1. Понятие процесса – дыхание

Дыхание – совокупность организменных процессов, обеспечивающих газообмен между организмом и внешней средой. При этом из внешней среды в организм поступает кислород, необходимый для осуществления всех обменных процессов, а из организма выделяется углекислый газ, являющийся конечным продуктом обмена веществ.

Без дыхания жизнь невозможна. Так без кислорода головной мозг погибает через 5 мин, сердце – через 18 мин, другие органы более устойчивы (до 45мин).

Для млекопитающих в основном присуще легочное дыхание, на долю кожного дыхания приходится до 1% (у лошадей при нагрузке до 8%).

Аппарат дыхания представлен: верхними дыхательными путями (носовая полость и гортань) и нижними дыхательными путями (трахея, бронхи, бронхиолы и альвеолы).

Функции дыхания:

газообмен между организмом и внешней средой;

защитная (от микробов, пыли, вредных газов, горячего или холодного воздуха);

поддержание кислотно-щелочного равновесия организма;

терморегуляторная и др.

Дыхание включает в себя пять процессов:

внешнее дыхание – газообмен между легкими и внешней средой;

легочной газообмен – осуществляется между газами в альвеолах легких и притекающей к ним кровью;

транспорт кислорода и углекислого газа кровью;

обмен газов между кровью и тканями;

тканевое (внутриклеточное) дыхание.

2. Во время вдоха размеры грудной клетки увеличиваются и легкие также увеличивают свои размеры, следуя при этом за движениями грудной клетки.

Чем же объясняется раздувание легких при вдохе?

Легкие состоят из эластичной ткани и покрыты воздухонепроницаемой висцеральной плеврой. Висцеральная плевра плотно прилегает к воздухонепроницаемой париетальной плевре, выстилающей внутри грудную полость. Между листками плевры имеется тонкий капиллярный слой жидкости, препятствующий трению листков плевры друг о друга. Листки плевры все время тесно соприкасаются, но легкие растянуты за пределы своего естественного объема, что и является причиной отрицательного давления между листками плевры. До рождения легкие находятся в спавшемся состоянии. Небольшое внутриплевральное отрицательное давление имеется во внутриутробном периоде. Оно возникает благодаря внутриутробным дыхательным движениям и увеличивает скорость кровотока из плаценты к плоду. Растягивание легких при увеличении размеров грудной полости начинается с первого вдоха при рождении под влиянием существующего в них атмосферного или очень близкого к нему давления. У новорожденных отрицательное давление резко возрастает при растягивании легких во время вдоха. Со второй недели жизни легкие все больше и больше растягиваются вследствие того, что грудная клетка растет быстрее, чем легочная ткань. Поэтому легкие растянуты во время выдоха, и, следовательно, у взрослых отрицательное давление существует и во время выдоха. Как возникает отрицательное давление? Благодаря эластической тяге легких давление между листками плевры меньше атмосферного, т. е. отрицательное. Это уменьшение давления между листками плевры обусловлено тем, что существующее в легких давление не может полностью передаваться за пределы висцерального листка плевры, так как этому препятствует эластическая тяга легких. При спокойном вдохе давление между листками плевры меньше атмосферного на 611,8 Па, а при спокойном выдохе — на 399 Па.

При вдохе отрицательное давление увеличивается вследствие увеличения растяжения легких и, следовательно, их эластической тяги. При выдохе оно уменьшается вследствие уменьшения растяжения легких. При усиленном вдохе отрицательное давление может дойти до 6650 Па и более. Так как давление внутри легких равно атмосферному, а между листками плевры оно ниже атмосферного, то легкие растягиваются находящимся в них воздухом и не отходят от стенок грудной клетки при увеличении ее размеров при вдохе. Поэтому отрицательное давление в грудной полости между париетальным и висцеральным листками плевры обусловливает раздувание легких при вдохе.

Дыхание становится невозможным, когда при ранениях грудной клетки или при разрыве висцерального листка плевры давление внутри легких и вне легких, т. е. между плевральными листками, выравнивается вследствие поступления воздуха в образующуюся межплевральную щель.

Проникновение воздуха между листками плевры называется пневмотораксом. При двухстороннем полном пневмотораксе, если проколы в грудной клетке широки и легкие спадаются, дыхание прекращается и наступает смерть от удушья.

У детей до 8 дней легкие при вскрытии плевры не спадаются, а прилегают к грудной клетке.

После одностороннего пневмоторакса, если быстро закрыто отверстие в грудной клетке, воздух в плевральной полости рассасывается, и дыхание восстанавливается.

3. Дыхательный цикл складывается из трех фаз:

1) фазы вдоха (продолжается примерно 0,9–4,7 с);

2) фазы выдоха (продолжается 1,2–6,0 с);

3) дыхательной паузы (непостоянный компонент).

Дыхательные мышцы при напряжении вызывают увеличе­ние или уменьшение размеров грудной клетки, что ведет к измене­нию объема грудной полости и находящихся в ней легких.

При увеличении размеров грудной клетки объем грудной по­лости и легких увеличивается, давление воздуха в легких умень­шается, под действием атмосферного давления воздух входит в легкие — происходит вдох.

Когда мышцы, расширяющие грудную клетку, расслабляют­ся, а тонус мышц, способствующих ее спадению, т.е. уменьшению объема грудной полости, повышается, происходит выдох.

Грудная клетка обычно расширяется одновременно в трех взаимно перпендикулярных направлениях: вертикальном, попе­речном и переднезаднем.

Расширение грудной клетки в вертикальном направлении про­исходит преимущественно за счет опускания диафрагмы, в то вре­мя как увеличение ее переднезаднего и поперечного размеров — за счет одновременного движения ребер в стороны, вверх и кпереди.

При расширении грудной полости мышцам приходится пре­одолевать тяжесть и эластическое сопротивление самой грудной клетки и прикрепляющихся к ней образований, тогда как при опус­кании эти два момента не только не препятствуют, но и, наоборот, помогают движению. Опускание грудной клетки может происхо­дить только в силу ее тяжести и эластичности. Однако для каждого более или менее форсированного выдоха необходимо участие мышц.

При дыхании движение каждого ребра происходит одновре­менно в двух суставах: в суставе между головкой ребра и телами двух смежных позвонков (исключение составляют два последних ребра) и в суставе между бугорком ребра и поперечным отростком нижележащего позвонка. Оси вращения этих суставов располага­ются таким образом, что у верхних ребер они пересекаются при продолжении кзади под более тупым углом, чем у нижних ребер. В результате этого верхние ребра в большей мере, чем нижние, движутся кпереди. В то же время нижние ребра движутся преиму­щественно в стороны.

Все мышцы, участвующие в механизме дыхания, принято делить на две группы: мышцы, производящие вдох, и мышцы, производящие выдох.

В свою очередь каждую из этих групп можно разделить на три подгруппы:

а) основные дыхательные мышцы, которые при своем сокра­щении всегда участвуют в дыхательных движениях (например, межреберные мышцы);

б) вспомогательные мышцы, участвующие в дыхательных движениях только в том случае, когда фиксированное и подвиж­ное места мышц в функциональном отношении взаимно меняют­ся (например, малая грудная мышца работает как дыхательная только в том случае, когда ее место прикрепления на лопатке ста­новится фиксированной точкой, а место начала на грудной клет­ке — подвижной);

в) мышцы, оказывающие косвенное действие на грудную клет­ку через какой-либо промежуточный костно-мышечный комплекс (например, в результате сокращения мышцы, поднимающей ло­патку, несколько приподнимается также ее клювовидный отрос­ток, к которому прикрепляется малая грудная мышца, чем усили­вается функция этой мышцы как вспомогательной дыхательной).

Основными мышцами вдоха являются:

1) диафрагма, при сокращении которой происходит уплоще­ние ее купола и вместе с тем увеличение объема грудной полости в вертикальном направлении;

2)       наружные и внутренние межреберные мышцы; первые имеют большее плечо силы и больший момент вращения при вдо­хе, а вторые, наоборот, при выдохе;

3)       мышцы, поднимающие ребра;

4)       верхняя задняя зубчатая мышца;

5)       нижняя задняя зубчатая мышца (при диафрагмальном и при полном дыхании);

6)       квадратная мышца поясницы (при том же условии);

7)       подвздошно-реберная мышца (при том же условии);

    Вспомогательными мышцами вдоха являются:

1)       лестничные мышцы — передняя, средняя и задняя (при фиксированной шейной части позвоночного столба);

2)       грудино-ключично-сосцевидная мышца (при фиксирован­ной голове);

3)       малая грудная мышца (при фиксированном поясе верхней конечности);

4)       подключичная (при том же условии);

5)       большая грудная мышца своей нижней частью (при фик­сированной плечевой кости);

6)       нижние пучки передней зубчатой мышцы (при фиксиро­ванной лопатке);

7)       передние мышцы шеи — грудино-подъязычная, грудино-щитовидная и др. (при фиксированной подъязычной кости)

Кроме того, увеличению вертикального размера грудной по­лости способствует разгибание позвоночного столба, главным об­разом в его грудном отделе. Поэтому к числу вспомогательных мышц можно также отнести:

8)       мышцы, разгибающие позвоночный столб в грудном его отделе, из которых наибольшее значение имеет мышца, выпрям­ляющая позвоночник.