Физиология дыхания человека

Физиология дыхания человека

  • Кислород постоянно поглощается клетками и одновременно идет процесс удаления из организма углекислого газа, который образуется в результате биохимических реакций, протекающих в организме.
  • Кислород участвует в реакциях окисления сложных органических соединений с их конечным распадом до углекислого газа и воды, в ходе чего образуется необходимая для жизни энергия.
  • Кроме жизненно необходимого газообмена, внешнее дыхание обеспечивает другие важные функции в организме, например способность к звукообразованию.

В этом процессе участвуют мышцы гортани, дыхательные мышцы, голосовые связки и полость рта, а сам он возможен только при выдохе. Вторая важная «недыхательная» функция — обоняние.

  1. Кислород в нашем организме содержится в небольшом количестве — 2,5 — 2,8 л, причем около 15 % этого объема находится в связанном состоянии.
  2. В покое человек в минуту потребляет приблизительно 250 мл кислорода и удаляет около 200 мл углекислого газа.
  3. Таким образом, при остановке дыхания запаса кислорода в нашем организме хватает всего на несколько минут, затем наступает повреждение и гибель клеток, в первую очередь страдают клетки ЦНС.
  4. Для сравнения: без воды человек способен прожить 10-12 суток (в организме человека запас воды в зависимости от возраста составляет до 75 %), без еды — до 1,5 мес.
  5. При интенсивной физической нагрузке расход кислорода резко возрастает и может доходить до 6 л в минуту.

Дыхательная система

Физиология дыхания человекаФункцию дыхания в организме человека осуществляет дыхательная система, в которую входят органы внешнего дыхания (верхние дыхательные пути, легкие и грудная клетка, включая ее костно-хрящевой каркас и нервно-мышечную систему), органы транспорта газов кровью (сосудистая система легких, сердце) и регуляторные центры, обеспечивающие автоматизм дыхательного процесса.

Грудная клетка

Грудная клетка образует стенки грудной полости, в которой расположены сердце, легкие, трахея и пищевод.

Она состоит из 12 грудных позвонков, 12 пар ребер, грудины и соединений между ними. Передняя стенка грудной клетки короткая, она сформирована грудиной и реберными хрящами.

Задняя стенка образована позвонками и ребрами, тела позвонков расположены в грудной полости. Ребра соединены между собой и с позвоночником подвижными суставами и принимают активное участие в дыхании.

Промежутки между ребрами заполнены межреберными мышцами и связками. Изнутри грудная полость выстлана пристеночной, или париетальной, плеврой.

Дыхательные мышцы

Дыхательные мышцы подразделяют на осуществляющие вдох (инспираторные) и осуществляющие выдох (экспираторные). К основным инспираторным мышцам относят диафрагму, наружные межреберные и внутренние межхрящевые мышцы.

  • К вспомогательным инспираторным мышцам принадлежат лестничные, грудиноключично -сосцевидные, трапециевидные, большие и малые грудные.
  • К экспираторным мышцам относят внутренние межреберные, прямые, подреберные, поперечные, а также наружную и внутреннюю косые мышцы живота.
  • Разум — хозяин чувств, а дыхание — хозяин разума.

Диафрагма

Физиология дыхания человека

  1. Эта обширная изогнутая (выпуклостью кверху) пластина полностью разграничивает брюшную и грудную полости.
  2. Диафрагма — главная дыхательная мышца и важнейший орган брюшного пресса.
  3. В ней выделяют сухожильный центр и три мышечные части с названиями по тем органам, от которых они начинаются, соответственно выделяют реберную, грудинную и поясничную области.
  4. При сокращении купол диафрагмы удаляется от стенок грудной клетки и уплощается, за счет чего увеличивается объем грудной полости и уменьшается объем брюшной полости.
  5. При одновременном сокращении диафрагмы с мышцами брюшного пресса повышается внутрибрюшное давление.
  6. Следует учесть, что к сухожильному центру диафрагмы крепятся париетальная плевра, перикард и брюшина, то есть перемещение диафрагмы смещает органы грудной и брюшной полости.

Дыхательные пути

К дыхательным путям относят путь, который воздух проходит от носа до альвеол.

Их делят на воздухоносные пути, расположенные вне грудной полости (это носовые ходы, глотка, гортань и трахея) и внутригрудные дыхательные пути (трахея, главные и долевые бронхи).

Процесс дыхания условно можно разделить на три этапа:

  • •   внешнее, или легочное, дыхание человека;
  • •   транспорт газов кровью (транспортировка кислорода кровью к тканям и клеткам, одновременно удаление из тканей углекислого газа);
  • •   тканевое (клеточное) дыхание, которое осуществляется непосредственно в клетках в специальных органеллах.

Внешнее дыхание человека

Физиология дыхания человека

  1. В процессе внешнего дыхания принимают участие собственно аппарат дыхания, включающий воздухоносные пути (нос, глотка, гортань, трахея), легкие и инспираторные (дыхательные) мышцы, расширяющие грудную клетку во всех направлениях.
  2. Подсчитано, что в среднем суточная вентиляция легких составляет около 19 000-20 000 л воздуха, а за год через легкие человека проходит более 7 млн л воздуха.
  3. Легочная вентиляция обеспечивает газообмен в легких и снабжается благодаря чередованию вдоха (инспирации) и выдоха (экспирации).
  4. Вдох — это активный процесс за счет инспираторных (дыхательных) мышц, основные из которых — диафрагма, наружные косые межреберные мышцы и внутренние межхрящевые мышцы.
  5. Диафрагма — это мышечно-сухожильное образование, разграничивающее брюшную и грудную полости, при ее сокращении увеличивается объем грудной клетки.
  6. При спокойном дыхании диафрагма смещается вниз на 2-3 см, а при глубоком форсированном экскурсия диафрагмы может достигать 10 см.

При вдохе за счет расширения грудной клетки пассивно увеличивается объем легких, давление в них становится ниже атмосферного, что дает возможность проникать в них воздуху. Во время вдоха воздух первоначально проходит через нос, глотку и затем поступает в гортань. Носовое дыхание у человека очень важно, так как при прохождении воздуха через нос происходит увлажнение и согревание воздуха. Кроме того, эпителий, выстилающий полость носа, способен задерживать мелкие инородные тела, поступающие с воздухом. Таким образом, воздухоносные пути также выполняют очистительную функцию.

Гортань находится в передней области шеи, сверху она соединена с подъязычной костью, снизу переходит в трахею. Спереди и с боков располагаются правая и левая доли щитовидной железы. Гортань участвует в акте дыхания, защите нижних дыхательных путей и голосообразовании, состоит из 3 парных и 3 непарных хрящей.

Из этих образований в процессе дыхания важную роль выполняет надгортанник, который предохраняет дыхательные пути от попадания инородных тел и пищи. В гортани условно выделяют три отдела. В среднем отделе расположены голосовые связки, которые образуют самое узкое место гортани — голосовую щель.

Голосовые связки играют основную роль в процессе звукообразования, а голосовая щель — при дыхательной практике.

https://www.youtube.com/watch?v=XG_E9RH5iN0

Из гортани воздух поступает в трахею. Трахея начинается на уровне 6-го шейного позвонка; на уровне 5-го грудного позвонка она делится на 2 главных бронха.

Сама трахея и главные бронхи состоят из незамкнутых хрящевых полуколец, что обеспечивает их постоянную форму и не дает им спадаться. Правый бронх шире и короче левого, расположен вертикально и служит продолжением трахеи.

Он делится на 3 долевых бронха, так как правое легкое разделяется на 3 доли; левый бронх — на 2 долевых бронха (левое легкое состоит из 2 долей)

Физиология дыхания человека

  • В стенках альвеол находится большое количество мельчайших кровеносных сосудов — капилляров, которые служат для проведения газообмена и дальнейшей транспортировки газов.
  • Бронхи с разветвлением их на более мелкие бронхи и бронхиолы (до 12-го порядка стенка бронхов включает в себя хрящевую ткань и мышцы, это препятствует спадению бронхов во время выдоха) внешне напоминают дерево.
  • К альвеолам подходят терминальные бронхиолы, которые являются разветвлением 22-го порядка.
  • Количество альвеол в организме человека достигает 700 млн, а их суммарная площадь составляет 160 м2.
  • К слову, наши легкие имеют огромный резерв; в покое человек использует не более 5 % дыхательной поверхности.
  • Газообмен на уровне альвеол идет непрерывно, он осуществляется методом простой диффузии за счет разницы парциального давления газов (процентного со-отношения давления различных газов в их смеси).
  • Процентное давление кислорода в воздухе составляет около 21 % (в выдыхаемом воздухе его содержание — приблизительно 15 %), углекислого газа — 0,03 %.
  • Видео «Газообмен в легких»:
  • Спокойный выдох — пассивный процесс за счет нескольких факторов.
  • •   После прекращения сокращения инспираторных мышц ребра и грудина опускаются (за счет силы тяжести) и грудная клетка уменьшается в объеме, соответственно, увеличивается внутригрудное давление (становится выше атмосферного) и воздух устремляется наружу.
  • •  Легкие сами по себе обладают эластической упругостью, которая направлена на уменьшение объема легких.
  • Этот механизм обусловлен наличием пленки, выстилающей внутреннюю поверхность альвеол, которая содержит сурфактант — вещество, обеспечивающее поверхностное натяжение внутри альвеол.
  • Так, при перерастяжении альвеол сурфактант ограничивает этот процесс, стремясь сократить объем альвеол, в то же время не позволяя им спадаться полностью.
  • Механизм эластической упругости легких также обеспечивается за счет мышечного тонуса бронхиол.
  • Глубокий выдох — активный процесс с участием вспомогательных мышц.
  • В качестве экспираторных мышц при глубоком выдохе выступают мышцы живота (косые, прямая и поперечные), при сокращении которых возрастает давление в брюшной полости и поднимается диафрагма.
  • К вспомогательным мышцам, обеспечивающим выдох, также можно отнести межреберные внутренние косые мышцы и мышцы, сгибающие позвоночник.

Физиология дыхания человека

Внешнее дыхание можно оценить с помощью нескольких параметров.

•   Дыхательный объем. Количество воздуха, которое в спокойном состоянии поступает в легкие. В покое норма составляет приблизительно 500-600 мл.

Объем вдоха немного больше, так как углекислого газа выдыхается меньше, чем поступает кислорода.

•  Альвеолярный объем. Часть дыхательного объема, которая участвует в газообмене.

•  Анатомическое мертвое пространство. Образуется в основном за счет верхних дыхательных путей, которые заполнены воздухом, но сами не участвуют в газообмене. Оно составляет около 30 % от дыхательного объема легких.

•  Резервный объем вдоха. Количество воздуха, которое человек может дополнительно вдохнуть после обычного вдоха (может достигать 3 л).

•   Резервный объем выдоха. Остаточный воздух, который можно выдохнуть после спокойного выдоха (у отдельных людей достигает 1,5 л).

•   Частота дыхания. В среднем составляет 14-18 дыхательных циклов в минуту. Она обычно возрастает при физической на-грузке, стрессе, беспокойстве, когда организму требуется больше кислорода.

•   Минутный объем легких. Определяется с учетом дыхательного объема легких и частоты дыхания в минуту.

  1. В нормальных условиях продолжительность фазы выдоха длиннее, чем вдоха, приблизительно в 1,5 раза.
  2. Из характеристик внешнего дыхания важен еще тип дыхания.
  3. Он зависит от того, осуществляется ли дыхание только с помощью экскурсии грудной клетки (грудной, или реберный, тип дыхания) либо в процессе дыхания основное участие принимает диафрагма (брюшной, или диафрагмальный, тип дыхания).
  4. Дыхание находится выше сознания.
  5. Для женщин более характерен грудной тип дыхания, хотя физиологически более оправдано дыхание с участием диафрагмы.
  6. При этом виде дыхания лучше вентилируются нижние отделы легких, увеличивается дыхательный и минутный объем легких, организм затрачивает меньше энергии на процесс дыхания (диафрагма движется легче, чем костно-хрящевой каркас грудной клетки).
  7. Параметры дыхания на протяжении всей жизни человека регулируются автоматически, в зависимости от потребностей в определенное время.
Читайте также:  Как быстро избавиться от нафтизиновой зависимости

Центр регуляции дыхания состоит из нескольких звеньев.

В качестве первого звена регуляции выступает необходимость поддержания на постоянном уровне напряжения кислорода и углекислого газа в крови.

https://www.youtube.com/watch?v=wpcSul0IEps

Эти параметры постоянны, при выраженных нарушениях организм может существовать всего несколько минут.

Второе звено регуляции — периферические хеморецепторы, расположенные в стенках сосудов и тканях, которые реагируют на снижение уровня кислорода крови либо на повышение уровня углекислого газа. Раздражение хеморецепторов вызывает изменение частоты, ритма и глубины дыхания.

Третье звено регуляции — собственно дыхательный центр, который состоит из нейронов (нервных клеток), расположенных на различных уровнях нервной системы.

Физиология дыхания человека

Различают несколько уровней дыхательного центра.

  • •   Спинальный дыхательный центр, расположенный на уровне спинного мозга, иннервирует диафрагму и межреберные мышцы; его значение — в изменении силы сокращения этих мышц.
  • •  Центральный дыхательный механизм (генератор ритма), находящийся в продолговатом мозге и варолиевом мосту, обладает свойством автоматизма и регулирует дыхание в покое.
  • •   Центр, расположенный в коре больших полушарий и гипоталамусе, обеспечивает регуляцию дыхания при физической нагрузке и в состоянии стресса; кора головного мозга позволяет произвольно регулировать дыхание, производить самовольную задержку дыхания, осознанно менять его глубину и ритм и так далее.
  • Следует отметить еще один важный момент: отклонение от нормального ритма дыхания обычно сопровождается изменениями со стороны других органов и систем организма.
  • Одновременно с изменением частоты дыхания часто нарушается частота сердечных сокращений и становится нестабильным артериальное давление.
  • Предлагаем к просмотру видео увлекательный и познавательный фильм «Чудо системы дыхания»:
  • Дышите правильно и будьте здоровы!

Физиология дыхания человека

Физиология дыхания человека

 Атмосфера Земли состоит на 99,9% из воздуха, водяного пара, природных (действие вулканов) и промышленных газов, твердых частиц. В результате природных факторов Земли и процессов жизнедеятельности человека, состав атмосферы в том или ином регионе планеты может подвергаться незначительным изменениям. Одной из главных составных частей атмосферы является воздух.

Воздух представляет собой смесь газов, основными компонентами которого являются: Азот (N2) – 78%; Кислород (О2) – 21%; Углекислый газ (СО2) – 0,03%; Инертные газы и другие вещества – до 1%.

В воздухе также присутствуют в незначительном количестве водород, оксид азота, озон, сероводород, водяной пар, инертные газы: аргон, неон, гелий, аргон, криптон, ксенон, радон, а также пыль и микроорганизмы.

  • Общая информация о физиологии дыхания человека
  • Поступление в организм кислорода и удаление углекислого газа обеспечивает дыхательная система человека.
  • Транспорт газов и других необходимых организму веществ обеспечивается с помощью кровеносной системы.
  • Обмен О2 и CO2 между организмом и окружающей средой осуществляется благодаря ряду последовательных процессов:
  1. Легочная вентиляция – обмен газами между окружающей средой и легкими.

  2. Легочное дыхание – обмен газами между альвеолами легких и кровью.

  3. Внутреннее (тканевое) дыхание – обмен газами между кровью и тканями тела.

Дыхательная система – совокупность органов и тканей, обеспечивающих легочную вентиляцию и легочное дыхание. Дыхательная система состоит из воздухоносных путей и собственно легких.

Воздухоносные пути включают в себя:

Физиология дыхания человека

Воздух вдыхает человек, он попадает в нос и носовую полость. В носовой полости находятся обонятельные рецепторы, с помощью которых мы различаем запахи. Также в носовой полости есть волосы, предназначенное для задержки частиц пыли, поступающего вместе с воздухом из атмосферы.

Воздух, проходя через нос и носовую полость попадает в носоглотку. Носоглотка покрыта слизистой оболочкой, обогащенной кровеносными сосудами, благодаря чему осуществляется нагрев и увлажнение воздуха.

Трахея начинается у нижнего конца гортани и спускается в грудную полость где делится на левую и правую бронхи. Входя в легкие бронхи постепенно делятся на все более мелкие трубки – бронхиолы, маленькие из которых и является последним элементом воздухоносных путей.

Наименьший структурный элемент легкого – долька, которая состоит из конечной бронхиолы и альвеолярного мешочка. Стенки легочной бронхиолы и альвеолярного мешочка образуют альвеолы.

Легкие (легочные дольки) состоят: конечные бронхиолы; альвеолярные мешочки; легочные артерии; капилляры; вены легочного круга кровообращения.

Физиология дыхания человека

Воздух, проходя через бронхи и бронхиолы, заполняет большое количество альвеол – легочных пузырьков, в которых осуществляется газообмен между кровью и альвеолярным воздухом. Стенки альвеол состоят из тонкой пленки, которая вмещает большое количество эластичных волокон.

С помощью которых альвеолярные стенки могут расширяться, тем самым увеличивать объем альвеол. Диаметр каждой альвеолы составляет около 0,2 мм. А площадь ее поверхности около 0,125 мм. В легких взрослого человека около 700 млн. альвеол. То есть, общая площадь их поверхности составляет около 90 м2.

Таким образом, дыхательная поверхность в 60-70 раз превышает поверхность кожного покрова человека. При глубоком вдохе альвеолы растягиваются, и дыхательная поверхность достигает 250 м2, превышая поверхность тела более чем в 125 раз.

  1. Процесс газообмена при дыхании
  2. Сущность процесса газообмена заключается в переходе кислорода из альвеолярного воздуха в венозную кровь, которая циркулирует по легочных капиллярах (поглощение кислорода), и в переходе углекислого газа из венозной крови в альвеолярный воздух (выделение углекислого газа).
  3. Этот обмен проходит через тонкие стенки легочных капилляров по законам диффузии, вследствие разности парциальных давлений газов в альвеолах и крови.

Обогащенная кислородом кровь из легких разносится по всей кровеносной системе, отдавая для обогащения тканям кислород и забирая от них углекислый газ.

Кислород, поступающий в кровь, доставляется во все клетки организма. В клетках происходят важные для жизни окислительные процессы. Отдавая кислород клеткам, кровь захватывает углекислоту и доставляет их в альвеолы.

Этот процесс и является внутренним, или тканевым дыханием.

Основные параметры процесса дыхания

Основным параметрами, характеризующими процесс дыхания человека, являются:

  1. жизненная емкость легких;

  2. мертвое пространство органов дыхания;

  3. частота дыхания;

  4. легочная вентиляция;

  5. доза потребления кислорода.

Жизненная емкость легких – это максимальное количество воздуха (л), которую может вдохнуть человек после максимально глубокого выдоха. Этот показатель измеряется прибором, который называется спирометр. Нормальная жизненная емкость легких взрослого человека – примерно 3,5 л.

У тренированного человека, занимающегося спортом, жизненная емкость легких составляет 4,7-5 л.

Общий объем легких человека состоит из жизненной емкости и остаточного объема. Остаточный объем, это количество воздуха, который всегда остается в легких человека после максимального выдоха. Этот объем составляет 1,5 л и его человек никогда не может удалить из органов дыхания.

Физиология дыхания человека

Как видно из диаграммы, после спокойного вдоха в легких человека находится 3,5 л воздуха, а после спокойного выдоха остается только 3 л воздуха. Таким образом, при дыхании в спокойном состоянии человек использует при каждом вдохе только 0,5 л воздуха, называется дыхательным.

После спокойного вдоха, при желании, человек может продлить вдох и дополнительно вдохнуть еще 1,5 л воздуха. Этот воздух называется дополнительным. После спокойного выдоха человек также может дополнительно выдохнуть из легких еще 1,5 л воздуха. Этот воздух называется запасным или резервным.

Таким образом, жизненная емкость легких состоит из суммы дыхательного, дополнительного и запасного объемов воздуха.

При конструировании изолирующих аппаратов с замкнутым циклом дыхания, в которых используются емкости для приготовления и хранения дыхательной смеси (дыхательные мешки), необходимо учитывать, что их объем должен быть не менее максимальную жизненную емкость легких человека. Поэтому в современных изолирующих аппаратах используются дыхательные мешки, которые имеют объем 4,5-5 л, из расчета, что в них могут работать хорошо физически развитые люди.

Во время выдоха не весь выдыхаемый воздух выходит из организма человека в окружающею среду. Часть воздуха остается в носовой полости, гортани, трахее и бронхах. Эта часть воздуха не участвует в процессе газообмена, и пространство, которое она занимает, называется мертвым пространством.

Воздух, находящийся в мертвом пространстве, содержит малую концентрацию кислорода и насыщенный углекислым газом.

При вдохе, воздух мертвого пространства, вместе с воздухом вдыхаемого, попадает в легкие человека, вредно влияет на процесс дыхания.

Поэтому мертвое пространство еще иногда называют вредным пространством. Объем мертвого пространства у взрослого человека составляет примерно 140 мл.

Каждый изолирующий аппарат также имеет своё мертвое пространство, которое в общем прилагается к мертвому пространству органов дыхания человека. Мертвое пространство изолирующих аппаратов содержат маска и дыхательные шланги. Пространство между маской и лицом спасателя (органов дыхания) называется подмасочным пространством, оно также является мертвым пространством.

Физиология дыхания человека

Легочная вентиляция (л/мин.) – Количество воздуха, вдыхаемого человеком за одну минуту.

Частота дыхания – это количество циклов (вдох-выдох), происходящих за одну минуту. Частота дыхания является не постоянной величиной и зависит от многих факторов.

  • Частота дыхания в зависимости от возраста человека
  • В зависимости от возраста человека, частота дыхания меняется и составляет:
  • у только что родившихся – 60 вдохов / мин.
  • у годовалых младенцев – 50 вдохов / мин.
  • у пятилетних детей – 25 вдохов / мин.
  • у 15–летних подростков – 12-18 вдохов / мин.

С возрастом человека, частота дыхания значительно не изменяется. Однако следует отметить, что у физически хорошо развитого человека частота дыхания уменьшается до 6-8 вдохов / мин.

При выполнении работы с физической нагрузкой, ускоряются физико-химические процессы в организме человека и возрастает потребность в большем количестве кислорода. Согласно этому, увеличивается частота дыхания, при значительной нагрузке может достигать 40 вдохов в минуту.

Однако следует помнить, что полностью используется жизненный объем легких только при частоте дыхания 15-20 вдохов / мин. При увеличении частоты дыхания возможность использования полной емкости легких уменьшается. Дыхание становится поверхностным.

При частоте дыхания 30 вдохов / мин., Емкость легких используется только на 2/3, а при 60 вдохов / мин. всего лишь на 1/4. Количество кислорода, поглощаемого человеком из воздуха при дыхании в единицу времени, называется дозой потребления кислорода. Доза потребления кислорода человеком, величина не постоянная и зависит от частоты дыхания и легочной вентиляции.

При увеличении физической нагрузки на организм человека, увеличивается частота дыхания и легочная вентиляция. Соответственно, растет доза потребления кислорода и увеличивается концентрация углекислого газа в выдыхаемом воздухе. Интересным свойством организма является то, что при вдыхании воздуха через нос в организм попадает на 25% больше кислорода, чем при вдыхании через рот.

Читайте также:  Что такое цилиндрический эпителий шейки матки

Материал с сайта fireman.club

физиология дыхание

Лекция № 13. физиология дыхания. механизмы внешнего дыхания / нормальная физиология: конспект лекций

  • 1. Сущность и значение процессов дыхания
  • 2. Аппарат внешнего дыхания. Значение компонентов
  • 3. Механизм вдоха и выдоха
  • 4.

     Понятие о паттерне дыхания

  • Дыхание является наиболее древним процессом, с помощью которого осуществляется регенерация газового состава внутренней среды организма. В результате органы и ткани снабжаются кислородом, а отдают углекислый газ.

    Дыхание используется в окислительных процессах, в ходе которых образуется энергия, расходующаяся на рост, развитие и жизнедеятельность. Процесс дыхания состоит из трех основных звеньев – внешнего дыхания, транспорта газов кровью, внутреннего дыхания.

    Внешнее дыхание представляет собой обмен газов между организмом и внешней средой. Оно осуществляется с помощью двух процессов – легочного дыхания и дыхания через кожу.

    https://www.youtube.com/watch?v=6GRi11KnJOk

    Легочное дыхание заключается в обмене газов между альвеолярным воздухом и окружающей средой и между альвеолярным воздухом и капиллярами. При газообмене с внешней средой поступает воздух, содержащий 21 % кислорода и 0,03—0,04 % углекислого газа, а выдыхаемый воздух содержит 16 % кислорода и 4 % углекислого газа.

    Кислород поступает из атмосферного воздуха в альвеолярный, а углекислый газ выделяется в обратном направлении. При обмене с капиллярами малого круга кровообращения в альвеолярном воздухе давление кислорода 102 мм рт. ст., а углекислого газа – 40 мм рт. ст., напряжение в венозной крови кислорода – 40 мм рт. ст., а углекислого газа – 50 мм рт. ст.

    В результате внешнего дыхания от легких оттекает артериальная кровь, богатая кислородом и бедная углекислым газом.

    • Транспорт газов кровью осуществляется в основном в виде комплексов:
    • 1) кислород образует соединение с гемоглобином, 1 г гемоглобина связывает 1,345 мл газа;
    • 2) в виде физического растворения транспортируется 15–20 мл кислорода;
    • 3) углекислый газ переносится в форме бикарбонатов Na и K, причем бикарбонат K находится внутри эритроцитов, а бикарбонат Na – в плазме крови;
    • 4) углекислый газ транспортируется вместе с молекулой гемоглобина.

    Внутреннее дыхание состоит из обмена газов между капиллярами большого круга кровообращения и тканью и внутритканевого дыхания. В результате происходит утилизация кислорода для окислительных процессов.

    У человека внешнее дыхание осуществляется с помощью специального аппарата, основная функция которого заключается в обмене газов между организмом и внешней средой.

    Аппарат внешнего дыхания включает три компонента – дыхательные пути, легкие, грудную клетку вместе с мышцами.

    Дыхательные пути соединяют легкие с окружающей средой. Они начинаются носовыми ходами, затем продолжаются в гортань, трахею, бронхи. За счет наличия хрящевой основы и периодического изменения тонуса гладкомышечных клеток просвет дыхательных путей всегда находится в открытом состоянии.

    Его уменьшение происходит под действием парасимпатической нервной системы, а расширение – под действием симпатической. Дыхательные пути имеют хорошо разветвленную систему кровоснабжения, благодаря которой воздух согревается и увлажняется.

    Эпителий воздухоносных путей выстлан ресничками, которые задерживают пылевые частицы и микроорганизмы. В слизистой оболочке находится большое количество желез, продуцирующих секрет. За сутки вырабатывается примерно 20–80 мл секрета (слизи).

    В состав слизи входят лимфоциты и гуморальные факторы (лизоцим, интерферон, лактоферрин, протеазы), иммуноглобулины А, обеспечивающие выполнение защитной функции. В дыхательных путях содержится большое количество рецепторов, образующих мощные рефлексогенные зоны.

    Это механорецепторы, хеморецепторы, рецепторы вкуса. Таким образом, дыхательные пути обеспечивают постоянное взаимодействие организма с окружающей средой и регулируют количество и состав вдыхаемого и выдыхаемого воздуха.

    Легкие состоят из альвеол, к которым прилегают капилляры. Общая площадь их взаимодействия составляет примерно 80–90 м2. Между тканью легкого и капилляром существует аэрогематический барьер.

    1. Легкие выполняют множество функций:
    2. 1) удаляют углекислый газ и воду в виде паров (эксекреторная функция);
    3. 2) нормализуют обмен воды в организме;
    4. 3) являются депо крови второго порядка;
    5. 4) принимают участие в липидном обмене в процессе образования сурфактанта;
    6. 5) участвуют в образовании различных факторов свертывания крови;
    7. 6) обеспечивают инактивацию различных веществ;

    7) принимают участие в синтезе гормонов и биологически активных веществ (серотонина, вазоактивного интестинального полипептида и т. д.).

    Грудная клетка вместе с мышцами образует мешок для легких. Существует группа инспираторных и экспираторных мышц. Инспираторные мышцы увеличивают размеры диафрагмы, приподнимают передний отдел ребер, расширяя переднезаднее и боковое отверстие, приводят к активному глубокому вдоху. Экспираторные мышцы уменьшают объем грудной клетки и опускают передний отдел ребер, вызывая выдох.

    https://www.youtube.com/watch?v=EP3BO2N2iF4

    Таким образом, дыхание – это активный процесс, который осуществляется только при участии всех задействованных в процессе элементов.

    У взрослого человека частота дыхания составляет примерно 16–18 дыхательных движений в минуту. Она зависит от интенсивности обменных процессов и газового состава крови.

    • Дыхательный цикл складывается из трех фаз:
    • 1) фазы вдоха (продолжается примерно 0,9–4,7 с);
    • 2) фазы выдоха (продолжается 1,2–6,0 с);
    • 3) дыхательной паузы (непостоянный компонент).
    • Тип дыхания зависит от мышц, поэтому выделяют:
    • 1) грудной. Осуществляется при участии межреберных мышц и мышц 1—3-го дыхательного промежутка, при вдохе обеспечивается хорошая вентиляция верхнего отдела легких, характерен для женщин и детей до 10 лет;
    • 2) брюшной. Вдох происходит за счет сокращений диафрагмы, приводящих к увеличению в вертикальном размере и соответственно лучшей вентиляции нижнего отдела, присущ мужчинам;

    3) смешанный. Наблюдается при равномерной работе всех дыхательных мышц, сопровождается пропорциональным увеличением грудной клетки в трех направлениях, отмечается у тренированных людей.

    При спокойном состоянии дыхание является активным процессом и состоит из активного вдоха и пассивного выдоха.

    Активный вдох начинается под влиянием импульсов, поступающих из дыхательного центра к инспираторным мышцам, вызывая их сокращение.

    Это приводит к увеличению размеров грудной клетки и соответственно легких. Внутриплевральное давление становится отрицательнее атмосферного и уменьшается на 1,5–3 мм рт. ст.

    В результате разности давлений воздух поступает в легкие. В конце фазы давления выравниваются.

    Пассивный выдох происходит после прекращения импульсов к мышцам, они расслабляются, и размеры грудной клетки уменьшаются.

    Если поток импульсов из дыхательного центра направляется к экспираторным мышцам, то происходит активный выдох. При этом внутрилегочное давление становится равным атмосферному.

    При увеличении частоты дыхания все фазы укорачиваются.

    Отрицательное внутриплевральное давление – это разность давлений между париетальным и висцеральным листками плевры. Оно всегда ниже атмосферного. Факторы, его определяющие:

    1) неравномерный рост легких и грудной клетки;

    2) наличие эластической тяги легких.

    Интенсивность роста грудной клетки выше, чем ткани легких. Это приводит к увеличению объемов плевральной полости, а поскольку она герметична, то давление становится отрицательным.

    1. Эластическая тяга легких – сила, с которой ткань стремится к спаданию. Она возникает за счет двух причин:
    2. 1) из-за наличия поверхностного натяжения жидкости в альвеолах;
    3. 2) из-за присутствия эластических волокон.
    4. Отрицательное внутриплевральное давление:
    5. 1) приводит к расправлению легких;
    6. 2) обеспечивает венозный возврат крови к грудной клетки;
    7. 3) облегчает движение лимфы по сосудам;
    8. 4) способствует легочному кровотоку, так как поддерживает сосуды в отрытом состоянии.

    Легочная ткань даже при максимальном выдохе полностью не спадается. Это происходит из-за наличия сурфактанта, который понижает натяжение жидкости. Сурфактант – комплекс фосфолипидов (в основном фосфотидилхолина и глицерина) образуется альвеолоцитами второго типа под влиянием блуждающего нерва.

    Таким образом, в плевральной полости создается отрицательное давление, благодаря которому осуществляются процессы вдоха и выдоха.

    • Паттерн – совокупность временных и объемных характеристик дыхательного центра, таких как:
    • 1) частота дыхания;
    • 2) продолжительность дыхательного цикла;
    • 3) дыхательный объем;
    • 4) минутный объем;
    • 5) максимальная вентиляция легких, резервный объем вдоха и выдоха;
    • 6) жизненная емкость легких.

    О функционировании аппарата внешнего дыхания можно судить по объему воздуха, поступающего в легкие в ходе одного дыхательного цикла. Объем воздуха, проникающего в легкие при максимальном вдохе, образует общую емкость легких. Она составляет примерно 4,5–6 л и состоит из жизненной емкости легких и остаточного объема.

    Жизненная емкость легких – то количество воздуха, которое способен выдохнуть человек после глубокого вдоха.

    Она является одним из показателей физического развития организма и считается патологической, если составляет 70–80 % от должного объема. В течение жизни данная величина может меняться.

    Это зависит от ряда причин: возраста, роста, положения тела в пространстве, приема пищи, физической активности, наличия или отсутствия беременности.

    Жизненная емкость легких состоит из дыхательного и резервного объемов. Дыхательный объем – это то количество воздуха, которое человек вдыхает и выдыхает в спокойном состоянии. Его величина составляет 0,3–0,7 л.

    Он поддерживает на определенном уровне парциальное давление кислорода и углекислого газа в альвеолярном воздухе. Резервный объем вдоха – количество воздуха, которое может дополнительно вдохнуть человек после спокойного вдоха. Как правило, это 1,5–2,0 л.

    Он характеризует способность легочной ткани к дополнительному растяжению. Резервный объем выдоха – то количество воздуха, которое можно выдохнуть вслед за нормальным выдохом.

    Остаточный объем – постоянный объем воздуха, находящийся в легких даже после максимального выдоха. Составляет около 1,0–1,5 л.

    Важной характеристикой дыхательного цикла является частота дыхательных движений в минуту. В норме она составляет 16–20 движений в мин.

    Продолжительность дыхательного цикла подсчитывается при делении 60 с на величину частоты дыхания.

    Время входа и выдоха можно определить по спирограмме.

    Минутный объем – количество воздуха, обменивающееся с окружающей средой при спокойном дыхании. Определяется произведением дыхательного объема на частоту дыхания и составляет 6–8 л.

    Максимальная вентиляция легких – наибольшее количество воздуха, которое может поступить в легкие за 1 мин при усиленном дыхании. В среднем ее величина равняется 70—150 л.

    Показатели дыхательного цикла являются важными характеристиками, которые широко используются в медицине.

    Физиология дыхания

    Дыхательная система является жизненно важной. Заболевания дыхательной системы занимают 3е место в причинах смерти и являются самыми распространенными в утрате трудоспособности. Дыхание является циклическим процессом, который обеспечивает доставку кислорода к клеткам, используют для удаления углекислого газа, доставки биологических веществ.

    Читайте также:  Акк для ингаляций небулайзером: инструкция по применению

    У простейших – через наружные покровы, у насекомых – трахейный тип дыхания, у человека – легочный тип дыхания. Различают внешнее и внутренне дыхание, происходит диффузия углекислого газа между альвеолами, транспорт газа от легких и обратно к клеткам. Внутренне дыхание – процесс использование кислорода внутри клеток в окислительном процессе.

    На физиологии мы изучаем внешнее дыхание, на биохимии – тканевое, внутреннее.

    На 98% газообмен происходит в альвеолах легких, 2% может проходить через кожу.

    Дыхательная система включает верхние и нижние дыхательные пути. К верхним дыхательным путям относятся – нос, ротовая полость, носоглотка, гортань. Нижние – трахея и бронхи. К воздухоносным путям подключены легкие – правое(3доли) и левое(2доли, только верхняя и нижняя).

    Легкие располагаются внутри грудной клетки – костно-мышечного каркаса – ребра прикрепленные к позвоночнику и грудине, между ребрами имеются мышцы, внутри грудная клетка выстлана гладким листком париетальной плевры, легкие покрываются висцеральной плеврой, между легкими – пространство – с плевральной жидкостью.

    Жидкость уменьшает силы трения и поддерживает постоянный объем плевральной  полости.

    Воздухоносные пути – там воздух увлажняется, согревается, очищается, в бронхах 23 последовательных деления, которые доходят до терминальных бронхиол, а затем начинаются респираторные бронхиолы, от которых отходят альвеолярные ходы, которые переходят в альвеолярные мешочки, заканчивающиеся альвеолярными мешочками.

    Воздухоносные пути больше 1 мм – бронхи, меньше 1 мм – бронхиолы. В бронхах основа – хрящевая ткань, кольца, в бронхиолах стенка в основном состоит из гладкомышечных элементов. Внутренняя поверхность покрыта слизистой оболочкой с мерцательным эпителием. В бронхиальном дереве принято выделять 3 функциональные зоны –

    • — кондуктивная(проводниковая) – первые 16 делений, здесь происходит только проведение воздушного потока, газообмена не происходит, объем этой зона – 150-155 см3 и она относится к мертвому пространству,
    • — последующие  6 – переходная зона – диффузия газа
    • — альвеолярные ходы, мешочки, респираторные бронхиолы – это респираторная зона(только газообмен без проведения воздушного потока)

    В связи с последовательным делением бронхиального дерева происходит увеличение суммарной площади поперечного сечения. Площадь сечения трахеи – 2,5 см2, на уровне 16го деления, суммарная площадь 180 см2. На уровне 23го деления 11800 см2. Количество легочных альвеол 300-375 млн. Диаметр альвеол от 150 до 300 мкм и суммарная площадь легочных альвеол достигает 90 м2.

    Внешнее дыхание направлено на постоянную вентиляцию легких и это обеспечивается периодической сменой актов вдоха и выдоха. Человек делает от 12 до 15 вдохов и выдохов и в течении каждого вдоха мы поглощаем 500 мл воздуха. Своеобразный дыхательный насос – грудная клетка, межреберные мышцы, диафрагма, Вдох-инспирация, является актом активным.

    Вдох мы можем осуществить только при сокращении мышц. Мышцы вдоха — диафрагма и наружные косые межреберные мышцы. Основной дыхательной мышцей будет является диафрагма. При сокращении мышечной части купол диафрагмы опускается и органы брюшной полости опускает. Увеличивается вертикальный объем грудной клетки. С помощью диафрагмы осуществляется 75% вдоха.

    При спокойном вдохе этого достаточно. При нагрузках подключаются межреберные мышцы. В фазе выдоха используются передние косые мышцы.

    При нагрузке  — ребра понимаются и занимают горизонтальное положения, грудина отодвигается кпереди, что увеличивает сагиттальный размер грудной клетки, также происходит небольшой разворот ребра(нижний край ребра – наружу  -это увеличивает фронтальный размер грудной клетки) Во время вдоха меняются все три размера грудной клетки.

    Вслед происходит увеличение объема легких , при этом в легких происходит снижение давления, что связано с действием газового закона Боэля-Мариотте, который говорит о том, что произведение объема газа, на величину его давления, есть величина постоянная. Давление внутри легких становится ниже атмосферного – «-1»-«-3» ниже атмосферного. Из-за этого воздух может проходить в легкие.

    Вдох, который осуществляется за счет сокращения диафрагмы – диафрагмальное, или брюшное(у детей, у взрослых) дыхание, а за счет межреберных мышц – грудное дыхание(у женщин). В усиленном вдохе могут принимать участие грудино-ключично-сосвидные мышцы, лестничные мышцы, трапециевидные — это дополнительные мышцы. Акт выхода – эксперация может быть пассивным и активным.

    Пассивный осуществляется в результате расслабления мышц вдоха, при этом диафрагма расслабляясь начинает подниматься, уменьшается вертикальный размер грудной клетки, расслабление межреберных мышц за счет силы тяжести опускаются — уменьшается сагиттальный и фронтальный размер грудной клетки. Легкие начинают уменьшаться.

    Мышцы выдоха, к которым относятся мышцы брюшного пресса, их сокращение повышают давление в брюшной полости и поднимают диафрагму. Внутренние косые межреберные мышцы – сверху вниз и спереди назад. При своем сокращении они тянут ребра вниз, способствуя в дальнейшем уменьшению объема грудной клетки.

    Уменьшение объема способствует уменьшению давления ниже атмосферного внутри легки на 3-5см. Силу выдоха мы можем измерить манометром. В межплевральном пространстве отрицательное давление. Механизмы его формирования. Легкие покрыты висцеральным листком, а грудная клетка – париетальным листком. Межплевральное пространство заполнено жидкостью. Листки смочены и скользят.

    Давление в этой полости ниже атмосферного – называют отрицательным межплевральным давлением. Через воздухоносные пути атмосферный воздух действует на внутренние поверхности, что вызывает растяжение легких. Легкие – эластическое образование. В грудной полости легкие в растянутом состоянии. Эластические волокна будут стремится сжать легкие.

    Альвеолы(изнутри) выстланы особым веществом – сурфактантом – комплекс фосфолипилов, который образуется специализированными клетками – альвеолярными пневмоцитами 2го типа. Он вызывает снижение поверхностного натяжения. Если имеется сурфактант то поверхностное натяжение=5дин на см2, при его отсутствии 20 дин на см2. Сурфактант начинает вырабатываться на последних месяцах беременности. Недоношенным детям трудно расправить легкие,  возникает дыхательная недостаточность. Сейчас применяют искусственное распыление сурфактанта. Наличие поверхностного натяжения стремится сжать легкие.

     Давление в плевральной полости = Давление атмосферного – давление эластическое.

    Выдох = -2-5 мм.рт. столба

    Вдох = -4-8 мм.рт.ст

    Глубокий вдох = -20 мм.рт.ст

    Неравномерный рост – грудная клетка растет быстрее легких. Плевральная полость всасывает газы.

    Поддержание отрицательного давления имеет большое значение для дыхания(оно обеспечивает растяжение легких и поддерживает их дыхательную поверхность, изменение объема во время вдоха/выдоха) и кроветворения.

    Внутри вен давление понижается, это способствует возвращению крови к сердцу – венозный возврат. При повреждении грудной области – пневмоторакс – легкое спадается, легкое плохо вентилируется.

    Пневмоторакс может быть открытым и закрытым(поражение ткани легкого — воздух из воздухоносных путей попадет в плевральную полость), клапанный пневмоторакс – через мембрану засасывается воздух, а на обратном пути мембрана закрывается и воздух скапливается внутри. Пневмоторакс уменьшает отток крови к сердцу. Пневмоторакс требует срочного вмешательства и закрытия отверстия любым способом

    Легочными объемами называются объемы воздуха в легких при разных положениях грудной клетки. Легочных объема различают 4. Первый – дыхательный – который поступает при вдохе и выделяется при выдохе(ДО) В норме =0,5л.

    Резервный объем вдоха – тот объем воздуха, который мы можем вдохнуть до достижения максимального вдоха. Резервный объем выдоха =1-1,4л. Когда мы выдохнем максимально все что можно — останется остаточный объем легких-ООЛ=1-1,5л.

    Его можно удалить только при вскрытии, когда легкие спадутся. После спадения коллабсный выход до 200 мл.

    Комбинация этих объемов дает нам разные емкости легких. Сумма всех четырех объемов мы получим общую емкость легких=5-6л

    Жизненный емкость легких = сумме резервных и дыхательного. Его можно определить если сделать максимальный вдох и максимальный выдох. Это делается при спирометрии и при спирографии. У мужчин 3,5-5, у женщин 3-4. Рост в см * 25. Емкость вдоха – сумма дыхательного объема и резервного объема вдоха.

    4ая емкость – функциональная остаточная емкость легкого(ФОЕЛ) – сумма резервного объема выдоха и остаточного объема легкого. При исследовании этих показателей.

    Форсированная емкость легкого- объем, который поступает за 1 с. В 20 лет должно быть больше 80%, в 40 – 75%, в 60 -70%.

    Статическая податливость и ригидность легких. Податливость показывает меру растяжимости легких. Ее выражают в л на см водного столба

    1. Сл= изменение объема/изменение давление 0,2 л на 1см водного столба.
    2. Ригидность легких – показатель обратный податливости = изменение давления/изменению объема.
    3. Обструктивные поражения легких — удлинение или нарушение движения воздуха при выдохе, сопровождающееся закупоркой(лбструкцией) бронхов и повышением воздушности легких(эмфизема легких, бронхит, бронхиальная астма)
    4. Рестрективные поражения – неспособность легки полностью расправиться, при резекции легких, деформации грудной клетки, системная склеродермия, ожирение, асбестоз, третий триместр беременности.
    5. За 1 минуту мы определяем минутный объем дыхания – дыхательный объем на число дыхательных движений.

    Не весь воздух проходит до альвеол, часть останется в мертвом пространстве. До альвеол из 500 мл дойдет только 350 мл. Вентиляция мертвого пространства = объем легкого пространства*на число вдохов.

    Величина мертвого пространства может изменятся(при маске, противогазе) В ряде случаев необходима трахеотомия, чтобы уменьшить мертвое пространство и обеспечить таким образом лучшую доставку кислорода к альвеолам.

    В легких происходит газообмен на уровне альвеол, при этом происходит 3 процесса

    1. Вентиляция легких
    2. Диффузия газа
    3. Легочное кровообращение

    Легкие получают кровь из 2ух источников – венозная кровь от легочной артерии, которая и является в конечном итоге источником образования капилляров, оплетающих стенку легочной альвеолы. Именно в этих капиллярах происходят процессы газообмена благодаря чему кровь насыщается кислородом, она становится артериальной кровью, оттекающей по легочным венам.

    Венозная кровь, которая образуется в легких сбрасывается через бронхолегочные вены в легочную вену, либо в непарную вен.

     При дыхании не все легочные альвеолы могут вентилировать. Часть может отключаться или не получать кровоснабжения. Это физиологическое мертвое пространство.

    Альвеолярные пневмоциты 1ого(очень тонкие и обеспечивают выстилание легочной альвеолы) и 2ого типа(для сурфактант). Они лежат на базальной мембране, к ней прилегает базальная мембрана капилляра и эндотелий капилляра. Толщина стенки альвеолы – 1мкм.

    Количество крови, которое содержится в легких=450 мл, о легочные сосуды могут вмещать до 900мл и это будет депо крови

    Оставьте комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

    Adblock
    detector