12-09-2014_19-55-04 / Возрастная анатомия и физиология. И.М Прищепа

4

СТРОЕНИЕ, ФУНКЦИИ И ВОЗРАСТНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ДЫХАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

Органы дыхания обеспечивают поступление в организм кислорода, необходимого для процессов окисления, и выделение углекислого газа, являющегося конечным продуктом обменных процессов. Потребность в кислороде для человека важнее, чем потребность в пище или воде. Без кислорода человек погибает в течение 5-7 мин, в то время как без воды он может прожить до 7-10 дней, а без пищи — до 60 дней. Прекращение дыхания ведет к гибели прежде всего нервных, а затем и других клеток. В дыхании выделяют три основных процесса: обмен газов между окружающей средой и легкими (внешнее дыхание), обмен газов в легких между альвеолярным воздухом и кровью, обмен газов между кровью и межтканевой жидкостью (тканевое дыхание).

Фазы вдоха и выдоха составляют дыхательный цикл. Изменение объема грудной полости совершается за счет сокращений инспираторных и экспираторных мышц. Основной инспираторной мышцей является диафрагма. Во время спокойного вдоха купол диафрагмы опускается на 1,5 см. К инспираторным мышцам относятся также наружные косые межреберные и межхрящевые, при сокращении которых ребра поднимаются, грудина смещается вперед, боковые части ребер отходят в стороны. При очень глубоком дыхании в акте вдоха участвует ряд вспомогательных мышц: грудино-ключично-сосцевид- ные, лестничные, большая и малая грудные, передняя зубчатая, а также мышцы, разгибающие позвоночник и фиксирующие плечевой пояс (трапециевидная, ромбовидная, поднимающая лопатку).

При активном выдохе сокращаются мышцы брюшной стенки (косые, поперечная и прямая), в результате уменьшается объем брюшной полости и повышается давление в ней, оно передается на диафрагму и поднимает ее. Вследствие сокращения внутренних косых и межреберных мышц опускаются и сближаются ребра. К вспомогательным экспираторным мышцам относятся мышцы, сгибающие позвоночник.

142 4. Строение, функции и возрастные особенности дыхательной системы

Полость носа

Воздух поступает через ноздри, сближенные между собой и направленные вниз. Нос имеет верхушку и спинку, а также хрящевые крылья. Полость носа делится на преддверие полости и собственно полость. Преддверие полости выстлано неороговевающим плоским эпителием и содержит волосы, сальные и потовые железы. Полость носа покрыта слизистой оболочкой. В ней содержатся клетки, выделяющие слизь, которая благодаря движению ресничек передвигается кнаружи и удаляет различные твердые частицы. Кроме того, слизь увлажняет дыхательный воздух. В день выделяется около пол-литра слизи. Слизистая оболочка также согревает воздух.

Носовая полость делится продольной перегородкой на правую и левую половины. На боковых стенках располагаются три носовые раковины: верхняя, средняя и нижняя, свисающие в полость носа. Между раковинами находятся носовые ходы: верхний, средний и нижний, в которые открываются воздухоносные пазухи черепа. В нижний носовой ход открывается носослезный канал, в средний — верхнечелюстная (гайморова) и лобная пазухи и передние ячейки решетчатой кости, а в верхний — ее задние ячейки и клиновидные пазухи.

В слизистой оболочке выделяют дыхательную и обонятельные области. В последней располагаются чувствительные окончания обонятельных нейронов. Обонятельная область занимает верхнюю носовую раковину и прилегающие к ней части средней раковины и перегородки носа. Остальная слизистая оболочка полости носа относится к дыхательной части. В средней и нижней раковине расположено большое количество тонкостенных венозных сосудов, находящихся в спавшемся состоянии. Они способны растягиваться и переполняться кровью, при этом возникает ощущение «заложенности» носа.

У новорожденного полость носа низкая (17,5 см) и узкая, носовые раковины толстые, носовые ходы развиты слабо. Нижняя носовая раковина касается дна полости носа, хоаны находятся ниже. К 6 месяцам высота полости носа увеличивается до 22 мм и формируется средний носовой ход, к 2 годам — нижний, после 2 лет — верхний. К 10 годам полость носа увеличивается в 1,5 раза, а к 20 годам — в 2 раза.

Из полости носа воздух через хоаны поступает в носовую, затем ротовую части глотки и гортань.

Строение глотки рассмотрено при описании пищеварительной системы.

Гортань

Гортань находится на уровне IV—VI шейных позвонков (рис. 21). По бокам от нее располагаются доли щитовидной железы, сзади — глотка. Спереди гортань покрыта только мышцами шеи, а внизу граничит с трахеей. Гортань образована гиалиновыми (щитовидный, перстневидный, черпаловидные) и эластическими (рожковидные, клиновидные и надгортанник) хрящами. Щитовидный хрящ непарный

и состоит из двух пластинок, соединяющихся под углом: прямым —

умужчин и тупым (120°) — у женщин. Этот выступ получил название кадык, или адамово яблоко. Внизу щитовидного хряща лежит перстневидный хрящ, расположенный расширенной частью кзади, а суженной — кпереди. Кнутри от щитовидного хряща располагаются парные черпаловидные хрящи. На их верхушке сидят маленькие конической формы рожковидные хрящи. В толще мышц гортани располагаются клиновидные хрящи. Сверху гортань прикрыта надгортанником.

Рис. 21. Гортань:

1 — подъязычная кость; 2 — зерновидный хрящ; 3 — шито-подъязычная мембрана; 4 — щитовидный хрящ; 5 — складка преддверия; 6 — желудочек гортани; 7— голосовая складка; 8 — перстнечерпаловидный сустав; 9 — подголосовая полость; 10 — перстневидный хрящ; 11 — задняя черпаловидная мышца; 12 — черпаловидный хрящ; 13 — рожковидный хрящ; 14 — преддверие гортани; 15 — латеральная щито-подъязычная

связка; 16 — надгортанник

Гортань новорожденного короткая, широкая, воронкообразная, располагается выше — на уровне II—IV шейных позвонков. Пластинки щитовидного хряща располагаются под тупым углом друг к другу, выступ гортани отсутствует. Так как гортань располагается высоко, надгортанник поднят над корнем языка и пища при глотании обходит его по бокам. Поэтому ребенок может дышать и глотать одновременно, что необходимо при акте сосания. Гортань наиболее быстро растет в течение первых четырех лет жизни. С возрастом она опускается и положение, характерное для взрослого человека, занимает после 17—20 лет.

Среднюю часть гортани составляет собственно голосовой аппарат.

Вего образовании участвуют голосовые связки, расположенные между щитовидным и черпаловидными хрящами. Голосовые складки ограничивают голосовую щель, форма которой меняется в зависимости от степени натяжения голосовых связок и положения черпаловидных хрящей. У ребенка голосовая щель находится высоко и имеет длину 6,5 см (в 3 раза короче, чем у взрослого). Голосовая щель заметно увеличивается в первые три года жизни, а затем в период полового созревания.

Вгортани звук лишь образуется, а для формирования членораздельной речи необходимо участие губ, языка, мягкого нёба и околоносовых пазух. В течение первых лет жизни гортань растет медленно и не отличается у мальчиков и девочек. В дальнейшем рост ее у мальчиков идет быстрее, чем у девочек. После 6—7 лет у мальчиков становится заметным выступ гортани. После периода полового созревания размеры гортани, длина голосовых связок у мальчиков становятся больше, чем у девочек. В это время меняется голос у мальчиков. Активный рост гортани продолжается до 25 лет у мужчин и до 22-23 лет у женщин.

После 25 лет начинается окостенение гиалиновых хрящей: вначале щитовидного, потом перстневидного и в последнюю очередь — черпаловидного. В них откладываются соли кальция, хрящи окостеневают, становятся хрупкими и ломкими. Окостенения эластичных хрящей не происходит.

Трахея

Гортань переходит в трахею, начинающуюся на уровне VII шейного позвонка и заканчивающуюся на уровне V грудного позвонка, где она разделяется на два главных бронха. Это место получило название бифуркации. Длина трахеи от 8,5 до 15 см. Ее основу составляют 16—20 гиалиновых хрящевых колец, открытых сзади. Трахея плотно сращена с пищеводом, что объясняет отсутствие хрящей на задней

Рис. 22. Схематическое строение легких человека:

1 — нижняя доля; 2 — косая щель; 3 — средняя доля; 4 — горизонтальная щель; 5 — верхняя доля; 6 — правый главный бронх; 7— трахея; 8— верхушка легкого; 9 — основание легкого; 10 — сердечная вырезка

легкого с возрастом изменяются. Верхушка легкого новорожденного находится на уровне I ребра. В дальнейшем она выступает над I ребром и к 20-25 годам располагается на 2 см выше ключицы. Нижняя граница легких у новорожденного на одно ребро выше, чем у взрослого. С возрастом эта граница опускается, после 60 лет — на 1—2 см. Легкие имеют три поверхности: боковую, или реберную, нижнюю, или диафрагмальную, и серединную, или средостенную. На левом легком просматривается сердечное вдавление. Каждое легкое имеет на внутренней стороне ворота, через которые проходят бронхи, артерии, вены, нервы и лимфатические сосуды. Легкие глубокими щелями делятся на доли: правое — на три, левое — на две. На обоих легких есть косая щель, начинающаяся на 6 - 7 см ниже верхушки и идущая до основания легкого. На правом легком имеется еще и горизонтальная щель, идущая на уровне IV ребра. Она менее глубокая и более короткая. Легкие у новорожденного неправильной конусовидной формы, верхние доли небольших размеров, нижние сравнительно велики. Масса обоих легких после рождения составляет 57 г, а объем — 67 см3.

Легкое имеет мягкую и упругую консистенцию. У детей цвет легкого бледно-розовый, а затем ткань его темнеет, появляются темные пятна за счет пыли и других твердых частиц, которые откладываются в соединительнотканной основе легкого. Ацинус — функциональная единица легкого. Он представляет собой разветвление одной концевой бронхиолы, которая, в свою очередь, распадается на 14 - 16 дыхательных

альвеол. Последние образуют 150 альвеолярных ходов с 20 000 альвеол. Один альвеолярный ход содержит около 21 альвеолы, а в одной легочной дольке — 16—18 ацинусов. Ацинусы новорожденного имеют небольшое количество мелких легочных альвеол. Со второго года жизни ацинус растет за счет появления новых альвеолярных ходов и образования новых легочных альвеол в стенках уже имеющихся альвеолярных ходов. Альвеолы — это пузырьки произвольной формы, разделенные перегородкой толщиной 2—8 мкм. В перегородке располагаются густая сеть кровеносных капилляров и эластичные волокна. Также

вальвеолах находятся поры для сообщения их между собой. Вход

вальвеолу представляет собой округлое отверстие и открыт благодаря

наличию в ней эластических волокон. Дыхательная поверхность всех альвеол составляет 40—120 м2. Образование новых альвеолярных ходов заканчивается к 7—9 годам, альвеол — к 12— 15 годам. К этому времени размеры альвеол увеличиваются вдвое. В период от 25 до 40 лет строение ацинуса не изменяется. После 40 лет начинается старение легочной ткани, что выражается в укрупнении альвеол за счет разрушения межальвеолярных перегородок.

Легкие находятся в полости грудной клетки в своеобразной оболочке — легочной плевре. Плевра образует два мешка — висцеральный и париетальный. Висцеральный плотно срастается с легочной тканью, покрывает легкое со всех сторон и заходит в его щели. Париетальный мешок покрывает внутреннюю поверхность грудной полости и содержит в себе легкое. Между пристеночной и легочной плеврой находится герметически замкнутое пространство — плевральная полость (5—10 мкм). Полость плевры содержит небольшое количество серозной жидкости, которая облегчает движение легких при дыхании. Давление в полости ниже атмосферного. Отрицательное давление обусловлено эластичной тягой легких, т.е. их стремлением уменьшить свой объем. В конце спокойного выдоха давление в полости равно —3 мм рт. ст., к концу спокойного вдоха оно снижается до —6 мм рт. ст. В плевральной полости в обычных условиях не бывает газов.

При попадании небольшого количества воздуха в плевральную полость легкое частично спадается, но вентиляция его продолжается. Такое состояние называется закрытым пневмотораксом. Через некоторое время воздух из плевральной полости всасывается и легкое расправляется. При вскрытии грудной клетки, например при ранениях или внутригрудных операциях, давление вокруг легкого становится равным атмосферному и легкое спадается полностью. Его вентиляция

прекращается, несмотря на сокращения дыхательных мышц. Такой пневмоторакс называется открытым. Двусторонний открытый пневмоторакс без экстренной помощи приводит к смерти. В этом случае необходимо либо срочно начать искусственное дыхание ритмическим нагнетанием воздуха в легкие через трахею, либо немедленно герметизировать плевральную полость.

При вдохе сокращаются дыхательные мышцы и диафрагма, увеличивается объем грудной полости и соответственно объем легких. В результате давление в легких становится меньше атмосферного, и воздух устремляется в них. В механизме вдоха важную роль играют еще два фактора: во-первых, наличие в плевральной полости жидкости, уменьшающей трение легких о стенку грудной клетки, и, во-вторых, отрицательное давление в плевральной полости. Последнее вследствие эластичности легочной ткани при вдохе увеличивается. Отрицательное давления выдоха меньше атмосферного приблизительно на 7 мм рт. ст., а в конце вдоха — на 9 мм рт. ст. Выдох, осуществляемый в покое, протекает пассивно. При расслаблении дыхательных мышц уменьшается объем грудной клетки и легких, вследствие чего воздух выходит наружу.

Существуют возрастные и половые различия типов дыхания. У детей раннего возраста ребра занимают горизонтальное положение, межреберные мышцы развиты слабо, в связи с чем у новорожденных преобладает диафрагмальное дыхание с незначительным участием межреберных мышц. Диафрагмальный тип дыхания сохраняется до второй половины первого года жизни. По мере развития межреберных мышц ребра принимают косое положение и дыхание детей становится грудобрюшным с преобладанием диафрагмального. В возрасте от 3 до 7 лет развивается плечевой пояс и дыхание становится грудным. В 7-8 лет начинают проявляться половые различия в типе дыхания: у мальчиков преобладает брюшной тип дыхания, а у девочек — грудной. Заканчивается дифференцировка в 14-17 лет. Тип дыхания может меняться в зависимости от спортивной и трудовой деятельности.

Дыхательные объемы

Обычно в состоянии относительного покоя при каждом вдохе в легкие поступает около 500 мл воздуха и столько же выходит наружу. Этот объем воздуха называют дыхательным объемом и используют для характеристики глубины дыхания. Однако после спокойного выдоха

в легких еще остается около 1500 мл воздуха — это резервный объем выдоха. После спокойного вдоха человек может вдохнуть еще 1500 мл — резервный объем вдоха. Сумма этих трех объемов (дыхательного, резервных объемов вдоха и выдоха) составляет жизненную емкость легких, которая зависит от возрастных, половых и морфологических особенностей человека и является одним из важнейших функциональных показателей внешнего дыхания. У взрослого человека жизненная емкость легких равна 3500 мл (500 мл + 1500 мл + 1500 мл). У мужчин она колеблется в пределах 3200-7200 мл, у женщин — 2500-5000 мл. У детей жизненная емкость легких может быть определена только после 4 - 5 лет. К 16-17 годам она достигает величины, характерной для взрослого человека. Даже при максимальном выдохе в легких остается еще 1500 мл воздуха. Это остаточный объем. Жизненная емкость легких и остаточный объем в сумме составляют общую емкость легких. Из 500 мл вдыхаемого воздуха только 360 мл проходит в альвеолы и отдает кислород в кровь. Остальные 140 мл остаются в воздухоносных путях и в газообмене не участвуют. Поэтому воздухоносные пути называют «мертвым пространством».

Количество воздуха, вдыхаемого и выдыхаемого в течение одной минуты, называют минутным объемом дыхания. В покое его величина составляет от 7 до 10 л, при физической работе увеличивается до 150—180 л. Величина минутного объема дыхания также зависит от возраста, пола и степени тренированности человека. За счет большой частоты дыхания у детей минутный объем дыхания значительно выше, чем у взрослых. У новорожденного он составляет 650—670 мл, у ребенка первого года жизни — 2600—2700 мл, в 10 лет — 4300 мл, у взрослого человека — 5000-6000 мл.

Обмен газов в легких

Газообмен в легких осуществляется в результате диффузии кислорода из альвеолярного воздуха в кровь (500 л в сутки) и углекислого газа из крови в альвеолярный воздух (430 л в сутки). Диффузию обеспечивает разность парциального давления этих газов в альвеолярном воздухе и их напряжения в крови.

Парциальное давление газа в газовой смеси пропорционально процентному содержанию газа в ней (табл. 3). Разность парциального давления кислорода (100 мл рт. ст.) и углекислого газа (40 мм рт. ст.) в альвеолярном воздухе является той силой, с которой молекулы этих газов проникают через альвеолярную мембрану в кровь.