Механика процесса дыхания

Необходимо ясно различать дыхание как одну из основных жизненных функций, т. е. газообмен между клеткой и окружающей средой (который у человека состоит из трех фаз: внешнего дыхания, переноса г азов кровью и внутреннего дыхания), и внешнее дыхание — механический процесс наполнения легких воздухом (вдох) и выпускания этого воздуха наружу (выдох). Так как кровь легочных капилляров непрерывно удаляет из альвеолярного воздуха кислород и отдает взамен углекислоту, необходимость смены воздуха в легких очевидна. У человека цикл дыхания, состоящий из вдоха и выдоха, повторяется 15—18 раз в минуту. У человека и других млекопитающих строение и взаиморасположение ребер, мышц грудной клетки и диафрагмы обеспечивает большую подвижность этих элементов, что позволяет произвольно увеличивать или уменьшать объем грудной полости. Когда его необходимо увеличить (во время вдоха), межреберные мышцы сокращаются, оттягивая передние концы ребер вверх и вперед; такое движение возможно бла-годаря как бы «шарнирному» соединению ребер с позвоночником . В это же время диафрагма, образующая дно грудной полости, сокращается и становится менее выпуклой в своей верхней части, что тоже увеличивает по-яость . Поскольку пространство грудной полости замкнуто, это увеличение объема приводит к уменьшению давления в легких, и, когда давление становится ниже атмосферного, наружный воздух устремляется через трахею и бронхи в альвеолярные мешочки и альвеолы.

При выдохе воздух выталкивается из легких благодаря эластичности самих легких и тяжести стенок грудной клетки. Во время вдоха легкие по мере наполнения их воздухом растягиваются. После расслабления межреберных мышц ребра получают возможность вернуться в первоначальное положение, а одновременное расслабление диафрагмы ведет к тому, что под давлением органов, расположенных в брюшной полости, она вновь принимает прежнюю куполообразную форму. В результате объем грудной полости уменьшается, что позволяет растянутой упругой ткани легких сжаться и вытолкнуть воздух, вошедший в легкие при вдохе.

Во время мышечной работы пассивное расслабление межреберных мышц и диафрагмы происходит недостаточно быстро для того, чтобы воздух успел выйти из легких до начала следующего вдоха, и это уменьшение объема грудной полости производится путем сокращения

мышц. Кроме мышц, поднимающих ребра при вдохе, имеется вторая группа мышц, волокна которых идут под прямым углом к первым; эти мышцы опускают передние концы ребер, уменьшая тем самым объем грудной клетки. Мышцы брюшной стенки тоже сокращаются, заставляя органы брюшной полости давить вверх на диафрагму и этим дополнительно ускорять эластическое сжатие легких. При дыхании стенки грудной полости никогда не давят на легкие и не выжимают из них воздух; уменьшение объема грудной полости лишь позволяет легким сжиматься благодаря их собственной упругости. Кашель и чихание представляют собой формы усиленного выдоха, при котором вследствие энергичного сокращения мышц брюшной стенки органы, лежащие в брюшной полости, давят на диафрагму, резко уменьшая объем грудной полости и быстро выталкивая воздух из легких.

Трахея, глотка и другие дыхательные пути не выполняют никакой активной мышечной функции в дыхании; они служат лишь проводящими каналами. В некоторых случаях при закрытии просвета гортани приходится создавать искусственное отверстие в области шеи для прохождения воздуха в трахею; дыхательные движения после этого происходят нормально.

Давление воздуха в легких изменяется при каждом дыхательном движении. В промежутках между выдохом и последующим вдохом оно равно атмосферному, так как наружный воздух и воздух в легких свободно сообщаются между собой. Когда начинается вдох, давление воздуха в легких слегка понижается (на 1—2 мм рпг. ст. ниже атмосферного), что заставляет воздух входить в легкие. К концу вдоха вошедший воздух уравнивает давление. В начале выдоха сила упругости легких сжимает содержащийся в них воздух, давление его становится на 2—3 мм рт. ст. выше атмосферного и вследствие этого воздух выходит из легких. К концу выдоха давление, конечно, возвращается к уровню атмосферного.

<<< Строение органов дыхания у человека ·

· Количество воздуха, обмениваемого при дыхании >>>

Наверх