Механизм внешнего дыхания. Биомеханика вдоха и выдоха. Внешнее дыхание представляет собой обмен газов между организмом и внешней средой. Оно осуществляется с помощью двух процессов — легочного дыхания и дыхания через кожу.
Легочное дыхание заключается в обмене газов между альвеолярным воздухом и окружающей средой и между альвеолярным воздухом и капиллярами. При газообмене с внешней средой поступает воздух, содержащий 21 % кислорода и 0,03—0,04 % углекислого газа, а выдыхаемый воздух содержит 16 % кислорода и 4 % углекислого газа. Кислород поступает из атмосферного воздуха в альвеолярный, а углекислый газ выделяется в обратном направлении.
При обмене с капиллярами малого круга кровообращения в альвеолярном воздухе давление кислорода 102 мм рт. ст., а углекислого газа — 40 мм рт. ст., напряжение в венозной крови кислорода — 40 мм рт. ст., а углекислого газа — 50 мм рт. ст. В результате внешнего дыхания от легких оттекает артериальная кровь, богатая кислородом и бедная углекислым газом.
Внешнее дыхание осуществляется в результате ритмических движений трудной клетки. Дыхательный цикл состоит из фаз вдоха и выдоха, между которыми отсутствует пауза. В покое у взрослого человека частота дыхательных движений 16-20 в минуту.
Вдох- это активный процесс. При спокойном вдохе сокращаются наружные межреберные и межхрящевые мышцы. Они приподнимают ребра, а грудина при этом отодвигается вперед. Это ведет к увеличению сагиттального и фронтального размеров грудной полости. Одновременно сокращаются мышцы диафрагмы,. ее купол опускается, и органы брюшной полости сдвигаются вниз, в стороны и вперед. За счет этого грудная полость увеличивается и в вертикальном направлении.
После окончания вдоха дыхательные мышцы расслабляются - начинается выдох. Спокойный выдох - пассивный процесс. Во время него происходит возвращение грудной клетки в исходное состояние под действием ее собственного веса, натянутого связочного аппарата и давления на диафрагму органов брюшной полости. При физической нагрузке, патологических состояниях, сопровождающихся одышкой (туберкулез легких, бронхиальная астма и т.д.) возникает форсированное дыхание. В акт вдоха и выдоха вовлекаются вспомогательные мышцы. При форсированном вдохе дополнительно сокращаются грудино-ключично-сосцевидные, лестничные, грудные и трапециевидные мышцы. Они способствуют дополнительному поднятию ребер. При форсированном выдохе сокращаются внутренние межреберные мышцы, которые усиливают опускание ребер. Т.е. форсированый выдох - это активный процесс.
Давление в плевральной полости и его происхождение и роль в механизме внешнего дыхания. Изменения давления в плевральной полости в разные фазы дыхательного цикла.
Давление в плевральной полости и его происхождение и роль в механизме внешнего дыхания. Изменения давления в плевральной полости в разные фазы дыхательного цикла.
Давление в плевральной полости всегда ниже атмосферного - отрицательное давление.
Величина отрицательного давления в плевральной полости:
· к концу максимального выдоха - 1-2 мм рт. ст.,
· к концу спокойного выдоха - 2-3 мм рт. ст.,
· к концу спокойного вдоха - 5-7 мм рт. ст.,
· к концу максимального вдоха - 15-20 мм рт. ст.
Интенсивность роста грудной клетки выше, чем ткани легких. Это приводит к увеличению объемов плевральной полости, а поскольку она герметична, то давление становится отрицательным.
Эластическая тяга легких— сила, с которой ткань стремится к спаданию.
Эластическая тяга лёгких обусловлена:
1) поверхностным натяжением плёнки жидкости, покрывающей внутреннюю поверхность альвеол;
2) упругостью ткани стенок альвеол вследствие наличия в них эластических волокон;
3) тонусом бронхиальных мышц.
5. ЖЕЛ и составляющие её компоненты. Методы их определения. Остаточный воздух.
О функционировании аппарата внешнего дыхания можно судить по объему воздуха, поступающего в легкие в ходе одного дыхательного цикла. Объем воздуха, проникающего в легкие при максимальном вдохе, образует общую емкость легких. Она составляет примерно 4,5—6 л и состоит из жизненной емкости легких и остаточного объема.
Жизненная емкость легких— то количество воздуха, которое способен выдохнуть человек после глубокого вдоха. Она является одним из показателей физического развития организма и считается патологической, если составляет 70—80 % от должного объема. В течение жизни данная величина может меняться. Это зависит от ряда причин: возраста, роста, положения тела в пространстве, приема пищи, физической активности, наличия или отсутствия беременности.
Жизненная емкость легких состоит из дыхательного и резервного объемов. Дыхательный объем— это то количество воздуха, которое человек вдыхает и выдыхает в спокойном состоянии. Его величина составляет 0,3—0,7 л. Он поддерживает на определенном уровне парциальное давление кислорода и углекислого газа в альвеолярном воздухе. Резервный объем вдоха — количество воздуха, которое может дополнительно вдохнуть человек после спокойного вдоха. Как правило, это 1,5—2,0 л. Он характеризует способность легочной ткани к дополнительному растяжению. Резервный объем выдоха — то количество воздуха, которое можно выдохнуть вслед за нормальным выдохом.
Остаточный объем — постоянный объем воздуха, находящийся в легких даже после максимального выдоха. Составляет около 1,0—1,5 л.
Важной характеристикой дыхательного цикла является частота дыхательных движений в минуту. В норме она составляет 16—20 движений в мин. Продолжительность дыхательного цикла подсчитывается прделении 60 с на величину частоты дыхания.
Время входа и выдоха можно определить по спирограмме.
Лёгочные объёмы:
1. Дыхательный объём (ДО) = 500 мл
2. Резервный объём вдоха (РОвдоха)= 1500-2500 мл
3. Резервный объём выдоха (РОвыдоха)=1000 мл
4. Остаточный объём (ОО) = 1000 -1500мл
Лёгочные ёмкости:
- общая ёмкость лёгких (ОЕЛ)= (1+2+3+4) = 4-6 литров
- жизненная ёмкость лёгких (ЖЕЛ) = (1+2+3) =3,5-5 литров
- функциональная остаточная ёмкость лёгких (ФОЕ) = (3+4 ) = 2-3 литра
- ёмкость вдоха (ЕВ) = (1+2) = 2-3 литра
Минутный объём вентиляции лёгких и его изменения при различных нагрузках, методы его определения. «Вредное пространство» и эффективная лёгочная вентиляция. Почему редкое и глубокое дыхание более эффективно.
Минутный объем— количество воздуха, обменивающееся с окружающей средой при спокойном дыхании. Определяется произведением дыхательного объема на частоту дыхания и составляет 6—8 л.
Его величина, в среднем, составляет 500 мл, частота дыханий за минуту равна 12-16 и, следовательно, минутный объём дыхания, в среднем, составляет 6-8 л.
Однако, не весь воздух, поступивший в органы дыхания, принимает участие в газообмене. Часть воздуха заполняет воздухоносные пути (гортань, трахею, бронхи, бронхиолы) и не доходит до альвеол, поскольку при выдохе первым покидает организм.
Этот воздух получил название – воздух вредного пространства.Его объём, в среднем, составляет 140-150 мл. Поэтому вводится понятие эффективная лёгочная вентиляция. Это то количество воздуха за одну минуту, которое принимает участие в газообмене. Эффективная лёгочная вентиляция при одном и том же минутном объёме дыхания может быть различной. Так, чем больше дыхательный объём, тем меньше относительный объём воздуха вредного пространства. Поэтому редкое и глубокое дыхание более эффективно для снабжения организма кислородом, так как вентиляция альвеол увеличивается.
|