Органы дыхания. Динамика процессов
Кислород воздуха попадает в кровь, а углекислый газ выводится из организма благодаря наличию органов дыхания, к которым относятся легкие и связывающая их с атмосферным воздухом система воздухоносных путей. Они представлены полостью носа, рта (если дыхание осуществляется через рот), глоткой, гортанью, трахеей и бронхами.
Вдыхаемый воздух из носовой или ротовой полости проходит через глотку и попадает в гортань. Голосовая щель, соединяющая их, защищена специальным хрящом — надгортанником предотвращающим попадание пищи в дыхательные пути во время еды. В гортани находятся располагающиеся горизонтально в два ряда эластичные перепонки — голосовые связки. При звукообразовании они напряжены, а голосовая щель закрыта и открывается лишь на короткое время под давлением выдыхаемого воздуха. Изменение натяжения голосовых связок вызывает изменение частоты их колебания при прохождении воздуха, а следовательно, и высоты звука.
Следующим отделом воздухоносных путей является трахея. Ее стенки укреплены хрящами в виде незамкнутых колец, разрезом обращенных к пищеводу. Трахея делится на два бронха, каждый из которых разветвляется на более мелкие. Правый дает начало трем бронхам, идущим в три доли правого легкого, а левый — двум, направляющимся в две доли левого легкого. В обоих легких каждый бронх образует многочисленные бронхиолы. Стенки последних, в отличие от бронхов, уже не имеют хрящей и состоят только из гладкой мускулатуры и соединительной ткани, содержащей эластические волокна. Самые мелкие из бронхиол — респираторные — переходят в альвеолярные ходы, сообщающиеся с альвеолярными мешочками, содержащими альвеолы. Внутренняя поверхность альвеол выстлана эпителиальными клетками, покрытыми слоем жидкости (сурфактанта). Последняя имеет важное значение в транспорте 02, т. к. он лучше растворяется в фосфолипидах, входящих в состав сурфактанта, чем в воде. Наружная поверхность альвеол оплетена сетью многочисленных капилляров. Их стенки содержат эластические волокна и коллаген, придающие им гибкость.
При газообмене кислород, содержащийся в воздухе, диффундирует через клетки эпителия стенок альвеол (предварительно растворяясь в слое сурфактанта) и эндотелий капилляров и попадает в плазму крови. Там он соединяется с гемоглобином эритроцитов и в таком виде транспортируется к местам потребления. Углекислый же газ, доставляемый с кровью к легким, высвобождается там и выводится из организма во время выдоха.
Диффузия дыхательных газов и их обмен между альвеолярным воздухом и кровью осуществляются за счет разности их парциального давления в альвеолах и напряжения в крови. Парциальное давление газа в газовой смеси пропорционально его процентному содержанию в ней и общему давлению в смеси. А напряжение газа в жидкости — это та сила, с которой молекулы газа стремятся выйти из раствора. Поскольку напряжение 02 в венозной крови, поступающей к капиллярам малого круга кровообращения, ниже его парциального давления в альвеолярной смеси газов, кислород диффундирует в кровь. Напряжение С02, напротив, выше, чем его парциальное давление в альвеолах, и он переходит из крови легочных капилляров в альвеолярный воздух. Эти же механизмы лежат и в основе обмена газов между кровью капилляров большого круга кровообращения и тканями.
Та часть дыхательной системы, где не происходит газообмена, называется функциональным (или физиологическим) мертвым пространством. В него входит часть альвеолярного пространства, которое вентилируется, но не омывается кровью, и анатомическое мертвое пространство, к которому относится просвет воздухоносных путей вплоть до перехода бронхиол в альвеолы. Несмотря на то, что в анатомическом мертвом пространстве не осуществляется, собственно, процесс газообмена, оно выполняет, помимо вентиляции легких, ряд важных вспомогательных функций. Благодаря наличию ресничного эпителия, а также клеток, выделяющих слизь и серозную жидкость, в стенках воздухоносных путей происходит фильтрация воздуха и очистка его от пыли и других инородных частиц. Кроме того, воздух здесь увлажняется и согревается.
Легкие находятся в грудной клетке и отделены от ее стенок плевральной полостью, которая образована двумя листками тонкой эластичной оболочки — плевры. Один из них (париетальный) выстилает внутреннюю поверхность грудной клетки, а другой (висцеральный) покрывает сами легкие. Пространство между листками плевры непроницаемо для воздуха и заполнено жидкостью, уменьшающей трение между ними во время дыхательных движений. Давление в плевральной полости ниже атмосферного, поэтому легкие всегда находятся в расправленном состоянии.
Поступление воздуха в легкие и его изгнание из них происходит в результате вдоха и выдоха, осуществляемых благодаря работе дыхательной мускулатуры.
При вдохе сокращаются инспираторные мышцы (наружные межреберные и диафрагма). В расслабленном диафрагма представляет собой купол, от которого радиально отходят мышечные волокна. Она отделяет полость грудной клетки от брюшной полости. При сокращении диафрагма становится более плоской, опускаясь в среднем на 3—4 см. Сокращение наружных межреберных мышц обеспечивает приподнимание ребер. Выдох обычно представляет собой процесс расслабления мышц, участвующих в организации вдоха Интенсивный выдох сопровождается сокращением внутренних межреберных мышц и мышц брюшной стенки.
Различают брюшное и грудное дыхание..
Интервал от начала одного вдоха до начала следующего составляет дыхательный цикл. Его продолжительность в среднем 3—5 секунд. Уровень вентиляции легких, определяемый частотой и глубиной дыхания.
Для описания величин, связанных с вентиляцией легких, наиболее часто применяют следующие показатели:
♦ дыхательный объем (количество воздуха, которое человек вдыхает и выдыхает при спокойном дыхании; составляет около 0,5 л);
♦ жизненная емкость легких (наибольшее количество воздуха, выдыхаемого после максимального вдоха, фактически является показателем подвижности легких и грудной клетки);
♦ функциональная остаточная емкость (количество воздуха, остающегося в легких после спокойного выдоха);
♦ общая емкость легких (количество воздуха, содержащееся в легких на уровне максимального вдоха);
♦ остаточный объем (количество воздуха, остающееся в легких после максимального выдоха).
Придаточные полости носа у детей развиты слабо. Развитие миндалин идет очень быстро на втором году жизни, к 4 достигает максимума. Бронхи узкие , хрящи мягкие, мышцы развиты слабо. Слизистая сильно снабжается кровью.