Дыхание у человека

Взрослый человек, находясь в состоянии покоя, совершает в среднем 14 дыхательных движений в минуту. Вместе с тем, частота дыхания может претерпевать значительные колебания (от 10 до 18 за минуту). У детей частота дыхания составляет 20-30 дыхательных движений в минуту; у грудных детей — 30-40; у новорождённых — 40-60.

В течение одного вдоха (в спокойном состоянии) в лёгкие поступает 400—500 мл воздуха. Этот объём воздуха называется дыхательным объёмом (ДО). Такое же количество воздуха поступает из лёгких в атмосферу в течение спокойного выдоха. Максимально глубокий вдох составляет около 2000 мл воздуха. Максимальный выдох также составляет около 2000 мл.

После максимального выдоха в лёгких остаётся воздух в количестве около 1500 мл, называемый остаточным объёмом лёгких. После спокойного выдоха в лёгких остаётся примерно 3000 мл. Этот объём воздуха называется функциональной остаточной ёмкостью (ФОЁ) лёгких.

Благодаря ФОЁ в альвеолярном воздухе поддерживается относительно постоянное соотношение содержания кислорода и углекислого газа, так как ФОЁ в несколько раз больше ДО. Только 2/3 ДО достигает альвеол, который называется объёмом альвеолярной вентиляции.
Взрослый человек (при дыхательном объёме 0,5 литра и частоте 14 дыхательных движений в минуту) пропускает через лёгкие 7 литров воздуха в минуту. В состоянии физической нагрузки минутный объём дыхания может достигать 120 литров в минуту.

Соотношение вдоха и выдоха по времени 1:2 — 1:3.

Без дыхания человек обычно может прожить до 5-7 минут, после чего наступают потеря сознания, необратимые изменения в мозге и смерть.
Дыхание — одна из немногих способностей организма, которая может контролироваться сознательно и неосознанно. При частом и поверхностном дыхании возбудимость нервных центров повышается, а при глубоком — наоборот, снижается. Люди с ослабленной нервной системой дышат на 12 % чаще, чем люди с сильной нервной системой.

Виды дыхания: глубокое и поверхностное, частое и редкое, верхнее, среднее (грудное) и нижнее (брюшное).

Особые виды дыхательных движений наблюдаются при икоте и смехе.

Акт вдоха

Дыхание – это совокупность процессов, обеспечивающих оптимальное содержание кислорода и углекислого газа в артериальной крови. В покое за каждую минуту в среднем организм человека получает 250-300 мл кислорода и выделяет 200-250 мл углекислого газа.

При физической нагрузке большой мощности потребность в кислороде возрастает (максимальное потребление кислорода – МПК) у нетренированных людей достигает до 2-3 л/мин. а у тренированных – 4 - 6 л/мин. Дыхание включает пять процессов (рис. 54):

внешнее дыхание, или вентиляция лёгких – обмен воздуха между альвеолами лёгких и атмосферой; 2) обмен газов в лёгких – диффузия кислорода из альвеол в кровь и углекислого газа из крови в альвеолу; 3) транспорт газов – процесс переноса кислорода от лёгких к тканям и углекислого газа от тканей к легким; 4) обмен газов в тканях – диффузия кислорода из крови в ткани и углекислого газа из тканей в кровь; 5) внутриклеточное дыхание – биологическое окисление питательных веществ. Первые четыре процесса изучают физиологи, а последний процесс – биохимиками.

При вентиляции легких происходит обмен альвеолярного воздуха с атмосферным. Этот процесс осуществляется за счет вдоха и выдоха. Вдох – это активный процесс (происходит при участии дыхательных мышц) при котором атмосферный воздух заходит в альвеолы. В акте вдоха участвуют две дыхательные мышцы: наружняя межреберная и диафрагма. В зависмости от участия мышцы различают три типа дыхания: 1) грудной, или реберный тип дыхания – при этом в акте вдоха участвуют наружние межреберные мышцы; 2) брюшной, или диафрагмальный тип дыхания – при этом в акте вдоха участвует диафрагма; 3) смешанный тип дыхания.

Механизм вдоха. При грудном типе дыхания – сокращение наружней межреберной мышцы приводит к подъему ребер и увеличеню объема грудной полости. При этом уменьшается внутриплевральное давление, что приводит к растяжению лёгких и уменьшению внутриальвеолярного давления, в результате чего воздух из атмосферы поступает в легкие. При брюшном типе дыхания – при сокращении диафрагмы она уплощается, что также приводит к увеличению объема грудной полости в вертикальном направлении.

Спокойный выдох процесс пассивный, так как при этом не участвуют дыхательные мышцы: при грудном типе дыхания расслабление наружней межреберной мышцы приводит к опусканию ребер, за счет чего уменьшается объем грудной полости, увеличивается внутриплевральное давление и легкие сжимаются – увеличивается внутриальвеолярное давление и воздух из альвеол выходит в атмосферу. При брюшном типе дыхания расслабление диафрагмы приводит к увеличению ее купола, происходит уменьшение объема грудной полости, что приводит к увеличению внутриплеврального давления. При глубоком выдохе (форсированном) принимают участие дыхательные мышцы. При грудном типе дыхания происходит сокращение внутренних межреберных мышц. При этом ребра максимально опускаются и грудная полость максимально уменьшается, что приводит к максимальному уменьшению внутриплеврального давления, легкие максимально сжимаются и осуществляется максимальный выход альвеолярного воздуха в атмосферу – глубокий выдох. При брюшном типе дыхания происходит сокращение мышц брюшного преса (прямые и косые мышцы живота), увеличивается внутрибрюшное давление, что приводит к увеличению купола диафрагмы, уменьшается объем грудной полости. частота дыхания – количество дыхательных циклов в одну минуту. В норме 16-18 (у спортсменов 10-12);

легочные объемы – различают четыре легочных объема: а) дыхательный объем (ДО) – количество воздуха, который человек вдыхает и выдыхает при спокойном дыхании – в норме 500-800 мл; б) резервный объем вдоха (РОВд) – объем воздуха, который человек может максимально вдохнуть после спокойного вдоха – в норме 2,5-3 л; в) резервный объем выдоха (РОВ) – тот объем воздуха, который человек может максимально выдохнуть после спокойного выдоха – в норме 1,3 – 1,5 л; г) остаточный объем (ОО) – тот объем воздуха, который остается в лёгких после максимально глубокого выдоха – в норме 1-1,5 л;

отриц давление

Если соединить плевральную полость с регистрирующим устройством, обнаружится, что внутри плевральное давление (Р) меньше давления атмосферного (т. е. это отрицательная величина).

Отрицательное внутриплевральное давление объясняется неравномерным ростом лёгких и грудной клетки. При рождении легкие - в спавшемся состоянии - ателектаз. При первом вдохе лёгкие расправляются и занимают почти всю грудную клетку. Отрицательное внутриплевральное давление только во время выдоха. Со 2-й недели жизни рост грудной клетки начинает опережать рост лёгких. Лёгкие постепенно растягиваются и у взрослого лёгкие сильно растянуты по сравнению с исходной величиной. Плевральная полость увеличивается, давление становится отрицательным.

Наличие эластичной тяги лёгких - та сила, с которой лёгкие стремятся к спадению.

Она возникает по 3-м причинам:

1. сила поверхностного натяжения альвеол;

2. наличие эластичных волокон в лёгочной ткани;

3. тонус мелких бронхов.

Эта сила направлена к корню лёгких, изменяется при вдохе и выдохе.

Давление внутриплевральное = давление атмосферное - эластическая тяга лёгких.

Вдох - тяга увеличивается (9 мм рт. ст.).

Давление внутриплевральное = 760 мм рт. ст. - 9 мм рт. ст. = 751 мм рт. ст. (-9 мм рт. ст.)

Выдох - тяга уменьшается (6 мм рт. ст.)

Давление внутриплевральное = 760 мм рт. ст. - 6 мм рт. ст. = 754 мм рт. ст. (-6 мм рт. ст.)

За счёт эластичной тяги давление внутриплевральное на вдохе на 9 мм рт. ст. меньше давления атмосферного, а при выдохе на 6 мм рт. ст. меньше давления атмосферного.

Значение орицательного внутриплеврального давления:

1. лёгкие находятся в растянутом состоянии;

2. облегчается венозный возврат крови;

3. облегчается движение лимфы в грудной полости;

4. обеспечивается движение пищевого комка по пищеводу.

Если грудная полость сообщается с окружающей средой, то давление атмосферное равно внутригрудному - лёгкие спадаются (ателектаз) - это пневмоторакс.

Дыхательный центр

совокупность нескольких групп нервных клеток (нейронов), расположенных в разных отделах центральной нервной системы, преимущественно в ретикулярной формации (См. Ретикулярная формация) продолговатого мозга. Постоянная координированная ритмическая активность этих нейронов обеспечивает возникновение дыхательных движений и их регуляцию в соответствии с возникающими в организме изменениями. Импульсы от Д. ц. поступают в двигательные нейроны передних рогов шейного и грудного отделов спинного мозга, от которых возбуждение передаётся к дыхательной мускулатуре. Активность Д. ц. регулируется гуморально, т. е. составом омывающей его крови и тканевой жидкости, и рефлекторно, в ответ на импульсы, поступающие от рецепторов в дыхательной, сердечно-сосудистой, двигательной и др. системах, а также от высших отделов центральной нервной системы. При прекращении поступления нервных импульсов Д. ц. сохраняет активность (так называемый Автоматизм Д. ц.), способную обеспечить дыхательные движения.