Легкие, находящиеся в грудной клетке, отделены от ее стенок плевральной полостью - шелевидным пространством, выстланным эластичной прозрачной оболочкой (плеврой). Она защищает легкие, не дает воздуху просачиваться из них в грудную полость и уменьшает трение между легкими и стенками грудной клетки. Внутренний, висцеральный, листок плевры покрывает легкие, а наружный, париетальный (пристеночный), выстилает стенки грудной клетки и диафрагму. Плевральная полость содержит жидкость, выделяемую плеврой. Эта жидкость увлажняет плевру и тем самым уменьшает трение между ее листками при дыхательных движениях. Плевральная полость непроницаема для воздуха и давление в ней на 3-4 мм рт. ст. ниже, чем в легких. Отрицательное давление в плевральной полости поддерживается на протяжении всего вдоха, что позволяет альвеолам расправляться и заполнять любое дополнительное пространство, возникающее при расширении грудной клетки.

Механизм вентиляции (дыхания)

Воздух поступает в легкие и выходит из них благодаря работе межреберных мышц и диафрагмы; в результате их попеременного сокращения и расслабления объем грудной клетки изменяется. Между каждой парой ребер расположены две группы межреберных мышц, направленных под углом друг к другу: наружные - вниз и вперед, а внутренние - вниз и назад. Диафрагма состоит из кольцевых и радиальных мышечных волокон, расположенных вокруг центрального сухожильного участка, состоящего из коллагена.

Схема расположения межреберных мышц.

Вдох

Вдох - это активный процесс. Протекает он следующим образом.
1. Наружные межреберные мышцы сокращаются, а внутренние расслабляются.
2. Ребра вследствие этого отходят вперед, удаляясь от позвоночника. (Это легко почувствовать, положив при вдохе руку на грудь.)
3. Одновременно сокращаются мышцы диафрагмы.
4. Диафрагма становится более плоской.
5. Оба эти действия приводят к увеличению объема грудной клетки.
6. В результате давление в грудной клетке, и, следовательно, в легких, становится ниже атмосферного.
7. Воздух поступает внутрь и заполняет альвеолы до тех пор, пока давление в легких не сравняется с атмосферным.

Схематическое изображение грудной клетки, поясняющее, какие движения совершаются при дыхании (вид сбоку; показано только одно ребро).

Выдох

Выдох - процесс в обычных условиях в основном пассивный, происходящий в результате эластического сокращения растянутой легочной ткани, расслабления части дыхательных мышц и опускания грулной клетки под действием силы тяжести.
1. Наружные межреберные мышцы расслабляются, а внутренние - сокращаются. Грудная клетка опускается главным образом под действием собственной тяжести.
2. Одновременно расслабляется диафрагма. Опускающаяся грудная клетка вынуждает ее принять исходную куполообразную форму.
3. Вследствие этого объем грудной клетки уменьшается, и давление в ней становится выше атмосферного.
4. В результате воздух выталкивается из легких.

При физической нагрузке имеет место форсированное дыхание . В действие вводятся дополнительные мышцы и выдох становится более активным процессом, требующим расхода энергии. Внутренние межреберные мышцы сокращаются более энергично и сильнее отводят ребра вниз. Энергично сокращаются и брюшные мышцы, вызывая более активное движение диафрагмы вверх. То же самое происходит при чихании и кашле.

Плевральная полость - это небольшое пространство в виде щели. Она расположена между легкими и внутренней поверхностью грудной клетки. Стенки этой полости выстланы плеврой. С одной стороны плевра покрывает легкие, а с другой - выстилает реберную поверхность и диафрагму. Плевральная полость играет важную роль при дыхании. Плеврой синтезируется некоторое количество жидкости (в норме - несколько миллилитров), за счет которой уменьшается трение легких о внутреннюю поверхность грудной клетки при дыхании.

Показать всё

Строение плевральной полости

Плевральная полость расположена в грудной клетке. Основная часть грудной клетки занята легкими и органами средостения (трахея, бронхи, пищевод, сердце и крупные сосуды). При дыхании легкие спадаются и расширяются. И скольжения легких относительно внутренней поверхности грудной клетки обеспечиваются увлажненной плеврой, выстилающей органы. Плевра – это тонкая серозная оболочка. В организме человека выделяют два основных типа плевры:

1. 1. Висцеральная – это тонкая пленка, которая полностью покрывает легкие снаружи.
2. 2. Париетальная (пристеночная) – это мембрана необходима для покрытия внутренней поверхности грудной клетки.

Висцеральная плевра погружена в легкие в виде складок в тех местах, где проходит граница долей. Она обеспечивает скольжения долей легких относительно друг друга при дыхании. Соединяясь с соединительнотканными перегородками между сегментами легких, висцеральная плевра участвует в образовании легочного каркаса.

Париетальная плевра делится в зависимости от того, какую область она выстилает, на реберную и диафрагмальную. В области грудины спереди и вдоль позвоночника сзади париетальная плевра переходит в медиастинальную. Медиастинальная плевра у корней легких (то место, где в легкие входят бронхи и сосуды) переходит в висцеральную. В области корня листки плевры соединяются между собой, образуя небольшую легочную связку.

В целом плевра образует как бы два замкнутых мешка. Они разграничены между собой органами средостения, покрытыми медиастинальной плеврой. Снаружи стенки плевральной полости образованы ребрами, снизу – диафрагмой. В этих мешках в свободном состоянии находятся легкие, их подвижность обеспечивается плеврой. Зафиксированы легкие в грудной клетке только в области корней.

Основные свойства плевры и плевральной полости

Плевральная полость в норме представлена узкой щелью между листками плевры. Так как она герметично замкнута и содержит незначительное количество серозной жидкости, легкие «притянуты» к внутренней поверхности грудной клетки отрицательным давлением.

Плевра, особенно пристеночная, содержит большое количество нервных окончаний. Сама легочная ткань болевых рецепторов не имеет. Поэтому практически любой патологический процесс в легких протекает безболезненно. Если появляется боль, это свидетельствует о вовлечении плевры. Характерным признаком поражения плевры служит ответ боли на дыхание. Она может усиливаться во время вдоха или выдоха и проходить при дыхательной паузе.

Еще одним важным свойством плевры является то, что она вырабатывает жидкость, которая служит смазкой между листками плевры и облегчает скольжение. В норме ее 15–25 мл. Особенность строения плевры такова, что если листки плевры раздражены патологическим процессом, происходит рефлекторное увеличение выработки жидкости. Большее количество жидкости «разводит» в стороны листки плевры и еще больше облегчает трение. Проблема в том, что избыток жидкости может «поджать» легкое, мешая ему расправиться во время вдоха.



Участие в дыхании

Так как давление в плевральной полости отрицательное, при вдохе за счет опущения купола диафрагмы легкие расправляются, пассивно пропуская в себя воздух по дыхательным путям. Если необходимо вдохнуть глубоко, грудная клетка расширяется за счет того, что ребра приподнимаются и расходятся. В еще более глубоком вдохе участвуют мышцы верхнего плечевого пояса.

При выдохе дыхательные мышцы расслабляются, легкие спадаются за счет собственной упругости, и воздух покидает дыхательные пути. Если выдох форсируется, включаются мышцы, опускающие ребра, и грудная клетка «сжимается», воздух из нее активно выдавливается. Глубина дыхания обеспечивается напряжением дыхательных мышц и регулируется дыхательным центром. Глубину дыхания можно регулировать и произвольно.





Плевральные синусы

Для получения представления о топографии синусов полезно соотнести форму плевральной полости с усеченным конусом. Стенки конуса – это реберная плевра. Внутри находятся органы грудной клетки. Справа и слева легкие, покрытые висцеральной плеврой. Посредине – средостение, покрытое с двух сторон висцеральной плеврой. Снизу – диафрагма в форме вдающегося внутрь купола.

Поскольку купол диафрагмы имеет выпуклую форму, места перехода реберной и медиастинальной плевры в диафрагмальную тоже имеют форму складок. Эти складки называются плевральными синусами.

В них нет легких – они заполнены жидкостью в небольшом количестве. Нижняя их граница расположена несколько ниже нижней границы легких. Есть четыре вида синуса:

1. 1. Реберно-диафрагмальный, который сформирован в области перехода реберной плевры в диафрагмальную. Он идет полукругом вдоль нижне-наружного края диафрагмы в месте прикрепления ее к ребрам.
2. 2. Диафрагмально-медиастинальный – является одним из наименее выраженных синусов, размещается в области перехода средостенной плевры в диафрагмальную.
3. 3. Реберно-медиастинальный – находится у человека со стороны передней поверхности грудной клетки, там, где реберная плевра соединяется с медиастинальной. Справа он выражен сильнее, слева его глубина меньше за счет сердца.
4. 4. Позвоночно-медиастинальный – располагается у заднего перехода реберной плевры в медиастинальную.

Плевральные синусы не расправляются полностью даже при самом глубоком вдохе. Они являются самыми низкорасположенными отделами плевральной полости. Поэтому именно в синусах скапливается избыток жидкости, если он образуется. Туда же направляется кровь, если она появляется в плевральной полости. Поэтому именно синусы являются предметом особого внимания при подозрении на наличие патологической жидкости в плевральной полости.

Участие в кровообращении

Отрицательное давление в плевральной полости есть при вдохе, за счет этого она обладает «присасывающим» действием не только по отношению к воздуху. При вдохе расширяются и крупные вены, расположенные в грудной клетке, за счет этого улучшается приток крови к сердцу. При выдохе вены спадаются, и приток крови замедляется.

Нельзя сказать, что влияние плевры сильнее влияния сердца. Но этот факт обязательно надо учитывать в некоторых случаях. Например, при ранении крупных вен присасывающее действие плевральной полости иногда приводит к попаданию воздуха в кровеносное русло во время вдоха. За счет этого эффекта также может изменяться частота пульса на вдохе и выдохе. При регистрации ЭКГ при этом диагностируется дыхательная аритмия, которая расценивается как вариант нормы. Есть и другие ситуации, где этот эффект должен учитываться.

Если человек сильно выдыхает, кашляет или совершает значительное физическое усилие с задержкой дыхания, то давление в грудной клетке может стать положительным и довольно высоким. Это уменьшает приток крови к сердцу и затрудняет газообмен в самих легких. Значительное давление воздуха в легких может травмировать их нежную ткань.



Нарушение герметичности плевральной полости

Если человек получает травму (ранение грудной клетки) или внутреннее повреждение легкого с нарушением герметичности плевральной полости, то отрицательное давление в ней приводит к попаданию в нее воздуха. Легкое при этом спадается, полностью или частично, – в зависимости от того, какое количество воздуха, попавшего внутрь грудной клетки. Эта патология носит название пневмоторакса. Существует несколько видов пневмоторакса:

1. 1. Открытый – получается в том случае, когда отверстие (рана), сообщающее плевральную полость с окружающей средой, зияет. При открытом пневмотораксе легкое обычно спадается полностью (если оно не удерживается спайками между париетальным и висцеральным листками плевры). Во время рентгенографии оно определяется в виде бесформенного комка в области корня легкого. Если его не расправить достаточно быстро, то в последующем в ткани легкого образуются зоны, в которые не попадает воздух.
2. 2. Закрытый – если в плевральную полость попало некоторое количество воздуха и доступ перекрылся сам или за счет принятых мер. Тогда спадается только часть легкого (размер зависит от количества попавшего воздуха). На рентгенограмме воздух определяется в виде пузыря, обычно в верхней части грудной клетки. Если воздуха не очень много – он рассасывается сам.
3. 3. Клапанный – самый опасный вид пневмоторакса. Он образуется тогда, когда ткани в месте дефекта формируют подобие клапана. При вдохе дефект открывается, некоторое количество воздуха «подсасывается». При выдохе дефект спадается, и воздух остается внутри плевральной полости. Так повторяется в течение всех дыхательных циклов. Со временем количество воздуха становится таким большим, что он «распирает» грудную клетку, дыхание затрудняется, а работа органов нарушается. Это состояние смертельно опасно.

Скопление воздуха в плевральной полости, помимо опасности инфицирования раны и угрозы кровотечения, вредит еще и тем, что нарушает дыхание и газообмен в легких. В результате может развиться дыхательная недостаточность.

Если воздух нарушает дыхание, его необходимо удалить. Это надо сделать незамедлительно при клапанном пневмотораксе. Удаление воздуха проводится с помощью специальных процедур – прокол, дренирование или операция. Во время операции следует закрыть дефект в грудной стенке или ушить легкое, чтобы восстановить герметичность плевральной полости.

Роль жидкости в полости плевры

Как уже говорилось, некоторое количество жидкости в полости плевры находится в норме. Она обеспечивает скольжение ее листков при дыхании. При заболеваниях органов грудной клетки часто меняется ее состав и количество. Эти симптомы имеют большое значение для диагностического поиска.


Одним из наиболее частых и важных симптомов является скопление жидкости в плевральной полости – гидроторакс. Эта жидкость имеет различную природу, но само ее присутствие вызывает однотипную клиническую картину. Больные чувствуют одышку, нехватку воздуха, тяжесть в груди. Та половина грудной клетки, которая поражена, отстает в дыхании.

Если гидроторакс небольшой и развился в результате пневмонии или плеврита, то он рассасывается самостоятельно при адекватном лечении. У больного иногда остаются спайки и плевральные наложения. Это неопасно для жизни, но создает затруднения при диагностике в последующем.

Плевральный выпот скапливается не только при болезнях легких и плевры. Некоторые системные заболевания и поражения других органов тоже ведут к ее скоплению. Это пневмония, туберкулез, рак, плеврит, острый панкреатит, уремия, микседема, сердечная недостаточность, тромбоэмболия и другие патологические состояния. Жидкость в плевральной полости по своему химическому составу разделяется на следующие разновидности:

1. 1. Экссудат. Он образуется в результате воспалительного поражения органов грудной полости (пневмония, плеврит, туберкулез, иногда - рак).
2. 2. Транссудат. Накапливается при отеках, снижении онкотического давления плазмы, при сердечной недостаточности, циррозе печени, микседеме и некоторых других болезнях.
3. 3. Гной. Это разновидность экссудата. Он появляется при инфицировании плевральной полости гноеродными бактериями. Может появиться при прорыве гноя из легких – при абсцессе.
4. 4. Кровь. Скапливается в плевральной полости при повреждении сосудов, спровоцированном травмой или другим фактором (распад опухоли). Подобное внутреннее кровотечение нередко становится причиной массивной кровопотери, угрожающей жизни.

Если жидкости скапливается много, она «поджимает» легкое, и оно спадется. Если процесс двусторонний, развивается удушье. Это состояние потенциально опасно для жизни. Удаление жидкости спасает жизнь больному, но если не вылечить патологический процесс, приведший к ее накоплению, ситуация обычно повторяется. Кроме того, жидкость в плевральной полости содержит белок, микроэлементы и другие вещества, которые организм теряет.

Исследования при патологии

Для оценки состояния органов грудной клетки и плевры используются различные исследования. Их выбор зависит от того, какие жалобы предъявляет пациент, и от того, какие изменения выявлены при осмотре. Общее правило – следование от простого к сложному. Каждое последующее исследование назначается после оценки результатов предыдущего, если нужно уточнить то или иное выявленное изменение. В диагностическом поиске используется:

• общий анализ крови и мочи;
• биохимический анализ крови;
• рентгенография и флюорография органов грудной клетки;
• исследование функции внешнего дыхания;
• ЭКГ и УЗИ сердца;
• исследование на туберкулез;
• пункция плевральной полости с анализом плеврального выпота;
• КТ и МРТ и другие исследования при необходимости.

С учетом того, что плевра очень чувствительна к изменениям состояния организма, она реагирует на большое количество заболеваний. Плевральный выпот (наиболее частый симптом, связанный с плеврой) – не причина впадать в отчаяние, а повод для обследования. Он может означать и наличие заболевания с положительным прогнозом, и очень тяжелую патологию. Поэтому определять показания к исследованиям и диагностическую значимость их результатов должен только врач. И всегда следует помнить, что лечить надо не симптом, а заболевание.

Всё живое на Земле существует за сёт солнечного тепла и энергии, достигающей поверхности нашей планеты. Все животные и человек приспособились добывать энергию из синтезированных растениями органических веществ. Чтобы использовать энергию Солнца, заключённую в молекулах органических веществ, её необходимо высвободить, окислив эти вещества. Чаще всего в качестве окислителя используют кислород воздуха, благо он составляет почти четверть объёма окружающей атмосферы.

Одноклеточные простейшие животные, кишечнополостные, свободноживущие плоские и круглые черви дышат всей поверхностью тела . Специальные органы дыхания - перистые жабры появляются у морских кольчатых червей и у водных членистоногих. Органами дыхания членистоногих являются трахеи, жабры, листовидные лёгкие расположенные в углублениях покрова тела. Система органов дыхания ланцетника представлена жаберными щелями , пронизывающими стенку переднего отдела кишечника - глотку. У рыб под жаберными крышками располагаются жабры , обильно пронизанными мельчайшими кровеносными сосудами. У наземных позвоночных органами дыхания являются лёгкие . Эволюция дыхания у позвоночных шла по пути увеличения площади легочных перегородок, участвующих в газообмене, совершенствования транспортных систем доставки кислорода к клеткам, расположенным внутри организма, и развития систем, обеспечивающих вентиляцию органов дыхания.

Строение и функции органов дыхания

Необходимым условием жизнедеятельности организма является постоянный газообмен между организмом и окружающей средой. Органы, по которым циркулируют вдыхаемый и выдыхаемый воздух, объединяются в дыхательный аппарат. Систему органов дыхания образуют носовая полость, глотка, гортань, трахея, бронхи и лёгкие. Большинство из них представляют собой воздухоносные пути и служат для проведения воздуха в лёгкие. В лёгких и происходят процессы газообмена. При дыхании организм получает из воздуха кислород, который разносится кровью по всему телу. Кислород участвует в сложных окислительных процессах органических веществ, при котором освобождается необходимая организму энергия. Конечные продукты распада - углекислота и частично вода - выводятся из организма в окружающую среду через органы дыхания.

Название отдела	Особенности строения	Функции
Воздухоносные пути
Полость носа и носоглотка	Извилистые носовые ходы. Слизистая снабжена капиллярами, покрыта мерцательным эпителием и имеет много слизистых железок. Есть обонятельные рецепторы. В полости носа открываются воздухоносные пазухи костей.	Задерживание и удаление пыли. Уничтожение бактерий. Обоняние. Рефлекторное чихание. Проведение воздуха в гортань.
Гортань	Непарные и парные хрящи. Между щитовидным и черпаловидными хрящами натянуты голосовые связки, образующие голосовую щель. Надгортанник прикреплён к щитовидному хрящу. Полость гортани выстлана слизистой оболочкой, покрытой мерцательным эпителием.	Согревание или охлаждение вдыхаемого воздуха. Надгортанник при глотании закрывает вход в гортань. Участие в образовании звуков и речи, кашле при раздражении рецепторов от попадания пыли. Проведение воздуха в трахею.
Трахея и бронхи	Трубка 10–13 см с хрящевыми полукольцами. Задняя стенка эластичная, граничит с пищеводом. В нижней части трахея разветвляется на два главных бронха. Изнутри трахея и бронхи выстланы слизистой оболочкой.	Обеспечивает свободное поступление воздуха в альвеолы лёгких.
Зона газообмена
Лёгкие	Парный орган - правое и левое. Мелкие бронхи, бронхиолы, легочные пузырьки (альвеолы). Стенки альвеол образованы однослойным эпителием и оплетены густой сетью капилляров.	Газообмен через альвеолярно-капилярную мембрану.
Плевра	Снаружи каждое лёгкое покрыто двумя листками соединительнотканной оболочки: легочная плевра прилегает к лёгким, пристеночная - к грудной полости. Между двумя листками плевры - полость (щель), заполненная плевральная жидкостью.	За счёт отрицательного давления в полости осуществляется растягивание лёгких при вдохе. Плевральная жидкость уменьшает трение при движении лёгких.

Функции дыхательной системы

• Обеспечение клеток организма кислородом О 2 .
• Удаление из организма углекислого газа СО 2 , а также некоторых конечных продуктов обмена веществ (паров воды, аммиака, сероводорода).

Носовая полость

Воздухоносные пути начинаются с носовой полости , которая через ноздри соединяется с окружающей средой. От ноздрей воздух проходит по носовым ходам, выстланным слизистым, реснитчатым и чувствительным эпителием. Наружный нос состоит из костных и хрящевых образований и имеет форму неправильной пирамиды, которая изменяется в зависимости от особенностей строения человека. В состав костного скелета наружного носа входят носовые косточки и носовая часть лобной кости. Хрящевой скелет является продолжением костного скелета и состоит из гиалиновых хрящей различной формы. Полость носа имеет нижнюю, верхнюю и две боковые стенки. Нижняя стенка образована твёрдым нёбом, верхняя - решётчатой пластинкой решётчатой кости, боковая - верхней челюстью, слёзной костью, глазничной пластинкой решётчатой кости, нёбной костью и клиновидной костью. Носовой перегородкой полость носа разделена на правую и левую части. Перегородка носа образована сошником, перпендикулярной пластинкой решётчатой кости и спереди дополняется четырёхугольным хрящом носовой перегородки.

На боковых стенках полости носа располагаются носовые раковины - по три с каждой стороны, что увеличивает внутреннюю поверхность носа, с которой соприкасается вдыхаемый воздух.

Носовая полость образована двумя узкими и извилистыми носовыми ходами . Здесь воздух согревается, увлажняется и освобождается от частичек пыли и микробов. Оболочка, выстилающая носовые ходы, состоит из клеток, которые выделяют слизь, и клеток реснитчатого эпителия. Движением ресничек слизь вместе с пылью и микробами направляется из носовых ходов наружу.

Внутренняя поверхность носовых ходов богато снабжена кровеносными сосудами. Вдыхаемый воздух, попадает в полость носа, обогревается, увлажняется, очищается от пыли и частично обезвреживается. Из носовой полости он попадает в носоглотку. Затем воздух из носовой полости попадает в глотку, а из неё - в гортань.

Гортань

Гортань - один из отделов воздухоносных путей. Сюда из носовых ходов через глотку поступает воздух. В стенке гортани есть несколько хрящей: щитовидный, черпаловидный и др. В момент глотания пищи мышцы шеи поднимают гортань, а надгортанный хрящ опускается и закрывается гортань. Поэтому пища поступает только в пищевод и не попадает в трахею.

В узкой части гортани расположены голосовые связки , посредине между ними находится голосовая щель. При прохождении воздуха голосовые связки вибрируют, производя звук. Образование звука происходит на выдохе при управляемом человеком движении воздуха. В формировании речи участвуют: носовая полость, губы, язык, мягкое нёбо, мимические мышцы.

Трахея

Гортань переходит в трахею (дыхательное горло), которая имеет форму трубки длиной около 12 см, в стенках которого есть хрящевые полукольца, не позволяющие ей спадать. Задняя стенка её образована соединительнотканной перепонкой. Полость трахеи, как и полость других воздухоносных путей выстлана мерцательным эпителием, препятствующим проникновению в лёгкие пыли и других инородных тел. Трахея занимает серединное положение, сзади она прилежит к пищеводу, а по бокам от неё располагаются сосудисто-нервыне пучки. Спереди шейный отдел трахеи прикрывают мышцы, а вверху она охватывается ещё щитовидной железой. Грудной отдел трахеи прикрыт спереди рукояткой грудины, остатками вилочковой железы и сосудами. Изнутри трахея покрыта слизистой оболочкой, содержащей большое количество лимфоидной ткани и слизистых желёз. При дыхании мелкие частички пыли прилипают к увлажнённой слизистой оболочке трахеи, а реснички мерцательного эпителия продвигают их обратно к выходу из дыхательных путей.

Нижний конец трахеи делится на два бронха, которые затем многократно ветвятся, входят в правое и левое лёгкие, образуя в лёгких «бронхиальное дерево».

Бронхи

В грудной полости трахея делится на два бронха - левый и правый. Каждый бронх входит в лёгкое и там делится на бронхи меньшего диаметра, которые разветвляются на мельчайшие воздухоносные трубочки - бронхиолы. Бронхиолы в результате дальнейшего ветвления переходят в расширения - альвеолярные ходы, на стенках которых находятся микроскопические выпячивания, называемые легочными пузырьками, или альвеолами .

Стенки альвеол построены из особого тонкого однослойного эпителия и густо оплетены капиллярами. Общая толщина стенки альвеолы и стенки капилляра составляет 0,004 мм. Через эту тончайшую стенку происходит газообмен: в кровь из альвеолы поступает кислород, а обратно - углекислый газ. В лёгких насчитывается несколько сотен миллионов альвеол. Общая поверхность их у взрослого человека составляет 60–150 м 2 . благодаря этому в кровь поступает достаточное количество кислорода (до 500 литров в сутки).

Лёгкие

Лёгкие занимают почти всю полость грудной полости и представляют собой упругие губчатые органы. В центральной части лёгкого располагаются ворота, куда входят бронх, легочная артерия, нервы, а выходят легочные вены. Правое лёгкое делится бороздами на три доли, левое на две. Снаружи лёгкие покрыты тонкой соединительнотканной плёнкой - легочной плеврой, которая переходит на внутреннею поверхность стенки грудной полости и образует пристенную плевру. Между этими двумя плёнками находится плевральная щель, заполненная жидкостью, уменьшающей трение при дыхании.

На лёгком различают три поверхности: наружную, или рёберную, медиальную, обращённую в сторону другого лёгкого, и нижнюю, или диафрагмальную. Кроме того, в каждом лёгком различают два края: передний и нижний, отделяющие диафрагмальную и медиальную поверхности от рёберной. Сзади рёберная поверхность без резкой границы переходит в медиальную. Передний край левого лёгкого имеет сердечную вырезку. На медиальной поверхности лёгкого располагаются его ворота. В ворота каждого лёгкого входит главный бронх, легочная артерия, которая несёт в лёгкое венозную кровь, и нервы, иннервирующие лёгкое. Из ворот каждого лёгкого выходят две легочные вены, которые несут к сердцу артериальную кровь, и лимфатические сосуды.

Лёгкие имеют глубокие борозды, разделяющие их на доли - верхнюю, среднюю и нижнюю, а в левом две - верхнюю и нижнюю. Размеры лёгкого не одинаковы. Правое лёгкое несколько больше левого, при этом оно короче его и шире, что соответствует более высокому стоянию правого купола диафрагмы в связи с правосторонним расположением печени. Цвет нормальных лёгких в детском возрасте бледно-розовый, а у взрослых они приобретают тёмно-серую окраску с синеватым оттенком - следствие отложения в них попадающих с воздухом пылевых частиц. Ткань лёгкого мягкая, нежная и пористая.

Газообмен лёгких

В сложном процессе газообмена выделяют три основные фазы: внешнее дыхание, перенос газа кровью и внутреннее, или тканевое, дыхание. Внешнее дыхание объединяет все процессы, происходящие в лёгком. Оно осуществляется дыхательным аппаратом, к которому относятся грудная клетка с мышцами, приводящими её в движение, диафрагма и лёгкие с воздухоносными путями.

Воздух, поступивший в лёгкие при вдохе, изменяет свой состав. Воздух в лёгких отдаёт часть кислорода и обогащается углекислым газом. Содержание углекислого газа в венозной крови выше, чем в воздухе, находящемся в альвеолах. Поэтому углекислый газ выходит из крови в альвеолы и содержание его меньше, чем в воздухе. Сначала кислород растворяется в плазме крови, далее связывается с гемоглобином, а в плазму поступают новые порции кислорода.

Переход кислорода и углекислого газа из одной среды в другую проходит благодаря диффузии от большей концентрации к меньшей. Хотя диффузия протекает медленно, поверхность контакта крови с воздухом в лёгких настолько велика, что полностью обеспечивает нужный газообмен. Подсчитано, что полный газообмен между кровью и альвеолярным воздухом может происходить за время, которое втрое короче, чем время пребывания крови в капиллярах (т.е. в организме имеются значительные резервы обеспечения тканей кислородом).

Венозная кровь, попав в лёгкие, отдаёт углекислый газ, обогащается кислородом и превращается в артериальную. В большом круге эта кровь расходится по капиллярам во все ткани и отдаёт кислород клеткам тела, которые постоянно потребляют его. Углекислого газа, выделяющегося клетками в результате их жизнедеятельности, здесь больше, чем в крови, и он диффундирует из тканей в кровь. Таким образом, артериальная кровь, пройдя через капилляры большого круга кровообращения, становится венозной и правой половиной сердца направляется в лёгкие, здесь опять насыщается кислородом и отдаёт углекислый газ.

В организме дыхание осуществляется с помощью дополнительных механизмов. Жидкие среды, входящие в состав крови (её плазмы), обладают низкой растворимостью в них газов. Поэтому, для того чтобы человек мог существовать, ему нужно было бы иметь сердце мощнее в 25 раз, лёгкие - в 20 раз и за одну минуту перекачивать более 100 литров жидкости (а не пять литров крови). Природа нашла способ преодоления этой трудности, приспособив для переноса кислорода особое вещество - гемоглобин. Благодаря гемоглобину кровь способна связывать кислород в 70 раз, а углекислый газ - в 20 раз больше, чем жидкая часть крови - её плазма.

Альвеола - тонкостенный пузырёк диаметром 0,2 мм, заполненный воздухом. Стенка альвеолы образована одним слоем плоских клеток эпителия, по наружной поверхности которых разветвляется сетка капилляров. Таким образом, газообмен происходит через очень тонкую перегородку, образованную двумя слоями клеток: стенки капилляра и стенки альвеолы.

Обмен газов в тканях (тканевое дыхание)

Обмен газов в тканях осуществляется в капиллярах по тому же принципу, что и в лёгких. Кислород из тканевых капилляров, где его концентрация высока, переходит в тканевую жидкость с более низкой концентрацией кислорода. Из тканевой жидкости он проникает в клетки и сразу же вступает в реакции окисления, поэтому в клетках практически нет свободного кислорода.

Диоксид углерода по тем же законам поступает из клеток, через тканевую жидкость, в капилляры. Выделяющийся углекислый газ способствует диссоциации оксигемоглобина и сам вступает в соединение с гемоглобином, образуя карбоксигемоглобин , транспортируется в лёгкие и выделяется в атмосферу. В оттекающей от органов венозной крови углекислый газ находится как в связанном, так и в растворённом состоянии в виде угольной кислоты, которая в капиллярах лёгких легко распадается на воду и углекислый газ. Угольная кислота может также вступать в соединения с солями плазмы, образуя бикарбонаты.

В лёгких, куда поступает венозная кровь, кислород снова насыщает кровь, а углекислый газ из зоны высокой концентрации (легочных капилляров) переходит в зону низкой концентрации (альвеол). Для нормального газообмена воздух в лёгких постоянно сменяться, что достигается ритмическими атаками вдоха и выдоха, за счёт движений межрёберных мышц и диафрагмы.

Транспорт кислорода в организме

Путь кислорода	Функции
Верхние дыхательные пути
Носовая полость	Увлажнение, согревание, обеззараживание воздуха, удаление частиц пыли
Глотка	Проведение согретого и очищенного воздуха в гортань
Гортань	Проведение воздуха из глотки в трахею. Защита дыхательных путей от попадания пищи надгортанным хрящом. Образование звуков путём колебания голосовых связок, движения языка, губ, челюсти
Трахея
Бронхи	Свободное продвижение воздуха
Лёгкие	Органы дыхания. Дыхательные движения осуществляются под контролем центральной нервной системы и гуморального фактора, содержащегося в крови, - СО 2
Альвеолы	Увеличивают площадь дыхательной поверхности, осуществляют газообмен между кровью и лёгкими
Кровеносная система
Капилляры лёгких	Транспортируют венозную кровь из легочной артерии в лёгкие. По законам диффузии О 2 поступает из мест большей концентрации (альвеолы) в места меньшей концентрации (капилляры), в то же время СО 2 диффундирует в противоположном направлении.
Легочная вена	Транспортирует О 2 от лёгких к сердцу. Кислород, попав в кровь, сначала растворяется в плазме, затем соединяется с гемоглобином, и кровь становится артериальной
Сердце	Проталкивает артериальную кровь по большому кругу кровообращения
Артерии	Обогащают кислородом все органы и ткани. Легочные артерии несут венозную кровь к лёгким
Капилляры тела	Осуществляют газообмен между кровью и тканевой жидкостью. О 2 переходит в тканевую жидкость, а СО 2 диффундирует в кровь. Кровь становится венозной
Клетка
Митохондрии	Клеточное дыхание - усвоение О 2 воздуха. Органические вещества благодаря О 2 и дыхательным ферментам окисляются (диссимиляция) конечные продукты - Н 2 О, СО 2 и энергия которая идёт на синтез АТФ. Н 2 О и СО 2 выделяются в тканевую жидкость, из которой диффундируют в кровь.

Значение дыхания.

Дыхание - это совокупность физиологических процессов, обеспечивающих газообмен между организмом и внешней средой (внешнее дыхание ), и окислительных процессов в клетках, в результате которых выделяется энергия (внутреннее дыхание ). Обмен газов между кровью и атмосферным воздухом (газообмен ) - осуществляется органами дыхания.

Источником энергии в организме служат пищевые вещества. Основным процессом, освобождающим энергию этих веществ, является процесс окисления. Он сопровождается связыванием кислорода и образованием углекислого газа. Учитывая, что в организме человека нет запасов кислорода, непрерывное поступление его жизненно необходимо. Прекращение доступа кислорода в клетки организма ведёт к их гибели. С другой стороны, образованный в процессе окисления веществ углекислый газ должен быть удалён из организма, так как накопление значительного количества его опасно для жизни. Поглощение кислорода из воздуха и выделение углекислого газа осуществляется через систему органов дыхания.

Биологическое значение дыхания заключается в:

• обеспечении организма кислородом;
• удалении углекислого газа из организма;
• окислении органических соединений БЖУ с выделением энергии, необходимой человеку для жизнедеятельности;
• удалении конечных продуктов обмена веществ (пары воды, аммиака, сероводорода и т.д. ).

Во внешнем дьжании принимают участие ряд органов и тканей.

1. Дьжательные мышцы:

а) мышцы вдоха:

Основные (три спокойном вдохе): диафрагма, наружные межреберные и межхрящевые мышцы;

Вспомогательные (подключаются три форсированном вдохе): грудные мышцы, лестничные, грудино-ключично-сосцевидные, трате-цевидные, широчайшие мышцы спины и др.;

б) мышцы выдоха:

Основные (три спокойном выдохе) не участвуют, т. к. выдох осуществляется за счет эластической тяги легких;

Вспомогательные (подключаются три форсированном выдохе): мьшпгы брюшного пресса, внутренние межреберные, задняя верхняя зубчатая мышца и др.

2. Грудная клетка:

б) позвоночный столб;

в) грудина.

3. Воздухоносные тути.

4. Плевральная толость.

Объем легких человека соответствует объему грудной клетки. С целью уменьшения трения о ее стенки три дьжании легкие покрыты серозным листком плевры (висцеральная плевра), которая в области верхушки легкого переходит на стенку грудной клетки (париетальная тлев-ра). Другими словами, три движении легких трутся два листка тлев-ры - висцеральный, токрывающий легкие, и тариетеральный, токры-вающий изнутри грудную клетку. Между этими листками существует тонкая щель, назьгваемая плевральной полостью. Поверхность листков плевры покрыта слоем жидкости, содержащей 2 \% белка.

Давление в плевральной толости ниже атмосферного, что обозначают как «отрицательное». «Отрицательность» этого давления сохраняется и три вдохе, и три выдохе. В случае нарушения герметичности плевральной толости (либо со стороны легкого, либо три ранении грудной клетки извне) давление в толости становится атмосферным и легкие спадаются.

13.3.1. Механизм вдоха

Вдох происходит без активного участия легких, так как какие-либо сократительные элементы в них отсутствуют.

В общем виде вдох осуществляется следующим образом. При сокращении наружных межреберных и межхрящевых мышц ребра принимают более горизонтальное положение, поднимаясь кверху, три этом нижний конец грудины отходит вперед. Благодаря движению ребер размеры грудной клетки увеличиваются в поперечном и продольном направлении. В результате сокращения мышечных волокон диафрагмы купол ее уплощается и опускается: органы брюшной толости оттесняются вниз, в стороны и вперед, в итоге объем грудной клетки увеличивается в вертикальном направлении. Так как плевральная полость замкнута, внутриплевральное давление, бывшее и до вдоха отрицательным (меньше атмосферного), становится еще более отрицательным. Давление, действующее на легкие изнутри, растягивает легкие, они пассивно следуют за увеличивающейся в размерах грудной клеткой. Дыхательная поверхность легких увеличивается, давление в них понижается. Это способствует поступлению воздуха в легкие (рис. 75).

При движении ребер окружность грудной клетки увеличивается: у мужчин на 7-10 см, у женщин - на 5-8 см. В покое отшсанные движения затрагивают только верхние 3-6 ребер.

При параличе межреберных мышц серьезных нарушений внешнего дьіхания нет, т. к. работает главная дькательная мьппца-диафрагма.

Диафрагма - крупная куполообразная мышца, отделяющая грудную полость от брюшной. В центральной сухожильной части этой мышцы сквозь нее проходят: пищевод, брюшная аорта, крупные вены, блуждающие нервы. При спокойном вдохе купол диафрагмы опускается на 1 см, при форсированном - на 9-10 см.

Легкие расширяются

Диафрагма сокр; щается и уплс щается

Легкие сокращаются

Диафрагма расслабляется и движется вверх

Рис. 75. Механизм дыхания

При повреждении диафрагмальных нервов (идущих из 2-7 шейных сегментов спинного мозга) наступает паралич дьжания. Парализованная диафрагма при вдохе смещается не вниз, а вверх - в связи с уменьшением внутригрудного давления, т. е. отмечается парадоксальное движение диафрагмы. Кроме того, движения диафрагмы ограничены при беременности, переедании, тесных корсетах и т. д. Помимо дыхания, диафрагма участвует в эксщльсивныгх актах: натуживании, кашле, рвоте, родах.

13.3.2. Механизм выдоха

В состоянии покоя выдох осуществляется пассивно за счет эластичности легких и, связанного с расслаблением мышечных волокон, подъема купола диафрагмы и опускания ребер. Дыхательная поверхность легких уменьшается, давление в них становится на 3-4 мм рт. ст. выше атмосферного, что вызывает выход воздуха из них в окружающую среду (рис. 75).

При форсированном дакании глубина выдоха усиливается с помощью мышц брюшного пресса и внутренних межреберных. Мышцы брюшного пресса сдавливают брюшную полость спереди и усиливают подъем диафрагмы. Внутренние межреберные мышцы смещают ребра вниз и тем самым уменьшают поперечное сечение грудной полости, а следовательно, и ее объем.

13.3.3. Роль сурфактанта в регуляции упругого сопротивления легких

На границе воздух - жидкость, небольшой слой которой покрывает изнутри поверхность альвеол, существуют силы поверхностного натяжения, стремящиеся уменьшить диаметр альвеол. Это уменьшение, во-первых, мешает заполнению альвеол воздухом при вдохе, а, во-вторых, уменьшает поверхность диффузии газов в кровь.

В легких существует вещество, снижающее силу поверхностного натяжения - сурфактант. Сурфактант - это липопротеид.

Существует сурфактантная система легких. Основными компонентами ее являются клетки легких - пневмоцигы, которые синтезируют фосфолшгщгные и белковые части сурфактанта.

На синтез сурфактанта влияют пары таких агрессивных газообразных веществ, как пары соляной кислоты, аммиака, спирта, запыленный воздух и сигаретный дым. Уже в первые часы вдыхания чистого кислорода выработка этого вещества резко уменьшается. Уменьшает ее также нахождение в гипоксической среде.

Механизм действия сурфактанта:

а) молекулы имеют гидрофобную часть, благодаря чему они собираются на поверхности альвеол;

б) молекулы взаимно отталкиваются, уменьшая силу поверхностного натяжения;

в) сила их отталкивания пропорциональна толщине слоя сурфактанта. В начале вдоха, когда радиус альвеолы невелик, а слой сурфактанта значительный, это вещество облегчает расширение альвеол при вдохе. В начале выдоха, когда слой сурфактанта тонкий, он уже не может помешать спадению альвеол;

г) сурфактант, обладая гидрофобностью, не позволяет плазме переходить в полость альвеол из капилляра.

Упругое сопротивление грудной клетки обусловлено упругостью ребер, особенно их хрящевых частей, и дыжательных мышц, особенно диафрагмы.

13.3.4. Изменения давления в плевральной полости и в легких при дыхании

Эти изменения наиболее полно поясняют механизм движения легких. За счет замкнутости плевральной полости, эластической тяги легких и сил поверхностного натяжения в этой полости всегда существует отрицательное давление (ниже атмосферного). Во время вдоха оно становится более отрицательным на 9 мм рт. ст. ниже атмосферного, во время выдоха - менее отрицательным на 6 мм рт. ст. ниже атмосферного, но отрицательным всегда.

В случае же нарушения герметичности грудной клетки при ранении, во время операции на органах грудной клетки давление здесь становится равным атмосферному, а легкие спадаются. Это явление - пневмоторакс. Для спасения жизни человека в этом случае необходимо растягивать легкие с помощью избыточного (по отношению к атмосферному) давления воздуха в процессе искусственного дыхания.

Отрицательное давление в плевральной полости неодинаково в верхних и нижних отделах - из-за действия тяжести легких внизу, в области основания легких, давление выше (плевральное давление менее отрицательно). Вследствие этого нижние отделы при вдохе легче растягиваются, и они лучше вентилируются при дыжании.

Верхние отделы легких вентилируются хуже.

13.3.5. Показатели внешнего дыхания

Показатели внешнего дыхания делятся на статические и динамические. Статические показатели демонстрируют потешдаальные возможности дыхания.

К ним относятся объемы и емкости (рис. 76).

1. Дыхательный объем (ДО) - объем воздуха, который человек может вдохнуть (выздохнуть) при спокойном дыхании.

2. Резервный объем вдоха (РОвд) - объем воздуха, который человек может вдохнуть сверх спокойного вдоха.

3. Резервный объем выдоха (РОвыд) - объем воздуха, который человек может выщохнуть дополнительно после спокойного выдоха.

4. Остаточный объем (00) - объем воздуха, которьгй остается в легких после возможно глубокого выдоха. Этот воздух находится в альвеолах, которые изолированы от полости легкого.

50-60 20-30 дет

Рис. 76. Легочные объемы и емкости. Величина жизненной емкости легких и остаточный объем (в правой части рисунка) зависят от пола и возраста

Суммы объемов формируют емкости:

1. Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) = РОвд+ДО + РОвыд характеризует возможности дыхательной системы при максимальной глубине дажания. ЖЕЛ - это возможный максимальный ДО.

2. Емкость вдоха (Е) = ДО + РОвд характеризует возможность наполнения легких воздухом при вдохе после спокойного выдоха.

3. Функциональная остаточная емкость (ФОЕ) = РОвьщ + ОО характеризует количество воздуха, остающееся в легких после спокойного выдоха.

4. Общая емкость легких (ОЕЛ) = РО + ОО + РО + ОО харак-

1 4 7 вд вид *

теризует количество воздуха, находящегося в легких при максимальном вдохе.

Определение статических показателейдыхания производится методом записи движения воздуха при дакании (спирографии) или спирометрии.

Спирометрия - определение статических показателей дыжания (объемов - кроме остаточного; емкостей - кроме ФОЕ и ОЕЛ) путем выдыхания воздуха через прибор, регистрирующий его количество (объем). В современных сухих крыгльчатых спирометрах воздух вращает воздушную турбинку, соединенную со стрелкой.

Спирография - графическая регистрация изменения объема легких при выполнении различных проб, нагрузок и т. п. Испытуемый ды1тгит через дьжателъньгй контур, изолированный от внешней среды и соединенный с регистратором объема вдыхаемого (выдыхаемого) воздуха. Для нивелировки накопления СО2 в дыхательном контуре предусмотрено поглощение этого газа химическими поглотителями.

Динамические показатели внешнего дыхания характеризуют реализацию потешшалъных возможностей дыхательной системы. Рассмотрим основные:

1. Минутный объем дыхания (МОД)=ДО х частота дыхания. Характеризует количество воздуха, поступившего в легкие (и удаляемого из них) при спокойном дыхании за 1 мин. В норме, при покое, МОД составляет 5-6 л/мин, при легкой физической работе увеличивается до 10-12 л/мин.

2. Максимальная вентиляция легких (МВЛ) = ДОмакс х частота дыхания макс. Характеризует количество воздуха, поступающего в легкие (и удаляемого из них) при форсированной глубине и частоте дыжания. В норме составляет 60-180 л/мин (зависит от пола, возраста, роста, тренированности).

3. Не весь воздух, поступающий в легкие, доходит до альвеол и участвует в газообмене. Существует так называемое мертвое пространство (МП) - это воздухоносные пути, вплоть до перехода бронхиол в альвеолы, которые непроницаемы для газов. Помимо указанного анатомического МП, есть и функциональное МП - это воздух, не участвующий в газообмене. В норме у взрослого человека объем МП составляет 150 мл. То есть до альвеол доходит лишь часть вдыхаемого воздуха. Например, при спокойном вдохе эта величина равна ДО - МП. С учетом этого, используется показатель альвеолярная вентиляция легких АВЛ= = (ДО - МП х частота дыхания). Отношение АВЛ/МОД х 100 характеризует эффективность дыжания. В норме она составляет 60-70 \%.

С учетом МП можно говорить, что неглубокое частое дыхание не эффективно. Для доказательства этого разберем два варианта дыхания: а) ДО = 400 мл, частота дыхания = 20; б) ДО = 1000 мл, частота дыхания = 8. Рассчитав МОД, в обоих случаях получаем величину 8000 мл. Однако, приняв МП = 150 мл и рассчитав АВЛ, получаем в случае а) АВЛ = (400 - 150) х 20 = 5000 мл, в то время как в случае б) АВЛ = (1000 - -150) х 8 = 6800 мл. Дыхание а) явно эффективнее.

Дыхание через трубку увеличивает МП, что затрудняет дыхание и заставляет форсировать его (увеличивать ДО). В случае предельных размеров трубки (рассчитайте сами) можно получить АВЛ = 0.

4. Коэффициент легочной вентиляции (КЛВ)

Характеризует степень обновления состава воздуха в легких при каждом вдохе: в конце предьідутцего выдоха в легких оставался воздух, равньгй ФОЕ. При новом вдохе в альвеолы поступило (ДО - МП) нового воздуха. Следовательно, указанный коэффициент показывает степень разбавления вновь поступившего воздуха в уже бывшем до того в альвеолах. В норме КЛВ = 1/7 - 1/9. Иными словами, обновление воздуха очень невелико. Это имеет положительное значение и способствует постоянству газового состава воздуха в альвеолах.