Механизмы вдоха и выдоха. Вентиляция легких.

Структурно-функциональная характеристика ФУС дыхания.

Дыхание – совокупность процессов, обеспечивающих потребление организмом кислорода и выделение двуокиси углерода.

Данную функцию в организме обеспечивает функциональная система дыхания (ФУС).

Дыхание как функция включает следующие процессы:

1) Внешнее дыхание (вентиляция легких);

2) Обмен газов между альвеолярным воздухом и кровью малого круга кровообращения;

3) Транспорт газов кровью;

4) Газообмен между кровью капилляров большого круга кровообращения и клетками тканей;

5) Внутреннее дыхание (биологическое окисление в митохондриях клеток).

Дыхание осуществляется в три этапа:

I. Внешнее дыхание (п. 1 и п. 2).

II. Транспорт газов кровью.

III. Внутреннее дыхание

Физиология изучает первые 4 процесса. Внутреннее дыхание (биологическое окисление в митохондриях клеток) – биохимия.

Внешнее дыхание.

Механизмы вдоха и выдоха. Вентиляция легких.

Внешнее дыхание осуществляет функцию создания внутренней газовой среды организма. Это – альвеолярный воздух, постоянство газового состава которого является залогом успеха газообмена между объемом альвеолярного воздуха и объемом крови в альвеолярных капиллярах малого круга кровообращения. Постоянство газового состава этой среды создается обновлением воздуха в альвеолах, происходящим в результате дыхательных движений: вдоха (инспирации) и выдоха (экспирации), т.е. вентиляции легких.

Вентиляция лёгких осуществляется в результате изменения объема грудной клетки (полости). Увеличение объёма грудной полости обеспечивает вдох, а уменьшение – выдох. Фаза вдоха (а), последующая за ней фазы выдоха (в), а также дыхательная пауза называются вместе дыхательным циклом (ДЦ)

Продолжительность дыхательного цикла зависит от частоты дыхания (ЧД).

ЧД=12/мин: 60с:12=5с; ЧД=20: 60с:20=3с.

Физиологическая норма ЧД = 16/мин (от 12 до 18).

При спокойном дыхании вдох осуществляется сокращением инспираторных мышц, а выдох – пассивно за счет эластической энергии, накопленной во время предшествующего вдоха. При глубоком вдохе сокращаются экспираторные мышцы. Такой выдох называется активным.

Дыхательные мышцы. Сокращение и расслабление дыхательных мышц обеспечивает вентиляцию лёгких.

Основной инспираторной мышцей является мышечная часть диафрагмы. Мышца диафрагмы состоит из поперечно-полосатых волокон. В результате сокращения мышечных волокон наружных частей диафрагмы верхняя её часть вместе с сухожильным центром смещается вниз. При этом несжимаемые органы брюшной полости оттесняются вниз и в стороны, растягивая стенки брюшной полости, а купол диафрагмы опускается приблизительно на 1,5 см, что увеличивает вертикальный размер грудной полости.

Горизонтальный размер грудной полости увеличивается в результате сокращения наружных межрёберных и межхрящевых мышц (также инспираторных). Вследствие косого направления волокон этих мышц, расстояние от места прикрепления рёбер к позвоночнику и хрящей к грудине до места прикрепления мышечных волокон к ним больше у нижних рёбер, чем у верхних (АО>ОВ, А₁О₁>В₁О₁). Поэтому момент силы, определяющий движение рычагов, оказывается большим у нижнего ребра и хряща. При спокойном дыхании возбуждаются и сокращаются только межхрящевые и межрёберные мышцы верхних 3-5 межреберных промежутков. В результате подъёма рёбер увеличивается смещение грудины вперёд и отклонение боковых частей рёбер в стороны.

При глубоком (форсированном) дыхании в акте вдоха участвует ряд вспомогательных дыхательных мышц, которые могут поднимать рёбра: лестничные, большая и малая грудные, передняя зубчатая мышцы, разгибающие грудной отдел позвоночника и фиксирующие плечевой пояс. При опоре на откинутые назад руки задействуются трапециевидная и ромбовидные мышцы, а также мышца, поднимающая лопатку.

При глубоком выдохе сокращаются вспомогательные экспираторные мышцы: мышцы брюшной стенки (косые, поперечная и прямая) и внутренние косые межреберные мышцы. При сокращении первых – объём брюшной полости уменьшается и в ней повышается давление, которое через органы брюшной полости передаётся на диафрагму и поднимает её, при этом дополнительно уменьшается вертикальный размер грудной клетки. При сокращении второй группы мышц дополнительно уменьшается горизонтальный размер грудной полости: внутренние косые межрёберные мышцы также косо крепятся к рёбрам, но расстояние от места прикрепления рёбер к позвоночнику до места прикрепления к ним мышечных волокон больше у верхнего ребра, чем у нижнего. Поэтому их сокращение опускает ребра и сближает их латеральные края, так как момент силы больше для каждого верхнего ребра, чем для нижнего. К вспомогательным экспираторным мышцам относятся также мышцы, сгибающие позвоночник.