Эластичость реберных хрящей
Как уже было показано (рис. 19 и 30), во время вдоха реберные хрящи производят угловое смещение благодаря осевой ротации. Эта ротация также играет значительную роль для вдоха. На вдохе задние концы легких остаются фиксированными к позвоночнику при помощи реберно-позвонковых суставов (рис. 59) и, так как грудина поднимается, реберные хрящи ретируются вокруг своей длинной оси вдоль стрелок t и t1. В это же время изменяются реберно-хрящевые и грудинно-хрящевые углы. (Для облегчения понимания грудина фиксирована, а позвоночник считается подвижным.)
Схематично реберно-хрящевые и грудинно-хрящевые суставы на концах хрящей можно рассматривать как единое сочленение (рис. 60).
Медиальный конец хряща (3) и край грудины тесно связаны, формируя тупой угол, выполненный хрящом. Это допускает некоторую вертикальную подвижность, но не ротацию.
Латеральный конец хряща (5) в форме конуса, уплощенного впереди и сзади точно подходит к переднему краю ребра, соответствующей формы. Здесь опять же возможна некоторая вертикальная и латеральная подвижность, но не ротация.
Во время вдоха, когда ребро опускается по отношению к грудине, реберный хрящ скручивается вокруг собственной оси на угол, соответствующий t , и, следовательно, ведет себя как торсионный стержень, который используется как амортизатор в автомобиле. Следовательно, если торсион скручивается вокруг своей длинной оси, его эластичность накапливает энергию торсии, что помогает восстановить исходную позицию торсиона при снятии действия силы. Таким же образом энергия мышц вдоха накапливается торсионным механизмом реберного хряща во время вдоха и, при прекращении действия этих мышц, эластичность хрящей приводит грудную клетку в исходное положение. Эти хрящи наиболее эластичны в молодости и оссифицируются с возрастом, что ведет к потере эластичности грудной клетки и снижению эффективности дыхания.
Механизм кашля
По мере прохождения через дыхательные пути воздух фильтруется, увлажняется и подогревается носоглоткой. Теоретически во время вхождения в трахею или бронхи он должен быть свободен от взвешенных частиц. Однако, если из за какой то случайности чужеродные частицы достигают бронха, включается эффективный механизм кашля. Более того, кашель включает в себя выведение секрета слизистых желез, которые связывают тонкие частицы, что обусловлено постоянным движением ресничек эпителия дыхательных путей.
Механизм кашля можно проанализировать при помощи трех рисунков, соответствующих фазам кашля:
I фаза (рис. 62); фаза вдоха. Происходит глубокий вдох, в который вовлекается резервный объем вдоха. Осложнением этого глубокого вдоха может быть инспирация в бронхиолы чужеродной частицы, лежащей ниже языка.
II фаза (рис. 63): фаза давления, которая состоит из закрытия входа в гортань и сильного сокращения межреберных мышц и дополнительных мышц вдоха, особенно брюшных. Во время этой фазы происходит резкое повышение внутригрудного давления.
III фаза (рис. 64):фаза выведения. Во время сокращения мышц выдоха резко открывается вход в гортань, внезапно открывая сильный поток воздуха, покидающего бронхиальное дерево. Это выносит чужеродные частицы и слизистый секрет в глотку, откуда они откашливаются далее.
Следовательно, эффективность кашля зависит от:
вовлечения брюшных мышц. Следовательно, он неэффективен или отсутствует, например, при полиомиелите с параличом брюшных мышц, или после операции на брюшной полости, когда любое сокращение этих мышц очень болезненно;
функции закрывания входа в гортань, требующая вовлечения всей гортани и ее нервного контроля.
Кашель это рефлекторный акт, включающийся сенсорными нервными окончаниями, расположенными в области бифуркации трахеи и в плевре. Афферентные волокна рефлекторной дуги идут в блуждающий нерв, его центр в продолговатом мозгу, эфферентные волокна идут не только в гортань, но и к межреберным и брюшным мышцам. Этот точно настроенный механизм может быть легко нарушен.
Как уже было отмечено, закрывание входа в гортань необходимо для кашлевого рефлекса. Механизм закрывания входа можно проанализировать на рисунках следующим образом (рис. 65 и 66: вид сверху; номера также подходят к рисункам на следующей странице). Устье гортани, вид изнутри, это треугольное отверстие с вершиной лежащей впереди (рис. 65); два его бедра сформированы истинными голосовыми связками (15), которые идут от задних концов щитовидного хряща (3) к передним или вокальным отросткам черпаловидных хрящей (25), которые соединяются с перстневидным хрящом (7)[заштрихован серым на рисунке] двумя суставами, чьи оси О и О1, приблизительно вертикальны. При сокращении задних перстне-черпаловидных мышц (13) черпаловидные хрящи ротируются вокруг осей О и О' и вокальные отростки (25) раздвигаются, открывая вход в гортань. И наоборот (рис 66), при сокращении боковых перстне-черпаловидных мышц (16) эти хрящи поворачиваются в противоположном направлении, и вокальные отростки сближаются (25), соединяя голосовые связки (15') и закрывая гортань.