Содержание:
Биомеханика дыхательного акта. Аппарат вентиляции состоит из двух анатомо-физиологических образований:
1) Грудной клетки с дыхательными мышцами, 2) Легкие с дыхательными путями.
Грудной отдел позвоночника и грудины с укрепленными на них 12 парами ребер и дыхательными мышцами наряду с диафрагмой образуют жесткий, подвижный, обладающий эластичностью футляр для легких, который изменяет свой объем вследствие сокращений дыхательных мышц. Дыхательные мышцы, благодаря которым осуществляются периодические изменения объема грудной клетки, относятся к поперечнополосатой скелетной мускулатуре, но они отличаются от других скелетных мышц. Вопервых, это единственные скелетные мышцы, от которых зависит жизнь; поэтому на протяжении всей жизни они должны ритмически сокращаться. Вовторых, они находятся как под произвольным, так и непроизвольным контролем.
Различают основные и вспомогательные дыхательные мышцы. К первым относят диафрагму и межреберные мышцы, обеспечивающие вентиляцию легких в физиологических условиях. К вспомогательным относят мышцы шеи, часть мышц верхнего плечевого пояса, мышцы брюшного пресса, принимающие участие в форсированном вдохе или выдохе в обстоятельствах, затрудняющих вентиляцию легких. Легкие, находящиеся внутри грудной клетки, отделены от ее стенок плевральной полостью (щелью). В грудной клетке они находятся в растянутом состоянии. За счет того, что легкие обладают эластичностью (эластичность — сочетание растяжимости и упругости), давление в межплевральном щелевидном пространстве (так называемое плевральное давление) меньше альвеолярного на величину, обусловленную эластической тягой легких. Давление в плевральной щели может быть измерено путем прокола грудной стенки полой иглой, соединенной с манометром. Как только игла попадает в плевральное пространство, манометр показывает давление ниже атмосферного. Плевральное давление поэтому часто называют отрицательным, принимая уровень атмосферного давления за нуль. После спокойного выдоха оно ниже атмосферного примерно на 6 мм рт.ст., а во время спокойного вдоха — на 9 мм рт.ст. Отрицательное давление в плевральной полости стремится сжать грудную клетку, а эластическая тяга самой грудной клетки направлена в противоположную от тяги легких сторону (что облегчает вдох). Соотношение указанных сил определяет уровень спокойного дыхания и величину объема воздуха в легких после выдоха — так называемую функциональную остаточную емкость. Когда глубина вдоха становится выше 70% жизненной емкости, эластичность грудной клетки начинает противодействовать вдоху и ее тяга уже направлена в ту же сторону, что и эластическая тяга легочной ткани.
Читайте также:
Акт вдоха совершается в результате увеличения объема грудной полости, происходящего при подъеме ребер и опускании купола диафрагмы. Диафрагма является наиболее сильной мышцей вдоха, обеспечивающей примерно 2/3 вентиляции. При сокращении купол диафрагмы уплощается и объем грудной полости увеличивается по вертикали. Приподнимание ребер при вдохе осуществляется за счет сокращения наружных межреберных мышц. Эти мышцы при сокращении должны были бы сближать ребра, так как сила, прилагаемая к точкам прикрепления на верхних и нижних ребрах, одинакова. Но при косом расположении этих мышц плечо и момент силы у верхнего ребра всегда меньше, чем у нижнего. Поэтому при сокращении мышц ребра приподнимаются, что увеличивает сечение грудной клетки как в передне-заднем, так и ь поперечном направлении. Увеличение объема грудной клетки при сокращении мышц вдоха приводит к уменьшению давления в плевральной полости. В результате этого воздух в легких расширяется, а давление его становится ниже атмосферного. Вследствие образующейся разности между давлением в окружающей среде и в альвеолах наружный воздух поступает по трахеобронхиальным путям в альвеолы. Во время вдоха мышцы преодолевают ряд сил:
- эластическое сопротивление грудной клетки (после достижения 70% жизненной емкости) и внутренних органов, отдавливаемых книзу диафрагмой;
- эластическое сопротивление легких;
- динамическое (вязкое) сопротивление всех перемещаемых тканей;
- аэродинамическое сопротивление дыхательных путей;
- тяжесть перемещаемой части грудной клетки;
- силы, обусловленные инерцией перемещаемых масс.
Энергия мышц, затраченная на преодоление всех видов динамического сопротивления (обусловленного трением), переходит в тепло и в дальнейшем процессе дыхания не участвует. Остальная часть энергии мышц переходит в потенциальную энергию растяжения всех эластических тканей и потенциальную энергию тяжести перемещаемой части грудной клетки.
При расслаблении мышц вдоха под действием эластических сил грудной клетки и внутренних органов и силы тяжести грудной клетки ее объем уменьшается — происходит выдох, который при спокойном дыхании является пассивным актом. При активном форсированном выдохе к перечисленным силам присоединяется сокращение внутренних межреберных мышц и мышц брюшного пресса.
Уменьшение объема грудной клетки при выдохе приводит к повышению плеврального давления. В результате этого и под действием эластической тяги легких воздух в альвеолах сжимается, его давление становится выше атмосферного, и он начинает выходить наружу. Когда эластическая тяга легких уравновесится понижающимся давлением в плевральной полости, выдох заканчивается.
Таким образом, действие дыхательных мышц на легкие осуществляется не непосредственно, а через изменение давления в плевральной полости. Непосредственной же причиной движения воздуха через дыхательные пути при вдохе и выдохе являются колебания альвеолярного давления.
Читайте также:
В зависимости от того, связано ли расширение грудной клетки при нормальном дыхании преимущественно с поднятием ребер или уплощением диафрагмы, различают грудной (реберный) и брюшной типы дыхания.
При грудном типе дыхание обеспечивается, в основном, за счет работы межреберных мышц, а диафрагма смещается пассивно в соответствии с изменением внутригрудного давления.
При брюшном типе дыхания в результате мощного сокращения диафрагмы не только понижается внутриплевральное давление, но и одновременно повышается внутрибрюшное. Этот тип дыхания более эффективен, так как при нем сильнее вентилируются легкие и облегчается венозный возврат крови от органов брюшной полости к сердцу.
Если вскрыть грудную клетку — произвести пневмоторакс, то стремление легких к спадению за счет их эластической тяги проявится в полной мере — легкие займут так называемый объем коллапса, который значительной меньше, чем остаточный объем. Вентиляция легких при разгерметизации плевральной полости становится невозможной, поскольку при изменении объема грудной клетки воздух движется не через дыхательные пути, а через искусственно созданное отверстие в стенке грудной клетки. Соответственно структурным и функциональным характеристикам легкие делят на:
воздухопроводящие (дыхательные) пути и альвеолы, составляющие респираторную зону, в которой непосредственно осуществляется газообмен (рис.8.2).

Основная функция воздухопроводящих путей состоит в доставке воздуха в респираторную зону. Воздухоносные пути подразделяют на верхние и нижние.
К верхним относят носовые ходы, полость рта, носоглотку, придаточные пазухи носа,
К нижним относят гортань, трахею и все бронхи, вплоть до их конечных ответвлений.
Узким местом в гортани является голосовая щель, имеющая максимальную ширину около 7 мм. При вдохе голосовая щель расширяется, а при выдохе — сужается. Трахея у взрослого человека имеет длину около 12 см и диаметр 16-27 мм. На уровне 5-го грудного позвонка она делится на правый и левый главные бронхи, которые затем последовательно делятся по типу дихотомии. Каждое последовательное деление ветвей бронхиальнго дерева по типу дихотомии образует как бы новое поколение (генерацию) элементов дыхательного тракта. Всего у человека от трахеи до альвеол имеется примерно 23 таких генерации (рис.8.3).

Трахея и следующие за ней 16 генерации бронхов и бронхиол относят к проводящей (кондуктивной) зоне легких, т.е. зоне, в которой отсутствует контакт между воздухом и легочным капиллярами и которую называют поэтому анатомическим мертвым пространством. Объем этой зоны составляет около 175 мл. Суммарная площадь поперечного сечения всех бронхиол 16-й генерации равно 180 см2, т.е. превышает плошадь поперечного сечения трахеи (2.54 см2) более, чем в 70 раз.
Последующие три (17,18,19) генерации бронхиол (дыхательные бронхиолы) относят к переходной (транзиторной) зоне, где наряду с проведением воздуха начинает осуществляться и газообмен в малочисленных альвеолах, расположенных на поверхности дыхательных бронхиол. Их количество составляет всего 2% от общего числа альвеол, поэтому газообмен между содержащимся в дыхательных бронхиолах воздухом и кровью легочных капилляров не может быть значительным. Составляемый этими тремя генерациями, объем равен почти 200 мл. Суммарная площадь поперечного сечения всех бронхиол 19-й генерации составляет 9944 см2, т.е. превышает площадь поперечного сечения трахеи уже в 372 раза.
Последние 4 генерации бронхиол (20, 21, 22, 23) представляют собой альвеолярные ходы и альвеолярные мешочки, которые непосредственно переходят в альвеолы. Суммарный объем альвеолярных ходов и альвеолярных мешочков (без примыкающих к ним альвеол) составляет свыше 1300 мл, а суммарная площадь поперечного сечения альвеолярных мешочков достигает огромной величины — 11800 см2.
Воздухопроводящие пути, легочная паренхима, плевра, костно-мышечный каркас грудной клетки и диафрагма составляют единый рабочий орган, посредством которого осуществляется Вентиляция Легких.
Читайте также: