Внешнее дыхание

Внешнее дыхание - смена воздуха в альвеолах (вентиляция легких), осуществляется в результате периодических изменений объема грудной клетки. Увеличение объема грудной полости обес­печивает вдох (инспирацию), уменьшение - выдох (экспирацию). Фазы вдоха и выдоха составляют дыхательный цикл. Аппарат вен­тиляции: 1) грудная клетка с дыхательными мышцами; 2) легкие с дыхательными путями.

Вентиляция легких осуществляется за счет разности давле­ний между альвеолярным и атмосферным воздухом: при вдохе дав­ление в альвеолярном пространстве снижается и становится ниже атмосферного, воздух входит в воздухоносные пути из атмосферы (вдыхаемый воздух), при выдохе давление выравнивается или даже увеличивается в альвеолах, что способствует выходу очередной порции из легких (выдыхаемый воздух). Таким образом, непос­редственный причиной движения воздуха через дыхательные пути при вдохе и выдохе являются колебания альвеолярного давления. Основные явления, лежащие в основе циклических изменений объема легких, были поняты Галеном, описаны Леонардо да Винчи и Борелли.

Механизм вдоха (инспирация)

Акт вдоха или инспирация - активный процесс, совершается вследствие увеличения объема грудной полости в трех направле­ниях - вертикальном, сагитальном и фронтальном. Но особенно в нижних отделах, что определяет их большую вентиляцию по срав­нению с верхушками легких. Акт вдоха начинается с сокращения наружных межреберных и межхрящевых мышц за счет возбуждения гамма и альфа мотонейронов спинного мозга (Т1-Т12) получающих сигнал из ЦНС, причем наружные межреберные мышцы идут от ребра ребру, соединены подвижно с телами и поперечными от­ростками позвонков в косом направлении: сзади и свер­ху, вперед и вниз, при этом ребра принимают более горизонталь­ное положение, поднимаясь кверху, нижний конец грудины отходит вперед, благодаря чему сечение грудной клетки становится боль­ше в поперечном и в продольном направлениях.

Каждое ребро способно вращаться вокруг оси, проходящей через две точки подвижного соединения с телом и поперечным отростком соответствующего позвонка. Во время вдоха верхние отделы грудной клетки расширяются преимущественно в переднезаднем направлении, так как ось вращения верхних ребер расположена практически поперечно относительно грудной клетки. Нижние отделы грудной клетки больше расширяются преимущественно в боковых направлениях, поскольку оси нижних ребер занимают более сагиттальное положение. Сокращаясь, наружные межреберные и межхрящевые мышцы в фазу инспирации поднимают ребра. Кроме того, большое значение в акте вдоха принимает диафрагма. Мышечные волокна диафрагмы сокращаются за счет иннервации аксонами аль­фа-мотонейронов, локализованных в шейных сегментах спинного мозга (С₂-С₆), в результате чего купол диафрагмы становится более плоским и опускается; брюшные внутренности оттесняются вниз, в стороны и вперед; объем грудной полости увеличивается, особенно в вертикальном направлении, грудная клетка расширяет­ся во всех направления (разность между окружностью грудной клетки во время вдоха и выдоха составляет 7-10 см у мужчин, 5-8 см - у женщин). Увеличивается межплевральная по­лость, увеличивается отрицательное давление и достигает до -7-9 мм рт.ст., в силу эластической тяги (сочетание растяжи­мости и упругости). Легкое расправляется и следует за грудной клеткой, давление в альвеолах понижается по отношению к атмос­ферному воздуху и воздух через воздухоносные пути входит в легкие, наступает акт вдоха. Во время вдоха дыхательные инспи­раторные мышцы (диафрагма, наружные косые межреберные и межхрящевые, а при глубоком вдохе - вспомогательные мышцы - лестничные, большая и малая грудные, передняя зубча­тая, трапецевидная, ромбовидная, поднимающая лопатку) преодолева­ют ряд сил. Перемещение воздуха в легкие и из них требует совершения работы. При вдохе преодолевается сила трех типов:

1. эласти­ческое сопротивление легких и грудной стенки;

2. сопротивление воздушного потока в трахео-бронхиальном дереве (в бронхах среднего калибра);

3. сопротивление неэластичных тканей (ребер, стенок живота и брюшных внутренностей);

4. тяжесть перемещае­мой части грудной клетки.

Таким образом можно выделить два механизма, расширяющих грудную клетку: 1) поднятие ребер, 2) уплощение диафрагмы.

Диафрагма участвует в реакциях кашля, рвоты, нату­живания, родовых схватках и икоте, получая импульсы от других нервных центров (кашля, рвоты и т.д.).