Kapandzhi_Pozvonochnik

Исходя из вышеизложенного, можно разделить дыхательные мышцы на две группы:

•мышцы вдоха, которые поднимают ребра и грудину;

•мышцы выдоха, которые опускают ребра и грудину.

Эти группы можно подразделить еще на две груп-

пы - главные мышцы и дополнительные мышцы, последние вовлекаются только при анормально

глубоких и сильных дыхательных движениях.

Эти мышцы, следовательно, можно разделить на че-

тыре группы.

Первая группа

Первая группа включает главные мышцы вдоха.

Это наружные межреберные мышцы, мышцы, поднимающие ребра, и прежде всего диафрагма.

Вторая группа

Ко второй группе относятся дополнительные мышцы вдоха (рис. 28, 29, 30). В эту группу входят:

•грудино-ключично-сосцевидная мышца (1), передняя лестничная (2), средняя (3) и задняя (4). Все эти мышцы являются мышцыми вдоха и имеют точку опоры в шейном отделе позвоночника, который делается ригидным под действием других мышц (рис. 28);

•большая грудная (4) и малая грудная мышцы (5), когда они воздействуют на лопаточный пояс и верхние конечности в отведенном положении (рис. 30, по мотивам «Бронзового века» А. Родена);

•нижние волокна передней зубчатой мышцы (6) и широчайшая мышца спины (10), когда последняя действует (рис. 29) на верхнюю конечность в положении абдукции;

•Верхняя задняя зубчатая мышца (11);

•верхние волокна подвздошно-реберной мышцы (12), которые прикрепляются вверху к поперечным отросткам последних пяти шейных позвонков, а внизу к дугам шести верхних ребер. По направлению волокон она совпадает с длинными мышцами, поднимающими ребра.

Третья группа

Третья группа включает главные мышцы выдоха — внутренние межреберные. Фактически нормальный выдох - это чисто пассивный процесс возвращения грудной клетки в исходное положение в результате эластичности ее костно-хрящевых компонентов и паренхимы легких. Энергия, необходимая для выдоха, происходит из энергии, развиваемой мышцами вдоха, и накапливается эластичными компонентами грудной клетки и легких. Позже мы увидим особую роль, которую играют в этом механизме реберные хрящи (см. с. 190). Стоит отметить, что в положении стоя ребра опускаются под действием собственной силы тяжести.

Четвертая группа

Вчетвертую группу входят дополнительные мышцы выдоха. Хотя они и дополнительные, они не менее важны. Эти мышцы исключительно мощные и позволяют производить усиленный выдох и проводить прием Вальсальвы.

Мышцы брюшной стенки (рис. 30), прямая (7), наружная косая мышца живота (8), внутренняя косая мышца живота (9) сильно опускают нижнюю апертуру грудной клетки.

Впояснично-грудном отделе (рис. 29) есть другие дополнительные мышцы выдоха: нижние волокна крестцово-поясничной мышцы (13), длиннейшая мышца спины (14), задняя нижняя зубчатая мышца (15) и квадратная мышца поясницы (на рисунке не показана).

Диафрагма - это основная мышца вдоха, а брюшные мышцы - это дополнительные мышцы выдоха большой силы, которые могут произвести усиленный выдох. Однако, видимо, антагонистичные, эти мышцы также и синергичные. Это может показаться парадоксальным и нелогичным, но на практике эти мышцы не могут функционировать независимо друг от друга. Именно этот факт характеризует отношения антагонизм-синергизм.

Каковы же взаимоотношения между диафрагмой и мышцами живота во время вдоха и выдоха?

При вдохе

При вдохе (рис. 31, вид сбоку; рис. 32, вид спереди) сокращение диафрагмы перемещает вниз сухожильный центр (красные стрелки), увеличивая вертикальный размер грудной клетки; но вскоре этому противопоставляется растяжение вертикальных компонентов средостения (М), и особенно сопротивление массы внутренних органов брюшной полости (D). Эти органы содержатся в пределах

«брюшного пояса», сформированного мощными

брюшными мышцами: прямыми мышцами живота (R), поперечными мышцами (Т), внутренними косыми (IO) и наружными косыми (ОЕ) мышцами. Без этих мышц содержимое брюшной полости перемещалось бы вниз и вперед, а центральное сухожилие не стабилизировалось бы, что позволяет диафрагме поднимать нижние ребра. Это антагонично-синергичное действие мышц живота крайне важно для эффективной работы диафрагмы. Это происходит при некоторых заболеваниях, например полиомиелите, когда паралич брюшных

мышц снижает эффективность диафрагмы. На рисунке 31 (вид сбоку) направление волокон брюшных мышц представлено в виде шестиконечной звезды, что хорошо показывает брюшной мышечный пояс.

При выдохе

Во время выдоха (рис. 33, вид сбоку; рис. 34, вид спереди) диафрагма расслабляется, и сокращение брюшных мышц опускает нижнюю апертуру груд-

Также, увеличивая внутрибрюшное давление, они

толкают внутренние органы верх и поднимают сухожильный центр. Это снижает вертикальный размер грудной клетки и «закрывает» ребернодиафрагмальные синусы. Следовательно, брюшные мышцы являются прямым антагонистом диафрагмы, так как одновременно уменьшают все три размера грудной клетки.

Соответствующее действие диафрагмы и брюшных мышц может быть представлено следующим образом (рис. 35): обе группы мышц всегда находятся в состоянии активного сокращения, но их актив-

ность изменяется взаимообратно.

Так, при вдохе тонус диафрагмы увеличивается, в то время как тонус мышц живота снижается.

И наоборот, во время выдоха тонус брюшных мышц увеличивается, а тонус диафрагмы уменьшается.

Таким образом, существует динамическое равновесие между двумя этими мышечными группами,

плавающая точка равновесия постоянно смещается в том или ином направлении, что ярко иллюстрирует принцип антагонизма-синергизма этих мышц.

Движение воздуха по дыхательным путям было продемонстрировано в классическом эксперименте Фанка (Funck) (рис. 36 и 37). Если заменить дно сосуда водонепроницаемой эластичной мембраной, а с другой стороны соединить его с внешней средой посредством трубки, закрывающейся пробкой, этот баллон сможет наполняться и спадаться просто при движении эластичной мембраны. Если мембрана опускается (рис. 37), внутренний объем сосуда увеличивается на величину (V), тогда как давление внутри сосуда уменьшается. Внутреннее давление падает ниже атмосферного. В результате объем воздуха, соответствующий величине (V), перемещается по трубке внутрь и наполняет баллон, реализуя механизм вдоха.

И наоборот, если мембрана расслабляется

(рис. 36), она возвращается в исходное положение, и объем сосуда снижается на ту же самую величину (V), а внутреннее давление нарастает. Воздух, наполнявший баллон, выходит из него через трубку. Это механизм выдоха.

Следовательно, дыхание зависит от увеличения или уменьшения объема грудной клетки (рис. 38). В итоге, в исходном положении, когда грудная клетка представлена как объемный эллипс с основанием (ABCD), поперечным размером (CD), переднезадним размером (АВ) и вертикальным размером (SP), действие дыхательных мышц, особенно мыши, диафрагмы, увеличивает все эти размеры так, что получается больший эллипс (A'B'C'D'), с переднезадним размером (А'В'), большим, чем размер (АВ), поперечным размером (C'D'), большим, чем размер (CD), и вертикальным размером (S'P'), большим, чем (SP). Эта ситуация отличается от эксперимента Фанка (Funck) тем, что все размеры увеличиваются одновременно.

В то же время существует довольно большое сход-

ство эксперимента с анатомическими элемента-

ми (рис. 39): вертикальная трубка, через которую проходит воздух, представляет трахею; растягивающийся баллон представляет легкие', эластическая мембрана, образующая дно сосуда, - диафрагму.

Необходимо отметить два момента:

•с одной стороны, легкие заполняют всю грудную полость и соприкасаются со стенкой грудной полости посредством плевры с ее потенциальной полостью. Фактически в норме два ее листка тесно соприкасаются и скользят свободно один по другому, таким образом обеспечивая тесную механическую связь между легкими и стенкой грудной полости без ограничения дыхательных движений, таким образом, расширяясь, легкие скользят по стенке грудной полости;

•с другой стороны, во время вдоха внутригрудное давление падает и становится отрицательным не только по отношению к внешней среде, но и по отношению к давлению в брюшной полости. В результате воздух входит в трахею вплоть до альвеол легких, и повышается венозный приток в правое предсердие (OD). Следовательно, вдох повышает наполнение полостей сердца и через малый круг кровообращения способствует контакту венозной крови в альвеолах с вдыхаемым воздухом. Таким образом, вдох одновременно обеспечивает приток воздуха и легочную сосудистую циркуляцию.

Коснувшись циркуляции воздуха, поговорим о храпе, который бывает довольно тягостным для окружающих людей. Почти все люди храпят (и даже некоторые животные), но существуют морфологические типы и особые позы, способствующие этому недугу. Храп возникает в результате вибрации мягкого неба человека, спящего на спине глубоким сном. В настоящее время существуют более или менее эффективные способы лечения храпа. Иногда может помочь только хирургическая пластика неба.

Дыхательные, или легочные, объемы - это просто

объемы воздуха, которые перемещаются во время различных фаз дыхания и в зависимости от типов дыхания.

Сравнение различных дыхательных объемов

Мы нашли удобным представить различные дыхательные объемы в виде складок аккордеона, что способствует более легкому пониманию и сравнению.

•Во время спокойного дыхания (рис. 40) выделяют следующие дыхательные объемы: количество воздуха, вдыхаемого и выдыхаемого при нормальном дыхании, - это дыхательный объем (VC), равный 0,5 л. Это показано в виде голубой полосы

(2)с колебаниями на спирограмме;

•при продолжении нормального вдоха в форсиро-

ванный вдох дополнительный объем вдыхаемого воздуха представляет резервный объем вдоха (VRI), равный 1,5 л;

•сумма резервного объема вдоха и дыхательного объема составляет емкость вдоха (CI): 2 л; при продолжении нормального выдоха в форсированный выдох дополнительный объем выдыхаемого воздуха - это резервный объем выдоха (VRE):

15 л;

•сумма резервного объема вдоха, резервного объема выдоха и дыхательного объема составляют

жизненную емкость легких (CV): 3,5 л;

•после полного выдоха некоторое количество воздуха все еще остается в легких и бронхах - остаточный объем (VR): 0,5 л;

•сумма остаточного объема и резервного объема

выдоха - это функциональная резервная емкость (CRF): 2 л;

•наконец, сумма жизненной емкости и остаточный объем - это общая емкость легких, составляющая 4 л.

При физической нагрузке

Во время физической нагрузки (рис. 41) различные объемы распределяются по-разному в пределах общей емкости легких.

•Только остаточный объем остается неизменным, так как воздух из него никогда не может быть изгнан полностью независимо от сил выдоха.

•С другой стороны, при нарастании частоты дыхания, дыхательный объем увеличивается (VC) до максимума, но при дальнейшем нарастании частоты дыхания он имеет тенденцию слегка уменьшаться. Минутный объем дыхания равен произведению дыхательного объема и частоты дыхания, который таким образом, наконец, достигает максимума.

•Резервный объем выдоха значительно увеличивается, показывая, что глубина частого дыхания во время нагрузки достигает максимальной амплитуды, которую позволяет грудная клетка.

• В результате увеличения дыхательного объема и резервного объема выдоха резервный объем вдоха падает (VRI).

На графике, соответствующем дыханию при нагрузке, спирограмма дыхания в покое изображена дополнительно для сравнения.

Все это логично, легко запомнить и очень важно в повседневной жизни и при занятиях спортом.

На эффективность дыхания влияет множество факторов.

Костное препятствие может вызывать некоторые расстройства дыхания, которые можно проиллюстрировать модифицированным опытом Фанка (Funck) (рис. 42):

часть стенки баллона заменяется другой эластичной мембраной. При опускании нижней мембраны вторая мембрана уменьшится на величину объема (v), который вычитается из объема (V). Таким образом, баллон раздувается на величину, равную (V - v).

Реберное препятствие возникает у человека при

очень серьезной травме грудной клетки (синдроме цепа — the flail chest): различные части грудной клетки не следуют ее общим движениям, а втягиваются внутрь при вдохе, формируя парадоксальное дыхание. Это снижает эффективность дыхания, приводя к респираторным нарушениям.

Эти нарушения характеризуются катастрофическим снижением гематоза: этот термин описывает

механизм насыщения крови кислородом на уровне альвеол легких.

Есть множество других причин, приводящих к снижению дыхательной эффективности, что может привести даже к дыхательной недостаточности.

На рисунке 43 показаны различные факторы - в основном респираторные - которые могут повлиять на нормальный процесс газообмена крови.

• Пневмоторакс (1), когда плевральная полость наполняется воздухом. Легкое сокращается само по себе за счет своей эластичности (2). Попадание воздуха в плевру может быть в результате прямого сообщения между плеврой и легким (черная стрелка), и с каждым вдохом воздух все больше наполняет плевральную полость. Этот травматический пневмоторакс возникает вследствие больших дыхательных повреждений. Причиной попадания воздуха могут быть разрывы бронха

или эмфизематозого пузыря; так же называется чрезвычайное расширение альвеолы легкого. Поскольку плевра больше не воздействует на легкое, оно полностью теряет свою функциональную зна-

чимость (2), и плевральная полость наполняется кровью (гемоторакс) или воспалительным экссудатом (гидроторакс), или же возникает плеврит

(3). Жидкость располагается на дне грудной полости.

•Реберное препятствие (синдром цепа) (4) обусловливает функциональные нарушения в зависимости от серьезности травмы.

•Обструкция бронха, приводящая к ателектазу

(5). Участок бронха больше не принимает участия в дыхании, и ткань легкого, или паренхима, сокращается. На рисунке верхняя доля левого легкого ателектатична из-за обструкции бронха верхней доли.

•Воспалительное утолщение плевры, называемое пахиплеврит (6), может развиться в результате плеврита, пиоторакса или гемоторакса. Утолщенный листок плевры плотно срастается с легким и препятствует его расширению при вдохе, образуя склерозированный участок.

•Острое расширение желудка (7), которое препятствует движению диафрагмы.

•Метеоризм (8), расширение, вздутие кишечника,

который поднимает диафрагму верх, что является брюшной причиной дыхательной недостаточности.

•Паралич диафрагмы (рис. 44): левый диафрагмальный нерв пересечен, и левая половина диафрагмы парализована, делая возможной парадоксальное дыхание, то есть вместо движения вниз он идет вверх на вдохе.

Дыхательная механика может быть также значительно изменена положением тела:

• при положении лежа на спине (рис. 45) органы брюшной полости толкают диафрагму вверх, делая вдох более затруднительным. Дыхательный объем смещается вверх на рисунке за счет дополнительного объема вдоха. Это происходит во время общей анестезии и может усиливаться анестетиками и миорелаксантами со снижением эффективности дыхательной мускулатуры; тоже присходит в коме;