Дыхательный акт и вентиляция легких

Строение системы дыхания

Воздухоносные пути начинаются носовой полостью (рис. 79), далее следуют гортань, трахея, бронхи (рис. 80, 81).

Воздух через наружные отверстия (ноздри) поступает в полость носа, стенки которой образованы костями черепа и хрящами. Полость разделена костно-хрящевой перегородкой на две половины. В каждой половине на на­ружной боковой стенке имеются по три носовые раковины: верхняя, средняя, нижняя и, соответственно, три носовых хода. В нижний носовой ход откры­вается носослезный канал, по которому из полости глазницы выделяется из­быток слезной жидкости. В верхний и средний носовые ходы открываются отверстия воздухоносных пазух лобной, решетчатой, клиновидной и верхне­челюстных (гайморовых) костей. Внутренняя поверхность полости носа по­крыта слизистой оболочкой, верхний слой которой образован реснитчатым эпителием, содержащим клетки, вырабатывающие слизь. Исключение со­ставляет небольшой участок слизистой в области верхнего носового хода, где находится рецепторный аппарат обонятельного нерва. Движением ресничек со стенок полости удаляется слизь вместе с осевшими на ней пылевыми час­тицами. Слизистая оболочка богата кровеносными сосудами, из которых на поверхность стенок могут выходить лейкоциты и захватывать антигены (микроорганизмы и др.). Вдыхаемый воздух, попадая в полость носа, обогре­вается, увлажняется, очищается от пыли и частично обезвреживается. Отсюда он попадает в глотку и далее в гортань.

Гортань состоит из нескольких подвижно сочлененных между собой хрящей и вверху соединена мембраной и мышцами с подъязычной костью, а внизу - с трахеей. Спереди и частично с боков к ней прилегает щитовидная железа. Сверху вход в гортань прикрывает надгортанник, препятствующ_ий попаданию пищи в дыхательные пути. В гортани находятся голосовые связ­ки, вибрация которых при прохождении воздуха вызывает образование зву­ков. Длина и толщина голосовых связок зависят от пола, возраста, величины гортани, что определяет высоту и тембр голоса. Мышцы (все - поперечно-полосатые) гортани изменяют ширину голосовой щели и степень натяжения голосовых связок. Помимо гортани в воспроизведении членораздельной речи принимают участие также язык, губы, щеки, мягкое небо. На уровне 6-7 шейных позвонков гортань переходит в дыхательную трубку - трахею.

Трахея состоит из 16-20 хрящевых полуколец, которые препятствуют спаданию ее стенок. Эти полукольца сзади объединены между собой соеди­нительно-тканной мембраной с переплетающимися гладкими мышечными волокнами. Длина трахеи у взрослого составляет 12 - 14 см. Позади трахеи располагается пищевод, спереди внизу - вилочковая железа.

Бронхи. Нижний конец трахеи делится на два бронха. Это место деле­ния называется бифуркацией трахеи. В области бифуркации, на нижней стенке расположен хрящевой киль, разделяющий вдыхаемый воздух на два потока. Правый бронх более широкий и короткий, чем левый. Правое легкое разделено на три доли, а левое - на две. В легких бронхи многократно ветвят­ся, и диаметр их постепенно уменьшается. Вся совокупность бронхов в каж­дом легком называется бронхиальным деревом. Стенки и трахеи и бронхов состоят из внутреннего эпителиального слоя, наружного соединительно­тканного и среднего слоя, содержащего хрящевые кольца и гладкие мышцы. С уменьшением диаметра бронхов в среднем слое постепенно исчезают хря­щевые кольца. Эпителий, выстилающий внутреннюю поверхность

воздухоносных путей (до бронхиол) имеет реснички и называется мерцательным. В результате согласованных движений ресничек слизь, к которой прилипли частицы, не задержанные в носовой полости, постоянно продвигаются к над­гортаннику и, достигнув пищевода, заглатываются. Так из воздухоносных путей удаляются бактерии и мелкие чужеродные частицы. Самые тонкие ве­точки бронхиального дерева называются бронхиолами. Бронхиолы перехо­дят в слепо заканчивающиеся мешочки, состоящие из множества пузырьков - альвеол. Стенка альвеол - это тонкая мембрана с однослойным плоским рес­пираторным (дыхательным) эпителием. Клетки эпителия альвеол синтезиру­ют и выделяют сурфактант - фосфолипидную пленку, которая тонким ' слоем покрывает альвеолы изнутри и не дает им спадаться, а также способст­вует значительному уменьшению сил, необходимых для растяжения ткани в легких при вдохе. Кроме того, в составе эпителия альвеол есть клетки, спо­собные к фагоцитозу, а также клетки, вырабатывающие бактерицидные ве­щества. Снаружи ачьвеолы густо оплетены сетью кровеносных капилляров (рис. 82).

Совокупность конечной бронхиолы и альвеолярных ходов с альвеола­ми, оплетенными капиллярами называется ацинусом. Это - структурно-

дпгональная единица легкого, осуществляющая газообмен между воздухом и кровью. Суммарная площадь обменной поверхности достигает 80 – 100 м² толщина двуслойного (стенка альвеолы - стенка капилляра) барьера О 5 мкм. Газообмен между воздухом и кровью осуществляется путем диффузии.

Легкие занимают большую часть объема грудной клетки. Ткань легких имеет губчатое строение и состоит из бронхов разного калибра, ацинусов, кровеносных и лимфатических сосудов, а также рыхлой соединительной тка­ни заполняющей пространства между вышеперечисленными структурами. Соединительная ткань весьма богата гладкими мышечными клетками, груп­пы которых располагается преимущественно вдоль бронхиол и эластически­ми волокнами. Они обеспечивают так называемую эластическую тягу ткани легкого, имеющую важное значение в механизме вдоха и выдоха.

Каждое легкое имеет верхушку и основание, обращенное к диафрагме. На внутренней поверхности легких, в центральной части, располагаются во­рота, куда входят бронх, легочная артерия, нервы, а выходят легочные вены. Снаружи легкое покрыто плеврой, которая состоит из двух листков: внут­ренний покрывает все легкое, а в области ворот этот слой переходит на диа­фрагму и внутреннюю поверхность грудной клетки, образуя наружный или пристеночный листок плевры. Между этими листками находится герметич­ная плевральная полость с небольшим количеством серозной жидкости. Последняя имеет бактерицидные свойства и уменьшает трение листков при дыхательных движениях.

Кровобрашение в легких осуществляется легочными и бронхиальны­ми сосудами. Легочные сосуды составляют малый круг кровообращения и выполняют главным образом функцию газообмена между кровью и возду­хом. Бронхиальные сосуды обеспечивают питание ткани легкого и принад­лежат большому кругу кровообращения. Между этими системами существует множество анастомозов.

Особенностью малого круга кровообращения являются относительно небольшая длина его сосудов, меньшее (примерно в 10 раз по сравнению с большим кругом) сопротивление, оказываемое току крови, тонкость стенок крупных артерий и почти непосредственное соприкосновение капилляров с воздухом легочных альвеол. Из-за меньшего сопротивления давление в арте­риях легких в 5 - 6 раз меньше давления в аорте. Микроциркуляторное русло легких имеет хорошо развитую систему сфинктеров, регулирующих направ­ление и интенсивность кровотока. В покое кровь протекает примерно через 50% всех легочных капилляров, а по мере возрастания нагрузки доля перфузируемых капилляров увеличивается. При тяжелой мышечной работе кровоток в легких может возрастать в четыре раза, а давление в легочной артерии в два раза.

Легочный кровоток в целом зависит от величины сердечного выброса, по­этому в конечном итоге он управляется общими регуляторньши механизмами сердечно-сосудистой системы. Отсюда очень тесная связь между регуляциях дыхания и кровообращения, которая особенно ярко проявляется при мышечной работе.

Транспорт газов кровью

Газообмен в легких между кровью и альвеолярным воздухом соверша-путем диффузии. Попавший в кровь кислород находится в двух состоя- физическом растворении и в химической связи с гемоглобином (основ­ная форма переноса кислорода кровью).

Таблица 7

Регуляция дыхания

Главная цель регуляции дыхания состоит в поддержании соответствия легочной вентиляции потребностям организма. Так при физической нагрузке требуется возрастание объема дыхания, что возможно благодаря изменению частоты и глубины дыхания. Выполнению задач регуляции способствуют как рефлекторные (нервные), так и гуморальные механизмы.

Нервная регуляция дыхания осуществляется многоуровневой системой при ведущем значении коры больших полушарий (рис. 84).

Низший дыхательный центр находится в продолговатом мозге и со­стоит из взаимосвязанных центров вдоха и выдоха, обладающих свойст­вом автоматии. Нейроны этих центров тесно взаимодействуют с различными группами клеток, расположенными выше в стволе мозга (в варолиевом мос­ту). Ритмически возникающее возбуждение (обеспечивающее ритмичность дыхания) нейронов в этой области сохраняется даже при полном отсутствии информации, поступающей от периферических рецепторов. Однако автома­тическая активность дыхательного центра находится под модулирующим влиянием гуморальных факторов, вышележащих отделов головного моз­га, а также информации с периферии (от хеморецепторов и рецепторов рас­тяжения легких, от механорецепторов верхних дыхательных путей, от про-приорецепторов дыхательных мышц). Иначе можно сказать, что дыхательный центр осуществляет регуляцию дыхания с помощью безусловных рефлексов, приспособление, же дыхательной функции к меняющимся условиям окружаю­щей среды регулируется корой больших полушарий. Дыхательный центр продолговатого мозга тесно связан с нейронами шейного и грудного отде­лов спинного мозга, откуда выходят двигательные нервы, иннервируюшие дыхательные мышцы (диафрагму, межреберные и др.). Разрушение низшего дыхательного центра ведет к остановке дыхания.

Гуморальная регуляция дыхания. Возбудимость нейронов дыхатель­ного центра в значительной мере определяется концентрацией в крови угле­кислого газа. Повышение в крови его концентрации (главный гуморальный стимул) возбуждающе действует на дыхательный центр, что приводит к ин­тенсификации дыхания. Воздействие углекислого газа на дыхательный центр осуществляется двумя путями: непосредственно (кровь омывает хеморецепторы ствола мозга) и опосредованно, через хеморецепторы каротидного синуса (сонная артерия) и дуги аорты.

Меньшее значение в регуляции дыхания имеет кислород. Только значи­тельное снижение его концентрации в воздухе (примерно в два раза) стимули­рует легочную вентиляцию. Эта особенность связана с большими резервами кислородной емкости крови.

Особенно сильным стимулом для дыхательного центра является со­четание повышенной концентрации углекислого газа с недостатком ки­слорода в крови, что связано с нарушением кислотно-щелочного равновесия в организме и накоплением в нем кислых продуктов обмена. Особо чувстви­тельна к этому ткань мозга.

Гигиена воздуха

Воздушно-тепловой режим в школьном здании Микроклимат - климат в закрытых помещениях. Химический состав атмосферного воздуха: кислород - 21%, азот - 78,1%, углекислый газ -0,04-0,03%. Взрослый человек в сутки в состоянии покоя выдыхает около 13-14 куб.м воздуха. Химический состав выдыхаемого воздуха: кислород -16,5%, азот - 78,1%, углекислого газа - 4,4%.

В закрытых помещениях вследствие жизнедеятельности человека ме­няются физико-химические свойства воздуха: увеличивается количество углекислого газа, повышается температура и запыленность, изменяется элек­трическое состояние (уменьшается количество отрицательных и легких ионов и нарастает число тяжелых и положительных). Изменяются биологические свойства воздуха. В результате жизнедеятельности организма повышается бактериальная загрязненность воздуха, куда поступают различные продукты распада, в том числе и дурно пахнущие вещества, выделяемые кожей, кишеч­ником, грязной одеждой и др. Все это ухудшает воздух закрытых помещений. Пребывание учащихся в таких помещениях может вызвать у них головную боль, слабость, недомогание, ослабить внимание и память, снизить работо­способность.

Гигиенически полноценным считается такой воздух, который по своим качествам приближается к незагрязненному" атмосферному или почти соответствует ему. Исследованиями установлены наиболее оптимальные ги­гиенические нормативы воздушных условий в помещениях школ:

1) в классах и кабинетах температура воздуха должна составлять 18-20 градусов,

2) относительная влажность - 40-60 %,

3) скорость движения воздуха - 0,2-0,4 м/с.

О качестве воздуха в помещениях судят по количеству углекислого газа в нем, так как с нарастанием содержания углекислоты изменяются физи­ческие свойства воздуха, повышается его температура и влажность, изменяет­ся электрическое состояние, накапливаются продукты жизнедеятельности ор­ганизма. Установлено, что предельно допустимая концентрация углеки­слого газа (ПДК) в помещениях для детей составляет 0,1%.

Для того чтобы воздух в школьных помещениях отвечал гигиениче­ским требованиям, на каждого ученика в течение часа должно быть не менее 16-20 куб.м объема воздуха. Поскольку количество воздуха в классе на одного учащегося не превышает 5 куб.м, для обеспечения благоприятных условий среды необходима 3-4 кратная смена воздуха (в течение одного часа) в классной комнате. Прекрасное средство воздухообмена - сквозное проветривание

Длительность проветривания зависит от температуры наружного воз, Учебные помещения во время перемен обязательно должны проветрив через окна и фрамуги. При устройстве фрамуг с боковыми щитками возможен постоянный доступ свежего воздуха в классе.

Аэрация классных комнат должна контролироваться термометром, который располагается на уровне 1,0-1,2 м от пола. При понижении температур воздуха в классе до 12 -14 градусов следует закрыть окна и фрамуги.

Строение системы дыхания

Воздухоносные пути начинаются носовой полостью (рис. 79), далее следуют гортань, трахея, бронхи (рис. 80, 81).

Воздух через наружные отверстия (ноздри) поступает в полость носа, стенки которой образованы костями черепа и хрящами. Полость разделена костно-хрящевой перегородкой на две половины. В каждой половине на на­ружной боковой стенке имеются по три носовые раковины: верхняя, средняя, нижняя и, соответственно, три носовых хода. В нижний носовой ход откры­вается носослезный канал, по которому из полости глазницы выделяется из­быток слезной жидкости. В верхний и средний носовые ходы открываются отверстия воздухоносных пазух лобной, решетчатой, клиновидной и верхне­челюстных (гайморовых) костей. Внутренняя поверхность полости носа по­крыта слизистой оболочкой, верхний слой которой образован реснитчатым эпителием, содержащим клетки, вырабатывающие слизь. Исключение со­ставляет небольшой участок слизистой в области верхнего носового хода, где находится рецепторный аппарат обонятельного нерва. Движением ресничек со стенок полости удаляется слизь вместе с осевшими на ней пылевыми час­тицами. Слизистая оболочка богата кровеносными сосудами, из которых на поверхность стенок могут выходить лейкоциты и захватывать антигены (микроорганизмы и др.). Вдыхаемый воздух, попадая в полость носа, обогре­вается, увлажняется, очищается от пыли и частично обезвреживается. Отсюда он попадает в глотку и далее в гортань.

Гортань состоит из нескольких подвижно сочлененных между собой хрящей и вверху соединена мембраной и мышцами с подъязычной костью, а внизу - с трахеей. Спереди и частично с боков к ней прилегает щитовидная железа. Сверху вход в гортань прикрывает надгортанник, препятствующ_ий попаданию пищи в дыхательные пути. В гортани находятся голосовые связ­ки, вибрация которых при прохождении воздуха вызывает образование зву­ков. Длина и толщина голосовых связок зависят от пола, возраста, величины гортани, что определяет высоту и тембр голоса. Мышцы (все - поперечно-полосатые) гортани изменяют ширину голосовой щели и степень натяжения голосовых связок. Помимо гортани в воспроизведении членораздельной речи принимают участие также язык, губы, щеки, мягкое небо. На уровне 6-7 шейных позвонков гортань переходит в дыхательную трубку - трахею.

Трахея состоит из 16-20 хрящевых полуколец, которые препятствуют спаданию ее стенок. Эти полукольца сзади объединены между собой соеди­нительно-тканной мембраной с переплетающимися гладкими мышечными волокнами. Длина трахеи у взрослого составляет 12 - 14 см. Позади трахеи располагается пищевод, спереди внизу - вилочковая железа.

Бронхи. Нижний конец трахеи делится на два бронха. Это место деле­ния называется бифуркацией трахеи. В области бифуркации, на нижней стенке расположен хрящевой киль, разделяющий вдыхаемый воздух на два потока. Правый бронх более широкий и короткий, чем левый. Правое легкое разделено на три доли, а левое - на две. В легких бронхи многократно ветвят­ся, и диаметр их постепенно уменьшается. Вся совокупность бронхов в каж­дом легком называется бронхиальным деревом. Стенки и трахеи и бронхов состоят из внутреннего эпителиального слоя, наружного соединительно­тканного и среднего слоя, содержащего хрящевые кольца и гладкие мышцы. С уменьшением диаметра бронхов в среднем слое постепенно исчезают хря­щевые кольца. Эпителий, выстилающий внутреннюю поверхность

воздухоносных путей (до бронхиол) имеет реснички и называется мерцательным. В результате согласованных движений ресничек слизь, к которой прилипли частицы, не задержанные в носовой полости, постоянно продвигаются к над­гортаннику и, достигнув пищевода, заглатываются. Так из воздухоносных путей удаляются бактерии и мелкие чужеродные частицы. Самые тонкие ве­точки бронхиального дерева называются бронхиолами. Бронхиолы перехо­дят в слепо заканчивающиеся мешочки, состоящие из множества пузырьков - альвеол. Стенка альвеол - это тонкая мембрана с однослойным плоским рес­пираторным (дыхательным) эпителием. Клетки эпителия альвеол синтезиру­ют и выделяют сурфактант - фосфолипидную пленку, которая тонким ' слоем покрывает альвеолы изнутри и не дает им спадаться, а также способст­вует значительному уменьшению сил, необходимых для растяжения ткани в легких при вдохе. Кроме того, в составе эпителия альвеол есть клетки, спо­собные к фагоцитозу, а также клетки, вырабатывающие бактерицидные ве­щества. Снаружи ачьвеолы густо оплетены сетью кровеносных капилляров (рис. 82).

Совокупность конечной бронхиолы и альвеолярных ходов с альвеола­ми, оплетенными капиллярами называется ацинусом. Это - структурно-

дпгональная единица легкого, осуществляющая газообмен между воздухом и кровью. Суммарная площадь обменной поверхности достигает 80 – 100 м² толщина двуслойного (стенка альвеолы - стенка капилляра) барьера О 5 мкм. Газообмен между воздухом и кровью осуществляется путем диффузии.

Легкие занимают большую часть объема грудной клетки. Ткань легких имеет губчатое строение и состоит из бронхов разного калибра, ацинусов, кровеносных и лимфатических сосудов, а также рыхлой соединительной тка­ни заполняющей пространства между вышеперечисленными структурами. Соединительная ткань весьма богата гладкими мышечными клетками, груп­пы которых располагается преимущественно вдоль бронхиол и эластически­ми волокнами. Они обеспечивают так называемую эластическую тягу ткани легкого, имеющую важное значение в механизме вдоха и выдоха.

Каждое легкое имеет верхушку и основание, обращенное к диафрагме. На внутренней поверхности легких, в центральной части, располагаются во­рота, куда входят бронх, легочная артерия, нервы, а выходят легочные вены. Снаружи легкое покрыто плеврой, которая состоит из двух листков: внут­ренний покрывает все легкое, а в области ворот этот слой переходит на диа­фрагму и внутреннюю поверхность грудной клетки, образуя наружный или пристеночный листок плевры. Между этими листками находится герметич­ная плевральная полость с небольшим количеством серозной жидкости. Последняя имеет бактерицидные свойства и уменьшает трение листков при дыхательных движениях.

Кровобрашение в легких осуществляется легочными и бронхиальны­ми сосудами. Легочные сосуды составляют малый круг кровообращения и выполняют главным образом функцию газообмена между кровью и возду­хом. Бронхиальные сосуды обеспечивают питание ткани легкого и принад­лежат большому кругу кровообращения. Между этими системами существует множество анастомозов.

Особенностью малого круга кровообращения являются относительно небольшая длина его сосудов, меньшее (примерно в 10 раз по сравнению с большим кругом) сопротивление, оказываемое току крови, тонкость стенок крупных артерий и почти непосредственное соприкосновение капилляров с воздухом легочных альвеол. Из-за меньшего сопротивления давление в арте­риях легких в 5 - 6 раз меньше давления в аорте. Микроциркуляторное русло легких имеет хорошо развитую систему сфинктеров, регулирующих направ­ление и интенсивность кровотока. В покое кровь протекает примерно через 50% всех легочных капилляров, а по мере возрастания нагрузки доля перфузируемых капилляров увеличивается. При тяжелой мышечной работе кровоток в легких может возрастать в четыре раза, а давление в легочной артерии в два раза.

Легочный кровоток в целом зависит от величины сердечного выброса, по­этому в конечном итоге он управляется общими регуляторньши механизмами сердечно-сосудистой системы. Отсюда очень тесная связь между регуляциях дыхания и кровообращения, которая особенно ярко проявляется при мышечной работе.

Дыхательный акт и вентиляция легких

Обмен газов в легких человека поддерживается их вентиляцией за счет возвратно-поступательного перемещения воздуха в просвете дыхательных путей, которое происходит в процессе вдоха и выдоха (дыхательного акта).

Мышцы, осуществляющие дыхательный акт, подразделяют на мышцы вдоха и мышцы выдоха, способствующие соответственно увеличению и уменьшению объема грудной клетки. Кроме того, выделяют группу вспомо­гательных мышц, которые включаются при форсированном дыхании.

Основная мышца вдоха - диафрагма (рис. 83). При спокойном дыха­нии она обеспечивает практически весь объем легочной вентиляции. Диа­фрагма работает синергично с наружными межреберными мышцами. Бла­годаря сокращению мышц вдоха увеличиваются вертикальный и переднезадний размеры грудной клетки

К мышцам выдоха относят внутренние межреберные мышцы, кото­рые опускают ребра и мышцы брюшного пресса. Функция последних со­стоит в повышении внутрибрюшного давления, благодаря чему купол диа­фрагмы впячивается в грудную полость и уменьшает ее объем.

К вспомогательным мышцам дыхания относят ряд мышц шеи, груди и спины, сокращение которых вызывает перемещение ребер, облегчая дейст­вие основных мышц вдоха и выдоха.

В процессе вдоха ткань легких растягивается, т.к. увеличивается объем грудной клетки, и давление в легких становится на 2-3 мм рт.ст. меньше, чем в атмосфере. Разница давлений обеспечивает поступление воздуха в легкие. Во время вдоха одновременно увеличивается объем плевральной полости и, следовательно, давление в ней падает и становится на 9 мм рт.ст. ниже атмо­сферного. В результате увеличивается разница между давлением атмосферно­го воздуха и давлением в плевральной полости, что также способствует рас­тяжению легочной ткани. Препятствует процессу вдоха давление в брюш­ной полости и собственное сопротивление стенок живота. Кроме того, замед­ляет растяжение легочной ткани эластическая тяга легких и поверхностное натяжение стенок альвеол.

Спокойный выдох начинается, как только расслабляется мускулатура вдоха. При этом возросшая в ходе вдоха эластическая тяга легких возвращает их в исходное состояние. При этом из-за уменьшения объема легких давление в них становится выше атмосферного и воздух из воздухоносных путей уст­ремляется наружу. Таким образом, выдох в отличие от вдоха происходит пассивно, за счет высвобождения энергии растянутых во время фазы вдоха легких. Лишь при форсированном дыхании включаются мышцы выдоха, ак­тивно способствующие дополнительному уменьшению объема грудной полости, причем в этом случае давление в плевральной полости может становиться выше атмосферного.

Итак, дыхательный цикл включает две фазы: вдох и выдох. Обычно вдох несколько короче выдоха, у взрослого человека их соотношение в сред­нем равно1:1,3.

Легочные объемы. Объем воздуха, вдыхаемого за каждый дыхатель­ный цикл, - дыхательный объем (ДО, примерно 500см³), - составляет при спокойном дыхании относительно небольшую часть обшей емкости легких. При увеличении легочной вентиляции этот объем возрастает за счет допол­нительного воздуха (резервного объема), поступающего в легкие при вдо­хе (РОВд) и изгоняемого при выдохе (РОВыд). Количественно эти объемы равны 1500 см³. Если зафиксировать разницу между максимально глубоким вдохом и максимально глубоким выдохом, получается величина жизненной емкости легких (ЖЕЛ), в которую не входит так называемый остаточный объем (около 1500см³). удаляемый только при полном спадении легких

Величина ЖЕЛ зависит от возрастных, половых и морфологических особенностей человека и является одним из важнейших функциональных по­казателей внешнего дыхания, которые используются в антропометрических исследованиях для оценки физического развития человека. У взрослого чело­века ЖЕЛ в среднем равна:

500см³ (ДО) + 1500см³ (РОВд) + 1500см³ (РОВыд) = 3500см³.

У мужчин ЖЕЛ колеблется от 3200 до 7200см³, у женщин - от 2500 до 5000см³. У детей ЖЕЛ значительно меньше.

Однако при спокойном дыхании легкие не опорожняются и до оста­точного объема. Ту часть общей емкости легких, которая остается заполнен­ной после обычного выдоха, т.е. при полном расслаблении дыхательных мышц, называют функциональной остаточной емкостью. В нее входит ос­таточный объем плюс резервный объем выдоха. Соотношение легочных объемов у человека представлено на схеме (Бреслав, 1991):

 

I - общая емкость легких; П - жизненная емкость легких; Ш - резерв­ный объем вдоха; IY - дыхательный объем; Y - резервный объем выдоха YI - остаточный объем; YII - емкость вдоха; YII1 - функциональная остаточ­ная емкость;

Частота дыхания в покое у взрослого человека колеблется от 14 до 20 движений в минуту. Однако при физической работе или другом состоянии напряжения организма частота дыхания может сильно возрастать.

Легочной вентиляцией называют объем воздуха, вдыхаемого за еди­ницу времени (обычно используют минутный объем дыхания - МОД). Та­ким образом, МОД - это произведение дыхательного объема на частоту дыхательных циклов (0,5л х 14 = 7,0л), В покое МОД колеблется от 7 до 10 л. При физической работе МОД увеличивается до 150 - 180 л. Величина МОД также является важным функциональным показателем внешнего дыха­ния. У спортсменов МОД значительно выше, чем у людей, не занимающихся спортом; у мужчин выше, чем у женщин; у взрослых выше, чем у детей и подростков. Однако в легочном газообмене участвует не весь вентилируемый воздух, а лишь та его часть, которая достигает альвеол.

4. Газообмен в легких

Дело в том, что примерно 1/3 дыхательного объема покоя приходится на вентиляцию так называемого мертвого пространства (трахеи, бронхов вплоть до дыхательных бронхиол), заполненного воздухом, который непо­средственно не участвует в газообмене и лишь перемещается в просвете воз­духоносных путей при вдохе и выдохе. Мертвое пространство участвует в кондиционирующей функции воздухоносных путей - увлажнении и обог­реве вдыхаемого воздуха за счет интенсивного кровоснабжения и секреции | слизистой оболочки носовых ходов, носоглотки, гортани, трахеи и бронхов., Подготовленный таким образом воздух, достигая альвелярного пространства (преимущественно за счет процессов диффузии) вступает в непрерывно иду­щий обмен газов с кровью. Воздух, поступающий в легкие содержит около 21% кислорода, примерно 0,03% углекислого газа и 79% азота (табл. 7). Од­нако по мере продвижения к альвеолам состав воздуха значительно меняется: количество кислорода падает до 14%, а углекислого газа - возрастает до 5%. Изменение состава обусловлено смешиванием вновь поступившего воздуха с воздухом, содержащимся в глубоких отделах бронхиального дерева. Воздух. заполняющий альвеолы, так называемый альвеолярный газ, служит для ор­ганизма своего рода внутренней атмосферой. Постоянство состава альвео­лярного газа (табл. 7) обеспечивается механизмами регуляции дыхания и яв­ляется необходимым условием нормального протекания газообмена. При этом воздух мертвого пространства служит своеобразным буфером, сглажи­вающим колебания состава альвеолярного газа в ходе дыхательного цикла.

Транспорт газов кровью

Газообмен в легких между кровью и альвеолярным воздухом соверша-путем диффузии. Попавший в кровь кислород находится в двух состоя- физическом растворении и в химической связи с гемоглобином (основ­ная форма переноса кислорода кровью).

Таблица 7