Дыхательная система
Дыхательная система —совокупность органов, участвующих в процессе газообмена между организмом и внешней средой. Анатомия и физиология. Д. с. состо- I ит из путей, проводящих воздух (носо вая полость, гортань, дыхательное горло — трахея и бронхи), и собственно дыхательной части — легких (рис. 1). В носовой полости находится орган обоняния (см. Нос, придаточные па зухи носа). Перегородка, состоящая из хрящевой и костной частей, делит ее на две половины, чаще неравные. Стенки носовой полости и носовая перегород ка, покрытые изнутри слизистой оболочкой, выстланы особыми клетками, имеющими реснички (так наз. мерца тельным эпителием).
Реснички мерцательного эпителия колеблются против движения вдыхаемого воздуха, удаляя наружу вместе со слизью пылевые частицы и таким образом очищая вдыхаемый воздух. В носовую полость открываются воздухоносные полости соседних костей — так наз. придаточные пазухи носа. Наибольшая из них — верхнечелюстная, или гайморова, пазуха; менее развиты, особенно у детей, лобная, клиновидная пазухи и ячейки решетчатой кости. Пройдя через носовую полость, воздух согревается, увлажняется, очищается и попадает сначала в носоглотку, затем в ротовую часть глотки и, наконец, в ее гортанную часть. Воздух сюда может попадать и при дыхании через рот. Однако в этом случае он не очищается и не согревается, поэтому правильнее и полезнее носовое дыхание. Из гортанной части глотки воздух направляется в гортань, в к-рой осуществляется не только проведение воздуха при дыхании, но и голосообразование. Гортань располагается в передней области шеи, где заметны контуры гортанного возвышения. У мужчин, особенно у худощавых, отчетливо виден выдающийся вперед угловатый выступ — кадык. У женщин такого выступа нет. Эти особенности формы и величины хрящей гортани обусловлены половыми различиями. Гортань подвижна, она легко смещается при разговоре, пении, кашле, глотании. Основу ее составляют хрящи, соединенные между собой суставами, движения в к-рых производятся специальным мышечным аппаратом. В гортани расположены голосовые связки, устанавливающиеся в определенном положении (при дыхании, при громкой и тихой речи), голосовая щель при этом то расширяется, то сужается. При образовании звука голосовые связки колеблются в поперечном друг к другу направлении. Сила звука зависит от напряжения выдыхаемого воздуха и от амплитуды колебаний голосовых связок. Высота голоса зависит от числа колебаний. Половые отличия гортани выявляются рано: у девочек 3— 7 лет гортань короче и меньше, чем у их ровесников — мальчиков. Эта разница становится особенно заметной в период полового созревания (от 12 до 15 лет), когда у мальчиков гортань и голосовые связки значительно удлиняются и происходит изменение голоса (он «ломается», становится более низким — мужским). Формы и строение гортани изменяются под влиянием деятельности желез внутренней секреции (см. Эндокринная система). У взрослых мужчин гортань значительно массивнее, чем у женщин. Непосредственным продолжением гортани является трахея (дыхательное, горло); длина ее от 9 до 12 см, а диам. ок. 1,5—2 см. Слизистая оболочка ее выстлана мерцательным эпителием, имеет много желез. Из области шеи трахея переходит в грудную полость и на уровне IV — V грудного позвонка делится на правый и левый бронхи. Вступив в ворота легких, главные бронхи делятся в самом легком сначала на долевые, а затем на сегментарные бронхи. Последние продолжают делиться (каждый на два) на более мелкие бронхи, образуя бронхиальное дерево правого и левого легких. Воздух проходит через все дыхательные пути, т. к. стенки дыхательной трубки не спадаются благодаря наличию в них хрящевой основы.
Легкие лежат в грудной полости по обеим сторонам от сердца. Каждое легкое заключено в замкнутый тонкостенный мешок, образованный тонкой, влажной, блестящей оболочкой — плеврой.» Различают два листка плевры, без перерыва переходящих один в другой: пристеночный и легочный. Между этими листками имеется щелевидная плевральная полость, содержащая небольшое количество плевральной жидкости, играющей роль смазки при непрерывно совершающихся дыхательных движениях легких. В нижнем отделе, между реберной и диафрагмальной частями пристеночной плевры, находится значительных размеров запасное пространство — ребернодиафрагмальный плевральный синус. Имеются и другие подобные карманы, но меньших размеров. При некрых заболеваниях (воспаление легких, туберкулез и др.) пристеночный листок плевры может срастись с легочным листком, образуя так наз. спайки. При воспалительных заболеваниях, сопровождающихся избыточным скоплением жидкости (крови, гноя, воспалительной жидкости и др.) или воздуха в плевральной щели, она, резко расширяясь, превращается в полость.
Легкое имеет конусовидную форму. Его нижняя поверхность, или основание, вогнутая и прилежит к диафрагме — мышце, отделяющей грудную полость от брюшной (см. Человек). Верхушка на 2—3 см выступает над ключицей, заходя в нижнюю область шеи. Поверхность, прилежащая к ребрам, выпуклая и имеет наибольшую протяженность. Внутренняя поверхность вогнутая, прилежит к сердцу и к другим органам средостения, расположенным между плевральными мешками. На ней находятся ворота легкого — место, через к-рое в легкое входят главный бронх и легочная артерия и выходят две легочные вены. Каждое легкое плевральными бороздами делится на доли: левое на две (верхнюю и нижнюю), правое на три (верхнюю, среднюю и нижнюю). Доли легкого состоят из сегментов (по 10 сегментов в каждом легком), сегменты — из долек, в к-рые входят конечные разветвления бронхиального дерева диам. всего ок. 1 мм. Продолжая делиться внутри дольки, они переходят сначала в конечные, а затем в дыхательные бронхиолы. Дыхательные, или респираторные, бронхиолы образуют альвеолярные ходы, на стенках к-рых расположено множество маленьких пузырьков — альвеол. Стенки альвеол снаружи оплетены густой сетью мельчайших кровеносных сосудов — капилляров. Тончайшие стенки альвеол представляют собой биологич. проницаемую мембрану, через к-рую происходит газообмен между кровью, находящейся в капиллярах, и воздухом, заполняющим альвеолы. В обоих легких взрослого человека находится св. 700 млн. альвеол, общая дыхательная поверхность к-рых составляет около 90 м2, т. е. примерно в 50 раз превосходит поверхность тела. Легочная артерия, разветвляясь в легком (соответственно делению бронхов) вплоть до мельчайших кровеносных сосудов — капилляров, приносит в легкое из правого желудочка сердца бедную кислородом венозную кровь. В результате газообмена кислород вдыхаемого воздуха переходит в кровь, а углекислый газ переходит из крови в альвеолярный воздух (см. Дыхание). Т. о. кровь обогащается кислородом (артериальная кровь) и по двум легочным венам направляется обратно к сердцу, в его левое предсердие. Этот путь крови называется малым, или легочным, кругом кровообращения. В сложном процессе газообмена выделяют три основные фазы: внешнее дыхание, перенос газов кровью и внутреннее, или тканевое, дыхание.
Внешнее дыхание объединяет все процессы, происходящие в легком. Оно осуществляется дыхательным аппаратом, к к-рому относятся грудная клетка с мышцами, приводящими ее в движение, диафрагма и легкие с. воздухоносными путями.
Грудная клетка — костномышечный панцирь, защищающий трахею и бронхолегочную систему от внешних повреждений. Кроме того, грудные мышцы активно участвуют в акте дыхания. Ритмич. движения грудной клетки механически обеспечивают вентиляцию легких, т. е. наполнение их атмосферным воздухом при вдохе и изгнание наружу богатого углекислым газом альвеолярного воздуха из легких при выдохе. Главная дыхательная мышца — грудобрюшная преграда (диафрагма). П-ри вдохе диафрагма сокращается и уплощается, грудная полость увеличивается в вертикальном направлении; мышцы грудной клетки при сокращении расширяют межреберные промежутки, расширяя грудную полость вперед и в стороны; объем грудной клетки возрастает. Следуя за стенками грудной полости, эластическая ткань легкого растягивается, легкие расширяются. В результате атмосферный воздух устремляется в легкие, заполняя их,— происходит вдох. Затем дыхательная мускулатура грудной клетки и фрагма расслабляются, объём грудной полости уменьшается — происходит выдох. Такой цикл дыхания, состоящий из вдоха и выдоха, повторяется в покое у взрослого человека Щ—18 раз в 1 мин. Во время сна дыхание реже, а при напряженной работе значительно учащается. Кроме того, в зависимости от потребностей тканей в кислороде меняется и глубина дыхания.
Для исследования дыхательной функции легких измеряют так наз. жизненную емкость легких — максимальный объем воздуха, к-рый можно с усилием выдохнуть после самого глубокого вдоха. Она в среднем равна 3,5 л у мужчин и 2,7 л у женщин, а у хорошо тренированных лиц может достигать 6 л. При этом даже после весьма интенсивного выдоха в легких обязательно остается ок. 1,5 л так наз. остаточного воздуха. Объем воздуха, проходящий через легкие за 1 мин., называют минутным объемом дыхания. В норме он равен 4—6 л. При мышечной работе он увеличивается, напр, у спортсменов при беге — до 25—30 л.
Процессы дыхания регулируются специальным отделом центральной нервной системы — дыхательным центром. Парный дыхательный центр состоит из двух частей — центра вдоха и центра выдоха. Углекислота, накапливающаяся в крови при активном использовании клетками кислорода, и молочная к-та, попадающая в кровь в больших количествах при интенсивной мышечной работе, возбуждают дыхательный центр мозга, вследствие чего частота и глубина дыхания увеличиваются. В регуляции дыхания большую роль играют также блуждающие нервы (проходящие по ним импульсы от легких оказывают тормозящее влияние на центр вдоха).
Особое значение имеют воспринимающие концевые нервные аппараты — хеморецепторы, расположенные в стенках аорты и в местах разветвления общих сонных артерий. Они регистрируют изменения газового состава крови и посылают соответствующие сигналы в дыхательный центр. Повышение концентрации углекислого газа и понижение концентрации кислорода в крови приводят к возбуждению дыхательного центра,- к учащению дыхания и увеличению вентиляции легких. Понижение концентрации углекислого газа угнетает дыхательный центр, вентиляция легких при этом уменьшается. Если искусственно, путем усиленных и частых вдохов и выдохов, максимально повысить вентиляцию легких, то содержание углекислоты в крови снизится и может наступить временная остановка дыхания. Этим пользуются ныряльщики, добывающие жемчуг. Произведя перед погружением усиленную вентиляцию легких, они затем задерживают дыхание и могут до нескольких минут находиться под водой.