Механика респираторной системы

 Механика дыхания - область физиологии, которая рассматривает механические силы, ответственные за перемещение воздуха в альвеолы и обратно (легочную вентиляцию). При этом активной силой является сокращение мышц грудной клетки и диафрагмы, тогда как движение легких совершается пассивно. Силы, развиваемые дыхательными мышцами, приводят в движение легкие и грудную клетку и преодолевают сопротивление эластической отдачи дыхательной системы (давление, создаваемое эластической паренхимой легких и грудной стенки), фрикционное сопротивление (сопротивление трения) воздухоносных путей воздушному потоку и инерционное сопротивление трахеобронхиального воздушного столба, легких и грудной стенки. Инерционное сопротивление составляет примерно 5% от общего сопротивления при нормальной частоте дыхания. При увеличении частоты дыхания инерционное сопротивление возрастает, однако остается относительно небольшим. Поэтому в механике дыхания его обычно не учитывают.

ДЫХАТЕЛЬНЫЕ МЫШЦЫ

 Дыхательные мышцы обеспечивают ритмичное увеличение или уменьшение грудной полости, а размер легких следует за размерами грудной полости. Функционально дыхательные мышцы делятся на инспираторные, т.е. отвечающие за вдох (основные и вспомогательные), и экспираторные (отвечающие за выдох). Основную инспираторную группу мышц составляют диафрагма, наружные межреберные и парастернальные (внутренние межхрящевые) мышцы, вспомогательные мышцы: лестничные, грудинно-ключично-сосцевидные, трапециевидная, большая и малая грудинные мышцы. Экспираторную группу мышц составляют абдоминальные (внутренняя и наружная косые, прямая и поперечная мышцы живота) и внутренние межреберные.

 Важнейшей мышцей вдоха является диафрагма - куполообразная скелетная мышца, разделяющая грудную и брюшную полости. Она прикрепляется к трем первым поясничным позвонкам (позвоночная, или круральная, часть диафрагмы) и к нижним ребрам (реберная, или костальная, часть). К диафрагме подходят нервы от 3-го, 4-го и 5-го шейных сегментов спинного мозга. При сокращении диафрагмы органы брюшной полости смещаются вниз и вперед, и вертикальные размеры грудной полости возрастают. Кроме того, при этом поднимаются и расходятся ребра, что приводит к увеличению ее поперечного размера. При спокойном дыхании диафрагма является единственной активной инспираторной мышцей и ее купол опускается примерно на 1 - 1,5 см. При глубоком форсированном дыхании, например, при физической нагрузке увеличивается амплитуда движений диафрагмы (экскурсия может достигать 10 см) и активизируются наружные межреберные и вспомогательные мышцы. Из вспомогательных мышц у человека наиболее значимыми являются лестничные и грудинно-ключично-сосцевидные мышцы.

 Наружные межреберные мышцы соединяют соседние ребра. Их волокна ориентированы наклонно вниз и вперед от верхнего к нижнему ребру. При сокращении этих мышц ребра поднимаются и смещаются вперед, что приводит к увеличению объема грудной клетки в переднезаднем и боковом направлениях. Паралич межреберных мышц не вызывает серьезных расстройств дыхания, поскольку диафрагма прекрасно обеспечивает вентиляцию.

 Лестничные мышцы, сокращаясь во время вдоха, поднимают два верхних ребра, а вместе с ними грудину и реберную клетку. Грудинно-ключично-сосцевидные поднимают I ребро и грудину. При спокойном дыхании они практически не задейст-вованы, однако при увеличении легочной вентиляции могут очень интенсивно работать.

 В отличие от вдоха выдох при спокойном дыхании происходит пассивно. Легкие и грудная клетка обладают упругостью, и поэтому после вдоха, когда они активно растягиваются, стремятся вернуться в прежнее положение. При физической нагрузке или при хронической обструктивной болезни легких, когда повышено сопротивление воздухоносных путей, выдох становится активным. Наиболее важными и сильными экспираторными мышцами являются абдоминальные мышцы, которые образуют переднебоковую стенку брюшной полости. При их сокращении повышается внутрибрюшное давление, диафрагма поднимается вверх и объем легких уменьшается.

 В активном выдохе участвуют также внутренние межреберные мышцы. При их сокращении ребра опускаются и объем грудной клетки уменьшается. Кроме того, сокращение этих мышц способствует укреплению межреберных промежутков; в противном случае мягкие ткани выпячивались бы через них при напряжении.