ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.12.2023
Просмотров: 981
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
МЕХАНИЗМ ВДОХА И ВЫДОХА
Вдох (инспирация) совершается вследствие увеличения объёма грудной клетки в трёх направлениях: вертикальном, сагиттальном (переднезаднем) и фронтальном. Размеры грудной полости изменяются благодаря сокращению дыхательных мышц (межрёберных мышц и диафрагмы), импульсы к которым посылает дыхательный центр. К вспомогательным мышцам вдоха, которые помогают при одышке, относят все мышцы, начинающиеся от черепа, позвоночника и костей плечевого пояса, способные поднять рёбра. Главные вспомогательные дыхательные мышцы:
-
большие и малые грудные; -
лестничные; -
грудино-ключично-сосцевидные; -
передние зубчатые.
В зависимости от преимущественного участия в акте вдоха мышц грудной клетки и диафрагмы, различают грудной (рёберный) и брюшной (диафрагмальный) типы дыхания. У мужчин преобладает брюшной тип дыхания, у женщин — грудной.
При вдохе лёгкие пассивно следуют за расширяющейся грудной клеткой. Дыхательная поверхность лёгких увеличивается, давление в них снижается (на 2 мм рт. Ст. ниже атмосферного). Это способствует поступлению воздуха в лёгкие. Во время вдоха увеличивается объём плевральной полости: давление в ней снижается и становится отрицательным (на 9 мм рт. Ст. ниже атмосферного). Во время вдоха преодолевается эластическая тяга лёгких. Быстрому выравниванию
377
Учебный модуль 15. Процесс дыхания
Анатомия и физиология
давления в лёгких препятствует голосовая щель, так как в этом месте воздухопроводящие пути сужены. Только на высоте вдоха расширенные альвеолы целиком заполняются воздухом.
Выдох (экспирация)
происходит в результате расслабления наружных межрёберных мышц, опускания рёбер и поднятия купола диафрагмы. При этом грудная клетка возвращается в исходное положение, и дыхательная поверхность лёгких уменьшается. К важнейшим вспомогательным мышцам выдоха относят мышцы живота, оттягивающие рёбра вниз и сдавливающие органы брюшной полости, которые вслед за диафрагмой поднимаются вверх. Сужение воздухоносных путей в области голосовой щели обусловливает медленный выход воздуха из лёгких. В начале фазы выдоха давление в лёгких становится на 3—4 мм рт. Ст. Выше атмосферного, что облегчает выход воздуха из них в окружающую среду. Уменьшению объёма лёгких помогает их эластическая тяга.
ЛЕГОЧНЫЕ ОБЪЕМЫ
Для исследования функционального состояния аппарата внешнего дыхания широко используют определение лёгочных объёмов с помощью специальных приборов: спирометра и спирографа. Спирографи- ческий метод позволяет регистрировать величину лёгочных объёмов графически (в виде кривой, рис. 15-6).
Рис. 15-6. Дыхательные движения и лёгочные объёмы: 1 — дыхательный объём в покое; 2 — резервный объём вдоха; 3 — резервный объём выдоха; 4 — остаточный воздух; 5 — воздух вредного пространства; 6 — дыхательный объём при форсированном дыхании; 7 — жизненная ёмкость лёгких
Дыхательный объём. В состо-
янии покоя человек вдыхает
и выдыхает около 500 мл (300—
600 мл) воздуха, что составля-
ет дыхательный объём. Следует
иметь в виду, что не весь объём
вдыхаемого воздуха (500 мл)
достигает альвеол. Часть его (140—
150 мл) остаётся в мёртвом про-
странстве — в дыхательных путях.
Таким образом, при спокойном
дыхании в альвеолы попадает не
500 мл воздуха, а 350 мл.
Резервные объёмы вдоха и
выдоха. После спокойного вдоха
человек может вдохнуть ещё
1500—2000 мл — резервный объём
вдоха
, а после спокойного выдоха
может выдохнуть ещё 1500 мл —
резервный объём выдоха.
378
Жизненная ёмкость лёгких — совокупность дыхательного объёма, резервных объёмов вдоха и выдоха. Это объём воздуха, который человек может максимально вдохнуть после максимального выдоха. Для взрослого здорового мужчины жизненная ёмкость лёгких в среднем составляет 4000—5000 мл.
Остаточный объём. После максимально глубокого выдоха лёгкие не освобождаются полностью от всего воздуха; в них остаётся 1000— 1500 мл воздуха, что и составляет остаточный объём.
Общая ёмкость лёгких состоит из жизненной ёмкости лёгких и остаточного объёма воздуха.
Резервы внешнего дыхания, обеспечивающие вентиляцию лёгких, велики. Так, в покое частота дыхательных движений человека составляет 16—20 в минуту, дыхательный объём лёгких — 0,5 л.
ЛЁГОЧНАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ, ЕЁ ТИПЫ
Лёгочная вентиляция (минутный объём дыхания) — количество воздуха, обмениваемое в минуту, что определяют путём умножения дыхательного объёма на число дыханий в минуту. У взрослого человека в состоянии покоя лёгочная вентиляция составляет 6—8 л/мин, при средней мышечной работе — 80 л/мин, при тяжёлой физической работе — 120—150 л/мин.
На основе учёта парциального давления газов в альвеолах для разных типов вентиляции применяют следующие термины:
-
гипервентиляция — усиленная вентиляция, превышающая метаболические потребности организма (парциальное давление углекислоты меньше 40 мм рт.ст.); -
гиповентиляция — пониженная вентиляция (парциальное давление углекислоты больше 40 мм рт.ст.); -
повышенная вентиляция — любое увеличение альвеолярной вентиляции по сравнению с уровнем покоя, независимо от парциального давления газов в альвеолах; -
гиперпноэ — увеличение глубины дыхания; -
тахипноэ — увеличение частоты дыхания; -
апноэ — остановка дыхания.
СОСТАВ ВДЫХАЕМОГО, ВЫДЫХАЕМОГО И АЛЬВЕОЛЯРНОГО ВОЗДУХА
Человек дышит атмосферным воздухом, содержащим 20,94% кислорода, 0,03% углекислого газа и 79,03% азота. В выдыхаемом воздухе обнаруживают 16,3% кислорода, 4% углекислого газа и 79,7% азота.
379
Учебный модуль 15. Процесс дыхания
Анатомия и физиология
Состав выдыхаемого воздуха непостоянен и зависит от интенсивности обмена веществ, а также от частоты и глубины дыхания. Стоит задержать дыхание или сделать несколько дыхательных движений, как состав выдыхаемого воздуха изменяется. Сравнение состава вдыхаемого и выдыхаемого воздуха служит доказательством существования внешнего дыхания.
В альвеолах происходит обмен газов между воздухом и кровью, при этом в кровь диффундирует кислород, а из крови — углекислый газ. В результате в альвеолярном воздухе резко уменьшается содержание кислорода, возрастает количество углекислого газа. Процентное содержание отдельных газов в альвеолярном воздухе:
-
14,2—14,6% кислорода; -
5,2—5,7% углекислого газа; -
79,7-80% азота.
Альвеолярный воздух отличается по составу и от выдыхаемого воздуха. Это объясняется тем, что выдыхаемый воздух содержит смесь газов из альвеол и вредного пространства. В дыхательных путях газообмена не происходит, и состав воздуха не меняется.
ГАЗООБМЕН В ЛЁГКИХ
Газообмен между альвеолярным воздухом и кровью лёгочных капилляров происходит вследствие разницы парциального давления кислорода и углекислого газа в альвеолах и напряжения этих газов в крови.
Парциальное давление — часть общего давления в смеси газов, которое приходится на долю конкретного газа. Парциальное давление газа в жидкости называют
напряжением.
Поскольку парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе (106 мм рт.ст.) превышает таковое в крови лёгочных капилляров (40 мм рт.ст.), то кислород диффундирует в капилляры. С другой стороны, напряжение углекислого газа в крови капилляров (47 мм рт.ст.) больше, чем в альвеолярном воздухе (40 мм рт.ст.), поэтому углекислый газ диффундирует в альвеолы, в сторону меньшего давления.
Следует учесть, что скорость диффузии углекислого газа через стенки альвеол в 20-25 раз выше скорости диффузии кислорода, поэтому обмен углекислого газа в лёгких происходит достаточно полно, а обмен кислорода — частично. Скорость диффузии кислорода через альвеолярные стенки в кровь составляет 1/20-1/25 скорости диффузии углекислого газа, поэтому парциальное давление кислорода в крови, оттекающей от лёгких, на 6 мм рт.ст. Меньше, чем в альвеолярном воздухе.
380
ТРАНСПОРТ ГАЗОВ КРОВЬЮ
Транспорт газов осуществляется кровью и обеспечивается разностью парциального давления (напряжения) газов по пути их следования: кислорода — от лёгких к тканям, углекислого газа — от клеток к лёгким.
Кислород плохо растворим в плазме крови (всего 0,3 мл О2 в 100 мл плазмы крови), поэтому основную роль в его транспорте выполняет гемоглобин эритроцитов, образующий с ним нестойкое соединение оксигемоглобин. Гипоксемия — уменьшение концентрации кислорода в крови.
Углекислый газ транспортируется к лёгким в растворённом виде (2,5-3 мл СО2 в 100 мл крови) в виде непрочных соединений: угольной кислоты, бикарбоната натрия и бикарбоната калия. Только часть СО2 (до 25-30%) соединяется с гемоглобином, образуя нестойкое соединение — карбогемоглобин. Таким образом, при транспорте две трети СО