Тема: Вікові особливості органів дихання.

Мета: ознайомити студентів із віковими особливостями дихальної системи, хворобами дихальної системи та методами їх запобігання.

План

1. Розвиток органів дихання в онтогенезі.

2. Легеневі об’єми.

3. Регуляція дихання.

4. Хвороби дихальної системи.

5. Перша допомога при ураженні органів дихання. с/р

6. Гігієна дихання.с/р

Література:

Маруненко І.М., Неведомська Є.О., Бобрицька В.І. Анатамія і вікова фізіологія з основами шкільної гігієни: Курс лекцій для студ. не біолог. спец. вищ.пед.навч.закл. – 2-ге вид. – К.: Професіонал, 2006 – 480с.

Пушкар М.П. Основи гігієни. – К.: Олімпійська література, 1998р.- 93 с.

Кисельов Ф.С. Анатомія і фізіологія дитини з основами шкільної гігієни. – К.: Радянська школа, 1967.

Дихання — необхідний фізіологічний процес постійного обміну газами між організмом і зовнішнім середовищем. В результаті дихання в організм потрапляє кисень, який використовується кожною клітиною організму в реакціях окислення, що є основою обміну речовий та енергії. В процесі цих реакцій виділяється вуглекислий газ, надлишок якого повинен весь час виводитись з організму. Без доступу кисню і виведенні вуглекислого газу життя може тривати всього декілька хвилин. Процес дихання включає п'ять етапів:

• обмін газами між зовнішнім середовищем і легенями (легенева вентиляція);

• обмін газів у легенях між повітрям легень і кров'ю капілярів, які щільно пронизують альвеоли легенів (легеневе дихання);

• транспортування газів кров'ю (перенос кисню від легень до тканин, а вуглекислого газу від тканин до легень);

• обмін газів у тканинах;

• застосування кисню тканинами (внутрішнє дихання на рівні мі-тохондрій клітин).

Чотири перші етапи відносяться до зовнішнього дихання, а п'ятий етап — до внутрішньотканинного дихання, яке відбувається на біохімічному рівні.

Дихальна система людини складається з наступних органів:

• повітряносних шляхів, до яких відносяться порожнина носа, носоглотка, гортань, трахея і бронхи різного діаметру;

• легень, які складаються із найдрібніших повітряносних каналів (бронхіол), повітряних міхурців — альвеол, щільно оплетених кровоносними капілярами малого кола кровообігу;

• кістково — м 'язової системи грудної клітки, яка забезпечує дихальні рухи і включає ребра, міжреберні м'язи та діафрагму (перетинку між порожниною грудної клітки та порожниною черева). Будова та показники роботи органів системи дихання з віком змінюються, що обумовлює певні особливості дихання людей різного віку.

Повітряносні шляхи починаються з носової порожнини, яка складається з трьох ходів: верхнього, середнього та нижнього і вкрита слизовою оболонкою, волосками та пронизана кровоносними судинами

(капілярами). Серед клітин слизової верхніх носових ходів розташовані рецептори нюху, оточені нюховим епітелієм. В нижній носовий хід правої і лівої половин носа відкриваються відповідні носослізні канали. Верхній носовий хід з'єднується з повітряносннми порожнинами клиноподібної та частково решітчастої кісток, а середній носовий хід — з порожнинами верхньої щелепи (гайморовою пазухою) та лобної кісток. В порожнині носа повітря, що вдихається, нормалізується за температурою (підігрівається або охолоджується), зволожується або зневоднюється і частково очищується від пилу. Війки епітелію слизової постійно швидко рухаються (мерехтять), завдяки чому слиз з наліпленими на ньому частками пилу проштовхується назовні з швидкістю до 1 см за хвилину і найчастіше в бік до глотки де періодично відкашлюється або ковтається. До глотки повітря, що вдихається, може потрапляти і через ротову порожнину, але в цьому випадку воно не буде нормалізуватись за температурою, вологістю та рівнем очищення від пилу. Таким чином дихання ротом буде не фізіологічним і цього треба уникати.

Легкі і повітроносні шляхи починають розвиватися в ембріона на 3-му тижні з мезодермальной мезенхіми. Надалі в процесі зростання формується пайову будова легень, після 6 місяців утворюються альвеоли. У 6 місяців поверхню альвеол починає покриватися білково-ліпідної вистилки - сурфактантом. Його наявність є необхідною умовою нормальної аерації легень після народження. При нестачі сурфактанту після попадання в легені повітря альвеоли спадаються, що призводить до тяжких розладів дихання і без лікування. Легені плоду як орган зовнішнього дихання не функціонують. Але вони не знаходяться в спавшем стані, альвеоли і бронхи плоду заповнені рідиною. У плоду, починаючи з 11-го тижня, з'являються періодичні скорочення інспіраторний м'язів - діафрагми і міжреберних м'язів. В кінці вагітності дихальні рухи плода займають 30-70% усього часу. Частота дихальних рухів зазвичай збільшується вночі і вранці, а також при збільшенні рухової активності матері. Дихальні рухи необхідні для нормального розвитку легенів. Після їх вимикання розвиток альвеол і збільшення маси легень сповільнюється. Крім цього дихальні рухи плода є свого роду підготовку дихальної системи до дихання після народження. Народження викликає різкі зміни стану дихального центру, розташованого в довгастому мозку, що призводять до початку вентиляції. Перший вдих настає, як правило, через 15-70 сек. після народження. Основними умовами виникнення першого вдиху є: 1. підвищення в крові гуморальних подразників дихального центру, СО _2, Н ⁺ і нестачі О _2; 2. різке посилення потоку чутливих імпульсів від рецепторів шкіри (холодових, тактильних), проприорецепторов, вестибулорецепторов. Ці імпульси активують ретикулярну формацію стовбура мозку, яка підвищує збудливість нейронів дихального центру; 3. усунення джерел гальмування дихального центру. Роздратування рідиною рецепторів, розташованих в області ніздрів, сильно гальмує дихання (рефлекс водолаза). Тому відразу після появи голови плода акушери видаляють з лиця слиз і навколоплідні води. Таким чином, виникнення першого вдиху є результатом одночасної дії ряду факторів. Початок вентиляції легенів пов'язане з початком функціонування малого кола кровообігу. Кровотік через легеневі капіляри різко посилюється. Легенева рідина всмоктується з легенів в кровоносне русло, частина рідини всмоктується в лімфу. У дітей молодшого віку спокійне дихання - діафрагмальне. Це пов'язано з особливостями будови грудної клітини. Ребра розташовані під великим кутом до хребта, тому скорочення міжреберних м'язів менш ефективно змінює обсяг грудної порожнини. Енергетична вартість дихання дитини набагато вище, ніж у дорослого. Причина - вузькі повітроносні шляхи і їх висока аеродинамічна опірність, а також низька розтяжність легеневої тканини. Іншою відмітною особливістю є більш інтенсивна вентиляція легенів у перерахунку на кілограм маси тіла з метою задоволення високого рівня окислювальних процесів і менша проникність легеневих альвеол для О ₂ і СО _2. Так, у новонароджених частота дихання становить 44 циклу в хвилину, дихальний об'єм - 16 мл, хвилинний об'єм дихання - 720 мл / хв. У дітей 5-8-річного віку частота дихання знижується і досягає 25-22 циклів в хвилину, дихальний об'єм - 160-240 мл, а хвилинний об'єм дихання - 3900-5350 мл / хв. У підлітків частота дихання коливається від 18 до 17 циклів хвилину, дихальний об'єм - від 330 до 450 мл, хвилинний об'єм дихання - від 6000 до 7700 мл / хв. Ці величини найбільш близькі до рівня дорослої людини. З віком збільшуються життєва ємність легень, проникність легеневих альвеол для О ₂ і СО _2. Це пов'язано зі збільшенням маси тіла і працюючих м'язів, із зростанням потреби в енергетичних ресурсах. Крім того, дихання стає більш економічним, про це свідчать зниження частоти дихання і дихального об'єму. Найбільші морфофункціональні зміни в легенях охоплюють віковий період до 7-8 років. У цьому віці відзначається інтенсивна диференціювання бронхіального дерева і збільшення кількості альвеол. Зростання легеневих обсягів пов'язаний також із зміною діаметру альвеол. У період з 7 до 12 років діаметр альвеол збільшується вдвічі, до дорослого стану - втричі. Загальна поверхня альвеол збільшується в 20 разів. Таким чином, розвиток дихальної функції легень відбувається нерівномірно. Найбільш інтенсивний розвиток відзначається у віці 6-8, 10-13, 15-16 років. У ці вікові періоди переважає ріст і розширення трахеобронхіального дерева. Крім того, в цей час найбільш інтенсивно протікає процес диференціювання легеневої тканини, який завершується до 8-12 років. Критичні періоди для розвитку функціональних можливостей системи дихання спостерігаються у віці 9-10 і 12-13 років. Етапи дозрівання регуляторних функцій легень діляться на три періоди: 13-14 років (хеморецепторной), 15-16 років (механорецепторний), 17 років і старше (центральний). Відзначено тісний зв'язок формування дихальної системи з фізичним розвитком і дозріванням інших систем організму. Інтенсивний розвиток скелетної мускулатури у віці 12-16 років позначається на характері вікових перетворень дихальної системи підлітка. Зокрема, у підлітків з високими темпами зростання часто відзначається відставання розвитку органів дихання. Зовні це проявляється у формі перепочинок навіть при виконанні невеликих фізичних навантажень. Такі діти скаржаться на швидку стомлюваність, мають низьку м'язову працездатність, уникають занять з інтенсивними фізичними вправами. Для них рекомендується поступове збільшення занять фізичною культурою під контролем лікаря. На відміну від них, у підлітків, які займаються спортом, річні надбавки зростання менше, а функціональні можливості легень вище. Але в цілому розвиток органів дихання у переважної частини дітей несе на собі «відбитки цивілізації». Низька рухова активність обмежує рухливість грудної клітини. Дихання в цьому випадку поверхневе, а його фізіологічна цінність невелика. Необхідно вчити дітей правильному і глибокому диханню, що є необхідною умовою збереження здоров'я, розширення можливості адаптації до фізичних навантажень.

Легеневі об‘єми. Життєва ємність легень

У спокої людина може вдихнути і видихнути приблизно 500 мл повітря. Це називають дихальним об‘ємом легень. Об’єм дихального повітря у дитини, коли їй 1 місяць, становить — 30 мл, 1 рік — 70 мл, 6 років — 156 мл, 10 років — 230 мл, 14 років — 300 мл. При посиленому диханні людина може вдихнути ще приблизно 1500 - 3000 мл повітря - це додаткове, або резервне, повітря вдиху. Після спокійного видиху людина може додатково видихнути ще 1300 - 1500 мл повітря - резервний об‘єм видиху.

Н

Рис. 53. Ємність легень:

1 - повне спадання; 2 - глибокий видих; 3 - нормальний видих; 4 - нормальний вдих; 5 - сильний вдих. Числа справа означають об‘єм повітря в см³.

айбільша кількість повітря, яку людина може видихнути після глибокого вдиху, називається життєвою ємністю легень (ЖЄЛ), яка змінюється з віком, залежно від статі, ступеня розвитку грудної клітки, дихальних м’язів (рис.53). Сума об’ємів дихального — 500 мл, додаткового — 1500 мл і резервного — 1500 мл повітря становить життєву ємність легень (3500 мл).

Життєва ємність легень у дітей повільно наростає до 7 років, поки відбувається диференціювання легень, і енергійно збільшується у 8 – 9 років, даючи максимальний приріст у період статевого дозрівання.

З 18 до 35 років життєва ємність легень є максимальною — 3000 – 6000 мл, а потім з віком зменшується. У жінок ЖЄЛ становить 3000 - 4500 мл, а в чоловіків - 4000 - 5500 мл. Здоровий спосіб життя, фізичні тренування значно підвищують життєву ємність легень.

Після максимального глибокого видиху в легенях залишається ще значний об‘єм повітря, близько 1200 мл, який називається залишковим об‘ємом. Це пов’язано з тим, що завдяки нижчому тиску в плевральній щілині, по відношенню до атмосферного, легені не спадаються і в них завжди міститься повітря. Частина залишкового повітря може вийти з легень лише тоді, коли в плевральну щілину зайде повітря і створиться там атмосферний тиск, що можливе при пошкодженні грудної клітки з обох боків.

Загальна ємність легенів дорівнює сумі значень ЖЄЛ і залишкового об’єму.

Крім того, при кожному вдиху приблизно 150 мл повітря залишається в дихальних шляхах - у порожнині носа, глотці, гортані, трахеї та бронхах. Цей об‘єм називають об‘ємом повітроносних шляхів, або мертвим простором, бо він не бере участі в газообміні, а виконує лише бар‘єрну функцію. Тут повітря зволожується, зігрівається, звільняється від пилу та мікроорганізмів.

Газообмін у легенях і тканинах

Роблячи навперемінно вдих і видих, людина вентилює легені, підтримуючи в альвеолах відносно сталий газовий склад.

Людина дихає атмосферним повітрям з вмістом кисню 21%, вуглекислого газу — 0,03%, а видихає — 16%, вуглекислого газу — 4%. В альвеолярному повітрі кисню — 14,2%, вуглекислого газу — 5,2%. Альвеолярне повітря відрізняється від вдихуваного і видихуваного. Це пояснюється тим, що при вдихові в альвеоли надходить повітря повітроносних шляхів, а при видиху — навпаки, до видихуваного повітря домішується атмосферне повітря, яке знаходиться в тих же повітроносних шляхах.

У легенях кисень із альвеолярного повітря переходить у кров, а вуглекислий газ із крові надходить у легені. Рух газів відбувається за законами дифузії, згідно з якими газ поширюється із середовища з високим парціальним тиском у середовище з меншим тиском (схема 4). Парціальним тиском називають частину загального тиску, яка припадає на цей газ у газовій суміші.

Схема 4. Газообмін у легенях і тканинах

А

Рис. 54. Схема газообміну:

1 - стінка альвеоли;

2 - стінка капіляра.

Чорні стрілки означають напрям руху кисню, білі - вуглекислого газу.

львеоли легень обплетені густою сіткою капілярів (рис.54). Стінки капілярів дуже тонкі, що сприяє проникненню газів із легень у кров і навпаки. Газообмін залежить від поверхні, через яку здійснюється дифузія газів і різниці парціального тиску дифундуючих газів. Встановлено, що від різниці напруги кисню в 1 мм рт.ст. у дорослої людини, яка знаходиться в стані спокою, в кров надходить 25 – 69 см³ кисню за хвилину. Різниця тисків кисню в 70 мм рт.ст. достатня для забезпечення організму киснем за різних умов його діяльності.

У крові кисень сполучається з гемоглобіном, утворюючи оксигемоглобін. 1 г гемоглобіну зв’язує 1,34 см³ кисню. В альвеолярному повітрі парціальний тиск кисню 100 – 110 мм рт.ст. За цих умов 97% гемоглобіну крові з’єднується з киснем.

Що ж до вуглекислого газу, то вміст, а отже і парціальний тиск його в альвеолярному повітрі менший, ніж у венозній крові, яка рухається по капілярах легень. У венозній крові, яка надходить до легень, парціальний тиск вуглекислого газу дорівнює 47 мм рт.ст., а в альвеолярному повітрі — 40 мм. Цієї різниці цілком досить для забезпечення дифузії вуглекислого газу з крові в альвеолярне повітря.

Вуглекислий газ у крові сполучається, головним чином, з лугами, утворюючи з ними двовуглекислі солі або бікарбонати. Крім цих солей, у перенесенні вуглекислого газу бере участь і гемоглобін. Це вперше встановив наприкінці ХІХ ст. І.М. Сєченов.

У тканинах безперервно відбуваються окислювальні процеси, в яких сполучається кисень. Перехід кисню з крові в тканини зумовлюється різницею парціальних тисків його в крові і тканинах. В артеріальній крові парціальний тиск кисню 96 мм рт.ст., в тканинній рідині — 20 – 46 мм рт.ст. Різниця тиску кисню забезпечує енергійний перехід кисню з плазми крові через стінку капіляра в тканинну рідину.

Газообмін між тканинною рідиною і клітинами відбувається завдяки різниці напруження кисню: в тканинній рідині - 20-46 мм рт.ст., а в клітинах - близько до нуля. Напруження вуглекислого газу становить 60 мм рт.ст. внаслідок утворення його в мітохондріях. Таким чином, вуглекислий газ переходить у тканинну рідину і кров, а кисень - в клітини. Збідніла на кисень кров поступає в легені, де цикл обміну газів повторюється. У клітинах різниця напруження газів підтримується безперервним процесом біологічного окислення.

Крім різниці парціального тиску, на ступінь віддачі кисню оксигемоглобіном впливає величина тиску вуглекислого газу. Чим більше його в крові, тим слабший зв’язок гемоглобіну з киснем. Крім концентрації вуглекислого газу, на міцність зв’язку гемоглобіну з киснем впливає також реакція крові. Навіть незначне порушення реакції у бік кислої спричиняє посилення віддачі кисню. Міцність зв’язку гемоглобіну з киснем залежить також і від температури: при підвищенні температури зв’язок слабший, при зниженні — сильніший.

Зв’язування вуглекислого газу і віддача його кров’ю залежить від його напруження в тканинах і крові. Важлива роль при цьому належить ферменту карбоангідразі, який міститься в еритроцитах. Цей фермент, залежно від вмісту вуглекислого газу, прискорює в багато разів реакцію: CO₂+H₂O=H₂CO₃. В капілярах тканини, де напруження вуглекислого газу високе, відбувається утворення вугільної кислоти. У легенях карбоангідраза сприяє дегідратації, що приводить до витіснення вуглекислого газу із крові.

Газообмін у легенях дітей тісно пов’язаний з особливостями регуляції у них кислотно-лужної рівноваги. Навіть при незначному зрушенні рівноваги у бік підкислення у дітей виникає задишка.

Багато речовин, зокрема наркотики (ефір, хлороформ, спирти), гальмують процеси дихання. Небезпечною отрутою є чадний газ, який утворюється в результаті неповного згорання дров, вугілля тощо. При вдиханні чадного газу в легені він дифундує в кров і утворює стійку хімічну сполуку з гемоглобіном, внаслідок чого гемоглобін втрачає здатність приєднувати кисень і його надходження до тканин утруднюється. Досить людині вдихнути 1 л чадного газу, як настає смерть від припинення тканинного дихання.

2. Регуляція дихання

Російський фізіолог Н.А. Мстиславський у 1919 році встановив, що у довгастому мозку є група клітин, зруйнування яких приводить до зупинення дихання. Так був покладений початок вивченню дихального центра, який має складну структуру. Важлива роль у регуляції дихання належить корі головного мозку. Дихальний центр координує ритмічну діяльність дихальних м’язів (скорочення і розслаблення), викликаючи почергово видих і вдих, та узгоджує дихання з функціональним станом організму.

Автоматія дихального центру зумовлюється нервовими імпульсами, які надходять із нервових закінчень легень, судин, м’язів, а також тих, які виникають у вищих відділах центральної нервової системи.

Усяке збудження дихального центра змінює нервові імпульси, які від нього надходять до дихальних м’язів, а це приводить до зміни дихання — збільшення частоти і глибини його або, навпаки, послаблення і сповільнення.

Особливо велике значення в регуляції дихання мають доцентрові нервові волокна, закінчення яких лежать у легенях. При спаданні легень під час видиху відбувається механічне подразнення чутливих закінчень блукаючого нерва, які містяться в стінках альвеол. Нервове збудження, що виникає при цьому, надходить у дихальний центр і збуджує його. Від дихального центра надходять імпульси до дихальних м’язів, які у відповідь скорочуються і відбувається вдих. Під час вдиху легені розтягуються, а це спричиняє механічне подразнення інших закінчень блукаючого нерва в легенях. Збудження, що в них виникає, досягає дихального центра і викликає гальмування його. Внаслідок цього з дихального центра перестають надходити імпульси до дихальних м’язів, останні розслаблюються і відбувається видих. Великий вплив на стан дихального центра справляє хімічний стан крові, зокрема її газовий склад. У стінках кровоносних судин є спеціальні нервові закінчення — хеморецептори, що сприймають зміну хімічного складу крові. Особливо чутливі ці рецептори до концентрації вуглекислого газу в крові. Накопичення вуглекислого газу в крові веде до подразнення рецепторів у кровоносних судинах, які несуть кров до голови, і рефлекторно збуджують дихальний центр. Подібним чином діють також кислі продукти, які надходять у кров, наприклад, молочна кислота, вміст якої збільшується під час м’язової роботи.

Під час внутрішньоутробного розвитку плід одержує кисень і віддає вуглекислий газ через плаценту організмові матері. Проте плід здійснює дихальні рухи у вигляді незначного розширення грудної клітки. Легені при цьому не розправляються, виникає тільки невеликий негативний тиск у плевральній щілині. Такі дихальні рухи плода сприяють кращому рухові і поліпшенню кровопостачання плода, а також своєрідним тренуванням функції легень. Під час пологів, після перев’язування пупкового канатика, організм дитини відділяється від організму матері. При цьому в крові новонародженого накопичується вуглекислий газ і знижується вміст кисню. Зміна газового складу крові приводить до підвищення збудливості дихального центра як гуморально так і рефлекторно через подразнення рецепторів у стінках кровоносних судин. Клітини дихального центра подразнюються — і у відповідь виникає перший вдих. А далі вдих рефлекторно викликає видих. Механічні подразнення шкіри при дотикові рук акушера до тіла дитини, нижча температура навколишнього середовища порівняно з внутрішньоутробною, підсихання тіла новонародженого на повітрі — все це також сприяє рефлекторному збудженню дихального центра і виникнення першого вдиху.

До моменту народження дитини її дихальний центр здатний забезпечувати ритмічну зміну фаз дихального циклу — вдих і видих, але це не так досконало, як у дітей старшого віку. Це пов’язано з тим, що до моменту народження функціональне формування дихального центра ще не закінчилося. Про це свідчить велика мінливість частоти, глибини, ритму дихання у дітей раннього віку. Діти перших років життя відрізняються вищою стійкістю до нестачі кисню (гіпоксії), ніж діти старшого віку. Близько ІІ років уже добре виражена можливість пристосування дихання до різних умов життєдіяльності.

Про функціональний стан дихального апарата свідчить і можливість довільно змінювати дихання (пригнічувати дихальні рухи, або робити максимальну вентиляцію). В довільній регуляції дихання бере участь кора головного мозку, центри, пов’язані із сприйняттям мовних подразників і з відповіддю на ці подразники. Довільна регуляція пов’язана з другою сигнальною системою і виникає лише з розвитком мовлення.

Велике значення мають захисні рефлекси слизових оболонок дихальних шляхів. Ці рефлекси перешкоджають попаданню в дихальні шляхи шкідливих речовин або сприяють видаленню подразнюючих речовин, які вже попали туди. Так, при подразненні чутливих рецепторів у гортані і трахеї пилом або слизом повітря судорожно виштовхується з легень при широко розкритій голосовій щілині (кашель). При подразненні слизової оболонки носа виникає чхання.