Движение воздуха по дыхательным путям

Движение воздуха по бронхиальному дереву было продемонстрировано в классическом эксперименте Funck (рис. 36 и 37). Замените дно сосуда водонепроницаемой эластичной мембраной и поместите внутрь сосуда баллон из кожи золотобита, соединив его с внешней средой трубкой, фиксированной в пробке. Этот баллон может наполняться и спадаться просто при движении эластичной мембраны. Если мембрана опускается (рис. 37), внутренний объем сосуда увеличивается на величину V, тогда как внутреннее давление падает ниже атмосферного. В результате объем воздуха, соответствующий V перемещается внутрь и наполняет баллон.

Это механизм вдоха.

И наоборот, если мембрана расслабляется (рис. 36), она возвращается в исходное положение и объем сосуда снижается на ту же самую величину V, а внутреннее давление нарастает. Воздух выходит из баллона. Это механизм выдоха.

Следовательно, дыхание зависит от увеличения или уменьшения объема грудной клетки (рис. 38). Если представить грудную клетку, как объемный эллипс с основанием ABCD, поперечным размером CD, передне-задним размером АВ и вертикальным размером SP, тогда действие дыхательных мышц, особенно диафрагмы, увеличивает все эти размеры так, что получается больший овоид A'B'C'D¹, с поперечным размером C'D¹, передне-задним размером А'В' и вертикальным размером S'P'. Эта ситуация отличается от эксперимента Funck'a тем, что все размеры сосуда увеличиваются, но сходство довольно большое: труба представляет трахею; баллон представляет легкие; эластическая мембрана — диафрагму. Необходимо отметить два момента:

с одной стороны легкие заполняют всю грудную полость и соприкасаются со стенкой грудной полости через плевру с ее потенциальной полостью. Фактически два ее листка тесно соприкасаются и скользят свободно один по другому, таким образом обеспечивая тесную механическую связь между легкими и стенкой грудной полости;

во время вдоха внутригрудное давление падает и становится отрицательным не только по отношению к внешней среде, но и по отношению к давлению в брюшной полости. В результате воздух входит в трахею и легкие и венозный приток в правое предсердие (RA) повышается. Следовательно, вдох повышает наполнение полостей сердца и через малый круг способствует контакту венозной крови с вдыхаемым воздухом, и вдох, в первую, очередь обеспечивает приток воздуха и легочную сосудистую перфузию.

.

Дыхательные объемы

Дыхательные или легочные объемы это просто объемы воздуха, которые перемещаются во время различных фаз и типов дыхания.

Мы считаем необходимым представить различные объемы в виде складок аккордеона, так как это способствует более легкому пониманию.

Во время спокойного дыхания (рис. 40) можно определить следующие объемы:

количество воздуха, перемещаемого за один нормальный вдох и выдох это дыхательный объем, 500 мл. Это показано в виде серой полосы (2) с колебаниями на спирограмме;

при продолжении нормального вдоха в форсированный вдох, дополнительный объем вдыхаемого воздуха представляет резервный объем вдоха (IRV), 1500 мл;

сумма резервного объема вдоха и дыхательного объема это объем вдоха (1C), 2000 мл;

при продолжении нормального выдоха в форсированный выдох, дополнительный объем вдыхаемого воздуха это резервный объем выдоха (ERV) 1500 мл;

сумма резервного объема вдоха, резервного объема выдоха и дыхательный объем составляют жизненную емкость легких (VC) , 3500 мл;

после полного выдоха некоторое количество воздуха все еще остается в легких и бронхах - остаточный объем (RV), 500 мл;

сумма остаточного объема, резервного объема выдоха это функциональная резервная емкость (FRC) 2000 мл;

наконец, сумма жизненной емкости и остаточный объем это общая емкость легких, 4000 мл.

Во время, физической нагрузки (рис. 4) различные объемы распределяются по разному в пределах общей емкости легких.

Только остаточный объем остается неизменным, так как воздух из него никогда не может быть изгнан полностью независимо от сил выдоха.

С другой стороны, при нарастании частоты дыхания, дыхательный объем увеличивается до максимума, но при дальнейшем нарастании частоты дыхания он имеет тенденцию слегка уменьшаться. Производное от дыхательного объема и частоты дыхания это минутный объем дыхания, который таким образом, наконец достигает максимума.

Резервный объем выдоха значительно увеличивается, показывая, что глубина частого дыхания во время нагрузки достигает максимальной амплитуды, которую позволяет грудная клетка.

В результате увеличения дыхательного объема и резервного объема выдоха резервный объем вдоха падает

.