Дыханием называют комплект физиологических и физико- химических процессов, обеспечивающих потребление организмом кислорода, образование и выведение углекислого газа, получение за счет аэробного окисления органических веществ энергии, используемой для жизнедеятельности.
Дыхание осуществляется дыхательной системой , представленной дыхательными путями, легкими, дыхательными мышцами, контролирующими функции нервными структурами, а также кровью и сердечно-сосудистой системой, транспортирующими кислород и углекислый газ.
Дыхательные пути подразделяют на верхние (полости носа, носоглотка, ротовая часть глотки) и нижние (гортань, трахея, вне- и внутрилегочные бронхи).
Для поддержания жизнедеятельности взрослого человека система дыхания должна доставлять в организм в условиях относительного покоя около 250-280 мл кислорода за минуту и удалять из организма примерно такое же количество углекислого газа.
Через дыхательную систему организм постоянно контактирует с атмосферным воздухом — внешней средой, в которой могут содержаться микроорганизмы, вирусы, вредные вещества химической природы. Все они способны воздушно-капельным путем попадать в легкие, проникать через аэрогематический барьер в организм человека и вызывать развитие многих заболеваний. Некоторые из них относятся к быстро распространяющимся — эпидемическим (грипп, острые респираторные вирусные инфекции, туберкулез и др.).
Рис. Схема дыхательных путей
Большую угрозу для здоровья человека представляет загрязнение атмосферного воздуха химическими веществами техногенного происхождения (вредные производства, автотранспорт).
Знание об этих путях воздействия на здоровье человека способствует принятию законодательных, противоэпидемических и других мер защиты от действия вредных факторов атмосферы и предотвращению ее загрязнения. Это возможно при условии проведения медицинскими работниками широкой разъяснительной работы среди населения, в том числе но выработке ряда простейших правил поведения. Среди них предотвращение загрязнения окружающей среды, соблюдение элементарных правил поведения во время инфекций, которые необходимо прививать с раннего детского возраста.
Ряд проблем физиологии дыхания связан со специфическими видами человеческой деятельности: космическими и высотными полетами, пребыванием в горах, подводным плаванием, применением барокамер, с пребыванием в атмосфере, содержащей токсические вещества и избыточное количество пылевых частиц.
Функции дыхательных путей
Одной из важнейших функций дыхательных путей является обеспечение поступления воздуха из атмосферы в альвеолы и его удаления из легких. Воздух в дыхательных путях кондиционируется, подвергаясь очищению, согреванию и увлажнению.
Очищение воздуха. От пылевых частиц воздух особенно активно очищается в верхних дыхательных путях. На их слизистую оболочку оседает до 90% пылевых частиц, содержащихся во вдыхаемом воздухе. Чем меньше частица, тем больше вероятность се проникновения в нижние дыхательные пути. Так, бронхиол могут достигать частицы диаметром 3-10 мкм, а альвеол — 1-3 мкм. Удаление осевших пылевых частиц осуществляется благодаря току слизи в дыхательных путях. Слизь, покрывающая эпителий, образуется из секрета бокаловидных клеток и слизеобразующих желез дыхательных путей, а также жидкости, фильтрующейся из интерстиция и кровеносных капилляров стенок бронхов и легких.
Толщина слоя слизи составляет 5-7 мкм. Ее движение создается за счет биения (3-14 движений в секунду) ресничек мерцательного эпителия, который покрывает все дыхательные пути за исключением надгортанника и истинных голосовых связок. Эффективность работы ресничек достигается лишь при их синхронном биении. Это волнообразное движение создаст ток слизи по направлению от бронхов к гортани. Из носовых полостей слизь движется по направлению к носовым отверстиям, а из носоглотки — к глотке. У здорового человека за сутки образуется около 100 мл слизи в нижних дыхательных путях (часть ее абсорбируется эпителиальными клетками) и 100-500 мл в верхних дыхательных путях. При синхронном биении ресничек скорость движения слизи в трахее может достигать 20 мм/мин, а в мелких бронхах и бронхиолах составляет 0,5-1,0 мм/мин. Со слоем слизи могут транспортироваться частички массой до 12 мг. Механизм изгнания слизи из дыхательных путей иногда называют мукоцилиарным эскалатором (от лат.mucus — слизь,ciliare — ресничка).
Объем изгоняемой слизи (клиренс) зависит от скорости се образования, вязкости и эффективности работы ресничек. Биение ресничек мерцательного эпителия происходит лишь при достаточном образовании в нем АТФ и зависит от температуры и рН окружающей среды, влажности и ионизации вдыхаемого воздуха. Многие факторы могут ограничивать клиренс слизи.
Так. при врожденном заболевании — муковисцидозе, обусловленном мутацией гена, контролирующего синтез и структуру белка, участвующего в транспорте минеральных ионов через клеточные мембраны секреторного эпителия, развивается повышение вязкости слизи и затруднение ее эвакуации из дыхательных путей ресничками. Фибробласты легких больных муковисцидозом продуцируют цилиарный фактор, нарушающий работу ресничек эпителия. Это приводит к нарушению вентиляции легких, повреждению и инфицированию бронхов. Подобные изменения секреции могут иметь место в желудочно-кишечном тракте, поджелудочной железе. Дети, страдающие муковисцидозом, нуждаются в постоянной интенсивной медицинской помощи. Нарушение процессов биения ресничек, повреждение эпителия дыхательных путей и легких, за которыми следует развитие ряда других неблагоприятных изменений в бронхо-легочной системе, наблюдается под влиянием курения.
Согревание воздуха. Этот процесс происходит за счет соприкосновения вдыхаемого воздуха с теплой поверхностью дыхательных путей. Эффективность согревания такова, что даже при вдыхании человеком морозного атмосферного воздуха он нагревается при поступлении в альвеолы до температуры около 37 °С. Удаляемый из легких воздух отдает до 30% своего тепла слизистым оболочкам верхних отделов дыхательных путей.
Увлажнение воздуха. Проходя по дыхательным путям и альвеолам, воздух на 100% насыщается водяными парами. В результате давление водяного пара в альвеолярном воздухе составляет около 47 мм рт. ст.
Вследствие перемешивания атмосферного и выдыхаемого воздуха, имеющего различное содержание кислорода и углекислого газа, в дыхательных пути создается «буферное пространство» между атмосферой и газообменной поверхностью легких. Оно способствует поддержанию относительного постоянства состава альвеолярного воздуха, отличающегося от атмосферного более низким содержанием кислорода и более высоким содержанием углекислого газа.
Дыхательные пути являются рефлексогенными зонами многочисленных рефлексов, играющих роль в саморегуляции дыхания: рефлекс Геринга — Брейера, защитные рефлексы чихания, кашля, рефлекс «ныряльщика», а также влияющих на работу многих внутренних органов (сердца, сосудов, кишечника). Механизмы ряда этих рефлексов будут рассмотрены ниже.
Дыхательные пути участвуют в генерации звуков и придании им определенной окраски. Звук возникает при прохождении воздуха через голосовую щель, вызывая вибрацию голосовых связок. Для возникновения вибрации необходимо наличие градиента давления воздуха между наружной и внутренней сторонами голосовых связок. В естественных условиях такой градиент создается во время выдоха, когда голосовые связки при разговоре или пении смыкаются, а подсвязочное давление воздуха, благодаря действию факторов, обеспечивающих выдох, становится больше атмосферного. Под влиянием этого давления голосовые связки на мгновение смещаются, между ними формируется щель, через которую прорывается около 2 мл воздуха, затем связки опять смыкаются и процесс повторяется снова, т.е. происходит вибрация голосовых связок, порождающая звуковые волны. Эти волны создают тоновую основу для образования звуков пения и речи.
Использование дыхания для формирования речи и пения называют соответственно речевым и певческим дыханием. Наличие и нормальное положение зубов являются необходимым условием правильного и четкого произношения речевых звуков. В противном случае появляется нечеткость, шепелявость, а иногда и невозможность произношения отдельных звуков. Речевое и певческое дыхание составляют отдельный предмет исследования.
Через дыхательные пути и легкие за сутки испаряется около 500 мл воды и таким образом осуществляется их участие в регуляции водно-солевого баланса и температуры тела. На испарение 1 г воды расходуется 0,58 ккал тепла и это один из путей участия дыхательной системы в механизмах теплоотдачи. В условиях покоя за счет испарения через дыхательные пути из организма выводится за сутки до 25% воды и около 15% продуцируемого тепла.
Защитная функция дыхательных путей реализуется за счет сочетания механизмов кондиционирования воздуха, осуществления защитных рефлекторных реакций и наличия эпителиальной выстилки, покрытой слизью. Слизь и мерцательный эпителий с включенными в его слой секреторными, нейроэндокринными, реценторными, лимфоидными клетками создают морфофункциональную основу аэрогсматнчсского барьера дыхательных путей. Этот барьер благодаря наличию в слизи лизоцима, интерферона, некоторых иммуноглобулинов и лейкоцитарных антител является частью местной иммунной системы органов дыхания.
Длина трахеи составляет 9-11 см, внутренний диаметр 15-22 мм. Трахея ветвится на два главных бронха. Правый из них шире (12-22 мм) и короче, чем левый, и отходит от трахеи под большим углом (от 15 до 40°). Бронхи ветвятся, как правило, дихотомически и их диаметр постепенно уменьшается, а суммарный просвет увеличивается. В результате 16-го ветвления бронхов образуются терминальные бронхиолы диаметр которых равен 0,5-0,6 мм. Далее следуют структуры, образующие морфофункциональную газообменную единицу легкого - ацинус. Емкость воздухоносных путей до уровня ацинусов составляет 140-260 мл.
В стенках мелких бронхов и бронхиол содержатся гладкие миоциты, которые располагаются в них циркулярно. От степени тонического сокращения миоцитов зависят просвет этой части дыхательных путей и скорость потока воздуха. Регуляция скорости потока воздуха через дыхательные пути осуществляется в основном в их нижних отделах, где просвет путей может изменяться активно. Тонус миоцитов находится под контролем нейромедиаторов автономной нервной системы, лейкотриенов, простагландинов, цитокинов и других сигнальных молекул.
Рецепторы дыхательных путей и легких
Важную роль в регуляции дыхания играют рецепторы, которыми особенно обильно снабжены верхние дыхательные пути и легкие. В слизистой оболочке верхних носовых ходов между эпителиальными и опорными клетками расположены обонятельные рецепторы. Они представляют собой чувствительные нервные клетки, имеющие подвижные реснички, обеспечивающие рецепцию пахучих веществ. Благодаря этим рецепторам и системе обоняния организм получает возможность восприятия запахов веществ, содержащихся в окружающей среде, наличии пищевых веществ, вредных агентов. Воздействие некоторых пахучих веществ вызывает рефлекторное изменение проходимости дыхательных путей и, в частности, у людей с обструктивным бронхитом может вызвать астматический приступ.
Остальные рецепторы дыхательных путей и легких подразделяют на три группы:
- растяжения;
- ирритантные;
- юкстаальвеолярные.
Рецепторы растяжения располагаются в мышечном слое дыхательных путей. Адекватным раздражителем для них является растяжение мышечных волокон, обусловленное изменением внутриплеврального давления и давления в просвете дыхательных путей. Важнейшая функция этих рецепторов — контроль за степенью растяжения легких. Благодаря им функциональная система регуляции дыхания контролирует интенсивность вентиляции легких.
Имеется также ряд экспериментальных данных о наличии в легких рецепторов спадения, активирующихся при сильном уменьшении объема легких.
Ирритантные рецепторы обладают свойствами механо- и хеморецепторов. Они расположены в слизистой оболочке дыхательных путей и активируются при действии интенсивной струи воздуха во время вдоха или выдоха, действии крупных пылевых частиц, скоплении гнойного отделяемого, слизи, попадании в дыхательные пути частиц пищи. Эти рецепторы чувствительны также к действию раздражающих газов (аммиак, пары серы) и других химических веществ.
Юкстаальвеолярные рецепторы расположены в ингерстициальном пространстве легочных альвеол у стенок кровеносных капилляров. Адекватным раздражителем для них является увеличение кровенаполнения легких и возрастание объема межклеточной жидкости (они активируются, в частности, при отеке легких). Раздражение этих рецепторов рефлекторно вызывает возникновение частого поверхностного дыхания.
Рефлекторные реакции с рецепторов дыхательных путей
При активации рецепторов растяжения и ирритантных рецепторов возникают многочисленные рефлекторные реакции, обеспечивающие саморегуляцию дыхания, защитные рефлексы и рефлексы, влияющие на функции внутренних органов. Такое подразделение этих рефлексов весьма условно, так как один и тот же раздражитель в зависимости от его силы может или обеспечивать регуляцию смены фаз цикла спокойного дыхания, или вызывать защитную реакцию. Афферентные и эфферентные пути этих рефлексов проходят в стволах обонятельного, тройничного, лицевого, языкоглоточного, блуждающего и симпатического нервов, а замыкание большинства рефлекторных дуг осуществляется в структурах дыхательного центра продолговатого мозга с подключением ядер вышеперечисленных нервов.
Рефлексы саморегуляции дыхания обеспечивают регуляцию глубины и частоты дыхания, а также просвета дыхательных путей. Среди них выделяют рефлексы Геринга — Брейера. Инспираторно-тормозящий рефлекс Геринга — Брейера проявляется тем, что при растяжении легких во время глубокого вдоха или при вдувании воздуха аппаратами искусственного дыхания рефлекторно тормозится вдох и стимулируется выдох. При сильном растяжении легких этот рефлекс приобретает защитную роль, предохраняя легкие от перерастяжения. Второй из этой серии рефлексов - экспираторно-облегчающий рефлекс - проявляется в условиях, когда воздух поступает в дыхательные пути под давлением во время выдоха (например, при аппаратном искусственном дыхании). В ответ на такое воздействие рефлекторно продлевается выдох и тормозится появление вдоха. Рефлекс на спадение легких возникает при максимально глубоком выдохе или при ранениях грудной клетки, сопровождаемых пневмотораксом. Он проявляется частым поверхностным дыханием, препятствующим дальнейшему спадению легких. Выделяют также парадоксальный рефлекс Хеда, проявляющийся тем, что при интенсивном вдувании воздуха в легкие па короткое время (0,1-0,2 с) может активироваться вдох, сменяющийся затем выдохом.
Среди рефлексов, регулирующих просвет дыхательных путей и силу сокращения дыхательных мышц, имеется рефлекс на снижение давления в верхних дыхательных путях , который проявляется сокращением мышц, расширяющих эти дыхательные пути, и препятствующих их закрытию. В ответ на снижение давления в носовых ходах и глотке рефлекторно сокращаются мышцы крыльев носа, подбородочно-язычная и другие мышцы, смещающие язык вентрально кпереди. Этот рефлекс способствует вдоху путем снижения сопротивления и увеличения проходимости верхних дыхательных путей для воздуха.
Снижение давления воздуха в просвете глотки также рефлекторно вызывает уменьшение силы сокращения диафрагмы. Этот глоточно-диафрагмальный рефлекс препятствует дальнейшему снижению давления в глотке, слипанию ее стенок и развитию апноэ.
Рефлекс закрытия голосовой щели возникает в ответ на раздражение механорецепторов глотки, гортани и корня языка. При этом смыкаются голосовые и надгортанные связки и предотвращается попадание вдыхательные пути пищи, жидкости и раздражающих газов. У пациентов, находящихся в бессознательном состоянии или под наркозом, рефлекторное закрытие голосовой щели нарушается и рвотные массы, а также содержимое глотки могут попасть в трахею и вызвать аспирационную пневмонию.
Ринобронхиальные рефлексы возникают при раздражении ирритантных рецепторов носовых ходов и носоглотки и проявляются сужением просвета нижних дыхательных путей. У людей, склонных к спазмам гладкомышечных волокон трахеи и бронхов, раздражение ирритантных рецепторов носа и даже некоторые запахи могут провоцировать развитие приступа бронхиальной астмы.
К классическим защитным рефлексам дыхательной системы принадлежат также кашлевый, чихательный рефлексы и рефлекс ныряльщика. Кашлевый рефлекс вызывается раздражением ирритантных рецепторов глотки и нижележащих дыхательных путей, особенно области бифуркации трахеи. При его реализации вначале происходит короткий вдох, затем смыкание голосовых связок, сокращение мышц выдоха, увеличение подсвязочного давления воздуха. Затем голосовые связки мгновенно расслабляются и воздушная струя с большой линейной скоростью проходит через дыхательные пути, голосовую щель и открытый рот в атмосферу. При этом из дыхательных путей изгоняется избыток слизи, гнойного содержимого, некоторых продуктов воспаления или случайно попавших пищевых и других частиц. Продуктивный, «влажный» кашель способствует очищению бронхов и выполняет дренажную функцию. Для более эффективного очищения дыхательных путей врачи назначают специальные лекарственные средства, стимулирующие продукцию жидкого отделяемого. Чихательный рефлекс возникает при раздражении рецепторов носовых ходов и развивается подобно каш левому рефлексу за исключением того, что изгнание воздуха происходит через носовые ходы. Одновременно усиливается слезообразование, слезная жидкость по слезно-носовому каналу поступает в полость носа и увлажняет ее стенки. Все это способствует очищению носоглотки и носовых ходов. Рефлекс ныряльщика вызывается попаданием жидкости в носовые ходы и проявляется кратковременной остановкой дыхательных движений, препятствуя прохождению жидкости в нижележащие дыхательные пути.
При работе с пациентами врачам-реаниматологам, челюстно-лицевым хирургам, отоларингологам, стоматологам и другим специалистам необходимо учитывать особенности описанных рефлекторных реакций, возникающих в ответ на раздражение рецепторов ротовой полости, глотки и верхних дыхательных путей.
За один день взрослый человек вдыхает и выдыхает десятки тысяч раз. Если человек не может дышать, то у него есть только секунды.
Важность этой системы для человека трудно переоценить. Задумываться о том, как работает дыхательная система человека, каково ее строение и функции, нужно до того, как могут появиться проблемы со здоровьем.
Самые свежие стать о здоровье, похудении и красоте на сайте https://dont-cough.ru/ — не кашляй!
Строение дыхательной системы человека
Легочная система может рассматриваться в качестве одной из наиболее существенных в человеческом организме. Она включает в себя функции, направленные на усвоение кислорода из воздуха и выведение углекислого газа. Нормальная работа дыхания особенно важна для детей.
Анатомия органов дыхания предусматривает, что их можно разделить на две группы:
- воздушные пути;
- лёгкие.
Верхние дыхательные пути
При попадании воздуха внутрь организма он проходит через рот или нос. Перемещается через глотку дальше, поступая в трахею.
К верхним дыхательным путям относят придаточные пазухи носа, а также гортань.
Носовая полость разделяется на несколько отделов: нижний, средний, верхний и общий.
Внутри эта полость покрыта мерцательным эпителием, который прогревает поступающий воздух и очищает его. Здесь находится особая слизь, имеющая защитные свойства, помогающие бороться с инфекцией.
Гортань представляет собой хрящевое образование, которое находится в промежутке от глотки до трахеи.
Нижние дыхательные пути
Когда происходит вдох, воздух, перемещаясь внутрь, попадает в лёгкие. При этом из глотки в начале своего пути он оказывается в трахее, бронхах и лёгких. Физиология относит их к нижним дыхательным путям.
В структуре трахеи принято выделять шейную и грудную часть. Она разделяется на две части. Она подобно другим органам дыхания покрыта мерцательным эпителием.
В лёгких различают отделы: верхушку и основание. Этот орган имеет три поверхности:
- диафрагмальную;
- средостенную;
- рёберную.
Полость лёгких защищена, кратко говоря, грудной клеткой с боков и диафрагмой снизу от брюшной полости.
Вдохом и выдохом управляют:
- диафрагма;
- межрёберные дыхательные мышцы;
- межхрящевые внутренние мышцы.
Функции дыхательной системы
Самая главная функция органов дыхания состоит в следующем: осуществлять снабжение организма кислородом для того, чтобы в достаточной мере обеспечить его жизнедеятельность, а также выводить из человеческого тела углекислый газ и другие продукты распада, выполняя газообмен.
Дыхательная система выполняет также ряд других функций:
- Создание потока воздуха для обеспечения образования голоса.
- Получение воздуха для проведения распознавания запахов.
- Роль дыхания также состоит в том, что оно осуществляет вентиляцию для поддержания оптимальной температуры организма;
- Эти органы также участвуют в процессе кровообращения.
- Осуществляется защитная функция против угрозы попадания болезнетворных микроорганизмов вместе с вдыхаемым воздухом, в том числе и тогда, когда происходит глубокий вдох.
- В небольшой степени внешнее дыхание способствует выведению из организма отработанных веществ в виде водяного пара. В частности, таким путём могут удаляться пыль, мочевина и аммиак.
- Легочная система выполняет депонирование крови.
В последнем случае лёгкие, благодаря своему устройству, способны концентрировать определённый объём крови, отдавая его организму, когда этого требует общий план.
Механизм дыхания человека
Процесс дыхания состоит из трёх процессов. Это поясняет следующая таблица.
В организм приток кислорода может происходить через нос или рот. Затем он проходит через глотку, гортань и попадает в лёгкие.
В лёгкие кислород попадает в качестве одной из составных частей воздуха. Их разветвлённое строение способствует тому, что газ О2 через альвеолы и капилляры растворяется в крови, образуя нестойкие химические соединения с гемоглобином. Таким образом в химически связанном виде кислород перемещается через кровеносную систему по всему организму.
Схема регуляции предусматривает, что газ О2 постепенно попадает в клетки, высвобождаясь из соединения с гемоглобином. При этом отработанный организмом углекислый газ занимает его место в транспортных молекулах и постепенно передаётся в лёгкие, где в процессе выдоха выводится из организма.
Воздух попадает внутрь лёгких потому, что их объём периодически то увеличивается, то сокращается. Плевра прикреплена к диафрагме. Поэтому при расширении последней, увеличивается объём лёгких. Вбирая воздух, осуществляется внутреннее дыхание. Если диафрагма сжимается, то плевра выталкивает отработанный углекислый газ наружу.
Стоит отметить: в течение одной минуты человеку нужно 300 мл кислорода. За это же время существует потребность в выводе 200 мл углекислого газа за пределы организма. Однако, эти цифры справедливы лишь в той ситуации, когда человек не испытывает сильной физической нагрузки. Если происходит максимальный вдох, они увеличатся многократно.
Могут иметь место различные типы дыхания:
- При грудном дыхании вдох и выдох осуществляются за счёт усилий межрёберных мышц. При этом во время вдоха грудная клетка расширяется, а также немного приподнимается. Выдох выполняется противоположным образом: клетка сжимается, одновременно незначительно опускаясь.
- Брюшной тип дыхания выглядит иначе. Процесс вдоха осуществляется за счёт расширения мышц живота при небольшом подъёме диафрагмы. При выдохе эти мышцы сокращаются.
Первый из них наиболее часто используют женщины, второй - мужчины. У некоторых людей в процессе дыхания могут использоваться и межрёберные и мышцы живота.
Заболевания дыхательной системы человека
Такие заболевания обычно можно отнести к одной из следующих категорий:
- В некоторых случаях причиной может стать инфекционное заражение. Причиной могут стать микробы, вирусы, бактерии, которые, попав в организм, оказывают болезнетворное действие.
- Некоторым людям присущи аллергические реакции, которые выражаются в различных проблемах с дыханием. Причин таких нарушений может быть множество, в зависимости от типа аллергии, который имеется у человека.
- Очень опасными для здоровья являются автоиммунные заболевания. В этом случае организм воспринимает собственные клетки в качестве болезнетворных организмов и начинает с ними бороться. В некоторых случаях результатом может стать заболевание дыхательной системы.
- Ещё одна группа болезней - это те, которые носят наследственный характер. В этом случае речь идёт о том, что на генном уровне имеется предрасположенность к некоторым заболеваниям. Однако, уделяя этому вопросу достаточное внимание, в большинстве случаев можно предотвратить заболевание.
Чтобы контролировать наличие заболевания, необходимо знать признаки, по которым можно определить его наличие:
- кашель;
- одышка;
- боль в лёгких;
- ощущение удушья;
- кровохарканье.
Кашель является реакцией на скопившуюся в бронхах и лёгких слизь. В разных ситуациях он может различаться по своему характеру: при ларингите он бывает сухим, при пневмонии - влажным. В случае, если речь идёт о заболеваниях ОРВИ, кашель способен периодически менять свой характер.
Иногда при кашле пациент испытывает боль, которая можно возникать либо постоянно, либо при нахождении тела в определённом положении.
Одышка может проявляться по-разному. Субъективная усиливается в моменты, когда человек испытывает стресс. Объективная выражается в изменении ритма и силы дыхания.
Значение дыхательной системы
Возможность людей разговаривать в значительной степени основывается на правильной работе дыхания.
Эта система также играет роль при проведении терморегуляции организма. В зависимости от конкретной ситуации это даёт возможность до нужной степени повышать или понижать температуру тела.
С дыханием кроме углекислого газа выводятся также и некоторые другие отходы жизнедеятельности человеческого организма.
Таким образом человеку даётся возможность различать различные запахи, вдыхая воздух через нос.
Благодаря этой системе организма, осуществляется газообмен человека с окружающей средой, снабжение органов и тканей кислородом и выведение отработанного углекислого газа из человеческого тела.
Общие данные
Дыхательная система выполняет функцию газообмена между внешней средой и организмом и включает следующие органы: полость носа, гортань, трахею, или дыхательное горло, главные бронхи и легкие. Проведение воздуха из полости носа в гортань и обратно происходит через верхние отделы глотки (носоглотки и ротоглотки), которая изучается вместе с органами пищеварения. Полость носа, гортань, трахея, главные бронхи и их разветвления внутри легких служат для проведения вдыхаемого и выдыхаемого воздуха и являются воздухонососными, или дыхательными, путями, Посредством их осуществляется внешнее дыхание - обмен воздуха между внешней средой и лёгкими. В клинике принято полость носа вместе с носоглоткой и гортанью называть верхними дыхательными путями, а трахею и остальные органы, участвующие в проведении воздуха, - нижними дыхательными путями. Все органы, относящиеся к дыхательным путям, имеют твёрдый скелет, представленный в стенках полости носа костями хрящами, а в стенках гортани, трахеи и бронхов - хрящами. Благодаря такому скелету дыхательные пути не спадаются и по ним свободно циркулирует воздух во время дыхания. Изнутри дыхательные пути выстланы слизистой оболочкой, снабжённой почти на всём протяжении мерцательным эпителием. Слизистая оболочка участвует в очищении вдыхаемого воздуха от пылевых частиц, а также в его увлажнении и сгорании (если он сухой и холодный) Внешнее дыхание происходит благодаря ритмичным движениям грудной клетки. Во время вдоха воздух по воздухоносным путям поступает в альвеолы, а во время выдоха - из альвеол наружу. Лёгочные альвеолы имеют строение, отличающееся от воздухоносных путей (см. ниже), и служат для диффузии газов: из находящегося в альвеолах воздуха (альвеолярный воздух) в кровь поступает кислород, а обратно- углекислый газ. Артериальная кровь, оттекающая из легких, транспортирует кислород во все органы тела, а венозная кровь, протекающая в легкие, доставляет обратно углекислый газ.
Дыхательная система, кроме того, выполняет и другие функции. Так, в полости носа находится орган обоняния, гортань является органом звукообразования, через легкие выделяются водные пары.
Полость носа
Полость
носа является начальным отделом
дыхательной системы. B полость носа
ведут два входных отверстия - ноздри,
а посредством двух
задних
отверстий - хоан она сообщается с
носоглоткой. К верху по полости носа
находится передняя черепная ямка. К
низу – полость рта, а по бокам -глазницы
и верхнечелюстные пазухи.
Хрящевой
скелет носа состоит из следующих хрящей:
бокового хряща
(парный),
большого хряща крыла носа (парный), малых
хрящей крыла, хряща
перегородки
носа.
В
каждой половине полости носа на боковой
стенке находятся три
носовые
раковин: верхняя,
средняя и нижняя.
Раковины
разделяют три щелевидных пространство:
верхний, средний и нижний носовые ходы.
Между
перегородкой и носовыми раковинами
имеется общий носовой ход.
Переднюю
меньшую часть полости носа называют
преддверием носа, а
заднюю
большую часть - собственно полостью
носа.
Слизистая оболочка полости носа
покрывает все ее стенки носовые раковины.
Она выстлана цилиндрическим мерцательным
эпителием,
содержит
большое количество слизистых желез и
кровеносных сосудов.
Реснички
мерцательного эпителия колеблются по
направлению к хоаном и
способствуют
задержанию пылевых частиц. Секрет
слизистых желез смачивает слизистую
оболочку, при этом обволакивает пылевые
частицы и
увлажняет
сухой воздух. Кровеносные сосуды образуют
сплетения.
Особенно
густые сплетения венозных сосудов
находятся в области нижней
носовой
раковины и по краю средней носовой
раковины. Они называются
пещеристыми
и при повреждениях могут давать обильные
кровотечения.
Наличие
большого количества сосудов в слизистой
оболочке сосудов
способствует
согреванию вдыхаемого воздуха.
При
неблагоприятных воздействиях
(температурные, химические и др.)
слизистая
оболочка носа способна набухать, что
вызывает затруднение
носового
дыхания.
Слизистая
оболочка верхней носовой раковины и
верхнего отдела
перегородки
носа содержит специальные обонятельные
и опорные клетки
составляющие
орган обоняния, и носит название
обонятельной области.
Слизистая
оболочка остальных отделов полости
носа составляет
дыхательную
область (при спокойном дыхании воздух
проходит
преимущественно
через нижний и средний носовые
ходы).
Воспаление
слизистой оболочки носа называется
ринитом (от греч. Rhinos
-
нос).
Наружный
нос (nasus exte
rn
us).
Вместе с полостью носа рассматривают
наружный
нос. В образовании наружного носа
участвуют носовые кости,
лобные
отростки верхнечелюстных костей, носовые
хрящи и мягкие ткани
(кожа,
мьшцы). В наружном носе различают корень
носа, спинку и верхушку. Нижнебоковые
отграниченные бороздками отдели
наружного носа называются крыльями.
Величина и форма наружного носа
индивидуально
варьируют.
Околоносовые
пазухи.
В полость носа с помощью отверстий
открываются
верхнечелюстная
(парная), лобная, клиновидная и решетчатые
пазухи.
Они называются околоносовыми пазухами,
или придаточными
пазухами
носа. Стенки пазух выстланы слизистой
оболочкой, являвшейся
продолжением
слизистой оболочки полости носа.
Околоносовые пазухи
участвуют
в согревания вдыхаемого воздуха и
является звуковыми
резонаторами.
Верхнечелюстная пазуха (гайморова
пазуха) находится в теле
одноимённой
кости. Лобная и клиновидная пазухи
находятся в
соответствующих
костях и каждая разделена перегородкой
на две половины.
Решётчатые
пазухи состоят из множества маленьких
полостей - ячеек
;
они
подразделяются
на передние, средние и задние.
Верхнечелюстная,
лобная пазухи и передние и средние
ячейки решетчатых пазух открываются в
средний носовой ход, а клиновидная
пазуха
и
задние ячейки решетчатые пазухи - в
верхний носовой ход. В нижний
носовой
ход открывается слёзно-носовой канал.
Следует иметь в виду, что околоносовые
пазухи у новорождённого
отсутствуют
или очень малых размеров; развитие их
происходит после рождения.
В лечебной практике не редко встречаются
воспалительные заболевания
околоносовых
пазух, например гайморит - воспаление
верхнечелюстной пазухи, фронтит -
воспаление лобной пазухи и др.
Дыхательная система человека активно задействуется во время выполнения любых видов двигательной активности, будь то аэробная или анаэробная нагрузка. Любой уважающий себя персональный тренер должен владеть знаниями о строении дыхательной системы, ее предназначении и о том, какую роль она выполняет в процессе занятий спортом. Знания о физиологии и анатомии являются индикатором отношения тренера к своему ремеслу. Чем больше он знает, тем выше его квалификация, как специалиста.
Дыхательная система – это совокупность органов, целью которой является обеспечение организма человека кислородом. Процесс обеспечения кислородом имеет название – газообмен. Вдыхаемый человеком кислород, на выдохе превращается в углекислый газ. Газообмен происходит в легких, а именно в альвеолах. Их вентилирование реализуется чередованием циклов вдоха (инспирация) и выдоха (экспирация). Процесс вдоха взаимосвязан с двигательной активностью диафрагмы и внешних межреберных мышц. На вдохе диафрагма опускается, а ребра поднимаются. Процесс выдоха происходит по большей части пассивно, вовлекая только внутренние межреберные мышцы. На выдохе диафрагма поднимается, ребра опускаются.
Дыхание обычно разделяют по способу расширения грудной клетки на два типа: грудное и брюшное. Первое чаще наблюдается у женщин (расширение грудины происходит за счет поднятия ребер). Второе чаще наблюдается у мужчин (расширение грудины происходит за счет деформации диафрагмы).
Строение дыхательной системы
Дыхательные пути разделяют на верхние и нижние. Такое разделение является чисто символическим и граница между верхними и нижними путями дыхания проходит в месте пересечения дыхательной и пищеварительной систем в верхней части гортани. К верхним дыхательным путям относят полость носа, носоглотку и ротоглотку с ротовой полостью, но только частично, так как последняя в процессе дыхания не задействована. К нижним дыхательным путям относят гортань (хотя иногда ее относят и к верхним путям), трахею, бронхи и легкие. Воздушные пути внутри легких представляют своего рода дерево и разветвляются примерно 23 раза, прежде чем кислород попадет в альвеолы, в которых и происходит газообмен. Схематическое изображение системы дыхания человека вы можете увидеть на рисунке ниже.
Строение дыхательной системы человека: 1- Лобная пазуха; 2- Клиновидная пазуха; 3- Носовая полость; 4- Преддверие носа; 5- Ротовая полость; 6- Глотка; 7- Надгортанник; 8- Голосовая складка; 9- Щитовидный хрящ; 10- Перстеневидный хрящ; 11- Трахея; 12- Верхушка легкого; 13- Верхняя доля (долевые бронхи: 13.1- Правый верхний; 13.2- Правый средний; 13.3- Правый нижний); 14- Горизонтальная щель; 15- Косая щель; 16- Средняя доля; 17- Нижняя доля; 18- Диафрагма; 19- Верхняя доля; 20- Язычковый бронх; 21- Киль трахеи; 22- Промежуточный бронх; 23- Левый и правый главные бронхи (долевые бронхи: 23.1- Левый верхний; 23.2- Левый нижний); 24- Косая щель; 25- Сердечная вырезка; 26- Язычок левого легкого; 27- Нижняя доля.
Дыхательные пути выступают в роли связующего звена между окружающей средой и основным органом дыхательной системы – легкими. Они располагаются внутри грудной клетки и окружены ребрами и межреберными мышцами. Непосредственно в легких и происходит процесс газообмена между кислородом, поступившим к легочным альвеолам (см. рисунок ниже) и кровью, которая циркулирует внутри легочных капилляров. Последние осуществляют доставку кислорода в организм и выведение из него газообразных продуктов обмена. Соотношение кислорода и углекислого газа в легких поддерживается на относительно постоянном уровне. Прекращение поступления кислорода в организм приводит к потере сознания (клиническая смерть), затем к необратимым нарушениям работы мозга и в конечном счете к гибели (биологическая смерть).
Строение альвеолы: 1- Капиллярное русло; 2- Соединительная ткань; 3- Альвеолярные мешочки; 4- Альвеолярный ход; 5- Слизистая железа; 6- Слизистая выстилка; 7- Легочная артерия; 8- Легочная вена; 9- Отверстие бронхиолы; 10- Альвеола.
Процесс дыхания, как я уже говорил выше, осуществляется за счет деформации грудной клетки при помощи дыхательных мышц. Само по себе дыхание – это один из немногих процессов, протекающих в организме, который контролируется им как осознанно, так и бессознательно. Вот почему человек во время сна, находясь в бессознательном состоянии продолжает дышать.
Функции дыхательной системы
Основные две функции, которые выполняет дыхательная система человека – это непосредственно само дыхание и газообмен. Помимо прочего, она участвует в таких не менее важных функциях, как поддержание теплового баланса тела, формирование тембра голоса, восприятие запахов, а также повышение влажности вдыхаемого воздуха. Легочная ткань принимает участие в производстве гормонов, водно-солевом и липидном обмене. В обширной системе сосудов легких происходит депонирование (хранение) крови. Также дыхательная система защищает организм от механических факторов внешней среды. Впрочем, из всего этого многообразия функций нас будет интересовать именно газообмен, так как без него не протекает ни обмен веществ, ни образование энергии, ни как следствие, сама жизнь.
В процессе дыхания кислород через альвеолы проникает кровь, а углекислый газ через них же выводится из организма. Данный процесс предполагает проникновение кислорода и углекислого газа сквозь капиллярную мембрану альвеол. В состоянии покоя давление кислорода в альвеолах приблизительно на 60 мм рт. ст. выше по сравнению с давлением в кровеносных капиллярах легких. За счет этого кислород проникает в кровь, которая течет по легочным капиллярам. Таким же образом углекислый газ проникает в обратном направлении. Процесс газообмена протекает настолько быстро, что его можно назвать фактически мгновенным. Схематически этот процесс изображен на рисунке ниже.
Схема протекания процесса газообмена в альвеолах: 1- Капиллярная сеть; 2- Альвеолярные мешочки; 3- Отверстие бронхиолы. I- Поступление кислорода; II- Выведение углекислого газа.
С газообменом разобрались, теперь поговорим об основных понятиях относительно дыхания. Объем воздуха, вдыхаемый и выдыхаемый человеком за одну минуту, называется минутным объемом дыхания . Он обеспечивает необходимый уровень концентрации газов в альвеолах. Показатель концентрации определяется дыхательным объемом – это количество воздуха, которое человек вдыхает и выдыхает в процессе дыхания. А также частотой дыхательных движений , иными словами – частотой дыхания. Резервный объем вдоха – это максимальный объем воздуха, который человек может вдохнуть после обычного вдоха. Следовательно, резервный объем выдоха – это максимальное количество воздуха, которое человек может выдохнуть дополнительно, после обычного выдоха. Максимальный объем воздуха, который человек способен выдохнуть после максимального вдоха, называется жизненной емкостью легких . Тем не менее, даже после максимального выдоха в легких остается определенное количество воздуха, которое называется остаточным объемом легких . Сумма жизненной емкости легких и остаточного объема легких дает нам общую емкость легких , которая у взрослого человека равняется 3-4 литрам воздуха на 1 легкое.
Момент вдоха приносит кислород в альвеолы. Помимо альвеол, воздух также заполняет все остальные участки дыхательных путей – ротовую полость, носоглотку, трахею, бронхи и бронхиолы. Поскольку в процессе газообмена эти отделы дыхательной системы не участвуют, они получили название анатомически мертвого пространства . Объем воздуха, который заполняет это пространство, у здорового человека, как правило составляет порядка 150 мл. С возрастом, этот показатель имеет тенденцию увеличиваться. Поскольку в момент глубокого вдоха дыхательные пути имеют свойство расширяться, нужно иметь в виду, что увеличение дыхательного объема сопровождается одновременно и увеличением анатомического мертвого пространства. Такое относительное увеличение дыхательного объема обычно превышает данный показатель для мертвого анатомического пространства. В итоге, при увеличении дыхательного объема, доля анатомического мертвого пространства понижается. Таким образом, мы можем сделать вывод, что увеличение дыхательного объема (при глубоком дыхании) обеспечивает значительно более качественную вентиляцию легких, сравнительно с учащенным дыханием.
Регуляция дыхания
Для полноценного обеспечения организма кислородом, нервная система регулирует скорость вентиляции легких через изменение частоты и глубины дыхания. За счет этого концентрация кислорода и углекислого газа в артериальной крови не меняется даже под воздействием таких активных физических нагрузок, как работа на кардиотренажере или тренировка с отягощениями. Регуляция дыхания контролируется дыхательным центром, который приведен на рисунке ниже.
Строение дыхательного центра ствола мозга: 1- Варолиев мост; 2- Пневмотаксический центр; 3- Апнейстический центр; 4- Предкомплекс Бетцингера; 5- Дорсальная группа дыхательных нейронов; 6- Вентральная группа дыхательных нейронов; 7- Продолговатый мозг. I- Дыхательный центр ствола мозга; II- Части дыхательного центра моста; III- Части дыхательного центра продолговатого мозга.
Дыхательный центр состоит из нескольких разрозненных групп нейронов, которые расположены с обеих сторон нижней части ствола мозга. Всего выделяют три основных группы нейронов: дорсальная группа, вентральная группа и пневмотаксический центр. Рассмотрим их более подробно.
- Дорсальная дыхательная группа играет важнейшую роль в реализации процесса дыхания. Она также является и главным генератором импульсов, которые задают постоянный ритм дыхания.
- Вентральная дыхательная группа выполняет сразу несколько важных функций. В первую очередь, дыхательные импульсы от данных нейронов принимают участие в регуляции процесса дыхания, контролируя уровень легочной вентиляции. Помимо прочего, возбуждение избранных нейронов вентральной группы может стимулировать вдох или выдох, в зависимости от момента возбуждения. Важность этих нейронов особенно велика, так как они способны управлять мышцами живота, принимающими участие в цикле выдоха при глубоком дыхании.
- Пневмотаксический центр принимает участие в управлении частотой и амплитудой дыхательных движений. Главное влияние данного центра состоит в регуляции длительности цикла наполнения легких, как фактора, который ограничивает дыхательный объем. Добавочным эффектом такой регуляции является непосредственное воздействие на частоту дыхания. При уменьшении длительности цикла вдоха, цикл выдоха также сокращается, что в итоге приводит к увеличению частоты дыхания. То же справедливо и в обратном случае. При увеличении длительности цикла вдоха, цикл выдоха также увеличивается, при этом частота дыхания снижается.
Заключение
Дыхательная система человека – это в первую очередь набор органов, необходимый для обеспечения организма жизненно необходимым кислородом. Знание анатомии и физиологии данной системы дает вам возможность понять базовые основы построения тренировочного процесса как аэробной, так и анаэробной направленности. Приведенная здесь информация имеет особое значение при определении целей тренировочного процесса и может служить основой для оценки состояния здоровья атлета при плановом построении тренировочных программ.
При вдохе диафрагма опускается, рёбра поднимаются, расстояние между ними увеличивается. Обычный спокойный выдох происходит в большой степени пассивно, при этом активно работают внутренние межрёберные мышцы и некоторые мышцы живота. При выдохе диафрагма поднимается, рёбра перемещаются вниз, расстояние между ними уменьшается .
По способу расширения грудной клетки различают два типа дыхания: [ ]
- грудной тип дыхания (расширение грудной клетки производится путём поднятия рёбер), чаще наблюдается у женщин;
- брюшной тип дыхания (расширение грудной клетки производится путём уплощения диафрагмы), чаще наблюдается у мужчин.
Энциклопедичный YouTube
1 / 5
✪ Легкие и дыхательная система
✪ Дыхательная система - строение, газообмен, воздух - как всё устроено. Жизненно важно знать всем! ЗОЖ
✪ Дыхательная система человека. Функции и этапы дыхания. Урок биологии №66.
✪ Биология | Как мы дышим? Дыхательная система человека
✪ Строение органов дыхания. Видеоурок по биологии 8 класс
Субтитры
У меня уже есть несколько роликов про дыхание. Я думаю, что даже до моих роликов, вы знали, что нам необходим кислород, и что мы выделяем СО2. Если вы смотрели ролики про дыхание, то знаете, что кислород нужен, чтобы метаболизировать пищу, что она превращается в АТФ, а благодаря АТФ работают все остальные клеточные функции и происходит все, что мы делаем: двигаемся, или дышим, или думаем, все что мы делаем. В процессе дыхания разрушаются молекулы сахаров и выделяется диоксид углерода. В этом ролике мы вернемся назад и и рассмотрим, как кислород попадает в наше тело и как выделяется обратно в атмосферу. То есть мы рассмотрим наш газообмен. Газообмен. Как в организм попадает кислород, и как выделяется диоксид углерода? Я думаю, любой из нас сможет начать этот ролик. Все начинается с носа или рта. У меня все время заложен нос, поэтому у меня дыхание начинается со рта. Когда я сплю, рот у меня все время открыт. Дыхание всегда начинается с носа или рта. Давайте я нарисую человека, у него есть рот и нос. Например, это я. Пусть этот человек дышит через рот. Вот так. Не важно есть ли глаза, но так хоть понятно, что это человек. Ну вот наш объект исследований, мы используем его в качестве схемы. Это ухо. Давайте я нарисую еще волосы. И бакенбарды. Это все не важно, ну вот наш человек. На его примере я покажу как воздух попадает в тело и как выходит. Давайте посмотрим, что у него внутри. Сначала нужно нарисовать снаружи. Посмотрим, как у меня получится. Вот наш парень. Выглядит не очень симпатично. Еще у него есть, у него есть плечи. Итак, вот он. Хорошо. Это рот, а вот это ротовая полость, то есть пространство во рту. Итак, у нас есть ротовая полость. Можно нарисовать язык и все остальное. Давайте, я нарисую язык. Вот это язык. Пространство во рту – это ротовая полость. Примерно так, это ротовая полость. Рот, полость, и ротовое отверстие. Еще у нас есть ноздри, это начало полости носа. Полость носа. Еще одна большая полость, вот так. Мы знаем, что эти полости соединяются позади носа или позади рта. Вот этот участок – глотка. Это глотка. А когда воздух проходит через нос, говорят, что лучше дышать через нос, наверное потому что, воздух в носу очищается, согревается, но все же дышать можно и ртом. Воздух сначала попадает в ротовую полость или полость носа, а затем идет в глотку, а глотка разделяется на две трубки. Одна для воздуха, а вторая для еды. Итак, глотка разделяется. Позади находится пищевод, мы поговорим о нем в других роликах. Сзади пищевод, а спереди, давайте я нарисую разделительную линию. Спереди, например, вот так, они соединяются. Я использовал желтый цвет. Зеленым цветом я буду рисовать воздух, а желтым дыхательные пути. Итак, глотка разделяется вот так. Глотка разделяется вот так. Итак, позади трубки для воздуха находится пищевод. Находится пищевод. Давайте я нарисую его другим цветом. Это пищевод, пищевод. А это гортань. Гортань. Гортань мы рассмотрим позже. По пищеводу идет пища. Все знают, что едим мы тоже ртом. А здесь наша пища начинает движение по пищеводу. Но цель этого ролика – разобраться в газообмене. Что произойдет с воздухом? Давайте рассмотрим воздух, который движется по гортани. В гортани находится голосовой аппарат. Мы можем говорить благодаря вот этим маленьким образованиям, которые вибрируют как раз на нужных частотах, и можно изменять их звучание с помощью рта. Итак, это голосовой аппарат, но сейчас мы не об этом. Голосовой аппарат – это целая анатомическая структура, выглядит примерно так. После гортани воздух попадает в трахею, это что-то вроде трубочки для воздуха. Пищевод – трубочка, по которой проходит пища. Давайте я запишу ниже. Вот это трахея. Трахея – это жесткая трубка. Вокруг нее находится хрящ, получается, что у нее есть хрящ. Представьте шланг для воды, если его сильно согнуть, то вода или воздух не смогут через него проходить. Нам не нужно, чтобы трахея сгибалась. Поэтому она должна быть жесткой, что обеспечивается хрящом. А потом она разделяется на две трубки, я думаю, вы знаете, куда они ведут. Я изображаю не очень подробно. Мне надо, чтобы вы поняли суть, а вот эти две трубочки – это бронхи, то есть одна называется бронх. Это бронхи. Здесь тоже есть хрящ, поэтому бронхи довольно жесткие; далее они ветвятся. Они переходят в трубочки поменьше, вот так, постепенно хрящ исчезает. Они уже нежесткие, и все ветвятся и ветвятся, и уже выглядят как тоненькие линии. Они становятся очень тонкими. И продолжают ветвиться. Воздух делится и расходится ниже по разным путям. Когда исчезает хрящ, бронхи перестают быть жесткими. После вот этой точки уже идут бронхиолы. Это бронхиолы. Например, вот это бронхиола. Именно так и есть. Они становятся все тоньше, и тоньше, и тоньше. Мы дали названия разным участкам дыхательных путей, но суть здесь в том, что поток воздуха попадает внутрь через рот или нос, а потом этот поток разделяется на два отдельных потока, которые попадают в наши легкие. Давайте я нарисую легкие. Вот одно, а вот второе. Бронхи переходят в легкие, в легких находятся бронхиолы и в конце концов бронхиолы заканчиваются. А вот здесь становится интересно. Они становятся меньше и меньше, тоньше, и тоньше, и оканчиваются вот такими маленькими воздушными мешочками. На конце каждой малюсенькой бронхиолы находится малюсенький воздушный мешочек, о них поговорим попозже. Это так называемые альвеолы. Альвеолы. Я использовал много красивых слов, но на самом деле все просто. Воздух попадает в дыхательные пути. А дыхательные пути становятся все уже и уже, и заканчиваются в этих маленьких воздушных мешочках. Вы, наверное, спросите, а как кислород попадает в наш организм? Весь секрет в этих мешочках, они маленькие и у них очень, очень, очень тонкие стенки, я имею в виду мембраны. Давайте я увеличу. Я увеличу одну из альвеол, но вы понимаете, что они очень, очень маленькие. Я нарисовал их довольно большими, но каждая альвеола, давайте я нарисую немного крупнее. Давайте я нарисую эти воздушные мешочки. Итак, вот они, маленькие воздушные мешочки, как этот. Это воздушные мешочки. Еще у нас есть бронхиола, которая оканчивается в в этом воздушном мешочке. А другая бронхиола оканчивается в другом воздушном мешочке, вот так, в другом воздушном мешочке. Диаметр каждой альвеолы -- 200 – 300 микрон. Так, вот это расстояние, давайте я поменяю цвет, это расстояние равно 200-300 микрон. Напоминаю, что микрон – это миллионная доля метра, или тысячная доля миллиметра, что сложно представить. Итак, это 200 тысячных миллиметра. Если сказать проще, то это около одной пятой части миллиметра. Одной пятой части миллиметра. Если попробовать нарисовать это на экране, то миллиметр -- это примерно вот столько. Наверное, немного побольше. Наверное, вот столько. Представьте пятую часть, и это есть, диаметр альвеолы. Если сравнивать с размером клеток, средний размер клеток нашего тела около 10 микрон. Итак, это около 20-30 клеточных диаметров Если брать клетку среднего размера в нашем теле. Итак, у альвеол очень тонкая мембрана. Очень тонкая мембрана. Представьте их себе как воздушные шарики, очень тонкие, почти клеточной толщины и они связаны с кровотоком, вернее, наша кровеносная система проходит около них. Итак, кровеносные сосуды, идут от сердца и стремятся насытиться кислородом. А сосуды, которые не насыщены кислородом и я буду рассказывать подробнее в других роликах про сердце и кровеносную систему, про кровеносные сосуды, в которых нет кислорода; и кровь ненасыщенная кислородом более темного цвета. Она имеет фиолетовый оттенок. Я нарисую ее синим. Итак, это сосуды, направленные от сердца. В этой крови нет кислорода, то есть она не насыщена кислородом, в ней мало кислорода. Сосуды, которые идут от сердца, называют артериями. Давайте я напишу ниже. Мы вернемся к этой теме, когда будем рассматривать сердце. Итак, артерии – это кровеносные сосуды, которые идут от сердца. Кровеносные сосуды, которые идут от сердца. Вы, наверное, слышали об артериях. Сосуды, которые идут к сердцу, -- это вены. Вены идут к сердцу. Важно помнить это, потому что в артериях не всегда движется кровь, насыщенная кислородом, а в венах не всегда отсутствует кислород. Мы поговорим об этом подробней в роликах про сердце и кровеносную систему, а пока запомните, что артерии идут от сердца. А вены направлены к сердцу. Здесь артерии направлены от сердца к легким, к альвеолам, потому что они несут кровь, которой нужно насытиться кислородом. Что же происходит? Воздух проходит через бронхиолы и двигается вокруг альвеол, заполняя их, а так как кислород заполняет альвеолы, то молекулы кислорода могут проникать через мембрану и затем адсорбироваться кровью. Я расскажу подробнее про это в ролике про гемоглобин и красные кровяные тельца, сейчас вам достаточно запомнить, что здесь множество капилляров. Капилляры – это очень маленькие кровеносные сосуды, через них проходит воздух, и что важно, молекулы кислорода и диоксида углерода. Здесь множество капилляров, благодаря им происходит газообмен. Итак, кислород может проникать в кровь, и, поэтому, как только кислород… вот сосуд, который идет от сердца, это просто трубка. Как только кислород проникает в кровь, она может идти обратно в сердце. Как только кислород проникает в кровь, она может вернуться в сердце. То есть, вот здесь, эта трубка, эта часть кровеносной системы превращается из артерии, направленной от сердца, в вену, направленной к сердцу. Есть специальное название для этих артерий и вен. Их называют пульмональные артерии и вены. Итак, пульмональные артерии направлены от сердца к легким, к альвеолам. От сердца к легким, к альвеолам. А пульмональные вены направлены к сердцу. Пульмональные вены. Пульмональные вены. И вы спросите: а что значит пульмональные? «Пульмо» от латинского слова «легкие». Это значит, что эти артерии идут к легким и вены направлены от легких. То есть, под «пульмональным», имеется в виду, что-то, связанное с нашим дыханием. Нужно знать это слово. Итак кислород проникает в организм через рот или нос, через гортань, он может заполнить желудок. Можно надуть желудок как шарик, но это не поможет кислороду проникнуть в кровь. Кислород проходит через гортань, в трахею, потом через бронхи, через бронхиолы и в конце концов попадает в альвеолы и там адсорбируется кровью, и попадает в артерии, а затем мы возвращаемся назад и насыщаем кровь кислородом. Красные кровяные клетки становятся красными, когда гемоглобин становится очень красным при присоединении кислорода и затем мы возвращаемся. Но дыхание -- это не только поглощение кислорода гемоглобином или артериями. При этом еще выделяется диоксид углерода. Итак, эти голубые артерии, которые идут от легких, выделяют в альвеолы диоксид углерода. Он будет выделяться при выдохе. Итак, мы поглощаем кислород. Мы поглощаем кислород. В организм проникает не только кислород, но только он поглощается кровью. А при выходе, мы выделяем диоксид углерода, сначала он был в крови, а потом адсорбируется альвеолами, а затем выделяется из них. Сейчас я расскажу, как это происходит. Как он выделяется из альвеол. Диоксид углерода буквально выдавливается из альвеол. Когда воздух идет назад, голосовые связки могут вибрировать и я могу говорить, но мы сейчас не об этом. В этой теме еще нужно рассмотреть механизмы притока и выпускания воздуха. Представьте себе насос или воздушный шарик – это огромный слой мышц. Происходит это примерно так. Давайте я выделю красивым цветом. Итак, здесь у нас большой слой мышц. Они расположены прямо под легкими, это грудная диафрагма. Грудная диафрагма. Когда эти мышца расслаблены, они имею форму арки, а легкие в этот момент сжаты. Они занимают небольшой объем. А когда я вдыхаю, грудная диафрагма сжимается, и становится короче, в результате чего освобождается пространство для легких. Итак, мои легкие вот столько места. Будто растягиваем воздушный шар, и объем легких становится больше. А когда объем увеличивается, легкие становятся больше из-за того, что сжимается грудная диафрагма, она выгибается вниз, и появляется свободное место. Так как объем увеличивается, то давление внутри уменьшается. Если помните из физики, давление умноженное на объем – это константа. Итак, объем, давайте я напишу ниже. Когда мы вдыхаем, мозг дает сигнал диафрагме сжаться. Итак, диафрагма. Вокруг легких появляется пространство. Легкие расширяются, и заполняют это пространство. Давление внутри ниже, чем снаружи, и это можно представить, как отрицательное давление. Воздух всегда стремится из области высокого давления в область с низким, и поэтому воздух попадает в легкие. Надеюсь, в нем есть немного кислорода, и он попадет в альвеолы, затем в артерии и вернется назад уже присоединенным к гемоглобину в венах. Остановимся на этом подробней. А когда диафрагма перестанет сжиматься, то опять примет прежнюю форму. Итак, она сжимается. Диафрагма словно резиновая. Она возвращается обратно к легким и буквально вытесняет воздух наружу, теперь этот воздух содержит много диоксида углерода. Можно взглянуть на свои легкие, мы их не увидим, но кажется, они не очень большие. Как удается получить достаточно кислорода с помощью легких? Секрет в том, что они ветвятся, у альвеол очень большая площадь поверхности, гораздо больше, чем можно себе представить, по крайней мере, чем я могу себе представить. Я посмотрел, что внутренняя площадь поверхности альвеол, общая площадь поверхности, которая адсорбирует кислород и диоксид углерода из крови, равна 75 квадратным метрам. Это метры, а не футы. 75-ти квадратным метрам. Это метры, а не футы... квадратных метров. Это как кусок брезента или поле. Почти девять на девять метров. Поле равняется почти 27 на 27 квадратных футов. У некоторых двор такого же размера. Такая огромная площадь поверхности воздуха внутри легких. Все складывается. Вот так мы получаем много кислорода с помощью небольших легких. Но площадь поверхности большая, и она позволяет поглощать достаточно воздуха, достаточно кислорода мембраной альвеол, который потом попадет в кровеносную систему и позволяет эффективно выделять диоксид углерода. А сколько у нас альвеол? Я говорил, что они очень маленькие, в каждом легком около 300 миллионов альвеол. В каждом легком 300 миллионов альвеол. Теперь, я надеюсь вам понятно, как мы поглощаем кислород и выделяем диоксид углерода. В следующем ролике мы продолжим говорить про нашу кровеносную систему и о том, как кислород от легких поступает в другие части тела, а также о том, как диоксид углерода из разных частей тела поступает в легкие.
Строение
Дыхательные пути
Различают верхние и нижние дыхательные пути. Символический переход верхних дыхательных путей в нижние осуществляется в месте пересечения пищеварительной и дыхательной систем в верхней части гортани.
Система верхних дыхательных путей состоит из полости носа (лат. cavitas nasi ), носоглотки (лат. pars nasalis pharyngis ) и ротоглотки (лат. pars oralis pharyngis ), а также частично ротовой полости, так как она тоже может быть использована для дыхания. Система нижних дыхательных путей состоит из гортани (лат. larynx , иногда её относят к верхним дыхательным путям), трахеи (др.-греч. τραχεῖα (ἀρτηρία) ), бронхов (лат. bronchi ), лёгких.
Вдох и выдох осуществляется путём изменения размеров грудной клетки с помощью дыхательных мышц. В течение одного вдоха (в спокойном состоянии) в лёгкие поступает 400-500 мл воздуха. Этот объём воздуха называется дыхательным объёмом (ДО). Такое же количество воздуха поступает из лёгких в атмосферу в течение спокойного выдоха. Максимально глубокий вдох составляет около 2 000 мл воздуха. После максимального выдоха в лёгких остаётся воздух в количестве около 1 500 мл, называемый остаточным объёмом лёгких . После спокойного выдоха в лёгких остаётся примерно 3 000 мл. Этот объём воздуха называется функциональной остаточной ёмкостью (ФОЁ) лёгких. Дыхание - одна из немногих функций организма, которая может контролироваться сознательно и неосознанно. Виды дыхания: глубокое и поверхностное, частое и редкое, верхнее, среднее (грудное) и нижнее (брюшное). Особые виды дыхательных движений наблюдаются при икоте и смехе . При частом и поверхностном дыхании возбудимость нервных центров повышается, а при глубоком - наоборот, снижается.
Дыхательные органы
Дыхательные пути обеспечивают связи окружающей среды с главными органами дыхательной системы - лёгкими . Лёгкие (лат. pulmo , др.-греч. πνεύμων ) расположены в грудной полости в окружении костей и мышц грудной клетки. В лёгких осуществляется газообмен между атмосферным воздухом, достигшим лёгочных альвеол (паренхимы лёгких), и кровью , протекающей по лёгочным капиллярам , которые обеспечивают поступление кислорода в организм и удаление из него газообразных продуктов жизнедеятельности, в том числе - углекислого газа. Благодаря функциональной остаточной ёмкости (ФОЁ) лёгких в альвеолярном воздухе поддерживается относительно постоянное соотношение содержания кислорода и углекислого газа, так как ФОЁ в несколько раз больше дыхательного объёма (ДО). Только 2/3 ДО достигает альвеол, который называется объёмом альвеолярной вентиляции . Без внешнего дыхания человеческий организм обычно может прожить до 5-7 минут (так называемая клиническая смерть), после чего наступают потеря сознания, необратимые изменения в мозге и его смерть (биологическая смерть).
Функции дыхательной системы
Кроме того, дыхательная система участвует в таких важных функциях, как терморегуляция , голосообразование , обоняние , увлажнение вдыхаемого воздуха. Лёгочная ткань также играет важную роль в таких процессах, как: синтез гормонов, водно-солевой и липидный обмен. В обильно развитой сосудистой системе лёгких происходит депонирование крови. Дыхательная система также обеспечивает механическую и иммунную защиту от факторов внешней среды.
Газообмен
Газообмен - обмен газов между организмом и внешней средой. Из окружающей среды в организм непрерывно поступает кислород, который потребляется всеми клетками, органами и тканями; из организма выделяются образующийся в нём углекислый газ и незначительное количество других газообразных продуктов метаболизма. Газообмен необходим почти для всех организмов, без него невозможен нормальный обмен веществ и энергии, а, следовательно, и сама жизнь. Кислород, поступающий в ткани, используется для окисления продуктов, образующихся в итоге длинной цепи химических превращений углеводов, жиров и белков. При этом образуются CO 2 , вода, азотистые соединения и освобождается энергия, используемая для поддержания температуры тела и выполнения работы. Количество образующегося в организме и, в конечном итоге, выделяющегося из него CO 2 зависит не только от количества потребляемого O 2 , но и от того, что преимущественно окисляется: углеводы, жиры или белки. Отношение удаляемого из организма объёма CO 2 к поглощённому за то же время объёму O 2 называется дыхательным коэффициентом , который равен примерно 0,7 при окислении жиров, 0,8 при окислении белков и 1,0 при окислении углеводов (у человека при смешанной пище дыхательный коэффициент равен 0,85–0,90). Количество энергии, освобождающееся на 1 л потребленного O 2 (калорический эквивалент кислорода), равно 20,9 кДж (5 ккал) при окислении углеводов и 19,7 кДж (4,7 ккал) при окислении жиров. По потреблению O 2 в единицу времени и по дыхательному коэффициенту можно рассчитать количество освободившейся в организме энергии. Газообмен (соответственно и расход энергии) у пойкилотермных животных (холоднокровных) понижается с понижением температуры тела. Такая же зависимость обнаружена и у гомойотермных животных (теплокровных) при выключении терморегуляции (в условиях естественной или искусственной гипотермии); при повышении температуры тела (при перегреве, некоторых заболеваниях) газообмен увеличивается.
При понижении температуры окружающей среды газообмен у теплокровных животных (особенно у мелких) увеличивается в результате увеличения теплопродукции. Он увеличивается также после приёма пищи, особенно богатой белками (т. н. специфически-динамическое действие пищи). Наибольших величин газообмен достигает при мышечной деятельности. У человека при работе умеренной мощности он увеличивается, через 3-6 мин. после её начала достигает определённого уровня и затем удерживается в течение всего времени работы на этом уровне. При работе большой мощности газообмен непрерывно возрастает; вскоре после достижения максимального для данного человека уровня (максимальная аэробная работа) работу приходится прекращать, так как потребность организма в O 2 превышает этот уровень. В первое время после окончания работы сохраняется повышенное потребление O 2 , используемого для покрытия кислородного долга, то есть для окисления продуктов обмена веществ, образовавшихся во время работы. Потребление O 2 может увеличиваться с 200-300 мл/мин. в состоянии покоя до 2000-3000 при работе, а у хорошо тренированных спортсменов - до 5000 мл/мин. Соответственно увеличиваются выделение CO 2 и расход энергии; одновременно происходят сдвиги дыхательного коэффициента, связанные с изменениями обмена веществ, кислотно-щелочного равновесия и лёгочной вентиляции. Расчёт общего суточного расхода энергии у людей разных профессий и образа жизни, основанный на определениях газообмена важен для нормирования питания. Исследования изменений газообмена при стандартной физической работе применяются в физиологии труда и спорта, в клинике для оценки функционального состояния систем, участвующих в газообмене. Сравнительное постоянство газообмена при значительных изменениях парциального давления O 2 в окружающей среде, нарушениях работы органов дыхания и т. п. обеспечивается приспособительными (компенсаторными) реакциями систем, участвующих в газообмене и регулируемых нервной системой. У человека и животных газообмен принято исследовать в условиях полного покоя, натощак, при комфортной температуре среды (18-22 °C). Количества потребляемого при этом O 2 и освобождающейся энергии характеризуют основной обмен . Для исследования применяются методы, основанные на принципе открытой либо закрытой системы. В первом случае определяют количество выдыхаемого воздуха и его состав (при помощи химических или физических газоанализаторов), что позволяет вычислять количества потребляемого O 2 и выделяемого CO 2 . Во втором случае дыхание происходит в закрытой системе (герметичной камере либо из спирографа, соединённого с дыхательными путями), в которой поглощается выделяемый CO 2 , а количество потребленного из системы O 2 определяют либо измерением равного ему количества автоматически поступающего в систему O 2 , либо по уменьшению объёма системы. Газообмен у человека происходит в альвеолах лёгких и в тканях тела.
Дыхательная недостаточность - пульс, буквально - отсутствие пульса , в русском языке допускается ударение на второй или третий слог) - удушье , обусловленное кислородным голоданием и избытком углекислоты в крови и тканях, например, при сдавливании дыхательных путей извне (удушение), закрытии их просвета отёком, падении давления в искусственной атмосфере (либо системе обеспечения дыхания) и так далее. В литературе механическую асфиксию определяют как: «кислородное голодание, развившееся в результате физических воздействий, препятствующих дыханию, и сопровождающееся острым расстройством функций центральной нервной системы и кровообращения…» или как «нарушение внешнего дыхания, вызванное механическими причинами, приводящее к затруднению или полному прекращению поступления в организм кислорода