Vozrastnaya_anatomia_i_fiziologia

натяжение стенок альвеол. При спокойном вдохе атмосферным воздухом заполняется лишь часть альвеол, остальные альвеолы, не участвующие в акте дыхания, составляют функциональный резерв, который обеспечивает возрастающие потребности организма в кислороде (например, при физических нагрузках).

Форсированный вдох осуществляется с участием большой группы вспомогательных дыхательных мышц (верхние задние зубчатые, лестничные, малая грудная и др.).

Выдох – пассивный процесс. После вдоха дыхательные мышцы расслабляются, ребра и грудина опускаются, диафрагма поднимается, занимая прежнее положение, объем грудной клетки и плевральной полости уменьшается, а давление увеличивается, становится выше атмосферного на 3–4 мм рт. ст., и растянутая легочная ткань сжимается. Этому способствует и возросшая в ходе вдоха эластическая тяга легких, в результате объем легких уменьшается, давление в них становится выше атмосферного и воздух выходит из легких наружу.

Форсированный выдох происходит активно, с участием внутренних межреберных мышц, задних нижних зубчатых мышц, мышц живота.

Частота дыхания в покое у взрослого человека составляет 14–20 дыхательных движений в минуту, у тренированного человека – 8–12 движений в минуту.

Взависимости от преимущественного участия в акте вдоха межреберных мышц или диафрагмы различают 2 типа дыхания: грудной (реберный) и брюшной (диафрагмальный). У мужчин преобладает брюшной тип дыхания, у женщин – грудной. Но тип дыхания не является строго постоянным, он зависит от возраста, вида трудовой деятельности.

8.3.ЛЕГОЧНЫЕ ОБЪЕМЫ. ЛЕГОЧНАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ

Всостоянии покоя человек выдыхает около 500 мл (300–500 мл) воздуха, этот объем воздуха называется дыхательным объемом. После спокойного вдоха человек может дополнительно вдохнуть еще 1500–2000 мл, этот объем воздуха называется резервным объемом вдоха. Он определяет способность легких к добавочному расширению, когда увеличивается потребность организма в газообмене (при мышечной нагрузке, разговорной речи). После спокойного выдоха человек, не делая вдоха может выдохнуть еще 1500–2000 мл, этот объем воздуха называется резервным объемом выдоха. Он определяет степень постоянного растяжения легких. Совокупность дыхательного объема, резервного объема вдоха и резервного объема выдоха

–211 –

называется жизненной емкостью легких (ЖЕЛ). ЖЕЛ – это тот объем воздуха, который человек может максимально вдохнуть после максимального выдоха (или максимально выдохнуть после максимального вдоха). ЖЕЛ зависит от возраста, пола, роста и тренированности организма. У мужчин она составляет 3500–4800 мл, у женщин – 3000–3500 мл. После максимально глубокого выдоха в легких остается 1000–1500 мл воздуха – это остаточный объем, препятствующий спадению легких. Общая емкость легких состоит из ЖЕЛ и остаточного объема воздуха.

Легочной вентиляцией называют непрерывную смену воздуха, происходящую в легких. Её показателем является минутный объем легких – количество воздуха, обмениваемое за 1 минуту. Минутный объем определяют путем умножения дыхательного объема на частоту дыхательных движений за 1 минуту. Минутный объем дыхания зависит от пола, возраста, физического развития, уровня окислительных процессов. В состоянии относительного физиологического покоя он составляет у женщин 3000–5000 мл, у мужчин – 6000–8000 мл, у тренированного человека, при физических нагрузках он может достигать 50000–100000 мл в минуту.

Не весь вдыхаемый воздух доходит до альвеол легких, часть его остается в воздухоносных путях, этот объем воздуха называют воздухом мертвого пространства, он в газообмене не участвует. Его величина составляет 160–180 мл. Следовательно из дыхательного объема воздуха до альвеол доходит меньший на эту величину объем воздуха. При одной и той же величине минутного объема дыхания в легких обменивается разное количество воздуха. Например, у тренированного человека минутный объем дыхания составляет 6000 мл (частота дыхания – 10 дыхательных движений в минуту, дыхательный объем – 600 мл), до легких доходит 440 мл воздуха. У нетренированного человека минутный объем дыхания тоже составляет 6000 мл (частота дыхания 20 дыхательных движений в минуту, дыхательный объем – 300 мл), до легких доходит 140 мл воздуха. Следовательно, редкое, но глубокое дыхание более эффективно для организма.

8.4. ГАЗОВЫЙ СОСТАВ ВОЗДУХА

Газовый состав атмосферного, альвеолярного и выдыхаемого воздуха различен, что связано со смешиванием этих газов с воздухом мертвого пространства при вдохе и выдохе. Только с последней порцией выдоха воздух из альвеол выходит в чистом виде (табл. 9).

Таблица 9

Газовый состав воздуха (в %)

– 212 –

Название газа		Воздух
	атмосферный	альвеолярный	выдыхаемый
Углекислый	0,03	5,5–5,7	4,1
газ
Кислород	20,95	14,2–14,6	16,4

Атмосферный воздух, поступающий в легкие, содержит около 21 % кислорода, примерно 0,03 % углекислого газа и 79 % азота, который в газообмене участия не принимает. Атмосферный воздух, проходя по воздухоносным путям, смешивается с воздухом «мертвого» пространства, в нем уменьшается содержание кислорода и увеличивается содержание углекислого газа, в выдыхаемом воздухе – уменьшается содержание углекислого газа, увеличивается содержание кислорода.

8.5. ГАЗООБМЕН В ЛЕГКИХ

Газообмен в легких между кровью и альвеолярным воздухом осуществляется путем диффузии газов через тонкие стенки альвеол и капилляров. Диффузия обусловлена разностью парциальных давлений газов в альвеолярном воздухе и в крови, протекающей через легкие. Газ, согласно физическим законам, переходит из среды с высоким парциальным давлением в среду с меньшим давлением. Парциальным давлением называют ту часть от общего давления газов, которая приходится на долю данного газа в газовой смеси. Так, при атмосферном давлении, равном 760 мм рт. ст., и температуре воздуха 22 0С парциальное давление кислорода составляет 159 мм рт. ст. (в атмосферном воздухе содержится 20,94 % кислорода, а это его доля от 760 мм рт. ст.). Альвеолярный воздух в отличие от атмосферного воздуха содержит меньше кислорода (14,2–14,6 %), больше углекислого газа

(5,5–5,7 %), насыщен водяными парами, давление которых составляет 46 мм рт. ст. Поэтому давление газовой смеси, входящей в состав альвеолярного воздуха, составляет 713 мм рт. ст. (760–47=713), парциальное давление кислорода – 102–103 мм рт. ст., углекислого газа – 40 мм рт. ст.

В притекающей венозной крови напряжение кислорода составляет 40 мм рт. ст., углекислого газа – 46 мм рт. ст. Для газов, растворенных в жидкости, употребляют термин «напряжение газа», соответствующий термину «парциальное давление», который

– 213 –

применяется для свободных газов. Таким образом, разность между парциальным давлением газов в альвеолярном воздухе и напряжением их в венозной крови равна приблизительно для кислорода 62 мм рт. ст., а для углекислого газа – 6 мм рт. ст., что и обеспечивает диффузию кислорода из альвеолярного воздуха в кровь, углекислого газа – из крови в альвеолярный воздух.

8.6.ТРАНСПОРТ ГАЗОВ КРОВЬЮ

Вкрови газы находятся в двух состояниях: состоянии физического растворения (как газ в жидкости) и в химически связанном состоянии. Диффундирующий из альвеолярного воздуха в кровь кислород растворяется в крови в ничтожно малом количестве (в 100 мл артериальной крови 0,25 мл кислорода), что недостаточно для нормального функционирования клеток организма. Основная часть его переходит из плазмы в эритроциты, где кислород образует с гемоглобином очень непрочное, легко диссоциирующее соединение – оксигемоглобин. Максимальное количество кислорода, которое может быть связано 100 мл крови называется кислородной емкостью крови. Она зависит от содержания гемоглобина в крови, количество которого у взрослого человека в 100 мл крови составляет в среднем 14 г / л. 1г гемоглобина связывает 1,34 мл кислорода, следовательно, кислородная емкость крови равна 19–22 мл.

Насыщение гемоглобина кислородом зависит от нескольких факторов, в первую очередь – от парциального давления кислорода

в атмосферном и альвеолярном воздухе. По мере поступления кислорода в кровь, увеличивается его напряжение в крови, повышается сродство гемоглобина к кислороду и соответственно увеличивается количество образующегося оксигемоглобина. Одной из основных причин, способствующих отдаче кислорода гемоглобином, является сдвиг

активной реакции среды (рН) в тканях в кислую сторону. В тканях кислород используется для окислительно-восстановительных реакций, поэтому напряжение кислорода в тканевой жидкости уменьшается почти до нуля, а напряжение углекислого газа увеличивается до

60 мм рт. ст. вследствие перехода из клеток большого количества углекислого газа. При этом резко снижается способность гемоглобина удерживать кислород, и оксигемоглобин, подвергаясь диссоциации, легко отдает кислород, который в силу разности напряжений диффундирует из артериальной крови в клетки, где используется для получения энергии. Быстрому распаду оксигемоглобина способствует

и	более высокая температура крови в	тканевых	капиллярах
по	сравнению с легочными капиллярами,	поэтому в	интенсивно
	– 214 –

функционирующих органах клетки утилизируют кислорода в 2–2,5 раза больше, чем в покое.

Углекислый газ, как и кислород, вследствие разности напряжений его в тканевой жидкости (60 мм рт. ст.) и артериальной крови (40 мм рт. ст) переходит в кровь. Растворимость углекислого газа в крови несколько выше, чем кислорода, однако, основной формой переноса являются химические соединения. Большая часть углекислого газа (48–51 об. %) переносится кровью в виде солей угольной кислоты: около 2/3 плазмой в виде бикарбоната натрия (NaHCO3) меньшая (1/3) – эритроцитами в виде бикарбоната калия (KHCO3). 10–20 об. % транспортируется в виде соединения с гемоглобином –

карбгемоглобина.

При нарушении газообмена в легких или при нарушении процессов транспорта кислорода в тканях возникает состояние гипоксии (обеднение тканей кислородом). Гипоксия может возникнуть на большой высоте над уровнем моря, вследствие низкого парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе.

8.7. РЕГУЛЯЦИЯ ДЫХАНИЯ

Регуляция дыхания осуществляется нервным и гуморальным механизмами в соответствии с потребностями организма и условиями внешней среды.

Нервная регуляция дыхания. Координированная деятельность дыхательных мышц, приспособление дыхания к меняющимся условиям внешней и внутренней среды организма осуществляется дыхательным центром, нейроны которого располагаются в различных отделах ЦНС.

Н.А. Миславским (1885 г.) было установлено, что дыхательный центр располагается в продолговатом мозге, является парным образованием и состоит из центров вдоха (инспираторного) и выдоха (экспираторного). Нейроны дыхательного центра тесно взаимосвязаны с нейронами центра пневмотаксиса варолиева моста (отдел ствола мозга). Одна группа нейронов этого центра обеспечивает ритмическую смену вдоха выдохом, другая оказывает тоническое влияние на дыхательный центр продолговатого мозга. Кроме того, на деятельность дыхательного центра оказывают влияние промежуточный мозг

икора больших полушарий. Таким образом, дыхательный центр – это совокупность нейронов, расположенных в разных отделах ЦНС

иучаствующих в регуляции дыхания.

Дыхательный центр продолговатого мозга обладает автоматией, она обусловлена особенностями протекающего в нем обмена веществ,

– 215 –

поддерживается и изменяется под влиянием потока афферентных нервных импульсов от различных экстеро- и интерорецепторов.

При возбуждении инспираторного центра нервные импульсы по нисходящим путям поступают в шейный и грудной отделы спинного мозга, где располагаются мотонейроны, иннервирующие межреберные мышцы и диафрагму. По двигательным нервам возбуждение доходит до дыхательных мышц, сокращение которых вызывает вдох (рис. 23). Нарушение деятельности дыхательного центра ведет к остановке дыхания.

Одновременно инспираторный центр по восходящим путям посылает нервные импульсы к центру пневмотаксиса. Он возбуждается и посылает импульсы к экспираторному центру продолговатого мозга.

Во время вдоха легкие, следуя за изменениями грудной полости, растягиваются и происходит возбуждение механорецепторов растяжения, расположенных в их стенках. От механорецепторов нервные импульсы по афферентным волокнам блуждающих нервов поступают в экспираторный центр. Импульсы от механорецепторов и из центра пневмотаксиса вызывают возбуждение центра выдоха и торможение центра вдоха, в результате поток импульсов к дыхательным мышцам прекращается, они расслабляются, происходит выдох. Таким образом, благодаря согласованной деятельности различных отделов дыхательного центра осуществляется саморегуляция дыхания (рефлекс Геринга – Брейера).

Гуморальная регуляция дыхания. На деятельность дыхательного центра оказывают влияние и гуморальные факторы – рН крови, содержание СО2 и О2 в крови.

Возбудимость нейронов дыхательного центра в большей степени зависит от концентрации в крови углекислого газа, который является специфическим регулятором активности нейронов центра. Он оказывает непосредственное влияние через центральные хеморецепторы, расположенные вблизи дыхательного центра, и опосредованное – через хеморецепторы сосудистых рефлексогенных зон (в дуге аорты и в области разветвления сонной артерии на внешнюю и внутреннюю).

Повышение в крови концентрации СО2 и увеличение Н+ – ионов вызывает возбуждение этих рецепторов и приводит к увеличению глубины и частоты дыхания, а снижение – к уменьшению частоты дыхания.

Меньшее значение в регуляции дыхания имеет концентрация кислорода в крови. Только значительное снижение его концентрации в воздухе (примерно в два раза) стимулирует легочную вентиляцию. Эта особенность связана с большими резервами кислородной емкости крови.

– 216 –

Особенно сильным раздражителем для дыхательного центра является сочетание повышенной концентрации углекислого газа с недостатком кислорода в крови.

Важная роль в регуляции дыхания принадлежит коре головного мозга, она обеспечивает произвольное изменение ритма и глубины дыхания при речи, пении, физических нагрузках, а также приспособление дыхания к меняющимся условиям среды.

8.8.ВОЗРАСТНЫЕ ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ

ИФУНКЦИЙ ОРГАНОВ ДЫХАНИЯ У ДЕТЕЙ И ПОДРОСТКОВ

8.8.1. МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ОРГАНОВ ДЫХАНИЯ

ВПРЕНАТАЛЬНЫЙ ПЕРИОД

Уплода легкие не являются органами внешнего дыхания, они находятся в спавшемся состоянии, имеют плотную консистенцию и слабо развитую эластическую ткань. Альвеолы и бронхи у него заполнены жидкостью, которая секретируется альвеолоцитами II типа. Смешивания легочной и амниотической жидкостей не происходит, потому что узкая голосовая щель у плода закрыта. Жидкость в легком способствует его развитию. Внутренняя поверхность альвеол начинает покрываться сурфактантом после 6 месяцев внутриутробного развития. Внешнее дыхание плода осуществляется с помощью плаценты. В плаценте осуществляется газообмен между кровью плода и кровью матери: кислород поступает из крови матери в кровь плода, а углекислый газ поступает из крови плода в кровь матери. Таким образом, плацента является органом внешнего дыхания плода в течение всего внутриутробного периода развития.

Первый вдох новорожденного. Дыхательные движения, обеспечивающие вдох, возникают после рождения ребенка и обусловлены рядом причин. Во время родов после перевязки пупочного канатика

прекращается плацентарное кровообращение, что приводит к быстрому повышению в крови ребенка концентрации СО2 и снижению концентрации О2. Накапливающийся углекислый газ, действуя на центральные и периферические хеморецепторы, вызывает возбуждение дыхательного центра, и ребенок совершает первый вдох. Первому вдоху способствует также раздражение температурных (переход плода из водной среды с более высокой температурой в суховоздушную среду с более низкой температурой), тактильных и болевых (при прохождении плода по родовым путям) кожных рецепторов,

– 217 –

что рефлекторно возбуждает инспираторный центр. С первым вдохом новорожденного легкие расправляются, и устанавливается ритмическое дыхание.

8.8.2. МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ОРГАНОВ ДЫХАНИЯ В ПОСТНАТАЛЬНЫЙ ПЕРИОД

Особенно интенсивное развитие органов дыхания наблюдается в первые годы жизни ребенка и в период полового созревания.

Полость носа у детей первых месяцев жизни имеет небольшие размеры, носовые раковины относительно более толстые, носовые ходы более узкие, короткие, слабо развиты, поэтому дети нередко дышат ртом. Их формирование происходит неодновременно (к 2-м месяцам формируется нижний носовой ход, к 6 месяцам – средний, после 2-х лет – верхний ход) и продолжается до 13–20 лет. У грудных детей при воспалительных процессах полости носа слизистая оболочка набухает, и носовое дыхание почти выключается. Из воздухоносных пазух у новорожденных имеется только слабо развитая верхнечелюстная (гайморова) пазуха, остальные формируются после рождения и принимают окончательную форму к 12–14 годам.

Носоглотка у детей более широкая и короткая. Слуховая труба тоже короче и шире, расположена ниже, чем у взрослых (почти горизонтально), поэтому инфекция из верхних дыхательных путей и носоглотки легко проникает в среднее ухо, вызывая его воспаление.

Гортань у новорожденных и грудных детей короткая и широкая

расположена выше, чем у взрослых. Надгортанник находится чуть выше корня языка, поэтому новорожденные и дети грудного возраста могут глотать и дышать одновременно. Голосовые связки у детей короче (4–5 мм), чем у взрослых, поэтому у них голос выше. До 5 лет гортань растет медленно и ее размеры и форма одинаковы у мальчиков и у девочек, затем развитие приостанавливается до периода полового созревания. В подростковом возрасте происходит увеличение гортани и голосовых связок, окончательное срастание пластинок щитовидного хряща у мальчиков под прямым или почти под прямым углом и становится заметным выступ – кадык, у девочек – под тупым углом. В этот период происходит ломка голоса (мутация голоса), которая длится обычно 1,5–2 года. У девочек ломка голоса выражена в меньшей степени, чем у мальчиков, так как у них гортань в этот период увеличивается в 1,5 раза, у мальчиков – в 2 раза. Длина голосовых связок у мальчиков в возрасте 16 лет составляет 16,5 мм, у девочек – 15 мм. Отрицательно влияние на состояние голосовых связок оказывают громкое длительное пение, особенно

– 218 –

в прохладных, сырых помещениях, прокуренных подъездах, курение, алкоголь. В целях профилактики в этот период нужно по возможности щадить голосообразующий аппарат, в противном случае происходит воспаление слизистой оболочки гортани, ее покраснение, утолщение голосовых связок, и голос становится хриплым. После периода мутации голос приобретает свою индивидуальность и в течение 25–30 лет остается стабильным. В пожилом и старческом возрасте в органах, участвующих в голосообразовании, начинаются атрофические изменения, голос постепенно слабеет, меняется его тембр.

Дети дошкольного возраста часто страдают воспалением гортани, бронхов и легких. В этом возрасте слизистые оболочки верхних дыхательных путей и голосовые связки очень нежные. Большое значение в предупреждении заболеваний органов дыхания имеет правильное дыхание – носовое. Нарушение носового дыхания сказывается на самочувствии ребенка: он болеет, становится вялым, легко утомляется, плохо спит, страдает головной болью, нарушается его развитие.

При воспалении гортани (ларингит) страдают в основном голосовые связки. Ларингит имеет две формы: острую и хроническую. Симптомы острого ларингита: кашель, першение в глотке, боли при глотании, разговоре, иногда даже потеря голоса (афония). Острый ларингит может перейти в хроническую форму.

Для предохранения органов дыхания и голосового аппарата от воспаления необходимо соблюдать следующие правила: соблюдать соответствие в одежде температуре окружающего воздуха; не употреблять чрезмерно горячую или холодную пищу.

Трахея и бронхи у детей узкие, короткие, хрящевая ткань мягче, тоньше, слабо развита. С возрастом увеличивается их длина, просвет (за первый год диаметр увеличивается на 30 %, длина – на 20 %) В подростковом возрасте в бронхах происходит интенсивное развитие мышечной и эластической тканей. Слизистая оболочка

этих отделов богато снабжена кровеносными сосудами, но содержит меньше слизистых желез, поэтому она значительно суше, нежнее, ранимее, что обусловливает легкое развитие патологических изменений в органах дыхания (более часты насморки, бронхиты).

Диаметр трахеи у детей в возрасте 9 – 10 лет равен сумме диаметров обоих главных бронхов. В период полового созревания диаметр бронхов быстро увеличивается.

С возрастом хрящи дыхательных путей становятся более толстыми, но в течение длительного времени сохраняют свою гибкость. В пожилом и старческом возрасте в хрящах гортани (за исключением надгортанника), трахеи и бронхов откладываются соли кальция, хрящи окостеневают, становятся хрупкими и ломкими.

– 219 –

Легкие у детей менее эластичны, мало растяжимы вследствие большого количества коллагеновых волокон и меньшей растяжимости эластических волокон. Между альвеолами и дольками легких содержится много рыхлой соединительной ткани, богато снабженной кровеносными и лимфатическими сосудами. Чем моложе дети, тем больше развита в легких капиллярная сеть. Количество крови, протекающей через легкие в единицу времени больше, чем у взрослых людей, что обеспечивает высокий уровень обмена веществ растущего организма.

Легкие растут непрерывно до 16 лет, но неравномерно, как и другие отделы дыхательной системы. Наиболее интенсивный рост отмечается в первый год жизни и в период полового созревания (пубертатный период). Рост легких происходит за счет ветвления мелких бронхов, образования новых альвеолярных ходов, альвеол, увеличения их размеров. До 7 лет альвеолярная поверхность легких возрастает за счет увеличения количества альвеол, которое к 8 годам становится таким как у взрослого. В пубертатный период происходит только увеличение объема альвеол, окончательных размеров альвеолы достигают в период между 15–18 годами, в этот период рост легких пропорционален общему росту организма.

У новорожденных легкие полностью заполняют грудную клетку,

давление в плевральной щели равно атмосферному давлению и становится ниже атмосферного только во время вдоха. Со второй недели жизни детей грудная клетка в росте опережает легкие, объем плевральной щели увеличивается, а давление в ней снижается

иостается ниже атмосферного и при выдохе.

Всвязи с морфологическими особенностями органов дыхания, грудной клетки, мышечной системы (малая растяжимость легких, малая сила и выносливость дыхательных мышц, меньший диаметр трахеи и бронхов) дети затрачивают на дыхание больше энергии, чем взрослые. Чем младше ребенок, тем больше усилия, затрачиваемые на преодоление сопротивления в дыхательных путях. С возрастом у

детей увеличивается сила и выносливость дыхательных мышц.

Удевочек это наблюдается к 13–14 годам, а у мальчиков – к 17 годам.

Впроцессе роста и развития у детей изменяются частота, глубина и тип дыхания. У новорожденных и детей грудного возраста

первого полугодия жизни преобладает диафрагмальное дыхание с незначительным участием слабых межреберных мышц, поскольку ребра имеют малый изгиб, занимают почти горизонтальное положение (расположены почти под углом 90о С к позвоночнику). Кроме того, относительно большая печень, переполненный желудок, частые вздутия кишечника вследствие метеоризма ограничивают подвижность

диафрагмы, поэтому дыхание у

детей частое, поверхностное.

– 220 –