Дыхательные пути и легкие. Органы дыхания человека

Дыхание человека - сложный физиологический механизм, обеспечивающий обмен кислородом и углекислым газом между клетками и внешней средой.

Кислород постоянно поглощается клетками и одновременно идет процесс удаления из организма углекислого газа, который образуется в результате биохимических реакций, протекающих в организме.

Кислород участвует в реакциях окисления сложных органических соединений с их конечным распадом до углекислого газа и воды, в ходе чего образуется необходимая для жизни энергия.

Кроме жизненно необходимого газообмена, внешнее дыхание обеспечивает другие важные функции в организме , например способность к звукообразованию .

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

Кислород в нашем организме содержится в небольшом количестве - 2,5 — 2,8 л, причем около 15 % этого объема находится в связанном состоянии.

В покое человек в минуту потребляет приблизительно 250 мл кислорода и удаляет около 200 мл углекислого газа.

Таким образом, при остановке дыхания запаса кислорода в нашем организме хватает всего на несколько минут, затем наступает повреждение и гибель клеток, в первую очередь страдают клетки ЦНС.

Для сравнения: без воды человек способен прожить 10-12 суток (в организме человека запас воды в зависимости от возраста составляет до 75 %), без еды - до 1,5 мес.

При интенсивной физической нагрузке расход кислорода резко возрастает и может доходить до 6 л в минуту.

Дыхательная система

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

Грудная клетка

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

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

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

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

Дыхательные мышцы

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

К вспомогательным инспираторным мышцам принадлежат лестничные, грудиноключично -сосцевидные, трапециевидные, большие и малые грудные.

К экспираторным мышцам относят внутренние межреберные, прямые, подреберные, поперечные, а также наружную и внутреннюю косые мышцы живота.

Разум - хозяин чувств, а дыхание - хозяин разума.

Диафрагма

Поскольку грудобрюшная перегородка, диафрагма, имеет крайне важное значение в процессе дыхания, рассмотрим ее строение и функции более подробно.

Эта обширная изогнутая (выпуклостью кверху) пластина полностью разграничивает брюшную и грудную полости.

Диафрагма - главная дыхательная мышца и важнейший орган брюшного пресса.

В ней выделяют сухожильный центр и три мышечные части с названиями по тем органам, от которых они начинаются, соответственно выделяют реберную, грудинную и поясничную области.

При сокращении купол диафрагмы удаляется от стенок грудной клетки и уплощается, за счет чего увеличивается объем грудной полости и уменьшается объем брюшной полости.

При одновременном сокращении диафрагмы с мышцами брюшного пресса повышается внутрибрюшное давление.

Следует учесть, что к сухожильному центру диафрагмы крепятся париетальная плевра, перикард и брюшина, то есть перемещение диафрагмы смещает органы грудной и брюшной полости.

Дыхательные пути

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

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

Процесс дыхания условно можно разделить на три этапа:

Внешнее, или легочное, дыхание человека;

Транспорт газов кровью (транспортировка кислорода кровью к тканям и клеткам, одновременно удаление из тканей углекислого газа);

Тканевое (клеточное) дыхание, которое осуществляется непосредственно в клетках в специальных органеллах.

Внешнее дыхание человека

Мы рассмотрим основную функцию аппарата дыхания - внешнее дыхание, при котором происходит газообмен в легких, то есть поступление кислорода к дыхательной поверхности легких и удаление углекислого газа.

В процессе внешнего дыхания принимают участие собственно аппарат дыхания, включающий воздухоносные пути (нос, глотка, гортань, трахея), легкие и инспираторные (дыхательные) мышцы, расширяющие грудную клетку во всех направлениях.

Подсчитано, что в среднем суточная вентиляция легких составляет около 19 000-20 000 л воздуха, а за год через легкие человека проходит более 7 млн л воздуха.

Легочная вентиляция обеспечивает газообмен в легких и снабжается благодаря чередованию вдоха (инспирации) и выдоха (экспирации).

Вдох - это активный процесс за счет инспираторных (дыхательных) мышц, основные из которых - диафрагма, наружные косые межреберные мышцы и внутренние межхрящевые мышцы.

Диафрагма - это мышечно-сухожильное образование, разграничивающее брюшную и грудную полости, при ее сокращении увеличивается объем грудной клетки.

При спокойном дыхании диафрагма смещается вниз на 2-3 см, а при глубоком форсированном экскурсия диафрагмы может достигать 10 см.

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

Гортань находится в передней области шеи, сверху она соединена с подъязычной костью, снизу переходит в трахею. Спереди и с боков располагаются правая и левая доли щитовидной железы. Гортань участвует в акте дыхания, защите нижних дыхательных путей и голосообразовании, состоит из 3 парных и 3 непарных хрящей. Из этих образований в процессе дыхания важную роль выполняет надгортанник, который предохраняет дыхательные пути от попадания инородных тел и пищи. В гортани условно выделяют три отдела. В среднем отделе расположены голосовые связки, которые образуют самое узкое место гортани - голосовую щель. Голосовые связки играют основную роль в процессе звукообразования, а голосовая щель - при дыхательной практике.

Из гортани воздух поступает в трахею. Трахея начинается на уровне 6-го шейного позвонка; на уровне 5-го грудного позвонка она делится на 2 главных бронха. Сама трахея и главные бронхи состоят из незамкнутых хрящевых полуколец, что обеспечивает их постоянную форму и не дает им спадаться. Правый бронх шире и короче левого, расположен вертикально и служит продолжением трахеи. Он делится на 3 долевых бронха, так как правое легкое разделяется на 3 доли; левый бронх - на 2 долевых бронха (левое легкое состоит из 2 долей)

Затем долевые бронхи делятся дихотомически (надвое) на бронхи и бронхиолы более мелких размеров, заканчиваясь дыхательными бронхиолами, на конце которых расположены альвеолярные мешочки, состоящие из альвеол - образований, в которых, собственно, и происходит газообмен.

В стенках альвеол находится большое количество мельчайших кровеносных сосудов - капилляров, которые служат для проведения газообмена и дальнейшей транспортировки газов.

Бронхи с разветвлением их на более мелкие бронхи и бронхиолы (до 12-го порядка стенка бронхов включает в себя хрящевую ткань и мышцы, это препятствует спадению бронхов во время выдоха) внешне напоминают дерево.

К альвеолам подходят терминальные бронхиолы, которые являются разветвлением 22-го порядка.

Количество альвеол в организме человека достигает 700 млн, а их суммарная площадь составляет 160 м2.

К слову, наши легкие имеют огромный резерв; в покое человек использует не более 5 % дыхательной поверхности.

Газообмен на уровне альвеол идет непрерывно, он осуществляется методом простой диффузии за счет разницы парциального давления газов (процентного со-отношения давления различных газов в их смеси).

Процентное давление кислорода в воздухе составляет около 21 % (в выдыхаемом воздухе его содержание - приблизительно 15 %), углекислого газа - 0,03 %.

Видео «Газообмен в легких»:

Спокойный выдох - пассивный процесс за счет нескольких факторов.

После прекращения сокращения инспираторных мышц ребра и грудина опускаются (за счет силы тяжести) и грудная клетка уменьшается в объеме, соответственно, увеличивается внутригрудное давление (становится выше атмосферного) и воздух устремляется наружу.

Легкие сами по себе обладают эластической упругостью, которая направлена на уменьшение объема легких.

Этот механизм обусловлен наличием пленки, выстилающей внутреннюю поверхность альвеол, которая содержит сурфактант - вещество, обеспечивающее поверхностное натяжение внутри альвеол.

Так, при перерастяжении альвеол сурфактант ограничивает этот процесс, стремясь сократить объем альвеол, в то же время не позволяя им спадаться полностью.

Механизм эластической упругости легких также обеспечивается за счет мышечного тонуса бронхиол.

Активный процесс с участием вспомогательных мышц.

В качестве экспираторных мышц при глубоком выдохе выступают мышцы живота (косые, прямая и поперечные), при сокращении которых возрастает давление в брюшной полости и поднимается диафрагма.

К вспомогательным мышцам, обеспечивающим выдох, также можно отнести межреберные внутренние косые мышцы и мышцы, сгибающие позвоночник.

Внешнее дыхание можно оценить с помощью нескольких параметров.

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

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

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

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

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

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

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

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

В нормальных условиях продолжительность фазы выдоха длиннее, чем вдоха, приблизительно в 1,5 раза.

Из характеристик внешнего дыхания важен еще тип дыхания.

Он зависит от того, осуществляется ли дыхание только с помощью экскурсии грудной клетки (грудной, или реберный, тип дыхания) либо в процессе дыхания основное участие принимает диафрагма (брюшной, или диафрагмальный, тип дыхания).

Дыхание находится выше сознания.

Для женщин более характерен грудной тип дыхания, хотя физиологически более оправдано дыхание с участием диафрагмы.

При этом виде дыхания лучше вентилируются нижние отделы легких, увеличивается дыхательный и минутный объем легких, организм затрачивает меньше энергии на процесс дыхания (диафрагма движется легче, чем костно-хрящевой каркас грудной клетки).

Параметры дыхания на протяжении всей жизни человека регулируются автоматически, в зависимости от потребностей в определенное время.

Центр регуляции дыхания состоит из нескольких звеньев.

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

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

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

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

Различают несколько уровней дыхательного центра.

Спинальный дыхательный центр , расположенный на уровне спинного мозга, иннервирует диафрагму и межреберные мышцы; его значение - в изменении силы сокращения этих мышц.

Центральный дыхательный механизм (генератор ритма), находящийся в продолговатом мозге и варолиевом мосту, обладает свойством автоматизма и регулирует дыхание в покое.

Центр, расположенный в коре больших полушарий и гипоталамусе , обеспечивает регуляцию дыхания при физической нагрузке и в состоянии стресса; кора головного мозга позволяет произвольно регулировать дыхание, производить самовольную задержку дыхания, осознанно менять его глубину и ритм и так далее.

Следует отметить еще один важный момент: отклонение от нормального ритма дыхания обычно сопровождается изменениями со стороны других органов и систем организма.

Одновременно с изменением частоты дыхания часто нарушается частота сердечных сокращений и становится нестабильным артериальное давление.

Предлагаем к просмотру видео увлекательный и познавательный фильм «Чудо системы дыхания»:

Дышите правильно и будьте здоровы!

Без еды человек может прожить несколько недель, без воды - только несколько дней, а без воздуха через 4 минуты наступает повреждение клеток мозга и в дальнейшем смерть. нашего организма - это поистине чудесное устройство.

Как работает человека?

Дыхательный тракт состоит из связанных между собой проходов и трубочек. Какой путь проходит воздух, прежде чем достигнет легких? Этот длинный путь начинается, когда воздух через рот или нос попадает в глотку. Как известно, в глотке дыхательный и пищеварительный пути перекрещиваются. Чтобы пища или жидкость во время глотания не попала в дыхательные пути, существует маленькая крышка, известная под названием надгортанник, закрывающая вход в них.

Через гортань мимо воздух устремляется в трахею или дыхательное горло (ее длина 12 см). На всей своей длине трахея укреплена приблизительно двадцатью хрящами подковообразной формы. В конце трахея разделена на две трубки по 2,5 см - главные бронхи. Они входят в правое и левое легкое, где разветвляются на многие бронхи.

Разветвление бронхов напоминает структуру дерева со стволом, ветвями и тонкими ветками и веточками. Каждое новое ответвление становится все тоньше. Воздух направляется в маленькие веточки - мелкие сосуды диаметром до 1 мм, называемые бронхиолами.

Дальше воздух заполняет 300 000 еще более мелких каналов - мешочки альвеол. Они гроздьями располагаются в легких и выглядят, словно мельчайшие пузырьки. Здесь завершается древовидная дыхательная система, и воздух достигает конечного места назначения.

Строение легких - главного органа дыхательной системы

Стоит упомянуть, насколько идеально расположены в нашем теле легкие - по обеим сторонам от сердца. Правое легкое включает в себя три доли, а левое - две. Хирургам помогает такая анатомия: дыхательная система будет довольно успешно работать даже после того, если будет удалена какая-то больная доля легкого.

Легочная ткань напоминает структуру губки. Своей нижней частью легкие прилегают к диафрагме. Эта крепкая мышечная перегородка, отделяющая грудную полость от брюшной полости. Диафрагму называют самой важной мышцей дыхания, она участвует в работе постоянного расширения и сужения легких.

Каждое легкое покрывает тонкая оболочка - плевра. Внутренняя сторона грудной клетки также покрыта подобной оболочкой. Между слоями находится смазывающая жидкость. Благодаря такому строению и легкие, и грудная клетка свободно скользят во время дыхания.

Конечное преддверие вдыхаемого воздуха

Когда воздух достигает альвеол, то он соприкасается с сетью тончайших кровеносных сосудов - легочных капилляров. Эритроциты крови (красные кровяные тельца) могут пройти по капиллярам только по одному, настолько узки их диаметры. Сквозь тончайшие стенки (0,5 мкм) переходит в альвеолу. Кислород же покидает альвеолы, поглощаясь эритроцитами.

Только три четверти одной секунды красная клетка крови остается в капиллярах. За это короткое время углекислый газ и кислород успевают поменяться местами. Этот удивительный процесс газообмена назван диффузией. Кровь, обогатившись кислородом, попадает в легочные вены и достигает левой половины сердца и оттуда перекачивается по всему телу.

Представьте, всей крови потребуется только минута, чтобы полностью была пройдена вся эта сложная дыхательная эстафета!

Дыхание - это автоматическая система

Здоровые легкие автоматически приблизительно 14 раз в минуту вбирают в себя воздух во время дыхания. Хотя эту автоматику можно сознательно приостановить, но это возможно сделать лишь на пару минут. Например, это необходимо во время ныряния или в загазованном помещении, но после этого времени легкие согласно заложенной в них гениальной программе неизбежно вновь перейдут в автоматический режим работы. Где же находится центр управления этой «автоматикой»? В стволе головного мозга особые рецепторы следят за содержанием углекислоты в крови. Когда уровень превысит допустимую отметку, мозг пошлет сигналы через сеть нервов и дыхательные мышцы будут принудительно активированы организмом.

Какое же это чудо - дыхательная система, подаренная нам Создателем!

Дыхательная система - это совокупность органов и анатомических образований, обеспечивающих движение воздуха из атмосферы в легкие и обратно (дыхательные циклы вдох — выдох), а также газообмен между поступающим в легкие воздухом и кровью.

Органами дыхания являются верхние и нижние дыхательные пути и легкие, состоящие из бронхиол и альвеолярных мешочков, а также из артерий, капилляров и вен легочного круга кровообращения.

Также к дыхательной системе относятся грудная клетка и дыхательные мышцы (деятельность которых обеспечивает растяжение легких с формированием фаз вдоха и выдоха и изменение давленияв плевральной полости), а кроме того - дыхательный центр, находящийся в головном мозге, периферические нервы и рецепторы, участвующие в регуляции дыхания.

Основная функция органов дыхания - обеспечение газообмена между воздухом и кровью путем диффузии кислорода и углекислого газа через стенки легочных альвеол в кровеносные капилляры.

Диффузия - процесс, в результате которого газ из области более высокой концентрации стремится в область, где концентрация его мала.

Характерной особенностью строения дыхательных путей является наличие хрящевой основы в их стенках, в результате чего они не спадаются

Кроме того, органы дыхания участвуют в звукообразовании, определении запаха, выработке некоторых гормоноподобных веществ, в липидном и водно-солевом обмене, в поддержании иммунитета организма. В воздухоносных путях происходит очищение, увлажнение, согревание вдыхаемого воздуха, а также восприятие температурных и механических раздражителей.

Дыхательные пути

Воздухоносные пути дыхательной системы начинаются с наружного носа и носовой полости. Носовая полость разделяется костно-хрящевой перегородкой на две части: правую и левую. Внутренняя поверхность полости, выстланная слизистой оболочкой, снабженная ресничками и пронизанная кровеносными сосудами, покрыта слизью, которая задерживает (и частично обезвреживает) микробы и пыль. Таким образом, в носовой полости воздух очищается, обезвреживается, согревается и увлажняется. Вот почему необходимо дышать носом.

В течение жизни носовая полость задерживает до 5 кг пыли

Миновав глоточную часть воздухоносных путей, воздух поступает в следующий орган гортань , имеющую вид воронки и образованную несколькими хрящами: щитовидный хрящ защищает гортань спереди, хрящевой надгортанник при проглатывании пищи закрывает вход в гортань. Если пытаться говорить во время проглатывания пищи, то она может попасть в воздухоносные пути и вызвать удушение.

При глотании хрящ перемещается вверх, затем возвращается на прежнее место. При этом движении надгортанник закрывает вход в гортань, слюна или пища идет в пищевод. Что еще есть в гортани? Голосовые связки. Когда человек молчит, голосовые связки расходятся, когда он говорит громко, голосовые связки сомкнуты, если он вынужден шептать, голосовые связки приоткрыты.

1. Трахея;
2. Аорта;
3. Главный левый бронх;
4. Главный правый бронх;
5. Альвеолярные протоки.

Длина трахеи человека составляет около 10 см, диаметр - около 2,5 см

Из гортани воздух по трахее и бронхам поступает в легкие. Трахея образована многочисленными хрящевыми полукольцами, расположенными друг над другом и соединенными мышечной и соединительной тканью. Открытые концы полуколец прилегают к пищеводу. В грудной клетке трахея разделяется на два главных бронха, от которых ответвляются вторичные бронхи, продолжающие ветвиться далее до бронхиол (тоненьких трубочек диаметром около 1 мм). Разветвление бронхов представляет собой довольно сложную сеть, называемую бронхиальным деревом.

Бронхиолы разделяются на еще более тонкие трубочки - альвеолярные протоки, которые заканчиваются маленькими тонкостенными (толщина стенок - одна клетка) мешочками - альвеолами, собранными в гроздья наподобие винограда.

Ротовое дыхание вызывает деформацию грудной клетки, ухудшение слуха, нарушение нормального положения носовой перегородки и формы нижней челюсти

Легкие — основной орган дыхательной системы

Важнейшие функции легких заключаются в газообмене, снабжении кислородом гемоглобина, выводе углекислоты, или углекислого газа, являющегося конечным продуктом обмена веществ. Однако только этим функции легких не ограничиваются.

Легкие участвуют в поддержании постоянной концентрации ионов в организме, могут выводить из него и другие вещества, кроме шлаков (эфирные масла, ароматические вещества, «алкогольный шлейф», ацетон и т. д.). При дыхании с поверхности легких испаряется вода, что ведет к охлаждению крови и всего организма. Кроме того, легкие создают воздушные потоки, приводящие в колебание голосовые связки гортани.

Условно легкое можно разделить на 3 отдела:

1. воздухоносный (бронхиальное дерево), по которому воздух, как по системе каналов, достигает альвеол;
2. система альвеол, в которой происходит газообмен;
3. кровеносная система легкого.

Объем вдыхаемого воздуха у взрослого человека составляет около 0 4- 0,5 л, а жизненная емкость легких, то есть максимальный объем, примерно в 7-8 раз больше — обычно 3-4 л (у женщин меньше, чем у мужчин), хотя у спортсменов может превышать и 6 л

1. Трахея;
2. Бронхи;
3. Верхушка легкого;
4. Верхняя доля;
5. Горизонтальная щель;
6. Средняя доля;
7. Косая щель;
8. Нижняя доля;
9. Сердечная вырезка.

Легкие (правое и левое) лежат в грудной полости по обеим сторонам от сердца. Поверхность легких покрыта тонкой, влажной, блестящей оболочкой плеврой (от греч. pleura - ребро, бок), состоящей из двух листков: внутренний (легочный) покрывает поверхность легкого, а наружный (пристеночный) - выстилает внутреннюю поверхность грудной клетки. Между листками, которые почти соприкасаются друг с другом, сохраняется герметически замкнутое щелевидное пространство, называемое плевральной полостью.

При некоторых заболеваниях (воспаление легких, туберкулез) пристеночный листок плевры может срастись с легочным листком, образуя так называемые спайки. При воспалительных заболеваниях, сопровождающихся избыточным скоплением жидкости или воздуха в плевральной щели, она резко расширяясь, превражается в полость

Вертушка легкого на 2-3 см выступает над ключицей, за[одя в нижнюю область шеи. Поверхность, прилежащая к ребрам, выпуклая и имеет наибольшую протяженность. Внутренняя поверхность вогнутая, прилежащая к сердцу и другим органам, выпуклая и имеет наибольшую протяжность. Внутренняя поверхность вогнутая, прилежит к сердцу и другим органам, расположенным между между плевральными мешками. На ней находятся ворота легкого место, через которое в легкое входят главный бронх и легочная артерия и выходят две легочные вены.

Каждое легкое плевральными бороздами делится на доли левое на две (верхнюю и нижнюю), правое на три (верхнюю, среднюю и нижнюю).

Ткань легкого образована бронхиолами и множеством крошечных легочных пузырьков альвеол, которые имеют вид полушаровидных выпячиваний бронхиол. Тончайшие стенки альвеол представляют собой биологически пронимаемую мембрану (состоящую из одного слоя эпителиалных клеток, окруженных густой сетью кровеносных капилляров), через которую происходитгазообмен между кровью, находящейся в капиллярах, и воздухом, заполняющим альвеолы. Изнутри альвеолы покрыты жидким поверхностно-активным веществом (сурфактантом), ослабляющим силы поверхностного натяэения и предупреждающим полное спадание альвеол во время выхода.

По сравнению с объемом легких новорожденного к 12 годам объем легких увеличивается в 10 раз, к концу полового созревания - в 20 раз

Суммарная толщина стенок альвеолы и капилляра составляет всего несколько микрометров. Благодаря этому кислород легко проникает из альвеолярного воздуха в кровь, а углекислый газ - из крови в альвеолы.

Дыхательный процесс

Дыхание представляет собой сложный процесс газообмена между внешней средой и организмом. Вдыхаемый воздух существенно отличается по своему составу от выдыхаемого: из внешней среды в организм поступает кислород, необходимый элемент для обмена веществ, а наружу выделяется углекислый газ.

Этапы дыхательного процесса

• наполнение легких атмосферным воздухом (вентиляция легких)
• переход кислорода из легочных альвеол в кровь, протекающую через капилляры легких, и выделение из крови в альвеолы, а затем в атмосферу углекислоты
• доставка кислорода кровью к тканям и углекислоты из тканей к легким
• потребление кислорода клетками

Процессы поступления воздуха в легкие и газообмен в легких называют легочным (внешним) дыханием. Кровь приносит к клеткам и тканям кислород, а от тканей к легким - углекислый газ. Постоянно циркулируя между легкими и тканями, кровь таким образом обеспечивает непрерывный процесс снабжения клеток и тканей кислородом и выведения углекислого газа. В тканях кислород из крови выходит к клеткам, а из тканей в кровь переносится углекислый газ. Этот процесс тканевого дыхания происходит при участии особых дыхательных ферментов.

Биологическое значения дыхания

• обеспечение организма кислородом
• удаление углекислого газа
• окисление органических соединений с выделением энергии, необходимой человеку для жизнедеятельности
• удаление конечных продуктов обмена веществ (пары воды, аммиак, сероводород и пр.)

Механизм вдоха и выдоха . Вдох и выдох происходят за счет движений грудной клетки (грудное дыхание) и диафрагмы (брюшной тип дыхания). Ребра расслабленной грудной клетки опускаются вниз, уменьшая этим ее внутренний объем. Воздух вытесняется из легких, подобно вытесняемому под давлением воздуху из надувной подушки или матраца. Сокращаясь, дыхательные межреберные мышцы поднимают ребра. Грудная клетка расширяется. Расположенная между грудной клеткой и брюшной полостью диафрагма сокращается, ее бугорки сглаживаются, объем грудной клетки увеличивается. Оба плевральных листка (легочная и реберная плевра), между которыми отсутствует воздух, передают это движение легким. В легочной ткани возникает разряжение, подобное тому, которое появляется при растягивании аккордеона. Воздух поступает в легкие.

Частота дыхания у взрослого человека составляет в норме 14-20 вдохов в 1 мин, но при значительной физической нагрузке может доходить до 80 вдохов в 1 мин

При расслаблении дыхательных мышц ребра возвращаются в исходное положение и диафрагма теряет напряжение. Легкие сжимаются, выпуская выдыхаемый воздух. При этом происходит лишь частичный обмен, ибо невозможно выдохнуть из легких весь воздух.

При спокойном дыхании человек вдыхает и выдыхает около 500 см 3 воздуха. Это количество воз¬духа составляет дыхательный объем легких. Если сделать дополнительный глубокий вдох, то в легкие поступит еще около 1500 см 3 воздуха, называемого резервным объемом вдоха. После спокойного выдоха человек может выдохнуть еще около 1500 см 3 воздуха - резервного объема выдоха. Количество воздуха (3500 см 3), складывающееся из дыхательного объема (500 см 3), резервного объема вдоха (1500 см 3), резервного объема выдоха (1500 см 3), получило название жизненной емкости легких.

Из 500 см 3 вдыхаемого воздуха только 360 см 3 проходят в альвеолы и отдают кислород в кровь. Остальные 140 см 3 остаются в воздухоносных путях и в газообмене не участвуют. Поэтому воздухоносные пути называют «мертвым пространством».

После того как человек выдохнет 500 см 3 дыхательный объем), а затем еще сделает глубокий выдох (1500 см 3), в его легких все еще остается примерно 1200 см 3 остаточного объема воздуха который практически невозможно удалитъ. Поэтому легочная ткань в воде не тонет.

В течение 1 мин человек вдыхет и выдыхает 5-8 л воздуха. Это минутный объем дыхания, когорый при интенсивной физической нагрузки может достигать 80-120 л в 1 мин.

Тренированных, физически развитых людей жизненная емкость легких может быть существенно больше и достигать 7000-7500 см 3 . У женщин жизненная емкость легких меньше, чем у мужчин

Газообмен в легких и транспортировка газов кровью

Кровь, поступившая от сердца в капилляры, оплетающие легочные альвеолы, содержит много углекислого газа. А в легочных альвеолах его мало, поэтому, благодаря диффузии, он покидает кровеносное русло и переходит в альвеолы. Этому также способствуют влажные изнутри стенки альвеол и капилляры, состоящие лишь из одного слоя клеток.

Кислород поступает в кровь тоже благодаря диффузии. В крови свободного кислорода мало, потому что его непрерывно связывает находящийся в эритроцитах гемоглобин, превращаясь в оксигемоглбин. Ставшая артериальной кровь покидает альвеолы и по легочной вене направляется к сердцу.

Для того чтобы газообмен проходил непрерывно, необходимо, чтобы состав газов в легочных альвеолах был постоянным, что и поддерживается легочным дыханием: избыток углекислого газа выводится наружу, а поглощенный кровью кислород возмещается кислородом из свежей порции наружного воздуха

Тканевое дыхание происходит в капиллярах большого круга кровообращения, где кровь отдает кислород и получает углекислый газ. В тканях мало кислорода, и поэтому происходит распад оксигемоглобина на гемоглобин и кислород, который переходит в тканевую жидкость и там используется клетками для биологического окисления органических веществ. Выделяющаяся при этом энергия предназначается для процессов жизнедеятельности клеток и тканей.

Углекислого газа в тканях скапливается много. Он поступает в тканевую жидкость, а из нее в кровь. Здесь углекислый газ частично захватывается гемоглобином, а частично растворяется или химически связывается солями плазмы крови. Венозная кровь уносит его в правое предсердие, оттуда он поступает в правый желудочек, который по легочной артерии выталкивает венозную круг замыкается. В легких кровь снова делается артериальной и, вернувшись в левое предсердие, попадает в левый желудочек, а из него в большой круг кровообращения.

Чем больше расходуется кислорода в тканях, тем больше требуется кислорода из воздуха для компенсации затрат. Вот почему при физической работе одновременно усиливается и сердечная деятельность, и легочное дыхание.

Благодаря удивительному свойству гемоглобина вступать в соединение с кислородом и углекислым газом кровь способна поглощать эти газы в значительном количестве

В 100 мл артериальной крови содержится до 20 мл кислорода и 52 мл углекислого газа

Действие угарного газа на организм . Гемоглобин эритроцитов способен соединяться и с другими газами. Так, с оксидом углерода (СО) - угарным газом, образующимся при неполном сгорании топлива, гемоглобин соединяется в 150 — 300 раз быстрее и прочнее, чем с кислородом. Поэтому даже при небольшом содержании оксида углерода в воздухе гемоглобин соединяется не с кислородом, а с оксидом углерода. При этом снабжение организма кислородом прекращается, и человек начинает задыхаться.

При наличии в помещении угарного газа человек задыхается, потому что кислород не поступает в ткани организма

Кислородное голодание - гипоксия - может возникнуть и при уменьшении содержания гемоглобина в крови (при значительных кровопотерях), при недостатке кислорода в воздухе (высоко в горах).

При попадании инородного тела в дыхательные пути, при отеке голосовых связок в связи с заболеванием может произойти остановка дыхания. Развивается удушье - асфиксия . При остановке дыхания делают искусственное дыхание с помощью специальных аппаратов, а при их отсутствии - по методу «рот в рот», «рот в нос» или специальными приемами.

Регуляция дыхания . Ритмичное, автоматическое чередование вдохов и выдохов регулируется из дыхательного центра, расположенного в продолговатом мозге. Из этого центра импульсы: поступают к двигательным нейронам блуждающих и межреберных нервов, иннервирующих диафрагму и другие дыхательные мышцы. Работу дыхательного центра координируют высшие отделы головного мозга. Поэтому человек может на короткое время задержать или усилить дыхание, как это бывает, например, при разговоре.

На глубине и частота дыхания влияет содержание CO 2 и O 2 в крови Эти вещества раздражают хеморецепторы в стенках крупных кровеносных сосудов, нервные импульсы от них поступают в дыхательный центр. При увеличении в крови содержания С0 2 дыхание углубляется, при уменьшении 0 2 - дыхание становится чаще.

Система проведения воздуха через наш организм имеет сложное строение. Природой создан механизм доставки кислорода в легкие, где он проникает в кровь, чтобы была возможность осуществлять обмен газами между окружающей средой и всеми клетками нашего тела.

Под схемой дыхательной системы человека подразумевают дыхательные пути – верхние и нижние:

• Верхние – это носовая полость, включая околоносовые пазухи, и гортань – голосообразующий орган.
• Нижние – это трахея и бронхиальное дерево.
• Органы дыхания – легкие.

Каждый из этих компонентов уникален в своих функциях. Вместе, все эти структуры работают, как один слаженный механизм.

Полость носа

Первая структура, через которую проходит воздух при вдохе – это нос. Его строение:

1. Каркас состоит из множества мелких костей, на которых крепятся хрящи. Именно от их формы и размера зависит внешний вид носа человека.
2. Его полость, согласно анатомии, с внешней средой сообщается через ноздри, тогда как с носоглоткой – через специальные отверстия в костной основе носа (хоаны).
3. На внешних стенках обеих половин носовой полости сверху вниз располагаются 3 носовых хода. Через отверстия в них носовая полость сообщается с околоносовыми пазухами и слезным протоком глаза.
4. Изнутри полость носа покрывает слизистая оболочка с однослойным эпителием. Она имеет множество волосков и ресничек. На этом участке воздух засасывается внутрь, а также согревается и увлажняется. Волоски, реснички и слой слизи в носу играют роль фильтра для воздуха, улавливая частицы пыли и задерживая микроорганизмы. В слизи, секретируемой эпителиоцитами, содержатся бактерицидные ферменты, которые способны уничтожать бактерии.

Еще одна важная функция носа – обонятельная. В верхних частях слизистой оболочки находятся рецепторы обонятельного анализатора. Эта область имеет отличную окраску от остальных слизистых.

Обонятельная зона слизистой оболочки окрашена в желтоватый цвет. От рецепторов в ее толще передается нервный импульс в специализированные зоны коры головного мозга, где и формируется ощущение запаха.

Околоносовые пазухи

В толще костей, которые берут участие в формировании носа, имеются пустоты, выстланные изнутри слизистой оболочкой – околоносовые пазухи. Они заполнены воздухом. Это заметно снижает вес костей черепа.

Носовая полость вместе с пазухами принимает участие в процессе образования голоса (воздух резонирует, и звук делается громче). Есть такие околоносовые пазухи:

• Две верхнечелюстные (гайморовы) – внутри кости верхней челюсти.
• Две лобные (фронтальные) – в полости лобной кости, над надбровными дугами.
• Одна клиновидная – в основе клиновидной кости (она находится внутри черепа).
• Полости внутри решетчатой кости.

Все эти пазухи сообщаются с носовыми ходами через отверстия и каналы. Это приводит к тому, что воспалительный экссудат из носа попадает в полость пазух. Болезнь быстро распространяется на близлежащие ткани. Вследствие этого развивается их воспаление: гайморит, фронтит, сфеноидит и этмоидит. Эти заболевания опасны своими последствиями: гной в запущенных случаях расплавляет стенки костей, попадая в полость черепа, вызывает при этом необратимые изменения в нервной системе.

Гортань

Пройдя через полость носа и носоглотку (или ротовую полость, если человек дышит через рот), воздух попадает в гортань. Это трубкообразный орган весьма сложной анатомии, который состоит из хрящей, связок и мышц. Именно здесь находятся голосовые связки, благодаря которым мы можем издавать звуки разной частоты. Функции гортани – проведение воздуха, образование голоса.

Строение:

1. Гортань располагается на уровне 4–6 шейных позвонков.
2. Переднюю ее поверхность образует щитовидный и перстневидный хрящи. Заднюю и верхнюю части – надгортанник и мелкие клиновидные хрящики.
3. Надгортанник представляет собой «крышку», которой закрывается гортань во время глотка. Это устройство нужно для того, чтобы еда не попадала в воздухоносные пути.
4. Изнутри гортань выстлана однослойным респираторным эпителием, клетки которого имеют тонкие ворсинки. Они двигаются, направляя слизь и частички пыли к глотке. Таким образом, происходит постоянное очищение воздухоносных путей. Только поверхность голосовых связок выстлана многослойным эпителием, это делает их более устойчивыми к повреждениям.
5. В толще слизистой оболочки гортани есть рецепторы. Когда эти рецепторы раздражаются инородными телами, избытком слизи или продуктами жизнедеятельности микроорганизмов, возникает рефлекторный кашель. Это защитная реакция гортани, направленная на очищение ее просвета.

Трахея

От нижнего края перстневидного хряща начинается трахея. Этот орган относят к нижним отделам дыхательных путей. Она заканчивается на уровне 5–6 грудных позвонков в месте ее бифуркации (раздвоения).

Строение трахеи:

1. Каркас трахеи образует 15–20 хрящевых полуколец. Сзади они соединены мембраной, которая прилежит к пищеводу.
2. В месте разделения трахеи на главные бронхи есть выступ слизистой оболочки, который отклоняется влево. Этот факт обуславливает то, что инородные тела, которые попадают сюда, чаще обнаруживаются в правом главном бронхе.
3. Слизистая оболочка трахеи имеет хорошую всасываемость. Это используется в медицине для совершения внутритрахеального введения лекарств, путем ингаляций.

Бронхиальное дерево

Трахея разделяется на два главных бронха – трубчатые образования, состоящие из хрящевой ткани, которые заходят в легкие. Стенки бронхов образуют хрящевые кольца и соединительнотканные перепонки.

Внутри легких бронхи делятся на долевые бронхи (второго порядка), те, в свою очередь, несколько раз раздваиваются на бронхи третьего, четвертого и т. д. до десятого порядка – терминальных бронхиол. Они дают начало респираторным бронхиолам – компонентам легочных ацинусов.

Респираторные бронхиолы переходят в дыхательные ходы. К этим ходам крепятся альвеолы – мешочки, заполненные воздухом. Именно на этом уровне происходит газообмен, сквозь стенки бронхиол воздух не может просочиться в кровь.

На протяжении всего дерева бронхиолы изнутри выстланы респираторным эпителием, а их стенка образована элементами хряща. Чем меньше калибр бронха, тем меньше в его стенке хрящевой ткани.

В мелких бронхиолах появляются гладкомышечные клетки. Это обуславливает способность бронхиол к расширению и сужению (в некоторых случаях даже спазмированию). Это происходит под действием внешних факторов, импульсов вегетативной нервной системы и некоторых фармацевтических препаратов.

Легкие

Дыхательная система человека также включает легкие. В толще тканей этих органов происходит газообмен между воздухом и кровью (внешнее дыхание).

Под путем простой диффузии кислород двигается туда, где его концентрация ниже (в кровь). По тому же принципу окись углерода выводится из крови.

Обмен газами через клетку осуществляется за счет разницы парциального давления газов в крови и полости альвеолы. Этот процесс основан на физиологической проницаемости стенок альвеол и капилляров к газам.

Это паренхиматозные органы, которые располагаются в грудной полости по бокам от средостения. В средостении находится сердце и крупные сосуды (легочный ствол, аорта, верхняя и нижняя полые вены), пищевод, лимфатические протоки, симпатические нервные стволы и другие структуры.

Грудная полость изнутри выстлана специальной оболочкой – плеврой, другой ее листок покрывает каждое легкое. В итоге образуется две замкнутых плевральных полости, в которых создается отрицательное (относительно атмосферного) давление. Это обеспечивает человека возможностью делать вдох.

С внутренней поверхности легкого располагается его ворота – сюда входят главные бронхи, сосуды и нервы (все эти структуры образуют корень легкого). Правое легкое человека состоит из трех долей, а левое – из двух. Это обусловлено тем, что место третьей доли левого легкого занимает сердце.

Паренхима легких состоит из альвеол – полостей с воздухом диаметром до 1 мм. Стенки альвеол образуются соединительной тканью и альвеолоцитами – специализированными клетками, которые способны пропускать через себя пузырьки кислорода и углекислого газа.

Изнутри альвеола покрыта тонким слоем вязкого вещества – сурфактантом. Эта жидкость начинает вырабатываться у плода на 7 месяце внутриутробного развития. Она создает в альвеоле силу поверхностного натяжения, что не дает ей спадаться при выдохе.

Вместе сурфактант, альвеолоцит, мембрана, на которой он лежит, и стенка капилляра образуют аэрогематический барьер. Через него не проникают микроорганизмы (в норме). Но если возникает воспалительный процесс (пневмония), стенки капилляров становятся проницаемы для бактерий.

Дыхательная система – система органов, проводящих воздух и участвовавших в газообмене между организмом и окружающей средой. Дыхательная система состоит из путей, проводящих воздух – носовая полость, трахея и бронхи, и собственно дыхательной части – легких. Пройдя через носовую полость, воздух согревается, увлажняется, очищается и попадает сначала в носоглотку, а потом в ротовую часть глотки и, наконец в ее гортанную часть. Воздух сюда может попадать если мы дышим ртом. Однако, в этом случае он не очищается и не согревается, поэтому мы легко простужаемся.

Из гортанной части глотки воздух попадает в гортань. Гортань располагается в передней части шеи, где заметны контуры гортанного возвышения. У мужчин, особенно худощавых, отчетливо виден выступающий вперед выступ – кадык. У женщин такого выступа нет. В гортани расположены голосовые связки. Непосредственным продолжением гортани является трахея. Из области шеи трахея переходит в грудную полость и на уровне 4-5 грудных позвонков делится на левый и правый бронхи. В области корней легких бронхи делятся сначала на долевые, затем на сегментные бронхи. Последние делятся еще на более мелкие, образуя бронхиальное дерево правого и левого бронхов.

Легкие расположены по обеим сторонам от сердца. Каждое легкое покрыто влажной блестящей оболочкой – плеврой. Каждое легкое бороздами делится на доли. Левое легкое делится на 2 доли, правое – на три. Доли состоят из сегментов, сегменты из долек. Продолжая делиться внутри долек бронхи переходят в дыхательные бронхиолы, на стенках которых образуется множество маленьких пузырьков – альвеол. Это можно сравнить с гроздью винограда, висящей на конце каждого бронха. Стенки альвеол оплетены густой сетью мельчайших капилляров и представляют собой мембрану, через которую происходит газообмен между кровью, протекающей через капилляры и воздухом, попадающим в альвеолы при дыхании. В обоих легких взрослого человека находится свыше 700 млн. альвеол, общая дыхательная поверхность их превышаем 100 м 2 , т.е. примерно в 50 раз превосходит поверхность тела!

Легочная артерия, разветвляясь в легком соответственно делению бронхов вплоть до мельчайших кровеносных сосудов приносит в легкое из правого желудочка сердца бедную кислородом венозную кровь. В результате газообмена, венозная кровь обогащается кислородом, превращается в артериальную и по двум легочным венам возвращается обратно в сердце в его левое предсердие. Этот путь крови называется малым, или легочным кругом кровообращения.

За каждый вдох в легкие попадает около 500 мл воздуха. При самом глубоко вдохе можно дополнительно вдохнуть около 1500 мл. Объем воздуха, проходящий через легкие за 1 мин., называют минутным объемом дыхания. В норме он равен 6-9 л. У спортсменов при беге увеличивается до 25-30 л.

Литература.
Популярная медицинская энциклопедия. Гл.редактор Б.В.Петровский. М.: Советская энциклопедия, 1987-704с, cтр. 620