Функциональная анатомия легких

 

Легкие (греч. рпеитоп) – парные органы, которые находятся в правой и левой половине грудной полости в правом и левом серозных мешках плевры. Они выполняют функцию дыхания, которое непрерывно изменяется. В спокойном состоянии в легкие поступает до 5 литров воздуха в минуту. При обычной нагрузке (например, при ходьбе) количество поступающего в легкие воздуха увеличивается до 10 литров в минуту. При тяжелой физической работе объем потребляемого воздуха достигает 40 литров в минуту.

Легкое имеет форму разделенного пополам конуса с закругленной, обращенной вверх вершиной, направленным вниз основанием и вогнутой медиальной поверхностью. В легком различают верхушку и основание.

Верхушка легкого у взрослого человека выступает из грудной полости в нижнюю латеральную область шеи до уровня прикрепления головки 1 ребра к позвоночному столбу, то есть до уровня остистого отростка 7-го шейного позвонка (на 2-3 см выше ключицы). В период внутриутробной жизни и у новорожденного легкие целиком находятся в грудной полости и их верхушки не выступают над ключицей. У новорожденного верхнее отверстие грудной клетки находится почти строго в поперечном положении в связи с общим горизонтальным стоянием ребер. В связи с тем, что к началу 2-го года жизни формируются изгибы позвоночника, ребенок начинает ходить. Грудная клетка уплощается, и передние концы ребер опускаются – плоскость верхнего отверстия грудной клетки, ранее обращенная прямо вверх, направляется вверх и вперед, I ребра и ключицы как бы надавливают на верхушку легкого и она выступает в область шеи над яремной вырезкой грудины, I ребром и ключицей.

С верхушкой легкого соприкасается подключичная артерия, и на верхушке появляется борозда, как ее отпечаток. Точно так же I ребро, соприкасаясь с легким, оставляет на нем отпечаток, который иногда называют подверхушечной бороздой, поскольку она определяет границу верхушки легкого. Основание легкого обращено вниз и соприкасается с диафрагмой. Диафрагмальная поверхность легкого вогнута соответственно выпуклости купола диафрагмы. Справа выпуклость больше, слева – меньше. Острым нижним краем диафрагмальная поверхность легкого отделяется от самой большой, переднебоковой, обращенной к ребрам, реберной поверхности.

Реберная поверхность острым передним краем, обращенным вперед и медиально к грудине, переходит в медиальную поверхность легкого, обращенную к позвоночному столбу и средостению. Последняя, в свою очередь, разделяется на позвоночную и средостенную части. Передний край легкого, как и нижний, – острый. Это объясняется тем, что передним краем легкое проникает между грудной стенкой и органами средостения, в первую очередь сердцем в перикарде.

Сердце занимает в грудной полости асимметричное положение и располагается преимущественно в левой половине грудной полости, поэтому оно как бы оттесняет передний край левого легкого от передней стенки, и на нем появляется характерная сердечная вырезка. Эта вырезка отделяет участок верхней доли левого легкого, проникающий между сердцем и передней грудной стенкой и имеющий вид язычка.

Самую сложную топографию имеет медиальная поверхность легкого. Здесь, несколько выше и сзади от середины легкого, находятся его ворота. Это не покрытое плеврой место, где в легкое вступает главный бронх, входит легочная артерия, и выходят две легочные вены. Кроме главного бронха и легочных сосудов, составляющих как бы ножку (корень) легкого, здесь располагаются лимфатические сосуды и нервные сплетения. Ворота правого и левого легкого имеют неодинаковую форму. Ворота правого легкого короче и шире, левого – длиннее и уже. Расположение компонентов корня правого и левого легкого не одинаково. В воротах правого легкого верхний долевой бронх проходит над легочной артерией и называется надартериальным. В левое легкое легочная артерия вступает над главным бронхом и выше всех его долевых ветвей, которые являются подартериальными бронхами.

У новорожденного цвет легкого бело-розовый с желтоватым оттенком. С 23-го дня жизни легкое начинает темнеть, так как в соединительной ткани, между дольками, откладывается пигмент – частицы пыли, которую человек вдыхает с воздухом, а также пигмент, оседающий здесь при распаде гемоглобина крови. В связи с этим у взрослого человека легкое чаще всего имеет красно-желто-серый цвет, покрыто многочисленными пятнами и полосками темного аспидно-синего цвета.

У пожилых и взрослых людей (даже сравнительно молодого возраста), если они живут или работают в сильно запыленной атмосфере (шахтеры, кочегары и др.), а также у курильщиков в соединительной ткани между дольками откладывается большое количество пигмента. При большом задымлении легкие становятся темно-синими или даже черными.

Масса легкого у взрослого человека колеблется от 800 до 1800 г, у мужчин несколько больше. Отношение массы легких к массе тела у мужчин 1:37, у женщин 1:43. Правое легкое весит больше, чем левое. Длина легкого изменяется при изменении положении тела. В горизонтальном положении высота правого легкого 17,5 см, левого – 20 см, в вертикальном положении – длина правого легкого 21 см, левого – 23,5см. Таким образом, левое легкое меньше по объему и массе, но длиннее правого, что объясняется более высоким расположением правого купола диафрагмы. Правое легкое шире левого.

У человека после рождения выделяют три периода значительного роста легких: 1) от момента рождения до 3-х лет, 2) от 3-х до 7-ми лет, 3) от 15-ти до 40-а лет. Это показывает, что рост легкого тесно связан с его функцией в организме человека. Для характеристики степени развития легких большое значение имеет то количество воздуха, которое человек выделяет при максимальном выдохе или после возможно глубокого вдоха. Это количество, так называемая жизненная емкость легких, определяется спирометрическим методом и в среднем у взрослого человека составляет 3500 см³ (жизненная емкость легких новорожденного около 70 см³). Из них на долю вдоха при спокойном дыхании приходится 400-500 см³ (это так называемый дыхательный воздух). При форсированном вдохе в легкие поступает еще 1500 см³ дополнительного воздуха. При форсированном выдохе из легкого выводится еще 1500 см³ резервного воздуха. Однако даже после самого глубокого выдоха в легких сохраняется около 100 см³ остаточного воздуха.

При простой внешней форме легкое имеет весьма сложное внутреннее строение: система сложно ветвящихся внутри легкого бронхов заканчивается системой воздушных пузырьков, или альвеол, где происходит обмен газов между воздухом и кровью, которая течет в кровеносных капиллярах, окружающих альвеолы.

В связи со сложным внутренним строением легкие человека при сравнительно незначительном объеме и массе включают в себя в среднем 300 миллионов альвеол. Общая площадь альвеол, то есть дыхательная поверхность легких превышает 100 м². Значение сложного внутреннего строения легкого заключается в том, что легкое при сравнительно небольшом объеме имеет огромную дыхательную поверхность, соответствующую той высокой потребности тканей организма человека в кислороде, которая определяется его активными взаимоотношениями с внешней средой.

В правом легком различают верхнюю, среднюю и нижнюю доли. Левое легкое состоит из двух долей. Доли отделяются друг от друга междолевыми щелями. Эти щели распространяются, не доходя 1-2 см до ворот. Доли легкого отделяются друг от друга главной косой щелью. Эта щель (единственная на левом легком) косо делит его на две части, направляясь сверху и сзади вниз и вперед. В проекции на поверхность тела эта междолевая щель левого и правого легкого распространяется сзади и сверху от уровня остистого отростка 3-го грудного позвонка, спирально огибая грудную клетку впереди и спускаясь вниз к месту соединения костной части 6-го ребра с его хрящом. В правом легком от наружной части главной междолевой щели на уровне 4-го ребра почти поперечно к грудине тянется горизонтальная щель, которая отделяет среднюю долю от верхней. В каждую долю легких входит бронх второго порядка (долевой бронх) и долевая ветвь легочной артерии.

Ветвление бронхов и легочных артерий следующего (третьего) порядка показывает, что в пределах каждой доли можно выделить участок доли, имеющий отдельный бронх и кровеносные сосуды. Участок легкого, относящийся к бронху 3-го порядка, получил название сегмента легкого.

Дальнейшее уточнение разделения легкого и внутренней его структуры дает основание в верхней доле правого легкого различать три постоянных сегмента, в средней доле – два, в нижней доле – пять сегментов. Такие сегменты можно отделить один от другого. В верхней и нижней долях левого легкого выделяют по пять постоянных сегментов. Количество сегментов индивидуально варьирует от 8 до 13.

Ветвление бронха и кровеносных сосудов, принадлежащих доле, происходит, в первую очередь, на центральном участке, который называется ядром доли. Здесь находится незначительное количество дыхательной паренхимы. Дыхательная паренхима толщиной несколько сантиметров занимает периферическую, или корковую, зону доли. Дыхательная периферическая зона доли подразделяется соединителынотканными перегородками на более крупные сегменты, а те в свою очередь – на более мелкие участки, которые образуют сеть долек. Между ними находится соединительная ткань междольковых перегородок.

Дольки легкого имеют форму неправильных усеченных пирамид, основания которых направлены к поверхности легкого, а усеченная вершина направлена к ядру доли. Высота легочных долек 2-3 см. Ширина основания легочной дольки 1-2 см.

Междольковые бронхи разветвляются на дольковые бронхи, вступающие в вершину каждой дольки. Внутридольковый бронх в верхней трети дольки отдает боковые ветви, а в средней трети ветвится 2-3 раза дихотомически (то есть на две ветви). На границе средней и нижней третей дольки эти бронхи превращаются в так называемые концевые, или терминальные бронхиолы.

Все ветвления бронхов, начиная с главных бронхов и заканчивая терминальными бронхиолами, объединяют под термином «бронхиальное дерево». В стенках бронхов имеется хрящевая ткань. В главных бронхах она представлена в виде хрящевых колец. Начиная с сегментарных бронхов, кольцевидная структура хрящей бронхов нарушается: кольца соединяются перемычками, а в более мелких бронхах хрящевая ткань представлена в виде отдельных хрящевых пластинок, не связанных между собой. В стенке внутридольковых бронхов хрящ вовсе отсутствует. В них сильно развиты гладкомышечные пучки, которые имеют косое направление и перекрещиваются друг с другом так, что при их сокращении просвет бронха суживается и одновременно бронх укорачивается. Таким образом, уменьшается вместимость бронхиального дерева, что является одним из важных факторов, действующих при выдохе.

Концевые бронхиолы, в свою очередь, дихотомически делятся на две респираторные бронхиолы, которые отличаются от концевых более тонкой стенкой и тем, что на их стенках появляются отдельные дыхательные легочные пузырьки (альвеолы). Респираторные бронхиолы первого порядка делятся дихотомически на респираторные бронхиолы второго, а иногда и третьего порядка, от каждой из которых начинаются три альвеолярных хода. Всего в легких человека насчитывается более 14 миллионов альвеолярных ходов. Каждый альвеолярный ход дает начало 3-5 преддвериям, от начинаются альвеолярные мешочки. Стенки ветвящихся альвеолярных мешочков у взрослого человека сплошь составлены из альвеол.

Респираторные бронхиолы, альвеолярные ходы, преддверия и альвеолярные мешочки с альвеолами составляют «альвеолярное дерево»,   или дыхательную паренхиму легкого. Отходящие от одной респираторной бронхиолы альвеолярные ходы, преддверия и альвеолярные мешочки вместе с оплетающими их сетями кровеносных капилляров системы малого круга кровообращения, образуют структурно-функциональную единицу легкого  – ацинус (гроздь).

Все отделы бронхиального дерева участвуют только в проведении воздуха. Учитывая эту функцию, они выстланы изнутри многослойным мерцательным (реснитчатым) эпителием. Однослойный кубический реснитчатый эпителий, выстилающий терминальные и респираторные бронхиолы, в альвеолярных ходах постепенно переходит в плоский дыхательный эпителий.

Альвеолы изнутри выстланы дыхательным эпителием. В легком взрослого человека альвеолы имеют диаметр 200-300 мкм, который к старости увеличивается до 340 мкм. У новорожденного диаметр альвеол 50 мкм. Раньше считали, что альвеолы имеют полушаровидную (сферическую) форму; отсюда и название «альвеола» (пузырь). По современным данным форма альвеол многоугольная. Только входы в альвеолы более или менее круглые. Вокруг альвеол находится густая сеть кровеносных капилляров, принадлежащих ветвлениям легочной артерии. Стенка альвеол имеет толщину от 0,2-0,3 до 5-6 мкм на уровне ядер и представляет собой только слой клеток альвеолярного эпителия и стенки кровеносных капилляров. В этом содержится большой биологический смысл: через толстую стенку газообмен был бы просто невозможен. Чем стенка тоньше, тем проникновение газов легче. На рентгеновском снимке легкие прозрачны, или как принято говорить воздушны.

Функции легких не следует сводить лишь к газообмену. Они также регулируют кровенаполнение сердца, содержание в крови лейкоцитов и тромбоцитов, влияют на свертываемость крови, участвуют в иммунных реакциях. В легких накапливаются и некоторые гормоны. В легких под влиянием фермента, выделяющегося из клеток, выстилающих легочную артерию, вырабатывается гормон, понижающий кровяное давление. Здесь же возникает и другой гормон, влияющий на повышение давления. Все эти процессы, как выяснилось, зависят от активности локализованного в легких «переваривающего фермента».