Дыхательная система человека 4 (стр. 2 из 5)

Легкие — парные губчатые органы, образованные бронхами, бронхиолами и альвеолами. Они расположены в грудной полости и разделены между собой сердцем и крупными кровеносными сосудами. Каждое легкое имеет коническую форму. Его широкое основание обращено к нижней стенке грудной полости — диафрагме, а узкая верхушка выступает над ключицей. На внутренней поверхности легких находятся ворота легких — место вхождения в легкие бронхов, нервов и кровеносных сосудов. Глубокими щелями правое легкое разделено на три доли, а левое —на две.

Снаружи легкие покрыты тонкой оболочкой —легочной плеврой, которая переходит в пристеночную плевру, выстилающую внутреннюю поверхность грудной стенки и диафрагмы. В образующейся между ними герметично замкнутой плевральной полости имеется небольшое количество жидкости, увлажняющей плевральные листки и обеспечивающей свободное скольжение легких. В плевральной полости давление ниже атмосферного на 6—9 мм рт. ст. Благодаря отрицательному давлению, эластичные легкие находятся в расправленном состоянии и следуют за движениями грудной клетки.

Основная функция легких — обеспечение газообмена между внешней средой и организмом.

Легочная вентиляция. Для осуществления газообмена необходима смена воздуха в альвеолах —вентиляция. Она осуществляется посредством периодических движений грудной клетки, приводящих к изменению объема грудной полости, а следовательно, и изменению объема легких. Ритмические дыхательные движения — вдох и выдох — совершаются с помощью межреберных мышц и диафрагмы. При сокращении наружных межреберных мышц и диафрагмы ребра приподнимаются, выступают вперед, диафрагма уплощается и опускается (рис. 3). В результате объем грудной клетки увеличивается, и соответственно возрастает объем легких. Эластичные альвеолы растягиваются, в их полости снижается давление, и воздух через воздухоносные пути устремляется в них — происходит вдох.

Рис 3 Форма грудной клетки при вдохе (а) и выдохе (б).

При выдохе объем грудной клетки и легких уменьшается за счет расслабления мышц вдоха и сокращения внутренних межреберных мышц. Это приводит к опусканию ребер и подъему купола диафрагмы. Давление в альвеолах возрастает, становится выше атмосферного, и воздух выходит наружу. При форсировании вдоха и выдоха в дыхательных движениях участвуют и другие группы мышц (грудные и мышцы живота).

Находясь в спокойном состоянии, взрослый человек делает 14—18 дыхательных движений в минуту, вдыхая и выдыхая за один раз по 500 мл воздуха. Этот объем воздуха называется дыхательным. Сверх него при глубоком вдохе человек может вдохнуть дополнительно еще около 1 500 мл воздуха (дополнительный объем), а после спокойного выдоха выдохнуть еще 1 500 мл воздуха (резервный объем). Сумма трех приведенных объемов воздуха составляет жизненную емкость легких (ЖЕЛ). Таким образом, ЖЕЛ — это наибольший объем воздуха, который человек способен выдохнуть после сильного вдоха. ЖЕЛ зависит от возраста, пола, массы тела, степени тренированности и служит одним из показателей физического развития человека. Для взрослого человека ЖЕЛ близка к 3500 мл. У физически тренированных лиц она достигает 6000—7000 мл, у курящих людей — снижается на 300—400 мл. Определяют ЖЕЛ с помощью прибора спирометра.

Газообмен в легких и тканях. Газообмен в легких совершается вследствие диффузии газов через тонкие эпителиальные стенки альвеол и капилляров. Содержание кислорода в альвеолярном воздухе значительно выше, чем в венозной крови капилляров, а углекислого газа меньше. В результате парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе составляет 100— 110 мм рт. ст., а в легочных капиллярах — 40 мм рт. ст. Вследствие различия парциального давления газов кислород альвеолярного воздуха будет диффундировать в медленно протекающую кровь капилляров альвеол, а углекислый газ — в обратном направлении. Поступившие в кровь молекулы кислорода взаимодействуют с гемоглобином эритроцитов н в виде образовавшегося оксигемоглобина переносятся к тканям.

Газообмен в тканях осуществляется по аналогичному принципу. В результате окислительных процессов в клетках тканей и органов концентрация кислорода меньшая, а углекислого газа большая, чем в артериальной крови. Поэтому кислород из артериальной крови диффундирует в тканевую жидкость, а из нее — в клетки. Движение углекислого газа происходит в противоположном направлении. В результате кровь из артериальной, богатой кислородом, превращается в венозную, обогащенную углекислым газом.

Таким образом, движущей силой газообмена является разность в содержании и, как следствие, парциальном давлении газов в клетках тканей и капиллярах.

Дыхание регулируется дыхательным центром, расположенным в продолговатом мозге. Он представлен центром вдоха и центром выдоха. Нервные импульсы, возникающие в этих центрах поочередно, по нисходящим путям доходят до двигательных диафрагмальных и межреберных нервов, управляющих движениями соответствующих дыхательных мышц. Информацию о состоянии органов дыхания нервные центры получают от многочисленных механо- и хеморецепторов, расположенных в легких, воздухоносных путях, дыхательных мышцах.

Гуморальная регуляция дыхания заключается в том, что увеличение в крови углекислого газа повышает возбудимость центра вдоха благодаря получению нервных импульсов от хеморецепторов, расположенных в крупных артериальных сосудах, стволе мозга.

Помимо дыхательного центра в регуляции дыхания принимает участие и кора больших полушарий. Благодаря ее контрольным функциям человек способен произвольно изменять ритм и глубину дыхания и задерживать его на непродолжительное время. Защитные дыхательные рефлексы — чихание и кашель — способствуют удалению попавших в дыхательные пути инородных частиц, излишков слизи и т. д.

Кровеносные сосуды легких.

Легочная артерия несет кровь от правого желудочка сердца, она делится на правую и левую ветви, которые направляются к легким. Эти артерии ветвятся, следуя за бронхами, снабжают крупные структуры легкого и образуют капилляры, оплетающие стенки альвеол.

Воздух в альвеоле отделен от крови в капилляре:

1) стенкой альвеолы,

2) стенкой капилляра и в некоторых случаях

3) промежуточным слоем между ними.

Из капилляров кровь поступает в мелкие вены, которые в конце концов соединяются и образуют легочные вены, доставляющие кровь в левое предсердие.

Бронхиальные артерии большого круга тоже приносят кровь к легким, а именно снабжают бронхи и бронхиолы, лимфатические узлы, стенки кровеносных сосудов и плевру. Большая часть этой крови оттекает в бронхиальные вены, а оттуда-в непарную (справа) и в полунепарную (слева). Очень небольшое количество артериальной бронхиальной крови поступает в легочные вены.

Дыхательные мышцы.

Дыхательные мышцы - это те мышцы, сокращения которых изменяют объем грудной клетки. Мышцы, направляющиеся от головы, шеи, рук и некоторых верхних грудных и нижних шейных позвонков, а также наружные межреберные мышцы, соединяющие ребро с ребром, приподнимают ребра и увеличивают объем грудной клетки. Диафрагма-мышечно-сухожильная пластина, прикрепленная к позвонкам, ребрам и грудине,отделяет грудную полость от брюшной. Это главная мышца, участвующая в нормальном вдохе. При усиленном вдохе сокращаются дополнительные группы мышц. При усиленном выдохе действуют мышцы, прикрепленные между ребрами (внутренние межреберные мышцы), к ребрам и нижним грудным и верхним поясничным позвонкам, а также мышцы брюшной полости; они опускают ребра и прижимают брюшные органы к расслабившейся диафрагме, уменьшая таким образом емкость грудной клетки.

Легочная вентиляция.

Пока внутриплевральное давление остается ниже атмосферного, размеры легких точно следуют за размерами грудной полости. Движения легких совершаются в результате сокращения дыхательных мышц в сочетании с движением частей грудной стенки и диафрагмы.

Дыхательные движения.

Расслабление всех связанных с дыханием мышц придает грудной клетке положение пассивного выдоха. Соответствующая мышечная активность может перевести это положение во вдох или же усилить выдох.

Вдох создается расширением грудной полости и всегда является активным процессом. Благодаря своему сочленению с позвонками ребра движутся вверх и наружу, увеличивая расстояние от позвоночника до грудины, а также боковые размеры грудной полости (реберный или грудной тип дыхания).

Сокращение диафрагмы меняет ее форму из куполообразной в более плоскую, что увеличивает размеры грудной полости в продольном направлении (диафрагмальный или брюшной тип дыхания). Обычно главную роль во вдохе играет диафрагмальное дыхание. Поскольку люди-существа двуногие, при каждом движении ребер и грудины меняется центр тяжести тела и возникает необходимость приспособить к этому разные мышцы.

Таким образом, выдох в покое происходит пассивно вследствие постепенного снижения активности мышц, создающих условие для вдоха. Активный выдох может возникнуть вследствие сокращения внутренних межреберных мышц в дополнение к другим мышечным группам, которые опускают ребра, уменьшают поперечные размеры грудной полости и расстояние между грудиной и позвоночником. Активный выдох может также произойти вследствие сокращения брюшных мышц, которое прижимает внутренности к расслабленной диафрагме и уменьшает продольный размер грудной полости.