Основные этапы процесса дыхания

Дыхание (respiratio) – сложный многоступенчатый физиологический и физико-химический процесс, обеспечивающий обмен газами (О₂ и СО₂) между клетками и внешней средой подразделяется на 5 этапов:

• Внешнее дыхание

1. Обмен газов между легочным воздухом и атмосферным воздухом (вентиляция легких);

2. Обмен воздуха между легочным воздухом и кровью капилляров малого круга кровообращения.

• Внутреннее

3. Транспорт О2 и СО2 кровью;

4. Тканевое дыхание (обмен газов между кровью и клетками);

5. Клеточное дыхание – биохимические и физико-химические процессы, обеспечивающие аэробное окисление органических веществ с получением энергии, используемой для жизнедеятельности клетки. При этом образуется углекислый газ, вода и (при окислении белков) азотистые основания.

Функцию внешнего дыхания и обновление газового состава крови у человека выполняют легкие и воздухоносные дыхательные пути.

Первым этапом этого процесса является вентиляция легких – обмен газов между альвеолами и атмосферным воздухом. За день легкие вентилируют 19 тысяч литров воздуха, что за год составляет 7 млн. литров.

Вентиляция обеспечивает постоянство состава альвеолярной смеси газов, что является обязательным условием эффективности следующего этапа дыхания - газообмена в легких. Она осуществляется благодаря чередованию актов вдоха (инспирации) и выдоха (экспирации).

Эти 2 фазы образуют дыхательный цикл.

В дыхательных движениях участвуют три анатомо-функциональных образования:

1. дыхательные пути, которые по своим свойствам являются слегка растяжимыми, сжимаемыми и создают поток воздуха, особенно в центральной зоне;

2. Легочная ткань в состав которой входят эластические волокна;

3. грудная клетка, состоящая из пассивной костно-хрящевой основы, которая объединена соединительнотканными связками и дыхательными мышцами. Грудная клетка относительно ригидна на уровне ребер и подвижна на уровне диафрагмы.

Внешнее дыхание осуществляется благодаря изменениям объема грудной клетки и сопутствующим изменениям объема легких. Во время вдоха объем грудной клетки увеличивается, а во время выдоха – уменьшается.

Известно два биомеханизма, которые изменяют объем грудной клетки: поднятие и опускание ребер и движения купола диафрагмы; оба биомеханизма осуществляются дыхательными мышцами. Дыхательные мышцы подразделяют на инспираторные и экспираторные.

Дыхательные мышцы. Биомеханика вдоха и выдоха

Вентиляция альвеол, необходимая для газообмена осуществляется благодаря чередованию вдоха (инспирации), выдоха (экспирации). При вдохе в альвеолы поступает воздух, насыщенный О₂. При выдохе из них удаляется воздух, бедный О_{2 ,} но более богатый СО₂. Фаза вдоха и следующая за ним фаза выдоха составляет дыхательный цикл.

Передвижение воздуха обусловлено попеременным увеличением и уменьшением объема грудной клетки.

Механизм вдоха (инспирации). Инспирация - это активный процесс.

Увеличение грудной полости в вертикальной, саггитальной, фронтальной плоскостях. Это обеспечивается: поднятием ребер и уплощением (опусканием) диафрагмы.

Движение ребер. Ребра образуют подвижные соединения с телами и поперечными отростками позвонков. При поднятии ребер размер грудной клетки увеличивается в переднезаднем и в боковом направлениях. Поднятие ребер происходит за счет сокращения инспираторных мышц. К ним относятся: наружные межреберные, внутренние межхрящевые мышцы.

Движение нижних ребер оказывают большее влияние на объем грудной клетки, и поэтому нижние доли легкого вентилируются лучше, чем верхушки.

У здорового молодого мужчины разница между окружностью грудной клетки в положении вдоха и выдоха равна 7-10 см, у женщин равна 5-8 см. При форсированном дыхании подключаются вспомогательные инспираторные мышцы:

• - большие и малые грудные;

• - лестничные;

• - грудино-ключично-сосцевидная;

• - трапециевидная и др.

Движение диафрагмы. Диафрагма имеет форму купола, выдающегося в грудную полость. При выдохе она прилегает к внутренней стенке грудной клетки. При вдохе диафрагма уплощается в результате сокращения ее мышечных волоконю.

Механизм выдоха (экспирации) обеспечивается за счет:

• Тяжести грудной клетки.

• Эластичности реберных хрящей.

• Эластичности легких.

• Давления органов брюшной полости на диафрагму.

В состоянии покоя выдох происходит пассивно.

В форсированном дыхании принимают экспираторные мышцы: внутренние межреберные мышцы и вспомогательные экспираторные мышцы: мышцы, сгибающие позвоночник, мышцы брюшного пресса.

Типы дыхания. В зависимости преимущественно за счет какого компонента (поднятия ребер или диафрагмы) происходит увеличение объема грудной клетки, выделяют 3 типа дыхания:

• -грудной (реберный);

• -брюшной;

• -смешанный.

В большей степени тип дыхания зависит от возраста (подвижность грудной клетки увеличивается), одежды, профессии. Брюшное дыхание затрудняется в последние месяцы беременности, и тогда дополнительно включается грудное.

Наиболее эффективен брюшной тип дыхания:

• - глубже вентиляция легких;

• - облегчается возврат венозной крови к сердцу.

Брюшной тип дыхания преобладает у работников физического труда, скалолазов, певцов и др. У ребенка после рождения вначале устанавливается брюшной тип дыхания, а позже - к 7 годам - грудной.