Дыхательная система. Дыхательная система человека: органы, заболевания, функции, строение

Дыхательная система человека активно задействуется во время выполнения любых видов двигательной активности, будь то аэробная или анаэробная нагрузка. Любой уважающий себя персональный тренер должен владеть знаниями о строении дыхательной системы, ее предназначении и о том, какую роль она выполняет в процессе занятий спортом. Знания о физиологии и анатомии являются индикатором отношения тренера к своему ремеслу. Чем больше он знает, тем выше его квалификация, как специалиста.

Дыхательная система – это совокупность органов, целью которой является обеспечение организма человека кислородом. Процесс обеспечения кислородом имеет название – газообмен. Вдыхаемый человеком кислород, на выдохе превращается в углекислый газ. Газообмен происходит в легких, а именно в альвеолах. Их вентилирование реализуется чередованием циклов вдоха (инспирация) и выдоха (экспирация). Процесс вдоха взаимосвязан с двигательной активностью диафрагмы и внешних межреберных мышц. На вдохе диафрагма опускается, а ребра поднимаются. Процесс выдоха происходит по большей части пассивно, вовлекая только внутренние межреберные мышцы. На выдохе диафрагма поднимается, ребра опускаются.

Дыхание обычно разделяют по способу расширения грудной клетки на два типа: грудное и брюшное. Первое чаще наблюдается у женщин (расширение грудины происходит за счет поднятия ребер). Второе чаще наблюдается у мужчин (расширение грудины происходит за счет деформации диафрагмы).

Строение дыхательной системы

Дыхательные пути разделяют на верхние и нижние. Такое разделение является чисто символическим и граница между верхними и нижними путями дыхания проходит в месте пересечения дыхательной и пищеварительной систем в верхней части гортани. К верхним дыхательным путям относят полость носа, носоглотку и ротоглотку с ротовой полостью, но только частично, так как последняя в процессе дыхания не задействована. К нижним дыхательным путям относят гортань (хотя иногда ее относят и к верхним путям), трахею, бронхи и легкие. Воздушные пути внутри легких представляют своего рода дерево и разветвляются примерно 23 раза, прежде чем кислород попадет в альвеолы, в которых и происходит газообмен. Схематическое изображение системы дыхания человека вы можете увидеть на рисунке ниже.

Строение дыхательной системы человека: 1- Лобная пазуха; 2- Клиновидная пазуха; 3- Носовая полость; 4- Преддверие носа; 5- Ротовая полость; 6- Глотка; 7- Надгортанник; 8- Голосовая складка; 9- Щитовидный хрящ; 10- Перстеневидный хрящ; 11- Трахея; 12- Верхушка легкого; 13- Верхняя доля (долевые бронхи: 13.1- Правый верхний; 13.2- Правый средний; 13.3- Правый нижний); 14- Горизонтальная щель; 15- Косая щель; 16- Средняя доля; 17- Нижняя доля; 18- Диафрагма; 19- Верхняя доля; 20- Язычковый бронх; 21- Киль трахеи; 22- Промежуточный бронх; 23- Левый и правый главные бронхи (долевые бронхи: 23.1- Левый верхний; 23.2- Левый нижний); 24- Косая щель; 25- Сердечная вырезка; 26- Язычок левого легкого; 27- Нижняя доля.

Дыхательные пути выступают в роли связующего звена между окружающей средой и основным органом дыхательной системы – легкими. Они располагаются внутри грудной клетки и окружены ребрами и межреберными мышцами. Непосредственно в легких и происходит процесс газообмена между кислородом, поступившим к легочным альвеолам (см. рисунок ниже) и кровью, которая циркулирует внутри легочных капилляров. Последние осуществляют доставку кислорода в организм и выведение из него газообразных продуктов обмена. Соотношение кислорода и углекислого газа в легких поддерживается на относительно постоянном уровне. Прекращение поступления кислорода в организм приводит к потере сознания (клиническая смерть), затем к необратимым нарушениям работы мозга и в конечном счете к гибели (биологическая смерть).

Строение альвеолы: 1- Капиллярное русло; 2- Соединительная ткань; 3- Альвеолярные мешочки; 4- Альвеолярный ход; 5- Слизистая железа; 6- Слизистая выстилка; 7- Легочная артерия; 8- Легочная вена; 9- Отверстие бронхиолы; 10- Альвеола.

Процесс дыхания, как я уже говорил выше, осуществляется за счет деформации грудной клетки при помощи дыхательных мышц. Само по себе дыхание – это один из немногих процессов, протекающих в организме, который контролируется им как осознанно, так и бессознательно. Вот почему человек во время сна, находясь в бессознательном состоянии продолжает дышать.

Функции дыхательной системы

Основные две функции, которые выполняет дыхательная система человека – это непосредственно само дыхание и газообмен. Помимо прочего, она участвует в таких не менее важных функциях, как поддержание теплового баланса тела, формирование тембра голоса, восприятие запахов, а также повышение влажности вдыхаемого воздуха. Легочная ткань принимает участие в производстве гормонов, водно-солевом и липидном обмене. В обширной системе сосудов легких происходит депонирование (хранение) крови. Также дыхательная система защищает организм от механических факторов внешней среды. Впрочем, из всего этого многообразия функций нас будет интересовать именно газообмен, так как без него не протекает ни обмен веществ, ни образование энергии, ни как следствие, сама жизнь.

В процессе дыхания кислород через альвеолы проникает кровь, а углекислый газ через них же выводится из организма. Данный процесс предполагает проникновение кислорода и углекислого газа сквозь капиллярную мембрану альвеол. В состоянии покоя давление кислорода в альвеолах приблизительно на 60 мм рт. ст. выше по сравнению с давлением в кровеносных капиллярах легких. За счет этого кислород проникает в кровь, которая течет по легочным капиллярам. Таким же образом углекислый газ проникает в обратном направлении. Процесс газообмена протекает настолько быстро, что его можно назвать фактически мгновенным. Схематически этот процесс изображен на рисунке ниже.

Схема протекания процесса газообмена в альвеолах: 1- Капиллярная сеть; 2- Альвеолярные мешочки; 3- Отверстие бронхиолы. I- Поступление кислорода; II- Выведение углекислого газа.

С газообменом разобрались, теперь поговорим об основных понятиях относительно дыхания. Объем воздуха, вдыхаемый и выдыхаемый человеком за одну минуту, называется минутным объемом дыхания . Он обеспечивает необходимый уровень концентрации газов в альвеолах. Показатель концентрации определяется дыхательным объемом – это количество воздуха, которое человек вдыхает и выдыхает в процессе дыхания. А также частотой дыхательных движений , иными словами – частотой дыхания. Резервный объем вдоха – это максимальный объем воздуха, который человек может вдохнуть после обычного вдоха. Следовательно, резервный объем выдоха – это максимальное количество воздуха, которое человек может выдохнуть дополнительно, после обычного выдоха. Максимальный объем воздуха, который человек способен выдохнуть после максимального вдоха, называется жизненной емкостью легких . Тем не менее, даже после максимального выдоха в легких остается определенное количество воздуха, которое называется остаточным объемом легких . Сумма жизненной емкости легких и остаточного объема легких дает нам общую емкость легких , которая у взрослого человека равняется 3-4 литрам воздуха на 1 легкое.

Момент вдоха приносит кислород в альвеолы. Помимо альвеол, воздух также заполняет все остальные участки дыхательных путей – ротовую полость, носоглотку, трахею, бронхи и бронхиолы. Поскольку в процессе газообмена эти отделы дыхательной системы не участвуют, они получили название анатомически мертвого пространства . Объем воздуха, который заполняет это пространство, у здорового человека, как правило составляет порядка 150 мл. С возрастом, этот показатель имеет тенденцию увеличиваться. Поскольку в момент глубокого вдоха дыхательные пути имеют свойство расширяться, нужно иметь в виду, что увеличение дыхательного объема сопровождается одновременно и увеличением анатомического мертвого пространства. Такое относительное увеличение дыхательного объема обычно превышает данный показатель для мертвого анатомического пространства. В итоге, при увеличении дыхательного объема, доля анатомического мертвого пространства понижается. Таким образом, мы можем сделать вывод, что увеличение дыхательного объема (при глубоком дыхании) обеспечивает значительно более качественную вентиляцию легких, сравнительно с учащенным дыханием.

Регуляция дыхания

Для полноценного обеспечения организма кислородом, нервная система регулирует скорость вентиляции легких через изменение частоты и глубины дыхания. За счет этого концентрация кислорода и углекислого газа в артериальной крови не меняется даже под воздействием таких активных физических нагрузок, как работа на кардиотренажере или тренировка с отягощениями. Регуляция дыхания контролируется дыхательным центром, который приведен на рисунке ниже.

Строение дыхательного центра ствола мозга: 1- Варолиев мост; 2- Пневмотаксический центр; 3- Апнейстический центр; 4- Предкомплекс Бетцингера; 5- Дорсальная группа дыхательных нейронов; 6- Вентральная группа дыхательных нейронов; 7- Продолговатый мозг. I- Дыхательный центр ствола мозга; II- Части дыхательного центра моста; III- Части дыхательного центра продолговатого мозга.

Дыхательный центр состоит из нескольких разрозненных групп нейронов, которые расположены с обеих сторон нижней части ствола мозга. Всего выделяют три основных группы нейронов: дорсальная группа, вентральная группа и пневмотаксический центр. Рассмотрим их более подробно.

Дорсальная дыхательная группа играет важнейшую роль в реализации процесса дыхания. Она также является и главным генератором импульсов, которые задают постоянный ритм дыхания.
Вентральная дыхательная группа выполняет сразу несколько важных функций. В первую очередь, дыхательные импульсы от данных нейронов принимают участие в регуляции процесса дыхания, контролируя уровень легочной вентиляции. Помимо прочего, возбуждение избранных нейронов вентральной группы может стимулировать вдох или выдох, в зависимости от момента возбуждения. Важность этих нейронов особенно велика, так как они способны управлять мышцами живота, принимающими участие в цикле выдоха при глубоком дыхании.
Пневмотаксический центр принимает участие в управлении частотой и амплитудой дыхательных движений. Главное влияние данного центра состоит в регуляции длительности цикла наполнения легких, как фактора, который ограничивает дыхательный объем. Добавочным эффектом такой регуляции является непосредственное воздействие на частоту дыхания. При уменьшении длительности цикла вдоха, цикл выдоха также сокращается, что в итоге приводит к увеличению частоты дыхания. То же справедливо и в обратном случае. При увеличении длительности цикла вдоха, цикл выдоха также увеличивается, при этом частота дыхания снижается.

Заключение

Дыхательная система человека – это в первую очередь набор органов, необходимый для обеспечения организма жизненно необходимым кислородом. Знание анатомии и физиологии данной системы дает вам возможность понять базовые основы построения тренировочного процесса как аэробной, так и анаэробной направленности. Приведенная здесь информация имеет особое значение при определении целей тренировочного процесса и может служить основой для оценки состояния здоровья атлета при плановом построении тренировочных программ.

Дыхательная система - это совокупность органов и анатомических образований, обеспечивающих движение воздуха из атмосферы в легкие и обратно (дыхательные циклы вдох — выдох), а также газообмен между поступающим в легкие воздухом и кровью.

Органами дыхания являются верхние и нижние дыхательные пути и легкие, состоящие из бронхиол и альвеолярных мешочков, а также из артерий, капилляров и вен легочного круга кровообращения.

Также к дыхательной системе относятся грудная клетка и дыхательные мышцы (деятельность которых обеспечивает растяжение легких с формированием фаз вдоха и выдоха и изменение давленияв плевральной полости), а кроме того - дыхательный центр, находящийся в головном мозге, периферические нервы и рецепторы, участвующие в регуляции дыхания.

Основная функция органов дыхания - обеспечение газообмена между воздухом и кровью путем диффузии кислорода и углекислого газа через стенки легочных альвеол в кровеносные капилляры.

Диффузия - процесс, в результате которого газ из области более высокой концентрации стремится в область, где концентрация его мала.

Характерной особенностью строения дыхательных путей является наличие хрящевой основы в их стенках, в результате чего они не спадаются

Кроме того, органы дыхания участвуют в звукообразовании, определении запаха, выработке некоторых гормоноподобных веществ, в липидном и водно-солевом обмене, в поддержании иммунитета организма. В воздухоносных путях происходит очищение, увлажнение, согревание вдыхаемого воздуха, а также восприятие температурных и механических раздражителей.

Дыхательные пути

Воздухоносные пути дыхательной системы начинаются с наружного носа и носовой полости. Носовая полость разделяется костно-хрящевой перегородкой на две части: правую и левую. Внутренняя поверхность полости, выстланная слизистой оболочкой, снабженная ресничками и пронизанная кровеносными сосудами, покрыта слизью, которая задерживает (и частично обезвреживает) микробы и пыль. Таким образом, в носовой полости воздух очищается, обезвреживается, согревается и увлажняется. Вот почему необходимо дышать носом.

В течение жизни носовая полость задерживает до 5 кг пыли

Миновав глоточную часть воздухоносных путей, воздух поступает в следующий орган гортань , имеющую вид воронки и образованную несколькими хрящами: щитовидный хрящ защищает гортань спереди, хрящевой надгортанник при проглатывании пищи закрывает вход в гортань. Если пытаться говорить во время проглатывания пищи, то она может попасть в воздухоносные пути и вызвать удушение.

При глотании хрящ перемещается вверх, затем возвращается на прежнее место. При этом движении надгортанник закрывает вход в гортань, слюна или пища идет в пищевод. Что еще есть в гортани? Голосовые связки. Когда человек молчит, голосовые связки расходятся, когда он говорит громко, голосовые связки сомкнуты, если он вынужден шептать, голосовые связки приоткрыты.

Трахея;
Аорта;
Главный левый бронх;
Главный правый бронх;
Альвеолярные протоки.

Длина трахеи человека составляет около 10 см, диаметр - около 2,5 см

Из гортани воздух по трахее и бронхам поступает в легкие. Трахея образована многочисленными хрящевыми полукольцами, расположенными друг над другом и соединенными мышечной и соединительной тканью. Открытые концы полуколец прилегают к пищеводу. В грудной клетке трахея разделяется на два главных бронха, от которых ответвляются вторичные бронхи, продолжающие ветвиться далее до бронхиол (тоненьких трубочек диаметром около 1 мм). Разветвление бронхов представляет собой довольно сложную сеть, называемую бронхиальным деревом.

Бронхиолы разделяются на еще более тонкие трубочки - альвеолярные протоки, которые заканчиваются маленькими тонкостенными (толщина стенок - одна клетка) мешочками - альвеолами, собранными в гроздья наподобие винограда.

Ротовое дыхание вызывает деформацию грудной клетки, ухудшение слуха, нарушение нормального положения носовой перегородки и формы нижней челюсти

Легкие — основной орган дыхательной системы

Важнейшие функции легких заключаются в газообмене, снабжении кислородом гемоглобина, выводе углекислоты, или углекислого газа, являющегося конечным продуктом обмена веществ. Однако только этим функции легких не ограничиваются.

Легкие участвуют в поддержании постоянной концентрации ионов в организме, могут выводить из него и другие вещества, кроме шлаков (эфирные масла, ароматические вещества, «алкогольный шлейф», ацетон и т. д.). При дыхании с поверхности легких испаряется вода, что ведет к охлаждению крови и всего организма. Кроме того, легкие создают воздушные потоки, приводящие в колебание голосовые связки гортани.

Условно легкое можно разделить на 3 отдела:

воздухоносный (бронхиальное дерево), по которому воздух, как по системе каналов, достигает альвеол;
система альвеол, в которой происходит газообмен;
кровеносная система легкого.

Объем вдыхаемого воздуха у взрослого человека составляет около 0 4- 0,5 л, а жизненная емкость легких, то есть максимальный объем, примерно в 7-8 раз больше — обычно 3-4 л (у женщин меньше, чем у мужчин), хотя у спортсменов может превышать и 6 л

Трахея;
Бронхи;
Верхушка легкого;
Верхняя доля;
Горизонтальная щель;
Средняя доля;
Косая щель;
Нижняя доля;
Сердечная вырезка.

Легкие (правое и левое) лежат в грудной полости по обеим сторонам от сердца. Поверхность легких покрыта тонкой, влажной, блестящей оболочкой плеврой (от греч. pleura - ребро, бок), состоящей из двух листков: внутренний (легочный) покрывает поверхность легкого, а наружный (пристеночный) - выстилает внутреннюю поверхность грудной клетки. Между листками, которые почти соприкасаются друг с другом, сохраняется герметически замкнутое щелевидное пространство, называемое плевральной полостью.

При некоторых заболеваниях (воспаление легких, туберкулез) пристеночный листок плевры может срастись с легочным листком, образуя так называемые спайки. При воспалительных заболеваниях, сопровождающихся избыточным скоплением жидкости или воздуха в плевральной щели, она резко расширяясь, превражается в полость

Вертушка легкого на 2-3 см выступает над ключицей, за[одя в нижнюю область шеи. Поверхность, прилежащая к ребрам, выпуклая и имеет наибольшую протяженность. Внутренняя поверхность вогнутая, прилежащая к сердцу и другим органам, выпуклая и имеет наибольшую протяжность. Внутренняя поверхность вогнутая, прилежит к сердцу и другим органам, расположенным между между плевральными мешками. На ней находятся ворота легкого место, через которое в легкое входят главный бронх и легочная артерия и выходят две легочные вены.

Каждое легкое плевральными бороздами делится на доли левое на две (верхнюю и нижнюю), правое на три (верхнюю, среднюю и нижнюю).

Ткань легкого образована бронхиолами и множеством крошечных легочных пузырьков альвеол, которые имеют вид полушаровидных выпячиваний бронхиол. Тончайшие стенки альвеол представляют собой биологически пронимаемую мембрану (состоящую из одного слоя эпителиалных клеток, окруженных густой сетью кровеносных капилляров), через которую происходитгазообмен между кровью, находящейся в капиллярах, и воздухом, заполняющим альвеолы. Изнутри альвеолы покрыты жидким поверхностно-активным веществом (сурфактантом), ослабляющим силы поверхностного натяэения и предупреждающим полное спадание альвеол во время выхода.

По сравнению с объемом легких новорожденного к 12 годам объем легких увеличивается в 10 раз, к концу полового созревания - в 20 раз

Суммарная толщина стенок альвеолы и капилляра составляет всего несколько микрометров. Благодаря этому кислород легко проникает из альвеолярного воздуха в кровь, а углекислый газ - из крови в альвеолы.

Дыхательный процесс

Дыхание представляет собой сложный процесс газообмена между внешней средой и организмом. Вдыхаемый воздух существенно отличается по своему составу от выдыхаемого: из внешней среды в организм поступает кислород, необходимый элемент для обмена веществ, а наружу выделяется углекислый газ.

Этапы дыхательного процесса

наполнение легких атмосферным воздухом (вентиляция легких)
переход кислорода из легочных альвеол в кровь, протекающую через капилляры легких, и выделение из крови в альвеолы, а затем в атмосферу углекислоты
доставка кислорода кровью к тканям и углекислоты из тканей к легким
потребление кислорода клетками

Процессы поступления воздуха в легкие и газообмен в легких называют легочным (внешним) дыханием. Кровь приносит к клеткам и тканям кислород, а от тканей к легким - углекислый газ. Постоянно циркулируя между легкими и тканями, кровь таким образом обеспечивает непрерывный процесс снабжения клеток и тканей кислородом и выведения углекислого газа. В тканях кислород из крови выходит к клеткам, а из тканей в кровь переносится углекислый газ. Этот процесс тканевого дыхания происходит при участии особых дыхательных ферментов.

Биологическое значения дыхания

обеспечение организма кислородом
удаление углекислого газа
окисление органических соединений с выделением энергии, необходимой человеку для жизнедеятельности
удаление конечных продуктов обмена веществ (пары воды, аммиак, сероводород и пр.)

Механизм вдоха и выдоха . Вдох и выдох происходят за счет движений грудной клетки (грудное дыхание) и диафрагмы (брюшной тип дыхания). Ребра расслабленной грудной клетки опускаются вниз, уменьшая этим ее внутренний объем. Воздух вытесняется из легких, подобно вытесняемому под давлением воздуху из надувной подушки или матраца. Сокращаясь, дыхательные межреберные мышцы поднимают ребра. Грудная клетка расширяется. Расположенная между грудной клеткой и брюшной полостью диафрагма сокращается, ее бугорки сглаживаются, объем грудной клетки увеличивается. Оба плевральных листка (легочная и реберная плевра), между которыми отсутствует воздух, передают это движение легким. В легочной ткани возникает разряжение, подобное тому, которое появляется при растягивании аккордеона. Воздух поступает в легкие.

Частота дыхания у взрослого человека составляет в норме 14-20 вдохов в 1 мин, но при значительной физической нагрузке может доходить до 80 вдохов в 1 мин

При расслаблении дыхательных мышц ребра возвращаются в исходное положение и диафрагма теряет напряжение. Легкие сжимаются, выпуская выдыхаемый воздух. При этом происходит лишь частичный обмен, ибо невозможно выдохнуть из легких весь воздух.

При спокойном дыхании человек вдыхает и выдыхает около 500 см 3 воздуха. Это количество воз¬духа составляет дыхательный объем легких. Если сделать дополнительный глубокий вдох, то в легкие поступит еще около 1500 см 3 воздуха, называемого резервным объемом вдоха. После спокойного выдоха человек может выдохнуть еще около 1500 см 3 воздуха - резервного объема выдоха. Количество воздуха (3500 см 3), складывающееся из дыхательного объема (500 см 3), резервного объема вдоха (1500 см 3), резервного объема выдоха (1500 см 3), получило название жизненной емкости легких.

Из 500 см 3 вдыхаемого воздуха только 360 см 3 проходят в альвеолы и отдают кислород в кровь. Остальные 140 см 3 остаются в воздухоносных путях и в газообмене не участвуют. Поэтому воздухоносные пути называют «мертвым пространством».

После того как человек выдохнет 500 см 3 дыхательный объем), а затем еще сделает глубокий выдох (1500 см 3), в его легких все еще остается примерно 1200 см 3 остаточного объема воздуха который практически невозможно удалитъ. Поэтому легочная ткань в воде не тонет.

В течение 1 мин человек вдыхет и выдыхает 5-8 л воздуха. Это минутный объем дыхания, когорый при интенсивной физической нагрузки может достигать 80-120 л в 1 мин.

Тренированных, физически развитых людей жизненная емкость легких может быть существенно больше и достигать 7000-7500 см 3 . У женщин жизненная емкость легких меньше, чем у мужчин

Газообмен в легких и транспортировка газов кровью

Кровь, поступившая от сердца в капилляры, оплетающие легочные альвеолы, содержит много углекислого газа. А в легочных альвеолах его мало, поэтому, благодаря диффузии, он покидает кровеносное русло и переходит в альвеолы. Этому также способствуют влажные изнутри стенки альвеол и капилляры, состоящие лишь из одного слоя клеток.

Кислород поступает в кровь тоже благодаря диффузии. В крови свободного кислорода мало, потому что его непрерывно связывает находящийся в эритроцитах гемоглобин, превращаясь в оксигемоглбин. Ставшая артериальной кровь покидает альвеолы и по легочной вене направляется к сердцу.

Для того чтобы газообмен проходил непрерывно, необходимо, чтобы состав газов в легочных альвеолах был постоянным, что и поддерживается легочным дыханием: избыток углекислого газа выводится наружу, а поглощенный кровью кислород возмещается кислородом из свежей порции наружного воздуха

Тканевое дыхание происходит в капиллярах большого круга кровообращения, где кровь отдает кислород и получает углекислый газ. В тканях мало кислорода, и поэтому происходит распад оксигемоглобина на гемоглобин и кислород, который переходит в тканевую жидкость и там используется клетками для биологического окисления органических веществ. Выделяющаяся при этом энергия предназначается для процессов жизнедеятельности клеток и тканей.

Углекислого газа в тканях скапливается много. Он поступает в тканевую жидкость, а из нее в кровь. Здесь углекислый газ частично захватывается гемоглобином, а частично растворяется или химически связывается солями плазмы крови. Венозная кровь уносит его в правое предсердие, оттуда он поступает в правый желудочек, который по легочной артерии выталкивает венозную круг замыкается. В легких кровь снова делается артериальной и, вернувшись в левое предсердие, попадает в левый желудочек, а из него в большой круг кровообращения.

Чем больше расходуется кислорода в тканях, тем больше требуется кислорода из воздуха для компенсации затрат. Вот почему при физической работе одновременно усиливается и сердечная деятельность, и легочное дыхание.

Благодаря удивительному свойству гемоглобина вступать в соединение с кислородом и углекислым газом кровь способна поглощать эти газы в значительном количестве

В 100 мл артериальной крови содержится до 20 мл кислорода и 52 мл углекислого газа

Действие угарного газа на организм . Гемоглобин эритроцитов способен соединяться и с другими газами. Так, с оксидом углерода (СО) - угарным газом, образующимся при неполном сгорании топлива, гемоглобин соединяется в 150 — 300 раз быстрее и прочнее, чем с кислородом. Поэтому даже при небольшом содержании оксида углерода в воздухе гемоглобин соединяется не с кислородом, а с оксидом углерода. При этом снабжение организма кислородом прекращается, и человек начинает задыхаться.

При наличии в помещении угарного газа человек задыхается, потому что кислород не поступает в ткани организма

Кислородное голодание - гипоксия - может возникнуть и при уменьшении содержания гемоглобина в крови (при значительных кровопотерях), при недостатке кислорода в воздухе (высоко в горах).

При попадании инородного тела в дыхательные пути, при отеке голосовых связок в связи с заболеванием может произойти остановка дыхания. Развивается удушье - асфиксия . При остановке дыхания делают искусственное дыхание с помощью специальных аппаратов, а при их отсутствии - по методу «рот в рот», «рот в нос» или специальными приемами.

Регуляция дыхания . Ритмичное, автоматическое чередование вдохов и выдохов регулируется из дыхательного центра, расположенного в продолговатом мозге. Из этого центра импульсы: поступают к двигательным нейронам блуждающих и межреберных нервов, иннервирующих диафрагму и другие дыхательные мышцы. Работу дыхательного центра координируют высшие отделы головного мозга. Поэтому человек может на короткое время задержать или усилить дыхание, как это бывает, например, при разговоре.

На глубине и частота дыхания влияет содержание CO 2 и O 2 в крови Эти вещества раздражают хеморецепторы в стенках крупных кровеносных сосудов, нервные импульсы от них поступают в дыхательный центр. При увеличении в крови содержания С0 2 дыхание углубляется, при уменьшении 0 2 - дыхание становится чаще.

Органы дыхания человека включают:

носовую полость;
околоносовые пазухи;
гортань;
трахею;
бронхи;
легкие.

Рассмотрим строение органов дыхания и их функции. Это поможет лучше понимать, как развиваются заболевания дыхательной системы.

Наружный нос, который мы видим на лице у человека, состоит из тонких косточек и хрящей. Сверху они покрыты небольшим слоем мышц и кожей. Полость носа спереди ограничена ноздрями. С обратной стороны носовая полость имеет отверстия – хоаны, через них воздух попадает в носоглотку.

Полость носа делится пополам носовой перегородкой. В каждой половине есть внутренняя и наружная стенки. На боковых стенках есть три выступа – носовые раковины, разделяющие три носовых хода.

В двух верхних ходах есть отверстия, через них имеется связь с придаточными пазухами носа. В нижний ход открывается устье носослезного протока, по которому слезы могут попадать в носовую полость.

Вся носовая полость изнутри покрыта слизистой оболочкой, на поверхности которой лежит мерцательный эпителий, имеющий множество микроскопических ресничек. Их движение направлено спереди назад, в сторону хоан. Поэтому большая часть слизи из носа попадает в носоглотку, а не выходит наружу.

В зоне верхнего носового хода находится обонятельная область. Там располагаются чувствительные нервные окончания – обонятельные рецепторы, которые по своим отросткам передают полученную информацию о запахах в головной мозг.

Носовая полость хорошо кровоснабжается и имеет множество мелких сосудов, несущих артериальную кровь. Слизистая оболочка легко ранима, поэтому возможны носовые кровотечения. Особо сильное кровотечение появляется при повреждении инородным телом или при травме венозных сплетений. Такие сплетения вен могут быстро изменять свой объем, приводя к заложенности носа.

Лимфатические сосуды сообщаются с пространствами между оболочками головного мозга. В частности, этим объясняется возможность быстрого развития менингита при инфекционных заболеваниях.

Нос выполняет функцию проведения воздуха, обоняния, а также является резонатором для формирования голоса. Важная роль полости носа – защитная. Воздух проходит сквозь носовые ходы, имеющие довольно большую площадь, и там согревается и увлажняется. Пыль и микроорганизмы частично оседают на волосках, расположенных у входа в ноздрях. Остальные с помощью ресничек эпителия передаются в носоглотку, а оттуда удаляются при кашле, глотании, сморкании. Слизь носовой полости имеет и бактерицидное действие, то есть убивает часть попавших в нее микробов.

Околоносовые пазухи

Придаточные пазухи – это полости, лежащие в костях черепа и имеющие связь с носовой полостью. Они покрыты изнутри слизистой, имеют функцию голосового резонатора. Околоносовые пазухи:

гайморова (верхнечелюстная);
лобная;
клиновидная (основная);
ячейки лабиринта решетчатой кости.

Придаточные пазухи носа

Две верхнечелюстные пазухи – самые большие. Они располагаются в толще верхней челюсти под глазницами и сообщаются со средним ходом. Лобная пазуха также парная, располагается в лобной кости над межбровьем и имеет форму пирамиды, с верхушкой, обращенной вниз. Через носолобный канал она также соединяется со средним ходом. Клиновидная пазуха располагается в клиновидной кости на задней стенке носоглотки. Посередине носоглотки открываются отверстия ячеек решетчатой кости.

Гайморова пазуха наиболее тесно сообщается с полостью носа, поэтому нередко вслед за развитием ринита появляется и гайморит, когда перекрывается путь оттока воспалительной жидкости из пазухи в нос.

Гортань

Это верхний отдел дыхательных путей, участвующий также в образовании голоса. Располагается она примерно посередине шеи, между глоткой и трахеей. Гортань образована хрящами, которые соединяются суставами и связками. Кроме того, она прикреплена к подъязычной кости. Между перстневидным и щитовидным хрящами находится связка, которую рассекают при остром стенозе гортани для обеспечения доступа воздуха.

Гортань выстилает мерцательный эпителий, а на голосовых связках эпителий многослойный плоский, быстро обновляющийся и позволяющий связкам быть устойчивыми к постоянной нагрузке.

Под слизистой оболочкой нижнего отдела гортани, ниже голосовых связок, находится рыхлый слой. Он может быстро отекать, особенно у детей, вызывая ларингоспазм.

Трахея

С трахеи начинаются нижние дыхательные пути. Она продолжает гортань, а затем переходит в бронхи. Орган выглядит как полая трубка, состоящая из хрящевых полуколец, плотно связанных между собой. Длина трахеи около 11 см.

Внизу трахея образует два главных бронха. Эта зона – область бифуркации (раздвоения), она имеет много чувствительных рецепторов.

Трахею выстилает мерцательный эпителий. Его особенность – хорошая способность к всасыванию, что используется при ингаляциях лекарственных средств.

При стенозе гортани в некоторых случаях проводят трахеотомию – рассекают переднюю стенку трахеи и вводят специальную трубку, через которую поступает воздух.

Бронхи

Это система трубок, по ним воздух проходит из трахеи в легкие и обратно. Они имеют и очищающую функцию.

Бифуркация трахеи располагается примерно в межлопаточной зоне. Трахея образует два бронха, которые идут в соответствующее легкое и там разделяются на долевые бронхи, затем на сегментарные, субсегментарные, дольковые, которые делятся на терминальные (концевые) бронхиолы – самые мелкие из бронхов. Вся эта структура называется бронхиальным деревом.

Терминальные бронхиолы имеют диаметр 1 – 2 мм и переходят в дыхательные бронхиолы, от которых начинаются альвеолярные ходы. На концах альвеолярных ходов располагаются легочные пузырьки – альвеолы.

Трахея и бронхи

Изнутри бронхи выстланы мерцательным эпителием. Постоянное волнообразное движение ресничек выводит вверх бронхиальный секрет – жидкость, непрерывно образующуюся железами в стенке бронхов и смывающую все загрязнения с поверхности. Так удаляются микроорганизмы и пыль. Если происходит скопление густого бронхиального секрета, или в просвет бронхов попадает крупное инородное тело, они удаляются с помощью – защитного механизма, направленного на очищение бронхиального дерева.

В стенках бронхов имеются кольцевидные пучки небольших мышц, которые способны «перекрывать» поток воздуха при его загрязнении. Так возникает . При астме этот механизм начинает работать тогда, когда вдыхается обычное для здорового человека вещество, например, пыльца растений. В этих случаях бронхоспазм становится патологическим.

Органы дыхания: легкие

У человека два легких, расположенных в грудной полости. Их основная роль – обеспечить обмен кислородом и углекислым газом между организмом и окружающей средой.

Как устроены легкие? Они расположены по сторонам от средостения, в котором лежит сердце и сосуды. Каждое легкое покрыто плотной оболочкой – плеврой. Между ее листками в норме есть немного жидкости, которая обеспечивает скольжение легких относительно грудной стенки в процессе дыхания. Правое легкое больше левого. Через корень, расположенный с внутренней стороны органа, в него попадают главный бронх, крупные сосудистые стволы, нервы. Легкие состоят из долей: правое – из трех, левое – из двух.

Бронхи, попадая в легкие, делятся на все более мелкие. Концевые бронхиолы переходят в альвеолярные бронхиолы, которые разделяются и превращаются в альвеолярные ходы. Они также разветвляются. На их концах находятся альвеолярные мешочки. На стенках всех структур, начиная с дыхательных бронхиол, открываются альвеолы (дыхательные пузырьки). Из этих образований состоит альвеолярное дерево. Разветвления одной дыхательной бронхиолы в итоге образуют морфологическую единицу легких – ацинус.

Строение альвеол

Устье альвеолы имеет диаметр 0,1 – 0,2 мм. Изнутри альвеолярный пузырек покрыт тонким слоем клеток, лежащих на тонкой стенке – мембране. Снаружи к этой же стенке прилежит кровеносный капилляр. Барьер между воздухом и кровью называется аэрогематическим. Его толщина очень мала – 0,5 мкм. Важной его частью является сурфактант. Он состоит из протеинов и фосфолипидов, выстилает эпителий и сохраняет округлую форму альвеол при выдохе, препятствует попаданию микробов из воздуха в кровь и жидкости из капилляров в просвет альвеолы. У недоношенных детей сурфактант развит плохо, поэтому у них так часто возникают проблемы с дыханием сразу после рождения.

В легких есть сосуды обоих кругов кровообращения. Артерии большого круга несут богатую кислородом кровь от левого желудочка сердца и питают непосредственно бронхи и легочную ткань, как все остальные органы человека. Артерии малого круга кровообращения приносят в легкие венозную кровь из правого желудочка (это единственный пример, когда по артериям течет венозная кровь). Она течет по легочным артериям, затем попадает в легочные капилляры, где и происходит газообмен.

Суть процесса дыхания

Газообмен между кровью и внешней средой, который проходит в легких, называется внешним дыханием. Он происходит из-за разности концентрации газов в крови и воздухе.

Парциальное давление кислорода в воздухе больше, чем в венозной крови. Из-за разницы давления кислород через аэрогематический барьер проникает из альвеол в капилляры. Там он присоединяется к эритроцитам и распространяется по кровеносному руслу.

Газообмен через аэрогематический барьер

Парциальное давление углекислого газа в венозной крови больше, чем в воздухе. Из-за этого углекислый газ покидает кровь и выходит с выдыхаемым воздухом.

Газообмен – непрерывный процесс, продолжающийся, пока есть разница в содержании газов в крови и окружающей среде.

При обычном дыхании через респираторную систему за минуту проходит около 8 литров воздуха. При нагрузке и болезнях, сопровождающихся усилением обмена веществ (например, гипертиреоз), легочная вентиляция усиливается, появляется одышка. Если учащение дыхания не справляется с поддержанием нормального газообмена, в крови снижается содержание кислорода – возникает гипоксия.

Гипоксия также возникает в условиях высокогорья, где количество кислорода во внешней среде снижено. Это приводит к развитию горной болезни.

Дыхание - это процесс обмена такими газами, как кислород и углерод, происходящий между внутренней средой человека и окружающим миром. Дыхание человека представляет собой сложно регулируемый акт совместной работы нервов и мышц. Их слаженная работа обеспечивает осуществление вдоха - поступление кислорода в организм, и выдоха - выведение углекислого газа в окружающую среду.

Дыхательный аппарат имеет сложное строение и включает в себя: органы дыхательной системы человека, мышцы, отвечающие за акты вдоха и выдоха, нервы, регулирующие весь процесса обмена воздухом, а также кровеносные сосуды.

Сосуды имеют особое значение для осуществления дыхания. Кровь по венам поступает в легочную ткань, где происходит обмен газами: кислород поступает, а углекислый газ выходит. Возврат насыщенной кислородом крови осуществляется по артериям, которые транспортируют его к органам. Без процесса оксигенации тканей дыхание не имело бы никакого смысла.

Оценка функции органов дыхания производится врачами-пульмонологами. Важными показателями при этом являются:

Ширина просвета бронхов.
Объем дыхания.
Резервные объемы вдоха и выдоха.

Изменение хотя бы одного из этих показателей приводит к ухудшению самочувствия и являются важным сигналом к дополнительной диагностике и лечению.

Кроме того, имеются второстепенные функции, которые выполняет дыхание. Это:

Местная регуляция процесса дыхания, благодаря которой обеспечивается приспособление сосудов к вентиляции.
Синтез различных биологически активных веществ, осуществляющих сужение и расширение сосудов по мере необходимости.
Фильтрация, которая отвечает за рассасывание и распад инородных частиц, и даже тромбов в мелких сосудах.
Депонирование клеток лимфатической и кроветворной систем.

Этапы процесса дыхания

Благодаря природе, придумавшей столь уникальное строение и функции органов дыхания, возможно осуществление такого процесса, как обмен воздухом. Физиологически он имеет несколько стадий, которые, в свою очередь, регулируются центральной нервной системой, и только благодаря этому работают как часы.

Итак, ученые в результате многолетних исследований выделили следующие стадии, в совокупности организующие дыхание. Это:

Внешнее дыхание - доставка воздуха из внешней среды к альвеолам. В этом активное участие принимают все органы дыхательной системы человека.
Доставка кислорода к органам и тканям путем диффузии, в результате этого физического процесса происходит оксигенация тканей.
Дыхание клеток и тканей. Иными словами, окисление органических веществ в клетках с высвобождением энергии и углекислого газа. Несложно понять, что без кислорода окисление невозможно.

Значение дыхания для человека

Зная строение и функции дыхательной системы человека, трудно переоценить значение такого процесса, как дыхание.

Кроме того, благодаря ему осуществляется обмен газами между внутренней и внешней средой человеческого организма. Дыхательная система участвует:

В терморегуляции, то есть охлаждает организм при повышенной температуре воздуха.
В функции выделения случайных чужеродных веществ, таких, как пыль, микроорганизмы и минеральные соли, или ионы.
В создании звуков речи, что необычайно важно для социальной сферы человека.
В обонянии.

Взрослый человек делает 15-17 вдохов-выдохов в минуту, а новорождённый ребёнок делает 1 вдох в секунду. Вентиляция альвеол осуществляется чередованием вдоха (инспирация ) и выдоха (экспирация ). При вдохе в альвеолы поступает атмосферный воздух , а при выдохе из альвеол удаляется воздух, насыщенный углекислым газом. Дыхание не перестаёт работать от рождения человека до его смерти, ведь без дыхания наш организм существовать не может. Доказано, что взрослый человек выдыхает 4 стакана воды в сутки (≈800 мл), а ребёнок - около двух (≈ 400 мл).

По способу расширения грудной клетки различают два типа дыхания:

грудной тип дыхания (расширение грудной клетки производится путём поднятия рёбер), чаще наблюдается у женщин;
брюшной тип дыхания (расширение грудной клетки производится путём уплощения диафрагмы), чаще наблюдается у мужчин.