WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 8 |

Глава 8. Функции дыхания*

Общим для всех живых клеток является процесс расщепления органических молекул последовательным рядом ферментативных реакций, в результате чего высвобождается энергия. Практичес­ки любой процесс, при котором окисление органических ве­ществ ведет к. выделению химической энергии, называют дыха­нием. Если для него требуется кислород, то дыхание называют аэробным, а если же реакции идут в отсутствии кислорода — анаэробным дыханием. Для всех тканей позвоночных животных и человека основным источником энергии являются процессы аэробного окисления, которые протекают в митохондриях кле­ток, приспособленных для превращения энергии окисления в энергию резервных макроэргических соединений типа АТФ. Последовательность реакций, посредством которых клетки орга­низма человека используют энергию связей органических моле­кул, называется внутренним, тканевым или клеточным дыханием.

Под дыханием высших животных и человека понимают сово­купность процессов, обеспечивающих поступление во внутрен­нюю среду организма кислорода, использование его для окис­ления органических веществ и удаление из организма углекислого газа.

Функцию дыхания у человека реализуют: 1) внешнее, или легоч­ное, дыхание, осуществляющее газообмен между наружной и внут­ренней средой организма (между воздухом и кровью); 2) кровооб­ращение, обеспечивающее транспорт газов к тканям и от них; 3) кровь как специфическая газотранспортная среда; 4) внутреннее, или тканевое, дыхание, осуществляющее непосредственный процесс клеточного окисления; 5) средства нейрогуморальной регуляции дыхания.

Результатом деятельности системы внешнего дыхания является обогащение крови кислородом и освобождение от избытка углекис­лоты. Изменение газового состава крови в легких обеспечивают три процесса; 1) непрерывная вентиляция альвеол для поддержания нормального газового состава альвеолярного воздуха; 2) диффузия газов через альвеолярно капиллярную мембрану в объеме, достаточ­ном для достижения равновесия давления кислорода и углекислого газа в альвеолярном воздухе и крови; 3) непрерывный кровоток в капиллярах легких в соответствии с объемом их вентиляции * В подготовке главы принимал участие Л.В.Надежкин.

8.1. Дыхательный акт и вентиляция легких.

Количество воздуха, находящееся в легких после максимального вдоха, составляет общую емкость легких, величина которой у взрос­лого человека составляет 42006000 мл (рис.8.1). Она состоит из жизненной емкости легких, представляющей собой то количество воздуха (33004800 мл), которое выходит из легких при максимально глубоком выдохе после максимально глубокого вдоха, и остаточного воздуха (11001200 мл), который еще остается в легких после мак­симального выдоха Жизненная емкость составляет три легочных объема: дыхательный объем, представляющий собой объем (400 500 мл) воздуха, вдыхае­мый и выдыхаемый при каждом дыхательном цикле; резервный объем вдоха (дополнительный воздух), т.е. тот объем (19003300 мл) воз­духа, который можно вдохнуть при максимальном вдохе после обыч­ного вдоха; резервный объем выдоха (резервный воздух), т.е. объем (700 1000 мл), который можно выдохнуть при максимальном выдохе после обычного выдоха. При спокойном дыхании после выдоха в легких остается резервный объем выдоха и остаточный объем. Сум­му этих объемов называют функциональной остаточной емкостью, а также нормальной емкостью легких, емкостью покоя, емкостью рав­новесия, буферным воздухом.

Рис.8.1. Легочные объемы и емкости.

Биомеханика дыхательного акта. Аппарат вентиляции состоит из двух анатомофизиологических образований: грудной клетки с дыха­тельными мышцами и легких с дыхательными путями. Грудной отдел позвоночника и грудины с укрепленными на них 12 парами ребер и дыхательными мышцами наряду с диафрагмой образуют жесткий, по­движный, обладающий эластичностью футляр для легких, который изменяет свой объем вследствие сокращений дыхательных мышц.

Дыхательные мышцы, благодаря которым осуществляются пери­одические изменения объема грудной клетки, относятся к попере­чнополосатой скелетной мускулатуре, но они отличаются от других скелетных мышц. Вопервых, это единственные скелетные мышцы, от которых зависит жизнь; поэтому на протяжении всей жизни они должны ритмически сокращаться. Вовторых, они находятся как под произвольным, так и непроизвольным контролем.



Различают основные и вспомогательные дыхательные мышцы. К первым относят диафрагму и межреберные мышцы, обеспечивающие вентиляцию легких в физиологических условиях. К вспомогательным относят мышцы шеи, часть мышц верхнего плечевого пояса, мышцы брюшного пресса, принимающие участие в форсированном вдохе или выдохе в обстоятельствах, затрудняющих вентиляцию легких. Легкие, находящиеся внутри грудной клетки, отделены от ее стенок плевральной полостью (щелью). В грудной клетке они находятся в растянутом состоянии. За счет того, что легкие обладают эластич­ностью (эластичность — сочетание растяжимости и упругости), дав­ление в межплевральном щелевидном пространстве (так называемое плевральное давление) меньше альвеолярного на величину, обуслов­ленную эластической тягой легких. Давление в плевральной щели может быть измерено путем прокола грудной стенки полой иглой, соединенной с манометром. Как только игла попадает в плевральное пространство, манометр показывает давление ниже атмосферного. Плевральное давление поэтому часто называют отрицательным, при­нимая уровень атмосферного давления за нуль V. После спокойного выдоха оно ниже атмосферного примерно на 6 мм рт.ст., а во время спокойного вдоха — на 9 мм рт.ст.

Отрицательное давление в плевральной полости стремится сжать грудную клетку, а эластическая тяга самой грудной клетки направ­лена в противоположную от тяги легких сторону (что облегчает вдох). Соотношение указанных сил определяет уровень спокойного дыхания и величину объема воздуха в легких после выдоха — так называемую функциональную остаточную емкость. Когда глубина вдоха становится выше 70% жизненной емкости, эластичность груд­ной клетки начинает противодействовать вдоху и ее тяга уже на­правлена в ту же сторону, что и эластическая тяга легочной ткани.

Акт вдоха совершается в результате увеличения объема грудной полости, происходящего при подъеме ребер и опускании купола диафрагмы. Диафрагма является наиболее сильной мышцей вдоха, обеспечивающей примерно 2/3 вентиляции. При сокращении купол диафрагмы уплощается и объем грудной полости увеличивается по вертикали. Приподнимание ребер при вдохе осуществляется за счет сокращения наружных межреберных мышц. Эти мышцы при сокра­щении должны были бы сближать ребра, так как сила, прилагаемая к точкам прикрепления на верхних и нижних ребрах, одинакова. Но при косом расположении этих мышц плечо и момент силы у верх­него ребра всегда меньше, чем у нижнего. Поэтому при сокращении мышц ребра приподнимаются, что увеличивает сечение грудной клетки как в переднезаднем, так и ь поперечном направлении.

Увеличение объема грудной клетки при сокращении мышц вдоха приводит к уменьшению давления в плевральной полости. В резуль­тате этого воздух в легких расширяется, а давление его становится ниже атмосферного. Вследствие образующейся разности между дав­лением в окружающей среде и в альвеолах наружный воздух посту­пает по трахеобронхиальным путям в альвеолы.

Во время вдоха мышцы преодолевают ряд сил: 1) эластическое сопротивление грудной клетки (после достижения 70% жизненной емкости) и внутренних органов, отдавливаемых книзу диафрагмой; 2) эластическое сопротивление легких; 3) динамическое (вязкое) сопротивление всех перемещаемых тканей; 4) аэродинамическое со­противление дыхательных путей; 5) тяжесть перемещаемой части грудной клетки; 6) силы, обусловленные инерцией перемещаемых масс.

Энергия мышц, затраченная на преодоление всех видов динами­ческого сопротивления (обусловленного трением), переходит в тепло и в дальнейшем процессе дыхания не участвует. Остальная часть энергии мышц переходит в потенциальную энергию растяжения всех эластических тканей и потенциальную энергию тяжести перемещае­мой части грудной клетки. При расслаблении мышц вдоха под дей­ствием эластических сил грудной клетки и внутренних органов и силы тяжести грудной клетки ее объем уменьшается — происходит выдох, который при спокойном дыхании является пассивным актом. При активном форсированном выдохе к перечисленным силам при­соединяется сокращение внутренних межреберных мышц и мышц брюшного пресса.





Уменьшение объема грудной клетки при выдохе приводит к по­вышению плеврального давления. В результате этого и под действием эластической тяги легких воздух в альвеолах сжимается, его давле­ние становится выше атмосферного, и он начинает выходить нару­жу. Когда эластическая тяга легких уравновесится понижающимся давлением в плевральной полости, выдох заканчивается. Таким об­разом, действие дыхательных мышц на легкие осуществляется не непосредственно, а через изменение давления в плевральной полос­ти. Непосредственной же причиной движения воздуха через дыха­тельные пути при вдохе и выдохе являются колебания альвеолярного давления.

В зависимости от того, связано ли расширение грудной клетки при нормальном дыхании преимущественно с поднятием ребер или уплощением диафрагмы, различают грудной (реберный) и брюшной типы дыхания. При грудном типе дыхание обеспечивается, в основ­ном, за счет работы межреберных мышц, а диафрагма смещается пассивно в соответствии с изменением внутригрудного давления. При брюшном типе дыхания в результате мощного сокращения диафрагмы не только понижается внутриплевральное давление, но и одновременно повышается внутрибрюшное. Этот тип дыхания более эффективен, так как при нем сильнее вентилируются легкие и облегчается венозный возврат крови от органов брюшной полости к сердцу.

Рис.8.2. Схема строения легких человека.

Если вскрыть грудную клетку — произвести пневмоторакс, то стремление легких к спадению за счет их эластической тяги про­явится в полной мере — легкие займут так называемый объем кол­лапса, который значительной меньше, чем остаточный объем. Вен­тиляция легких при разгерметизации плевральной полости становит­ся невозможной, поскольку при изменении объема грудной клетки воздух движется не через дыхательные пути, а через искусственно созданное отверстие в стенке грудной клетки.

Соответственно, структурным и функциональным характеристикам легкие делят на воздухопроводящие (дыхательные) пути и альвеолы, составляющие респираторную зону, в которой непосредственно осу­ществляется газообмен (рис.8.2).

Основная функция воздухопроводящих путей состоит в доставке воздуха в респираторную зону. Воздухоносные пути подразделяют на верхние и нижние. К верхним относят носовые ходы, полость рта, носоглотку, придаточные пазухи носа, к нижним — гортань, трахею и все бронхи, вплоть до их конечных ответвлений. Узким местом в гортани является голосовая щель, имеющая максимальную ширину около 7 мм. При вдохе голосовая щель расширяется, а при выдо­хе — сужается.

Трахея у взрослого человека имеет длину около 12 см и диаметр 1627 мм. На уровне 5го грудного позвонка она делится на правый и левый главные бронхи, которые затем последовательно делятся по типу дихотомии. Каждое последовательное деление ветвей бронхиальнго дерева по типу дихотомии образует как бы новое поколение (генерацию) элементов дыхательного тракта. Всего у человека от тра­хеи до альвеол имеется примерно 23 таких генерации (рис.8.3).

Трахея и следующие за ней 16 генерации бронхов и бронхиол относят к проводя­щей (кондуктивкой) зоне лег­ких, т.е. зоне, в которой от­сутствует контакт между воз­духом и легочным капиллярами и которую называют поэтому анатомическим мер­твым пространством. Объем этой зоны составляет около 175 мл. Суммарная площадь поперечного сечения всех бронхиол 16й генерации равно 180 см2, т.е. превыша­ет плошадь поперечного се­чения трахеи (2.54 см2) бо­лее, чем в 70 раз.

Рис.8.3. Схема воздухоносных путей легких человека.

Последующие три (17,18,19) генерации бронхиол (дыха­тельные бронхиолы) относят к переходной (транзиторной) зоне, где наряду с проведе­нием воздуха начинает осу­ществляться и газообмен в малочисленных альвеолах, расположенных на поверх­ности дыхательных бронхиол. Их количество составляет всего 2% от общего числа альвеол, поэтому газообмен между содержащимся в ды­хательных бронхиолах возду­хом и кровью легочных капилляров не может быть значительным. Составляемый этими тремя генерациями, объем равен почти 200 мл. Суммарная площадь поперечного сечения всех бронхиол 19й гене­рации составляет 9944 см2, т.е. превышает площадь поперечного сечения трахеи уже в 372 раза.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 8 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.