Дыхательная система самое главное. Органы дыхания человека: строение и функции

Дыхание, наравне с сердцебиением, - очевидный признак жизни. В организме, в принципе, нет «неважных» систем. Но, если газообмен с окружающей средой прекращается, достаточно нескольких минут, чтобы человек остался глубоким инвалидом или умер. С заболеваниями органов дыхания в течение жизни сталкивается каждый человек. Поэтому стоит иметь представление о строении и функциях данной системы.

Анатомия дыхательной системы

Путь вдыхаемого воздуха начинается в носу и оканчивается в легких, где и происходит газообмен: поглощение кислорода и отдача углекислого газа.

К дыхательным путям относят (сверху - вниз):

Носоглотку и ротоглотку (и полость рта);
Гортань;
Трахею (дыхательное горло);
Бронхи.

Специалисты отличают верхние и нижние дыхательные пути (ВДП и НДП). Граница, между ними, пролегает в месте разделения дыхательной и пищеварительной систем. В органах ВДП воздух прогревается (если требуется) и очищается от посторонних взвесей.

Функцию очистки выполняют волоски в ноздрях и слизистая оболочка. Пылинки, капельки влаги и микроорганизмы, содержащиеся на них, прилепляются к слизи. Поверхность слизистой покрывают реснички, которые движутся навстречу вдыхаемому воздуху. За счет такого колебания ресничек, слизь движется наверх, к ноздрям.

Гортань, трахея и бронхи относятся к НДП. Приходя в правое и левое легкое, бронхи начинают делиться, образуя 22-23 ответвления. Они, в свою очередь, ветвятся на бронхиолы, приходящие в альвеолярные ходы.

Легкие принято называть органами дыхания. Каждое покрыто плевральным мешком. Правое легкое делится (сверху - вниз) на 3 доли (верхняя, средняя и нижняя). Левое - только на две (потому, что к нему прилегают органы средостения). Доли делятся на сегменты, окруженные прослойками соединительной ткани. В составе каждого сегмента - около 80 долек.

Самый маленький функциональный элемент легкого - ацинус . Он состоит из дыхательных бронхиол, оканчивающихся альвеолярными ходами. Эти ходы покрыты альвеолами.

Принято говорить, что альвеола - это пузырек. На самом деле, она является полусферой или круглым выпячиванием стенки альвеолярного хода. Именно к ней подходят мельчайшие капилляры.

Здесь происходит газообмен : углекислый газ, принесенный венозной кровью, выделяется в полость альвеолы (и затем выдыхается), а кислород из воздуха всасывается в кровь, где связывается с белком гемоглобином (переносят эритроциты). После насыщения кислородом кровь становится артериальной и движется к сердцу.

Регуляция дыхания

Дышим мы рефлекторно, но можем осознанно менять частоту и глубину вдоха, задерживать дыхание. Кроме того, в регуляции процесса участвуют и другие системы (кровеносная, мышечная, органов чувств). Такие сложность и многообразие требуются для того, чтобы быстро приспосабливать дыхание под изменяющееся состояние внешней среды и самого организма. Например:

Если человек выходит из теплого помещения на мороз, глубина и частота дыхания меняются, чтобы воздух успевал прогреться. Оказавшись в облаке пыли или нырнув под воду, мы можем моментально задержать дыхание. Это важно для сохранения здоровья и жизни.
Когда человек тяжело физически трудится, мышцам требуется больше кислорода - дыхание становится более глубоким и частым.

Нарушения дыхания

Расстройства вентиляции легких:

Гипервентиляция - «чрезмерное дыхание». Может возникнуть, как компенсация при недостатке кислорода (например, в горах, снижении рабочего объема легких, пониженном артериальном давлении и так далее). Часто, при инфекционных заболеваниях, отравлениях, дыхательный центр оказывается возбужден, что приводит к усилению дыхательной функции.
Гиповентиляция - «недостаточное дыхание». Самые разные нарушения, от инфекций до сердечно-сосудистых патологий, могут тормозить дыхательную функцию.

Также, правое и левое легкое могут работать неодинаково. Например, при эмфиземе одного из них.

Одышка - симптом, сопровождающий множество патологий органов дыхания и болезней сердца. Дыхание при этом может быть учащенным (тахипноэ), замедленным (брадипноэ), глубоким или поверхностным. Различают затруднения фазы вдоха и выдоха, периодические остановки дыхания (апноэ).

Патологии дыхательных путей

Причинами болезней дыхательных путей могут стать:

Инфекции;
Аллергены;
Травмы;
Новообразования.

Из патологических явлений стоит отметить:

Спазмы;
Гиперемия (усиленный приток крови);
Отеки.

Во всех этих случаях просвет дыхательных путей сужается, что затрудняет дыхание (вплоть до удушья).

Отдельно стоит сказать об эмфиземе . Это состояние при котором альвеолы становятся менее эластичными, сильно растягиваются и не возвращаются к исходной форме. Такие изменения в ацинусах приводят к затруднению выдоха. Параллельно, как правило, протекает воспалительный процесс, разрушающий стенки альвеол. Субъективно, человек страдает от одышки. Объективно - нарушается газообмен, организм испытывает недостаток кислорода.

Нельзя обойти вниманием такие явления, как кашель и чихание . Эти акты являются рефлекторными (хотя взрослый человек может произвольно кашлять) и необходимы для очистки дыхательных путей. При раздражении соответствующих рецепторов происходит краткий (перед кашлем) или глубокий (перед чиханием)вдох, а затем форсированный выдох через рот или нос.

Обследования дыхательной системы

Одним из самых древних, но не потерявших актуальности методов обследования пациента является прослушивание его дыхания. Раньше врачам приходилось полагаться только на собственный слух, позже были разработаны приборы, позволяющие более четко различать звуки вдоха и выдоха - фонендоскопы. До сих пор, опытный специалист, полагаясь на прослушивание, может достаточно точно оценить состояние дыхательной системы.

При простуде важно, чтобы больного послушал врач. Если заболел ваш ребенок, никогда не пренебрегайте возможностью вызвать специалиста, который оценит, как дышит малыш . Дети не умеют эффективно произвольно откашливаться, поэтому при простуде им чаще грозят застойные явления.

Несколько любопытных фактов о дыхании

При кашле скорость выдыхаемого воздуха может достигать скорости звука, а при чихании - 150 км/час.
Легкие служат дополнительным резервуаром крови - примерно 9% процентов ее общего объема циркулирует в легочной ткани. Резкая кровопотеря может компенсироваться выбросом этой крови.
Различают грудное дыхание (преимущественно, за счет работы межреберных мышц) и брюшное (преимущественно, за счет диафрагмы). Грудью дышат в основном женщины. Второй тип дыхания более эффективен - оно наблюдается у детей, мужчин, людей, чья деятельность связана с физическим трудом. Певцы учатся дышать «животом» и «опираться» на диафрагму.
Правильно вдыхать воздух через нос. Только в этом случае он правильно очищается и согревается.
Мы вдыхаем неравномерно через обе ноздри. Одна всегда является «ведущей» и более расширена. Смена «ведущей» ноздри происходит, примерно, каждые 4 часа.

Система проведения воздуха через наш организм имеет сложное строение. Природой создан механизм доставки кислорода в легкие, где он проникает в кровь, чтобы была возможность осуществлять обмен газами между окружающей средой и всеми клетками нашего тела.

Под схемой дыхательной системы человека подразумевают дыхательные пути – верхние и нижние:

Верхние – это носовая полость, включая околоносовые пазухи, и гортань – голосообразующий орган.
Нижние – это трахея и бронхиальное дерево.
Органы дыхания – легкие.

Каждый из этих компонентов уникален в своих функциях. Вместе, все эти структуры работают, как один слаженный механизм.

Полость носа

Первая структура, через которую проходит воздух при вдохе – это нос. Его строение:

Каркас состоит из множества мелких костей, на которых крепятся хрящи. Именно от их формы и размера зависит внешний вид носа человека.
Его полость, согласно анатомии, с внешней средой сообщается через ноздри, тогда как с носоглоткой – через специальные отверстия в костной основе носа (хоаны).
На внешних стенках обеих половин носовой полости сверху вниз располагаются 3 носовых хода. Через отверстия в них носовая полость сообщается с околоносовыми пазухами и слезным протоком глаза.
Изнутри полость носа покрывает слизистая оболочка с однослойным эпителием. Она имеет множество волосков и ресничек. На этом участке воздух засасывается внутрь, а также согревается и увлажняется. Волоски, реснички и слой слизи в носу играют роль фильтра для воздуха, улавливая частицы пыли и задерживая микроорганизмы. В слизи, секретируемой эпителиоцитами, содержатся бактерицидные ферменты, которые способны уничтожать бактерии.

Еще одна важная функция носа – обонятельная. В верхних частях слизистой оболочки находятся рецепторы обонятельного анализатора. Эта область имеет отличную окраску от остальных слизистых.

Обонятельная зона слизистой оболочки окрашена в желтоватый цвет. От рецепторов в ее толще передается нервный импульс в специализированные зоны коры головного мозга, где и формируется ощущение запаха.

Околоносовые пазухи

В толще костей, которые берут участие в формировании носа, имеются пустоты, выстланные изнутри слизистой оболочкой – околоносовые пазухи. Они заполнены воздухом. Это заметно снижает вес костей черепа.

Носовая полость вместе с пазухами принимает участие в процессе образования голоса (воздух резонирует, и звук делается громче). Есть такие околоносовые пазухи:

Две верхнечелюстные (гайморовы) – внутри кости верхней челюсти.
Две лобные (фронтальные) – в полости лобной кости, над надбровными дугами.
Одна клиновидная – в основе клиновидной кости (она находится внутри черепа).
Полости внутри решетчатой кости.

Все эти пазухи сообщаются с носовыми ходами через отверстия и каналы. Это приводит к тому, что воспалительный экссудат из носа попадает в полость пазух. Болезнь быстро распространяется на близлежащие ткани. Вследствие этого развивается их воспаление: гайморит, фронтит, сфеноидит и этмоидит. Эти заболевания опасны своими последствиями: гной в запущенных случаях расплавляет стенки костей, попадая в полость черепа, вызывает при этом необратимые изменения в нервной системе.

Гортань

Пройдя через полость носа и носоглотку (или ротовую полость, если человек дышит через рот), воздух попадает в гортань. Это трубкообразный орган весьма сложной анатомии, который состоит из хрящей, связок и мышц. Именно здесь находятся голосовые связки, благодаря которым мы можем издавать звуки разной частоты. Функции гортани – проведение воздуха, образование голоса.

Строение:

Гортань располагается на уровне 4–6 шейных позвонков.
Переднюю ее поверхность образует щитовидный и перстневидный хрящи. Заднюю и верхнюю части – надгортанник и мелкие клиновидные хрящики.
Надгортанник представляет собой «крышку», которой закрывается гортань во время глотка. Это устройство нужно для того, чтобы еда не попадала в воздухоносные пути.
Изнутри гортань выстлана однослойным респираторным эпителием, клетки которого имеют тонкие ворсинки. Они двигаются, направляя слизь и частички пыли к глотке. Таким образом, происходит постоянное очищение воздухоносных путей. Только поверхность голосовых связок выстлана многослойным эпителием, это делает их более устойчивыми к повреждениям.
В толще слизистой оболочки гортани есть рецепторы. Когда эти рецепторы раздражаются инородными телами, избытком слизи или продуктами жизнедеятельности микроорганизмов, возникает рефлекторный кашель. Это защитная реакция гортани, направленная на очищение ее просвета.

Трахея

От нижнего края перстневидного хряща начинается трахея. Этот орган относят к нижним отделам дыхательных путей. Она заканчивается на уровне 5–6 грудных позвонков в месте ее бифуркации (раздвоения).

Строение трахеи:

Каркас трахеи образует 15–20 хрящевых полуколец. Сзади они соединены мембраной, которая прилежит к пищеводу.
В месте разделения трахеи на главные бронхи есть выступ слизистой оболочки, который отклоняется влево. Этот факт обуславливает то, что инородные тела, которые попадают сюда, чаще обнаруживаются в правом главном бронхе.
Слизистая оболочка трахеи имеет хорошую всасываемость. Это используется в медицине для совершения внутритрахеального введения лекарств, путем ингаляций.

Бронхиальное дерево

Трахея разделяется на два главных бронха – трубчатые образования, состоящие из хрящевой ткани, которые заходят в легкие. Стенки бронхов образуют хрящевые кольца и соединительнотканные перепонки.

Внутри легких бронхи делятся на долевые бронхи (второго порядка), те, в свою очередь, несколько раз раздваиваются на бронхи третьего, четвертого и т. д. до десятого порядка – терминальных бронхиол. Они дают начало респираторным бронхиолам – компонентам легочных ацинусов.

Респираторные бронхиолы переходят в дыхательные ходы. К этим ходам крепятся альвеолы – мешочки, заполненные воздухом. Именно на этом уровне происходит газообмен, сквозь стенки бронхиол воздух не может просочиться в кровь.

На протяжении всего дерева бронхиолы изнутри выстланы респираторным эпителием, а их стенка образована элементами хряща. Чем меньше калибр бронха, тем меньше в его стенке хрящевой ткани.

В мелких бронхиолах появляются гладкомышечные клетки. Это обуславливает способность бронхиол к расширению и сужению (в некоторых случаях даже спазмированию). Это происходит под действием внешних факторов, импульсов вегетативной нервной системы и некоторых фармацевтических препаратов.

Легкие

Дыхательная система человека также включает легкие. В толще тканей этих органов происходит газообмен между воздухом и кровью (внешнее дыхание).

Под путем простой диффузии кислород двигается туда, где его концентрация ниже (в кровь). По тому же принципу окись углерода выводится из крови.

Обмен газами через клетку осуществляется за счет разницы парциального давления газов в крови и полости альвеолы. Этот процесс основан на физиологической проницаемости стенок альвеол и капилляров к газам.

Это паренхиматозные органы, которые располагаются в грудной полости по бокам от средостения. В средостении находится сердце и крупные сосуды (легочный ствол, аорта, верхняя и нижняя полые вены), пищевод, лимфатические протоки, симпатические нервные стволы и другие структуры.

Грудная полость изнутри выстлана специальной оболочкой – плеврой, другой ее листок покрывает каждое легкое. В итоге образуется две замкнутых плевральных полости, в которых создается отрицательное (относительно атмосферного) давление. Это обеспечивает человека возможностью делать вдох.

С внутренней поверхности легкого располагается его ворота – сюда входят главные бронхи, сосуды и нервы (все эти структуры образуют корень легкого). Правое легкое человека состоит из трех долей, а левое – из двух. Это обусловлено тем, что место третьей доли левого легкого занимает сердце.

Паренхима легких состоит из альвеол – полостей с воздухом диаметром до 1 мм. Стенки альвеол образуются соединительной тканью и альвеолоцитами – специализированными клетками, которые способны пропускать через себя пузырьки кислорода и углекислого газа.

Изнутри альвеола покрыта тонким слоем вязкого вещества – сурфактантом. Эта жидкость начинает вырабатываться у плода на 7 месяце внутриутробного развития. Она создает в альвеоле силу поверхностного натяжения, что не дает ей спадаться при выдохе.

Вместе сурфактант, альвеолоцит, мембрана, на которой он лежит, и стенка капилляра образуют аэрогематический барьер. Через него не проникают микроорганизмы (в норме). Но если возникает воспалительный процесс (пневмония), стенки капилляров становятся проницаемы для бактерий.

Дыхательная система человека - совокупность органов и тканей, обеспечивающих в организме человека обмен газов между кровью и внешней средой.

Функция дыхательной системы:

поступление в организм кислорода;

выведение из организма углекислого газа;

выведение из организма газообразных продуктов метаболизма;

терморегуляция;

синтетическая: в тканях легких синтезируются некоторые биологически активные вещества: гепарин, липиды и др.;

кроветворная: в легких созревают тучные клетки и базофилы;

депонирующая: капилляры легких могут накапливать большое количество крови;

всасывательная: с поверхности легких легко всасываются эфир, хлороформ, никотин и многие другие вещества.

Дыхательная система состоит из легких и дыхательных путей.

Легочные сокращения осуществляются с помощью межреберных мышц и диафрагмы.

Дыхательные пути: носовая полость, глотка, гортань, трахея, бронхи и бронхиолы.

Легкие состоят из легочных пузырьков - альвеол .

Рис. Дыхательная система

Дыхательные пути

Носовая полость

Полости носа и глотки являются верхними дыхательными путями. Нос образован системой хрящей, благодаря которым носовые ходы всегда открыты. В самом начале носовых ходов располагаются мелкие волоски, которые задерживают крупные пылевые частицы вдыхаемого воздуха.

Носовая полость выстлана изнутри слизистой оболочкой, пронизанной кровеносными сосудами. Она содержит большое количество слизистых желез (150 желез/см2 слизистой оболочки). Слизь препятствует размножению микробов. Из кровеносных капилляров на поверхность слизистой оболочки выходит большое количество лейкоцитов-фагоцитов, которые уничтожают микробную флору.

Кроме того, слизистая оболочка может значительно изменяться в своем объеме. Когда стенки ее сосудов сокращаются, она сжимается, носовые ходы расширяются, и человек легко и свободно дышит.

Слизистая оболочка верхних дыхательных путей образована мерцательным эпителием. Движение ресничек отдельной клетки и всего эпителиального пласта строго координировано: каждая предыдущая ресничка в фазах своего движения опережает на определённый промежуток времени последующую, поэтому поверхность эпителия волнообразно подвижна - «мерцает». Движение ресничек помогает сохранять дыхательные пути в чистоте, удаляя вредные вещества.

Рис. 1. Мерцательный эпителий дыхательной системы

В верхней части носовой полости находятся органы обоняния.

Функция носовых ходов:

фильтрация микроорганизмов;

фильтрация пыли;

увлажнение и согревание вдыхаемого воздуха;

слизь смывает все отфильтрованное в желудочно-кишечный тракт.

Полость разделена решетчатой костью на две половины. Костные пластинки разделяют обе половины на узкие, сообщающиеся между собой ходы.

В полость носа открываютсяпазухи воздухоносных костей: гайморова, лобная и др. Эти пазухи называются придаточными пазухами носа . Они выстланы тонкой слизистой оболочкой, содержащей небольшое количество слизистых желез. Все эти перегородки и раковины, а также многочисленные придаточные полости черепных костей резко увеличивают объем и поверхность стенок носовой полости.

Придаточные пазухи носа

Придаточные пазухи носа (околоносовые синусы) - воздухоносные полости в костях черепа, сообщающиеся с полостью носа.

У человека различают четыре группы придаточных пазух носа:

верхнечелюстная (гайморова) пазуха - парная пазуха, расположенная в верхней челюсти;

лобная пазуха - парная пазуха, расположенная в лобной кости;

решётчатый лабиринт - парная пазуха, образованная ячейками решётчатой кости;

клиновидная (основная) - парная пазуха, расположенная в теле клиновидной (основной) кости.

Рис. 2. Околоносовые пазухи: 1 - лобные пазухи; 2 - ячейки решётчатого лабиринта; 3 - клиновидная пазуха; 4 - верхнечелюстные (гайморовы) пазухи.

До сих пор точно не известно значение околоносовых пазух.

Возможные функции околоносовых пазух:

уменьшение массы передних лицевых костей черепа;

механическая защита органов головы при ударах (амортизация);

термоизоляция корней зубов, глазных яблок и т.п. от температурных колебаний в полости носа при дыхании;

увлажнение и согревание вдыхаемого воздуха, благодаря медленному воздушному потоку в пазухах;

выполняют функцию барорецепторного органа (дополнительный орган чувств).

Гайморова пазуха (верхнечелюстная пазуха) - парная придаточная пазуха носа, занимающая практически всё тело верхнечелюстной кости. Изнутри пазуха выстлана тонкой слизистой оболочкой из мерцательного эпителия. В слизистой оболочке пазухи очень мало железистых (бокаловидных) клеток, сосудов и нервов.

Верхнечелюстная пазуха сообщается с полостью носа через отверстия на внутренней поверхности верхнечелюстной кости. В нормальном состоянии пазуха заполнена воздухом.

Нижняя часть глотки переходит в две трубки: дыхательную (спереди) и пищевод (сзади). Таким образом, глотка является общим отделом для пищеварительной и дыхательной системы.

Гортань

Верхнюю часть дыхательной трубки составляет гортань, расположенная в передней части шеи. Большая часть гортани также выстлана слизистой оболочкой из мерцательного (ресничного) эпителия.

Гортань состоит из подвижно соединенных между собой хрящей: перстневидного, щитовидного (образует кадык , или адамово яблоко) и двух черпаловидных хрящей.

Надгортанник прикрывает вход в гортань в момент глотания пищи. Передним концом надгортанник соединен с щитовидным хрящом.

Рис. Гортань

Хрящи гортани соединены между собой суставами, а промежутки между хрящами затянуты соединительнотканными перепонками.

При произношении звука голосовые связки сближаются до соприкосновения. Током сжатого воздуха из легких, надавливающим на них снизу, они на миг раздвигаются, после чего благодаря своей эластичности опять закрываются, пока напор воздуха не откроет их снова.

Возникающие таким образом колебания голосовых связок и дают звучание голоса. Высота звука регулируется степенью натяжения голосовых связок. Оттенки голоса зависят как от длины и толщины голосовых связок, так и от строения полости рта и полости носа, которые играют роль резонаторов.

К гортани снаружи прилегает щитовидная железа.

Спереди гортань защищена передними мышцами шеи.

Трахея и бронхи

Трахея - дыхательная трубка длиной около 12 см.

Она составлена из 16-20 хрящевых полуколец, которые не смыкаются сзади; полукольца предотвращают спадание трахеи во время выдоха.

Задняя часть трахеи и промежутки между хрящевыми полукольцами затянуты соединительнотканной перепонкой. Позади трахеи лежит пищевод, стенка которого во время прохождения пищевого комка слегка выпячивается в ее просвет.

Рис. Поперечный срез трахеи: 1 - мерцательный эпителий; 2 - собственный слой слизистой оболочки; 3 - хрящевое полукольцо; 4 - соединительнотканная перепонка

На уровне IV-V грудных позвонков трахея делится на два крупных первичных бронха , отходящих в правое и левое легкие. Это место деления носит название бифуркации (разветвления).

Через левый бронх перегибается дуга аорты, а правый огибается идущей сзади наперед непарной веной. По выражению старых анатомов, "дуга аорты сидит верхом на левом бронхе, а непарная вена - на правом".

Хрящевые кольца, расположенные в стенках трахеи и бронхах, делают эти трубки упругими и неспадающимися, благодаря чему воздух по ним проходит легко и беспрепятственно. Внутренняя поверхность всего дыхательного пути (трахеи, бронхов и части бронхиол) покрыта слизистой оболочкой из многорядного мерцательного эпителия.

Устройство дыхательных путей обеспечивает согревание, увлажнение и очищение поступающего со вдохом воздуха. Частицы пыли мерцательным эпителием продвигаются кверху и с кашлем и чиханием удаляются наружу. Микробы обезвреживаются лимфоцитами слизистой оболочки.

Легкие

Легкие (правое и левое) находятся в грудной полости под защитой грудной клетки.

Плевра

Легкие покрыты плеврой .

Плевра - тонкая, гладкая и влажная, богатая эластическими волокнами серозная оболочка, одевающая каждое из легких.

Различают легочную плевру , плотно срощенную с тканью легкого, и пристеночную плевру , выстилающий изнутри стенки грудной клетки.

У корней легких легочная плевра переходит в пристеночную. Таким образом, вокруг каждого легкого образуется герметически замкнутая плевральная полость, представляющая узкую щель между легочной и пристеночной плеврой. Плевральная полость заполнена небольшим количеством серозной жидкости, играющей роль смазки, облегчающей дыхательные движения легких.

Рис. Плевра

Средостение

Средостение - пространство между правым и левым плевральными мешками. Оно ограничено спереди грудиной с реберными хрящами, сзади - позвоночником.

В средостении располагается сердце с крупными сосудами, трахея, пищевод, вилочковая железа, нервы диафрагмы и грудной лимфатический проток.

Бронхиальное дерево

Глубокими бороздами правое легкое разделено на три доли, а левое - на две. У левого легкого на стороне, обращенной к срединной линии, имеется углубление, которым оно прилежит к сердцу.

В каждое легкое с внутренней стороны входят толстые пучки, состоящие из первичного бронха, легочной артерии и нервов, а выходят по две легочные вены и лимфатические сосуды. Все эти бронхиально-сосудистые пучки, вместе взятые, образуют корень легкого . Вокруг легочных корней расположено большое количество бронхиальных лимфатических узлов.

Входя в легкие, левый бронх делится на две, а правый - на три ветви по числу легочных долей. В легких бронхи образуя так называемое бронхиальное дерево. С каждой новой «веточкой» диаметр бронхов уменьшается, пока они не становятся совсем микроскопическимибронхиолами с диаметром в 0,5 мм. В мягких стенках бронхиол имеются гладкие мышечные волокна и нет хрящевых полуколец. Таких бронхиол насчитывается до 25 миллионов.

Рис. Бронхиальное дерево

Бронхиолы переходят в ветвистые альвеолярные ходы, которые оканчиваются легочными мешочками, стенки которых усыпаны вздутиями - легочными альвеолами. Стенки альвеол пронизаны сетью капилляров: в них происходит газообмен.

Альвеолярные ходы и альвеолы обвиты множеством упругих соединительнотканных и эластических волокон, которые составляют также основу мельчайших бронхов и бронхиол, благодаря чему легочная ткань легко растягивается во время вдоха и снова спадается во время выдоха.

Альвеолы

Альвеолы образованы сетью тончайших эластических волокон. Внутренняя поверхность альвеол выстланы однослойным плоским эпителием. Стенки эпителия вырабатывают сурфактант - поверхностно-активное вещество, выстилающее изнутри альвеолы и препятствующее их спаданию.

Под эпителием легочных пузырьков залегает густая сеть капилляров, на которые разбиваются конечные ветви легочной артерии. Через соприкасающиеся стенки альвеол и капилляров происходит газообмен при дыхании. Попав в кровь, кислород связывается с гемоглобином и разносится по всему организму, снабжая клетки и ткани.

Рис. Альвеолы

Рис. Газообмен в альвеолах

До рождения плод через легкие не дышит и легочные пузырьки находятся в спавшемся состоянии; после рождения с первым же вдохом альвеолы раздуваются и остаются расправленными на всю жизнь, сохраняя в себе некоторое количество воздуха даже при самом глубоком выдохе.

Площадь газообмена

Полнота газообмена обеспечивается огромной поверхностью, через которую он происходит. Каждый легочный пузырек представляет собой эластический мешочек размером 0,25 миллиметра. Количество же легочных пузырьков в обоих легких достигает 350 млн. Если представить, что все легочные альвеолы растянуты и образуют один пузырь с гладкой поверхностью, то диаметр этого пузыря будет равен 6 м, его вместимость будет более 50м3, а внутренняя поверхность составит 113м2 и, таким образом, будет приблизительно в 56 раз больше всей кожной поверхности тела человека.

Трахея и бронхи в дыхательном газообмене не участвуют, а являются только воздухо-проводящими путями.

Физиология дыхания

Все процессы жизнедеятельности протекают при обязательном участии кислорода, т. е. являются аэробными. Особенно чувствительной к кислородной недостаточности является ЦНС и, прежде всего, корковые нейроны, которые в бескислородных условиях погибают раньше других. Как известно, период клинической смерти не должен превышать пяти минут. В противном случае, в нейронах коры головного мозга развиваются необратимые процессы.

Дыхание - физиологический процесс обмена газов в легких и тканях.

Весь процесс дыхания можно разделить на три основных этапа:

легочное (внешнее) дыхание : газообмен в капиллярах легочных пузырьков;

транспорт газов кровью;

клеточное (тканевое) дыхание : газообмен в клетках (ферментатвное окисление питательных веществ в митохондриях).

Рис. Легочное и тканевое дыхание

Эритроциты содержат гемоглобин, сложный железосодержащий белок. Этот белок способен присоединять к себе кислород и углекислый газ.

Проходя по капиллярам легких, гемоглобин присоединяет к себе 4 атома кислорода, превращаясь в оксигемоглобин. Эритроциты транспортируют кислород из легких в ткани организма. В тканях происходит освобождение кислорода (оксигемоглобин превращается в гемоглобин) и присоединение углекислого газа (гемоглобин превращается в карбогемоглобин). Далее эритроциты транспортируют углекислый газ к легким для удаления из организма.

Рис. Транспортная функция гемоглобина

Молекула гемоглобина образует стойкое соединение с оксидом углерода II (угарным газом). Отравление угарным газом приводит к гибели организма в связи с кислородной недостаточностью.

Механизм вдоха и выдоха

Вдох - является активным актом, так как осуществляется при помощи специализированных дыхательных мышц.

К дыхательным мышцам относятся межреберные мышцы и диафрагма. При глубоком вдохе используются мышцы шеи, груди и пресса.

Сами легкие мышц не имеют. Они не способны самостоятельно растягиваться и сокращаться. Легкие лишь следуют за грудной клеткой, которая расширяется благодаря диафрагме и межреберным мышцам.

Диафрагма во время вдоха опускается на 3 - 4 см, вследствие чего объем грудной клетки увеличивается на 1000 - 1200 мл. Кроме того диафрагма отодвигает нижние ребра к периферии, что также ведет к увеличению емкости грудной клетки. Причем, чем сильнее сокращения диафрагма, тем больше увеличивается объем грудной полости.

Межреберные мышцы, сокращаясь, приподнимают ребра, что также вызывает увеличение объема грудной клетки.

Легкие, следуя за растягивающейся грудной клеткой, сами растягиваются, и давление в них падает. В результате создается разность между давлением атмосферного воздуха и давлением в легких, воздух устремляется в них - происходит вдох.

Выдох , в отличие от вдоха, является пассивным актом, так как в его осуществлении не принимают участие мышцы. При расслаблении межреберных мышц ребра под действием силы тяжести опускаются; диафрагма, расслабляясь поднимается, занимая свое привычное положение, - объем грудной полости уменьшается - легкие сокращаются. Происходит выдох.

Легкие находятся в герметически закрытой полости, образованной легочной и пристеночной плеврой. В плевральной полости давление ниже атмосферного ("отрицательное”). За счет отрицательного давления легочная плевра плотно прижимается к пристеночной.

Уменьшение давления в плевральном пространстве является основной причиной увеличения объема легких во время вдоха, то есть является той силой, которая и растягивает легкие. Так, во время увеличения объема грудной клетки давление в межплевральном образовании уменьшается и, вследствие разности давлений, воздух активно поступает в легкие и увеличивает их объем.

Во время выдоха давление в плевральной полости возрастает, и, в силу разности давлений, воздух выходит, легкие спадаются.

Грудное дыхание осуществляется преимущественно за счет наружных межреберных мышц.

Брюшное дыхание осуществляется за счет диафрагмы.

У мужчин отмечается брюшной тип дыхания, а у женщин - грудной. Однако независимо от этого и мужчины, и женщины дышат ритмично. С первого часа жизни ритм дыхания не нарушается, изменяется лишь его частота.

Новорожденный ребенок дышит 60 раз в минуту, у взрослого человека частота дыхательных движений в покое составляет около 16 - 18. Однако во время физической нагрузки, эмоционального возбуждения или при повышении температуры тела частота дыхания может значительно увеличиваться.

Жизненная емкость легких

Жизненная емкость легких (ЖЕЛ ) - это максимальное количество воздуха, которое может поступить и вывестись из легких во время максимального вдоха и выдоха.

Жизненная емкость легких определяется прибором спирометром .

У взрослого здорового человека ЖЕЛ меняется в пределах от 3500 до 7000 мл и зависит от пола и от показателей физического развития: например, объема грудной клетки.

ЖЕЛ состоит из нескольких объемов:

Дыхательный объем (ДО) - это количество воздуха, которое поступает и выводится из легких при спокойном дыхании (500-600 мл).

Резервный объем вдоха (РОВ ) - это максимальное количество воздуха, которое может поступить в легкие после спокойного вдоха (1500 - 2500 мл).

Резервный объем выдоха (РОВ) - это максимальное количество воздуха, которое может вывестись из легких после спокойного выдоха(1000 - 1500 мл).

Регуляция дыхания

Дыхание регулируется нервными и гуморальными механизмами, которые сводятся к обеспечению ритмической деятельности дыхательной системы (вдох, выдох) и адаптационных дыхательных рефлексов, то есть изменению частоты и глубины дыхательных движений, имеющих место при изменяющихся условиях внешней среды или внутренней среды организма.

Ведущим дыхательным центром, как было установлено Н. А. Миславским в 1885 году, является дыхательный центр, расположенный в области продолговатого мозга.

Дыхательные центры обнаружены в области гипоталамуса. Они принимают участие в организации более сложных адаптационных дыхательных рефлексов, необходимых при изменении условий существования организма. Кроме того, дыхательные центры размещаются и в коре головного мозга, осуществляя высшие формы адаптационных процессов. Наличие дыхательных центров в коре головного мозга доказывается образованием дыхательных условных рефлексов, изменениями частоты и глубины дыхательных движений, имеющих место при различных эмоциональных состояниях, а также произвольными изменениями дыхания.

Вегетатвная нервная система иннервирует стенки бронхов. Их гладкая мускулатура снабжена центробежными волокнами блуждающих и симпатических нервов. Блуждающие нервы вызывают сокращение бронхиальной мускулатуры и сужение бронхов, а симпатические нервы расслабляют бронхиальную мускулатуру и расширяют бронхи.

Гуморальная регуляция: вдох осуществляется рефлекторно в ответ на повышение концентрацию углекислого газа в крови.

Похожая информация.

(АНАТОМИЯ )

Дыхательная система объединяет органы, которые выполняют воздухоносную (полость рта, носоглотка, гортань, трахея, бронхи) и дыхательную, или газообменную (легкие), функции.

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

Характерной особенностью строения дыхательных путей является наличие хрящевой основы в их стенках, в результате чего они не спадаются. Внутренняя поверхность дыхательных путей покрыта слизистой оболочкой, которая выстлана мерцательным эпителием и содержит значительное количество желез, выделяющих слизь. Реснички эпителиальных клеток, двигаясь против ветра, выводят наружу вместе со слизью и инородные тела.

Дыхание - совокупность постоянно протекающих в живом организме физиологических процессов, в результате которых он поглощает из окружающей среды кислород и выделяет углекислый газ и воду. Дыхание обеспечивает газообмен в организме, являющийся необходимым звеном обмена веществ. В основе дыхания лежат процессы окисления органических веществ - углеводов, жиров и белков, в результате чего освобождается энергия, обеспечивающая жизнедеятельность организма.

Вдыхаемый воздух через воздухоносные пути (полость носа, гортань, трахея, бронхи ) достигает легочных пузырьков (альвеол), через стенки которых, обильно оплетенных кровеносными капиллярами, происходит газообмен между воздухом и кровью.

У человека (и позвоночных животных) процесс дыхания состоит из трех взаимосвязанных этапов:

внешнего дыхания,
переноса газов кровью и
тканевого дыхания.

Сущность внешнего дыхания заключается в обмене газами между внешней средой и кровью, происходящем в специальных дыхательных органах - в легких. Из внешней среды в кровь поступает кислород, а из крови выделяется наружу углекислый газ (поверхностью тела, т. е. через кожу, обеспечивается только 1-2% всего газообмена).
Смена воздуха в легких достигается ритмичными дыхательными движениями грудной клетки, осуществляемыми специальными мышцами, благодаря чему получается поочередное увеличение и уменьшение объема грудной полости. У человека грудная полость при вдохе увеличивается в трех направлениях: передне-заднем и боковом - за счет поднятия и вращения ребер, и в вертикальном - за счет опускания грудобрюшной преграды (диафрагмы).

В зависимости от того, в каком направлении преимущественно увеличивается объем грудной клетки, различают:

грудной,
брюшной и
смешанный типы дыхания.

При дыхании легкие пассивно следуют за грудными стенками, расширяясь при вдохе и спадаясь при выдохе.
Общая площадь поверхности легочных альвеол у человека равна в среднем 90 м 2 . Человек (взрослый) в состоянии покоя делает. 16-18 дыхательных циклов (т. е. вдохов и выдохов) в 1 мин.
При каждом вдохе в легкие входит примерно 500 мл воздуха, который называется дыхательным . При максимальном вдохе человек может вдохнуть еще около 1500 мл т. наз. дополнительного воздуха . Если после спокойного выдоха сделать дополнительный усиленный выдох, то выводится еще 1500 мл т. наз. резервного воздуха .
Дыхательный, дополнительный и резервный воздух составляют в сумме жизненную емкость легких .
Однако и после самого усиленного выдоха в легких все еще остается 1000-1500 мл остаточного воздуха.

Минутный объем дыхания или вентиляция легких, колеблется в зависимости от потребности организма в кислороде и составляет у взрослого человека в покое 5-9 л воздуха в 1 мин.
Во время физической работы, когда резко возрастает потребность организма в кислороде, вентиляция легких увеличивается до 60- 80 л в 1 мин., а у тренированных спортсменов даже до 120 л в мин. При старении организма уменьшается обмен веществ, уменьшается и размер; вентиляции легких. При повышении температуры тела частота дыхания несколько возрастает и при некоторых заболеваниях достигает 30-40 в 1 мин.; при этом глубина дыхания уменьшается.

Регуляция дыхания осуществляется дыхательным центром в продолговатом мозгу центральной нервной системой. У человека, помимо этого, в регуляции дыхания играет большую роль кора головного мозга.

Газообен происходит в альвеолах легких. Чтобы попасть в альвеолы легких, воздух при дыхании проходит по так называемым дыхательным путям: он проникает сначала в носовую полость, далее в глотку, которая является общим путем для воздуха и для пищи, поступающей в нее из полости рта: затем воздух движется по чисто дыхательной системе – гортани, дыхательному горлу, бронхам. Бронхи, постепенно разветвляясь, доходит до микроскопических бронхиол, из которых воздух попадает в легочные альвеолы.

Тканевое дыхание - сложный физиологический процесс, проявляющийся в потреблении клетками и тканями организма кислорода и в образовании ими углекислоты. В основе тканевого дыхания лежат окислительно-восстановительные процессы, сопровождающиеся освобождением энергии. За счет этой энергии осуществляются все жизненные процессы - непрерывное обновление, рост и развитие тканей, секреции желез, сокращение мышц и т. д.

НОС И НОСОВАЯ ПОЛОСТЬ – начальная часть дыхательных путей и орган обоняния.
Нос построен из парных носовых костей и носовых хрящей, придающих ему внешнюю форму.
Носовая полость расположена в центре лицевого скелета и представляет выстланный слизистой оболочкой костный канал, идущий от отверстий (ноздрей) до хоан, соединяющих его с носоглоткой.
Носовая перегородка разделяет носовую полость на правую и левую половины.
Характерными для носовой полости являются придаточные пазухы – полости в соседних костях (верхнечелюстной, лобной, решетчатой), которые сообщаются с носовой полостью посредством отверстий и каналов.

Слизистая оболочка, выстилающая носовой канал, состоит из реснитчатого эпителия; волоски его имеют постоянные колебательные движения в направлении входа в нос, что преграждает доступ в дыхательные пути мелким угольным, пылевым и др. частичкам, вдыхаемым с воздухом. Воздух, поступающий в носовую полость, согревается в ней благодаря обилию кровеносных сосудов в слизистой оболочке носовой полости и согретому воздуху придаточных пазух. Это предохраняет дыхательные пути от непосредственного воздействия внешней низкой температуры. Вынужденное дыхание через рот (напр, при искривлении носовой перегородки, при полипах носа) обусловливает возможность возникновения инфекции дыхательных путей.

ГЛОТКА – часть пищеварительной и дыхательной трубки, расположенная между носовой и ротовой полостью вверху и гортанью и пищеводом внизу.
Глотка представляет собой трубку, основу которой составляет мышечный слой. Глотка выстлана слизистой оболочкой, а снаружи покрыта соединительнотканным слоем. Глотка лежит впереди шейного отдела позвоночника вниз от черепа до 6-го шейного позвонка.
Самый верхний отдел глотки – носоглотка – лежит позади носовой полости, которая открывается в него хоанами; это путь для поступления в глотку вдыхаемого через нос воздуха.

При акте глотания дыхательные пути изолируются: мягкое небо (небная занавеска) поднимается и, прижимаясь к задней стенке глотки, отделяет носоглотку от средней части глотки. Специальные мышцы подтягивают глотку кверху и кпереди; благодаря этому подтягивается кверху и гортань, и корень языка придавливает надгортанник, который таким образом закрывает вход в гортань, препятствуя попаданию пищи в дыхательные пути.

ГОРТАНЬ – начало дыхательного горла (трахеи), включающее голосовой аппарат. Гортань расположена на шее.
Строение гортани имеет сходство с устройством духовых так называемых язычковых музыкальных инструментов: в гортани находится суженное место – голосовая щель, в который выталкиваемый из легких воздух приводит в колебание голосовые связки, играющие ту же роль, какую в инструменте играет язычок.

Гортань расположена на уровне 3-6-го шейных позвонков, гранича сзади с пищеводом и сообщаясь с глоткой отверстием, называемым входом в гортань. Внизу гортань переходит в дыхательное горло.
Основание гортани образует имеющий кольцевидную форму перстневидный хрящ, соединяющийся внизу с трахеей. На перстневидном хряще, подвижно соединяясь с ним суставом, расположен самый крупный хрящ гортани – щитовидный хрящ, состоящий из двух пластинок, которые соединяясь впереди под углом, образуют хорошо видный у мужчин выступ на шее – кадык.

На перстневидном хряще, также соединяясь с ним суставами, расположены симметрично 2 черпаловидных хряща, несущих каждый на своей верхушке по маленькому санториниевому хрящу. Между каждым из них и внутренним углом щитовидного хряща натянуты 2 истинные голосовые связки , ограничивающие голосовую щель.
Длина голосовых связок у мужчин 20-24мм, у женщин – 18-20мм. Короткие связки дают более высокий голос, чем длинные.
При дыхании голосовые связки расходятся, и голосовая щель принимает форму треугольника, обращенного вершиной вперед.

ДЫХАТЕЛЬНОЕ ГОРЛО (Трахея) – следующая за гортанью дыхательного пути, через который воздух проходит к легким.
Дыхательное горло начинается на уровне 6-го шейного позвонка и представляет трубку, состоящую из 18-20 неполных хрящевых колец, замыкающихся сзади гладкими мышечными волокнами, вследствие чего задняя стенка её мягка и уплощена. Это дает возможность лежащему позади нее пищеводу расширяться во время прохождения по нему пищевого комка при глотании. Пройдя в грудную полость, дыхательное горло делится на уровне 4-го грудного позвонка на 2 бронха, идущие к правому и левому легкому.

БРОНХИ - ветви дыхательного горла (трахеи), через которые при дыхании в легкие поступает и из легких выдыхается воздух.
Трахея в грудной полости делится на правый и левый первичные бронхи , которые входят соответственно в правое и левое легкое: последовательно делясь на все более мелкие вторичные бронхи. Они образуют бронхиальное дерево, составляющее плотную основу легкого. Диаметр первичных бронхов - 1,5-2 см.
Мельчайшие бронхи - бронхиолы, имеют микроскопические размеры и представляют конечные отделы воздухопроводящих путей, на концах которых расположена собственно дыхательная ткань легкого, образованная альвеолами.

Стенки бронхов образованы хрящевыми кольцами и гладкими мышцами. Хрящевые кольца обусловливают неподатливость бронхов, неспадение их и беспрепятственное движение воздуха при дыхании. Внутренняя поверхность бронхов (как и других отделов дыхательных путей) выстлана слизистой оболочкой с мерцательным эпителием: клетки эпителия снабжены ресничками.

ЛЁГКИЕ представляют парный орган. Они заключены в грудной клетке и расположены по сторонам от сердца.
Каждое легкое имеет форму конуса, широкое основание которого обращено вниз к грудобрюшной преграде (диафрагме), наружная поверхность- к ребрам, образующим наружную стенку грудной клетки, внутренняя поверхность охватывает сердечную сорочку с заключенным в ней сердцем. Верхушка легкого выступает над ключицей. Средние размеры лёгкого взрослого человека: высота правого 17,5 см, левого - 20 см, ширина при основании правого легкого 10 см, левого - 7 см. Легкие имеют пушистую консистенцию, т. к. заполнены воздухом. С внутренней поверхности, в ворота легкого, входят бронх, сосуды и нервы.

Бронх проводит в легкие воздух, поступающий через носовую (ротовую) полость, в гортань и трахею. В лёгких бронх постепенно делится на более мелкие вторичные, третичные и т. д. бронхи, составляя как бы хрящевой остов легкого; конечным ветвлением бронхов является проводящая бронхиола; она целится на альвеолярные ходы, стенки которых усеяны легочными пузырьками - альвеолами.

От сердца в лёгкие идут легочные артерии, несущие насыщенную углекислым газом венозную кровь. Легочные артерии делятся параллельно бронхам и в конечном счете распадаются на капилляры, охватывающие своей сетью альвеолы. Обратно из альвеол капилляры постепенно собираются в вены, которые выходят из легких в виде легочных вен, поступающих в левую половину сердца и несущих насыщенную кислородом артериальную кровь.

Газообмен между внешней средой и организмом происходит в альвеолах.
В полость альвеол поступает содержащий кислород воздух, а к стенкам альвеол притекает кровь. При поступлении в альвеолы воздуха они растягиваются и, наоборот, спадаются, когда воздух выходит из лёгкого.
Благодаря тончайшей стенке альвеол здесь легко происходит газообмен - поступление в кровь кислорода из вдыхаемого воздуха и отдача в него углекислого газа из крови; происходит очищение крови, она становится артериальной и разносится далее через сердце в ткани и органы тела, в которых отдает кислород и воспринимает углекислый газ.

Каждое легкое одето оболочкой - плеврой, переходящей с легких на стенки грудной клетки; таким образом легкое заключено в замкнутый плевральный мешок, образованный пристеночным листком плевры. Между легочным и пристеночным листками плевры имеется узкая щель, содержащая небольшое количество жидкости. При дыхательных движениях грудной клетки полость плевры (вместе с грудной клеткой) расширяется, а опускающаяся диафрагма удлиняет ее верхне-нижний размер. Ввиду того что щель между листками плевры безвоздушна, расширение грудной клетки вызывает в полости плевры отрицательное давление, растягивает ткань легкого, которое таким образом засасывает через воздухоносные пути (рот - трахея -бронхи) атмосферный воздух, поступающий в альвеолы.

Расширение грудной клетки при вдохе является активным и совершается при помощи дыхательных мышц (межреберных, лестничных, брюшных); спадение ее при выдохе происходит пассивно и при содействии эластичных сил ткани самого легкого. Плевра обеспечивает скольжение легкого в грудной полости при дыхательных движениях.