Строение дыхательной системы

Носовая полость включает наружный нос, внутри которого находится полость носа. Наружная часть носа образована треугольным костно-хрящевым остовом, который покрыт кожей. Полость носа имеет нижнюю, верхнюю и две боковые стенки. Нижняя стенка образована твердым небом, верхняя — решетчатой пластинкой решетчатой кости, боковая—верхней челюстью, слезной костью, глазничной пластинкой решетчатой кости, небной костью и клиновидной костью (медиальной пластинкой крыловидного отростка). Костная и хрящевая части составляют перегородку носа, которая делит полость на две половины. Перегородка образована: сошником, перпендикулярной пластинкой решетчатой кости. На боковых стенках полости носа располагаются носовые раковины, которые заканчиваются хоанами. При помощи них полость носа соединяется с носовой частью глотки.

В носовой полости различают дыхательную и обонятельную области. К последней относится верхняя носовая раковина и противоположная ей часть носовой перегородки.

С помощью носа сообщаются воздухоносные пазухи: лобные, верхнечелюстные и клиновидная, а также ячейки решетчатой кости. Полость носа выстлана слизистой оболочкой, которая переходит в слизистую оболочку воздухоносных пазух.

Возрастные особенности полости носа.У новорожденного полость носа низкая (высота ее 17,5 мм) и узкая. Носовые раковины относительно толстые. Верхний носовой ход отсутствует, средний и нижний развиты слабо. К 6 месяцам жизни высота полости носа увеличивается до 22 мм и формируется средний носовой ход, к 2 годам — нижний, после 2 лет — верхний. К 10 годам полость носа увеличивается в длину в 1,5 раза, а к 20 годам — в 2 раза. У новорожденного имеется только одна слаборазвитая верхнечелюстная пазуха, остальные начинают формироваться только после рождения. Лобная пазуха появляется на 2-м году жизни, клиновидная — к 3 годам, ячейки решетчатой кости к 3—6 годам, к 8—9 годам верхнечелюстная пазуха занимает почти все тело кости. Отверстие, через которое верхнечелюстная пазуха сообщается с полостью носа, у ребенка 2 лет овальное, а к 7 годам — округлое. Лобная пазуха к 5 годам имеет размеры горошины. Размеры клиновидной пазухи у ребенка 6—8 лет достигают 2—3 мм. Пазухи решетчатой кости в 7-летнем возрасте плотно прилегают друг к другу; к 14 годам по строению они похожи на решетчатые ячейки взрослого человека.

Гортань расположена в области шеи на уровне 4—6 шейных позвонков. Гортань состоит из хрящей: трех непарных (щитовидный, перстневидный и надгортанник) и парных (черпаловидные, рожковидные и клиновидные) (Атл., рис. 2, с. 166).

Щитовидный хрящ принимает участие в образовании передней и боковых стенок гортани; состоит из 2 пластинок четырехугольной формы, образуя спереди гортанный выступ. От хряща отходят верхние и нижние рога.

Перстневидный хрящ, гиалиновый, непарный, по форме напоминает перстень, состоит из дуги и четырехугольной пластинки. На верхнем крае пластинки имеются суставные поверхности для сочленения счерпаловидными хрящами. Нижний край перстневидного хряща соединен с трахеей.

Черпаловидные хрящи, гиалиновые, непарные, имеют вид неправильной пирамиды, 2 отростка: голосовой и мышечный. К мышечному отростку прикрепляются мышцы гортани, к голосовому — голосовая связка и голосовая мышца.

Надгортанник, эластический хрящ, имеет форму лепестка, верхний отдел расширен, нижний — сужен и называется стебельком. С его помощью хрящ прикрепляется к верхней вырезке щитовидного хряща. Своей расширенной частью надгортанник закрывает сверху вход в гортань при глотании пищи.

Полость гортани разделена двумя складками слизистой оболочки, между которыми находится голосовая щель, защищенная надгортанником. По краям голосовой щели в слизистой оболочке лежат фиброзные эластичные связки.

Мышцы гортани осуществляют натяжение и расслабление голосовых связок, расширение и сужение голосовой щели. Основными мышцами гортани являются следующие: 1) перстнещитовидная мышца — начинается от наружной поверхности дуги перстневидного хряща, идет вверх и назад, прикрепляясь к нижнему краю щитовидного хряща; функция: наклоняет щитовидный хрящ кпереди — натягивает носовую связку; 2) щиточерпаловидная мышца — начинается от внутренней поверхности угла щитовидного хряща, прикрепляется к голосовому отростку черпаловидного, прилегая непосредственно к голосовой связке; функция: расслабляет голосовую связку; 3) задняя перстне-черпаловидная мышца — начинается от задней поверхности пластинки перстневидного хряща, идет латерально и вверх, прикрепляясь к мышечному отростку черпаловидного; функция: расширяет голосовую щель; 4) боковая переднечерпаловидная мышца — начинается от верхнего края дуги перстневидного хряща, идет вверх и назад, прикрепляясь к мышечному отростку черпаловидного; функция: суживает голосовую щель; 5) голосовая мышца — расположена по ходу голосовой складки.

Возрастные особенности гортани.Гортань новорожденного сравнительно большая, короткая, воронкообразная, расширяется выше (на уровне 2—4 позвонков), чем у взрослого. Вследствие высокого расположения гортани у новорожденного и детей грудного возраста надгортанник находится несколько выше корня языка, поэтому при глотании пищевой комок (жидкость) обходит надгортанник латерально по грушевидным карманам гортанной части глотки. В результате этого ребенок может дышать и глотать (пить) одновременно, что имеет важное значение при акте сосания.

Вход в гортань у новорожденного относительно шире, чем у взрослого, преддверие короткое, поэтому голосовая щель находится высоко, она имеет длину 6,5 мм (в 3 раза короче, чем у взрослого).

Голосовая щель увеличивается в первые три года жизни ребенка, а затем в период полового созревания. Мышцы гортани у новорожденного и в детском возрасте развиты слабо. Наиболее интенсивно их рост наблюдается в период полового созревания. Гортань быстро растет в течение первых 4 лет жизни ребенка. В период полового созревания (после 10—12 лет) вновь начинается активный рост, который продолжается до 25 лет у мужчин и до 22—23 лет у женщин. Вместе с ростом гортани происходит ее постепенное опускание, и к 7 годам нижний край гортани находится на уровне верхнего края 6-го шейного позвонка. После 17—20 лет гортань занимает положение, характерное для взрослого человека. Половые отличия гортани в раннем возрасте не наблюдаются. В дальнейшем рост гортани у мальчиков идет несколько быстрее, чем у девочек. После 6—7 лет гортань у мальчиков крупнее, чем у девочек того же возраста. В 10—12 лет у мальчиков становится заметным выступ гортани. В период полового созревания размеры гортани, длина голосовых связок у мальчиков больше, чем у девочек.

Трахея и бронхи являются продолжением гортани, они начинаются на уровне нижнего края 6-го шейного позвонка и оканчиваются на уровне верхнего края 5-го грудного позвонка. Здесь трахея делится на правый и левый бронхи; наружная стенка образована соединительной тканью и хрящом. Длина трахеи 9—11 см, диаметр 15—18 мм (Атл., рис. 1, Б, с. 165). Изнутри трахея и бронхи выстланы слизистой оболочкой, покрытой мерцательным эпителием.

Каждый главный бронх, вступая в легкое, делится на долевые бронхи по числу долей каждого легкого. Правый бронх делится на 3, а левый на 2 долевых бронха. Правый бронх обычно короче и шире левого. Войдя в легкое, главные бронхи постепенно делятся на все более мелкие трубки (бронхиолы), самые мелкие из которых — конечные бронхиолы — являются последним элементом воздухоносных путей (Атл., рис. 4, с. 167).

Возрастные особенности трахеи и бронхов.У новорожденного длина трахеи составляет 3,2—4,5 см и имеет воронкообразную форму. Стенка трахеи относительно широкая, хрящи развиты слабо, тонкие, мелкие. Трахея быстро растет в течение первых 6 месяцев, затем ее рост замедляется и вновь ускоряется в период полового созревания и в юношеском возрасте (12—22 года). К 3—4 годам ширина просвета трахеи увеличивается в 2 раза. У ребенка 10—12 лет трахея длиннее, чем у новорожденного, а к 20—25 годам длина ее утраивается.

Слизистая оболочка стенки трахеи у новорожденного тонкая, нежная; железы развиты слабо, расположение ее высокое, начало находится на уровне 2—4-го шейных позвонков. У детей 1—2 лет верхний край трахеи располагается на уровне 4—5-го шейных позвонков, в 5—6 лет — кпереди от 5—6-го позвонков, а в подростковом возрасте — на уровне 6-го шейного позвонка.

Правый главный бронх у новорожденного отходит от трахеи под меньшим углом (26°), чем левый (49°) и по своему направлению является как бы продолжением трахеи. Главные бронхи особенно быстро растут на 1-м году жизни ребенка и в период полового созревания.

Легкие. Легкое является парным органом (Атл., рис. 3, с. 166) и состоит из долей. Правое легкое имеет 3 (верхняя, средняя и нижняя) доли, левое — 2 (верхняя и нижняя) доли. Правое и левое легкие располагаются в грудной полости, внизу легкие прилежат к диафрагме, спереди, сбоку и сзади каждое легкое соприкасается с грудной стенкой. Правое легкое короче левого и шире, так как правый купол диафрагмы лежит выше, чем левый. Левое легкое уже и длиннее, здесь часть левой половины грудной полости занимает сердце, которое своей верхушкой повернуто влево.

По форме легкое напоминает конус; его верхушка выступает на 2—3 см под ключицей, основание направлено к диафрагме. Каждое легкое имеет поверхности: реберную, диафрагмальную и медиальную. В местах перехода одной поверхности легкого в другую образуются края легкого: передний, нижний, задний. На медиальной поверхности каждого легкого находятся ворота легкого, через которые в легкое входят главный бронх, легочная артерия, нервы, а выходят легочные вены, лимфатические сосуды. Эти образования составляют корень легкого. В воротах легкого главный бронх распадается на долевые бронхи, которые, в свою очередь, делятся на сегментарные бронхи.

Наименьшей структурной единицей легкого является долька, которая состоит из конечных бронхов, делящихся на дыхательные бронхиолы. От каждой дыхательной бронхиолы отходят альвеолярные ходы, несущие на себе альвеолы и заканчивающиеся альвеолярными мешочками.

Таким образом, дыхательные бронхиолы, альвеолярные ходы, альвеолярные мешочки и альвеолы легкого образуют альвеолярное дерево — легочный ацинус (Атл., рис. 5, с. 167). В ацинусе происходит газообмен между воздухом и кровью, и он является структурно-функциональной единицей легкого. Число легочных ацинусов в одном легком достигает 150 000, количество альвеол равно примерно 300—350 млн, а площадь дыхательной поверхности всех альвеол составляет от 80 до 100 м².

Каждое легкое покрыто серозной оболочкой — плеврой. Наружный (париетальный) листок плевры примыкает к внутренней поверхности грудной стенки и диафрагме, внутренний (висцеральный) покрывает легкое. Щель между листками называется плевральной полостью. При движении грудной клетки внутренний листок обычно скользит по наружному. Давление в плевральной полости всегда меньше атмосферного (отрицательное). В условиях покоя внутриплевральное давление у человека в среднем на 4,5 мм рт. ст. ниже атмосферного. Тесный контакт между поверхностью легких и внутренней стенкой грудной клетки возможен только при условии герметичности плевральной полости. Если при повреждении грудной клетки или легких в плевральную полость попадает воздух, то легкие спадаются.

Проникновение воздуха между листками плевры называется пневмотораксом. При этом легкие не соприкасаются с грудной клеткой, и поэтому они либо вовсе не следуют за ее дыхательными движениями, либо смещаются в гораздо меньшем объеме. Эффективный газообмен в этих условиях невозможен. При одностороннем пневмотораксе неповрежденное легкое может обеспечивать достаточное насыщение крови кислородом и удаление из нее углекислого газа. Двусторонний пневмоторакс может привести к летальному исходу, если не произвести искусственную вентиляцию легких.

У новорожденных давление в плевральной полости имеет некоторые особенности. Через несколько минут после первого вдоха это давление на высоте инспирации составляет 10 мм рт. ст. В конце выдоха разница между внутриплевральным и атмосферным воздухом у новорожденного равна 0, и поэтому при вскрытии грудной клетки легкие не спадаются, а прилегают к ней.

Межплевральное пространство между легкими называется средостием; в нем находятся трахея, зобная железа и сердце с крупными сосудами, лимфатические узлы, пищевод.

Возрастные особенности легких.У новорожденного легкие имеют неправильную конусовидную форму; верхние доли относительно небольших размеров. На 2-м году жизни ребенка величина долей легкого относительно друг друга становится такой же, как у взрослого человека.

Масса обоих легких новорожденного составляет 57 г (от 39 до 70 г), объем — 67 см³. Бронхиальное дерево к моменту рождения в основном сформировано; на 1-м году жизни наблюдается его интенсивный рост, (размеры долевых бронхов увеличиваются в 2 раза, а главных — в 1,5 раза). В период полового созревания рост бронхиального дерева снова усиливается, размеры всех его частей к 20 годам увеличиваются в 3,5—4 раза (по сравнению с бронхиальным деревом новорожденного).

Легочные ацинусы у новорожденного имеют небольшое количество мелких легочных альвеол. В течение 1-го года жизни ребенка и позже ацинус растет за счет появления новых альвеолярных ходов и образования новых легочных альвеол.

Образование новых разветвлений альвеолярных ходов заканчивается к 7—9 годам, легочных альвеол — к 12—15 годам; к этому возрасту также альвеолы увеличиваются вдвое.

Формирование легочной паренхимы завершается к 15—25 годам. В период от 25 до 40 лет строение легочного ацинуса практически не меняется.

Объем легких после рождения увеличивается в течение 1-го года жизни в 4 раза, к 8 годам — в 8 раз, к 12 годам — в 10 раз, к 20 годам — в 20 раз.

Границы легких с возрастом также изменяются. Верхушка легкого у новорожденного находится на уровне 1-го ребра. В дальнейшем она выступает над ребром и к 20—25 годам располагается на 3—4 см выше 1-го ребра (на 1—2 см выше ключицы). Нижняя граница правого и левого легких у новорожденного на 1 ребро выше, чем у взрослого человека. По мере увеличения возраста ребенка эта граница постепенно опускается.

Развитие органов дыхания в онтогенезе. Органы дыхания закладываются в конце 3-й недели эмбрионального развития в форме первичной кишки (Атл., рис. 12, с. 171). Этот полый вырост на своем каудальном конце скоро подразделяется на 2 части соответственно будущим двум легким; краниальный его конец образует гортань, а за ней, каудальнее, находится зачаток гортани (Атл., рис. 12, Б, с. 171).

Гортань новорожденного относительно велика, закруглена, коротка и широка, расположена высоко, на три позвонка выше, чем у взрослого. Она опускается и достигает окончательного положения в 13-летнем возрасте. Гортань новорожденного состоит из тех же составных частей, как и гортань взрослого; в процессе онтогенеза меняется соотношение высоты и ширины. Рожковидные хрящи еще не появились, клиновидные хрящи непропорционально велики. Надгортанник очень выпуклый на гортанной стороне на уровне нижнего края. Складки преддверия и голосовые связки занимают горизонтальное положение, а плоскость их расположения образует с фронтальной косой плоскостью надгортанника острый угол — 70—76°, у взрослого — 91°, то есть прямой за счет вертикального положения надгортанника (Атл., рис. 13, с. 171).

В первые 4 года жизни гортань растет быстрее, затем наступает некоторое замедление в росте, продолжающееся до 10 лет (Атл., рис. 14, с. 172). В период полового созревания вновь начинается активный рост, но она продолжает расти и после периода полового созревания. Так, например, у мужчин гортань растет до 25 лет, особенно в ширину, у женщин — до 22—23 лет, особенно в длину (Атл., рис. 13, с. 171). Длина ее у мужчин в среднем 44 мм, у женщин — 36 мм. Перед наступлением половой зрелости у мальчиков изменяется («ломается») голос.

Легкие. На каждом зачатке легкого появляются шаровидные выступы, соответствующие будущим долям легкого; на зачатке правого легкого их 3, левого — 2. На концах этих выступов образуются новые выпячивания, и таким путем на 6-м месяце получается бронхиальное дерево, на концах которого образуется ацинус с альвеолами. Каждый зачаток легкого покрыт мезенхимой, которая дает начало соединительно-тканным образованиям, непроизвольным мышцам и хрящевым пластинкам в бронхах. Эпителий слизистой оболочки и желез происходит из энтодермы. Легочная плевра возникает из спланхноплевры, а образование плевральных мешков идет параллельно развитию легких, сердца и перикарда.

У новорожденного легкие красного цвета, а после первых дыхательных движений они приобретают розовый цвет. Они очень велики по отношению к грудной полости, которую занимают полностью, за исключением пространства, предназначенного вилочковой железе и сердцу; передние и нижние края легкого острые, диафрагмальная поверхность несколько вогнутая. Вес обоих легких варьирует от 39 до 70 г; правое весит 21—36,7 г, левое — 18—33,3 г. В первые 2 года отмечается ускоренный темп нарастания в весе, замедленный до 10 лет и вновь ускоренный в 13—16 лет.

Внешнее дыхание

Дыхательные движения.Воздух поступает в легкие и выходит из них благодаря работе межреберных мышц и диафрагмы. В результате их попеременного сокращения и расслабления объем грудной полости меняется. Имеются 2 группы межреберных мышц: наружные направлены под углом вниз и вперед, а внутренние вниз и назад.

Диафрагма состоит из кольцевых и радиальных мышечных волокон, расположенных вокруг центрального сухожильного участка. Она имеет форму купола, выдающегося в грудную полость.

Вдох (инспирация) — это активный процесс. Наружные межреберные мышцы сокращаются, а внутренние расслабляются. Вследствие этого ребра отходят вперед, удаляясь от позвоночника, одновременно сокращается и становится плоской диафрагма, ее купол опускается приблизительно на 1,5 см. О6ьем грудной полости увеличивается, и легкие также увеличивают свои размеры, следуя при этом за движениями грудной клетки.

В результате давление в плевральной полости, а поэтому и в легких становится ниже атмосферного на 4—6 мм рт. ст. Воздух поступает внутрь и заполняет альвеолы до тех пор пока давление в легких не сравняется с атмосферным (Атл., рис. 6, с. 168).

Выдох (экспирация) — в обычных условиях процесс пассивный, происходящий под действием эластического сокращения растянутой легочной ткани и расслабления части дыхательных мышц. Наружные межреберные мышцы и диафрагма расслабляются, возвращаясь в прежнее положение и к прежним своим размерам, а внутренние межреберные мышцы сокращаются. Вследствие этого объем грудной клетки и легких уменьшается и давление в них становится положительным, то есть выше атмосферного, а давление в плевральной полости уменьшается и становится отрицательным (Атл., рис. 6, Б, с. 168). Поэтому воздух выталкивается из легких, и выдох, таким образом, заканчивается. На выдохе совершается пение и речевая функция.

При физической нагрузке дыхание становится форсированным, при этом участвует ряд вспомогательных мышц, и выдох становится более активным процессом, требующим расхода энергии. Внутренние межреберные мышцы сокращаются более энергично и резко отводят ребра вниз. Сильнее сокращаются и брюшные мышцы, вызывая более активное движение диафрагмы вверх.

При активном вдохе также принимают участие ряд вспомогательных мышц. К ним относятся: лестничные, большая и малая грудная, передняя зубчатая, грудино-ключично-сосцевидная.

Типы дыхания.Существуют два типа дыхания: грудной (за счет сокращения дыхательной мускулатуры грудной клетки) и брюшной (за счет сокращения диафрагмы). Грудной тип преобладает у женщин, брюшной — у мужчин.

У детей раннего возраста ребра имеют малый изгиб и занимают почти горизонтальное положение. Верхние ребра и весь плечевой пояс расположены высоко, межреберные мышцы слабые. В связи с такими анатомическими особенностями у новорожденных преобладает диафрагмальное дыхание с незначительным участием межреберных мышц. По мере развития межреберных мышц и роста ребенка грудная клетка опускается вниз, и ребра принимают косое положение. Дыхание грудных детей становится грудобрюшным, с преобладанием диафрагмального.

В возрасте от З до 7 лет в связи с развитием плечевого пояса начинает преобладать грудной тип дыхания, и к 7 годам он становится выраженным.

В 7—8 лет выявляются половые различия в типе дыхания: у мальчиков становится преобладающим брюшной тип дыхания, у девочек — грудной. Половая дифференцировка дыхания заканчивается.

Следует отметить, что тип дыхания у юношей и девушек может меняться в зависимости от занятий спортом, трудовой деятельности, одежды (тесные корсажи препятствуют брюшному дыханию).