Поверхность эпителиальной выстилки бронха (электронная микро-фотография, увеличение х 15400).

Внешнее дыхание

Органы, осуществляющие внешнее дыхание, составляют систему органов дыхания:

• верхние дыхательные пути:
• носовая полость
• носоглотка
• ротоглотка
• гортань
• нижние дыхательные пути
• трахея
• бронхи
• легкие, в которых непосредственно происходит газообмен с кровью.

Особенностью дыхательных путей является то, что они имеют не спадающиеся стенки за счет костной и хрящевой ткани, поэтому воздух свободно циркулирует в обе стороны.

Носовая полость

Различают:

1. наружный нос - за счет наружного носа увеличивается объем носовой полости.

2. носовая полость - полость поделена вертикальной носовой перегородкой на две симметричные половины, которые спереди сообщаются с наружной атмосферой через наружный нос с помощью ноздрей, а сзади - с носоглоткой с помощью хоан.

На боковых стенках этой полости расположены носовые раковины, делящие каждую половину носовой полости на верхний, средний и нижний носовые ходы. Таким образом, стенки носовой полости имеют большую поверхность за счет складок, которые образованы костным остовом.

В нижний носовой ход открываетсяносослезный канал, по которому в носовую полость выделяется некоторое количество слезной жидкости.

Стенки носовой полости выстланы слизистой оболочкой, образованной мерцательным эпителием, который в области ноздрей сливается с кожей.

Носовая полость - специализированный отдел верхних дыхательных путей, так как здесь вдыхаемых воздух подготавливается для дальнейшего движения по дыхательным путям и подвергается специальной обработке:

• согревается или охлаждается до температуры тела за счет того, что в подслизистой чрезвычайно сильно развиты сети мелких венозных сосудов и капилляров;
• увлажняется за счет слизи, которая вырабатывается бокаловидными железистыми клетками, находящимися в слизистой носовой полости;
• очищается и обеззараживается:

1. слизь обволакивает частицы пыли, оседающие на слизистую;

2. слизь содержит бактерицидное вещество - лизоцим, с помощью которого подвергаются разрушению болезнетворные бактерии;

3. на поверхности слизистой находятся лейкоциты, выполняющие функцию фагоцитоза, уничтожая большое количество бактерий;

4. согласованная работа ресничек мерцательного эпителия гонит слизь в сторону хоан и таким образом использованная слизь удаляется из носовой полости

• подвергается химическому контролю: в слизистой верхней части носовой полости располагаются обонятельные рецепторы.

Эффективность обработки воздуха в носовой полости достигается большой площадью соприкосновения его со стенкой полости.

Носовая полость имеет добавочные полости придаточные пазухи носа, расположенные в воздухоносных костях черепа:

ü в верхней челюсти гайморова пазуха,

ü в лобной кости - лобная (фронтальная) пазуха,

ü а также имеются дополнительные полости в клиновидной и решетчатой кости.

Воспаление слизистой этих пазух приводит к серьезным заболеваниям гаймориту и фронтиту, последнее из которых очень опасно, так как очаг воспаления располагается в непосредственной близости от головного мозга. Придаточные пазухи носа уменьшают массу черепа и играют роль резонаторов, усиливающих голос.

Глотка

Глотка является общим для пищеварительной и дыхательной систем органом как следствие эволюционного происхождения легких из брюшной стенки первичной кишки.

Верхняя часть глотки - носоглотка является только дыхательным отделом,

средняя часть глотки - ротоглотка. Гортанная часть ротоглотки сообщается с гортанью.

Стенки глотки имеют костный остов, поэтому воздух по ней передвигается свободно. Слизистая носоглотки, как и в носовой полости, выстлана мерцательным эпителием.

На уровне хоан в носоглотке имеются отверстия слуховых (евстахиевых) труб.

В стенке носоглотки располагаются скопления лимфоидной ткани - глоточные (аденоидные) миндалины и парная трубные миндалины, которые являются важными иммунными органами.

Гортань

Гортань располагается на уровне 4,5,6 шейных позвонков на передней стороне шеи, образуя ясно заметное через наружные покровы возвышение. Сверху гортань сообщается с глоткой, снизу - с трахеей. Гортань выполняет двоякую функцию: это дыхательная трубка и орган звуко- и голосообразования.

Стенки гортани образованы несколькими гиалиновыми хрящами:

· перстневидный хрящ , имеющий вид перстня, расширенная часть которого обращена к позвоночнику, а более узкая располагается по сторонам и спереди;

· щитовидный хрящ незамкнут, охватывает стенку спереди и с боков трахеи; на передней поверхности две его пластинки срастаются под углом; у детей и женщин этот угол тупой, закругленный, у взрослых мужчин - заостренный (образуется кадык, или адамово яблоко);

· черпаловидные хрящи небольшие, их два, к ним прикрепляются голосовые связки;

· надгортанник , образованный эластическим хрящом - это пластинка листовидной формы, нижним концом прикрепленная к верхней передней части гортани, а верхний край свободен; надгортанник, рефлекторно изменяя положение, закрывает вход в гортань в момент проглатывания пищи.

1 – язычок; 2 – корень языка; 3-язычная мышца; 4 – надгортанный хрящ;

6 – подъязычно-надгортанная связка; 7 – черпалонадгортанная связка;

10 – голосовая складка; 11 – щитовидный хрящ; 12 – перстнещитовидная связка;

13 – перстнещитовидный хрящ; 14 – трахея;

15 – дугообразные трахейные хрящи;

16 – пищевод.

· Твёрдое небо · Носовая часть глотки

· Мягкое небо с язычком · Ротовая часть глотки

· Преддверие рта · Гортанная часть глотки

· Полость рта · Голосовая связка

· Язык · Пищевод

· Надгортанник · Гортань

Гортань (вид спереди).

1. тело подъязычной кости

2. зерновидный хрящ

3. верхний рог щитовидного хряща

4. пластинка щитовидного хряща

5. нижний рог щитовидного хряща

6. дуга перстневидного хряща

7. хрящи трахеи

8. кольцевые связки

9. перстнещитовидный сустав

10. перстнещитовидная связка

11. верхняя щитовидная вырезка

12. щито-подъязычная мембрана

13. срединная щитоподъязычная

связка

14. боковая щито-подъязычная связка.

Слизистая внутренней поверхности гортани выстлана мерцательным эпителием, в котором очень много механорецепторов, реагирующих на малейшее раздражение какими либо частицами (вот почему, если в гортань попадает инородная частица, то немедленно возникает сильный кашель). Сама полость гортани имеет вид песочных часов: в средней части она сужена. В этом месте гортани в переднезаднем направлении натянуты две голосовые связки. У мужчин голосовые связки длиннее, чем у женщин. Между голосовыми связками располагается голосовая щель. Звукообразование в гортани происходит на выдохе. Причиной образования звука является колебание (попеременное сокращение-расслабление) голосовых связок с определенной частотой. Колебания голосовых связок передается на выдыхаемую струю воздуха и возникает звук. Чем больше частота колебаний, тем выше звук. Частота колебаний голосовых связок задается импульсами, идущими по нервам от головного мозга. Частота колебаний голосовых связок человека лежит в диапазоне от 80 до 10000 раз в секунду. Звук, который образуют голосовые связки, кроме основного тона, имеет ряд обертонов. Звук, образующийся в результате работы голосовых связок - это еще не голос. Свое естественное человеческое звучание звук приобретает благодаря системе резонаторов. Звук, прошедший через систему резонаторов, превращается в голос. Роль резонаторов выполняют различные воздухоносные полости дыхательного тракта, важнейшими из которых являются сама гортань, глотка и ротовая полость.

Трахея

Начинается вслед за гортанью на уровне VII шейного позвонка и на уровне V грудного позвонка разделяется на два главных бронха. Длина трахеи у взрослого человека в среднем равна 12см. Стенка трахеи жесткая, не спадается т.к. в своем составе имеет 16 - 20 гиалиновых хрящей, которые имеют форму колец, не замкнутых на задней поверхности трахеи. Хрящи трахеи между собой связаны кольцевыми связками. Внутренняя поверхность трахеи выстлана мерцательным эпителием, строение и функции которого подобны тем, что и в верхних дыхательных путях и в гортани. При воспалительных процессах секреция слизи усиливается, что провоцирует кашель.

Поверхность эпителиальной выстилки бронха (электронная микро-фотография, увеличение х 15400).

1. реснички мерцательного эпителия ;

2. секреторные клетки.

Бронхи

Каждый главный бронх входит в соответствующее легкое в области его ворот.

Правый главный бронх шире и короче, чем левый:

В правом главном бронхе 6 - 8 хрящевых полуколец, в левом - 9 -12 полуколец.

Внутри легкого бронхи дихотомически делятся на 23 порядка, образуя бронхиальное дерево.

В мелких бронхах исчезают хрящевые кольца. Самые мелкие бронхи - бронхиолы. Их диаметр - 0,5 мм. Все бронхи изнутри выстланы мерцательным эпителием. Воспаление слизистой бронхов называется бронхит и сопровождается сильным кашлем.

Легкие

Правое и левое легкое имеют форму конуса, верхушка каждого из них выступает над первым ребром на 3 - 4 см. Правое легкое шире и короче, чем левое. Объем правого легкого больше приблизительно на 10%. Правое легкое разделено двумя глубокими бороздами на три доли - верхнюю, среднюю и нижнюю. Левое легкое разделено на две доли - верхнюю и нижнюю. На внутренней поверхности каждого легкого имеются ворота легкого, через которые в легкое входят главный бронх, легочная артерия, нервы, выходят две легочные вены, нервы, лимфатические сосуды.

Внутреннее строение

Ткань легкого состоит из мелких структур, называемых легочными дольками, которые представляют собой небольшие пирамидальной формы (0,5 - 1,0 см в поперечнике) участки легкого.

Бронхи, входящие в легочную дольку - конечные бронхиолы - делятся на 14 - 16 дыхательных бронхиол. На конце каждой из них имеется тонкостенное расширение - альвеолярный ход.

Стенки альвеолярных ходов образуют шаровидные расширения - легочные альвеолы,количество которых в одном альвеолярном ходу составляет в среднем 21. Диаметр альвеол около 0,2 - 0,3 мм, их количество в каждом легком человека около 350 млн., а их общая поверхность при вдохе 40 кв. метров, а при глубоком вдохе - 120 кв. метров. Альвеолы имеют максимально тонкие стенки, образованные плоскими клетками толщиной 0,1 - 0,2 мкм. Такое строение стенки альвеол в наибольшей степени способствует выполнению функции газообмена.

Изнутри альвеолы выстланы тонким слоем вещества липопротеидной природы - сурфактантом.Это вещество имеет высокое поверхностное натяжение и препятствует спадению стенок альвеол. Поверхность альвеол очень густо оплетена сетью кровеносных капилляров, стенка которых плотно прилегает к стенке альвеол. Каждый капилляр граничит с несколькими альвеолами, что облегчает газообмен.

Газообмен в легких происходит путем диффузии газов вследствие разницы концентрации газов в альвеолярном воздухе в венозной крови, притекающей к легким.

Эффективность и большая скорость газообмена обеспечивается рядом анатомических особенностей:

• большая площадь газообмена
• минимальный путь диффузии (лишь два слоя плоских клеток стенок капилляров и альвеол, которые плотно прилегают друг к другу)
• сильно развиты капиллярные сети, оплетающие альвеолы.

Внешнее строение

Рис. Воздухоносные пути и правое и левое легкое. правое легкое верхушка правого легкого гортань трахея левое легкое верхняя доля левого легкого левый главный бронх нижняя доля левого легкого нижний край левого легкого сердечная вырезка левого легкого внутренний край правого легкого нижняя доля правого легкого косая щель правого легкого средняя доля правого легкого горизонтальная щель верхняя доля правого легкого.

Рис. Ветвление бронхов в легких. А: трахея главные бронхи долевые бронхи сегментарные бронхи долька ацинус нижняя доля правого легкого сегмент Б: а – трахея; б - бронхи; в - бронхиолы; г - альвеолярные ходы; д - альвеолы. В – увеличение общей площади сечения бронхов (1) и альвеолярных ходов и альвеол(2).

Рис. Альвеолярные ходы с системой бронхов.

1. Окончание дыхательной бронхиолы
2. Участки альвеолярного хода
3. Участки альвеолярного хода
4. Участки альвеолярного хода
5. Эритроциты в легочных капиллярах;

Отдельные альвеолы

Плевра

Поверхность легких покрыта тонкой соединительнотканной оболочкой - плеврой.

Плевра образована двумя листками - внутренним (висцеральным) и наружным (пристеночным). Внутренний листок прочно срастается с тканью легкого по всей его поверхности. Наружный листок срастается с внутренней поверхностью грудной клетки и с диафрагмой. В области ворот легкого один листок переходит в другой.

Между собой листки плевры не срастаются, таким образом, между листками плевры образуется щелевидная полость -плевральная полость.

Плевральная полость герметично замкнута, заполнена 1 - 2 мл плевральной жидкости.

Давление плевральной жидкости на 7 мм рт. ст. ниже атмосферного (отрицательное).

За счет отрицательного давления легкие находятся в расправленном состоянии, а листки плевры физически сцеплены между собой.

Вдох и выдох

Легкие не имеют собственной мышечной ткани, поэтому могут только пассивно изменять свой объем. Изменение объема легких следует за изменением объема грудной клетки. Изменение объема грудной клетки обеспечивается работой дыхательных мышц:

• при спокойном вдохе сокращаются наружные межреберные мышцы, поднимающие ребра (увеличивается переднезадний размер грудной клетки), а также сокращается диафрагма, ее купол уплощается, опускаясь вниз на 3-4 см (увеличивается вертикальный размер грудной клетки); опускание диафрагмы на 1 см увеличивает объем грудной клетки на 200 - 300 мл)
• при глубоком вдохе дополнительно сокращаются наружные межреберные другие мышцы груди, еще сильнее поднимая вверх ребра
• при спокойном выдохе мышцы, обеспечивающие вдох, расслабляются, ребра под действием силы тяжести опускаются вниз, а купол диафрагмы поднимается вверх
• при глубоком выдохе сокращаются внутренние межреберные мышцы, опуская ребра еще ниже (уменьшается переднезадний размер грудной клетки); одновременно сокращаются мышцы живота, давя на диафрагму, при этом ее купол поднимается еще выше (уменьшается вертикальный размер грудной клетки).

Особенности строения плевры, эластичность ткани самого легкого способствуют движению легких за движением стенки грудной клетки и диафрагмы. Поступление воздуха в легкие и обратно происходит вследствие разницы давления воздуха в легких и в атмосфере.

При нарушении целостности плевры нарушается герметичность плевральной полости, давление в ней выравнивается с атмосферным, легкое в результате частично спадается и не может двигаться вслед за грудной стенкой.

Это патологическое состояние называется пневмоторакс.

При двустороннем пневмотораксе наступает смерть от удушья, если пострадавшему не оказать экстренной помощи: необходимо принудительно вентилировать легкие воздухом путем искусственного дыхания или через аппарат искусственного дыхания.

Объем легких

При спокойном дыхании человек вдыхает и выдыхает около 500 мл воздуха. Этот объем воздуха называется дыхательным объемом.

При глубоком вдохе можно дополнительно вдохнуть еще 1500 мл воздуха (резервный объем вдоха).

После спокойного выдоха можно дополнительно выдохнуть еще 1500 мл воздуха (резервный объем выдоха).

Сумма этих трех объемов составляет жизненную емкость легких - ЖЕЛ.

Она равна у взрослого человека в среднем 3500 мл.

ЖЕЛ зависит от возраста, пола, физической тренированности человека. Объемы вдоха и выдоха измеряются с помощью прибора спирометра(метод спирометрии).

Даже после самого глубокого выдоха в легких человека остается около 1000 мл воздуха - это остаточный объем.

В дыхательных путях находится около 150 мл воздуха, который не принимает участия в газообмене.

Легочные объемы человека. I - общая емкость легких;

II - жизненная емкость легких (ЖЕЛ);

III - резервный объем вдоха;

IV - дыхательный объем;

V - резервный объем выдоха;

VI - остаточный объем;

VII - емкость вдоха;

VIII - функциональная остаточная емкость.

1 - максимальный выдох; 2 - максимальный вдох; 3 - уровень спокойного выдоха.

Количество дыхательных движений в спокойном состоянии у взрослого человека 14 - 16 раз в минуту.

Продолжительность спокойного вдоха и следующего за ним спокойного выдоха (дыхательный цикл) составляет 3-4 сек.

Уровень вентиляции легких широко варьирует и зависит от физиологической потребности, возраста.

Газовый состав вдыхаемого и выдыхаемого воздуха отличается (см. таблицу), но содержание кислорода в выдыхаемом воздухе велико.