Физиология внешнего дыхания

Внешнее дыхание осуществляется циклически; каждый дыхательный цикл (его продолжительность составляет 3-5 с, осуществляется с частотой 16-18 циклов в минуту) включает вдох (инспирацию) и выдох (экспирацию); причем продолжительность экспирации, как правило, больше таковой инспирации. Вдох всегда осуществляется активно (т.е. с участием определенных инспираторных мышц), а выдох при спокойном дыхании происходит пассивно за счет эластической энергии, накопленной в момент предшествующего вдоха; при форсированном (глубоком) дыхании выдох, подобно вдоху, может быть активным (т.е. в его осуществлении принимают участие определенные экспираторные мышцы). В момент вдоха (инспирации) увеличивается объем грудной полости и, как следствие, понижается давление в ней. Органы грудной полости (прежде всего легкие) в момент вдоха подвергаются некоторому растяжению, что приводит к падению давления в них, и воздух по градиенту давления (пассивно) следует из окружающей среды (где его давление равно атмосферному) по воздухоносным путям в растянутые легкие (давление в которых в момент вдоха становится чуть ниже атмосферного). К группе инспираторных мышц относятся те скелетные мышцы, в результате сокращения которых объем грудной полости увеличивается. Главными инспираторными мышцами (т.е. теми, которые своим сокращением преимущественно и обеспечивают вдох) являются:

Ø диафрагма (находится на границе грудной и брюшной полостей, имеет форму купола, вершина которого обращена в грудную полость; в центре диафрагмы расположен ее сухожильный центр, к которому крепятся скелетные мышечные волокна, расходящиеся в радиальном направлении и другим своим концом фиксирующиеся к ребрам, грудине или позвоночнику), сокращение мышечных волокон диафрагмы сопровождается опусканием ее купола примерно на 1 см книзу (т.е. в сторону грудной полости), что увеличивает объем грудной полости и уменьшает давление в ней (при этом давление в брюшной полости, напротив, повышается)

Ø наружные косые межреберные и межхрящевые мышцы (при сокращении обеспечивают некоторое приподнимание ребер и грудины, что сопровождается увеличением размеров и объема грудной клетки и падением давления в ней).

При спокойном дыхании вдох осуществляется преимущественно за счет сокращения либо диафрагмы (диафрагмальный или брюшной тип дыхания) либо наружных межреберных мышц (реберный или грудной тип дыхания).

Рис. 5. Схема положения грудной клетки и диафрагмы (3) при выдохе и вдохе

1 – наружные межреберные мышцы

2 – внутренние межреберные мышцы

Выдох (экспирация) при спокойном дыхании осуществляется пассивно за счет эластической энергии, накопленной в момент предыдущего вдоха. Дело в том, что при своем сокращении инспираторные мышцы преодолевают ряд сил сопротивления:

Ø тяжесть поднимаемой кверху грудной клетки

Ø эластическое сопротивление реберных хрящей

Ø сопротивление стенок живота и органов брюшной полости, оттягиваемых книзу опускающимся куполом диафрагмы.

Именно под влиянием этих сил по окончании вдоха (сокращения инспираторных мышц) ребра опускаются, и купол диафрагмы приподнимается, что приводит к уменьшению объема грудной полости и повышению давления в ней. Легкие в момент выдоха также уменьшаются в объеме (несколько сжимаются), в результате чего давление в них повышается (и становится чуть выше атмосферного), и воздух по градиенту давления выходит из легких в окружающую среду.

При форсированном выдохе к перечисленным силам, уменьшающим объем грудной клетки, присоединяется сокращение экспираторных мышц, результатом которого является уменьшение объема самой грудной полости (внутренние косые межреберные и межхрящевые мышцы, мышцы брюшного пресса и некоторые другие).

Важными показателями внешнего дыхания являются следующие легочные объемы:

Ø дыхательный объем – количество воздуха, которое человек вдыхает или выдыхает при спокойном дыхании (в среднем составляет 500 мл)

Ø резервный объем вдоха ( или дополнительный объем ) – то количество воздуха, которое может вдохнуть человек после спокойного вдоха (в среднем составляет 3000 мл), соответственно сумма дыхательного объема и резервного объема вдоха составляет емкость вдоха (в среднем 3500 мл)

Ø резервный объем выдоха – то количество воздуха, которое может выдохнуть человек после спокойного выдоха (в среднем составляет 1300 мл), соответственно сумма дыхательного объема и резервного объема выдоха составляет емкость выдоха (в среднем 1800 мл)

Ø жизненная емкость легких (ЖЕЛ) – максимально возможное количество воздуха, которое может быть выведено из легких после максимально возможного вдоха Жизненная емкость легких является суммой дыхательного объема, резервного объема вдоха и выдоха и в среднем составляет 4800 мл

Ø остаточный объем – то количество воздуха, которое остается в легких после максимально возможного выдоха (в среднем 1200 мл), благодаря остаточному объему легкие даже после глубокого выдоха не спадаются

Ø минутный объем дыхания (МОД) – количество воздуха, которое вдыхает или выдыхает человек за 1 минуту. Данный показатель определяется как произведение дыхательного объема на частоту дыхания (в норме находится в пределах от 12 до 18 дыхательных циклов в минуту) и среднем составляет 6-9 л/мин. При частом и поверхностном дыхании (когда дыхательный объем уменьшается, а МОД поддерживается на нормальном уровне за счет увеличения частоты дыхательных движений) большая, чем в случае нормального или глубокого дыхания, часть минутного его объема расходуется на вентиляцию анатомически мертвого пространства и меньшая – на вентиляцию собственно респираторного отдела.

Рис. 6. Спирограмма человека (запись легочных объемов человека)

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: