Дыхание представляет собой сложный и непрерывный биологический процесс, в результате которого организм из внешней среды потребляет свободные электроны и кислород, а выделяет углекислый газ и воду, насыщенную водородными ионами.
Дыха́тельная систе́ма челове́ка - совокупность органов, обеспечивающих функцию внешнего дыхания человека (газообмен между вдыхаемым атмосферным воздухом и циркулирующей по малому кругу кровообращения кровью).
Газообмен осуществляется в альвеолах лёгких, и в норме направлен на захват из вдыхаемого воздуха кислорода и выделение во внешнюю среду образованного в организме углекислого газа.
Взрослый человек, находясь в состоянии покоя, совершает в среднем 15-17 вдохов-выдохов в минуту, а новорождённый ребёнок делает 1 вдох в секунду.
Вентиляция альвеол осуществляется чередованием вдоха и выдоха. При вдохе в альвеолы поступает атмосферный воздух, а при выдохе из альвеол удаляется воздух, насыщенный углекислым газом.
Обычный спокойный вдох связан с деятельностью мышц диафрагмы и наружных межрёберных мышц. При вдохе диафрагма опускается, рёбра поднимаются, расстояние между ними увеличивается. Обычный спокойный выдох происходит в большой степени пассивно, при этом активно работают внутренние межрёберные мышцы и некоторые мышцы живота. При выдохе диафрагма поднимается, рёбра перемещаются вниз, расстояние между ними уменьшается.
Виды дыхания
Система органов дыхания выполняет лишь первую часть газообмена. Остальное выполняет система органов кровообращения. Между дыхательной и кровеносной системами существует глубокая взаимосвязь.
Различают лёгочное дыхание, обеспечивающее газообмен между воздухом и кровью, и тканевое дыхание, осуществляющее газообмен между кровью и клетками тканей. Он осуществляется кровеносной системой, поскольку кровь доставляет органам кислород и уносит от них продукты распада и углекислый газ.
Лёгочное дыхание. Обмен газов в лёгких происходит благодаря диффузии. Кровь, поступившая от сердца в капилляры, оплетающие лёгочные альвеолы, содержит много углекислого газа, в воздухе лёгочных альвеол его мало, поэтому он покидает кровеносные сосуды и переходит в альвеолы.
Кислород поступает в кровь тоже благодаря диффузии. Но чтобы этот газообмен мог идти непрерывно, необходимо, чтобы состав газов в лёгочных альвеолах был постоянным. Это постоянство и поддерживается лёгочным дыханием: избыток углекислого газа выводится наружу, а поглощённый кровью кислород возмещается кислородом из свежей порции наружного воздуха.
Тканевое дыхание. Тканевое дыхание происходит в капиллярах, где кровь отдаёт кислород и получает углекислый газ. В тканях мало кислорода, поэтому, происходит распад оксигемоглобина на гемоглобин и кислород. Кислород переходит в тканевую жидкость и там используется клетками для биологического окисления органических веществ. Выделяющаяся при этом энергия используется для процессов жизнедеятельности клеток и тканей.
При недостаточном поступлении кислорода к тканям: функция ткани нарушается, потому, что прекращается распад и окисление органических веществ, энергия перестаёт выделяться, и клетки, лишённые энергетического обеспечения, погибают.
Чем больше расходуется кислорода в тканях, тем больше требуется кислорода из воздуха для компенсации затрат. Вот почему при физической работе одновременно усиливается и сердечная деятельность, и лёгочное дыхание.
Типы дыхания
По способу расширения грудной клетки различают два типа дыхания:
- грудной тип дыхания (расширение грудной клетки производится путём поднятия рёбер), чаще наблюдается у женщин;
- брюшной тип дыхания (расширение грудной клетки производится путём уплощения диафрагмы,) чаще наблюдается у мужчин.
Дыхание бывает:
- глубокое и поверхностное;
- частое и редкое.
Особые виды дыхательных движений наблюдаются при икоте и смехе. При частом и поверхностном дыхании возбудимость нервных центров повышается, а при глубоком - наоборот, снижается.
Система и строение органов дыхания
Система органов дыхания включает:
- верхние дыхательные пути: носовую полость, носоглотку, глотку;
- нижние дыхательные пути: гортань, трахею, главные бронхи и лёгкие, покрытые лёгочной плеврой.
Символический переход верхних дыхательных путей в нижние осуществляется в месте пересечения пищеварительной и дыхательной систем в верхней части гортани. Дыхательные пути обеспечивают связи окружающей среды с главными органами дыхательной системы - лёгкими.
Лёгкие расположены в грудной полости в окружении костей и мышц грудной клетки. Лёгкие находятся в герметически закрытых полостях, стенки которых выстланы пристеночной плеврой. Между пристеночной и лёгочной плеврой находится щелевидная плевральная полость. Давление в ней ниже, чем в лёгких, а потому лёгкие всегда прижаты к стенкам грудной полости и принимают её форму.
Войдя в лёгкие, главные бронхи ветвятся, образуя бронхиальное дерево, на концах которых находятся лёгочные пузырьки, альвеолы. По бронхиальному дереву воздух достигает альвеол, где и происходит газообмен между атмосферным воздухом, достигшим лёгочных альвеол (паренхимы лёгких), и кровью, протекающей по лёгочным капиллярам, которые обеспечивают поступление кислорода в организм и удаление из него газообразных продуктов жизнедеятельности, в том числе - углекислого газа.
Процесс дыхания
Вдох и выдох осуществляется путём изменения размеров грудной клетки с помощью дыхательных мышц. В течение одного вдоха (в спокойном состоянии) в лёгкие поступает 400-500 мл воздуха. Этот объём воздуха называется дыхательным объёмом (ДО). Такое же количество воздуха поступает из лёгких в атмосферу в течение спокойного выдоха.
Максимально глубокий вдох составляет около 2 000 мл воздуха. После максимального выдоха в лёгких остаётся воздух в количестве около 1 200 мл, называемый остаточным объёмом лёгких. После спокойного выдоха в лёгких остаётся примерно 1 600 мл. Этот объём воздуха называется функциональной остаточной ёмкостью (ФОЁ) лёгких.
Благодаря функциональной остаточной ёмкости (ФОЁ) лёгких в альвеолярном воздухе поддерживается относительно постоянное соотношение содержания кислорода и углекислого газа, так как ФОЁ в несколько раз больше дыхательного объёма (ДО). Только 2/3 ДО достигает альвеол, который называется объёмом альвеолярной вентиляции.
Без внешнего дыхания человеческий организм обычно может прожить до 5-7 минут (так называемая клиническая смерть), после чего наступают потеря сознания, необратимые изменения в мозге и его смерть (биологическая смерть).
Дыхание - одна из немногих функций организма, которая может контролироваться сознательно и неосознанно.
Функции дыхательной системы
- Дыхание, газообмен. Главная функция органов дыхания — поддерживать постоянство газового состава воздуха в альвеолах: удалять излишки углекислого газа и восполнять уносимый кровью кислород. Это достигается благодаря дыхательным движениям. При вдохе скелетные мышцы расширяют грудную полость, следом за ней расширяются лёгкие, давление в альвеолах падает и наружный воздух входит в лёгкие. При выдохе грудная полость уменьшается, её стенки сдавливают лёгкие и воздух выходит из них.
- Терморегуляция. Кроме обеспечения газообмена, органы дыхания выполняют ещё одну важную функцию: участвуют в теплорегуляции. При дыхании с поверхности лёгких испаряется вода, что ведёт к охлаждению крови и всего организма.
- Голосообразование. Лёгкие создают воздушные потоки, приводящие в колебание голосовые связки гортани. Речь осуществляется благодаря артикуляции, в которой участвует язык, зубы, губы и другие органы, направляющие звуковые потоки.
- Очищение воздуха. Внутренняя поверхность носовой полости выстлана мерцательным эпителием. Он выделяет слизь, увлажняющую поступающий воздух. Таким образом, верхние дыхательные пути выполняют важные функции: согревания, увлажнения и очищения воздуха, а также защиты организма от вредных воздействий через воздух.
Лёгочная ткань также играет важную роль в таких процессах, как: синтез гормонов, водно-солевой и липидный обмен. В обильно развитой сосудистой системе лёгких происходит депонирование крови. Дыхательная система также обеспечивает механическую и иммунную защиту от факторов внешней среды.
Регуляция дыхания
Нервная регуляция дыхания. Регуляция дыхания осуществляется автоматически — дыхательным центром, который представлен совокупностью нервных клеток, расположенных в разных отделах центральной нервной системы. Основная часть дыхательного центра расположена в продолговатом мозге. Дыхательный центр состоит из центров вдоха и выдоха, которые регулируют работу дыхательных мышц.
Нервная регуляция оказывает рефлекторное влияние на дыхание. Спадение лёгочных альвеол, которое происходит при выдохе, рефлекторно вызывает вдох, а расширение альвеол рефлекторно вызывает выдох. Активность его зависит от концентрации углекислого газа (CO2) в крови и от нервных импульсов, приходящих от рецепторов разных внутренних органов и кожи. Горячий или холодный раздражитель (сенсорной системы) кожи, боль, страх, гнев, радость (и прочие эмоции и стрессоры), физическая нагрузка быстро меняют характер дыхательных движений.
Следует отметить, что болевые рецепторы в лёгких отсутствуют, поэтому с целью предупреждения заболеваний проводятся периодические флюорографические обследования.
Гуморальная регуляция дыхания. При мышечной работе усиливаются процессы окисления. Следовательно, в кровь выделяется больше углекислого газа. Когда кровь с избытком углекислого газа доходит до дыхательного центра и начинает его раздражать, активность центра повышается. Человек начинает глубоко дышать. В итоге избыток углекислого газа удаляется, а недостаток кислорода восполняется.
Если концентрация углекислого газа в крови понижается, работа дыхательного центра тормозится и наступает непроизвольная задержка дыхания.
Благодаря нервной и гуморальной регуляции в любых условиях концентрация углекислого газа и кислорода в крови поддерживается на определённом уровне.
При проблемах с внешним дыханием возникают определённые
Жизненная ёмкость лёгких
Жизненная ёмкость лёгких — важный показатель дыхания. Если человек сделает самый глубокий вдох, а затем максимально выдохнет, то обмен выдохнутого воздуха и составит жизненную ёмкость лёгких. Жизненная ёмкость лёгких зависит от возраста, пола, роста, а также от степени тренированности человека.
Для измерения жизненной ёмкости лёгких используют такой прибор, как — СПИРОМЕТР. Для человека важны не только жизненная ёмкость лёгких, но и выносливость дыхательной мускулатуры. Человеку, у которого жизненная ёмкость лёгких небольшая да ещё и дыхательные мышцы слабы, приходится дышать часто и поверхностно. Это приводит к тому, что свежий воздух остаётся преимущественно в воздухоносных путях и лишь небольшая его часть доходит до альвеол.
Дыхание и физические нагрузки
При физических нагрузках дыхание, как правило, усиливается. Обмен веществ ускоряется, мышцам требуется больше кислорода.
Приборы для исследования параметров дыхания
- Капнограф - прибор для измерения и графического отображения содержания углекислоты в воздухе, выдыхаемом пациентом, в течение определённого периода времени.
- Пневмограф - прибор для измерения и графического отображения частоты, амплитуды и формы дыхательных движений, в течение определённого периода времени.
- Спирограф - прибор для измерения и графического отображения динамических характеристик дыхания.
- Спирометр - прибор для измерения ЖЁЛ (жизненной ёмкости лёгких).
НАШИ ЛЁГКИЕ ЛЮБЯТ:
1. Свежий воздух (при недостаточном поступлении кислорода к тканям: функция ткани нарушается, потому, что прекращается распад и окисление органических веществ, энергия перестаёт выделяться, и клетки, лишённые энергетического обеспечения, погибают. Поэтому, пребывание в душном помещении ведёт к головной боли, вялости, снижению работоспособности).
2. Упражнения (при мышечной работе, усиливаются процессы окисления).
НАШИ ЛЁГКИЕ НЕ ЛЮБЯТ:
1. Инфекционные и хронические заболевания дыхательных путей (гайморит, фронтит, тонзиллит, дифтерия, грипп, ангина, ОРЗ, туберкулёз, рак лёгких).
2. Загрязнённый воздух (автомобильные выхлопы, пыль, загазованный воздух, дым, водочный перегар, угарный газ — все эти состовляющие оказывают неблагоприятное воздействие на организм. Захватившие угарный газ молекулы гемоглобина, надолго лишаются возможности переносить кислород из лёгких в ткани. Возникает недостаток кислорода в крови и тканях, что отражается на работе головного мозга и других органов).
3. Курение (наркогенные вещества содержащиеся в никотине, включаются в обмен веществ и вмешиваются в нервную и гуморальную регуляции, нарушая и ту и другую. Кроме того, вещества табачного дыма раздражают слизистую оболочку дыхательных путей, что ведёт к увеличению выделяемой ею слизи).
А теперь давайте рассмотрим и разберём дыхательный процесс в целом, а также проследим анатомию дыхательных путей и ряд других особенностей, связанных с этим процессом.
Дыхательная система человека представляет собой совокупность органов, необходимых для осуществления полноценного дыхания и газообмена. В неё вошли верхние дыхательные пути и нижние, между которыми существует условная граница. Система дыхания функционирует 24 часа в сутки, повышая свою активность во время двигательной активности, физических или эмоциональных нагрузок.
Назначение органов, входящих в верхние дыхательные пути
Верхние дыхательные пути включают в себя несколько важных органов:
- Нос, носовую полость.
- Глотку.
- Гортань.
Верхний отдел дыхательной системы первым принимает участие в переработке вдыхаемых воздушных потоков. Именно здесь осуществляется начальное очищение и согревание поступающего воздуха. Далее происходит его дальнейший переход в нижние пути для участия в важных процессах.
Нос и носовая полость
Человеческий нос состоит из кости, формирующей его спинку, боковых крыльев и кончика, имеющего в основе гибкий перегородочный хрящ. Носовая полость представлена воздушным каналом, имеющим сообщение с внешней средой посредством ноздрей, а сзади соединённым с носоглоткой. Данный отдел состоит из костной, хрящевой ткани, отделяется от полости рта при помощи твёрдого и мягкого нёба. Изнутри носовая полость покрыта слизистой оболочкой.
Правильное функционирование носа обеспечивает:
- очищение вдыхаемого воздуха от посторонних включений;
- обезвреживание патогенных микроорганизмов (это происходит благодаря присутствию в составе назальной слизи особого вещества – лизоцима);
- увлажнение и согревание воздушного потока.
Кроме дыхания, этот участок верхних дыхательных путей осуществляет обонятельную функцию, и отвечает за восприятие различных ароматов. Такой процесс происходит благодаря наличию специального обонятельного эпителия.
Важной функцией полости носа является вспомогательная роль в процессе резонирования голоса.
Носовое дыхание обеспечивает обеззараживание и согревание воздуха. В процессе дыхания ртом такие процессы отсутствуют, что, в свою очередь, приводит к развитию бронхолёгочных патологий (преимущественно у детей) .
Функции глотки
Глотка – это задняя часть горла, в которую переходит носовая полость. Она выглядит как воронкообразная трубка длиной 12-14 см. Глотку образуют 2 вида ткани – мышечная и фиброзная. Изнутри она также имеет слизистый покров.
В состав глотки входят 3 отдела:
- Носоглотка.
- Ротоглотка.
- Гортаноглотка.
Функция носоглотки заключается в обеспечении движения воздуха, который вдыхается носом. Данный отдел имеет сообщение с ушными каналами. В нём расположены аденоиды, состоящие из лимфоидной ткани, принимающие участие в отфильтровывании воздуха от вредных частиц, поддержании иммунитета.
Ротоглотка служит путём для прохождения воздуха в случае дыхания через рот. Этот участок верхних дыхательных путей также предназначен для приёма пищи. В ротоглотке содержатся миндалины, которые вместе с аденоидами поддерживают защитную функцию организма.
Через гортаноглотку проходят пищевые массы, поступающие далее в пищевод и желудок. Начинается эта часть глотки в области 4-5 позвонков, и постепенно переходит в пищевод.
Какое значение имеет гортань
Гортань – орган верхних дыхательных путей, задействованный в процессах дыхания и голосообразования. Она устроена наподобие короткой трубы, занимает положение напротив 4-6 шейных позвонков.
Переднюю часть гортани образуют подъязычные мышцы. В верхней области расположена подъязычная кость. Сбоку гортань граничит с щитовидной железой. Скелет данного органа состоит из непарных и парных хрящей, соединённых суставами, связками и мышцами.
Гортань у человека разделяется на 3 отдела:
- Верхний, именуемый преддверием. Данный участок растянут от преддверных складок до надгортанника. В его пределах имеются складки из слизистой оболочки, между ними расположена преддверная щель.
- Средний (межжелудочковый отдел), сама узкая часть которого, голосовая щель, состоит из межхрящевой и перепончатой ткани.
- Нижний (подголосовой), занимающий участок под голосовой щелью. Расширяясь, данный отдел переходит в трахею.
Гортань состоит из нескольких оболочек – слизистой, фиброзно-хрящевой и соединительнотканной, связующей её с другими шейными структурами.
Данный орган наделён 3 основными функциями:
- дыхательной – сжимаясь и расширяясь, голосовая щель способствует правильному направлению вдыхаемого воздуха;
- защитной - слизистая оболочка гортани включает в себя нервные окончания, вызывающие защитный кашель при неправильном попадании пищи;
- голосообразовательной – тембр и другие характеристики голоса определяются индивидуальным анатомическим строением, состоянием голосовых связок.
Гортань считается важным органом, отвечающим за возникновение речи.
Некоторые нарушения в функционировании гортани способны представлять угрозу для здоровья и даже жизни человека. К таким явлениям относится ларингоспазм – резкое сокращение мускул данного органа, приводящее к полному закрытию голосовой щели и развитию инспираторной одышки.
Принцип устройства и работы нижних дыхательных путей
Нижние дыхательные пути включают в себя трахею, бронхи и лёгкие. Эти органы образуют завершающий отдел системы дыхания, служат транспортировке воздуха и осуществлению газообмена.
Трахея
Трахея (дыхательное горло) – важный участок нижних дыхательных путей, соединяющий гортань с бронхами. Данный орган образован дугообразными трахеальными хрящами, количество которых у разных людей составляет от 16 до 20 шт. Длина трахеи также неодинакова, и может достигать 9-15 см. Место, где начинается этот орган, находится на уровне 6 шейного позвонка, вблизи перстеневидного хряща.
Дыхательное горло включает в себя железы, секрет которых необходим для уничтожения вредоносных микроорганизмов. В нижней части трахеи, в области 5 позвонка грудины, происходит её разделение на 2 бронха.
В структуре трахеи обнаруживается 4 различных слоя:
- Слизистая оболочка в виде многослойного реснитчатого эпителия, лежащего на базальной мембране. В его состав входят стволовые, бокаловидные клетки, выделяющие небольшое количество слизи, а также клеточные структуры, производящие норадреналин и серотонин.
- Подслизистый слой, имеющий вид рыхлой соединительной ткани. В нём находятся многие мелкие сосуды и нервные волокна, отвечающие за кровоснабжение и регуляцию.
- Хрящевая часть, в составе которой имеются гиалиновые хрящи, соединённые друг с другом посредством кольцевых связок. Позади них расположена перепонка, соединённая с пищеводом (благодаря её наличию дыхательный процесс не нарушается при прохождении пищи).
- Адвентициальная оболочка – тонкая соединительная ткань, покрывающая наружную часть трубки.
Основной функцией трахеи является проведение воздушного потока к обоим лёгким. Дыхательное горло также выполняет защитную роль – в случае попадания в него вместе с воздухом посторонних мелких структур, происходит их обволакивание слизью. Далее при помощи ресничек инородные тела проталкиваются в область гортани, и поступают в глотку.
Гортань частично обеспечивает согревание вдыхаемого воздуха, а также участвует в процессе голосообразования (посредством проталкивания воздушных потоков к голосовым связкам).
Как устроены бронхи
Бронхи представляют собой продолжение трахеи. Правый бронх считается главным. Он располагается более вертикально, в сравнении с левым имеет большие размеры и толщину. Структура данного органа состоит из дугообразных хрящей.
Участок, в котором главные бронхи проникают в лёгкие, именуется «воротами». Далее происходит их разветвление на более мелкие структуры – бронхиолы (в свою очередь, они переходят в альвеолы – мельчайшие шаровидные мешочки, окруженные сосудами). Все «ветви» бронхов, имеющие различный диаметр, объединяются под термином «бронхиального дерева».
Стенки бронхов состоят из нескольких слоёв:
- внешнего (адвентиционного), включающего соединительную ткань;
- фиброзно-хрящевого;
- подслизистого, в основе которого лежит рыхлая волокнистая ткань.
Внутренний слой слизистый, включает в себя мышцы и цилиндрический эпителий.
Бронхи выполняют в организме незаменимые функции:
- Доставляют воздушные массы к лёгким.
- Очищают, увлажняют и согревают вдыхаемый человеком воздух.
- Поддерживают работу иммунной системы.
Данный орган в значительной степени обеспечивает образование кашлевого рефлекса, благодаря которому из организма выводятся мелкие посторонние тела, пыль и вредные микробы.
Завершающий орган дыхательной системы – лёгкие
Отличительной особенностью строения лёгких является парный принцип. Каждое лёгкое включает в себя несколько долей, количество которых неодинаково (3 в правом и 2 в левом). Кроме этого, они имеют различные форму и размер. Так, правое лёгкое более широкое и короткое, тогда как левое, тесно соседствующее с сердцем, более узкое и удлинённое.
Парный орган завершает собой дыхательную систему, густо пронизывается «ветвями» бронхиального дерева. В альвеолах лёгких осуществляются жизненно важные газообменные процессы. Суть их состоит в переработке кислорода, поступающего во время вдыхания, в углекислый газ, выводимый во внешнюю среду с выдохом.
Кроме обеспечения дыхания, лёгкие выполняют в организме другие важные функции:
- поддерживают в пределах допустимой нормы кислотно-щелочной баланс;
- принимают участие в выведении паров алкоголя, различных токсинов, эфиров;
- участвуют в ликвидации излишков жидкости, испаряют до 0,5 л воды в сутки;
- помогают полноценному свёртыванию крови (коагуляции);
- задействуются в работе иммунной системы.
Медики констатируют – с возрастом функциональные возможности верхних и нижних дыхательных путей ограничиваются. Постепенное старение организма приводит к понижению уровня вентиляции лёгких, уменьшению глубины дыхания. Также меняется форма грудной клетки, степень её подвижности.
Чтобы избежать раннего ослабления дыхательной системы и максимально продлить её полноценные функции, рекомендуется отказаться от курения, злоупотребления алкоголем, сидячего образа жизни, проводить своевременное, качественное лечение инфекционных и вирусных заболеваний, поражающих верхние и нижние дыхательные пути .
Дыхание – совокупность процессов, обеспечивающих непрерывное снабжение всех органов и тканей тела кислородом и удаление из организма постоянно образующегося в процессе обмена веществ углекислого газа.
В процессе дыхания различают несколько этапов:
1) внешнее дыхание, или вентиляция легких – обмен газов между альвеолами легких и атмосферным воздухом;
2) обмен газов в легких между альвелярным воздухом и кровью;
3) транспорт газов кровью, т. е. процесс переноса кислорода от легких к тканям и углекислого газа от тканей к легким;
4) обмен газов между кровью капилляров большого круга кровообращения и клетками тканей;
5) внутреннее дыхание – билогическое окисление в митохондриях клетки.
Основная функция дыхательной системы – обеспечение поступления кислорода в кровь и удаление из крови углекислого газа.
Из других функций дыхательной системы можно отметить:
– Участие в процессах терморегуляции. Температура вдыхаемого воздуха в определенной мере влияет на температуру тела. Вместе с выдыхаемым воздухом организм отдает во внешнюю среду тепло, охлаждаясь, если это возможно (если температура окружающей среды ниже температуры тела).
– Участие в процессах выделения. Вместе с выдыхаемым воздухом из организма помимо углекислого газа удаляются пары воды, а также пары некоторых других веществ (например, этилового спирта при алкогольном опьянении).
– Участие в иммунных реакциях. Некоторые клетки легких и дыхательных путей обладают способностью обезвреживать болезнетворные бактерии, вирусы и другие микроорганизмы.
Специфическими функциями дыхательных путей (носоглотки, гортани, трахеи и бронхов) являются:
– согревание или охлаждение вдыхаемого воздуха (в зависимости от температуры окружающего воздуха);
– увлажнение вдыхаемого воздуха (для предотвращения высыхания легких);
– очищение вдыхаемого воздуха от инородных частиц – пыли и других.
Органы дыхания человека представлены воздухоносными путями, по которым проходит вдыхаемый и выдыхаемый воздух, и легкими, где происходит обмен газов (рис. 14).
Носовая полость. Дыхательные пути начинаются носовой полостью, которая отделена от ротовой полости спереди твердым, а сзади мягким нёбом. Носовая полость имеет костный и хрящевой остов и сплошной перегородкой делится на правую и левую части. Тремя носовыми раковинами она разделена на носовые ходы: верхний, средний и нижний, по которым проходит вдыхаемый и выдыхаемый воздух.
Слизистая оболочка носа содержит ряд приспособлений для обработки вдыхаемого воздуха.
Во-первых, она покрыта мерцательным эпителием, реснички которого образуют сплошной ковер, на который оседает пыль. Благодаря мерцанию ресничек осевшая пыль изгоняется из носовой полости. Задержанию инородных частиц способствуют и волоски, находящиеся у наружного края носовых отверстий.
Во-вторых, слизистая оболочка содержит слизистые железы, секрет которых обволакивает пыль и способствует ее изгнанию, а также увлажняет воздух. Слизь, находящаяся в носовой полости, обладает бактерицидными свойствами – в ней содержится лизоцим – вещество, которое понижает способность бактерий к размножению или убивает их.
В-третьих, слизистая оболочка богата венозными сосудами, которые могут набухать при различных условиях; повреждение их служит поводом к носовым кровотечениям. Значение этих образований состоит в том, чтобы обогревать проходящую через нос струю воздуха. Специальными исследованиями установлено, что при прохождении через носовые ходы воздуха с температурой от +50 до –50°С и влажностью от 0 до 100% в трахею всегда попадает воздух, «приведенный» к 37°С и 100% влажности.
На поверхность слизистой из кровеносных сосудов выходят лейкоциты, которые тоже выполняют защитную функцию. Осуществляя фагоцитоз, они погибают, и поэтому в слизи, выделяющейся из носа, содержится много погибших лейкоцитов.
Рис. 14. Строение дыхательной системы человека
Из носовой полости воздух проходит в носоглотку, откуда он переходит в носовую часть глотки, а затем в гортань.
Рис. 15. Строение гортани человека
Гортань. Гортань располагается впереди гортанной части глотки на уровне IV – VI шейных позвонков и образована хрящами: непарными – щитовидным и перстневидным, парными – черпаловидными, рожковидными и клиновидными (рис. 15). К верхнему краю щитовидного хряща прикрепляется надгортанник, который закрывает вход в гортань во время глотания и тем препятствует попаданию в нее пищи. От щитовидного хряща к черпаловидному (спереди назад) идут две голосовые связки. Пространство между ними называют голосовой щелью.
Рис. 16. Строение трахеи и бронхи человека
Трахея. Трахея, являясь продолжением гортани, начинается на уровне нижнего края VI шейного позвонка и оканчивается на уровне верхнего края V грудного позвонка, где она делится на два бронха – правый и левый. Место деления трахеи называется бифуркацией трахеи. Длина трахеи колеблется от 9 до 12 см, поперечный диаметр в среднем 15 – 18 мм (рис. 16).
Трахея состоит из 16 – 20 неполных хрящевых колец, соединенных фиброзными связками, каждое кольцо простирается лишь на две трети окружности. Хрящевые полукольца придают упругость дыхательным путям и делают их неспадающимися и тем самым легко проходимыми для воздуха. Задняя, перепончатая стенка трахеи, уплощена и содержит пучки гладкой мышечной ткани, идущие поперечно и продольно и обеспечивающие активные движения трахеи при дыхании, кашле и т.п. Слизистая оболочка гортани и трахеи покрыта мерцательным эпителием (за исключением голосовых связок и части надгортанника) и богата лимфоидной тканью и слизистыми железами.
Бронхи. Трахея делится на два бронха, которые входят в правое и левое легкие. В легких бронхи древовидно ветвятся на более мелкие бронхи, которые входят в легочные дольки и образуют еще более мелкие дыхательные ветви – бронхиолы. Мельчайшие дыхательные бронхиолы диаметром около 0,5 мм разветвляются на альвеолярные ходы, которые заканчиваются альвеолярными мешочками. Альвеолярные ходы и мешочки на стенках имеют выпячивания в виде пузырьков, которые называют альвеолами. Диаметр альвеол равен 0,2 – 0,3 мм, а их количество достигает 300 – 400 млн., благодаря чему создается большая дыхательная поверхность легких. Она достигает 100 – 120 м 2 .
Альвеолы состоят из очень тонкого плоского эпителия, который снаружи окружен сетью мельчайших, тоже тонкостенных, кровеносных сосудов, что облегчает обмен газов.
Легкие располагаются в герметически закрытой грудной полости. Задняя стенка грудной полости образована грудным отделом позвоночника и отходящими от позвонков, подвижно присоединенными ребрами. С боков она образована ребрами, спереди – ребрами и грудиной. Между ребрами располагаются межреберные мышцы (наружные и внутренние). Снизу грудная полость отделяется от брюшной полости грудобрюшной преградой, или диафрагмой, куполообразно изогнутой в грудную полость.
У человека два легких – правое и левое. Правое легкое состоит из трех долей, левое – из двух. Суженную верхнюю часть легких называют верхушкой, а расширенную нижнюю – основанием. Различают ворота легкого – углубление на их внутренней поверхности, через которое проходят бронхи, кровеносные сосуды (легочная артерия и две легочные вены), лимфатические сосуды и нервы. Совокупность этих образований носит название корня легкого.
Ткань легкого состоит из мелких структур, называемых легочными дольками, которые представляют собой небольшие пирамидальной формы (0,5 - 1,0 см в поперечнике) участки легкого. Бронхи, входящие в легочную дольку – конечные бронхиолы – делятся на 14 – 16 дыхательных бронхиол. На конце каждой из них имеется тонкостенное расширение – альвеолярный ход. Система дыхательных бронхиол с их альвеолярными ходами является функциональной единицей легких и носит название ацинус .
Легкие покрыты оболочкой – плеврой , которая состоит из двух листков: внутреннего (висцерального) и наружного (париетального) (рис. 17). Внутренний листок плевры покрывает легкие и является их наружной оболочкой, которая по корню легко переходит в наружный листок плевры, выстилающий стенки грудной полости (является ее внутренней оболочкой). Таким образом, между внутренним и наружным листками плевры образуется герметически замкнутое мельчайшее капиллярное пространство, которое называют плевральной полостью. В ней находится небольшое количество (1 – 2 мл) плевральной жидкости, которая смачивает листки плевры и облегчает их скольжение относительно друг друга.
Рис. 17. Строение легкого человека
Одной из основных причин смены воздуха в легких является изменение объема грудной и плевральной полостей. Легкие пассивно следуют за изменением их объема.
Механизм акта вдоха и выдоха
Обмен газов между атмосферным воздухом и воздухом, находящимся в альвеолах, происходит благодаря ритмическому чередованию актов вдоха и выдоха. В легких нет мышечной ткани, и поэтому активно они сокращаться не могут. Активная роль в акте вдоха и выдоха принадлежит дыхательным мышцам. При параличе дыхательных мышц дыхание становится невозможным, хотя органы дыхания при этом не поражены.
Акт вдоха, или инспирация – активный процесс, который обеспечивается увеличением объема грудной полости. Акт выдоха, или экспирация – пассивный процесс, происходящий в результате уменьшения объема грудной полости. Фазы вдоха и следующего за ним выдоха составляют дыхательный цикл . Во время вдоха атмосферный воздух через воздухоносные пути поступает в легкие, при выдохе часть воздуха покидает их.
В осуществлении вдоха принимают участие наружные косые межреберные мышцы и диафрагма (рис. 18). При сокращении наружных косых межреберных мышц, которые идут сверху вперед и вниз, ребра поднимаются, и при этом увеличивается объем грудной полости за счет смещения грудины вперед и отхождения боковых частей ребер в стороны. Диафрагма, сокращаясь, занимает более плоское положение. При этом несжимаемые органы брюшной полости оттесняются вниз и в стороны, растягивая стенки брюшной полости. При спокойном вдохе купол диафрагмы спускается приблизительно на 1,5 см, соответственно увеличивается вертикальный размер грудной полости.
При очень глубоком дыхании в акте вдоха участвует ряд вспомогательных дыхательных мышц: лестничные, большая и малая грудные, передняя зубчатая, трапециевидная, ромбовидные, поднимающая лопатку.
Легкие и стенка грудной полости покрыты серозной оболочкой – плеврой, между листками которой имеется узкая щель – плевральная полость, содержащая серозную жидкость. Легкие постоянно находятся в растянутом состоянии, потому что давление в плевральной полости отрицательное. Оно обусловлено эластической тягой легких, т. е. постоянным стремлением легких уменьшить свой объем. В конце спокойного выдоха, когда почти все дыхательные мышцы расслаблены, давление в плевральной полости приблизительно равно -3 мм рт. ст., т. е. ниже атмосферного.
Рис. 18. Мышцы, обеспечивающие вдох и выдох
При вдохе вследствие сокращения дыхательных мышц объем грудной полости увеличивается. Давление в плевральной полости становится более отрицательным. К концу спокойного вдоха оно снижается до -6 мм рт. ст. В момент глубокого вдоха оно может достигать -30 мм рт. ст. Легкие расширяются, их объем увеличивается, и в них засасывается воздух.
У разных людей преимущественное значение в осуществлении акта вдоха могут иметь межреберные мышцы или диафрагма. Поэтому говорят о разных типах дыхания: грудном, или реберном и брюшном, или диафрагмальном. Установлено, что у женщин в основном преобладает грудной тип дыхания, а у мужчин – брюшной.
При спокойном дыхании выдох осуществляется за счет эластической энергии, накопленной во время предшествующего вдоха. Когда дыхательные мышцы расслабляются, ребра пассивно возвращаются в исходное положение. Прекращение сокращения диафрагмы приводит к тому, что она занимает свое прежнее куполообразное положение за счет давления на нее со стороны органов брюшной полости. Возвращение ребер и диафрагмы в исходное положение приводят к уменьшению объема грудной полости, а, следовательно, к уменьшению в ней давления. Одновременно при возвращении ребер в исходное положение давление в плевральной полости повышается, т. е. в ней уменьшается отрицательное давление. Все эти процессы, обеспечивающие повышение давления в грудной и плевральной полости, приводят к тому, что легкие сдавливаются, и из них пассивно выходит воздух – осуществляется выдох.
Усиленный выдох является активным процессом. В его осуществлении принимают участие: внутренние межреберные мышцы, волокна которых идут в противоположном направлении по сравнению с наружными: снизу вверх и вперед. При их сокращении ребра опускаются вниз, и объем грудной полости уменьшается. Усиленному выдоху способствует также сокращение мышц брюшного пресса, в результате чего объем брюшной полости уменьшается и повышается в ней давление, которое через органы брюшной полости передается на диафрагму и поднимает ее. Наконец, мышцы пояса верхних конечностей, сокращаясь, сдавливают в верхней части грудную клетку и уменьшают ее объем.
В результате уменьшения объема грудной полости в ней увеличивается давление, вследствие чего воздух выталкивается из легких – происходит активный выдох. На вершине выдоха давление в легких может быть больше атмосферного на 3 – 4 мм рт. ст.
Акты вдоха и выдоха ритмически сменяют друг друга. Взрослый человек делает 15 – 20 циклов в минуту. Дыхание физически тренированных людей более редкое (до 8 – 12 циклов в минуту) и глубокое.
Дыхательная система (ДС) выполняет важнейшую роль, снабжая организм кислородом воздуха, который используется всеми клетками организма для получения энергии из «топлива» (например, глюкозы) в процессе аэробного дыхания. При дыхании также выводится основной продукт жизнедеятельности – диоксид углерода. Энергия, выделяемая в процессе окисления при дыхании, используется клетками для протекания многих химических реакций, которые в совокупности называются метаболизмом. Эта энергия поддерживает жизнь клеток. ДС имеет два отдела: 1)дыхательные пути, по которым воздух поступает в легкие и выходит из них, и 2)легких, где кислород диффундирует в кровеносную систему, а диоксид углерода выводится из потока крови. Дыхательные пути делятся на верхние (полость носа, глотка, гортань) и нижние (трахея и бронхи). Органы дыхания к моменту рождения ребенка морфологически несовершенны и в течение первых лет жизни они растут и дифференцируются. К 7 годам формирование органов заканчивается и в дальнейшем продолжается только их увеличение. Особенности морфологического строения органов дыхания:
Тонкая, легкоранимая слизистая;
Недостаточно развитые железы;
Сниженная продукция Ig А и сурфактанта;
Богатый капиллярами подслизистый слой, состоящий преимущественно из рыхлой клетчатки;
Мягкий, податливый хрящевой каркас нижних отделов дыхательных путей;
Недостаточное количество в дыхательных путях и легких эластической ткани.
Носовая полость обеспечивает прохождение воздуха во время дыхания. В носовой полости вдыхаемый воздух согревается, увлажняется и фильтруется.Нос у детей первых 3 лет жизни мал, полости его недоразвиты, носовые ходы узкие, раковины толстые. Нижний носовой ход отсутствует и формируется только к 4 годам. При насморке легко возникает отек слизистой, затрудняя носовое дыхание и вызывая одышку. Придаточные пазухи носа не сформированы, поэтому у детей раннего возраста крайне редко бывают синуситы. Слезно-носовой канал широкий, что способствует легкому проникновению инфекции из носовой полости в конъюнктивальный мешок.
Глотка относительно узкая, слизистая её нежная, богата кровеносными сосудами, поэтому даже небольшое воспаление вызывает отек и сужение просвета. Небные миндалины у новорожденных отчетливо выражены, но не выступают за пределы небных дужек. Сосуды миндалин и лакуны плохо развиты, что обусловливает довольно редкое заболевание ангиной у детей раннего возраста. Евстахиева труба короткая и широкая, что часто приводит к проникновению секрета из носоглотки в среднее ухо и заболеванию отитом.
Гортань воронкообразной формы, относительно длиннее, чем у взрослых, хрящи её мягкие и податливые. Голосовая щель узкая, голосовые связки относительно короткие. Слизистая тонкая, нежная, богата кровеносными сосудами и лимфоидной тканью, что способствует частому развитию у детей раннего возраста стеноза гортани. Надгортанник у новорожденного мягкий, легко сгибается, теряя при этом способность герметично прикрывать вход в трахею. Этим и объясняется склонность новорожденных к аспирации в дыхательные пути при рвоте и срыгивании. Неправильное расположение и мягкость хряща надгортанника могут привести к функциональному сужению входа в гортань и появлению шумного (стридорозного) дыхания. По мере роста гортани и уплотнения хряща стридор может самостоятельно пройти.
Трахея у новорожденного имеет воронкообразную форму, поддерживается незамкнутыми хрящевыми кольцами и широкой мышечной мембраной. Сокращение и расслабление мышечных волокон изменяют её просвет, что наряду с подвижностью и мягкостью хрящей приводит к её спадению на выдохе, вызывая экспираторную одышку или хриплое (стридорозное) дыхание. Симптомы стридора исчезают к 2 годам.
Бронхиальное дерево к моменту рождения ребенка сформировано. Бронхи узкие, хрящи их податливые, мягкие, т.к. основу бронхов, как и трахеи составляют полукольца, соединенные фиброзной мембраной. Угол отхождения бронхов от трахеи у детей раннего возраста одинаков, поэтому инородные тела легко попадают и в правый и в левый бронх, а затем левый бронх отходит под углом 90 ̊, а правый как бы является продолжением трахеи. В раннем возрасте очистительная функция бронхов недостаточная, волнообразные движения мерцательного эпителия слизистой бронхов, перистальтика бронхиол, кашлевой рефлекс выражены слабо. В мелких бронхах быстро возникает спазм, что предрасполагает к частому возникновению бронхиальной астмы и астматического компонента при бронхитах и пневмониях в детском возрасте.
Легкие у новорожденных недостаточно сформированы. Терминальные бронхиолы заканчиваются не гроздью альвеол, как у взрослого, а мешочком, из краев которых формируются новые альвеолы, количество и диаметр которых увеличиваются с возрастом, нарастает ЖЕЛ. Межуточная (интерстициальная) ткань легких рыхлая, содержит мало соединительнотканных и эластических волокон, хорошо кровоснабжается, содержит мало сурфактанта (поверхностно-активное вещество, покрывающее тонкой пленкой внутреннюю поверхность альвеол и препятствующее их спадению на выдохе), что предрасполагает к эмфиземе и ателектазированию легочной ткани.
Корень легкого состоит из крупных бронхов, сосудов и лимфатических узлов, реагирующих на внедрение инфекции.
Плевра хорошо снабжена кровеносными и лимфатическими сосудами, относительно толстая, легко растяжимая. Париетальный листок слабо зафиксирован. Скопление жидкости в плевральной полости вызывает смещение органов средостения.
Диафрагма расположена высоко, её сокращения увеличивают вертикальный размер грудной клетки. Метеоризм, увеличение размеров паренхиматозных органов затрудняют движение диафрагмы и ухудшают вентиляцию легких.
В различные периоды жизни дыхание имеет свои особенности:
1.поверхностный и частый характер дыхания(после рождения 40-60 в мин, 1-2 года30-35 в мин, в 5-6 лет около 25 в мин, в 10 лет 18-20 в мин, у взрослых 15-16 в мин);
Соотношение ЧДД: ЧСС у новорожденных 1: 2,5-3; у детей более старшего возраста 1: 3,5-4; у взрослых 1: 4.
2. аритмия (неправильное чередование пауз между вдохом и выдохом) в первые 2-3 недели жизни новорожденного, что связано с несовершенством дыхательного центра.
3. тип дыхания зависит от возраста и пола (в раннем возрасте брюшной (диафрагмальный) тип дыхания, в 3-4 года преобладает грудной тип, в 7-14 лет у мальчиков устанавливается брюшной, а у девочек грудной).
Для исследования функции дыхания определяют ЧДД в покое и при физической нагрузке, измеряют размеры грудной клетки и её подвижность (в покое, во время вдоха и выдоха), определяют газовый состав и КОСкрови; детям старше 5 лет проводят спирометрию.
Домашнее задание.
Изучить конспект лекции и ответить на следующие вопросы:
1.назовите отделы нервной системы и опишите особенности её строения.
2. опишите особенности строения и функционирования головного мозга.
3. опишите особенности строения спинного мозга и периферической нервной системы.
4.строение вегетативной нервной системы; строение и функции органов чувств.
5.назовите отделы дыхательной системы, опишите особенности её строения.
6.назовите отделы верхних дыхательных путей и опишите особенности их строения.
7. назовите отделы нижних дыхательных путей и опишите особенности их строения.
8.перечислите функциональные особенности органов дыхания у детей в различные возрастные периоды.
Без еды человек может прожить несколько недель, без воды - только несколько дней, а без воздуха через 4 минуты наступает повреждение клеток мозга и в дальнейшем смерть. нашего организма - это поистине чудесное устройство.
Как работает человека?
Дыхательный тракт состоит из связанных между собой проходов и трубочек. Какой путь проходит воздух, прежде чем достигнет легких? Этот длинный путь начинается, когда воздух через рот или нос попадает в глотку. Как известно, в глотке дыхательный и пищеварительный пути перекрещиваются. Чтобы пища или жидкость во время глотания не попала в дыхательные пути, существует маленькая крышка, известная под названием надгортанник, закрывающая вход в них.
Через гортань мимо воздух устремляется в трахею или дыхательное горло (ее длина 12 см). На всей своей длине трахея укреплена приблизительно двадцатью хрящами подковообразной формы. В конце трахея разделена на две трубки по 2,5 см - главные бронхи. Они входят в правое и левое легкое, где разветвляются на многие бронхи.
Разветвление бронхов напоминает структуру дерева со стволом, ветвями и тонкими ветками и веточками. Каждое новое ответвление становится все тоньше. Воздух направляется в маленькие веточки - мелкие сосуды диаметром до 1 мм, называемые бронхиолами.
Дальше воздух заполняет 300 000 еще более мелких каналов - мешочки альвеол. Они гроздьями располагаются в легких и выглядят, словно мельчайшие пузырьки. Здесь завершается древовидная дыхательная система, и воздух достигает конечного места назначения.
Строение легких - главного органа дыхательной системы
Стоит упомянуть, насколько идеально расположены в нашем теле легкие - по обеим сторонам от сердца. Правое легкое включает в себя три доли, а левое - две. Хирургам помогает такая анатомия: дыхательная система будет довольно успешно работать даже после того, если будет удалена какая-то больная доля легкого.
Легочная ткань напоминает структуру губки. Своей нижней частью легкие прилегают к диафрагме. Эта крепкая мышечная перегородка, отделяющая грудную полость от брюшной полости. Диафрагму называют самой важной мышцей дыхания, она участвует в работе постоянного расширения и сужения легких.
Каждое легкое покрывает тонкая оболочка - плевра. Внутренняя сторона грудной клетки также покрыта подобной оболочкой. Между слоями находится смазывающая жидкость. Благодаря такому строению и легкие, и грудная клетка свободно скользят во время дыхания.
Конечное преддверие вдыхаемого воздуха
Когда воздух достигает альвеол, то он соприкасается с сетью тончайших кровеносных сосудов - легочных капилляров. Эритроциты крови (красные кровяные тельца) могут пройти по капиллярам только по одному, настолько узки их диаметры. Сквозь тончайшие стенки (0,5 мкм) переходит в альвеолу. Кислород же покидает альвеолы, поглощаясь эритроцитами.
Только три четверти одной секунды красная клетка крови остается в капиллярах. За это короткое время углекислый газ и кислород успевают поменяться местами. Этот удивительный процесс газообмена назван диффузией. Кровь, обогатившись кислородом, попадает в легочные вены и достигает левой половины сердца и оттуда перекачивается по всему телу.
Представьте, всей крови потребуется только минута, чтобы полностью была пройдена вся эта сложная дыхательная эстафета!
Дыхание - это автоматическая система
Здоровые легкие автоматически приблизительно 14 раз в минуту вбирают в себя воздух во время дыхания. Хотя эту автоматику можно сознательно приостановить, но это возможно сделать лишь на пару минут. Например, это необходимо во время ныряния или в загазованном помещении, но после этого времени легкие согласно заложенной в них гениальной программе неизбежно вновь перейдут в автоматический режим работы. Где же находится центр управления этой «автоматикой»? В стволе головного мозга особые рецепторы следят за содержанием углекислоты в крови. Когда уровень превысит допустимую отметку, мозг пошлет сигналы через сеть нервов и дыхательные мышцы будут принудительно активированы организмом.
Какое же это чудо - дыхательная система, подаренная нам Создателем!
