Дыхание и дыхательные мышцы: механизм вдоха и выдоха
- Физиология
- История физиологии
- Методы физиологии
Физиология входа и выхода
Поддержание постоянства состава альвеолярного воздуха обеспечивается за счет непрерывно осуществляемых дыхательных циклов — вдоха и выдоха. Во время вдоха атмосферный воздух через воздухоносные пути поступает в легкие, при выдохе примерно такой же объем воздуха вытесняется из легких. За счет обновления части альвеолярного воздуха поддерживается его постоянный газовый состав.
Акт вдоха совершается вследствие увеличения объема грудной полости за счет сокращения наружных косых межреберных мышц и других вдыхательных мышц, обеспечивающих отведение ребер в стороны, а также благодаря сокращению диафрагмы, что сопровождается изменением формы ее купола. Диафрагма становится конусовидной, положение сухожильного центра не изменяется, а мышечные участки смещаются в сторону брюшной полости, оттесняя органы назад. При увеличении объема грудной клетки давление в плевральной щели уменьшается, возникает разница между давлением атмосферного воздуха на внутреннюю стенку легких и давлением воздуха в плевральной полости на наружную стенку легких. Давление атмосферного воздуха на внутреннюю стенку легких начинает преобладать и вызывает увеличение объема легких, а следовательно, и поступление атмосферного воздуха в легкие.
Таблица 1. Мышцы, обеспечивающие вентиляцию легкого
Инспираторные мышцы
Экспираторные мышцы (при форсированном выдохе)
диафрагма, наружные межреберные
большие и малые грудные, лестничные, грудино-ключично-сосцевидные, передняя зубчатая
мышцы передней брюшной стенки: прямая, внутренняя и наружная косые и поперечная
Примечание. Принадлежность мышц к основным и вспомогательным группам может меняться в зависимости от типа дыхания.
Когда вдох окончен и дыхательные мышцы расслабляются, ребра и купол диафрагмы возвращаются в положение до вдоха, при этом уменьшается объем грудной клетки, повышается давление в плевральной щели, возрастает давление на наружную поверхность легких, часть альвеолярного воздуха вытесняется и происходит выдох.
Возвращение ребер в положение до вдоха обеспечивается эластическим сопротивлением реберных хрящей, сокращением внутренних косых межреберных мышц, вентральных зубчатых мышц, мышц живота. Диафрагма возвращается в положение до вдоха благодаря сопротивлению стенок живота, органов брюшной полости, смешенных при вдохе назад, и сокращению мышц живота.
Механизм вдоха и выдоха. Дыхательный цикл
Дыхательный цикл включает вдох, выдох и паузу между ними. Его длительность зависит от частоты дыхания и составляет 2,5-7 с. Продолжительность вдоха у большинства людей короче продолжительности выдоха. Длительность паузы очень изменчива, она может отсутствовать между вдохом и выдохом.
Для инициирования вдоха необходимо, чтобы в инспираторном (активирующем вдох) отделе дыхательного центра в продолговатом мозге возник залп нервных импульсов и их посылка по нисходящим путям в составе вентрального и передней части бокового канатиков белого вещества спинного мозга в его шейный и грудной отделы. Эти импульсы должны достигнуть мотонейронов передних рогов сегментов СЗ-С5, формирующих диафрагмальные нервы, а также мотонейронов грудных сегментов Th2-Th6, формирующих межреберные нервы. Активированные дыхательным центром мотонейроны спинного мозга посылают потоки сигналов по диафрагмальному и межреберным нервам к нервно-мышечным синапсам и вызывают сокращение диафрагмальной, наружных межреберных и межхрящевых мышц. Это приводит к увеличению объема грудной полости за счет опускания купола диафрагмы (рис. 1) и движения (подъем с поворотом) ребер. В результате давление в плевральной щели уменьшается (до 6-20 см вод. ст. в зависимости от глубины вдоха), транспульмональное давление возрастает, становится больше сил эластической тяги легких и они растягиваются, увеличивая объем.
Рис. 1. Изменения размеров грудной клетки, объема легких и давления в плевральной щели при вдохе и выдохе
Увеличение объема легких приводит к снижению давления воздуха в альвеолах (при спокойном вдохе оно становится ниже атмосферного на 2-3 см вод. ст.) и атмосферный воздух по градиенту давления поступает в легкие. Происходит вдох. При этом объемная скорость воздушного потока в дыхательных путях (О) будет прямо пропорциональна градиенту давления (ΔР) между атмосферой и альвеолами и обратно пропорциональна сопротивлению (R) дыхательных путей для потока воздуха.
При усиленном сокращении мышц вдоха грудная клетка еще более расширяется и объем легких возрастает. Глубина вдоха увеличивается. Это достигается благодаря сокращению вспомогательных инспираторных мышц, к которым относятся все мышцы, прикрепляющиеся к костям плечевого пояса, позвоночнику или черепу, способные при своем сокращении поднимать ребра, лопатку и фиксировать плечевой пояс с отведенными назад плечами. Важнейшими среди этих мышц являются: большие и малые грудные, лестничные, грудино-клю- чично-сосцсвидные и передние зубчатые.
Механизм выдоха отличается тем, что спокойный выдох происходит пассивно за счет сил, накопленных при вдохе. Для остановки вдоха и переключения вдоха на выдох необходимо прекращение посылки нервных импульсов из дыхательного центра к мотонейронам спинного мозга и мышцам вдоха. Это приводит к расслаблению мышц вдоха, в результате чего объем грудной клетки начинает уменьшаться под влиянием следующих факторов: эластической тяги легких (после глубокого вдоха и эластической тяги грудной клетки), силы тяжести грудной клетки, приподнятой и выведенной из устойчивого положения при вдохе, и давления органов брюшной полости на диафрагму. Для осуществления усиленного выдоха необходима посылка потока нервных импульсов из центра выдоха к мотонейронам спинного мозга, иннервирующим мышцы выдоха — внутренние межреберные и мышцы брюшного пресса. Их сокращение приводит к еще большему уменьшению объема грудной клетки и удалению большего объема воздуха из легких за счет подъема купола диафрагмы и опускания ребер.
Уменьшение объема грудной клетки приводит к снижению транспульмонального давления. Эластическая тяга легких становится больше этого давления и вызывает уменьшение объема легких. Это увеличивает давление воздуха в альвеолах (на 3-4 см вод. ст. больше атмосферного) и воздух по градиенту давления выходит из альвеол в атмосферу. Совершается выдох.
Тип дыхания определяется по величине вклада различных дыхательных мышц в увеличение объема грудной полости и заполнение легких воздухом при вдохе. Если вдох происходит главным образом за счет сокращения диафрагмы и смещения (вниз и вперед) органов брюшной полости, то такое дыхание называют брюшным или диафрагмальным; если же за счет сокращения межреберных мышц — грудным. У женщин преобладает грудной тип дыхания, у мужчин — брюшной. У людей, выполняющих тяжелую физическую работу, как правило, устанавливается брюшной тип дыхания.
Работа дыхательных мышц
Для осуществления вентиляции легких необходимо затрачивать работу, которая выполняется за счет сокращения дыхательных мышц.
При спокойном дыхании в условиях основного обмена на работу дыхательных мышц затрачивается 2-3% от всей энергии, расходуемой организмом. При усиленном дыхании эти затраты могут достигать 30% от уровня энергетических затрат организма. У людей с заболеваниями легких и дыхательных путей эти затраты могут быть еще большими.
Работа дыхательных мышц затрачивается на преодоление эластических сил (легких и грудной клетки), динамических (вязкостных) сопротивлений движению потока воздуха через дыхательные пути, инерционной силы и тяжести смещаемых тканей.
Величина работы дыхательных мышц (W) рассчитывается по интегралу произведения изменения объема легких (V) и внутриплеврального давления (Р):
На преодоление эластических сил расходуется 60-80% от общих затрат W, вязкостных сопротивлений — до 30% W.
Вязкостные сопротивления представлены:
- аэродинамическим сопротивлением дыхательных путей, которое составляет 80-90% суммарных вязкостных сопротивлений и увеличивается при возрастании скорости потока воздуха в дыхательных путях. Объемная скорость этого потока рассчитывается по формуле
где Рa — разность между давлением в альвеолах и атмосфере; R — сопротивление дыхательных путей.
При дыхании через нос оно составляет около 5 см вод. ст. л -1 *с -1 , при дыхании через рот — 2 см вод. ст. л -1 *с -1 . На трахею, долевые и сегментарные бронхи приходится в 4 раза большее сопротивление, чем на более дистальные участки дыхательных путей;
- сопротивлением тканей, которое составляет 10-20% от общего вязкостного сопротивления и обусловлено внутренним трением и неупругой деформацией тканей грудной и брюшной полости;
- инерционным сопротивлением (1-3% от общего вязкостного сопротивления), обусловленным ускорением объема воздуха в дыхательных путях (преодоление инерции).
При спокойном дыхании работа по преодолению вязкостных сопротивлений незначительна, но при усиленном дыхании или при нарушении проходимости дыхательных путей может резко возрастать.
Эластическая тяга легких и грудной клетки
Эластическая тяга легких — сила, с которой легкие стремятся сжаться. Две трети эластической тяги легких обусловлены поверхностным натяжением сурфактанта и жидкости внутренней поверхности альвеол, около 30% создается эластическими волокнами легких и примерно 3% тонусом гладко- мышечных волокон внутрилегочных бронхов.
Эластическая тяга легких — сила, с которой ткань легкого противодействует давлению плевральной полости и обеспечивает спадение альвеол (обусловлена наличием в стенке альвеол большого количества эластических волокон и поверхностным натяжением).
Величина эластической тяги легких (Е) обратно пропорциональна величине их растяжимости (Сл):
Растяжимость легких у здоровых людей составляет 200 мл/см вод. ст. и отражает увеличение объема легких (V) в ответ на возрастание транспульмонального давления (Р) на 1 см вод. ст.:
При эмфиземе легких их растяжимость увеличивается, при фиброзе уменьшается.
На величину растяжимости и эластической тяги легких сильное влияние оказывает наличие на внутриальвеолярной поверхности сурфактанта, представляющего собой структуру из фосфолипидов и белков, образуемых альвеолярными пневмоцитами 2-го типа.
Сурфактант играет важную роль в поддержании структуры, свойств легких, облегчении газообмена и выполняет следующие функции:
- снижает поверхностное натяжение в альвеолах и увеличивает растяжимость легких;
- препятствует слипанию стенок альвеол;
- увеличивает растворимость газов и облегчает их диффузию через стенку альвеолы;
- препятствует развитию отека альвеол;
- облегчает расправление легких при первом вдохе новорожденного;
- способствует активации фагоцитоза альвеолярными макрофагами.
Эластическая тяга грудной клетки создастся за счет эластичности межреберных хрящей, мышц, париетальной плевры, структур соединительной ткани, способных сжиматься и расширяться. В конце выдоха сила эластичной тяги грудной клетки направлена наружу (в сторону расширения грудной клетки) и максимальна по величине. При развитии вдоха она постепенно уменьшается. Когда вдох достигает 60-70% от его максимально возможной величины, эластическая тяга грудной клетки становится равной нулю, а при дальнейшем углублении вдоха направлена внутрь и препятствует расширению грудной клетки. В норме растяжимость грудной клетки (С|к) приближается к 200 мл/см вод. ст.
Общая растяжимость грудной клетки и легких (С0) вычисляется по формуле 1/С0 = 1/Cл + 1 /Сгк. Средняя величина С0 составляет 100 мл/см вод. ст.
В конце спокойного выдоха величины эластической тяги легких и грудной клетки равны, но противоположны по направленности. Они уравновешивают друг друга. В это время грудная клетка находится в наиболее устойчивом положении, которое называют уровнем спокойного дыхания и принимают за точку отсчета при различных исследованиях.
Отрицательное давление в плевральной щели и пневмоторакс
Грудная клетка образует герметичную полость, обеспечивающую изоляцию легких от атмосферы. Легкие покрывает листок висцеральной плевры, а внутреннюю поверхность грудной клетки — листок париетальной плевры. Листки переходят один в другой у ворот легкого и между ними образуется щелевидное пространство, заполненное плевральной жидкостью. Часто это пространство называют плевральной полостью, хотя полость между листками образуется лишь в особых случаях. Слой жидкости в плевральной щели несжимаем и нерастяжим и плевральные листки не могут отойти друг от друга, хотя способны легко скользить вдоль (подобно двум стеклам, приложенным смоченными поверхностями, их трудно разъединить, но легко смещать вдоль плоскостей).
При обычном дыхании давление между плевральными листками ниже, чем атмосферное; его называют отрицательным давлением в плевральной щели.
Причинами возникновения отрицательного давления в плевральной щели являются наличие эластической тяги легких и грудной клетки и способность плевральных листков захватывать (сорбировать) молекулы газов из жидкости плевральной щели или воздуха, попадающего в нее при ранениях грудной клетки или при проколах с лечебной целью. Из-за наличия отрицательного давления в плевральной щели в нее идет постоянная фильтрация небольшого количества газов из альвеол. В этих условиях сорбционная активность плевральных листков предотвращает накопление в ней газов и предохраняет легкие от спадания.
Важная роль отрицательного давления в плевральной щели состоит в удерживании легких в растянутом состоянии даже во время выдоха, что необходимо для заполнения ими всего объема грудной полости, определяемого размерами грудной клетки.
У новорожденного соотношение объемов легочной паренхимы и грудной полости больше, чем у взрослых, поэтому в конце спокойного выдоха отрицательное давление в плевральной щели исчезает.
У взрослого человека в конце спокойного выдоха отрицательное давление между листками плевры составляет в среднем 3-6 см вод. ст. (т.е. на 3-6 см меньше, чем атмосферное). Если человек находится в вертикальном положении, то отрицательное давление в плевральной щели вдоль вертикальной оси тела значительно различается (изменяется на 0,25 см вод. ст. на каждый сантиметр высоты). Оно максимально в области верхушек легких, поэтому при выдохе они остаются более растянутыми и при последующем вдохе их объем и вентиляция увеличиваются в небольшой степени. В области основания легких величина отрицательного давления может приближаться к нулю (или оно даже может стать положительным в случае потери легкими эластичности из-за старения или заболеваний). Своей массой легкие давят на диафрагму и прилежащую к ней часть грудной клетки. Поэтому в области основания в конце выдоха они менее всего растянуты. Это создаст условия для их большего растяжения и усиленной вентиляции при вдохе, увеличения газообмена с кровью. Под влиянием силы тяжести к основанию легких притекает больше крови, кровоток в этой зоне легких превышает вентиляцию.
У здорового человека лишь при форсированном выдохе давление в плевральной щели может стать больше атмосферного. Если же выдох производится с максимальным усилием в малое по объему замкнутое пространство (например, в прибор пневмотонометр), то давление в плевральной полости может превысить 100 см вод. ст. С помощью такого дыхательного маневра пневмотонометром определяют силу мышц выдоха.
В конце спокойного вдоха отрицательное давление в плевральной щели составляет 6-9 см вод. ст., а при максимально интенсивном вдохе может достигать большей величины. Если же вдох осуществляется с максимальным усилием в условиях перекрытия дыхательных путей и невозможности поступления воздуха в легкие из атмосферы, то отрицательное давление в плевральной щели на короткое время (1-3 с) достигает 40-80 см вод. ст. С помощью такого теста и прибора пневмогонометра определяют силу мышц вдоха.
При рассмотрении механики внешнего дыхания учитывается также транспульмональное давление — разность между давлением воздуха в альвеолах и давлением в плевральной щели.
Пневмотораксом называют поступление воздуха в плевральную щель, приводящее к спадению легких. В нормальных условиях, несмотря на действие сил эластической тяги, легкие остаются расправленными, так как из-за наличия в плевральной щели жидкости листки плевры не могут разъединиться. При попадании в плевральную щель воздуха, который может быть сжат или расширен в объеме, степень отрицательного давления в ней уменьшается или оно становится равным атмосферному. Под действием эластических сил легкого висцеральный листок отгягивастся от париетального и легкие уменьшаются в размере. Воздух может попасть в плевральную щель через отверстие поврежденной грудной стенки или через сообщение поврежденного легкого (например, при туберкулезе) с плевральной щелью.
источник
ДЫХАТЕЛЬНЫЕ МЫШЦЫ
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 мышцможно также отнести:
8) мышцы, разгибающие позвоночный столб в грудном его отделе, из которых наибольшее значение имеет мышца, выпрямляющая позвоночник.
Косвенно в расширении грудной клетки участвуют:
1) верхняя часть трапециевидной мышцы, способствующая подниманию латерального угла лопатки и вместе с тем оттягиванию кверху места прикрепления малой грудной мышцы;
2) ромбовидные мышцы, которые, поднимая лопатку, через нее и через малую грудную, а отчасти и через переднюю зубчатую, способствуют подниманию ребер;
3) мышца, поднимающая лопатку;
4) ключичная головка грудино-ключично-сосцевидной мышцы. Из этого перечня видно, что при форсированном вдохе в механизме дыхания участвует значительное количество мышц. Мышцами, работающими при выдохе, являются:
1) мышцы живота — непосредственные антагонисты диафрагмы:
источник
Дыхательные мышцы и механизм вдоха-выдоха
В предыдущей статье Вы могли прочитать о внешнем дыхании, строении легких и грудной клетки.
В этой статье вы узнаете: какие мышцы задействованы в дыхании и механизм вдоха-выдоха.
Все начинается с вдоха…
Для того чтобы вдохнуть воздух, нам необходимо создать в легких давление более низкое, чем атмосферное. Чтобы выдохнуть — создать более высокое, чем в атмосфере. Реально это сводится к тому, что вдох обеспечивается увеличением объема грудной клетки, а выдох — уменьшением объема. Все вроде бы просто. На самом деле большая часть усилий дыхания расходуется на вдох — в обычных условиях выдох осуществляется за счет упругих свойств легких и использования вездесущей силы тяжести.
Дыхательные мышцы
Усилия вдоха создают дыхательные мышцы вдоха (инспираторные мышцы). Их функции и названия нам еще понадобятся дальше — когда мы будем рассматривать подготовку мышц тела к дыхательным упражнениям, поэтому постарайтесь разобраться в этом.
Основной мышцей вдоха является диафрагма— мышечно-сухожильная перегородка между полостью грудной клетки и брюшной полости. Очень хочется обратить внимание на один существенный факт: диафрагма — один из важнейших органов нашего здоровья. Заметьте — не нашего тела, а нашего здоровья. По большому счету здоровье опирается на позвоночник, а создается диафрагмой. При условии, конечно, что голова здорова…
В результате сокращения мышечных волокон наружных частей диафрагмы верхняя ее часть, включающая сухожильный центр, смещается вниз. При этом несжимаемые органы брюшной полости оттесняются вниз и в стороны, растягивая стенки брюшной полости. При спокойном вдохе купол диафрагмы спускается приблизительно на 1.5 см, соответственно увеличивается вертикальный размер грудной полости. При этом нижние ребра несколько расходятся, увеличивая и обхват грудной клетки, что особенно заметно в нижних отделах.
Рис. 4. Изменения объема грудной клетки и положения диафрагмы при спокойном вдохе (сплошные линии — выдох, пунктирные — вдох)
Кроме диафрагмы, в увеличении объема грудной клетки принимают участие также наружные косые межреберные и межхрящевые мышцы. Вследствие косого направления волокон в этих мышцах расстояние от места прикрепления ребер к позвоночнику и хрящей к грудине больше у нижних ребер, чем у верхних. Поэтому момент силы, определяющий движение рычагов, оказывается большим для нижнего ребра или хряща — из-за этого нижнее ребро как бы «тянется» за верхним. В результате подъема ребер увеличивается смещение грудины вперед и отхождение боковых частей ребер в стороны.
При очень глубоком интенсивном дыхании или при повышении сопротивления вдоху в процесс увеличения объема грудной клетки включается ряд вспомогательных дыхательных мышц, которые могут поднимать ребра: лестничные, большая и малая грудные, передняя зубчатая. К вспомогательным мышцам вдоха относятся также мышцы, разгибающие грудной отдел позвоночника и фиксирующие плечевой пояс при опоре на откинутые назад руки(трапециевидная, ромбовидные, поднимающая лопатку).
Как мы уже говорили, спокойный вдох протекает пассивно, практически на фоне расслабления мышц вдоха. При активном интенсивном выдохе «подключаются» мышцы брюшной стенки (косые, поперечная и прямая), в результате чего объем брюшной полости уменьшается и повышается давление в ней. давление передается на диафрагму и поднимает ее. Вследствие сокращения внутренних косых межреберных мышц происходит опускание ребер и сближение их краев. К вспомогательным мышцам выдоха относятся также мышцы, сгибающие позвоночник.
Как мы уже говорили, легкие и внутренние стенки грудной полости покрыты серозной оболочкой — плеврой. Между листками висцеральной и париетальной плевры имеется узкая (5-10 мкм) щель, содержащая серозную жидкость, по составу сходную с лимфой. Благодаря этому легкие постоянно находятся в растянутом состоянии.
Если в плевральную щель ввести иглу, соединенную с манометром, можно установить, что давление в ней ниже атмосферного. Отрицательное давление в плевральной щели обусловлено эластической тягой легких, то есть постоянным стремлением легких уменьшить свой объем.
Эластическая тяга легких обусловлена тремя факторами:
1) упругостью ткани стенок альвеол вследствие наличия в них эластичных волокон;
2) тонусом бронхиальных мышц;
3) поверхностным натяжением пленки жидкости, покрывающей внутреннюю поверхность альвеол.
В плевральной щели в обычных условиях не бывает газов. Если ввести некоторое количество воздуха в плевральную щель, он постепенно рассосется. Если в плевральную щель попадает небольшое количество воздуха, то образуется пневмоторакс — 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 внутри-грудных операциях, давление вокруг легкого становится равным атмосферному и легкое спадается полностью. Его вентиляция прекращается, несмотря на работу дыхательных мышц.
Мышцы, принимающие участие в акте дыхания
Такой пневмоторакс называется открытым. Двусторонний открытый пневмоторакс без экстренной помощи приводит к смерти. Необходимо либо срочно начать искусственное дыхание ритмическим нагнетанием воздуха в легкие через трахею, либо немедленно герметизировать плевральную полость.
Дыхательные движения
Физиологическое описание нормы дыхательных движений не совсем соответствует тому, что мы можем наблюдать у себя и своих знакомых. Мы можем увидеть как дыхание, обеспечиваемое в основном диафрагмой, так и дыхание, обеспечиваемое в основном работой межреберных мышц. И это — в пределах нормы. Мышцы плечевого пояса чаще подключаются при серьезных заболеваниях или интенсивной работе, но почти никогда — у относительно здоровых людей в нормальном состоянии.
Дыхание, обеспечиваемое в основном движениями диафрагмы. характерно больше для мужчин. В норме вдох сопровождается незначительным выпячиванием брюшной стенки, выдох — незначительным ее втяжением. Это брюшной тип дыхания в его прямом варианте.
Однако реже, но все же достаточно часто, встречается парадоксальный или обратный тип брюшного дыхания, при котором брюшная стенка на вдохе втягивается, а на выдохе — выпячивается. Этот тип дыхания обеспечивается исключительно диафрагмой, без подключения движения органов в брюшной полости. Это дыхание также чаще встречается у мужчин.
У женщин чаще всего встречается грудной тип дыхания, обеспечиваемый в основном работой межреберных мышц. Это может быть связано с биологической готовностью женщины к материнству и, как следствие, с затрудненностью брюшного дыхания при беременности. При этом типе дыхания наиболее заметные движения совершает грудина и ребра.
Дыхание, при котором активно движутся плечи и ключицы, обеспечивается работой мышц плечевого пояса. Вентиляция легких при этом малоэффективна и касается только верхушек легких. Поэтому такой тип дыхания называется верхушечным. В обычных условиях такой тип дыхания практически не встречается и используется либо в ходе тех или иных гимнастик или развивается при серьезных заболевания (не только легких!).
Материал подготовил: Atamovich
Источник: Медведев Б.А.
«Животворящее дыхание. Дыхательные практики, которые всегда работают»
источник
Дыхательные мышцы и дыхательные движения
Дыхательные мышцы — 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.
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. Благодаря вертикальному положению тела человека при каждом движении ребер и грудины меняется центр тяжести тела и возникает необходимость приспособить к этому разные мышцы.
При спокойном дыхании у человека обычно достаточно «эластических» свойств и веса переместившихся тканей, чтобы вернуть их в положение, предшествующее вдоху. 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.
Расширение легкого временно снижает общее внутрилегочное (альвеолярное) давление. Оно равно атмосферному, когда воздух не движется, а голосовая щель открыта. Оно ниже атмосферного, пока легкие не наполнятся при вдохе, и выше атмосферного при выдохе. Внутриплевральное давление тоже меняется на протяжении дыхательного движения; но оно всегда ниже атмосферного, т. е. всегда отрицательно.
2.3. Изменения объема легких, легочное дыхание
У человека легкие занимают около 6% объема тела независимо от его веса. Объем легкого меняется при вдохе не всюду одинаково. Для этого имеются три главные причины. Во-первых, грудная полость увеличивается неравномерно во всех направлениях. Во-вторых, не все части легкого одинаково растяжимы. В-третьих, предполагается существование гравитационного эффекта, который способствует смещению легкого вниз.
Объем воздуха, вдыхаемый при обычном (неусиленном) вдохе и выдыхаемый при обычном (неусиленном) выдохе, называется дыхательным воздухом. Объем максимального выдоха после предшествовавшего максимального вдоха называется жизненной емкостью. Она не равна всему объему воздуха в легком (общему объему легкого), поскольку легкие полностью не спадаются. Объем воздуха, который остается в наспавшихся легких, называется остаточным воздухом. Имеется дополнительный объем, который можно вдохнуть при максимальном усилии после нормального вдоха. А тот воздух, который выдыхается максимальным усилием после нормального выдоха, это резервный объем выдоха. Функциональная остаточная емкость состоит из резервного объема выдоха и остаточного объема. Это тот находящийся в легких воздух, в котором разбавляется нормальный дыхательный воздух. Вследствие этого состав газа в легких после одного дыхательного движения обычно резко не меняется.
Газ является таким состоянием вещества, при котором оно равномерно распределяется по ограниченному объему. В газовой фазе взаимодействие молекул между собой незначительно. Когда они сталкиваются со стенками замкнутого пространства, их движение создает определенную силу; эта сила, приложенная к единице площади, называется давлением газа и выражается в миллиметрах ртутного столба, давление газа пропорционально числу молекул и их средней скорости. При комнатной температуре давление какого-либо вида молекул; например, O2 или N2, не зависит от присутствия молекул другого газа. Общее измеряемое давление газа равно сумме давлений отдельных видов молекул (так называемых парциальных давлений).
Газообмен в легких между альвеолами и кровью происходит путем диффузии. Диффузия возникает в силу постоянного движения молекул газа и обеспечивает перенос молекул из области более высокой их концентрации в область, где их концентрация ниже.
Вентиляция лёгких – периодическая смена воздуха в лёгких, обеспечивающая обновление газового состава в альвеолах. Зависит от частоты дыхательных движений и объёма вдыхаемого воздуха.
Таким образом,транспорт O2 из крови в те участки ткани, где он используется, происходит путем простой диффузии.
Дыхательный центр – зона мозга, где находятся нейроны, регулирующие дыхание. Таких зон в головном мозге несколько, причём основные находятся в продолговатом мозге. Выделяют центр вдоха и центр выдоха. При возникновении нарушений в них наблюдается остановка дыхательных движений.
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:
Лучшие изречения: Как то на паре, один преподаватель сказал, когда лекция заканчивалась — это был конец пары: «Что-то тут концом пахнет». 8448 — 
| 8054 — 
или читать все.
85.95.179.227 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.
Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно
источник