Грудна порожнина

є герметичною ка­мерою, яка розміщена у грудній клітці. Реб­рам (12 пар) властива рухливість, необхід­на для здійснення дихальних рухів. Між ребрами розміщені зовнішні та внутрішні міжреброві м'язи.

Знизу груд­на порожнина відділяється від черевної діафрагмою. Стінки грудної порожнини вистелені пристінковою плеврою, яка пере­ходить знизу на діафрагму, а спереду біля груднини і ззаду біля хребта - на органи середостіння (серце, магістральні судини, стравохід), звідти на легені (нутрощева, або вісцеральна, плевра).

Плевра і середостіння

Поверхня легень і внутрішня поверхня грудної порожнини покриті се­розною оболонкою, що називається плеврою.

Вона складається із двох листків - легеневого (вісцерального) і пристінкового (парієтального).

Ле­генева плевра покриває легеню, заходячи в щілини між її частками.

Пристінкова плевра зростається із внутрішньою поверхнею грудної по­рожнини й органами середостіння.

Замкнутий щілинний простір між листками плеври називається порожниною плеври. У ній знаходиться неве­лика кількість серозної рідини, що зволожує листки плеври, завдяки чому зменшується тертя між ними під час дихання.

Простір, що розташований у грудній порожнині між правим і лівим плевральними мішками (у яких знаходяться права і ліва легені), заповне­ний органами, судинами і нервами, називається середостінням. Спереду він обмежений грудниною, позаду - грудним відділом хребетного стовпа, верх­ня межа - це верхня апертура грудної порожнини, нижня - діафрагма.

2. Основні етапи процесу дихання.

Дихання складається з 5 основних процесів (етапів):

I - зовнішнє дихання (обмін газами між навколишнім середовищем і

легенями, тобто легенева вентиляція);

II - дифузія газів крізь аерогематичний бар'єр (обмін газів між

альвеолярним повітрям та кров'ю, тобто, дифузії газів);

III - транспорт газів кров'ю (кисню - від легень до клітин і вуглекислого

газу - в протилежному напрямку, тобто, перфузії газів);

IV - дифузія газів між капілярною кров'ю і тканинами;

V - тканинне дихання. Цей етап дихання вивчає біохімія.

Газообмін між зовнішньою середою і організмом

(три етапи дихання)

Розглянемо більш детально ці етапи.

А)Зовнішнє дихання. Дихальний цикл. Біомеханіка вдиху і видиху.

ВЕНТИЛЯЦІЯ АЛЬВЕОЛ

Вентиляція – це процес оновлення складу повітря внаслідок вдиху і видиху.

З тих 500 мл повітря, що при кожному спокійному вдиху дорослої людини надходить у ле­гені, лише 350 мл потрапляє до альвеол. Решта 150 мл заповнює дихальні шляхи, але участі в газообміні не бере. Об'єм цих дихальних шляхів дістав назву анато­мічного мертвого простору.

Таким чи­ном, об'єм альвеолярної вентиляції ста­новить близько 70 % хвилинного об'єму дихання, тобто 4-7 л/хв.

Для оцінки ступеня такого оновлення використовують показник — коефіцієнт легеневої вентиляції (КЛВ), який дорів­нює відношенню альвеолярного об'єму (V ) до ФЗЄ:

КЛВ = V/ФЗЄ = 350 мл / 2500 мл = 0,14. (2)

Низькі значення коефіцієнта легеневої вентиляції (0,1-0,2) не є виявом недоско­налості нашої дихальної системи. Навпаки, це пристосування, що забезпечує сталість складу альвеолярного газу і, отже, сталість газового складу крові.

На вентиляцію легень, точніше альвео­лярну вентиляцію, впливають ще кілька чинників – це кількість функціонуючих в даний час альвеол та особливість капілярного кровообігу в малому колі.

У зв`язку з цим розрізняють фізіологічний "мертвий простір", маючи на увазі сукупність альвеол, які в дану мить не беруть участі в газообміні за принципом черговості (або вони не наповнюються повітрям, або навколо них капілярний кровообіг неефективний).

Функціональний (фізіологіч­ний) мертвий простір охоплює:

• альвеоли, що вентилюються, але не перфузуються кров'ю;

• альвеоли, що перфузуються кров'ю, але не вентилюються;

• альвеоли, що не перфузуються і не вен­тилюються.

Якщо об'єм анатомічного мертвого про­стору є відносно стабільним, то альвеоляр­ний мертвого простір може змінювати­ся в широких межах. Наприклад, під час фізичного навантаження або у разі гіпоксії він може зменшуватись практично до нуля. Тобто,

Функціональний мертвий простір є резервом організму, який включаєтьсяв процес дихання при збіль­шенні потреб в кисні.

Слід також зазначити, що через певні анатомічні при­чини легені вентилюються нерівномірно: верхівки легень вентилюються гірше, ніж середні й нижні частини. (Це пов'язано переважно з обмеженою рухливістю ребер верхньої частини грудної клітки).

ДИХАЛЬНИЙ ЦИКЛ. МЕХАНІЗМ ВДИХУ І ВИДИХУ

Дихальний цикл складається з:

• вдиху,

• видиху і

• дихальної паузи.

Вдих і видих здійснюються завдяки роботі дихальних м`язів та руху ребер.

Під час дихальних рухів відбува­ється:

• перенесення (конвекція) дихальних газів (кисню і вуглекислого газу),

• дифузія газів за градієнтом їх концентрації (кисню з бронхіол в альве­оли і вуглекислого газу у зворотному на­прямку).

Створення і підтримання такого градієнта концентрацій дихальних газів забезпечує конвекція газів у провіднико­вій та перехідній зонах дихальних шляхів.

Швидкість руху повітря в дихальних шля­хах у зв'язку зі значним їх розгалужен­ням і зростанням загальної площі попе­речного перерізу поступово знижується і в дихальних бронхіолах стає майже в 5000 разів меншою порівняно з трахеєю, що практично припиняє конвекцію газів, і на перше місце виступає їх дифузія.

Тиск в альвеолах дорівнює атмосфер­ному лише на максимумі спокійного вдиху перед видихом або в паузі між видихом і вдихом і при дуже повільних вдиху і видиху. Під час нормального дихання аль­веолярний тиск відрізняється від атмо­сферного, і причиною цього є нееластичний опір дихальних шляхів. Під час вдиху че­рез опір, що його чинять потоку повітря голосова щілина і бронхи, воно не встигає наповнювати альвеоли, що розтягуються, і тиск у них падає на 2-3 мм рт. ст. Під час видиху, навпаки, газ із альвеол з тієї самої причини не встигає виходити і тиск в альвеолах зростає.

Дихальні рухи.

Перший етап дихання відбувається шляхом чергування вдиху (інспірації) і видиху (експірації).

Під час вдиху порція повітря надхо­дить у легені, а під час видиху виводиться із них.

Повітря переміщується завдяки позмінному збільшенню і зменшенню розмірів грудної порожни­ни. Розміри грудної порожнини змінюються у разі руху ребер і сплющен­ня діафрагми за рахунок скорочення дихальних м'язів.

Роль ребер і дихальних м'язів у змінах об'єму грудної порожнини.

Механізм дихальних рухів: А - зміни об’єму грудної клітки (за рахунок діафрагми і м’язів черевного пресу); Б - скорочення зовнішніх міжреберних м’язів (зліва модель руху ребер)

Під час спокійного вдиху скорочення зовніш­ніх міжребрових м'язів піднімає опущені передні кінці ребер і груднину догори і вперед.

Грудна клітка розширюється за ра­хунок скорочення дихальних м'язів: ос­новних інспіраторних — діафрагми, зов­нішніх міжребрових м'язів.

Під час актив­ного глибокого вдиху підключаються до­даткові інспіраторні м'язи — деякі м'я­зи грудей, спини.

Поверхня розслабленої діафрагми майже вдвічі більша від площі поперечного перерізу грудної клітки, тому під час видиху вона під тиском органів черевної порожнини випинається в грудну по­рожнину.

Під час вдиху м'язові волокна діафрагми скорочуються, купол діафрагми опускається і грудна порожнина збіль­шується (див. мал. 51).

Спокійний видих у людини відбувається пасивно значною мірою під впливом гра­вітаційної сили: зовнішні міжреброві м'я­зи і діафрагма розслаблюються, ребра опус­каються донизу, грудна клітка звужується, розслаблена діафрагма випинається в груд­ну порожнину, об'єм якої зменшується. Так відбувається, коли людина перебуває у вер­тикальному положенні.

В горизонтальному положенні вплив гравітаційного чинника на видих значно зменшується і до його здійс­нення залучаються внутрішні міжреброві м'язи — видих стає активним. Так само активний видих має місце у людини і під час фізичних навантажень, коли до дихаль­них рухів залучаються допоміжні дихальні експіраторні м'язи: косий, прямий, попе­речний м'язи живота, а також м'язи, що зги­нають хребет.

Розрізняють такі типи дихання:

• грудний,

• черевний і

• зміша­ний

При грудному дихання здійснюється головним чином за допомогою м'язів грудної клітки.

У дихан­ні черевного типу переважну роль віді­грають м'язи живота (косі, поперечний і прямий) і діафрагма.

Переважання того чи іншого типу дихання залежить від:

• статі (у жінок переважає грудний тип дихання, особливо під час вагітності, у чоловіків — черевний),

• віку (у новонароджених і ді­тей грудного віку переважає черевний тип дихання, у 2 роки тип дихання стає змішаним, у 3-7 років — грудним, у хлоп­чиків 8-10 років — черевним),

• конститу­ції (у гіперстеніків — найчастіше черев­ний, у астеніків — грудний),

• професії (у людей фізичної праці переважає че­ревний тип дихання).

Черевний тип ди­хання є ефективнішим, оскільки скорочен­ня діафрагми забезпечують більші зміни об'єму грудної порожнини, ніж скорочен­ня міжребрових м'язів. Найсприятливішим для вентиляції легень є змішаний тип ди­хання.