах легочных пузырьков гораздо выше, чем в воздухе, заполняющем легочные пузырьки. Углекислый газ из венозной крови поступает в легочные пузырьки и во время выдоха выводится из организма. Кислород из легочных пузырьков проникает в кровь и вступает в химическое соединение с гемоглобином. Кровь из венозной превращается в артериальную.

По легочным венам артериальная кровь поступает в левое предсердие, затем — в левый желудочек и в большой круг кровообращения.

Дата добавления: 2014-12-10