Будова і загальні закономірності функціонування органів дихання. Частина 2.

У цій частині мова йде про зовнішній диханні: механізмі акту вдиху і видиху, про життєву ємність легенів, про легеневої вентиляції.

Зовнішнє дихання.

Механізм акту вдиху і виходу.

Акт вдиху (інспірація) - активний процес, в здійсненні якого важливе значення має зміна обсягу грудної порожнини.

Оскільки легені завжди пов`язані через повітроносні шляхи з зовнішнім середовищем, то тиск в них повітря дорівнює атмосферному. Легені знаходяться завжди в розтягнутому стані, так як атмосферний тиск діє на них в одному напрямку - зсередини. Під час вдиху або розтягнення збільшується, під час видиху - зменшується.

У здійсненні вдиху беруть участь зовнішні міжреберні м`язи і діафрагма. При скороченні зовнішніх міжреберних м`язів, які йдуть зверху вперед і вниз, ребра піднімаються, і при цьому збільшується обсяг грудної порожнини.

Діафрагма, скорочуючись, займає більш плоске положення, завдяки чому обсяг грудної порожнини збільшується. Якщо збільшується обсяг герметично закритій порожнині, то тиск в ній буде зменшуватися, що і відбувається в грудній порожнині. Внаслідок зменшення тиску в грудній порожнині створюється еластична тяга легень: легені розширюються і в них спрямовується повітря - відбувається вдих.

Здійсненню вдиху сприяє зменшення тиску в плевральній порожнині. При спокійному диханні тиск в плевральній порожнині одно мінус 6-8 мм рт.ст., тобто на 6-8 мм рт.ст. нижче атмосферного. Його можна виміряти, якщо ввести в щілину голку шприца, з`єднану з манометром.

У момент вдиху, коли скорочуються зовнішні міжреберні м`язи і ребра піднімаються, зовнішній листок плеври відходить від внутрішнього, внаслідок чого збільшується обсяг плевральної порожнини, а тиск в ній зменшується. Чим глибше вдих, тим більше зменшується тиск. У момент глибокого вдиху воно може досягати мінус 30 мм рт.ст. Зменшення тиску в плевральній порожнині призводить до того, що внутрішній листок плеври прагне до зовнішнього, внаслідок чого легені розширюються і в них засмоктується повітря.

У різних людей переважне значення в здійсненні акту вдиху можуть мати міжреберні м`язи або діафрагма. Тому говорять про різні типи дихання: грудне (або реберном) і черевному (або диафрагмальном). Тип дихання не є яскраво вираженим, частіше має місце змішане дихання, і його тип проявляється в залежності від умов. Так, під час вагітності у жінок утруднено діафрагмальне дихання і переважає грудне.

Акт видиху (експірація) - пасивний процес. Коли в міжреберних м`язах закінчується процес збудження, вони розслабляються, внаслідок чого ребра пасивно повертаються в початкове положення, точно так само припинення скорочення діафрагми призводить до того, що вона займає своє колишнє куполообразное положення. Повернення ребер і діафрагми в початкове положення призводять до зменшення обсягу грудної порожнини, а отже, до зменшення в ній тиску. Одночасно при поверненні ребер в початкове положення тиск в плевральній порожнині підвищується, тобто в ній зменшується негативний тиск. При глибокому виході воно дорівнює -3, -4 мм рт.ст. Всі ці процеси, що забезпечують підвищення тиску в грудній і плевральної порожнини, призводять до того, що легені стискаються і з них пасивно виходить повітря - здійснюється видих.

Посилений видих є активним процесом. У його здійсненні беруть участь: внутрішні міжреберні м`язи, волокна яких йдуть в протилежному напрямку порівняно з зовнішніми: від низу до верху і вперед. При їх скороченні ребра опускаються вниз і обсяг грудної порожнини зменшується. Посиленому виходу сприяє також скорочення м`язів черевного преса, які тиснуть на діафрагму, збільшуючи її купол, зменшують обсяг грудної порожнини. Нарешті, м`язи пояса верхньої кінцівки, скорочуючись, здавлюють у верхній част грудну клітку і зменшують її обсяг.

В результаті зменшення обсягу грудної порожнини в ній збільшується тиск, внаслідок чого повітря виштовхується з легких - відбувається активний видих. На вершині виходу тиск в легенях може бути більше атмосферного на 3-4 мм рт.ст.

Акти вдиху і видиху ритмічно змінюють один одного. Доросла людина робить 15-20 подихів у хвилину. Дихання фізично тренованих людей більш рідкісне (до 8-12 подихів в хвилину) і глибоке.

Життєва ємність легенів.

Життєвою ємністю легень називають ту кількість повітря, яке може людина видихнути після максимального вдиху або максимально вдихнути після максимального видиху.

Життєва ємність легенів визначається приладом спірометром, а метод її визначення називають методом спірометрії. При визначенні життєвої ємності людина після максимального вдиху виробляє посилений видих через трубку в спірометр, за шкалою якого відраховують величину життєвої ємності легень.

Величину життєвої ємності легень складають кілька обсягів повітря: дихальний (500 см³), Додатковий (1500 см³) І резервний (1500 см³).

Дихальним об`ємом легенів називають ту кількість повітря, яке людина видихає при спокійному диханні. Воно дорівнює в середньому 500 см<sup>3</sup>. Але після спокійного видиху людина може ще видихнути (не роблячи додаткового вдиху) якийсь певний обсяг повітря, що залишився в легенях. Та кількість повітря, яке людина може видихнути після спокійного видиху, називають запасним або резервним об`ємом повітря. Його величина в середньому становить 1500 см³.

Здійснивши спокійний вдих, людина може ще посилено вдихнути (не роблячи видиху після спокійного вдиху) близько 1500-2000 см³ повітря. Це кількість повітря називають додатковим обсягом. Його спірометром не визначають, а розраховують, віднімаючи з життєвої ємності суму дихального і резервного об`ємів.

Життєва ємність легенів в середньому у дорослої людини дорівнює 3500-4000 см³, у чоловіків вона трохи більше, ніж у жінок.

Життєва ємність легенів не характеризує всього обсягу повітря, що знаходиться в легенях. Після того як людина максимально видихає, в його легенях залишається велика кількість повітря. Воно становить 1000-1200 см³, і називають його залишковим об`ємом повітря. Цей обсяг разом з резервним об`ємом складає нормальну ємність легенів.

З кожним актом дихання не весь дихальний об`єм повітря потрапляє в легені. Значна частина його (160-180 см³) Залишається в повітроносних шляхах (в носоглотці, трахеї, бронхах). Обсяг повітря, що заповнює великі повітроносні шляхи, називають повітрям "шкідливого" або "мертвого" простору. У ньому не відбувається обмін газів. Таким чином, в легені з кожним вдихом потрапляє 500-160 = 340 см³ повітря. Цей обсяг приходить до наявного в легких повітря, що становить нормальну ємність легенів. Значить, з кожним вдихом обмінюється: 340: 2500 = 1: 7 частина повітря.

Атмосферне повітря перш ніж потрапити в легені змішується з повітрям шкідливого простору внаслідок чого вміст газів в ньому змінюється. З цієї ж причини неоднаково зміст газів в повітрі, що видихається і альвеолярному повітрі.

Склад повітря (в%)

Легенева вентиляція.

Безперервну зміну повітря, що відбувається в легенях, називають легеневої вентиляцією. Її показником може бути хвилинний об`єм легенів, тобто кількість повітря, що видихається за хвилину. Величина хвилинного обсягу визначається твором числа дихальних рухів в хвилину на обсяг одного вдиху (350-500 см³).

У жінок величина хвилинного об`єму може бути дорівнює 3-5 л, а у чоловіків - 6-8 л. Його величина залежить від віку, статі та фізичного розвитку людини (його маси і зростання), рівня окислювальних процесів. Хвилинний обсяг значно збільшується при фізичній роботі і може досягати 50-100 л / хв. Величину вентиляції, яка покриває потреби організму в стані спокою, називають ейпное (грец. "Агов" - добре, "пное" - дихання: "хороше дихання").

Величина хвилинного обсягу легеневої вентиляції недостатньо відображає ефективність дихання. При одній і тій же величині хвилинного обсягу в легенях може обмінюватися різну кількість повітря. Так спортсмен в хвилину може здійснювати 10 глибоких подихів при обсязі дихальних рухів 600 см³, тобто хвилинний обсяг у нього буде дорівнює 6000 см³.

Нетренована людина може зробити 20 подихів, але поверхневих (дихальний обсяг дорівнює 300 см³) - величина хвилинного об`єму буде теж дорівнює 6000 см³. Але у спортсмена в легені потрапляє 600 см³-160 см³= 440 см³, тобто 3/4 дихального обсягу. У нетренованого людини обмінюється значно менше повітря: 300 см³-160 см³= 140 см³, тобто 1/2 дихального обсягу. З цього можна зробити висновок, що рідкісне, але глибоке дихання більш ефективно, так як при цьому в альвеолярному повітрі здійснюється більший обмін газів.