Легочные объемы
При спокойном дыхании за один цикл человек вдыхает и выдыхает около 500 мл воздуха. Этот объем называется дыхательным объемом (ДО). При дополнительном глубоком вдохе в легкие может поступить еще 1500 мл воздуха. Это - резервный объем вдоха (РОвд). При равномерном дыхании после спокойного выдоха человек при напряжении дыхательных мышц может выдохнуть еще 1500 мл воздуха. Это – резервный объем выдоха (РОвыд).
Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) – это максимальный объем воздуха, который человек может выдохнуть после максимального вдоха. ЖЕЛ = ДО + РОвд + РОвыд. В данном примере ЖЕЛ, мл = 500 + 1500 + 1500 = 3500. У мужчин ЖЕЛ составляет в среднем 4‒5 л, у женщин ‒ 3‒4 л. ЖЕЛ у тренированных людей может достигать 7,0‒7,5 л. ДО составляет 15‒18% ЖЕЛ. Уменьшение ЖЕЛ свидетельствует об уменьшении вентилируемой части легкого.
Объем воздуха, остающийся в воздухоносных путях после максимального выдоха, называется остаточный объем (ОО), он составляет 1200‒1500 мл. Этот объем воздуха удалить из легких практически невозможно. Дышавшее легкое всегда содержит воздух, поэтому легочная ткань не тонет в воде.
Сумма ЖЕЛ и ОО называется общей емкостью легких (ОЕЛ) (рис. 23).
Легочные объемы зависят от тренированности человека, возраста, пола.
Произведение ДО на число дыханий в минуту (частоту дыхания) называют легочной вентиляцией или минутным объемом дыхания (МОД). В покое МОД у взрослых равен в среднем 5‒8 л/мин. При физической работе и занятиях спортом он может достигать 150‒180 л/мин.
Рис. 23. Легочные объемы человека
Регуляция дыхания
Изменения условий внешней среды, различные виды деятельности влияют на интенсивность окислительных процессов, составляющих основу жизни. Повышение интенсивности окислительных процессов при тяжелой физической нагрузке, умственной деятельности невозможно без увеличения количества потребляемого кислорода. В свою очередь это требует усиления работы дыхательной системы. Постоянное приспособление дыхательной системы к текущим потребностям организма предполагает наличие регуляторных механизмов ее деятельности.
Регуляция дыхания – это изменение режима работы дыхательной системы, направленное на точное и своевременное удовлетворение потребностей организма в кислороде. Регуляция дыхания осуществляется нервным и гуморальным путем.
Дыхательный центр – это совокупность нервных клеток, координирующих работу дыхательных мышц. Дыхательный центр включает в себя центры вдоха и выдоха, расположенные в продолговатом мозге, и пневмотаксический центр, находящийся в мосту мозга. Последний управляет деятельностью центров вдоха и выдоха, благодаря чему достигаются необходимые ритм и глубина дыхания.
Дыхательный центр обладает автоматией – способностью периодически самостоятельно возбуждаться, что выражается в ритмичном чередовании вдохов и выдохов.
Основным регулятором активности дыхательного центра является сигнал от хеморецепторов о газовом составе крови. Эти сигналы исходят от центральных (бульбарных) и периферических (артериальных) хеморецепторов. Рецепторы, расположенные в продолговатом мозге (бульбарные), чувствительны к содержанию углекислого газа и концентрации катионов водорода (Н+) во внеклеточной жидкости мозга, они контролируют химизм внеклеточной жидкости мозга, а артериальные хеморецепторы – химизм крови, снабжающей головной мозг.
Повышение содержания углекислого газа в крови и во внеклеточной жидкости мозга, увеличение концентрации катионов водорода увеличивают возбудимость дыхательного центра: частота и глубина дыхания увеличиваются. Это продолжается до тех пор, пока содержание углекислого газа в крови не понизится до нормального уровня, вместе с ним восстанавливается и нормальный уровень кислотности крови. Напротив, низкое содержание углекислого газа в крови, например, после частого и глубокого дыхания, вызывают торможение дыхательного центра, приводящее к остановке дыхания до тех пор, пока не восстановится нормальная концентрация углекислого газа в крови. Механорецепторы дыхательной системы участвуют в регуляции глубины и длительности вдоха и являются рецепторами кашля. Эти рецепторы чувствительны к частицам пыли, химических веществ, реагируют на спадение легких.
Рецепторы верхних дыхательных путей выполняют защитный рефлекс. При кашле возникает раздражение гортани, глотки; импульс идет в кашлевый центр, возникает глубокий быстрый выдох с удалением раздражителя. Чихание возникает при раздражении слизистой носа.