И выделение во внешнюю среду образованного в организме углекислого газа .
Взрослый человек, находясь в состоянии покоя, совершает в среднем 17 дыхательных движений в минуту, однако частота дыхания может претерпевать значительные колебания (от 16 до 20 за минуту) . Взрослый человек делает 16-20 вдохов-выдохов в минуту, а новорождённый ребёнок делает 1 вдох в секунду. Вентиляция альвеол осуществляется чередованием вдоха (инспирация ) и выдоха (экспирация ). При вдохе в альвеолы поступает атмосферный воздух , а при выдохе из альвеола удаляется воздух, насыщенный углекислым газом.
Обычный спокойный вдох связан с деятельностью мышц диафрагмы и наружных межрёберных мышц . При вдохе диафрагма опускается, рёбра поднимаются, расстояние между ними увеличивается. Обычный спокойный выдох происходит в большой степени пассивно, при этом активно работают внутренние межрёберные мышцы и некоторые мышцы живота. При выдохе диафрагма поднимается, рёбра перемещаются вниз, расстояние между ними уменьшается .
По способу расширения грудной клетки различают два типа дыхания: [ ]
- грудной тип дыхания (расширение грудной клетки производится путём поднятия рёбер), чаще наблюдается у женщин;
- брюшной тип дыхания (расширение грудной клетки производится путём уплощения диафрагмы), чаще наблюдается у мужчин.
Энциклопедичный YouTube
-
1 / 5
Различают верхние и нижние дыхательные пути. Символический переход верхних дыхательных путей в нижние осуществляется в месте пересечения пищеварительной и дыхательной систем в верхней части гортани.
Система верхних дыхательных путей состоит из полости носа (лат. cavitas nasi ), носоглотки (лат. pars nasalis pharyngis ) и ротоглотки (лат. pars oralis pharyngis ), а также частично ротовой полости, так как она тоже может быть использована для дыхания. Система нижних дыхательных путей состоит из гортани (лат. larynx , иногда её относят к верхним дыхательным путям), трахеи (др.-греч. τραχεῖα (ἀρτηρία) ), бронхов (лат. bronchi ), лёгких.
Вдох и выдох осуществляется путём изменения размеров грудной клетки с помощью дыхательных мышц. В течение одного вдоха (в спокойном состоянии) в лёгкие поступает 400-500 мл воздуха. Этот объём воздуха называется дыхательным объёмом (ДО). Такое же количество воздуха поступает из лёгких в атмосферу в течение спокойного выдоха. Максимально глубокий вдох составляет около 2 000 мл воздуха. После максимального выдоха в лёгких остаётся воздух в количестве около 1 500 мл, называемый остаточным объёмом лёгких . После спокойного выдоха в лёгких остаётся примерно 3 000 мл. Этот объём воздуха называется функциональной остаточной ёмкостью (ФОЁ) лёгких. Дыхание - одна из немногих функций организма, которая может контролироваться сознательно и неосознанно. Виды дыхания: глубокое и поверхностное, частое и редкое, верхнее, среднее (грудное) и нижнее (брюшное). Особые виды дыхательных движений наблюдаются при икоте или смехе . При частом и поверхностном дыхании возбудимость нервных центров повышается, а при глубоком - наоборот, снижается.
Дыхательные органы
Дыхательные пути обеспечивают связи окружающей среды с главными органами дыхательной системы - лёгкими . Лёгкие (лат. pulmo , др.-греч. πνεύμων ) расположены в грудной полости в окружении костей и мышц грудной клетки. В лёгких осуществляется газообмен между атмосферным воздухом, достигшим лёгочных альвеол (паренхимы лёгких), и кровью , протекающей по лёгочным капиллярам , которые обеспечивают поступление кислорода в организм и удаление из него газообразных продуктов жизнедеятельности, в том числе - углекислого газа. Благодаря функциональной остаточной ёмкости (ФОЁ) лёгких в альвеолярном воздухе поддерживается относительно постоянное соотношение содержания кислорода и углекислого газа, так как ФОЁ в несколько раз больше дыхательного объёма (ДО). Только 2/3 ДО достигает альвеол, который называется объёмом альвеолярной вентиляции . Без внешнего дыхания человеческий организм обычно может прожить до 5-7 минут (так называемая клиническая смерть), после чего наступают потеря сознания, необратимые изменения в мозге и его смерть (биологическая смерть).
Функции дыхательной системы
Кроме того, дыхательная система участвует в таких важных функциях, как терморегуляция , голосообразование , обоняние , увлажнение вдыхаемого воздуха. Лёгочная ткань также играет важную роль в таких процессах, как: синтез гормонов, водно-солевой и липидный обмен. В обильно развитой сосудистой системе лёгких происходит депонирование крови. Дыхательная система также обеспечивает механическую и иммунную защиту от факторов внешней среды.
Газообмен
Газообмен - обмен газов между организмом и внешней средой. Из окружающей среды в организм непрерывно поступает кислород, который потребляется всеми клетками, органами и тканями; из организма выделяются образующийся в нём углекислый газ и незначительное количество других газообразных продуктов метаболизма. Газообмен необходим почти для всех организмов, без него невозможен нормальный обмен веществ и энергии, а, следовательно, и сама жизнь. Кислород, поступающий в ткани, используется для окисления продуктов, образующихся в итоге длинной цепи химических превращений углеводов, жиров и белков. При этом образуются CO 2 , вода, азотистые соединения и освобождается энергия, используемая для поддержания температуры тела и выполнения работы. Количество образующегося в организме и, в конечном итоге, выделяющегося из него CO 2 зависит не только от количества потребляемого O 2 , но и от того, что преимущественно окисляется: углеводы, жиры или белки. Отношение удаляемого из организма объёма CO 2 к поглощённому за то же время объёму O 2 называется дыхательным коэффициентом , который равен примерно 0,7 при окислении жиров, 0,8 при окислении белков и 1,0 при окислении углеводов (у человека при смешанной пище дыхательный коэффициент равен 0,85–0,90). Количество энергии, освобождающееся на 1 л потребленного O 2 (калорический эквивалент кислорода), равно 20,9 кДж (5 ккал) при окислении углеводов и 19,7 кДж (4,7 ккал) при окислении жиров. По потреблению O 2 в единицу времени и по дыхательному коэффициенту можно рассчитать количество освободившейся в организме энергии. Газообмен (соответственно и расход энергии) у пойкилотермных животных (холоднокровных) понижается с понижением температуры тела. Такая же зависимость обнаружена и у гомойотермных животных (теплокровных) при выключении терморегуляции (в условиях естественной или искусственной гипотермии); при повышении температуры тела (при перегреве, некоторых заболеваниях) газообмен увеличивается.
При понижении температуры окружающей среды газообмен у теплокровных животных (особенно у мелких) увеличивается в результате увеличения теплопродукции. Он увеличивается также после приёма пищи, особенно богатой белками (т. н. специфически-динамическое действие пищи). Наибольших величин газообмен достигает при мышечной деятельности. У человека при работе умеренной мощности он увеличивается, через 3-6 мин. после её начала достигает определённого уровня и затем удерживается в течение всего времени работы на этом уровне. При работе большой мощности газообмен непрерывно возрастает; вскоре после достижения максимального для данного человека уровня (максимальная аэробная работа) работу приходится прекращать, так как потребность организма в O 2 превышает этот уровень. В первое время после окончания работы сохраняется повышенное потребление O 2 , используемого для покрытия кислородного долга, то есть для окисления продуктов обмена веществ, образовавшихся во время работы. Потребление O 2 может увеличиваться с 200-300 мл/мин. в состоянии покоя до 2000-3000 при работе, а у хорошо тренированных спортсменов - до 5000 мл/мин. Соответственно увеличиваются выделение CO 2 и расход энергии; одновременно происходят сдвиги дыхательного коэффициента, связанные с изменениями обмена веществ, кислотно-щелочного равновесия и лёгочной вентиляции. Расчёт общего суточного расхода энергии у людей разных профессий и образа жизни, основанный на определениях газообмена важен для нормирования питания. Исследования изменений газообмена при стандартной физической работе применяются в физиологии труда и спорта, в клинике для оценки функционального состояния систем, участвующих в газообмене. Сравнительное постоянство газообмена при значительных изменениях парциального давления O 2 в окружающей среде, нарушениях работы органов дыхания и т. п. обеспечивается приспособительными (компенсаторными) реакциями систем, участвующих в газообмене и регулируемых нервной системой. У человека и животных газообмен принято исследовать в условиях полного покоя, натощак, при комфортной температуре среды (18-22 °C). Количества потребляемого при этом O 2 и освобождающейся энергии характеризуют основной обмен . Для исследования применяются методы, основанные на принципе открытой либо закрытой системы. В первом случае определяют количество выдыхаемого воздуха и его состав (при помощи химических или физических газоанализаторов), что позволяет вычислять количества потребляемого O 2 и выделяемого CO 2 . Во втором случае дыхание происходит в закрытой системе (герметичной камере либо из спирографа, соединённого с дыхательными путями), в которой поглощается выделяемый CO 2 , а количество потребленного из системы O 2 определяют либо измерением равного ему количества автоматически поступающего в систему O 2 , либо по уменьшению объёма системы. Газообмен у человека происходит в альвеолах лёгких и в тканях тела.
Органы дыхания снабжают организм человека кислородом посредством системы кровообращения. Помимо этой важной функции дыхательная система человека эвакуирует избыток углекислого газа из организма, обеспечивая тем самым нормальную жизнедеятельность.
Дыхательная система человека подразделяется на ткани и органы, осуществляющие вентиляцию (воздухоносные пути) и те, которые осуществляют дыхание (легкие).
К воздухоносным путям относятся полость носа, следующая за ней носоглотка, гортань, трахея, главные и долевые бронхи и бронхиолы.
Помимо воздухоносных путей в акте дыхания участвуют непосредственно сами легкие, костно-мышечный аппарат грудной клетки и диафрагма, а также малый круг кровообращения.
Полость носа и сам нос являются входными воротами для воздуха. В полости носа воздух нагревается до температуры тела, очищается от инородных включений и увлажняется. Для того, чтобы выполнить вышеперечисленные функции, полость носа выстилает слизистая оболочка, имеющая специальные волоски и богатую сосудистую сеть. Для распознавания и дифференциации запахов верхняя часть полости носа снабжена огромным количеством обонятельных рецепторов.
Гортань
располагается на промежутке между трахеей и корнем носа. Полость гортани разделяется складками, образующими голосовую щель. По краям голосовой щели находятся эластичные фиброзные перетяжки, называемые истинными голосовыми связками. Чуть выше истинных голосовых связок находятся ложные связки, которые выполняют функцию защиты первых, предохраняют их от пересыхания, а также препятствуют попаданию пищи в трахею при акте глотания. Ложные связки также помогают человеку задерживать дыхание.Воспроизведение звуков и функция защиты попадания в трахею инородных тел невозможна без мышц, которыми снабжены истинные и ложные голосовые связки.
Ниже гортани располагается трахея , состоящая из неполных плотных фиброзных колец и соединительной ткани. Часть трахеи, примыкающая к пищеводу, заменена на фиброзную связку, поэтому кольца являются неполными. Трахея является продолжением гортани и спускается в полость грудной клетки, где подразделяется на правый и левый бронхи. Следует отметить, что правый бронх всегда шире и короче левого бронха в силу анатомических особенностей.
Крупные бронхи делятся на долевые бронхи и далее до мелких бронхов и бронхиол. Бронхиолы являются завершающим звеном в транспорте воздуха в организм. Следует отметить, что путь с гортани до бронхиолы выстилается мерцательным эпителием, облегчающим транспорт кислорода.
Основные органы дыхательной системы человека легкие при максимальном увеличении представляют собой губчатую субстанцию, состоящую из конусовидных структур, напоминающих мешочки. Конечная бронхиола переходит в легочную бронхиолу, которая, в свою очередь переходит альвеолярный мешочек. Благодаря такой структуре площадь легких имеет огромную поверхность, превышающую по своим объемам площадь тела человека в 50-100 раз. При помощи множества альвеол происходит газообмен. Достаточно активный образ жизни ведет к расширению площади альвеол и увеличивается так называемая жизненная емкость легких.
Каждая альвеола выстлана однослойным эпителием и снабжена массой легочных капилляров. Помимо эпителия, альвеола изнутри выстлана сурфактантом. Сурфактант является поверхностно-активным веществом, препятствующим спаданию и слипанию стенок альвеол.
Чем старше человек, тем меньше становится альвеол в легких.
Являются главным поставщиком кислорода в кровь, в которой в последующем, через цепь биохимических реакций, вырабатывается углекислый газ. Стенки капилляров в альвеолах имеют высокую прочность, но, тем не менее, они способны пропускать кислород.
Для защиты от механических повреждений каждое легкое имеет плевру.
Плевра , как кокон, обволакивает каждое легкое (внутренний листок), а также покрывает внутреннюю стенку грудной клетки и диафрагму (наружный листок). Пространство, которое находится между внутренним и наружным листками плевры, носит название плевральной полости. При осуществлении акта дыхания, внутренний листок плевры легко и без препятствий передвигается относительно наружного листка. Показатели давления в полости плевры являются ниже атмосферных.
В межплевральном пространстве между легкими находится средостение, состоящее из трахеи, вилочковой железы (тимуса) и сердца. К органам средостения относятся также лимфоузлы, находящиеся в этой полости и пищевод.Процесс дыхания у человека, как и у многих млекопитающих, происходит на инстинктивном уровне. При вдохе диафрагмальная мышца моментально растягивается, межреберные мышцы растягиваются, объем грудной клетки в это время увеличивается. Многочисленные альвеолы расправляются и получают из снабжаемых ими капилляров кислород. При выдохе диафрагма занимает исходное положение, выбрасывая из грудной клетки в окружающую среду углекислый газ, грудная клетка вновь спадает, уменьшая объем легких.
Если говорить о здоровье в целом, нельзя забывать о том, что вдыхаемый человеком воздух и его качество имеют такое же огромное значение, как и пища, употребляемая этим самым человеком. Другими словами, для здоровья необходимо не только правильное питание, но и экологически чистый воздух. Нельзя забывать, что именно кислород является главным источником жизнедеятельности подавляющего большинства существующих на Земле организмов.
Вдыхая загрязненный воздух, человек выводит из строя не только дыхательную систему, не способную полноценно выполнять свою функцию снабжения кислородом крови, но и сердечно-сосудистую систему. Ведь кровь и несущие ее сосуды становятся неспособны полностью очиститься от токсинов, постепенно разнося по организму вредоносные частицы. Со временем из строя выходят все системы организма, развиваются такие заболевания как бронхиальная астма, различные аллергические заболевания, иммунодефицитные состояния. Завершающим этапом загрязнения организма становится онкологическое заболевание.
Симптомами, сигнализирующими о неблагополучии в дыхательной системе, могут быть: бронхоспазм, боли в горле и в области грудины, сухой или влажный кашель, одышка, повышение температуры тела.
Организм получает кислород в процессе дыхания . К органам дыхания относятся носовая полость, гортань, трахея, бронхи, лёгкие. Рассмотрим их по порядку.
Носовая полость , образованная костями лицевой части черепа и хрящами, выстлана слизистой оболочкой, которую образуют многочисленные волоски и клетки, покрывающие полость носа. Волоски задерживают частички пыли из воздуха, а слизь предотвращает проникновение микробов. Благодаря кровеносным сосудам, пронизывающим слизистую оболочку, воздух, проходя через носовую полость, очищается, увлажняется и согревается.
Через носоглотку воздух поступает в гортань , образованную хрящами, которые соединены между собой связками и мышцами. Здесь расположены голосовые связки , вибрация которых при прохождении воздуха вызывает образование звуков.
Далее воздух поступает в трахею , имеющую форму трубки длиной 10–14 см. Хрящевые кольца, составляющие её стенки, не позволяют задерживаться воздуху при любых движениях шеи. Внизу трахея разделяется на два бронха , которые входят в правое и левое лёгкие . Здесь они ветвятся на бронхиолы и заканчиваются лёгочными пузырьками ( альвеолами ). Бронхиолы и альвеолы образуют два лёгких. В лёгких насчитывается более 300 миллионов альвеол.
По артериям малого круга кровообращения в лёгкие поступает венозная кровь, которая обогащается здесь кислородом и становится артериальной. Одновременно венозная кровь освобождается от углекислого газа, который проникает в лёгочные пузырьки и во время выдоха выводится из организма.
Далее уже артериальная кровь по сосудам большого круга кровообращения движется по направлению к органам тела и обогащает их ткани кислородом. Кислород необходим для процессов жизнедеятельности клетки. При этом образуется углекислый газ, поступающий из клеток тканей в кровь, в результате чего кровь из артериальной становится венозной. Поступление воздуха в лёгкие происходит автоматически под влиянием нервной системы в результате дыхательных движений – вдоха и выдоха, которые осуществляются с помощью межрёберных мышц и диафрагмы (мышечной перегородки, разделяющей грудную и брюшную полости).
Остановка дыхания является одной из распространённых причин смертей из-за несчастных случаев, например, при утоплении. Постарадавшего необходимо вытащить из воды, очистить ротовую и носовую полости от песка и слизи, освободить желудок и дыхательные пути от воды. Затем нужно приступить к искусственному дыханию.
Целью искусственного дыхания является немедленное наполнение лёгких пострадавшего воздухом (даже воздух, выдыхаемый человеком, содержит достаточно кислорода для дыхания). Делая выдох в рот пострадавшего, убедитесь, что его грудная клетка поднимается; в противном случае ваш воздух просто не достигает цели. Выдохи следует выполнять каждые пять секунд; восстановление дыхания произошло, если человек начинает делать самостоятельно больше 10 выдохов в минуту.
Искусственное дыхание часто сопровождается непрямым массажем сердца . Его целью является восстановление циркуляции крови по организму: любое сжатие сердца заставляет её двигаться по сосудам точно также, как это происходит, если сердце бьётся самостоятельно. Если у человека отсутствует пульс, положите его на спину, нащупайте угол ребёр в нижней части грудной клетки, положите на нижний край рёбер основание ладони (на ширине двух пальцев от её края). Накройте свою ладонь другой ладонью, наклонитесь вперёд так, чтобы оказаться над грудиной, и прямыми руками переместите ваш вес на ладони. Нажимайте на грудную клетку около 15 раз с интервалом в 1 секунду так, чтобы она уходила вниз на 4–5 см (у ребёнка – на 2,5–4 см). После серии нажатий пару раз вдохните пострадавшему воздух в рот, затем продолжите массаж сердца. Каждые 3 минуты проверяйте наличие пульса на шее. Когда коже вернется её здоровый цвет, возобновятся пульс и самостоятельное дыхание, можно считать, что цель достигнута.
Органы дыхания человека включают:
- носовую полость;
- околоносовые пазухи;
- гортань;
- трахею;
- бронхи;
- легкие.
Рассмотрим строение органов дыхания и их функции. Это поможет лучше понимать, как развиваются заболевания дыхательной системы.
Наружный нос, который мы видим на лице у человека, состоит из тонких косточек и хрящей. Сверху они покрыты небольшим слоем мышц и кожей. Полость носа спереди ограничена ноздрями. С обратной стороны носовая полость имеет отверстия – хоаны, через них воздух попадает в носоглотку.
Полость носа делится пополам носовой перегородкой. В каждой половине есть внутренняя и наружная стенки. На боковых стенках есть три выступа – носовые раковины, разделяющие три носовых хода.
В двух верхних ходах есть отверстия, через них имеется связь с придаточными пазухами носа. В нижний ход открывается устье носослезного протока, по которому слезы могут попадать в носовую полость.
Вся носовая полость изнутри покрыта слизистой оболочкой, на поверхности которой лежит мерцательный эпителий, имеющий множество микроскопических ресничек. Их движение направлено спереди назад, в сторону хоан. Поэтому большая часть слизи из носа попадает в носоглотку, а не выходит наружу.
В зоне верхнего носового хода находится обонятельная область. Там располагаются чувствительные нервные окончания – обонятельные рецепторы, которые по своим отросткам передают полученную информацию о запахах в головной мозг.
Носовая полость хорошо кровоснабжается и имеет множество мелких сосудов, несущих артериальную кровь. Слизистая оболочка легко ранима, поэтому возможны носовые кровотечения. Особо сильное кровотечение появляется при повреждении инородным телом или при травме венозных сплетений. Такие сплетения вен могут быстро изменять свой объем, приводя к заложенности носа.
Лимфатические сосуды сообщаются с пространствами между оболочками головного мозга. В частности, этим объясняется возможность быстрого развития менингита при инфекционных заболеваниях.
Нос выполняет функцию проведения воздуха, обоняния, а также является резонатором для формирования голоса. Важная роль полости носа – защитная. Воздух проходит сквозь носовые ходы, имеющие довольно большую площадь, и там согревается и увлажняется. Пыль и микроорганизмы частично оседают на волосках, расположенных у входа в ноздрях. Остальные с помощью ресничек эпителия передаются в носоглотку, а оттуда удаляются при кашле, глотании, сморкании. Слизь носовой полости имеет и бактерицидное действие, то есть убивает часть попавших в нее микробов.
Околоносовые пазухи
Придаточные пазухи – это полости, лежащие в костях черепа и имеющие связь с носовой полостью. Они покрыты изнутри слизистой, имеют функцию голосового резонатора. Околоносовые пазухи:
- гайморова (верхнечелюстная);
- лобная;
- клиновидная (основная);
- ячейки лабиринта решетчатой кости.
Придаточные пазухи носа
Две верхнечелюстные пазухи – самые большие. Они располагаются в толще верхней челюсти под глазницами и сообщаются со средним ходом. Лобная пазуха также парная, располагается в лобной кости над межбровьем и имеет форму пирамиды, с верхушкой, обращенной вниз. Через носолобный канал она также соединяется со средним ходом. Клиновидная пазуха располагается в клиновидной кости на задней стенке носоглотки. Посередине носоглотки открываются отверстия ячеек решетчатой кости.
Гайморова пазуха наиболее тесно сообщается с полостью носа, поэтому нередко вслед за развитием ринита появляется и гайморит, когда перекрывается путь оттока воспалительной жидкости из пазухи в нос.
Гортань
Это верхний отдел дыхательных путей, участвующий также в образовании голоса. Располагается она примерно посередине шеи, между глоткой и трахеей. Гортань образована хрящами, которые соединяются суставами и связками. Кроме того, она прикреплена к подъязычной кости. Между перстневидным и щитовидным хрящами находится связка, которую рассекают при остром стенозе гортани для обеспечения доступа воздуха.
Гортань выстилает мерцательный эпителий, а на голосовых связках эпителий многослойный плоский, быстро обновляющийся и позволяющий связкам быть устойчивыми к постоянной нагрузке.
Под слизистой оболочкой нижнего отдела гортани, ниже голосовых связок, находится рыхлый слой. Он может быстро отекать, особенно у детей, вызывая ларингоспазм.
Трахея
С трахеи начинаются нижние дыхательные пути. Она продолжает гортань, а затем переходит в бронхи. Орган выглядит как полая трубка, состоящая из хрящевых полуколец, плотно связанных между собой. Длина трахеи около 11 см.
Внизу трахея образует два главных бронха. Эта зона – область бифуркации (раздвоения), она имеет много чувствительных рецепторов.
Трахею выстилает мерцательный эпителий. Его особенность – хорошая способность к всасыванию, что используется при ингаляциях лекарственных средств.
При стенозе гортани в некоторых случаях проводят трахеотомию – рассекают переднюю стенку трахеи и вводят специальную трубку, через которую поступает воздух.
Бронхи
Это система трубок, по ним воздух проходит из трахеи в легкие и обратно. Они имеют и очищающую функцию.
Бифуркация трахеи располагается примерно в межлопаточной зоне. Трахея образует два бронха, которые идут в соответствующее легкое и там разделяются на долевые бронхи, затем на сегментарные, субсегментарные, дольковые, которые делятся на терминальные (концевые) бронхиолы – самые мелкие из бронхов. Вся эта структура называется бронхиальным деревом.
Терминальные бронхиолы имеют диаметр 1 – 2 мм и переходят в дыхательные бронхиолы, от которых начинаются альвеолярные ходы. На концах альвеолярных ходов располагаются легочные пузырьки – альвеолы.
Трахея и бронхи
Изнутри бронхи выстланы мерцательным эпителием. Постоянное волнообразное движение ресничек выводит вверх бронхиальный секрет – жидкость, непрерывно образующуюся железами в стенке бронхов и смывающую все загрязнения с поверхности. Так удаляются микроорганизмы и пыль. Если происходит скопление густого бронхиального секрета, или в просвет бронхов попадает крупное инородное тело, они удаляются с помощью – защитного механизма, направленного на очищение бронхиального дерева.
В стенках бронхов имеются кольцевидные пучки небольших мышц, которые способны «перекрывать» поток воздуха при его загрязнении. Так возникает . При астме этот механизм начинает работать тогда, когда вдыхается обычное для здорового человека вещество, например, пыльца растений. В этих случаях бронхоспазм становится патологическим.
Органы дыхания: легкие
У человека два легких, расположенных в грудной полости. Их основная роль – обеспечить обмен кислородом и углекислым газом между организмом и окружающей средой.
Как устроены легкие? Они расположены по сторонам от средостения, в котором лежит сердце и сосуды. Каждое легкое покрыто плотной оболочкой – плеврой. Между ее листками в норме есть немного жидкости, которая обеспечивает скольжение легких относительно грудной стенки в процессе дыхания. Правое легкое больше левого. Через корень, расположенный с внутренней стороны органа, в него попадают главный бронх, крупные сосудистые стволы, нервы. Легкие состоят из долей: правое – из трех, левое – из двух.
Бронхи, попадая в легкие, делятся на все более мелкие. Концевые бронхиолы переходят в альвеолярные бронхиолы, которые разделяются и превращаются в альвеолярные ходы. Они также разветвляются. На их концах находятся альвеолярные мешочки. На стенках всех структур, начиная с дыхательных бронхиол, открываются альвеолы (дыхательные пузырьки). Из этих образований состоит альвеолярное дерево. Разветвления одной дыхательной бронхиолы в итоге образуют морфологическую единицу легких – ацинус.
Строение альвеол
Устье альвеолы имеет диаметр 0,1 – 0,2 мм. Изнутри альвеолярный пузырек покрыт тонким слоем клеток, лежащих на тонкой стенке – мембране. Снаружи к этой же стенке прилежит кровеносный капилляр. Барьер между воздухом и кровью называется аэрогематическим. Его толщина очень мала – 0,5 мкм. Важной его частью является сурфактант. Он состоит из протеинов и фосфолипидов, выстилает эпителий и сохраняет округлую форму альвеол при выдохе, препятствует попаданию микробов из воздуха в кровь и жидкости из капилляров в просвет альвеолы. У недоношенных детей сурфактант развит плохо, поэтому у них так часто возникают проблемы с дыханием сразу после рождения.
В легких есть сосуды обоих кругов кровообращения. Артерии большого круга несут богатую кислородом кровь от левого желудочка сердца и питают непосредственно бронхи и легочную ткань, как все остальные органы человека. Артерии малого круга кровообращения приносят в легкие венозную кровь из правого желудочка (это единственный пример, когда по артериям течет венозная кровь). Она течет по легочным артериям, затем попадает в легочные капилляры, где и происходит газообмен.
Суть процесса дыхания
Газообмен между кровью и внешней средой, который проходит в легких, называется внешним дыханием. Он происходит из-за разности концентрации газов в крови и воздухе.
Парциальное давление кислорода в воздухе больше, чем в венозной крови. Из-за разницы давления кислород через аэрогематический барьер проникает из альвеол в капилляры. Там он присоединяется к эритроцитам и распространяется по кровеносному руслу.
Газообмен через аэрогематический барьер
Парциальное давление углекислого газа в венозной крови больше, чем в воздухе. Из-за этого углекислый газ покидает кровь и выходит с выдыхаемым воздухом.
Газообмен – непрерывный процесс, продолжающийся, пока есть разница в содержании газов в крови и окружающей среде.
При обычном дыхании через респираторную систему за минуту проходит около 8 литров воздуха. При нагрузке и болезнях, сопровождающихся усилением обмена веществ (например, гипертиреоз), легочная вентиляция усиливается, появляется одышка. Если учащение дыхания не справляется с поддержанием нормального газообмена, в крови снижается содержание кислорода – возникает гипоксия.
Гипоксия также возникает в условиях высокогорья, где количество кислорода во внешней среде снижено. Это приводит к развитию горной болезни.
Дыхание – одно из самых основных свойств любого живого организма. Его огромное значение трудно переоценить. О том, насколько важно нормальное дыхание, человек задумывается лишь тогда, когда оно неожиданно затрудняется, например, при появившейся простуде. Если без пищи и воды человек еще способен жить некоторое время, то без дыхания – считаные секунды. За один день взрослый человек делает более 20 000 вдохов и столько же выдохов.
Строение дыхательной системы человека – какое оно, разберём в этой статье.
Как человек дышит
Данная система – одна из важнейших в человеческом организме. Это целая совокупность процессов, происходящих в определённой взаимосвязи и направленных на то, чтобы организм получал кислород из окружающей среды и выделял углекислый газ. Что же представляет собой дыхание и как устроены органы дыхания?
Органы дыхания человека условно делят на воздухоносные пути и лёгкие.
Главная роль первых – беспрепятственная доставка воздуха к лёгким. Дыхательные пути человека начинаются с носа, но сам процесс может происходить и через рот, если нос заложен. Однако носовое дыхание предпочтительнее, поскольку, проходя через носовую полость, воздух очищается, а если он попадает через рот – нет .
В дыхании выделяют три основных процесса:
- внешнее дыхание;
- перенос газов с кровотоком;
- внутреннее (клеточное) дыхание;
При вдохе через нос или рот воздух сначала попадает в глотку. Вместе с гортанью и придаточными пазухами носа эти анатомические полости относятся к верхним дыхательным путям.
Нижние дыхательные пути – это трахея, соединённые с ней бронхи, а также лёгкие.
Все вместе они образуют единую функциональную систему.
Наглядно легче представить её строение с помощью схемы или таблицы.
В процессе дыхания происходит разрушение молекул сахаров и выделяется диоксид углерода.
Процесс дыхания в организме
Газообмен происходит за счёт их различной концентрации в альвеолах и капиллярах. Называется такой процесс диффузией. В лёгких из альвеол в сосуды поступает кислород, а обратно – углекислый газ. И альвеолы, и капилляры состоят из однослойного эпителия, что позволяет газам легко в них проникать.
Транспорт газа к органам происходит следующим образом: сначала кислород по воздухоносным путям попадает в лёгкие. Когда воздух попадает в кровеносные сосуды, он образует нестойкие соединения с гемоглобином в эритроцитах, и вместе с ним двигается к различным органам. Кислород легко отсоединяется и затем попадает в клетки. Точно также соединяется с гемоглобином углекислый газ и транспортируется в обратном направлении.
Когда кислород доходит до клеток, он проникает сначала в межклеточное пространство, а затем непосредственно в клетку.
Основная цель дыхания – это образование энергии в клетках.
Париетальная плевра, перикард и брюшина прикреплены к сухожилиям диафрагмы, а это означает, что при дыхании происходит временное смещение органов грудной и брюшной полости.
При вдохе объём лёгких увеличивается при выдохе, соответственно, уменьшается. В состоянии покоя человек использует всего лишь 5 процентов от общего объёма лёгких.
Функции дыхательной системы
Основное её назначение – снабжение организма кислородом и выведение продуктов распада. Но функции дыхательной системы могут быть и другими.
В процессе дыхания кислород постоянно поглощается клетками и одновременно они отдают углекислый газ. Однако следует отметить, что органы дыхательной системы также являются участниками других важных функций организма, в частности, принимают непосредственное участие в образовании звуков речи, а также обоняния. Кроме того, органы дыхания активно участвуют в процессе терморегуляции. Температура воздуха, который вдыхает человек, непосредственно влияет на температуру его тела. Выдыхаемые газы снижают температуру тела.
Выделительные процессы также частично задействуют органы дыхательной системы. Происходит также и выделение некоторого количества водного пара.
Строение органов дыхания, органы дыхания обеспечивают также защитные силы организма, ведь при прохождении воздуха через верхние дыхательные пути происходит частичное его очищение.
В среднем человек за одну минуту потребляет около 300 мл кислорода и выделяет 200 г углекислого газа. Однако, если возрастает физическая нагрузка, то потребление кислорода увеличивается в разы. За один час человек способен выделять во внешнюю среду от 5 до 8 литров углекислого газа. Также в процессе дыхания из организма удаляются пыль, аммиак и мочевина.
Органы дыхания принимают непосредственное участите в образовании звуков человеческой речи.
Органы дыхания: описание
Все органы дыхания соединены между собой.
Нос
Этот орган – не только активный участник процесса дыхания. Он является также и органом обоняния. Именно с него начинается дыхательный процесс.
Носовая полость делится на отделы. Классификация их такова:
- нижний отдел;
- средний;
- верхний;
- общий.
Нос разделяется на костный и хрящевой отделы. Носовая перегородка разделяет правую и левую половины.
Изнутри полость покрывает мерцательный эпителий. Его основное назначение – очистка и согревание поступающего воздуха. Вязкая слизь, находящаяся тут, обладает бактерицидными свойствами. Её количество резко увеличивается при появлении различных патологий.
В носовой полости находится большое количество мелких венозных сосудов. При их повреждении возникает кровотечение из носа.
Гортань
Гортань – крайне важная составляющая дыхательной системы, расположенная между глоткой и трахеей. Она являет собой хрящевое образование. Хрящи гортани бывают:
- Парные (черпаловидные, рожковидные, клиновидные, зерновидные).
- Непарные (щитовидный, перстневидный и надгортанник).
У мужчин место соединения пластин щитовидного хряща сильно выступает. Они образуют так называемое «адамово яблоко».
Суставы органа обеспечивают его подвижность. Гортань имеет множество различных связок. Здесь также находится целая группа мышц, напрягающих голосовые связки. В гортани расположенные и сами голосовые связки, принимающие самое непосредственное участие в образовании речевых звуков.
Гортань образована таким образом, что процесс глотания не мешает дыханию. Расположена она на уровне от четвёртого до седьмого шейных позвонков.
Трахея
Фактическое продолжение гортани – трахея. По расположению соответственно органам в трахее разделяют шейную и грудную части. Сзади к трахее прилегает пищевод. Совсем рядом с ней проходит сосудисто-нервный пучок. В него входят сонная артерия, блуждающий нерв и ярёмная вена.
Трахея разветвляется на две стороны. Такая точка разделения называется бифуркация. Задняя стенка трахеи является уплощённой. Тут же находится мышечная ткань. Её особое расположение позволяет трахее быть подвижной при кашле. Трахея так же, как и другие органы дыхания, покрыта особой слизистой оболочкой – мерцательным эпителием.
Бронхи
Разветвление трахеи ведёт к следующему парному органу – бронхам. Главные бронхи в области ворот делятся на долевые. Правый главный бронх шире и короче левого.
На конце бронхиол находятся альвеолы. Это мелкие ходы, на конце которых расположены особые мешочки. Именно они обмениваются кислородом и углекислым газом с мелкими кровеносными сосудами. Альвеолы выстелены изнутри специальным веществом. Они поддерживают их поверхностное натяжение, не позволяя альвеолам слипаться. Общее количество альвеол в лёгких – приблизительно 700 млн.
Лёгкие
Безусловно, важными являются все органы дыхательной системы, однако наиболее значимыми считают именно лёгкие. В них непосредственно происходит обмен кислорода и углекислого газа..
Расположены органы в грудной полости. Их поверхность выстелена специальной оболочкой, называемой плеврой.
Правое лёгкое меньше левого в длину на пару сантиметров. Сами лёгкие мышц не содержат.
В лёгких различают два отдела:
- Верхушка.
- Основание.
А также три поверхности: диафрагмальную, рёберную и средостенную. Они обращены соответственно к диафрагме, рёбрам, средостению. Поверхности лёгкого разделены краями. Рёберную и средостенную области разделяет передний край. Нижний же край отделяет от области диафрагмы. Каждое лёгкое делится на доли.
У правого лёгкого их три:
Верхняя;
Средняя;
У левого – всего две: верхняя и нижняя. Между долями находятся междолевые поверхности. Оба лёгких имеют косую щель. Она разделяет доли в органе. У правого лёгкого дополнительно имеется горизонтальная щель, разделяющая верхнюю и среднюю доли.
Основание лёгкого расширено, а верхняя часть является суженной. На внутренней поверхности каждой части имеются небольшие углубления, называемые воротами. Через них проходят образования, создающие корень лёгкого. Здесь проходят лимфатические и кровеносные сосуды, бронхи. В правом лёгком это бронх, лёгочная вена, две лёгочные артерии. В левом – бронх, лёгочная артерия, две лёгочные вены.
В передней части левого лёгкого имеется небольшое углубление – сердечная вырезка. Снизу она ограничена частью, называемой язычком.
Защищает лёгкие от внешних повреждений грудная клетка. Грудная полость герметична, она отделена от брюшной полости.
Заболевания, связанные с лёгкими, очень сильно влияют на общее состояние человеческого организма.
Плевра
Лёгкие покрыты особой плёнкой – плеврой. Состоит она из двух частей: наружного и внутреннего лепестка.
Плевральная полость всегда содержит небольшое количество серозной жидкости, обеспечивающей смачивание лепестков плевры.
Дыхательная система человека создана таким образом, что непосредственно в плевральной полости присутствует отрицательное давление воздуха. Именно благодаря этому факту, а также поверхностному натяжению серозной жидкости лёгкие постоянно находятся в расправленном состоянии, а также они принимают дыхательные движения грудной клетки .
Дыхательные мышцы
Дыхательные мышцы подразделяют на инспираторные (производящие вдох) и экспираторные (работающие при выдохе).
Главные инспираторные мышцы – это:
- Диафрагма.
- Наружные межрёберные.
- Межхрящевые внутренние мышцы.
Есть также и инспираторные вспомогательные мышцы (лестничные, трапециевидные, грудничные большие и малые и т. д.)
Межрёберные, прямые, подрёберные, поперечные, наружная и внутренняя косые мышцы живота – это экспираторные мышцы.
Диафрагма
Диафрагма также осуществляет немалую роль в процессе дыхания. Это уникальная пластина, которая разделяет две полости: грудную и брюшную. Её относят к дыхательным мышцам. В самой диафрагме выделяют сухожильный центр и ещё три мышечные области.
Когда происходит сокращение, диафрагма удаляется от стенок грудной клетки. В это время увеличивается объём грудной полости. Одновременное сокращение этой мышцы и мышц брюшного пресса приводит к тому, что давление внутри грудной полости становится меньше внешнего атмосферного давления. В этот момент и происходит поступление воздуха в лёгкие. Затем в результате расслабления мышц осуществляется выдох
Слизистая оболочка органов дыхания
Органы дыхания покрыты защитной слизистой оболочкой – мерцательным эпителием. На поверхности мерцательного эпителия находится огромное количество ресничек, постоянно осуществляющих одно и то же движение. Особые клетки, расположенные между ними вместе с железами слизистой производят слизь, которая смачивает реснички. Подобно клейкой ленте, на неё прилипают крошечные частицы пыли и грязи, проникшие при вдохе. Они транспортируются к глотке и удаляются. Таким же образом устраняются вредоносные вирусы и бактерии.
Это естественный и довольно эффективный механизм самоочищения. Такое строение оболочки и способность очищаться распространяется на все дыхательные органы.
Факторы, влияющие на состояние органов дыхания
В нормальных условиях дыхательная система работает чётко и бесперебойно. К сожалению, она может быть легко повреждена. На её состояние способны повлиять многие факторы:
- Холод.
- Чрезмерно сухой воздух, образующийся в помещении в результате работы обогревательных приборов.
- Аллергия.
- Курение.
Всё это оказывает крайне негативное влияние на состояние органов дыхания. В этом случае движение ресничек эпителия может существенно замедляться, а то и вовсе остановиться.
Вредные микроорганизмы и пыль перестают удаляться, в результате возникает риск инфицирования.
Вначале это проявляется в виде простуды, и тут в первую очередь страдают верхние дыхательные пути. Происходит нарушение вентиляции в носовой полости, возникает ощущение заложенности носа, общее дискомфортное состояние.
При отсутствии правильного и своевременного лечения в воспалительный процесс будут вовлечены придаточные пазухи носовой полости . В этом случае возникает синусит. Затем появляются и другие признаки заболеваний органов дыхания.
Кашель возникает из-за чрезмерного раздражения кашлевых рецепторов в области носоглотки. Инфекция легко переходит с верхних путей на нижние и страдают уже бронхи, лёгкие. Врачи говорят в этом случае, что инфекция «опустилась» ниже. Это чревато серьёзными заболеваниями, такими как пневмония, бронхиты, плеврит. В медицинских учреждениях строго следят за состоянием оборудования, предназначенного для наркозно-дыхательных процедур. Делается это во избежание инфицирования пациентов. Существуют СанПиН (СанПиН 2.1.3.2630-10), которые нужно соблюдать в стационарах.
Как и о любой другой системе организма, о дыхательной следует заботиться: вовремя лечить, если появилась проблема, а также избегать отрицательного влияния окружающей среды, а также вредных привычек.
