Диафрагма и межреберные мышцы относятся к системе

Весна (2)
Психология (1)
Дачные дела (11)
Огородный календарь (2)
Рассада (4)
Здоровье (7)
Рецепты (1)
Сайтостроение (0)
Учеба (1)
Уютный дом (1)

Мышечная система человека насчитывает более 400 мышц. И есть небольшое количество мышц-тружеников, работающих 24 часа в сутки. Среди них не последнее место занимают дыхательные мышцы. Неприметная мышца диафрагма играет главную роль в поцессе дыхания. Контроль над дыханием начинается с управления дыхательными мышцами. Попробуем разобраться, как работает диафрагма при дыхании. И если кроме диафрагмы у нас в очереди еще 399 мышц, зачем нам активно работать именно над диафрагмой?

Эта мощная мышца разделяет грудную и брюшную полости. Внешне она похожа на спаренный купол зонтика. Из вершины купола, одновременно являющимся и сухожильным центром, радиально расходятся мышечные волокна, которые по периферии крепятся к грудине, рёберным дугам, свободным концам последних двух рёбер и поясничным позвонкам. При сокращении мышцы происходит сближение точек её прикрепления, т.е. вершина купола опускается, а наш зонтик становится плоским. С расслаблением – мышца возвращается в исходное положение.

Диафрагма работает круглосуточно, с каждым вдохом опускаясь подобно поршню, освобождает место для разворачивания нежной ткани лёгких и наполнения её воздухом. Это главная мышца вдоха. Экскурсия (движение) диафрагмы при спокойном дыхании – 1-2 см, при глубоком форсированном – 6-8 см. Каждый сантиметр движения диафрагмы – это дополнительный объём воздуха, несущего кислород для тканей организма.

Кроме того, диафрагма – это обычная мышца, такая же, как на конечностях, туловище. С той разницей, что результатом её работы является дыхание, а не перемещение в пространстве. Она как любая другая мышца может быть ослаблена и не справляться со своей функцией, может быть чрезмерно сокращена. Дисфункция диафрагмы проявляется в ограниченых дыхательных движений. Также нарушается работа множества органов, зависящих от неё.

Перикард, укрывающий сердце и формирующий околосердечную сумку, плотно сращён с сухожильным центром диафрагмы и при каждом дыхательном движении происходит растяжение его плотной ткани, улучшение кровоснабжения его собственного и сердечной мышцы.

Положение диафрагмы непосредственно влияет на положение сердца - чем выше диафрагма, тем она сильнее поджимает сердце. Чем ниже диафрагма - тем лучшие условия создаются для работы сердца в фазу диастолы.

В диафрагме есть несколько отверстий – для аорты, нижней полой вены и пищевода. Между ножек диафрагмы (мышечные тяжи-крепления к позвонкам) в непосредственной близости от позвоночника проходит аорта. Диафрагма мало влияет на неё. При сокращении ножек углубляется ложе аорты, и даже при интенсивном дыхании артериальный поток не нарушается.

Напротив состояние двух других прободающих структур – пищевода и нижней полой вены обусловлено мышечной работой диафрагмы. Так при сокращении мышечные волокна, укорачиваясь, растягивают сухожильный центр, отверстие полой вены приобретает четырёхстороннюю форму.

Теперь вспомним о пищеводе. Отверстие пищевода – мышечное, здесь диафрагма решает задачу мышечного сфинктера между пищеводом и желудком. При её сокращении усиливается нижний пищеводный сфинктер (кардия) и содержимое желудка не забрасывается в пищевод. Ослабление мышечного сокращения диафрагмы ведёт к формированию гастроэзофагального рефлюкса (заброс желудочного содержимого в пищевод) и диафрагмальных грыж пищевода.

Подытоживая, терапевтические эффекты дыхания с активной экскурсией диафрагмы заключаются в

увеличении дыхательных объёмов и как следствие увеличение газообмена, насыщения крови кислородом;
улучшении венозного оттока от нижних конечностей, брюшной и тазовой областей;
увеличении венозного возврата к сердцу, как следствие усиление системного кровообращения;
массаже органов брюшной полости, улучшении кровотока в них.

И, конечно, самая главная функция диафрагмы – участие в дыхании. Вдох – это активный мышечный процесс расширения грудной полости. Ведущая роль в этом принадлежит диафрагме. Она у больщинствпа людей обеспечивает 2/3 % вентиляции и является опорой для работы остальных дыхательных мышц.

Начинается вдох с радиарного сокращения мышечных волокон диафрагмы, в результате – точки прикрепления волокон начинают сближаться.
Первоначально периферические костно-хрящевые места крепления диафрагмы служат фиксацией и сухожильный центр опускается (увеличение вертикального размера грудной полости).
Затем за счёт натяжения средостения (выше диафрагмы) и сопротивления массы органов брюшной полости (ниже диафрагмы) сухожильный центр фиксируется.
продолжающееся сокращение мышечных волокон диафрагмы поднимает нижние рёбра (расширение поперечного размера грудной клетки)
точкой фиксацией является рёберно-позвоночные суставы, рёбра поднимаясь (вертикализируясь) поднимают грудину
за счёт подъёма грудины и сокращения межрёберных мышц поднимаются средние и верхние рёбра (грудная клетка расширяется в переднезаднем направлении)
завершается вдох подъёмом верхней части грудины и ключиц сокращением лестничных и кивательных мышц.

В итоге, грудная полость расширяется во всех направлениях. По градиенту отрицательного давления воздух наполняет лёгкие.

Положение грудной клетки при выдохе (А) и вдохе (Б) и диафрагмы при выдохе (а), обычном вдохе (б) и глубоком вдохе (в)

Связь с мышцами пресса

На выдохе – тонус мышц живота увеличивается, повышая внутрибрюшное давление, они толкают внутренние органы вверх, поднимают сухожильный центр диафрагмы и уменьшают объём грудной полости. С возвращением диафрагмы рёбра и грудина опускаются. После расслабления мышцы вновь готовы ко вдоху.

Диафрагма и брюшные мышцы являются антагонистами. На вдохе – диафрагма – сокращена, мышцы живота – расслаблены. На выдохе – наоборот: диафрагма – расслаблена, мышцы живота – активно сокращаются.

Научиться чувствовать свою диафрагму важно при любых дыхательных упражнениях. Чтобы почувствовать движения диафрагмы – надо сконцентрироваться на дуге нижних рёбер по всему периметру грудной клетки. На вдохе там возникает напряжение, это и есть диафрагма.

Сознательный контроль над деятельностью диафрагмы заключается в регулировании ритма ее сокращений. Дыхание диафрагмой называется брюшным или диафрагмальным дыханием.

Зная, где находится диафрагма, и какова ее роль, можно выполнять дыхательные упражнения осознанно. А осознанность - ключ к успеху любого дела.

В здоровом теле - здоровый дух

Диафрагма (diaphragma перегородка; синоним грудобрюшная преграда)

мышечно-апоневротическое образование, отделяющее грудную полость от брюшной. Представляет собой плоскую тонкую мышцу, имеющую форму купола, обращенного выпуклостью вверх и покрытого пристеночным листком плевры (рис. 1). Нижняя поверхность Д. вогнута, обращена в брюшную полость и покрыта пристеночным листком брюшины. Мышечные волокна Д., начинаясь от краев нижнего отверстия грудной клетки, направляются радиально вверх и, соединяясь, образуют сухожильный центр. Через отверстия в Д. проходят нижняя полая вена, аорта, грудной проток, пищевод, блуждающие нервы, симпатические стволы, чревные нервы, непарная и полунепарная вены. Обычно верхушка правого купола Д. находится на уровне четвертого, а левого — на уровне пятого межреберного промежутка. При вдохе куполы Д. опускаются на 2—3 см и уплощаются. Кровоснабжение Д. осуществляется верхней и нижней диафрагмальными, мышечно-диафрагмальной и перикардо-диафрагмальной артериями. Их сопровождают одноименные вены. Иннервируются Д. диафрагмальным нервом.

Основная функция Д. — дыхательная. В результате движений Д., обусловливающих вместе с грудными мышцами вдох и выдох (см. Дыхание), осуществляются основной объем вентиляции легких, а также колебания внутриплеврального давления, способствующие оттоку крови от органов брюшной полости и притоку ее к сердцу. Статическая (опорная) функция состоит в поддержании нормальных взаимоотношений между органами грудной и брюшной полостей, зависит от мышечного тонуса Д. Нарушение этой функции приводит к перемещению брюшных органов в грудную клетку.

Методы исследования. При перкуссии можно обнаружить изменение уровня стояния Д. или заподозрить перемещение органов брюшной полости в грудную полость на основании появления над ней зон притупления и тимпанита в сочетании с выслушиванием в этой зоне перистальтики кишечника и ослабленных дыхательных Шумов. Изменение положения и функции Д. часто отражается на показателях функциональных дыхательных проб, а в случае изменения положения сердца — на ЭКГ.

Рентгенологическое исследование — основной объективный метод диагностики повреждений и заболеваний диафрагмы. В прямой проекции Д. представляет собой две непрерывно выпуклые дуги: вершина правой находится на уровне V ребра спереди, левой — на одно ребро ниже. При спокойном дыхании куполы Д. опускаются на 1—2 см (на одно ребро), при форсировании вдоха и выдоха экскурсия Д. достигает 6 см. Высокое стояние обоих куполов Д. отмечается при беременности, асците, а в сочетании с нарушениями подвижности — при паралитической кишечной непроходимости, диффузном перитоните. Высокое стояние одного из куполов наблюдается при параличах и релаксации Д., больших опухолях и кистах, абсцессах печени поддиафрагмальных абсцессах.

Низкое стояние куполов Д. (френоптоз) встречается при астенической конституции, висцероптозе, дефектах передней брюшной стенки эмфиземе легких. При параличах и релаксации Д. может отмечаться парадоксальное движение купола — при вдохе он поднимается, а при выдохе опускается.

Патология. Наиболее часто встречающимися пороками развития Д. являются незаращение плевроперитонеального канала и нарушение срастания отдельных закладок Д. с образованием врожденных диафрагмальных грыж. Редко наблюдается полное отсутствие одного купола или всей Д. что обычно несовместимо с жизнью.

Повреждения Д. делят на открытые (огнестрельные ранения, колото-резаные раны) и закрытые (разрывы). Торакоабдоминалъные повреждения (Торакоабдоминальные повреждения) сопровождаются травмой внутренних органов и диафрагмы.

Изолированные ранения Д. без повреждения близлежащих органов встречаются редко. Разрыв Д. чаще происходит в зоне сухожильной части купола. Через сформировавшийся дефект в плевральную полость могут проникать желудок, сальник, петли тонкой кишки. При больших дефектах правого купола Д. в грудную полость может сместиться печень, а левого купола — селезенка.

Клиническая картина повреждений Д. характеризуется симптомами, свойственными травме органов грудной и (или) брюшной полостей (острая дыхательная и сердечно-сосудистая недостаточность, гемопневмоторакс, перитонит, кровотечение, переломы ребер, грудины).

Диагноз повреждений Д. затруднен ввиду многообразия симптомов повреждений органов грудной и брюшной полостей. Дополнительным признаком при открытых повреждениях является направление раневого канала. Заподозрить разрыв Д. можно на основании перкуссии и аускультации грудной клетки: при перемещении печени в правую плевральную полость обнаруживают притупление перкуторного звука и отсутствие дыхательных шумов, а при смещении в левую плевральную полость желудка или петель кишечника над ней определяют перкуторно тимпанический звук и выслушивают перистальтические шумы. Важное значение имеет обзорное рентгенологическое исследование органов грудной и брюшной полости. При повреждениях Д. показано экстренное оперативное вмешательство — ушивание дефекта органа.

Диафрагмальные грыжи — перемещение органов брюшной полости в грудную через дефект или слабую зону диафрагмы. Различают травматические и нетравматические грыжи. Нетравматические грыжи могут быть врожденными и приобретенными. По локализации выделяют грыжи слабых зон Д. и грыжи естественных отверстий, главным образом пищеводного отверстия (хиатальные грыжи).

Травматические грыжи формируются вследствие торакоабдоминальных ранений и разрывов Д. (чаще ее левого купола), как правило, являются ложными. Клиническая картина травматической грыжи развивается постепенно. Нередко в течение нескольких лет признаки заболевания отсутствуют. Первые симптомы появляются при сдавлении легкого и смещения сердца выпадающими органами. При узких грыжевых воротах наблюдаются сдавление и перегиб самих выпавших органов (желудка, тонкой или ободочной кишок). При этом возникают боли в грудной клетке, подложечной области, одышка, сердцебиение, тошнота, рвота, чувство тяжести в подложечной области после приема пищи. Часто больные отмечают урчание и булькание в соответствующей половине грудной клетки. Осложнением травматической грыжи является ее ущемление, которое проявляется приступом резких болей в соответствующей половине грудной клетки или верхних отделах живота. Боли могут иррадиировать в спину, лопатку. При ущемлении желудка или петель тонкой кишки развивается картина острой кишечной непроходимости (см. Непроходимость кишечника), возможны перфорация стенки и пневмоторакс (см. Плеврит).

Диагноз основывается на данных анамнеза (перенесенная травма живота), характерных жалобах, наличии притупления или тимпанита в соответствующей половине грудной клетки. перистальтических кишечных шумов и результатах рентгенологического исследования органов грудной и брюшной полости.

Лечение травматических грыж хирургическое. Оперативное вмешательство заключается в низведении выпавших органов в брюшную полость и ушивании дефекта Д. При больших размерах грыжевых ворот применяют ее пластическое укрепление.

Врожденные грыжи Д. возникают на ранних стадиях развития эмбриона и плода в анатомически слабых зонах: грудинореберном промежутке, поясничном треугольнике и др. Клинические признаки врожденной диафрагмальной грыжи достаточно характерны: боль в подреберьях и грудной клетке, одышка, сердцебиение, рвота, нередко булькание и урчание в грудной полости, деформация грудной клетки. Иногда ребенок отстает в развитии. При ущемлении диафрагмальной грыжи возникают приступообразные резкие боли и чувство сдавления в грудной клетке и эпигастральной области, неукротимая рвота.

Диагноз врожденной грыжи Д. устанавливают на основании клинической картины, выявления притупления и тимпанита при перкуссии грудной клетки и обнаружения перистальтических кишечных шумов при ее аускультации. Рентгенологическими признаками служат исчезновение контура и характерная деформация диафрагмы, очаговые затемнения и просветления легочного поля (рис. 2). Отчетливая динамика рентгенологической картины обнаруживается при повторных исследованиях (симптом изменчивости). Характер смещения органов из брюшной полости в грудную уточняют при рентгенологическом контрастном исследовании желудочно-кишечного тракта. Дифференциальный диагноз проводят с релаксацией Д. (недоразвитием ее мышечной ткани), при которой рентгенологически выявляют четкий контур высоко расположенной диафрагмы (рис. 3).

Лечение врожденных грыж Д., как правило, оперативное. При ущемленных грыжах показана экстренная операция.

Грыжи пищеводного отверстия (хиатальные) подразделяют на скользящие (аксиальные) и параэзофагеальные. При скользящей грыже кардиальный отдел желудка перемещается по оси пищевода выше Д. и является стенкой грыжевого мешка. Скользящая грыжа может быть фиксированной и нефиксированной, врожденной и приобретенной. В зависимости от степени смещения желудка в заднее средостение выделяют (рис. 4) пищеводные, кардиальные, кардиофундальные и гигантские (субтотальные и тотальные) скользящие грыжи, а также грыжи с врожденным или приобретенным укорочением пищевода.

Для параэзофагеальной грыжи (рис. 5) характерно смещение свода желудка либо сегмента кишечника через пищеводное отверстие Д. в заднее средостение, в то время как кардия остается на месте. Такой механизм формирования грыжи может приводить к ущемлению в отличие от скользящих грыж, которые не ущемляются. В зависимости от характера содержимого грыжевого мешка различают фундальные, антральные, кишечные и сальниковые параэзофагеальные грыжи.

В развитии скользящей грыжи основное значение имеет увеличение угла Гиса (формирующегося между пищеводом и дном желудка), а также сглаживание клапана Губарева (складка, образованная слизистой оболочкой желудка), что способствует развитию недостаточности кардии и возникновению желудочно-пищеводного рефлюкса.

Наиболее частые симптомы скользящей грыжи — чувство дискомфорта, изжога, отрыжка, срыгивание пищей или кислым содержимым желудка, усиливающиеся после еды и в горизонтальном положении. При возникновении рефлюкс-эзофагита появляется боль в подложечной области, за грудиной, в левом, реже правом подреберье, часто с иррадиацией в область сердца и лопатку, левое плечо. При развитии стриктуры пищевода может наблюдаться дисфагия, иногда анемия, являющаяся следствием хронических кровотечений из эрозированной слизистой оболочки кардии и пищевода. Диагноз устанавливают при рентгенологическом исследовании. Эзофагоскопия позволяет подтвердить диагноз и оценить состояние слизистой оболочки пищевода, а также выявить рефлюкс-эзофагит (см. Рефлюкс).

При неосложненных скользящих грыжах пищеводного отверстия Д. лечение консервативное. Целесообразно исключить прием большого количества пищи и жидкости, питаться малыми порциями 5—6 раз в сутки, последний прием пищи должен быть не менее чем за 3 ч до сна. С целью предупреждения желудочно-пищеводного рефлюкса больным рекомендуют избегать резких наклонов туловища, спать на высокой подушке. Необходимо строгое соблюдение диеты (исключение соленых, копченых, маринованных продуктов, специй). В качестве антацидных средств, обладающих кислотосвязывающим и буферным действием, применяют алмагель, фосфалугель, викалин, гидрокарбонат натрия за 30 мин до еды и через 1—1 2 /₂ ч после приема пищи. Благоприятный эффект оказывает Гипербарическая оксигенация. При отсутствии эффекта от консервативного лечения и при развитии осложнений (пептическая стриктура пищевода, повторные кровотечения) показано оперативное вмешательство. Основным методом является эзофагофундопликация по Ниссену, которую при высокой кислотопродуцирующей функции желудка целесообразно сочетать с пилоропластикой и ваготомией. При параэзофагеальных грыжах операция заключается в низведении выпавших органов из средостения в брюшную полость и ушивании пищеводного отверстия диафрагмы.

Библиогр.: Баиров Г.А. Неотложная хирургия детей, с. 101. Л., 1983; Каиров Г.А., Дорошевский Ю.Л. и Немилова Г.К. Атлас операций у новорожденных, с. 164, Л., 1984; Долецкий С.Я. Диафрагмальиые грыжи у детей. М., 1960, библиогр., Исаков Ю.Ф., Степанов Э.А. и Красовская Т.В. Абдоминальная хирургия у детей, с. 59, М., 1981; Оперативная хирургия, под ред. И. Литтмана, пер. с венгер., с. 285. Будапешт, 1981; Петровский Б.В. Хирургические болезни, с. 265, М., 1980; Петровский Б.В., Каншин Н.Н. и Николаев Н.О. Хирургия диафрагмы, Л., 1966. библиогр.; Соколов В.А., Леменев В.Л. и Шарипов И.А. Успешное оперативное лечение разрыва аорты и диафрагмы при закрытой травме груди, Хирургия. № 6, с. 124, 1987; Уткин В.В. и Апситис Б.К. Грыжи пищеводного отверстия диафрагмы. Рига, 1976.

Рис. 5. Схематическое изображение различных видов параэзофагеальных хиатальных грыж: а — фундаментальная; б — антральная; в — кишечная; г — сальниковая.

Рис. 1. Диафрагма (вид сверху): 1 — аорта; 2 — поперечная остистая мышца; 3 — мышца, выпрямляющая позвоночник; 4 — широчайшая мышца спины; 5 — передняя зубчатая мышца; 6 — сухожильный центр; 7 — наружная косая мышца живота; 8 — прямая мышца живота; 9 — грудинная часть диафрагмы; 10 — реберная часть диафрагмы; 11 — поясничная часть диафрагмы; 12 — нижняя полая вена; 13 — трапециевидная мышца; 14 — пищевод.

Рис. 3. Рентгенограмма грудной клетки ребенка с релаксацией левого купола диафрагмы (прямая проекция): на фоне субтотального затемнения левого легочного поля отчетливо виден газовый пузырь желудка.

Рис. 4. Схематическое изображение различных видов скользящих хиатальных грыж: а — пищеводная; б — кардиальная; в — фундальная; г — субтотальная; д — тотальная; е — приобретенный короткий пищевод; ж — врожденный короткий пищевод.

Рис. 2. Рентгенограмма грудной клетки ребенка с врожденной левосторонней диафрагмальной грыжей (прямая проекция): субтотальное затемнение левого легочного поля, обусловленное диафрагмальной грыжей.

Диафрагма (diaphragma, PNA, BNA, JNA; греч., от Диа- + phragma перегородка)

Теория (лекция) по нормальной физиологии. Тема: Физиология дыхания. Функции дыхательных путей, биомеханика; сегментация бронхов; сурфактант, диффузия газов

При создании данной страницы использовалась лекция по соответствующей теме, составленная Кафедрой Нормальной физиологии БашГМУ

Дыхание — это совокупность процессов, обеспечивающих:

поступление в организм кислорода,
использование его в окислительных процессах в тканях,
удаление из организма углекислого газа.

В среднем в состоянии покоя человек потребляет в течение 1-ой минуты 250 мл O2 и выделяет 230 мл СО2.

Различают верхние дыхательные пути:

наружный нос,
носовая полость с пазухами,
глотка.

Нижние дыхательные пути:

гортань,
трахея,
бронхи.

Органами дыхания являются легкие.

Функции верхних дыхательных путей

1) Очищение вдыхаемого воздуха .

Самые крупные инородные тела (пух, крупные частицы пыли) задерживаются в преддверии полости носа.

Если эти инородные тела все же проскакивают через преддверие, то следующим этапом очистки будет обволакивание их слизью, которая вырабатывается железами слизистой полости носа.

Затем, эти частицы подхватываются ресничками мерцательного эпителия слизистой полости носа и направляются в носоглотку .

Если частицы крупные — они раздражают верхние дыхательные пути, и человек чихает . Если мелкие — то из носоглотки попадают в ротоглотку, а оттуда — в ЖКТ .

2) Увлажнение вдыхаемого воздуха .

Осуществляется двумя источниками:

слизью, которая вырабатывается железами слизистой полости носа;
слезой, которая выделяется в нижний носовой ход через носослезный канал.

3) Согревание (охлаждение) воздуха: благодаря кровеносным капиллярам подслизистого слоя носовых раковин и околоносовых пазух.

4) Голосообразование , в котором принимают участие не только мышцы языка и гортань, но и околоносовые пазухи (резонаторы).

Строение трахеи и бронхов. Их функции

Трахея, состоящая из 15-20 хрящевых полуколец , на уровне IV-V грудного позвонка делится на правый и левый главные бронхи . Они, вступив в ворота легких, делятся сначала на долевые , затем сегментарные бронхи . Они продолжают делиться на еще более мелкие бронхи . Начиная от трахеи, воздухоносные пути делятся 23 раза, т. е. образуют 23 генерации , формируя бронхиальное дерево правого и левого легких .

Основная функция нижних дыхательных путей — проведение воздуха . Поэтому особенностью их строения является наличие в их стенках хрящей , благодаря чему стенки нижних дыхательных путей не спадаются и не закрывают просвет.

Стенки бронхов включают также гладкомышечные клетки (ГМК), обеспечивающие изменение их просвета, благодаря чему происходит регуляция притока воздуха в альвеолы легких.

Раздражение симпатических нервов вызывает расширение бронхов , т.е. расслабление гладких мышц. Блуждающий нерв суживает их просвет, т.к. вызывает сокращение гладких мышц.

Кроме того, на тонус мышц бронхов оказывают влияние гуморальные факторы:

гистамин, серотонин, простагландины усиливают сокращение мышц, т.е. суживают бронхи;
адреналин, норадреналин — расширяют бронхи.

Функциональные зоны

Проводящая — трахея и первые 16 генераций бронхов;
Промежуточная — c 17 по 19 генерацию бронхов;
Респираторная — к ней относятся с 20 по 23 генерации бронхиол и сами альвеолы. В этой зоне и осуществляется газообмен .

Проводящая и промежуточная зоны легких вместе с верхними дыхательными путями называют анатомическим мертвым пространством (это пространство, воздух которого не участвует в газообмене). Его объем 155-175 мл , примерно 30% от дыхательного объема. Т.е. при каждом вдохе 155-175 мл воздуха не участвуют в газообмене.

Выделяют еще функциональное (физиологическое) мертвое пространство — это совокупность объема воздуха анатомически мертвого пространства и альвеол, в которых идет вентиляция воздуха, но нет газообмена (например, альвеолы не снабжаются кровью).

Линейная скорость воздушного потока максимальна в трахее — 100 см/сек. По мере деления бронхов скорость движения воздуха замедляется.

На границе проводящей и промежуточной зон (16-17 генерация) она составляет 1 см/сек, а в альвеолах — 0,02 см/сек.

Следовательно, до 20-ой генерации обмен газов с внешней средой осуществляется путем конвекции (перемещения) , а далее воздушный поток уже не движется и обмен газов осуществляется за счет диффузии по градиенту парциального давления .

Грудная полость. Висцеральная и париетальная плевры

Легкие находятся в грудной полости и покрыты плеврой .

Различают два листка плевры: висцеральный и париетальный .

Между ними имеется плевральное пространство шириной 0,1-0,2 мм, в синусах — 1-2 мм.

Плевра продуцирует (плевральную) жидкость, играющую роль смазки.

Функциональной единицей легких является ацинус .

Стенки альвеол снаружи оплетены густой сетью капилляров . Каждый капилляр проходит над 5-7 альвеолами. Через их стенки происходит газообмен .

Если альвеола вентилируется, то капилляр, окружающий эту альвеолу будет открыт. Если альвеола не содержит кислород в достаточном количестве, т. е. не вентилируется, то капилляр закрыт.

Этот механизм позволяет направлять кровь лишь к функционирующим альвеолам.

Функции легких и этапы дыхания

Газообмен — основная функция.
Депо крови.
Защитная.
Выделительная.
Участие в энергетическом обмене организма.
Терморегуляторная.
Синтез тучными клетками БАВ.
Голосообразование.

I. Внешнее дыхание — обмен кислорода и углекислого газа между внешней средой и кровью легочных капилляров.

Вентиляция легких — обмен кислорода и углекислого газа между внешней средой и альвеолами легких.
Диффузия газов в легких — газообмен между альвеолярным воздухом и кровью.

II. Транспорт газов — кислорода и углекислого газа кровью.

III. Внутреннее дыхание — оно также состоит из двух процессов:

диффузия газов в тканях — обмен газов между кровью и тканями;
клеточного (тканевого) дыхания — потребление клетками кислорода и выделение ими углекислого газа.

Вентиляция легких осуществляется периодической сменой вдоха (инспирация) и выдоха (экспирация). Вдох длится 2 сек, выдох — 3 сек.

Частота дыхания в покое составляет 14 — 16 дыханий в минуту , у новорожденного — 40 дых/мин.

Во время каждого вдоха в легкие поступает, а во время выдоха из легких выводится около 500 мл воздуха — это дыхательный объем (ДО) (10-25 мл у новорожденных).

За 1 минуту через легкие в покое проходит 6-9 л воздуха — это МОД (минутный объем дыхания) .

При нагрузке МОД составляет 80 — 90 л , иногда 100 — 140 л (у мужчин).

Это происходит за счет увеличения в 4 раза частоты дыхания и 6-кратного увеличения ДО с 500 мл до 3000 мл.

Легкие самостоятельно никогда не растягиваются и не сокращаются, они пассивно следуют за грудной клеткой .

Грудная полость расширяется благодаря сокращению дыхательных мышц .

Дыхательные мышцы

Инспираторные мышцы:

Основные:
- диафрагма,
- наружные межреберные,
- межхрящевые мышцы;
Вспомогательные:
- большие и малые грудные,
- лестничные,
- грудино-ключично-сосцевидные (ГКС),
- зубчатые мышцы.

Экспираторные мышцы:

внутренние межреберные мышцы,
мышцы передней брюшной стенки.

При спокойном вдохе функционируют только основные инспираторные мышцы, которые увеличивают объем грудной полости:

диафрагма,
наружные межреберные мышцы,
межхрящевые мышцы.

При форсированном , т. е. усиленном, глубоком вдохе участвуют вспомогательные мышцы вдоха, которые, сокращаясь, поднимают ребра, разгибают грудной отдел позвоночного столба и фиксируют плечевой пояс с откинутыми назад плечами — это лестничные, грудино-ключично-сосцевидные, трапециевидные, большие и малые грудные, передняя зубчатая и др.

Во время вдоха мышцы вдоха, сокращаясь, преодолевают ряд сил:

тяжесть приподнимаемых кверху ребер;
эластическое сопротивление реберных хрящей;
сопротивление стенок живота и брюшных внутренностей, сдавливаемых книзу опускающимся куполом диафрагмы.

Как только вдох заканчивается, и мышцы вдоха расслабляются, под влиянием указанных сил ребра опускаются , и купол диафрагмы приподнимается. Объем грудной клетки вследствие этого уменьшается.

Таким образом, при спокойном дыхании акт выдоха происходит пассивно , без участия мышц.

Объем легких и грудной полости. Плевральное давление. Сурфактант

Объем легких всегда соответствует объему грудной полости.

Они (мышцы) пассивно следуют за грудной клеткой, т.к. давление внутри легких больше, чем снаружи, т.е. в плевральной полости.

Давление в легких атмосферное , а давление в плевральной полости — отрицательное . Это отрицательное плевральное давление создается эластической тягой легких, т.е. силой, стремящейся сократить объем легких.

Эластическую тягу легких создают:

эластические волокна альвеол;
тонус бронхиальных мышц;
поверхностное натяжение пленки жидкости, выстилающей альвеолы. В ее состав входит сурфактант .

Сурфактант — это липопротеид, который образуется специальными клетками альвеол — пневмоцитами II типа. Период его полураспада 12-16 часов. Он постоянно обновляется.

обеспечивает эластическую тягу легких, препятствуя их перерастяжению на вдохе;
препятствует спадению легких (ателектазу) на выдохе;
создает возможность расправления легких у новорожденных;
влияет на скорость диффузии газов альвеолярным воздухом и кровью;
обладает бактериостатической активностью.

Легкие не спадаются, т. к. внутрилегочное давление всегда больше, чем внутриплевральное.

При ранениях грудной полости развивается пневмоторакс (проникновение воздуха в плевральную полость), что приведет к ателектазу (спадению) легких.

Биомеханика вдоха и выдоха. Состав воздуха

При сокращении инспираторных мышц объем грудной полости увеличивается. В результате, давление в плевральной полости — уменьшается и составляет — 6-8 мм рт. ст .

Легкие следуют за стенками полости и расправляются. Давление в легких также уменьшается и становится при спокойном дыхании на — 2-3 мм рт. ст. меньше атмосферного. Воздух засасывается легкими. Так осуществляется вдох.

Объем грудной клетки уменьшается, давление в плевральной полости увеличивается, но все равно остается меньше атмосферного, поэтому легкие спадаются.

Внутрилегочное давление возрастает, оно становится выше атмосферного на 3-4 мм рт. ст ., и воздух выдавливается из легких.

O2 — 20,94%, CO2 — 0,03%, N2 — 79,03%

O2 — 16,3%, CO2 — 4,0 %, N2 — 79,7%

O2 — 14,5%, CO2 — 5,5%, N2 — 80%

Диффузия газов в легких

Диффузия — процесс перехода газов из области с высоким парциальным давлением в область с низким парциальным давлением.

Парциальное давление — это давление каждого газа в смеси.

В альвеолярном воздухе парциальное давление O2 составляет 100 — 102 мм рт. ст., парциальное давление CO2 — 40 мм рт. ст.

В капилляры легких поступает венозная кровь , в которой напряжение O2 составляет 40 мм рт. ст., а напряжение СО2 — 46 мм рт. ст.

Таким образом, вследствие разности давления О2 переходит в кровь из альвеолярного воздуха, а СО2 из крови в альвеолу, пока давление не выровняется, и кровь становится артериальной .

Диффузия газов в легких происходит через альвеолярно-капиллярную мембрану (АКМ), которая представляет собой слои альвеолярного эпителия и капиллярного эндотелия , а между ними — интерстициальное пространство .

Скорость диффузии зависит от толщины мембраны и концентрационных градиентов О2 и СО2.

Проницаемость легочной мембраны для газа выражают величиной диффузионной способности легких — это количество газа, проникающего через легочную мембрану за 1 мин при градиенте давления в 1 мм рт. ст.

Таким образом, диффузия газов в легких обеспечивается:

большой поверхностью контакта (90 кв.м площадь газообмена);
малой толщиной легочной мембраны (0,2 — 0.4 мкм),
относительно малой скоростью тока крови по капиллярам (0,5 мм/сек).

Все это обеспечивает полный массоперенос О2 и СО2 в легких всего за 0,1 сек .

Диффузия газов в тканях

Протекает аналогично газообмену в легких, т.е. в силу разницы напряжения О2 и СО2 в крови и в жидкости.

Напряжение О2 в клетках — 0, а в межклеточной жидкости — 20 — 40 мм рт. ст. Напряжение СО2 в клетках — 60 мм рт. ст, в межклеточной жидкости — 46 мм рт. ст.

В артериальной крови, притекающей к клеткам, напряжение О2 — 100 мм рт. ст., CO2 — 40 мм рт. ст.

В результате происходит газообмен: О2 переходит в межклеточную жидкость и далее в клетки, а CO2 — в кровь. Кровь становится венозной , в ней напряжение О2 — 40 мм рт. ст, а CO2 — 46 мм рт. ст.

Читайте также: