Дыхание

Дыхание-это одна из важных функций организма. Это видно из того, что прекращение дыхания приводит к смерти. Нет дыхания - нет жизни. Почему прекращение дыхания ведет к смерти?

Как вы знаете, жизнь-это постоянный обмен веществ с окружающей средой. Одним из таких в-в является газы, в частности O₂ , который должен поступать в организм из окружающей, среды, а в окружающую среду выбрасывается из организма СО₂.Кислород необходим ор-му, т.к. большинство химических р-ций в орг-ме являются окислительными с необходимым участием O₂. Heт кислорода, нарушаются биохимические процессы, а эти нарушения несовместимы с жизнью. Кроме того, нарушение дыхания ведет к накоплению в орг-ме CO₂, что губительно сказывается на жизненных отправления орг-ма. Таким образом. дыхание является одной из важнейших функций орг-ма. Нет дыхания - недостаток O₂ - нарушение окислительных биохимических р-ций – смерть.

Дыхание осуществляется за счет дыхательной системы, т.е. дыхание - функция дыхательной системы. Эту систему, ее морфологию ВЫ изучали на анатомии. Я только хочу уточнить, что эта функция присуща в некоторой степени, коже, слизистым оболочкам. В процессе эволюции,. филогенезе, функцию поглощения кислорода из окружающей среды выполняют различные органы. Так, у водных животных дыхание осуществляется жабрами, которыми являются или выросты на поверхности тела, или, (у рыб) выросты переднего отдела пищеварительной трубки. У насекомых для осуществления функции дыхания служит своеобразная система воздухоносных путей, доходящих. до всех тканей.

Значение кожи как поверхности, через которую может происходить обмен газов, в процессе эволюции уменьшается из-за развития рогового слоя эпителия, мало проходимого для газов. У лягушки кожное дыхание имеет большое значение. Так если покрыть у лягушки всю кожу слоем воздухонепроницаемого в-ва (смола), то она быстро погибнет.

Функция дыхательной системы теснейшим образом взаимосвязана с -кровью и сердечно-сосудистой системой.

Дыхательная система + кровь + ССС = CKOO (система кислородного обеспечения организма)

Эта взаимосвязь легко выявляется при патологии в орг-ме. Так при воспалении легких когда нарушается дыхательная функция наряду с учащением дыхания, усиливается гемодинамика за счет увеличения частоты сокращения сердца, увеличивается к-во эритроцитов, переносчиков - кислорода. С другой стороны, нарушения в ССС, допустим при пороках сердца, когда скорость кругооборота крови уменьшается, усиливается дыхание, увеличивается число эритроцитов. При нарушениях в крови, допустим при малокровии /мало эритроцитов/ усиливается дыхание и гемодинамика.

Дыхание, как процесс, складывается из 5 этапов или звеньев:

1) внешнее дыхание или вентиляция легких или обмен воздуха между внешней средой и альвеолами легкие;

2) газообмен в легких (газообмен между альвеолярным воздухом и кровью);

3) транспорт O₂ и CO₂ кровью;

4) обмен газов между кровью и тканями;

5) тканевое дыхание.

Физиология дыхания изучает первые 4-е группы процессов, механизм их регуляции и особенности протекания в различных условиях. Клеточное, т.е. тканевое, изучается в основном биохимией, исследующей тканевые окислительные процессы, при которых богатые энергией вещества, содержащиеся в клетке, расщепляются, освобождая скрытую в них энергию. Итак, остановимся на первом этапе - внешнее дыхание - или вентиляция легких.

Вентиляция легких осуществляется за счет периодически сменяющихся вдоха и выдоха. Рассмотрим в начале механизм вдоха или инспирацию. .Вдох –это процесс, обеспечивающий поступление воздуха из окружающей среды в легкие. С чего же он начинается? Вдох начинается с сокращения дыхательной мускулатуры и мышц диафрагмы. При обычном спокойном вдохе у здорового человека сокращаются наружные межреберные мышцы и межхрящевые. Это приводит к увеличению размера грудной клетки в сагитальном и во фронтальном направлении. Почему? В состоянии покоя ребра опущены книзу. При вдохе ребра принимает более горизонтальное положение, поднимаясь кверху. Благодаря чему сечение грудной клетки становится больше и в поперечном и в передне-заднем (продольном) направлении.

Почему сокращение межреберных мыши ведет не к сближению ребер между собой, а к их поднятию? Это происходит вследствие того, что наружные межреберные мышцы идут от ребра к ребру в косом направлении: сзади и сверху, вперед и вниз.

Ребра представляют собой рычаги второго рода с точкой вращение в их сочленениях с позвоночником. Сила, сокращающейся межреберной мышцы, оказываемое на верхние и низлежащие ребра - одинакова. Но рычаг у низлежащего ребра больше, а следовательно момент силы у низлежащиго ребра больше, т.е. что легче мышце поднять нижнее ребро или опустить верхнее или сблизить их ? Конечно поднять нижнее ребро. Таким образом, подъем ребер ведет к увеличению размеров грудной клетки в сагитальном и во фронтальном направлении. Кроме того, одновременно сокращается мышца диафрагмы. Это приводит к уплощению диафрагмы, к опусканию ее купола, вследствии чего увеличивается размер грудной клетки в вертикальном направлении. Опускание диафрагмы на 1 см ведет к увеличению объема на 350_м_.

Итак, грудная клетка увеличивается во всех 3-х направления.

При спокойном дыхании вдох у мужчин и женщин протекает одинаково. У женщин объем грудной клетки увеличивается за счет преимущественного сокращения межреберных мышц. Это так называемый грудной или реберный тип дыхания. Такой же тип дыхания у кошек. У мужчин объем грудной клетки увеличивается преимущественно за счет диафрагмы. Это брюшной или диафрагмальный тип дыхания. Такое дыхания у кроликов. Тип дыхания не является постоянным и зависит от вида выполняемой работы. Так при переносе груза, на спине, когда грудная клетка является опорой для груза, дыхание осуществляется за счет движения диафрагмы.

При усиленном дыхании (при одышке) в акте вдоха участвует ряд дополнительных или вспомогательных мышц: стерноклейдомастоицей, леватор скапуле, пекторалис майор и минор и т.д.

Итак, вдох начинается с сокращения дыхательной мускулатуры, что приводит к увеличению объема грудной клетки.

Увеличение объема грудной клетки приводит к увеличению объема легких. Легкие всегда следуют за гр. клеткой. Почему? Остановимся на этом.

1) Обусловлено герметичностью грудной клетки;

2) Свойствами легочной ткани.

Для того, чтобы понять этот процесс надо вспомнить о так называемой

модели Дондерса.

Модель Дондерса заключается в следующем: берут стеклянную бутыль с резиновым дном, верхнее отверстие бутыли закрыто пробкой через которую пропущена стеклянная трубка, на которую надевается трахея с легкими от мелкого животного /крысы, или кролика/. Сбоку в бутыль вмонтирован манометр. На легкие изнутри. т. е. через стеклянную трубку действует давление, равное 1.атм. Снаружи т.е. из бутыли на поверхность легких также действует давление равное 1 атм. Две силы равны, легкие находятся в состоянии покоя. Если оттянуть резиновое дно, то давление в бутыли понизиться, возникает разность в давлении. действующих на легкие на внутреннею и наружную поверхность. Через трубку действует давление больше. Поэтому воздух (наружный) поступает в легкие и они растягиваются. Одновременно с этим следует отметить, что давление в бутыли остается меньше атмосферного.

-

А теперь перенесемся от этой модели к целому организму.

Легкие покрыты висцеральным листком плевры. Внутренняя поверхность грудной клетки покрыта париетальным листком плевры. Между висцеральным и париетальными листками имеется так называемая плевральная полость или как часто. врачи называют -плевральная щель. Эго название чисто символично, т.к. на самом деле этой полости нет, потому что оба листка плевры прилегают к друг к другу. Между ними имеется некоторое количество жидкости, которая обеспечивает смазку листков, необходимую для уменьшения трения между ними. Плевральная полость герметично замкнута. У человека две плевральных полости.

Если человеку ввести в плевральную щель иглу, соединенную с манометром, то мы увидим, что там давление ниже атмосферного на несколько миллиметров. В состоянии свободного выдоха оно равно 7 мм рт. ст. При вдохе оно становится равным 9-10 мм. При максимальном выдохе = 2-3 мм, при максимальном вдохе до 30 мл, а если закрыт дыхательные пути и сделать попытку вдоха ( опыт Мюллера), то оно становится ниже атмосферного на 50-70 мм. рт.ст.. Это давление называется отрицательным давлением. Отрицательное давление-это разность между атмосферным давлением и давлением в плевральной щели. Опыт Вальсаава – выдох при закрытом рте и зажатом носе – давление в легких и плевральной щели становится выше атмосферного на 40-100мм.

Чем же обусловлено отрицательное давление?

Это обусловлено свойствами легочной ткани:

1. их растяжимостью;

2. эластичностью.

Если зажать трахею у мертвого животного, вскрыть грудную клетку то мы увидим, что легкие занимают всю грудную клетку, т.е. они находятся в растянутом состоянии. Если через трахею подать воздух под давлением, то легкие растянутся еще больше. Т.е. легочной tkbi присуща растяжимость. Это свойство для легочной ткани присуща в большей мере. чем для другой любой ткани.

Если открыть трахею, продолжить опыт, то из легких выбрасываем воздух, легкие уменьшаются в размере, это связано с эластичностью.

легочной ткани.

Что такое •эластичность?

Эластичность - это способность ткани /тело/ принимать первоначальной объем или форму. Пластичность легочной ткани обусловлена содержанием большого количества эластических волокон. За счет эластических волокон легкое при растяжении стремится принять первоначальное положение /объем, форму/. За счет этих волокон создается так называемая эластическая тяга легких. Эластическая тяга постоянно существует в целом организме, т.к. легкие всегда находятся в растянутом состоянии. Это обусловлено тем, что грудная клетка имеет больший объем, чем легкие, и она растет быстрее, чем ткань легкого.

Эластическая тяга легких старается постоянно привести объем легких к минимальному объему, т.е. оторвать висцеральный листок от париетального. Но т.к. плевральная полость герметически замкнута, то в этой полости создается несколько разреженное пространство, т.е. отрицательное давление.

Эластическая тяга легких зависит не только от наличия в стенке альвеол большого количества пластических волокон, но также зависит от поверхностного натяжения стенки альвеол.

Еще в 1929 году Нейергард показал, что около 2/3 эластической тяги легких зависит от поверхностного натяжения стенки альвеол. Сейчас многими опытами доказано правильность взглядов Нейергарда. Если напр. обработать легкие эластином - это фермент который разрушает эластические волокна легких., то легочная ткань сохраняет свои эластические свойства. Даже при самом глубоком выдохе альвеолы не слипаются, не склеиваются. Это связано с тем, что внутренняя поверхность альвеол покрыта нерастворимой в воде, тонкой мономолекулярной пленкой вещества, который получил назва-ние - сурфактан /от англ. слова сурфасе-поверхность/. Сурфактан обладает малым поверхностным натяжением и препятствует спадению альвеол, стабилизируя их размеры. Сурфактан представляет собой альфа-лецитин (диполмииллецитин). Предполагают, что он образуется в митохондриях клеток альвеолярного эпителия и выработка его осуществляется под влиянием блуждающих нервов.

Итак эластическая тяга легкие зависит от 2-х причин:

1) от наличия в стенке альвеол большого количества эластических волокон;

2. и обусловлена поверхностным натяжением стенки альвеол.

Эластическая тяга легких является причиной постоянно существующего отрицательного давления в плевральной полости.

Чем сильнее растянуты легкие, тем больше отрицательное давление. Поэтому при вдохе оно увеличивается, а при выдохе уменьшается.

Что будет с легкими, если нарушить герметичность плевральной щели?

Давление на наружную и внутреннюю поверхность легких, в этом случае равно атмосферному. Но остается эластическая тяга легких, за счет которой легкие сжимаются, принимая минимальный объем. Это состояние называется пневмотораксом. При пневмотораксе легкое спадается и дыхательная функция его выключается. Так как у человека (в отличие от собаки) существует правая и левая плевральные полости, то пневмоторакс может быть односторонним. Пневмоторакс иногда применяют для лечебных целей, например при туберкулезе.

.Введение воздуха в плевральную полость приводит к поджатию легкого, это уменьшает растяжение легочной ткани, что в свою очередь способствует сближению краев дефекта легкого и быстрому заживлению, или заживлению каверны - закрытию. Постепенно воздух из плевральной щели рассасывается и легкое расправляется.

Итак, за счет отрицательного давления, создаваемого эластической тягой легких, висцеральный листок плевры присасывается к париетальному листку. Поэтому легкие пассивно следуют за грудной клеткой. При вдохе увеличивается объем грудной клетки, значит и ув-ся объем легких.

С увеличением объема легких, давление в них падает, оно становится меньше атмосферного. Вследствие разности давлений воздух. поступает из внешней среды в легкие.

Таким образом, механизм вдоха слагается из следующих звеньев:

1)сокращение межреберных, мышц и мышцы диафрагмы;

2)увеличение размеров грудной клетки;

3)увеличение объема легких;

4)понижение давления в легких;

5)поступление воздуха в легкие.

Выдох - пассивный акт /спокойный/, происходит под влиянием тяжести грудной клетки и давлении органов брюшной полости. Но может быть и активным - форсированный выдох, когда перечисленным силам уменьшающим объем грудной клетки, присоединяется сокращение внутренних межреберных косых мышц, задние внутренних зубчатых мышц и мышц живота.

Дыхательная мускулатура, обеспечивающая вдох, совершает большую работу. Эта работа необходима для преодоления сопротивления, которое складывается из статического и динамического.

Статистическое сопротивление.( или эластическое)

Сюда входит:

1)вес грудной клетки, которую надо поднять;

2)сопротивление сжатию ор-нов брюшной полости, которые оттесняются опускающейся диафрагмой.

К статическому сопротивлению относится также

3)преодоление эластического сопротивления ткани легкого при её растяжении.

При глубоком дыхании статистическое сопротивление возрастает.

Динамическое сопротивление (вязкостное или неэластическое) Здесь необходимо различать:

1)тканевое сопротивление;

2)воздушное сопротивление.

К тканевому сопротивлению относится:

1)трение между листками плевры;

2)трение между легкими и сердцем

Воздушное сопротивление - сопротивление оказываемое со стороны

дыхательных путей движущемуся воздуху. Это сопротивление зависит от:

1) длины дыхательных путей;

2) от их диаметра;

3)от характера движения воздушной струи;

4)от скорости движение воздуха.

Может ли меняться длина дыхательных путей? Может. Длина дыл-х путей меняется в зависимости от того, человек дышит через нос или через рот. В первом случае длина больше, чем во втором. А значит и воздушное сопротивление возрастает. Длина дыхательных путей несколько возрастает во время вдоха, выдохе уменьшается. Значительно увеличивается длина дыхательных путей в противогазах. Для того чтобы уменьшить сопротивление и уменьшить работу дыхательной мускулатуры бегуны на короткие дистанции дышат через рот. Но постоянное дыхание через рот чревато большими опасностями. Во-первых часто возникают простудные заболевания верхних дыхательных путей. Во-вторых как ни странно, отсутствие дыхания через нос ведет к нарушению умственных способностей человека - к слабоумию. В третьих –нарушаете вентиляция легких / струя воздуха идущая через нос раздражает рецепторы слизистой носа - в дыхательный центр - усиливает дыхание/ В четвертые выключения носового дыхания ведет к нарушение половой функции. Эти возникает при полипозе носа, когда разрастается лимфатическая ткань в носу.

Воздушное сопротивление зависит от диаметра воздухоносных путей. Диаметр дыхательных путей довольно постоянно у здоровых людей. Он несколько увеличивается при вдохе и уменьшается при выдохе. Поэтому выдох происходит медленнее, чем вдох на 5-10%.Диаметр дыхательных путей уменьшается у курящих людей, к старости, при различных, заболеваниях органов дыхания/Напр. при бронхиальной астме, когда резко уменьшается диаметр, особенно при выдохе/ поэтому у этих больных резко затруднен выдох./

Воздушное соп-е зависит от характера движения воздушной струи.• Различают два типа движения воздуха: ламинарный тип и турбулентный. Ламинарный тип-когда все слои воздуха движутся параллельно -сопротивление наименьшее. Воздух при этом движется клиновидным фронтом.

Этот тип дыхания возможен при гладких, стенках воздухоноснык путей и при относительно небольшой скорости воздуха, а это может быть только при спокойном дыхании.

Турбулентный тип, т.е. вихревой, когда частицы воздуха постоянно перемешиваются между собой и сопротивление резко возрастает. Это наблюдается при частом дыхании, при различных, заболеваниях, когда нарушается гладкая поверхность воздухоносных. путей.

Воздушное сопротивление зависит от скорости движения воздуха.

Чем быстрее вдох и выдох, тем больше скорость движения воздуха. При этом больше динамическое сопротивление. В свою очередь скорость движения воздух, зависит от диаметра дыхательных, путей и от интенсивности дыхания.

Между статистическим и динамическим сопротивлением существует зависимость, которая определяется частотой дыл-я. При частом дыхании увеличивается динамическое сопротивление, а при редком - статическое сопрот-е Минимальное сопротивление имеет место при частоте дыхания 15 в 1 минуту и наз-ся ЭЙПНОЭ. Если дыхание редкое -наз-ся брадипное. Частое дыхание-тахипное.

Легочные объемы и емкости.

Для суждения о легочной вентиляции, т.е. о внешнем дыхании использую определение легочных объемов и емкостей. По цифрам этих показателей можно составить представление о внешнем дыхании. Это используют чаще при определении физического развития человека.

Итак, легочные объемы:

1. ДО-дыхательный объем-это количество воздуха которое поступает и выделяется при спокойном дыхании. ДО = 500 мл.(300-900 мл)

2. РОВд-резервный объем вдоха. Это количество воздуха. которое можно вдохнуть после спокойного, обычного вдоха .РОВд = 1500 мл.

3. РОВыд-резервный об"ем выдоха. Это кол-во воздуха которое можно выдохнуть после обычного выдола - 1500 мл.

4. 00-остаточный объем- это воздух в легких, который остается после максимального выдоха. Можно определить при вскрытии. 00 = 1500 мл

5. КО-коллапсный объем. Остается после спадения легких, после выхода остаточного объема. Поэтому легкие человека, хотя бы раз вдохнувшего, не тонут в воде. Это используется в судебно-медицин ской практике. Коллапсный объем = 150 мл.