Kapandzhi_Pozvonochnik

Респираторная механика изменяется в зависимости

от пола и возраста (рис. 47).

•У женщин дыхание преимущественно верхнего грудного типа с максимальным объемом движения в верхней части грудной клетки, что увеличивает ее переднезадний размер.

•У мужчин — смешанное, то есть верхнее и нижнее грудное.

•У детей дыхание брюшное.

•У пожилых людей дыхание значительно нарушается из-за увеличения грудного кифоза.

Чтобы разобраться в патофизиологии этого процесса, представим его на примере ламповой нити на-

кала (рис. 48):

•в этом воображаемом опыте грудина представлена ламповой нитью, подвешенной с одной стороны посредством прямого и негибкого тяжа, символизирующего грудной отдел позвоночника;

•вдох происходит в результате тяги верхней окружности ламповой нити. В этом акте принимают участие лестничные мышцы и грудино- ключично-сосцевидные мышцы. В то же время основание конструкции опускается вниз - это тяга за счет сокращения диафрагмы (d);

•в результате объем ламповой конструкции увеличивается, и воздух проникает внутрь;

•если отпустить тяги верхней окружности и основания (рис. 49), лампочка осядет, ее размер уменьшится до размеров прикрепленного тяжа, представляющего грудной отдел позвоночника. Объем ламповой конструкции уменьшится, что символизирует выдох;

•предположим теперь, что вместо прямолинейного грудной тяж изогнут (рис. 50), в соответствии с грудным кифозом. Лампочка остается постоянно уменьшенной, ненадутой, и тянуть верхнюю окружность намного сложнее.

Это иллюстрирует сложности при дыхании в слу-

чае выраженного грудного кифоза.

Именно это происходит у пожилых людей (рис. 51).

Усиление выраженности изгиба верхней части грудного отдела позвоночника приводит к конвергенции верхних ребер и к снижению амплитуды их движений. Также верхние доли легких больше практически не участвуют в дыхании, дыхание становится нижнего грудного типа или даже брюшного. К тому же ситуация ухудшается снижением тонуса мускулатуры.

При рассмотрении физиологии дыхания нельзя забывать о таком явлении, как вздох, соответствующем глубокому, значительному вдоху и последующему

продолжительному выдоху. Его физиологическая роль заключается в обновлении воздуха мертвого пространства и резервного объема. С точки зрения физиологии этот почти бессознательный акт связан с освобождением от эмоционального напряжения,

в частности от беспокойства. Так, «вздох облегчения» обычно символизирует окончание тревог. Существуют профессии, в которых дыхание играет важнейшую роль. Конечно же, это спортсмены, среди которых выделим особо пловцов. Но также и музыканты. Дыхание очень важно для

музыкантов, играющих на духовых инструментах, и для певцов, у которых дыхательные объемы должны быть максимальны, а также контроль над потоком воздуха за счет тренировки мышц выдоха. В целом у музыкантов дыхание играет очень важную роль и кроме своей вентиляторной функции. Так, игра музыканта основывается на ритме дыхания. Оно сквозит в некоторых адажио, и даже можно сказать, что дыхание - метроном для музыканта.

Мертвое пространство - это объем воздуха, который не участвует в респираторном обмене. При изображении дыхательных объемов в виде аккордеона (рис. 52), если продлить выпускную трубу с помощью воздухоприемника (ЕМ), мертвое пространство при этом искусственно увеличится.

Фактически, если использовать только дыхательный объем в 0,5 л и если объем трубки и дополнительного приемника составит 0,5 л, то при вентиляции будет происходить только перемещение воздуха внутри мертвого пространства, и свежий воздух совсем не поступит внутрь аккордеона.

Легче понять на примере водолаза (рис. 53). Давайте представим, что он вязан с поверхностью только дыхательной трубкой, через которую он вдыхает и выдыхает воздух. Если объем трубки соответствует его жизненной емкости легких, несмотря на его усилия, он не сможет вдыхать свежий воздух, а будет

вдыхать только тот воздух, который он сам выдохнул. Следовательно, он скоро умрет от асфиксии, что часто случалось в начале опытов по погружению в воду. Эта проблема была решена путем подведения свежего воздуха по трубе и отведения воздуха через клапан в шлеме.

Анатомическое мертвое пространство (рис. 54) представляет объем дыхательных путей, то есть верхние дыхательные пути: нос, рот, трахею, бронхи и бронхиолы. Это соответствует 150 мл.

таким образом, при нормальном дыхании (когда задействован только дыхательный объем) только

350 мл свежего воздуха участвует в альвеолярном газообмене. Для увеличения его эффективности необходимо:

•либо увеличить объем воздуха, мобилизовав резерв вдоха или выдоха;

•либо уменьшить мертвое пространство, как происходит при трахеотомии (Т). При этом трахея связана непосредственно с внешней средой и уменьшает мертвое пространство наполовину.

Однако трахеотомия не проходит без риска, так как она нарушает нормальные защитные силы бронхиального дерева и делает его уязвимым для серьезных бронхолегочных инфекций и попадания инородных тел.

На рисунке дыхательные объемы представлены в виде складок аккордеона (рис. 55), а трахеостомия - двумя отверстиями в основании трубки (см. также рис. 40 и 41, с. 181).

Есть и другой вид мертвого пространства

(рис. 56) - физиологическое мертвое пространство (ЕМ'), соответствующее сегменту легкого, где происходит вентиляция, но нет перфузий, например в результате легочной эмболии (ЕР). Вентиляция. таким образом, снижается, а анатомическое мертвое пространство увеличивается.

Податливость прямо связана с эластическими компонентами грудной клетки и легких.

При нормальном выдохе (рис. 57) грудная клетка и легкие возвращаются в положение равновесия, которое можно сравнить с положением пружины в покое. Таким образом, существует равновесие между внутриальвеолярным и атмосферным давлением.

При усиленном выдохе (рис. 58) активные мышцы сжимают эластические компоненты грудной клетки. Например, если пружину, представляющую грудную клетку, сжать с силой, соответствующей 20 см водного столба, внутрилегочное давление превысит атмосферное, и воздух будет выходить через трахею, но грудная клетка будет стремиться вернуться в исходную позицию, как пружина, которая стремится вернуться в исходное положение 0.

И наоборот, при форсированном вдохе (рис. 59)

пружина, которой является грудная клетка, растягивается, развивая при этом отрицательное давление в — 20 мм вод. ст. В результате этого воздух проходит по трахее, но эластичность грудной клетки вновь возвращает ее в исходное положение.

Эти изменения можно представить, используя кривые соответствия (рис. 60), которые отражают изменения внутригрудного давления на линии абсцисс и объема грудной клетки по линии ординат.

Можно изобразить три кривые:

•кривая давления в расслабленном состоянии (Т),

вкоторой нулевое давление соответствует остаточному объему (VR). Эта кривая получается в результате сопоставления кривой, отражающей отношение объема грудной клетки к давлению, действующему на легкие (Р), и кривой, отражающей соотношение объема грудной клетки к давлению, действующему на стенки грудной стенки (S). Стоит заметить, что объем грудной клетки в расслабленном состоянии соответствует равенству силы между эластичными компонентами стенки грудной клетки, окружающими легкие, которая развивает давление (Ps), и силы между эластичными компонентами легкого, которая развивает давление (Рр) с обратным знаком;

•при объеме (V3), т.е. при заполнении 70% легочного объема, давление, действующее на стенки грудной клетки, равно нулю, как и давление на грудную клетку снаружи, благодаря эластичности стенок легких (две кривые (Р) и (Т) пересекаются в этой точке);

•для среднего объема (VR) давление стенки грудной клетки в покое равно половине легочного давления в покое.

Ипоследнее, что нужно отметить: при максималь-

ном выдохе легкие еще не полностью потеряли свою эластичность, так как кривая (Р) еще справа от нулевой линии. Это объясняет, почему, если воздух проникает в плевральную полость, легкие продолжают спадаться до минимального объема, когда они теряют способность расправляться и изгонять воздух.

Тотальную эластичность грудной клетки (рис. 61) можно, таким образом, рассматривать как комбинацию двух пружин (А): большой пружины (S), соответствующей стенке грудной полости, и малой пружины (Р), соответствующей легким. Грудная стенка функционально контролирует легкие с помощью плевры, и это в свою очередь можно представить как действие двух пружин (В). Эта пара, однако, требует определенной настройки, то есть

компрессии большой пружины (S) и растяжения малой пружины (Р). Так как эти пружины работают в паре, их можно рассматривать как одну пружину (С), которая представляет общую эластичность легких (Т). При нарушении связи между легкими и грудной клеткой каждая из пружин занимает свое положение равновесия (А).

Для восстановления подвижности необходимо определенное соотношение давления воздуха и давления внутри плевральной полости. На графике (рис. 60)

положение подвижности соответствует наклонной части кривой в средней зоне. Следовательно, подвижность собственно легких выше, чем у грудной клетки, а общая подвижность — это их алгебраическая сумма.

Как уже было показано (рис. 19, 20, с. 167, 169), во время вдоха реберные хрящи производят угловое смещение благодаря осевой ротации. Эта ротация также играет значительную роль в механизме выдоха. На вдохе (I) грудина поднимается, а задние концы ребер остаются фиксированными к позвоночнику при помощи реберно-позвонковых суставов

(рис. 62), и реберные хрящи ротируются вокруг своей длинной оси вдоль стрелок (t) и (t').

В это же время изменяются реберно-хрящевые и I рудино-хрящевые углы (а). (Для облегчения понимания на рисунке грудина фиксирована, а позвоночник считается подвижным.)

Схематично реберно-хрящевые и грудино-хряще- вые суставы (рис. 63) на концах хрящей можно рассматривать как единое сочленение.

•Медиальный конец хряща (3) и край грудины

(1) тесно связаны, формируя тупой угол (2), который точно соответствует хрящу (4). Это допускает некоторую вертикальную подвижность, но не ротацию.

•Латеральный конец хряща (5) в форме конуса, уплощенного впереди назад, точно подходит к переднему краю ребра (6) соответствующей формы. Здесь опять же возможна некоторая вертикальная и латеральная подвижность, но не ротация.

Обратное происходит при выдохе (Е).

Во время вдоха (рис. 64), когда ребро опускается по отношению к грудине (которая поднимается), реберный хрящ скручивается вокруг собственной оси на угол, соответствующий (t), и, следовательно, ведет себя как торсионный стержень. Эти стержни представляют собой пружины, которые не укорачиваются или удлиняются, а, как и следует из названия, - скручиваются. Это широко известно в инженерии, и такие пружины используются как амортизаторы в автомобиле. Следовательно, если торсион скручивается вокруг своей длинной оси, его эластичность накапливает энергию скручивания, что помогает восстановить исходную позицию торсиона при снятии действия силы. Таким же образом энергия мышц вдоха накапливается торсионным механизмом реберного хряща во время вдоха, и

при прекращении действия этих мышц эластичность хрящей приводит грудную клетку в исходное положение. Эти хрящи наиболее эластичны в молодости и оссифицируются с возрастом, что ведет к потере эластичности грудной клетки и снижению эффективности дыхания.

Этот механический анализ помогает понять важность связи неподвижных ребер с подвижной грудиной посредством связующей эластичной системы реберных хрящей.

Механизм кашля

По мере прохождения через дыхательные пути воздух фильтруется, увлажняется и подогревается

носоглоткой. Теоретически во время вхождения в трахею или бронхи он должен быть свободен от взвешенных частиц. Однако если из-за какой-то случайности чужеродные частицы достигают бронха, включается эффективный механизм кашля. Более того, кашель включает в себя выведение секрета слизистых желез через бронхи, которые связывают тонкие частицы, что обусловлено постоянным дви-

жением ресничек эпителия дыхательных путей,

активность которого снижается при курении.

Механизм кашля включает в себя три фазы:

•I фаза (рис. 65). Происходит глубокий вдох, можно сказать подготовительный, при котором в бронхи и альвеолы входит наибольшая часть резервного объема вдоха. Осложнением этого глубокого вдоха может быть инспирация в бронхиолы чужеродной частицы, проскочившей через голосовую щель.

•II фаза (рис. 66): фаза давления, которая состоит из закрытия входа в гортань и сильного сокращения межреберных мышц и дополнительных мышц выдоха, особенно брюшных. Во время этой фазы происходит резкое повышение внутригрудного давления.

•III фаза (рис. 67): фаза выведения. В то время, пока дополнительные мышцы выдоха в тонусе, резко открывается вход в гортань, освобождая сильный поток воздуха, покидающего бронхиальное дерево. Это выносит чужеродные частицы и слизистый секрет в глотку, откуда они откашливаются далее.

Следовательно, эффективность кашля зависит от:

•вовлечения брюшных мышц. Следовательно, он неэффективен или отсутствует, например, при полиомиелите с параличом брюшных мышц или после операции на брюшной полости, когда любое сокращение этих мышц очень болезненно;

•функции закрывания входа в гортань, требующей вовлечения всей гортани и ее нервного контроля.

Кашель - это рефлекторный акт, включающийся сенсорными нервными окончаниями, расположенными в области бифуркации трахеи и в плевре.

Чувствительные волокна рефлекторной дуги идут в составе блуждающего нерва, его центр в продолговатом мозгу, эфферентные волокна идут не только в составе гортанных нервов, ветвей блуждающего, но и в составе межреберных и брюшных нервов.

Этот точно настроенный механизм может быть легко нарушен.

Способ Хаймлиха (Heimlich)

Бывают моменты, когда кашель невозможен, например, когда человек вдохнул довольно крупное инородное тело. Это происходит, когда взрослый человек попытался проглотить плохо прожеванное мясо, и оно попадает «не в то горло». Тогда инородное тело сталкивается с защитным механизмом дыхательных путей и попадает в трахею. Дети могут вдохнуть конфету.

Эта ситуация довольно драматична, поскольку подавившийся человек, пытаясь сделать глубокий вдох, проталкивает инородное тело еще дальше в глубь трахеи, что ухудшает дыхательную недостаточность. Без посторонней помощи в этот момент человек может умереть от асфиксии. Поэтому надо знать приемы спасения человека в подобной ситуации:

•перевернуть ребенка, если он не очень большой, верх ногами и, держа за ноги, трясти. Обычно таким образом конфета вылетает из дыхательных путей;

•сильно постучать по спине взрослого человека, но если после пяти ударов результат нулевой, то нужно переходить к более серьезным мерам;

•прием Хаймлиха (рис. 68) хорошо известен в «Скорой помощи» и заключается в том, что нужно сильно сдавить область эпигастрия пострадавшего, находясь сзади от него;

•этот способ может применить и сам пострадавший, если он один, сдавливая эпигастрий спинкой стула.