Что происходит в легких?

Что происходит в легких?

Биология в лицее

Жизненная ёмкость лёгких — это наибольшее количество воздуха, которое можно выдохнуть после максимального вдоха. Эта ёмкость равна сумме дыхательного объёма, резервного объёма вдоха и выдоха. Данный показатель колеблется в пределах от 3 500 до 4 700 мл. Для определения различных объёмов и ёмкостей лёгких применяют специальные приборы: спирометры, спирографы и др.

Если попросить человека сделать самый глубокий вдох, а затем выдохнуть весь воздух, то выдохнутый объем воздуха и составит жизненную емкость легких (ЖЕЛ). Понятно, что и после этого выдоха в легких останется еще некоторое количество воздуха – остаточный воздух – равное примерно 1000-1200 см3.

Жизненная емкость легких зависит от возраста, пола, роста, наконец от степени тренированности человека. Для того чтобы рассчитать, какой должна быть жизненная емкость воздуха, можно воспользоваться следующими формулами:

ЖЕЛ (л) мужчин = 2,5 x рост (м); ЖЕЛ (л) женщин = 1,9 x рост (м).

ЖЕЛ – это жизненная емкость легких (в литрах), рост надо выразить в метрах, а 2,5 и 1,9 – это коэффициенты, найденные экспериментальным путем. Если реальная жизненная емкость легких окажется равной или большей, чем вычисленные величины, результаты следует считать хорошими, если меньшей – плохими. Жизненную емкость легких измеряют специальным прибором – спирометром.

В чем преимущества людей с высокой жизненной емкостью легких? При тяжелой физической работе, например при беге, вентиляция легких достигается за счет большой глубины дыхания. Человеку, у которого жизненная емкость легких небольшая, да еще и дыхательные мышцы слабы, приходится дышать часто и поверхностно. Это приводит к тому, что свежий воздух остается в воздухоносных путях и лишь небольшая часть его доходит до легких. В результате ткани получают ничтожное количество кислорода, и человек не может продолжать работу.

В систему оздоровительной гимнастики обязательно входят дыхательные упражнения. Многие из них направлены на то, чтобы проветрить верхушки легких, которые, как правило, у большинства людей проветриваются плохо. Если поднять руки вверх, прогнуться назад и сделать вдох, мышцы оттягивают верхнюю часть грудной клетки вверх, и верхушки легких проветриваются. Осуществлять полноценное дыхание помогают хорошо развитые мышцы брюшного пресса. Значит, развивая дыхательные мышцы, мы можем увеличить объем грудной полости, а следовательно, и жизненную емкость.

< Предыдущая страница «Внешнее дыхание»

Следующая страница «Регуляция дыхания» >

Сложно переоценить значимость кислорода для организма человека. Ребёнок ещё в утробе матери не сможет полноценно развиваться при недостатке этого вещества, которое поступает через материнскую кровеносную систему. И при появлении на свет кроха издаёт крик, совершая первые дыхательные движения, которые не прекращаются в течение всей жизни.

Кислородный голод никак не регулируется сознанием. При недостатке питательных веществ или жидкости мы испытываем жажду или необходимость в еде, но едва ли кто-то ощущал потребность организма в кислороде. Регулярное дыхание возникает на клеточном уровне, поскольку ни одна живая клетка не способна функционировать без кислорода. И чтобы этот процесс не прерывался, в организме предусмотрена дыхательная система.

Дыхательная система человека: общие сведения

Дыхательная, или респираторная, система представляет собой комплекс органов, благодаря которым осуществляется доставка кислорода из окружающей среды в кровеносную систему и последующее выведение отработанных газов обратно в атмосферу. Помимо этого, она задействована в теплообмене, обонянии, формировании голосовых звуков, синтезе гормональных веществ и метаболических процессах. Однако наибольший интерес представляет именно газообмен, поскольку является наиболее значимым для поддержания жизнедеятельности.

При малейшей патологии дыхательной системы функциональность газообмена снижается, что может приводить к активации компенсаторных механизмов либо кислородному голоданию. Для оценки функций органов дыхания принято использовать следующие понятия:

  • Жизненная ёмкость лёгких, или ЖЕЛ,— максимально возможный объём атмосферного воздуха, поступившего за один вдох. У взрослых он варьируется в пределах 3,5‒7 литров в зависимости от степени натренированности и уровня физического развития.
  • Дыхательный объём, или ДО, — показатель, характеризующий среднестатистическое поступление воздуха за один вдох в спокойных и комфортных условиях. Норма для взрослых составляет 500‒600 мл.
  • Резервный объём вдоха, или РОВд, — предельное количество атмосферного воздуха, поступившего в спокойных условиях за один вдох; составляет порядка 1,5‒2,5 литра.
  • Резервный объём выдоха, или РОВыд,— предельный объём воздуха, который покидает организм в момент спокойного выдоха; нормой является примерно 1,0‒1,5 литра.
  • Частота дыхания — количество дыхательных циклов (вдох-выдох), совершённых в минуту. Норма зависит от возраста и степени нагрузки.

Каждый из этих показателей имеет определённое значение в пульмонологии, поскольку любое отклонение от нормальных цифр свидетельствует о наличии патологии, требующей соответствующего лечения.

Строение и функция дыхательной системы

Дыхательная система обеспечивает организм достаточным поступлением кислорода, участвует в газообмене и выведении токсических соединений (в частности углекислоты). Поступая по воздухоносным путям, воздух согревается, частично очищается, а затем транспортируется непосредственно в лёгкие — главный орган человека в дыхании. Здесь и происходят основные процессы газообмена между тканями альвеол и кровеносными капиллярами.

Эритроциты, содержащиеся в крови, включают гемоглобин — сложный белок на основе железа, который способен присоединять к себе молекулы кислорода и соединения углекислоты. Поступая в капилляры лёгочной ткани, кровь насыщается кислородом, захватывая его при помощи гемоглобина. Затем эритроциты разносят кислород в остальные органы и ткани. Там поступивший кислород постепенно высвобождается, а его место занимает углекислый газ — конечный продукт дыхания, который при высоких концентрациях может вызывать отравление и интоксикацию вплоть до летального исхода. После этого эритроциты, лишённые кислорода, отправляются обратно в лёгкие, где осуществляется удаление углекислоты и повторное насыщение крови кислородом. Таким образом замыкается цикл дыхательной системы человека.

Регуляция процесса дыхания

Соотношение концентрации кислорода и углекислоты является более-менее постоянной величиной и регулируется на бессознательном уровне. В спокойных условиях поступление кислорода осуществляется в оптимальном для конкретного возраста и организма режиме, однако при нагрузках — во время физических тренировок, при внезапном сильном стрессе — уровень углекислоты повышается. В этом случае нервная система посылает сигнал в дыхательный центр, который стимулирует механизмы вдоха и выдоха, повышая уровень поступления кислорода и компенсируя переизбыток углекислого газа. Если этот процесс по каким-то причинам прерывается, недостаток кислорода быстро приводит к дезориентации, головокружению, потере сознания, а затем к необратимым мозговым нарушениям и клинической смерти. Именно поэтому работа дыхательной системы в организме считается одной из главенствующих.

Каждый вдох осуществляется за счёт определённой группы дыхательных мышц, которые координируют движения лёгочной ткани, поскольку сама она является пассивной и изменять форму не может. В стандартных условиях этот процесс обеспечивается благодаря диафрагме и межрёберным мышцам, однако при глубоком функциональном дыхании задействуется ещё мышечный каркас шейного, грудного отдела и брюшной пресс. Как правило, во время каждого вдоха у взрослого человека диафрагма опускается на 3‒4 см, что позволяет увеличить суммарный объём грудной клетки на 1‒1,2 литра. В это же время межрёберные мышцы, сокращаясь, приподнимают рёберные дуги, что ещё больше увеличивает итоговый объём лёгких и, соответственно, понижает давление в альвеолах. Именно из-за разницы давлений в лёгкие нагнетается воздух, и происходит вдох.

Выдох, в отличие от вдоха, не требует работы мышечной системы. Расслабляясь, мышцы вновь сжимают объём лёгких, и воздух как бы «выдавливается» из альвеол обратно через воздухоносные пути. Происходят эти процессы довольно быстро: новорождённые дышат в среднем 1 раз в секунду, взрослые – 16‒18 раз в минуту. В норме этого времени хватает для качественного газообмена и выведения углекислоты.

Органы дыхательной системы человека

Систему дыхания человека условно можно подразделить на дыхательные пути (транспортировка поступившего кислорода) и основной парный орган — лёгкие (газообмен). Дыхательные пути в месте пересечения с пищеводом классифицируются на верхние и нижние. К верхним относятся отверстия и полости, через которые воздух поступает в организм: нос, рот, носовая, ротовая полости и глотка. К нижним — пути, по которым воздушные массы переходят непосредственно в лёгкие, то есть гортань и трахея. Давайте рассмотрим, какую функцию выполняет каждый из этих органов.

Верхние дыхательные пути

1. Полость носа

Носовая полость является связующим звеном между окружающей средой и дыхательной системой человека. Через ноздри воздух поступает в носовые ходы, выстланные мелкими ворсинками, которые отфильтровывают пылевые частички. Внутренняя поверхность полости носа отличается богатой сосудисто-капиллярной сеткой и большим количеством слизистых желёз. Слизь выступает своего рода барьером для патогенных микроорганизмов, препятствуя их быстрому размножению и уничтожая микробную флору.

Сама носовая полость разделяется решётчатой косточкой на 2 половины, каждая из которых, в свою очередь, разделяется ещё на несколько ходов посредством костных пластинок. Сюда открываются придаточные пазухи — гайморова, лобная и другие. Они также относятся к системе дыхания, поскольку значительно увеличивают функциональный объём носовой полости и содержат хоть и небольшое, но всё же довольно значимое количество слизистых желёз.

Слизистая носовой полости образована мерцательными эпителиальными клетками, которые выполняют защитную функцию. Попеременно двигаясь, клеточные реснички образуют своеобразные волны, которые поддерживают чистоту носовых ходов, удаляя вредные вещества и частички. Слизистые оболочки могут значительно изменяться в объёмах в зависимости от общего состояния организма. В норме просветы многочисленных капилляров довольно узкие, поэтому ничто не препятствует полноценному носовому дыханию. Однако при малейшем воспалительном процессе, например во время простудного заболевания или гриппа, синтез слизи увеличивается в несколько раз, а объём кровеносной сетки возрастает, что приводит к отёку и затруднённому дыханию. Таким образом возникает насморк — ещё один механизм, защищающий дыхательные пути от дальнейшего инфицирования.

К основным функциям носовой полости можно отнести:

  • фильтрация от пылевых частиц и патогенной микрофлоры,
  • согревание поступающего воздуха,
  • увлажнение воздушных потоков, что особенно важно в условиях засушливого климата и в отопительный период,
  • защита дыхательной системы во время простудных заболеваний.

2. Полость рта

Ротовая полость является вторичным дыхательным отверстием и не настолько анатомически продумана для снабжения организма кислородом. Впрочем, она с лёгкостью может выполнять эту функцию, если носовое дыхание по каким-либо причинам затруднено, например при травме носа или насморке. Путь, который проходит воздух, поступая через ротовую полость, значительно короче, а само отверстие больше по диаметру по сравнению с ноздрями, поэтому резервный объём вдоха через рот, как правило, больше, чем через нос. Правда, на этом преимущества ротового дыхания заканчиваются. На слизистой оболочке рта нет ни ресничек, ни слизистых желёз, вырабатывающих слизь, а значит, фильтрационная функция в этом случае полностью теряет своё значение. Кроме того, короткий путь воздушных потоков облегчает поступление воздуха в лёгкие, поэтому он просто не успевает нагреться до комфортной температуры. Из-за этих особенностей носовое дыхание является более предпочтительным, а ротовое предназначено для исключительных случаев или в качестве компенсаторных механизмов при невозможности поступления воздуха через нос.

3. Глотка

Глотка является соединительным участком между носовой и ротовой полостями и гортанью. Она условно разделена на 3 части: носо-, рото- и гортаноглотку. Каждая из этих частей поочерёдно задействована в транспортировке воздуха при носовом дыхании, постепенно доводя его до комфортной температуры. Попадая в гортаноглотку, вдыхаемый воздух перенаправляется в гортань посредством надгортанника, который выступает своеобразным клапаном между пищеводом и органами дыхания. Во время дыхания надгортанник, примыкающий к щитовидному хрящу, перекрывает пищевод, обеспечивая поступление воздуха только в лёгкие, а во время глотания, наоборот, блокирует гортань, защищая от попадания инородных тел в органы дыхания и последующего удушья.

Нижние дыхательные пути

1. Гортань

Гортань располагается в переднем шейном отделе и представляет собой верхнюю часть дыхательной трубки. Анатомически она состоит из хрящевых колец — щитовидного, перстневидного и двух черпаловидных. Щитовидный хрящ образует кадык, или адамово яблоко, особенно выраженное у представителей сильного пола. Между собой гортанные хрящи соединены при помощи соединительной ткани, что, с одной стороны, обеспечивает необходимую подвижность, а с другой, ограничивает подвижность гортани в строго определённом диапазоне. В этой области также расположен голосовой аппарат, представленный голосовыми связками и мышцами. Благодаря их скоординированной работе у человека формируются волнообразные звуки, которые затем трансформируются в речь. Внутренняя поверхность гортани выстлана мерцательными эпителиальными клетками, а голосовые связки — плоским эпителием, лишённым слизистых желёз. Поэтому основное увлажнение связочного аппарата обеспечивается благодаря оттоку слизи их вышележащих органов дыхательной системы.

2. Трахея

Трахея представляет собой трубку длиной 11‒13 см, армированную спереди плотными гиалиновыми полукольцами. Задняя стенка трахеи примыкает к пищеводу, поэтому там хрящевая ткань отсутствует. В противном случае это затрудняло бы прохождение пищи. Основной функцией трахеи является прохождение воздуха по шейному отделу дальше в бронхи. Кроме того, ресничный эпителий, выстилающий внутреннюю поверхность дыхательной трубки, производит слизь, которая обеспечивает дополнительную фильтрацию воздуха от пылевых частиц и других загрязняющих компонентов.

Лёгкие

Лёгкие являются основным органом, осуществляющим воздухообмен. Неодинаковые по размеру и форме парные образования расположены в грудной полости, ограниченной рёберными дугами и диафрагмой. Снаружи каждое лёгкое покрыто серозной плеврой, которая состоит из двух слоёв и образует герметичную полость. Внутри она заполнена небольшим количеством серозной жидкости, которая играет роль амортизатора и значительно облегчает дыхательные движения. Между правым и левым лёгким расположено средостение. В этом относительно небольшом пространстве соседствуют трахея, грудной лимфопроток, пищевод, сердце и отходящие от него крупные сосуды.

В каждое лёгкое входят бронхиально-сосудистые пучки, образованные первичными бронхами, нервами и артериями. Именно здесь начинается разветвление бронхиального дерева, вокруг ветвей которого располагаются многочисленные лимфатические узлы и сосуды. Выход кровеносных сосудов из лёгочной ткани осуществляется через 2 вены, отходящие от каждого лёгкого. Попадая в лёгкие, бронхи начинают ветвиться в зависимости от количества долей: в правом – три бронхиальные ветви, а в левом – две. С каждым ответвлением их просвет постепенно сужается вплоть до половины миллиметра у самых маленьких бронхиол, коих у взрослого человека насчитывается порядка 25 миллионов.

Однако на бронхиолах путь воздуха не завершается: отсюда он попадает в ещё более узкие и ветвистые альвеолярные ходы, которые и приводят воздух к альвеолам — так называемому «пункту назначения». Именно здесь происходят процессы газообмена через соприкасающиеся стенки лёгочных мешочков и капиллярной сетки. Эпителиальные стенки, выстилающие внутреннюю поверхность альвеол, вырабатывают поверхностно-активный сурфактант, который препятствует их спаданию. До рождения ребёнок, находящийся в утробе матери, получает кислород не через лёгкие, поэтому альвеолы находятся в спавшемся состоянии, однако во время первого вдоха и крика они расправляются. Это зависит от полноценного формирования сурфактанта, который в норме появляется у плода на седьмой месяц внутриутробной жизни. В таком состоянии альвеолы остаются на протяжении всей жизни. Даже при самом интенсивном выдохе часть кислорода непременно остаётся внутри, поэтому лёгкие не спадаются.

Заключение

Анатомически и физиологически дыхательная система человека представляет собой слаженный механизм, благодаря которому поддерживается жизнедеятельность организма. Обеспечение каждой клетки человеческого тела важнейшим веществом — кислородом — служит основой жизни, самым значимым процессом, без которого не обходится ни один человек. Регулярное вдыхание загрязнённого воздуха, низкий уровень экологии, смог и пыль городских улиц негативным образом сказываются на функциях органов дыхания, не говоря уже о курении, которое ежегодно убивает миллионы людей по всему миру. Поэтому, тщательно отслеживая состояние здоровья, необходимо позаботиться не только о собственном организме, но и об экологии, чтобы через несколько лет глоток чистого, свежего воздуха был не пределом мечтаний, а повседневной нормой жизни!

Легкие

Строение легких

Легкие – это органы, обеспечивающие дыхание человека. Эти парные органы расположены в грудной полости, прилегают слева и справа к сердцу. Легкие имеют форму полуконусов, основанием прилежащих к диафрагме, верхушкой выступающих выше ключицы на 2-3 см. Правое легкое имеет три доли, левое – две. Скелет легких состоит из древовидно ветвящихся бронхов. Каждое легкое снаружи покрывает серозная оболочка – легочная плевра. Легкие лежат в плевральном мешке, образованном легочной плеврой (висцеральной) и выстилающей изнутри грудную полость пристеночной плеврой (париетальной). Каждая плевра снаружи содержит железистые клетки, продуцирующие жидкость в полость между листками плевры (плевральную полость). На внутренней (кардиальной) поверхности каждого легкого есть углубление – ворота легких. В ворота легких входят легочная артерия и бронхи, а выходят две легочные вены. Легочные артерии ветвятся параллельно бронхам.

Легочная ткань состоит из долек пирамидальной формы, основанием обращенных к поверхности. В вершину каждой дольки входит бронх, последовательно делящийся с образованием концевых бронхиол (18-20). Каждая бронхиола заканчивается ацинусом – структурно-функциональным элементом легких. Ацинусы состоят из альвеолярных бронхиол, которые делятся на альвеолярные ходы. Каждый альвеолярный ход заканчивается двумя альвеолярными мешочками.

Альвеолы – это полушаровидные выпячивания, состоящие из соединительнотканных волокон. Они выстланы слоем эпителиальных клеток и обильно оплетены кровеносными капиллярами. Именно в альвеолах осуществляется главная функция легких – процессы газообмена между атмосферным воздухом и кровью. При этом в результате диффузии кислород и углекислый газ, преодолевая диффузионный барьер (эпителий альвеол, базальная мембрана, стенка кровеносного капилляра), проникают от эритроцита до альвеолы и наоборот.

Функции легких

Важнейшей функцией легких является газообмен — снабжение гемоглобина кислородом, вывод углекислого газа. Поступление обогащенного кислородом воздуха и вывод насыщенного углекислотой осуществляется благодаря активным движениям грудной клетки и диафрагмы, а также сократительной способности самих легких. Но есть и другие функции легких. Легкие принимают активное участие в поддержании необходимой концентрации ионов в организме (кислотно-щелочного равновесия), способны выводить многие вещества (ароматические вещества, эфиры и другие). Также легкие регулируют водный баланс организма: через легкие испаряется примерно 0,5 л воды в сутки. При экстремальных ситуациях (например, гипертермия) данный показатель может доходить до 10 литров в сутки.

Вентиляция легких осуществляется благодаря разнице давлений. На вдохе легочное давление намного ниже атмосферного, благодаря чему воздух проникает внутрь легких. На выдохе давление в легких выше атмосферного.

Существуют два типа дыхания: реберное (грудное) и диафрагмальное (брюшное).

  • Реберное дыхание

В местах прикрепления ребер к позвоночному столбу расположены пары мышц, которые крепятся одним концом к позвонку, а другим – к ребру. Есть внешние и внутренние межреберные мышцы. Внешние межреберные мышцы обеспечивают процесс вдоха. Выдох в норме является пассивным, а при патологии акту выдоха помогают внутренние межреберные мышцы.

  • Диафрагмальное дыхание

Диафрагмальное дыхание осуществляется с участием диафрагмы. В расслабленном состоянии диафрагма имеет форму купола. При сокращении ее мышц купол уплощается, объем грудной полости при этом увеличивается, давление в легких снижается по сравнению с атмосферным, и осуществляется вдох. При расслаблении диафрагмальных мышц в результате разницы давлений диафрагма снова занимает исходное положение.

Регуляция процесса дыхания

Дыхание регулируется центрами вдоха и выдоха. Дыхательный центр расположен в продолговатом мозге. Рецепторы, обеспечивающие регуляцию дыхания, расположены в стенках кровеносных сосудов (хеморецепторы, чувствительные к концентрации диоксида углерода и кислорода) и на стенках бронхов (рецепторы, чувствительные к изменению давления в бронхах – барорецепторы). Есть также рецептивные поля в каротидном синусе (месте расхождения внутренних и внешних сонных артерий).

Легкие курящего человека

В процессе курения легкие подвергаются сильнейшему удару. Табачный дым, проникающий в легкие курящего человека, содержит табачный деготь (смолу), цианистый водород, никотин. Все эти вещества оседают в легочной ткани, в результате эпителий легких начинает просто отмирать. Легкие курящего человека представляют собой грязно-серую или даже просто черную массу отмирающих клеток. Естественно, функциональные возможности таких легких существенно снижены. В легких курящего человека развивается дискинезия ресничек, происходит спазмирование бронхов, в результате чего накапливается бронхиальный секрет, развивается хроническое воспаление легких, формируются бронхоэктазы. Все это приводит к развитию ХОБЛ – хронической обструктивной болезни легких.

Воспаление легких

Одним из распространенных тяжелых легочных заболеваний является воспаление легких – пневмония. Термин «воспаление легких» включает группу заболеваний с разной этиологией, патогенезом, клиникой. Классическая бактериальная пневмония характеризуется гипертермией, кашлем с отделением гнойной мокроты, в ряде случаев (при вовлечении в процесс висцеральной плевры) – плевральной болью. При развитии воспаления легких происходит расширение просвета альвеол, скопление в них экссудативной жидкости, проникновение в них эритроцитов, заполнение альвеол фибрином, лейкоцитами. Для диагностики бактериальной пневмонии используются рентгенологические методы, микробиологическое исследование мокроты, лабораторные анализы, изучение газового состава крови. Основой лечения является антибактериальная терапия.

Дыхательные мышцы и механизм вдоха-выдоха

В предыдущей статье Вы могли прочитать о внешнем дыхании, строении легких и грудной клетки.
В этой статье вы узнаете: какие мышцы задействованы в дыхании и механизм вдоха-выдоха.

Все начинается с вдоха…

Для того чтобы вдохнуть воздух, нам необходимо создать в легких давление более низкое, чем атмосферное. Чтобы выдохнуть — создать более высокое, чем в атмосфере. Реально это сводится к тому, что вдох обеспечивается увеличением объема грудной клетки, а выдох — уменьшением объема. Все вроде бы просто. На самом деле большая часть усилий дыхания расходуется на вдох — в обычных условиях выдох осуществляется за счет упругих свойств легких и использования вездесущей силы тяжести.

Дыхательные мышцы

Усилия вдоха создают дыхательные мышцы вдоха (инспираторные мышцы). Их функции и названия нам еще понадобятся дальше — когда мы будем рассматривать подготовку мышц тела к дыхательным упражнениям, поэтому постарайтесь разобраться в этом.

Основной мышцей вдоха является диафрагма— мышечно-сухожильная перегородка между полостью грудной клетки и брюшной полости. Очень хочется обратить внимание на один существенный факт: диафрагма — один из важнейших органов нашего здоровья. Заметьте — не нашего тела, а нашего здоровья. По большому счету здоровье опирается на позвоночник, а создается диафрагмой. При условии, конечно, что голова здорова…

В результате сокращения мышечных волокон наружных частей диафрагмы верхняя ее часть, включающая сухожильный центр, смещается вниз. 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 этом нижние ребра несколько расходятся, увеличивая и обхват грудной клетки, что особенно заметно в нижних отделах.

Рис. 4. Изменения объема грудной клетки и положения диафрагмы при спокойном вдохе (сплошные линии — выдох, пунктирные — вдох)

Кроме диафрагмы, в увеличении объема грудной клетки принимают участие также наружные косые межреберные и межхрящевые мышцы. Вследствие косого направления волокон в этих мышцах расстояние от места прикрепления ребер к позвоночнику и хрящей к грудине больше у нижних ребер, чем у верхних. Поэтому момент силы, определяющий движение рычагов, оказывается большим для нижнего ребра или хряща — из-за этого нижнее ребро как бы «тянется» за верхним. В результате подъема ребер увеличивается смещение грудины вперед и отхождение боковых частей ребер в стороны.

При очень глубоком интенсивном дыхании или при повышении сопротивления вдоху в процесс увеличения объема грудной клетки включается ряд вспомогательных дыхательных мышц, которые могут поднимать ребра: лестничные, большая и малая грудные, передняя зубчатая. К вспомогательным мышцам вдоха относятся также мышцы, разгибающие грудной отдел позвоночника и фиксирующие плечевой пояс при опоре на откинутые назад руки(трапециевидная, ромбовидные, поднимающая лопатку).

Как мы уже говорили, спокойный вдох протекает пассивно, практически на фоне расслабления мышц вдоха. При активном интенсивном выдохе «подключаются» мышцы брюшной стенки (косые, поперечная и прямая), в результате чего объем брюшной полости уменьшается и повышается давление в ней. давление передается на диафрагму и поднимает ее. Вследствие сокращения внутренних косых межреберных мышц происходит опускание ребер и сближение их краев. К вспомогательным мышцам выдоха относятся также мышцы, сгибающие позвоночник.

Как мы уже говорили, легкие и внутренние стенки грудной полости покрыты серозной оболочкой — плеврой. Между листками висцеральной и париетальной плевры имеется узкая (5-10 мкм) щель, содержащая серозную жидкость, по составу сходную с лимфой. Благодаря этому легкие постоянно находятся в растянутом состоянии.

Если в плевральную щель ввести иглу, соединенную с манометром, можно установить, что давление в ней ниже атмосферного. Отрицательное давление в плевральной щели обусловлено эластической тягой легких, то есть постоянным стремлением легких уменьшить свой объем.

Эластическая тяга легких обусловлена тремя факторами:

1) упругостью ткани стенок альвеол вследствие наличия в них эластичных волокон;
2) тонусом бронхиальных мышц;
3) поверхностным натяжением пленки жидкости, покрывающей внутреннюю поверхность альвеол.

В плевральной щели в обычных условиях не бывает газов. Если ввести некоторое количество воздуха в плевральную щель, он постепенно рассосется. Если в плевральную щель попадает небольшое количество воздуха, то образуется пневмоторакс — легкое частично спадается, но вентиляция его продолжается. Такое состояние называется закрытым пневмотораксом. Через некоторое время воздух из плевральной полости всасывается и легкое расправляется.

При вскрытии грудной клетки, например при ранениях или внутри-грудных операциях, давление вокруг легкого становится равным атмосферному и легкое спадается полностью. Его вентиляция прекращается, несмотря на работу дыхательных мышц.

Мышцы, принимающие участие в акте дыхания

Такой пневмоторакс называется открытым. Двусторонний открытый пневмоторакс без экстренной помощи приводит к смерти. Необходимо либо срочно начать искусственное дыхание ритмическим нагнетанием воздуха в легкие через трахею, либо немедленно герметизировать плевральную полость.

Дыхательные движения

Физиологическое описание нормы дыхательных движений не совсем соответствует тому, что мы можем наблюдать у себя и своих знакомых. Мы можем увидеть как дыхание, обеспечиваемое в основном диафрагмой, так и дыхание, обеспечиваемое в основном работой межреберных мышц. И это — в пределах нормы. Мышцы плечевого пояса чаще подключаются при серьезных заболеваниях или интенсивной работе, но почти никогда — у относительно здоровых людей в нормальном состоянии.

Дыхание, обеспечиваемое в основном движениями диафрагмы. характерно больше для мужчин. В норме вдох сопровождается незначительным выпячиванием брюшной стенки, выдох — незначительным ее втяжением. Это брюшной тип дыхания в его прямом варианте.

Однако реже, но все же достаточно часто, встречается парадоксальный или обратный тип брюшного дыхания, при котором брюшная стенка на вдохе втягивается, а на выдохе — выпячивается. Этот тип дыхания обеспечивается исключительно диафрагмой, без подключения движения органов в брюшной полости. Это дыхание также чаще встречается у мужчин.

У женщин чаще всего встречается грудной тип дыхания, обеспечиваемый в основном работой межреберных мышц. Это может быть связано с биологической готовностью женщины к материнству и, как следствие, с затрудненностью брюшного дыхания при беременности. При этом типе дыхания наиболее заметные движения совершает грудина и ребра.

Дыхание, при котором активно движутся плечи и ключицы, обеспечивается работой мышц плечевого пояса. Вентиляция легких при этом малоэффективна и касается только верхушек легких. Поэтому такой тип дыхания называется верхушечным. В обычных условиях такой тип дыхания практически не встречается и используется либо в ходе тех или иных гимнастик или развивается при серьезных заболевания (не только легких!).

В следующей статье вы узнаете про Процесс дыхания в цифрах и значение воздухоносных путей

Материал подготовил: Atamovich
Источник: Медведев Б.А.
«Животворящее дыхание. Дыхательные практики, которые всегда работают»

Общий рейтинг статьи/Оценить статью

Каждый человек из школьного курса биологии знает, для чего нужны легкие и где они находятся. В легких происходит газообмен, благодаря которому наш организм насыщается кислородом и выводит “отработанный” углекислый газ. Все верно. Но у легких есть задачи, не связанные с газообменом. В этой статье мы разберем строение и функции легких, проследим путь воздуха от момента вдоха до альвеол. А также узнаем интересные факты о легких, о которых нам не рассказывали умные книжки.

Мы не будем разбирать строение и функции легких так, как это преподносят нам учебники. Это чересчур скучно и не всем понятно. Остановимся лишь на важных моментах.

Строение легких человека

Несмотря на то, что легкие – парный орган, они все же не симметричны. Правое легкое шире и немного короче левого. Это вполне закономерно, если вспомнить, что в левой и частично в центральной части грудной полости располагается сердце. На левом легком есть специальная выемка для сердца, где оно чувствует себя довольно уютно. С точки зрения физиологии, это очень важно. Левое легкое служит защитой для сердца, своего рода амортизационной подушкой, которая защищает его от механических повреждений.

Кстати, само название “легкие” дано этому парному органу неспроста. За счет того, что они насыщенны воздухом, легкие не тонут в воде. Именно поэтому, начинающим пловцам рекомендуют дышать глубже. Таким образом немного уменьшается удельный вес тела, и верхняя его часть становится легче воды. Конечно, этот навык требует определенной отработки.

Итак, правое легкое немного больше левого. Это объясняет определенные особенности их строения. В правом легком выделяют три доли, а в левом только две. Доли делятся на сегменты, а они — на дольки.

Легкое по форме напоминает конус – у него есть верхушка и основание, а также три поверхности. Подробное строение легкого можно изучить в анатомическом атласе, если это вам будет необходимо. Нам же намного важнее понять, как воздух, который мы вдыхаем попадает в легкие, и что с ним происходит дальше.

Как происходит процесс дыхания

Сам процесс дыхания – достаточно интересный с точки зрения физиологии. Обратите внимание, что мы дышим сами того не замечая и не контролируя. Сколько воздуха нам необходимо – решает головной мозг. Очевидно, что потребность в кислороде в состоянии покоя и при физической нагрузке несколько отличается. Мы чаще дышим при стрессе или высоко в горах, где парциальное давление кислорода ниже, чем на равнинной местности. Если бы нас попросили самостоятельно рассчитать частоту и глубину дыхания, в зависимости от потребностей организма, мы вряд ли справились бы с этой задачей.

Вместе с тем, человек может контролировать свое дыхание. Существуют специальные техники, которые позволяют снять стресс, убрать лишние эмоции и даже уменьшить боль. Рекомендации восточных практик – вдыхать обычно, а выдыхать длинно, имеют под собой научную основу. Частое поверхностное дыхание приводит в возбуждение нервную систему, а ровное медленное дыхание, ее, наоборот, успокаивает.

Дыхание – единственная автономная система организма, которую мы можем контролировать.

Вдох осуществляется за счет дыхательных мышц и диафрагмы. При этом увеличивается объем грудной клетки. Под действием силы натяжения легкие расправляются и в них формируется отрицательное давление воздуха. Стоит отметить, что в легких всегда присутствует около 150 мл воздуха. Это необходимо для того, чтобы поддержать их объем и обеспечить нормальные физиологические процессы.

Как происходит газообмен в легких

Итак, мы вдохнули, и воздух через носоглотку попадает в трахею, затем бронхи. Легкие – парный орган, соответственно и бронхи тоже. Если говорить простым языком, то бронхи – это полые трубочки, по которым проходит воздух. Правый и левый бронх заходит в правое и левое легкое, соответственно. Это место в медицине называется корнем легкого. Дальше бронхи наподобие дерева распадаются на более мелкие ветви – долевые бронхи, затем еще делятся – на сегментарные бронхи, которые в свою очередь переходят в дольковые бронхи. В каждом легком таких “веточек” от 800 до 1000. Дольковые бронхи распадаются на более мелкие трубочки – бронхиолы, диаметр которых меньше миллиметра. В конце каждой бронхиолы находятся так называемые альвеолы. Это пузырьки с воздухом, оболочкой которых является тончайшая мембрана.

Строение легких напоминает перевернутое дерево:

Наверное, вы уже догадались, что в альвеолах и происходит газообмен. Легкие пронизаны мельчайшими кровеносными сосудами – капиллярами. Такая сетка необходима для процессов передачи кислорода, углекислого газа и других газообразных веществ. Они могут проходить через мембрану альвеол и капилляров. Здесь в силу вступает физика. Кислород проходит за счет разницы парциального давления в крови и во вдыхаемом воздухе. То есть бедная кислородом кровь буквально тянет его к себе. Попав в кровь, кислород тут же захватывается гемоглобином эритроцитов и разносится по организму. Таким же образом кровь покидают летучие вещества, в том числе и углекислый газ.

Это, конечно, довольно примитивная схема представления газообмена в легких, но в целом она соответствует происходящим процессам.

За счет большого количества альвеол в легких обеспечивается большая площадь поверхности для полноценного взаимодействия крови и воздуха.

Сложно представить, что если разложить все альвеолы на плоской поверхности, то общая площадь их мембран соизмерима с площадью теннисного корта.

Примерный состав воздуха, которым мы дышим:

Кислород – 20-21%, углекислый газ — 0,03%, азот -79-80%

Примерный состав выдыхаемого воздуха:

Кислород 16,3%, углекислый газ 4%, азот – около 80%

То есть получается, что и в выдыхаемом воздухе есть кислород, то есть этот воздух не совсем “неживой”. Многие считают, что причина ощущения духоты в непроветриваемых помещениях с большим скоплением людей связана с избытком углекислого газа и недостатком кислорода. Это не совсем так. В душных помещениях как правило тепло и влажно, ведь с дыханием организм покидает небольшое количество воды. Вот так и получается, что, если мы большим и дружным коллективом долго находимся в закрытом помещении, воздух становится более влажным. Субъективно это воспринимается как дефицит кислорода.

Сурфактант легких

Сурфактант легких – это жидкость, которая тонким слоем покрывает альвеолы изнутри. Главная функция сурфактанта – не допустить слипание альвеол на выдохе. Для того, чтоб понять, как работает этот механизм, нужно представить себе воздушный шарик, который мы надули, а потом выпустили из него воздух. Если изнутри нет никакой защитной оболочки, шарик слипнется и надуть его повторно будет проблематично.

Сурфактант состоит из белков, липидов и углеводов и синтезируется клетками альвеол.

Легкие закладываются и начинают развиваться примерно с 3 недели внутриутробного развития. Так как этот орган плоду пока не нужен, сурфактант начинает вырабатываться в конце третьего триместра беременности. При рождении ребенок испытывает нехватку кислорода и рефлекторно вдыхает. Первый крик новорожденного – ни что иное, как первый выдох. Это говорит о том, что все в порядке – легкие расправились и ребенок начал активно дышать.

У недоношенных детей легочная ткань незрелая, сурфактанта недостаточно или вообще нет. Поэтому им проводят искусственную вентиляцию легких, а при выраженной дыхательной недостаточности вводят сурфактант. Этот препарат содержит высокоочищенный сурфактант животных.

Еще одна важная функция сурфактанта – защита от инфекции, которую мы вдыхаем вместе с воздухом.

Жизненная емкость легких (ЖЕЛ)

Жизненная емкость легких – это максимальный объем воздуха, который человек может вдохнуть после максимального выдоха.

В состоянии покоя человек вдыхает и выдыхает примерно 500 мл воздуха. В спокойном состоянии мы дышим в основном только верхушкой легких. При интенсивном газообмене работают и нижние отделы легких, дыхание становится глубже, и мы вдыхаем больше воздуха.

У нетренированного человека жизненная емкость легких примерно равна 3000 — 3,500 мл воздуха, а у спортсменов она достигает 5,500, а иногда и 6,000 мл.

Это не говорит о том, что у спортсменов легкие крупнее, чем у нетренированного человека. Просто объем воздуха, который спортсмен может вдохнуть гораздо больше. Почему это важно? Дело в том, что глубокая вентиляция включает резервные отделы легких, в которых из-за бездействия часто наблюдаются застойные явления и воспаление. Регулярные тренировки увеличивают максимальное потребление кислорода на 20-30%, расширяют бронхи, стимулируют отделение слизи.

Идеальными в плане тренировки легких являются такие виды спорта как большой теннис, плавание, легкая атлетика и вся физическая активность, связанная с кардио нагрузкой.

Функции легких, не связанные с газообменом

Если с газообменом все относительно понятно, то о других функциях легких многие даже не догадываются. Давайте их разберем:

1. Защитная функция легких заключается в уничтожении инфекции, а также удалении пыли и других инородных веществ. Кроме сурфактанта, который обеспечивает механическую защиту, в тканях легких содержится много иммунных клеток, которые распознают и уничтожают инфекцию. Ее фрагменты вместе с отработавшими клетками иммунитета, пылью и другими чужеродными частичками покидают организм с выдыхаемым воздухом и слизью. Кстати, кашель – это защитный рефлекс, который говорит о том, что время вывести лишнее вместе со слизью.

2. Депо крови. В капиллярах легких запасается около 450 мл крови, которая может быть использована при кровопотере.

3. Фильтрация крови. В легких фильтруются и расплавляются мелкие тромбы.

4. Участие в обмене веществ. В легких происходит синтез белка. При этом азот, который необходим для такого синтеза, частично отбирается из вдыхаемого воздуха. Как говорится, “не хлебом единым”.

Еще один важный процесс, который происходит в легких – активация ангиотензина II. Это вещество является мощным сосудосуживающим агентом – принимает непосредственное участие в регуляции артериального давления.

Также в легких инактивируется серотонин и запасаются гистамин, брадикинин и другие биологически активные вещества.

5. Поддержание баланса воды в организме. В процессе дыхания происходит испарение воды.

6.Терморегуляция. Легкие обладают способностью к теплопродукции. Они согревают не только вдыхаемый воздух, но и весь организм в целом.

7. Выделение летучих веществ, которые находятся во вдыхаемом воздухе, либо синтезируются в организме. К ним относятся углекислый газ, метан, ацетон и другие вредные вещества, которые отравляют наш организм.

Профилактика болезней легких

И напоследок, немного поговорим о профилактике болезней легких. Большинство из нас живут в промышленных городах, где воздух, который по определению должен быть прозрачным, можно увидеть. И, судя по всему, не за горами время, когда мы сможем его и пощупать – настолько высок процент взвеси из промышленной и строительной пыли.

О вреде курения говорить бесполезно, пусть активисты ЗОЖники простят такую категоричность. Можно бросить курить, было бы желание. А у многих его просто нет. Все, кто хотел, давно перешли на вейп (электронные сигареты). Их относительная безопасность под большим вопросом. Весьма странно, почему люди так быстро “втягиваются” в этот процесс. Трубить тревогу первыми начали производители сигарет, ведь это серьезно ударило по их бизнесу. А вы думали, это они о здоровье поколения так переживают?

Это было небольшое отступление от темы. В конце концов, ваше здоровье – в ваших руках. Давайте лучше поговорим о том, что любят наши легкие, и можно ли их почистить.

Легкие способны к частичному восстановлению. Но если вы десять лет курите по пачке в день, не требуйте от них невозможного. Разрушенные альвеолы не могут регенерировать. Восстанавливается функция бронхов – их реснички начинают выполнять утерянную функцию очищения от слизи и вредных веществ. Субъективно это выражается в уменьшении интенсивности одышки и в улучшении общего самочувствия.

В общем-то легкие, как и многие органы нашего организма являются самовосстанавливающейся системой. Достаточно убрать негативные факторы, и к ним начнет возвращаться здоровье. Уже через 2-3 недели вы почувствуете явные улучшения в вашем организме.

Есть продукты, которые косвенно помогают очистить легкие за счет антиоксидантов, бактерицидных и отхаркивающих веществ в их составе. Это ананасы, яблоки, зеленый чай, чеснок, лук, имбирь, молоко, овес, мед. Есть масса рецептов отваров из еловых шишек, трав и других растительных компонентов.

Для более быстрого очищения легких рекомендуют пить много воды – не менее 2-2,5 л в день. Она разжижает слизь и стимулирует отделение мокроты.

Неплохо работают ингаляции. Можно применять солевые растворы или минеральную воду, а можно добавлять в них эфирные масла – эвкалиптовое, кедровое, масло пихты и можжевельника.

Любители бани тоже будут довольны – эта оздоровительная процедура благотворно влияет на наши легкие. Только не переусердствуйте с температурой – она должна быть не очень высокой для того, чтоб не обжечь слизистую.

Самый эффективный способ оздоровления легких и всей дыхательной системы в целом – это конечно же спорт. Но есть одно условие, которое не всегда возможно реализовать – спортом нужно заниматься на свежем воздухе, то есть подальше от города.

Берегите ваши легкие и будьте здоровы!


Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *