Физиологические механизмы вдоха и выдоха. Виды дыхательных
мышц.
Акт дыхания состоит из ритмично повторяющихся вдоха и выдоха.
Вдох осуществляется следующим образом. Под влиянием нервных импульсов сокращаются мышцы, участвующие в акте вдоха: диафрагма, наружные межреберные мышцы и др. Диафрагма при своем сокращении опускается (уплощается), что ведет к увеличению вертикального размера грудной полости. При сокращении наружных межреберных и некоторых других мышц поднимаются ребра, при этом увеличиваются переднезадний и поперечный размеры грудной полости. Таким образом, в результате сокращения мышц увеличивается объем грудной клетки (рис. 74). Вследствие того, что в полости плевры воздух отсутствует и давление в ней отрицательное, одновременно с увеличением объема грудной клетки расширяются и легкие. При расширении легких давление воздуха внутри них понижается (оно становится ниже атмосферного) и атмосферный воздух устремляется по дыхательным путям в легкие. Следовательно, при вдохе последовательно происходит: сокращение мышц - увеличение объема грудной клетки - расширение легких и уменьшение давления внутри легких - поступление воздуха по воздухоносным путям в легкие.
Выдох происходит вслед за вдохом. Мышцы, участвующие в акте вдоха, расслабляются (диафрагма при этом поднимается), ребра в результате сокращения внутренних межреберных и других мышц и вследствие своей тяжести опускаются. Объем грудной клетки уменьшается (см. рис. 74), легкие сжимаются, давление в них повышается (становится выше атмосферного), и воздух по воздухоносным путям устремляется наружу.
Дыхательные движения ритмичны. У взрослого человека в спокойном состоянии в минуту происходит 16 - 20 дыхательных Движений. У детей они чаще (у новорожденного около 60 в минуту). Как правило, физическая нагрузка, особенно у мало тренированных людей, сопровождается учащением дыхания. При многих болезнях также наблюдается учащение дыхательных движений. Учащение дыхания может сопровождаться падением его глубины. Во время сна дыхание урежается.
Различают два типа дыхания: брюшной (преобладает у мужчин) и грудной (у женщин). При первом типе объем грудной полости увеличивается преимущественно в результате сокращения диафрагмы (увеличение вертикального размера), при втором - в результате сокращения других дыхательных мышц (увеличение переднезаднего и поперечного размеров грудной клетки).
Вопрос 45.
Респираторное сопротивление.
Если во время вдоха пути расширяются, то сопротивление падает.
2 вида сопротивления:
Эластическое сопротивление легких 40%
Эластичность легких (способность растягиваться)
Упругость (коллагеновые волокна. Способность легочной ткани противодействовать растяжению
Эластическое сопротивление легочной ткани также обеспечено силами поверхностного натяжения альвеол
Аэродинамическое
Сопротивление воздушным потокам со стороны стенок дыхательных путей
Вид воздушного потока
Скорость воздушного потока (в трахее 100см/c, в альвеолах 0,2см/c)
Эластические свойства легких
Если изолированное легкое поместить в камеру и снизить давление в ней ниже атмосферного, то легкое расширится. Его объем можно измерить с помощью спирометра, что поволяет построить статическую кривую давление—объем. В отсутствие потока кривые вдоха и выдоха различны. Это различие между кривыми характеризует способность всех эластических структур легче реагировать на уменьшение, чем на увеличение объема. На рисунке видно несовпадение начала кривых с началом координат, что свидетельствует о содержании в легких определенного количества воздуха даже в отсутствие растягивающего давления.
Эластические свойства грудной клетки
Упругостью обладают не только легкие, но и грудная стенка. При остаточном объеме легких эластическая отдача грудной стенки направлена наружу. По мере того как объем грудной полости увеличивается, отдача стенки, направленная наружу, снижается и при объеме грудной полости около 60 % жизненной емкости легких падает до нуля При дальнейшем расширении грудной клетки до уровня общей емкости легких отдача ее стенки направляется внутрь. Нормальная растяжимость грудной стенки равна 0,2 л/см вод. ст. Легкие и грудная стенка функционально объединены посредством плевральной полости. на уровне общей емкости легких эластические отдачи легких и грудной стенки, суммируются, создавая большое давление отдачи всей дыхательной системы. На уровне остаточного объема направленная наружу эластическая отдача грудной стенки значительно превосходит отдачу легких, направленную внутрь. В результате в дыхательной системе возникает суммарное давление отдачи, направленное наружу. На уровне функциональной остаточной емкости (РКС) эластическая тяга легких, направленная внутрь, уравновешена эластической тягой грудной клетки, направленной наружу. Таким образом, при РК.С дыхательная система находится в равновесии. Статическая растяжимость всей дыхательной системы в норме составляет 0,1 л/см вод.ст.
Роль сурфактанта
Сурфактант противодействует силам поверхностного натяжения альвеол и таким образом поддерживает нужную форму альвеол и облегчает вдох
Сурфактант - белково-липидное вещество, вырабатываемое альвеоцитами второго порядка. Выработка увеличивается при действии глюкокартикойдных гормонов.
Давление в плевральной щели.
Грудная клетка образует герметичную полость, обеспечивающую изоляцию легких от атмосферы. Легкие покрывает висцеральный плевральный листок, а внутреннюю поверхность грудной клетки – париетальная плевра. Между этими листками существует щелевидное пространство, заполненное плевральной жидкостью. Внутриплевральное давление между плевральными листками в норме ниже, чем атмосферное. И это состояние называется отрицательным давлением в плевральной щели (полости). При открытых верхних дыхательных путях давление во всех отделах легких равно атмосферному. Перенос атмосферного воздуха в легкие происходит при появлении разницы давлений между внешней средой и альвеолами легких. При каждом вдохе объем легких увеличивается, давление заключенного в них воздуха или внутрилегочное давление становится ниже атмосферного на 6-9 мм рт. ст. и воздух засасывается в легкие. При выдохе уменьшается объем легких, давление в альвеолах становится выше атмосферного и альвеолярный воздух выходит во внешнюю среду. На высоте спокойного выдоха отрицательное давление в плевральной щели составляет 1,5-3 мм рт. ст. Отрицательное давление в плевральной полости обусловлено так называемой эластической тягой легких –силой, с которой легкие постоянно стремятся уменьшить свой объем.
Аэродинамическое сопротивление обусловлено наличием силы трения между молекулами газовой смеси и поверхностью дыхательных путей. Аэродинамическое сопротивление увеличивается при обструктивных поражениях дыхательной системы (отек слизистой бронхов, бронхоспазм, хронические воспалительные заболевания легких и др.). Частным случаем аэродинамического сопротивления является сопротивление, не связанное непосредственно с системой органов дыхания (приложенное извне), например, сопротивление интубационной трубки или трахеотомической канюли.