Дыхательный аппарат человека
К дыхательному аппарату человека относятся грудная клетка с мышцами, приводящими ее в движение, и легкие с воздухоносными путями. Главными дыхательными мышцами являются диафрагма и межреберные мышцы – внутренние и наружные.
Движения грудной клетки механически обеспечивают вентиляцию легких, т.е. наполнение их чистым атмосферным воздухом (вдох) и изгнание богатого углекислым газом альвеолярного воздуха из легких (выдох).
Отрицательное давление в грудной полости
Легкие в грудной полости растянуты и плотно прижаты к грудным стенкам. После первого вдоха полость легких сообщается с атмосферой и эластическая ткань легких по мере расширения грудной полости под действием атмосферного давления растягивается. При этом висцеральный и париетальный листки плевры остаются плотно прижатыми, а в легких развивается эластическая тяга, или стремление спасться. Эластическая тяга легких препятствует атмосферному давлению целиком передаваться в межплевральную щель. В результате в ней создается давление, ниже атмосферного на 5-9мм рт. ст., это давление условно называют отрицательным давлением.
Пневмоторакс
При ранениях грудной клетки воздух входит в межплевральное пространство и легкие спадаются. При этом выталкивается через воздухоносные пути большая часть находящегося в легких воздуха. Объем спавшихся легких составляет всего 1/3 объема грудной полости. Нарушение герметичности плевральной полости называется пневмотораксом. При полном двустороннем пневмотораксе, когда выключаются дыхательные движения обоих легких, наступает смерть от удушья.
Механизм вдоха и выдоха
В дыхательном центре, расположенном в продолговатом мозге, ритмически возникает возбуждение и нервные импульсы от дыхательного центра проводятся к дыхательным центрам спинного мозга, а затем по диафрагмальным и межреберным нервам – к дыхательным мышцам и вызывают их сокращения.
Объем грудной полости при вдохе увеличивается в трех направлениях: в поперечном и переднезаднем. При расширении грудной полости пассивно расширяются легкие за счет атмосферного давления, действующего через воздухоносные пути на внутреннюю поверхность легких. При расширении легких воздух в них распределяется в большем объеме и, следовательно, давление в полости легких становится ниже атмосферного (на 3-4мм рт. ст.). Разность давления является причиной того, что атмосферный воздух начинает поступать в легкие – происходит вдох.
Выдох осуществляется в результате расслабления дыхательных мышц. Когда прекращается их сокращение. Приподнятая и выведенная из положения равновесия грудная клетка из-за своей тяжести опускается и возвращается в исходное состояние. Расслабившаяся диафрагма под давлением брюшных внутренностей поднимается вверх и снова принимает форму купола. Растянутые легкие из-за своей эластичности уменьшаются в объеме. Все вместе взятое приводит к повышению внутрилегочного давления. Начинается ток воздуха из легких наружу – происходит выдох. У человека в состоянии покоя цикл дыхания, состоящий из вдоха и выдоха, повторяется 16-20 раз в минуту.
Объемы легочного воздуха
Человек в состоянии покоя вдыхает и выдыхает около 500мл воздуха. Этот объем воздуха называется дыхательным объемом. Если после спокойного вдоха сделать усиленный дополнительный вдох, то в легкие может поступить еще 1500мл воздуха. Это – резервный объем вдоха. После спокойного выдоха можно при максимальном напряжении дыхательных мышц выдохнуть еще 1500мл воздуха. Это – резервный объем выдоха. В сумме дыхательный объем воздуха, резервный объем вдоха и резервный объем выдоха (500+1500+1500) составляют жизненную емкость легких (ЖЕЛ).
При физической тренировке ЖЕЛ увеличивается.
Вентиляция легких
Вентиляцией легких называют объем воздуха, проходящий через легкие в 1 мин, иначе его называют минутным объемом дыхания (МОД). В покое он равен 5-8л/мин. При мышечной работе он увеличивается и нередко достигает 80 и даже 120-150 л/мин.
Человек вдыхает атмосферный воздух, в котором содержится 20,94% О2, 79,03% N2 и очень незначительное количество СО2 – 0,03%. Выдыхаемый воздух содержит меньше О2-16,3% и много СО2– 4,0%.
Дыхательный центр
Грудная клетка человека за 1мин совершает 16-20 дыхательных движений. Ритмичная деятельность дыхательной мускулатуры обеспечивается центральной нервной системой. Дыхательный центр находится в определенной части продолговатого мозга. Дыхательный центр является автоматическим: в нем ритмически возникает возбуждение.