Функции органов дыхания человека. Дыхание. Строение и функции дыхательной системы. Функции дыхательной системы

Лекция 7

Общее строение и функции дыхательной системы

ПЛАН

1. Биологическое значение дыхания.

2. Строение органов дыхания.

3. Дыхательные движения.

4. Легочные объемы. Жизненная емкость легких.

Основные понятия : дыхание, газообмен, органы дыхания, дыхательный цикл, дыхательные движения, легочные объемы, жизненная емкость легких.

Литература

1. Бугаев К.Е., Маркусенко Н.Н. и др. Возрастная физиология. - Ростов-на-Дону: «Ворошиловградская правда», 1975.- С.107-115.

2. Ермолаев Ю.А. Возрастная физиология: Учеб. пособ. для студ. пед. вузов. - М.: Высш. шк., 1985. С. 293-313.

3. Киселев Ф.С. Анатомия и физиология ребенка с основами школьной гигиены. - М.: Просвещение, 1967.- С. 133-143.

4. Старушенко Л.И. Клиническая анатомия и физиология человека: Учеб. пособие М.: УСМП, 2001. С. 77-86.

5. Хрипкова А.Г. Возрастная физиология.- М.: Просвещение, 1978. - С. 209-222.

Значение дыхания

Дыхание - это совокупность процессов, в результате которых происходит использование организмом кислорода и выделение углекислого газа. Дыхания включает следующие процессы: а) обмен воздуха между внешней средой и альвеолами легких (легочная вентиляция); б) обмен газов между альвеолярным воздухом и кровью (диффузия газов в легких) в) транспорт газов кровью г) газообмен между кровью, тканями и клетками; д) использование кислорода клетками и выделение ими углекислого газа (клеточное дыхание).

Кроме газообмена, дыхание является важным фактором терморегуляции. Легкие выполняют функцию выделения, поскольку через них выводится углекислый газ, аммиак и некоторые летучие соединения.

Во время отхаркивания вместе со слизью удаляются продукты обмена: мочевина, мочевая кислота, соли минеральных веществ, частицы пыли и микроорганизмы.

Почти все сложные преобразования веществ в организме происходят с обязательным участием кислорода. Без кислорода невозможен обмен веществ и для сохранения жизни необходимо постоянное поступление кислорода. Дыхание, как и кровообращение, чрезвычайно важно для обеспечения гомеостаза организма. Нарушение дыхания приводит не только к изменениям газового состава внутренней среды организма, но и к глубоким изменениям во всех реакциях обмена, во всех процессах жизнедеятельности.

Строение органов дыхания

К органам дыхания относят воздухоносные пути (носовая полость, носоглотка, гортань, трахея, бронхи) и легкие.

Дыхательная система начинается носовой полостью, которая делится хрящевой перегородкой на две половинки, каждая из которых еще делится носовыми раковинами на нижний, средний и верхний носовые ходы. В первые дни жизни у детей дыхание через нос затруднено. Носовые ходы у детей уже, чем у взрослых, и формируются к 14-15 годам.

Стенки полости носа покрыты слизистой оболочкой с мерцательным эпителием, реснички которого задерживают и выводят слизь и микроорганизмы, которые оседают на слизистые оболочки. Слизистая, оболочка имеет густую сетку кровеносных сосудов и капилляров. Кровь, текущая по этим сосудам, согревает или охлаждает воздух, вдыхает человек. Слизистая оболочка носовой полости содержит рецепторы, которые (воспринимают запахи и обусловливают обоняние. Полость носа сочетается с полостями, которые находятся в костях черепа: гайморовой, лобной, клиновидной пазух. Воздух, поступающий в легкие через носовую полость, очищается, согревается и обезвреживается. Это не происходит при дыхании через ротовую полость. Носовая полость сзади через отверстия - хоаны соединяется с носоглоткой. В слизистые носовой полости есть лейкоциты, которые выходят на поверхность слизистой оболочки из кровеносных сосудов. Благодаря фагоцитарной способности, лейкоциты уничтожают микроорганизмы, попадающие в носовую полость с вдыхаемым воздухом. Пагубно действует на микроорганизмы имеющийся в составе слизи вещество - лизоцим.

Дыхательные пути у детей значительно уже, чем у взрослых. Это способствует более легкому проникновению инфекции в организм ребенка. Во время воспалительных процессов в носу слизистая оболочка набухает, в результате чего образуется или же и вовсе становится невозможным дыхание через нос, поэтому дети вынуждены дышать через рот. А это способствует охлаждению дыхательных путей до легких и проникновению в них микроорганизмов и частиц пыли.

Носоглотка - верхняя часть глотки. Глотка - мышечная трубка, в которую открывается полость носа, рта и гортани. В носоглотку открываются слуховые трубки, которые соединяют полость глотки с полостью среднего уха. Носоглотка у детей широкая и короткая, слуховая труба находится низко. Заболевания верхних дыхательных путей нередко осложняется воспалением среднего уха, потому что инфекция легко проникает в среднее ухо.

В 4-10 летних детей образуются так называемые аденоидные разращения, то есть разращение лимфатической ткани в области глотки, а также в носу. Кроме того, аденоидные разращения могут негативно влиять на общее состояние здоровья и на работоспособность детей.

Из носоглотки воздух попадает в глотку, а затем в гортань.

Гортань - расположена в средней части шеи и снаружи ее часть видно как повышение, которое называется кадыком. Скелет гортани образован несколькими хрящами, соединенными между собой суставами, связками, мышцами. Самый большой из них - щитовидный хрящ. Сверху вход в гортань покрывается надгортанником, который препятствует поступлению пищи в гортань и дыхательные пути.

Полость гортани покрыта слизистой оболочкой с мерцательным эпителием, который образует две пары складок, закрывающих вход в гортань во время глотания. Нижняя пара складок покрывает голосовые связки, пространство между которыми называется голосовой щелью . Во время обычного дыхания голосовые связки расслаблены и щель между ними сужается. Выдыхаемый воздух, проходя через узкую щель, заставляет колебаться голосовые связки - возникает звук. От степени натяжения голосовых связок зависит высота тона и при натянутых связях звук выше, при расслаблении - ниже. Кроме голосовых связок в звукообразования участвуют язык, губы, щеки, полость носа, резонаторы (глотка и полость рта). У мужчин голосовые связки длиннее, чем объясняется более низкий голос.

Гортань у детей короче, узкая и интенсивно растет в 1-3 года жизни и в период полового созревания.

В 12-14 лет у мальчиков начинает расти кадык на месте сопряжения пластинок щитовидного хряща. Пройдя гортань, воздух попадает в трахею.

Трахея - нижний отдел гортани длиной 10-13 см, внутри она покрыта слизистой оболочкой. Трахея состоит из 16-20 неполных хрящевых колец, соединенных между собой связками. Задняя стенка трахеи перепончатая, в ней есть гладкие мышечные волокна, и она прилегает к пищеводу, что создает благоприятные условия для прохождения пищи по нему.

На уровне 4-5 грудных позвонков трахея делится на правый и левый бронхи, которые являются главными. Они входят в ворота соответствующих легких, где делятся на долевые бронхи. Долевые бронхи в легких разветвляются на более мелкие сегментарные бронхи, которые, в свою очередь разделяются (до 18-го порядка) до дольковых бронхов (диаметр до 1 мм) и заканчиваются конечными бронхиолами (0, 3-0,5 мм в диаметре). Вся система разветвления бронхов, начиная главными и заканчивая конечными бронхиолами, называется бронхиальным деревом .

У новорожденных трахея примерно 4 см, в 14-15 лет - примерно 7 см. У детей трахея и бронхи развиваются постепенно. Они растут, в основном, параллельно с ростом туловища. Просвет трахей и бронхов у детей значительно уже, чем у взрослых, хрящи их еще не окрепли. Мышечные эластичные волокна развиты слабо. Слизистая оболочка, которая выстилает трахею и бронхи, очень нежная и богатая на кровеносные сосуды. Поэтому трахея и бронхи у детей легче повреждаются, чем у взрослых.

Бронхиолы заканчиваются альвеолярными ходами, на стенках которых пузырьки - альвеолы , покрытые густой сеткой кровеносных капилляров, где происходит газообмен. В легких взрослого человека насчитывается 300-700 млн. Альвеол, с общей площадью поверхности 60-120м2. Такая огромная поверхность обеспечивает большую скорость газообмена в легких. Легкие расположены в грудной полости, по бокам сердца.

Основными структурно-функциональными единицами легких является альвеолы. Альвеолы - ​​микроскопические пузырьки легких, где происходит газообмен между кровью и вдыхаемым воздухом. В пространстве между легкими, который называется средостением, размещенны трахея, пищевод, зобная железа, сердце, крупные сосуды, лимфатические узлы и некоторые нервы.

Правое и левое легкое неодинаковы как по размерам, так и по форме. Правое легкое состоит из трех частей, левое - из двух. На внутренней поверхности легких находятся ворота легких, через которые проходят бронхи, нервы, легочные артерии, вены, лимфатические сосуды. Каждое легкое покрыта серозной оболочкой, которая называется плеврой . У плевры есть два листка. Один плотно сросся с легкими, второй прирос к грудной клетке. Между листками имеется щель, заполненная серозной жидкостью. Эта жидкость увлажняет поверхности плевры, обращенные друг к другу, и тем самым уменьшает трение между ними во время дыхательных движений. Воздуха в щели плевры нет, давление - отрицательное - ниже атмосферного на 6-9 мм рт.ст. (0,8-1,2 кПа). Давление внутри легких равно атмосферному, что обеспечивает нормальную функцию легких: они не отходят от стенок грудной клетки при вдохе и растягиваются при увеличении объема грудной клетки. Негативное внутриплевральное давление способствует увеличению дыхательной поверхности легких при вдохе, возврату крови к сердцу и, таким образом, улучшению кровообращения и лимфооттока.

Легкие у детей развиты еще недостаточно, альвеолы ​​малые, слаборазвита в них эластичная ткань. Кровенаполнение легких у детей повышенное. До 3 лет у детей усиленно растут легкие, количество альвеол до 8 лет достигает количества альвеол взрослого человека. В возрасте от 3 до 7 лет темпы роста снижаются. После 12 лет энергично растут альвеолы. Объем легких до 12 лет увеличивается в 10 раз по сравнению с объемом легких новорожденного, а к концу полового созревания - в 20 раз.

Дыхательные движения

Дыхательный цикл состоит из двух фаз: вдоха и выдоха. Благодаря актам вдоха и выдоха, которые осуществляются ритмично, происходит обмен газов между атмосферным воздухом и альвеолярным, который содержится в легочных пузырьков. Активная роль в акте вдоха принадлежит дыхательным мышцам.

Во время вдоха происходит увеличение грудной клетки, благодаря опусканию диафрагмы и поднятию ребер. Диафрагма - образование, отделяющую грудную полость от брюшной, имеет вид поперечно-размещенной куполоподобной мышечно-сухожильной пластинки, края которой прикреплены к стенкам грудной клетки. Опускания диафрагмы осуществляется за счет сокращения полосатых мышечных волокон. Ребра при вдохе поднимаются вверх, передними концами отодвигают грудину вперед, с увеличением грудной полости и благодаря сокращению наружных межреберных мышц, которые прикрепляются косо от ребра до ребра.

В процессе вдоха участвуют межхрящовые мышцы трахеи, бронхов. Глубокий вдох вызывается одновременным сокращением межреберных мышц, диафрагмы, мышц груди и плечевого пояса. При этом преодолевается ряд препятствий: эластичная тяга легких, сопротивление реберных хрящей, масса грудной клетки, поднимается вверх, сопротивление брюшных внутренностей и стенок живота.

Между грудной стенкой и поверхностью легких (между париетальным и висцеральным листками плевры) лежит щель с отрицательным давлением. Плевральная щель закрыта герметично, поэтому во время расширения грудной клетки вслед за ее стенками идут и легкие, которые благодаря эластичности их ткани легко растягиваются. В растянутых легких давление воздуха падает ниже атмосферного. Грудная полость герметично закрыта и с окружающей средой сочетается только через дыхательные пути. Поэтому при наличии разности давлений между атмосферным и легочным воздухом наружный воздух заходит в легкие, то есть происходит вдох.

После окончания вдоха мышцы расслабляются и грудная клетка возвращается к исходному положению (выдох). Спокойный выдох происходит пассивно, без участия мышц. В глубоком выдохе принимают участие мышцы живота, внутренние межреберные и другие мышцы. Когда расслабляются мышцы диафрагмы, купол ее под давлением брюшных органов поднимается и становится выпуклым, что уменьшает грудную полость в вертикальном направлении. Уменьшение размеров грудной полости приводит к уменьшению объема легких, к увеличению давления в легких, в результате чего часть воздуха выходит из легких наружу, пока давление воздуха в легких не сравнится с атмосферным.

У человека в дыхании могут участвовать или мышцы диафрагмы или межреберные мышцы. В случае преобладания участия межреберных мышц говорят о грудном типе дыхания, если преобладают диафрагмальные мышцы, то такое дыхание называется брюшным.

У новорожденных преобладает диафрагмальное дыхание с незначительным участием межреберных мышц. Диафрагмальный тип дыхания сохраняется до второй половины первого года жизни. По мере развития межреберных мышц и роста ребенка грудная клетка опускается вниз и ребра набирают косого положения. Дыхание младенцев становится грудобрюшным с преимуществом диафрагмального.

В возрасте от 3 до 7 лет в связи с развитием плечевого пояса все больше начинает преобладать грудной тип дыхания и до 7 лет он становится выражен. В 7-8 лет начинаются половые различия в типе дыхания: у мальчиков преобладает брюшной тип дыхания, у девочек - грудной.

Взрослый человек делает примерно 15-17 дыхательных движений в минуту и ​​за один вдох вдыхает около 500 мл воздуха. Соотношение частоты дыхания и сердечных сокращений равна 1: 4-1: 5. При мышечной работе дыхания увеличивается в 2-3 раза. При заболеваниях частота и глубина дыхания меняются.

При глубоком дыхании альвеолярный воздух вентилируется на 80-90%, что обеспечивает большую диффузию газов. При неглубоком - большая часть вдыхаемого воздуха остается в мертвом пространстве - носоглотке, полости рта, трахеи, бронхах.

Дыхание новорожденного ребенка 48-63 дыхательных движений в минуту, частое, поверхностное. У детей первого года при бодрствовании - 50-60, во время сна 35-40, у детей 4-6 лет - 23-26 циклов в минуту, у детей школьного возраста 18-20 раз в минуту.

Дыхание - это процесс обмена такими газами, как кислород и углерод, происходящий между внутренней средой человека и окружающим миром. Дыхание человека представляет собой сложно регулируемый акт совместной работы нервов и мышц. Их слаженная работа обеспечивает осуществление вдоха - поступление кислорода в организм, и выдоха - выведение углекислого газа в окружающую среду.

Дыхательный аппарат имеет сложное строение и включает в себя: органы дыхательной системы человека, мышцы, отвечающие за акты вдоха и выдоха, нервы, регулирующие весь процесса обмена воздухом, а также кровеносные сосуды.

Сосуды имеют особое значение для осуществления дыхания. Кровь по венам поступает в легочную ткань, где происходит обмен газами: кислород поступает, а углекислый газ выходит. Возврат насыщенной кислородом крови осуществляется по артериям, которые транспортируют его к органам. Без процесса оксигенации тканей дыхание не имело бы никакого смысла.

Оценка функции органов дыхания производится врачами-пульмонологами. Важными показателями при этом являются:

1. Ширина просвета бронхов.
2. Объем дыхания.
3. Резервные объемы вдоха и выдоха.

Изменение хотя бы одного из этих показателей приводит к ухудшению самочувствия и являются важным сигналом к дополнительной диагностике и лечению.

Кроме того, имеются второстепенные функции, которые выполняет дыхание. Это:

1. Местная регуляция процесса дыхания, благодаря которой обеспечивается приспособление сосудов к вентиляции.
2. Синтез различных биологически активных веществ, осуществляющих сужение и расширение сосудов по мере необходимости.
3. Фильтрация, которая отвечает за рассасывание и распад инородных частиц, и даже тромбов в мелких сосудах.
4. Депонирование клеток лимфатической и кроветворной систем.

Этапы процесса дыхания

Благодаря природе, придумавшей столь уникальное строение и функции органов дыхания, возможно осуществление такого процесса, как обмен воздухом. Физиологически он имеет несколько стадий, которые, в свою очередь, регулируются центральной нервной системой, и только благодаря этому работают как часы.

Итак, ученые в результате многолетних исследований выделили следующие стадии, в совокупности организующие дыхание. Это:

1. Внешнее дыхание - доставка воздуха из внешней среды к альвеолам. В этом активное участие принимают все органы дыхательной системы человека.
2. Доставка кислорода к органам и тканям путем диффузии, в результате этого физического процесса происходит оксигенация тканей.
3. Дыхание клеток и тканей. Иными словами, окисление органических веществ в клетках с высвобождением энергии и углекислого газа. Несложно понять, что без кислорода окисление невозможно.

Значение дыхания для человека

Зная строение и функции дыхательной системы человека, трудно переоценить значение такого процесса, как дыхание.

Кроме того, благодаря ему осуществляется обмен газами между внутренней и внешней средой человеческого организма. Дыхательная система участвует:

1. В терморегуляции, то есть охлаждает организм при повышенной температуре воздуха.
2. В функции выделения случайных чужеродных веществ, таких, как пыль, микроорганизмы и минеральные соли, или ионы.
3. В создании звуков речи, что необычайно важно для социальной сферы человека.
4. В обонянии.

Дыхание - самое яркое и убедительное выражение жизни. Благодаря дыханию организм получает кислород и освобождается от излишков углекислоты, образующейся в результате обмена веществ. Дыхание и кровообращение обеспечивают все органы и ткани нашего тела необходимой для жизни энергией. Освобождение энергии, необходимой для жизнедеятельности организма, происходит на уровне клеток и тканей в результате биологического окисления (клеточного дыхания).

При недостатке кислорода в крови в первую очередь страдают такие жизненно важные органы, как сердце и центральная нервная система. Кислородное голодание сердечной мышцы сопровождается угнетением синтеза аденозинтрифосфорной кислоты, (АТФ), являющейся основным источником энергии, необходимой для работы сердца. Мозг человека потребляет больше кислорода, чем непрерывно работающее сердце, поэтому даже незначительный недостаток кислорода в крови отражается на состоянии мозга.

Поддержание дыхательной функции на достаточно высоком уровне является необходимым условием сохранения здоровья и предупреждения развития преждевременного старения.

Дыхательный процесс включает несколько этапов:

1. наполнение легких атмосферным воздухом (вентиляция легких);
2. переход кислорода из легочных альвеол в кровь, протекающую через капилляры легких, и выделение из крови в альвеолы, а затем в атмосферу - углекислоты;
3. доставка кислорода кровью к тканям и углекислоты из тканей к легким;
4. потребление кислорода клетками - клеточное дыхание.

Первый этап дыхания - вентиляция легких - заключается в обмене вдыхаемого и выдыхаемого воздуха, т.е. в наполнении легких атмосферным воздухом и удалении его наружу. Это осуществляется благодаря дыхательным движениям грудной клетки.

12 пар ребер прикреплены спереди к грудине, а сзади - к позвоночнику. Они защищают органы грудной клетки (сердце, легкие, крупные кровеносные сосуды) от внешних повреждений, их движение - вверх и вниз, осуществляемое межреберными мышцами, способствует вдоху и выдоху. Снизу грудная клетка герметично отделена от брюшной полости диафрагмой, которая своей выпуклостью несколько вдается в грудную полость. Легкие заполняют почти все пространство грудной клетки, за исключением ее средней части, занятой сердцем. Нижняя поверхность легких лежит на диафрагме, их суженные и закругленные верхушки выступают за ключицы. Наружная выпуклая поверхность легких прилегает к ребрам.

В центральную часть внутренней поверхности легких, соприкасающуюся с сердцем, входят крупные бронхи, легочные артерии (несущие в легкие венозную кровь из правого желудочка сердца), кровеносные сосуды с артериальной кровью, питающие ткань легких, и нервы, иннервирующие легкие. Из легких выходят легочные вены, несущие в сердце артериальную кровь. Вся эта зона образует так называемые корни легких.

Схема строения легких: 1- трахея; 2 - бронх; 3 - кровеносный сосуд; 4 - центральная (прикорневая) зона легкого; 5 - верхушка легкого.

Каждое легкое покрыто оболочкой (плеврой). У корня легкого плевра переходит на внутреннюю стенку грудной полости. Поверхность плеврального мешка, в котором заключено легкое, почти соприкасается с поверхностью плевры, выстилающей внутреннюю сторону грудной клетки. Между ними имеется щелевидное пространство - плевральная полость, где находится небольшое количество жидкости.

Во время вдоха межреберные мышцы поднимают и разводят ребра в стороны, нижний конец грудины отходит вперед. Диафрагма (главная дыхательная мышца) в этот момент также сокращается, отчего ее купол становится более плоским и опускается, отодвигая брюшные органы вниз, в стороны и вперед. Давление в плевральной полости становится отрицательным, легкие пассивно расширяются, и воздух через трахею и бронхи втягивается в легочные альвеолы. Так происходит первая фаза дыхания - вдох.

При выдохе межреберные мышцы и диафрагма расслабляются, ребра опускаются, купол диафрагмы приподнимается. Легкие сдавливаются, и воздух из них как бы вытесняется наружу. После выдоха наступает короткая пауза.

Здесь необходимо отметить особую роль диафрагмы не только как главной дыхательной мышцы, но и как мышцы, активирующей кровообращение. Сокращаясь во время вдоха, диафрагма давит на желудок, печень и другие органы брюшной полости, как бы выжимая из них венозную кровь по направлению к сердцу. Во время выдоха диафрагма приподнимается, внутрибрюшное давление снижается, и это усиливает приток артериальной крови к внутренним органам брюшной полости. Таким образом, дыхательные движения диафрагмы, совершающиеся 12-18 раз в минуту, производят мягкий массаж органов брюшной полости, улучшая их кровообращение и облегчая работу сердца.

Повышение и понижение внутригрудного давления во время дыхательного цикла непосредственно отражаются и на деятельности органов, расположенных в грудной клетке. Так, присасывающая сила отрицательного давления в плевральной полости развивается во время вдоха и облегчает приток крови из верхней и нижней полых вен и из легочной вены к сердцу. Кроме того, снижение внутригрудного давления во время вдоха способствует более значительному расширению просвета венечных артерий сердца в период его расслабления и отдыха (т. е. во время диастолы и паузы), в связи с чем улучшается питание сердечной мышцы. Из сказанного ясно, что при поверхностном дыхании ухудшается не только вентиляция легких, но и условия работы и функциональное состояние сердечной мышцы.

Когда человек находится в покое, в акте дыхания заняты преимущественно периферические участки легкого. Центральная часть, расположенная у корня, менее растяжима.

Ткань легких состоит из мельчайших наполненных воздухом пузырьков - альвеол , стенки которых густо оплетены кровеносными сосудами. В отличие от многих других органов, легкие имеют двойное кровоснабжение: систему кровеносных сосудов, обеспечивающих специфическую функцию легких - газообмен, и специальные артерии, питающие саму легочную ткань, бронхи и стенку легочной артерии.

Капилляры легочных альвеол представляют собой весьма густую сеть с расстоянием между отдельными петлями в несколько микрометров (мкм). Это расстояние увеличивается при растяжении стенок альвеол во время вдоха. Общая внутренняя поверхность всех капилляров, находящихся в легких, достигает примерно 70 м 2 . Одномоментно в легочных капиллярах может находиться до 140 мл крови, при физической работе количество протекающей крови может достигать 30 л в 1 мин.

Кровоснабжение разных участков легкого зависит от их функционального состояния: кровоток осуществляется главным образом через капилляры вентилируемых альвеол, в выключенных же из вентиляции участках легких кровоток резко снижен. Такие участки легочной ткани становятся беззащитными при вторжении болезнетворных микробов. Именно этим в некоторых случаях объясняется локализация воспалительных процессов при бронхопневмониях.

В нормально функционирующих легочных альвеолах имеются специальные клетки, которые называются альвеолярными макрофагами. Они защищают легочную ткань от органической и минеральной пыли, содержащейся во вдыхаемом воздухе, обезвреживают микробы и вирусы и нейтрализуют выделяемые ими вредные вещества (токсины). Эти клетки переходят в легочные альвеолы из крови. Длительность их жизни определяется количеством вдыхаемой пыли и бактерий: чем больше загрязнен вдыхаемый воздух, тем быстрее гибнут макрофаги.

От способности этих клеток к фагоцитозу, т.е. к поглощению и перевариванию болезнетворных бактерий, в большой степени зависит уровень общей неспецифической сопротивляемости организма к инфекции. Кроме того, макрофаги очищают легочную ткань от ее собственных погибших клеток. Известно, что макрофаги быстро «узнают» поврежденные клетки и направляются к ним, чтобы их устранить.

Резервы аппарата внешнего дыхания, обеспечивающего вентиляцию легких, очень велики. Например, в покое взрослый здоровый человек делает в среднем 16 вдохов л выдохов в 1 мин, причем за один вдох в легкие поступает примерно 0,5 л воздуха (этот объем называется дыхательным объемом), за 1 мин это составит 8 л воздуха. При максимальном же произвольном усилении дыхания частота вдоха и выдоха может возрасти до 50-60 в 1 мин, дыхательный объем - до 2 л, а минутный объем дыхания - до 100-200 л.

Довольно значительны и резервы легочных объемов. Так, у людей, ведущих малоподвижный образ жизни, жизненная емкость легких (т. е. максимальный объем воздуха, который может быть выдохнут после максимального вдоха) равна 3000-5000 мл; при физической тренировке, например у некоторых спортсменов, она повышается до 7000 мл и больше.

Организм человека лишь частично использует кислород атмосферного воздуха. Как известно, во вдыхаемом воздухе в среднем содержится 21%, а в выдыхаемом - 15-17% кислорода. В состоянии покоя организм потребляет 200-300 см 3 кислорода.

Переход кислорода в кровь и углекислоты из крови в легкие происходит вследствие разницы между парциальным давлением этих газов в воздухе, находящемся в легких, и их напряжением в крови. Поскольку парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе составляет в среднем 100 мм рт. ст., в крови же, притекающей к легким, давление кислорода равно 37-40 мм рт. ст., он переходит из альвеолярного воздуха в кровь. Давление же углекислоты в крови, проходящей через легкие, уменьшается с 46 до 40 мм рт. ст. за счет ее перехода в альвеолярный воздух.

Кровь насыщена газами, находящимися в химически связанном состоянии. Кислород переносится эритроцитами, в которых он вступает в непрочное соединение с гемоглобином - оксигемоглобин. Это очень выгодно для организма, так как если бы кислород был просто растворен в плазме и не соединен с гемоглобином эритроцитов, то, чтобы обеспечить нормальное дыхание тканей, сердце должно было бы биться в 40 раз чаще, чем теперь.

В крови взрослого здорового человека содержится всего около 600 г гемоглобина, поэтому количество кислорода, находящегося в связи с гемоглобином, составляет сравнительно небольшую величину, примерно 800-1200 мл. Оно может удовлетворить потребность организма в кислороде только в течение 3-4 мин.

Поскольку клетки весьма энергично используют кислород, его напряжение в протоплазме очень низко, В связи с этим он должен непрерывно поступать в клетки. Количество кислорода, поглощаемого клетками, меняется в разных условиях. При физических нагрузках оно увеличивается. Интенсивно образующиеся при этом углекислота и молочная кислота уменьшают способность гемоглобина удерживать кислород и облегчают тем самым его освобождение и использование тканями.

Если дыхательный центр, находящийся в продолговатом мозге, является абсолютно необходимым для осуществления дыхательных движений (после его повреждения дыхание прекращается и наступает смерть), то остальные отделы головного мозга обеспечивают регуляцию тончайших приспособительных изменений дыхательных движений к условиям внешней и внутренней среды организма и не являются жизненно необходимыми.

Дыхательный центр чутко реагирует на газовый состав крови: избыток кислорода и недостаток углекислого газа тормозят, а недостаток кислорода, особенно при избыточном содержании углекислоты, возбуждает дыхательный центр. Во время физической работы мышцы увеличивают потребление кислорода и накапливают углекислоту, на это дыхательный центр реагирует усилением дыхательных движений. Даже небольшая задержка дыхания (дыхательная пауза) оказывает возбуждающее влияние на дыхательный центр. Во время сна, при снижении физической активности дыхание ослаблено. Это примеры непроизвольной регуляции дыхания.

Влияние коры головного мозга на дыхательные движения выражается в возможности произвольно задерживать дыхание, изменять его ритм и глубину. Импульсы, исходящие из дыхательного центра, в свою очередь, влияют на тонус коры больших полушарий. Физиологами установлено, что вдох и выдох оказывают противоположное воздействие на функциональное состояние коры головного мозга и через нее - на произвольную мускулатуру. Вдох вызывает небольшой сдвиг в сторону возбуждения, а выдох - сдвиг в сторону торможения, т.е. вдох является возбуждающим фактором, выдох - успокаивающим. При равной длительности вдоха и выдоха эти влияния в целом нейтрализуют друг друга. Удлиненный вдох с паузой на высоте вдоха при укороченном выдохе наблюдается у людей, находящихся в бодром состоянии, с высокой работоспособностью. Этот тип дыхания можно назвать мобилизующим. И наоборот: энергичный, но короткий вдох с несколько растянутым удлиненным выдохом и задержкой дыхания после выдоха обладает успокаивающим действием и способствует расслаблению мускулатуры.

На совершенствовании произвольной регуляции дыхания основано лечебное действие дыхательной гимнастики. В процессе многократного повторения дыхательных упражнений вырабатывается привычка физиологически правильного дыхания, происходит равномерная вентиляция легких, ликвидируются застойные явления в малом круге и в легочной ткани. При этом улучшаются и другие показатели функции дыхания, а также сердечная деятельность и кровообращение органов брюшной полости, главным образом печени, желудка и поджелудочной железы. Кроме того, появляется умение использовать различные типы дыхания для улучшения работоспособности и для полноценного отдыха.

Дыхательная система.

Функции дыхательной системы:

1. Обеспечивает ткани организма кислородом и удаляет из них углекислый газ;

3. участвует в обонянии;

4. участвует в выработке гормонов;сс

5. участвует в обмене веществ;

6. участвует в иммунологической защите.

В воздухоносных путях воздух согревается либо охлаждается, очищается, увлажняется, а так же происходит восприятие обонятельных, температурных и механических раздражений. Дыхательная система начинается с полости носа.

Входными отверстиями в носовую полость являются ноздри. Передняя нижняя стенка отделяет носовую полость от ротовой, и состоит из мягкого и твердого неба. Задняя стенка носа – это носоглоточное отверстие (хоаны) которое переходит в носоглотку. Носовая пластина состоит из передней решетчатой кости и сошника. От перегородки носа сторону по разным сторонам находятся изогнутые костные пластинки – носовые раковины. В нижний носовой ход открывается носослезный канал.

Слизистая оболочка – выстлана мерцательным эпителием и содержит значительное количество желез, выделяющих слизь. Также проходят множество сосудов, согревающих холодный воздух, и нервов, которые выполняют обонятельную функцию, поэтому считается органом обоняния. Через хоаны воздух поступает в глотку, а потом в гортань.

Гортань (larynx) – находится в передней части шеи на уровне IV-VII шейных позвонков; на поверхности шеи образует небольшое (у женщин) и сильно выступающее вперед (у мужчин) возвышение – выступ гортани (кадык, адамово яблоко – prominentico lyngeria). Спереди гортань подвешена у подъязычной кости, внизу соединяется с трахеей. Спереди гортани лежат мышцы шеи, сбоку – сосудисто-нервные пучки. Состоит из хрящей. Они делятся на:

1.непарные (перстневидный, щитовидный, надгортанник);

2. парные (черпаловидные, рожковидные, клиновидные).

Хрящи гортани.

Основной хрящ – это перстневидный хрящ, который соединяет внизу связочками с первым хрящевым кольцом.

Основу гортани составляет гиалиновый перстневидный хрящ, который соединяет с первым хрящом трахеи при помощи связки. Он имеет дугу и четырехугольную пластинку; дуга хряща направлена вперед, пластинка – назад. На дуге перстневидного хряща расположен гиалиновый непарный, самый большой хрящ гортани – щитовидный . Черпаловидный хрящ парный, гиалиновый, похож на четырехугольную пирамиду. Рожковидный и клиновидный хрящи находятся в толще черпаловидной связки.

Хрящи гортани связаны между собой при помощи суставов и связок. Мышцы гортани . Все мышцы гортани делятся на три группы: расширители суживающие голосовую щель и изменяющие напряжение голосовых связок. 1. Мышца, расширяющая голосовую щель – задняя перстнечерпаловидная (парная мышца);

Гортань имеет оболочки:

1. слизистая – покрыта мерцательным эпителием, кроме голосовых связок.

2. фиброзно-хрящевая - - состоит из гиалиновых и эластичных хрящей.

3. соединительнотканная (адвентиция).

У детей размеры гортани меньше, чем у взрослых; голосовые связки короче, тембр голоса выше. Размеры гортани могут изменяться в период полового созревания, что ведет к изменению голоса.

Трахея (trachea) – это трубка длиной 10-15см., имеет 2части: шейную и грудную. Сзади проходит пищевод, спереди проходит щитовидная железа, вилочковая железа, дуга аорты и ее ветви. На уровне нижнего края VI шейного позвонка, и заканчивается на уровне верхнего края V грудного позвонка. Делится на 2 бронха, которые отходят в правое и левое легкое. Это место называется бифуркацией.

Правый – длина 3см., состоит из 6-8 хрящей. Короче и шире, отходит от трахеи тупым углом.

Левый – длина 4-5см., состоит из 9-12 хрящей. Длинный и узкий, идет под дугой аорты.

Трахея и бронхи состоят из 16-20 гиалиновых хрящевых полуколец. Полукольца соединяются между собой кольцевыми связками. Изнутри трахея и бронхи выстланы слизистой оболочкой, потом подслизистая оболочка, а за ней хрящевая ткань. Слизистая оболочка складок не имеет, выстилает многорядно плазматическим реснитчатым эпителием и тоже имеет большое количество бокаловидных клеток.

Легкие (pulmones) – это главные органы дыхательного аппарата, занимают почти вся полость грудной клетки. Меняют форму и размеры в зависимости от фазы дыхания. Имеет форму усеченного конуса. Верхушка легкого обращена над ключичной ямкой. Внизу легкие имеют вогнутое основание. Они прилежат к диафрагме.

В легком выделяют три поверхности: выпуклую, реберную , прилегающую к внутренней поверхности стенки грудной полости; диафрагмальную – прилегает к диафрагме; медиальную (средостенную), направленную в сторону средостения.

Каждое легкое бороздами делится на доли: правое – на 3 (верхнюю, среднюю, нижнюю), левое на 2 (верхнюю и нижнюю).

Каждое легкое состоит из разветвленных бронхов, которые образуют бронхиальное дерево и систему легочных пузырьков. Бронх диаметром 1мм называется дольковым. Каждый альвеолярный ход заканчивается двумя альвеолярными мешочками. Стенки альвеолярных мешочков состоят их легочных альвеол. Диаметр альвеолярного хода и альвеолярного мешочка составляет 0,2 – 0,6мм, альвеолы – 0,25-0,30мм.

Дыхательные бронхиолы, а также альвеолярные ходы, альвеолярные мешочки и альвеолы легкого образуют альвеолярное дерево (легочный ацинус), которое является структурно-функциональной единицей легкого. Количество легочных ацинусов в одном легком 15000; количество альвеол в среднем 300-350млн, а площадь дыхательной поверхности всех альвеол – около 80 м 2 .

Плевра (pleura) – тонкая гладкая серозная оболочка, которая окутывает каждое легкое.

Различают висцеральную плевру, которая плотно срастается с тканью легкого и заходит в щели между долями легкого, и париетальную, которая выстилает внутри стенки грудной полости.

Париетальная плевра состоит из реберной, медиастинальной и диафрагмальной плевры.

Между париетальной и висцеральной плеврой образуется щелевидное замкнутое пространство – плевральная полость. В ней находится небольшое количество серозной жидкости.

Средостение (mediastinum) – представляет собой комплекс органов, расположенных между правой и левой плевральной полостями. Спереди средостение ограничено грудиной, сзади – грудным отделом позвоночного столба, с боков - правой и левой медиастинальной плеврой. Вверху средостение продолжается до верхней апертуры грудной клетки, внизу – до диафрагмы. Различают два отдела средостения: верхнее и нижнее.

Дыхание - это совокупность процессов, обеспечивающих поступление в организм кислорода, использование его в биологическом окислении органических веществ и удаление из организма углекислого газа, образовавшегося в процессе обмена веществ. В результате биологического окисления в клетках освобождается энергия, идущая на обеспеукреплению сердечно-сосудистой системы, улучшению кровоснабжения всех органов и тканей организма, повышению сопротивляемости различным заболеваниям служат регулярные физические упражнения и труд, соответствующий возрасту и индивидуальным возможностям организма.

Необходимо помнить, что чрезмерные физические и психические напряжения могут вызвать нарушение нормальной работы сердца, его переутомление.

Особенно вредное влияние на сердечно-сосудистую систему оказывают курение и употребление спиртных напитков. Алкоголь и никотин (яд, содержащийся в табаке) отравляют сердечную мышцу и нервную систему, вызывают резкие нарушения регуляции сосудистого тонуса и деятельности сердца. Они ведут к развитию тяжелых заболеваний сердечнососудистой системы и могут быть причиной внезапной смерти. У курящих и употребляющих алкоголь молодых людей чаще, чем у других, возникают спазмы сосудов сердца, вызывающие тяжелые сердечные приступы, иногда и смерть.

Органы дыхания - носовая полость, глотка, гортань, трахея, бронхи и легкие - обеспечивают циркуляцию воздуха и газообмен (43).

Носовая полость делится костно-хрящевой перегородкой на две половины. Ее внутреннюю поверхность образуют три извилистых носовых хода. По ним воздух, поступающий через ноздри, проходит в носоглотку.

Многочисленные железы, расположенные в слизистой оболочке, выделяют слизь, которая увлажняет вдыхаемый воздух. Обильное кровоснабжение слизистой оболочки согревает воздух. На влажной поверхности слизистой оболочки задерживаются находящиеся во вдыхаемом воздухе пылинки и микробы, которые обезвреживаются слизью и лейкоцитами.

Слизистая оболочка дыхательных путей выстлана мерцательным эпителием, клетки которого имеют на внешней поверхности тончайшие выросты - реснички, способные сокращаться. Сокращение ресничек совершается ритмически и направлено в сторону выхода из носовой полости. При этом слизь и прилипшие к ней пылинки и микробы выносятся наружу из носовой полости. Через носоглотку воздух проходит в гортань.

Гортань служит для проведения воздуха из глотки в трахею и совместно с ротовой полостью является органом звукообразования и членораздельной речи. Гортань - это полый орган, стенки которого образованы парными и непарными хрящами, соединяющимися связками, суставами и мышцами. Между передним и задним хрящами натянуты голосовые связки, образующие голосовую щель. Одни из мышц гортани при сокращении суживают щель, а другие - расширяют. Звук голоса возникает в результате колебания голосовых связок при выдыхании воздуха. Оттенки голоса, его тембр зависят от длины голосовых связок и от системы резонаторов, которую составляют полости гортани, глотки, рта, носа и его придаточных пазух.

Трахея или дыхательное горло является продолжением гортани и представляет собой трубку длиной 9-11 см и диаметром 15-18 мм. Стенки ее состоят из хрящевых полуколец, соединенных связками. Задняя стенка перепончатая, содержит гладкие мышечные волокна, прилегает к пищеводу. Трахея делится на два главных бронха, которые входят в правое и левое легкие. Стенка крупных бронхов содержит неполные хрящевые кольца, их просвет всегда открыт. Стенки малых бронхов хрящей не имеют и состоят из эластических и гладкомышечных волокон.

Легкие.

В легких бронхи ветвятся, образуя «бронхиальное дерево», на конечных бронхиальных веточках которого находятся крохотные легочные пузырьки - альвеолы - диаметром 0,15- 0,25 мм и глубиной 0,06-0,3 мм, заполненные воздухом. Стенки альвеол выстланы однослойным плоским эпителием, покрытым тонкой пленкой вещества, препятствующего их спадению. Альвеолы оплетены густой сетью капилляров. Через их стенки совершается газообмен. Легкие покрыты оболочкой - легочной плеврой, которая переходит в пристеночную плевру, выстилающую внутреннюю стенку грудной полости. Щелевидное плевральное пространство между ними заполнено плевральной жидкостью, облегчающей скольжение плевры при дыхательных движениях.

Газообмен в легких и тканях. Газообмен в легких происходит путем диффузии. Кислород через тонкие стенки альвеол и капилляров поступает из воздуха в кровь, а углекислота - из крови в воздух (44). В крови кислород проникает в эритроциты и соединяется с гемоглобином. Кровь, насыщенная кислородом, становится артериальной и через легочные вены поступает в левое предсердие.

Обмен газов в тканях осуществляется в капиллярах. Через их тонкие стенки кислород поступает из крови в тканевую жидкость и клетки, а углекислота из тканей переходит в кровь. Разность концентрации кислорода в тканях и крови способствует разрыву непрочной связи кислорода с гемоглобином и его диффундированию в клетки. Концентрация углекислого газа в тканях, где он образуется, выше, чем в крови. Поэтому он диффундирует в кровь, где связывается с гемоглобином или химическими соединениями плазмы, транспортируется в легкие и выделяется в атмосферу.

Жизненная емкость легких состоит из дыхательного объема, резервного объема вдоха и резервного объема выдоха. Дыхательным объемом называется количество воздуха, поступающего в легкие при одном вдохе. В покое он равен примерно 500 см 3 и соответствует объему выдыхаемого воздуха при одном выдохе. Если после спокойного вдоха сделать усиленный дополнительный вдох, то в легкие может поступить еще 1500 см 3 воздуха, который составляет резервный объем вдоха.

После спокойного выдоха можно при максимальном напряжении выдохнуть еще 1500 см 3 воздуха. Это резервный объем выдоха.

Таким образом, наибольшее количество воздуха, которое человек может выдохнуть после самого глубокого вдоха, равно около 3500 см 3 и составляет жизненную емкость легких. Она больше у спортсменов, чем у нетренированных людей, и зависит от степени развития грудной клетки, от пола и возраста. Под влиянием курения жизненная емкость легких снижается.

Даже после максимального выдоха в легких всегда еще остается 1000-1500 см 3 воздуха, который называется остаточным объемом.