Строение и функции органов дыхательной системы. Заболевания дыхательных путей и их профилактика

Дыханием называется совокупность процессов, обеспечивающих поступление кислорода, использование его в окислении органических веществ и удалении углекислого газа и некоторых других веществ. Органы дыхания обеспечивают газообмен, насыщая ткани организма человека кислородом и освобождая их от углекислого газа, а также принимают участие в обонянии, голосообразовании, водно-солевом обмене, вырабатывании некоторых гормонов.

В дыхательном аппарате легкие выполняют газообменную функцию, а полость носа, носоглотка, гортань, трахея и бронхи – воздухопроводящую. Попадая в воздухоносные пути, воздух согревается, очищается и увлажняется. Кроме того, здесь же происходит восприятие температурных, механических и обонятельных раздражений.

ПОЛОСТЬ НОСА – начальный отдел дыхательного аппарата.

Носовая полость снабжена входными отверстиями, которые называются ноздрями, и разделяется на две практически симметричные половины перегородкой носа. В каждой половине полости носа есть три носовые раковины: верхняя, средняя, нижняя, между которыми находятся три носовых хода. Верхний носовой ход находится под верхней носовой раковиной, средний – под средней носовой раковиной, нижний – под нижней носовой раковиной.

В заднем отделе полость носа снабжена носоглоточными отверстиями – хоанами, которые открываются в носоглотку.

Слизистая оболочка полости носа покрыта многорядным мерцательным эпителием, движения ресничек которого способствует движению инородных частиц. В слизистой оболочке имеются слизистые железы. Выделяемая слизь содержит бактерицидные вещества (лизоцим, муцин и др.), убивающие болезнетворные микроорганизмы. Интенсивность секреции усиливается, если воздух слишком сухой. А если с воздухом в нос поступают раздражающие вещества, то для их разбавления и ускоренного выведения усиливается поступление в полость носа слез по носослезному каналу У взрослого человека слизистая оболочка выделяет за сутки около 0,5л слизи. Ее функция – увлажнять вдыхаемый воздух, задерживать пылинки и микроорганизмы, оседающие на стенках полости, уничтожать болезнетворные микроорганизмы. Под эпителием много кровеносных сосудов, особенно венозных, лежащих поверхностно. Они согревают воздух до температуры тела. Особые нервные обонятельные клетки содержатся в слизистой оболочке в области верхней носовой раковины.

В полость носа открывается носослезный канал, по которому избыток слезной жидкости выводится в носовую полость.

Хрящи носа попарно образуют боковые стенки, крылья носа, а непарный хрящ – перегородку.

ГОРТАНЬ.

Проходя через носоглоточные отверстия, воздух поступает в верхнюю часть дыхательной трубки, которая называется гортанью и располагается на уровне 4-6 шейных позвонков.

Скелет гортани образуют хрящи, которые соединяются друг с другом при помощи суставов, связок гортани. Основу оставляют три непарных хряща: нижний перстневидный, средний щитовидный, верхний надгортанный. Имеются еще три маленьких парных хряща: черпаловидные, рожковидные, клиновидные.

Перстневидный хрящ напоминает форму перстня с кольцом, с пластинкой, располагающейся сзади. Это гиалиновый хрящ. Над перстневидным хрящом находится щитовидный хрящ, тоже гиалиновый, защищает гортань спереди. Состоит из двух пластинок, обращенных вперед и расположенных под углом. У взрослых мужчин верхняя часть щитовидного хряща заметно выпячивается на передней поверхности шеи, образуя выступ гортани - кадык, или адамово яблоко. У детей кадыка нет. У мальчиков щитовидный хрящ несколько крупнее, чем у девочек.

Черпаловидные хрящики посредством суставов соединяются с пластинкой перстневидного хряща и имеют форму неправильной пирамиды. В основании пирамиды есть отростки, один из которых – голосовой – является местом прикрепления голосовых связок. Голосовые связки идут от голосового отростка черпаловидного хряща и оканчиваются на пластинке щитовидного хряща. Они состоят из эластичных волокон, гладкомышечных клеток и покрыты многослойным плоским эпителием. Голосовые связки парные, между ними находится голосовая щель (по внутреннему строению гортань напоминает песочные часы, так как состоит из двух небольших полостей, сообщающихся через узкую голосовую щель). Это истинные голосовые связки, выше – ложные – это складки слизистой гортани, покрытые многорядным мерцательным эпителием. Между истинными и ложными голосовыми связками находится карман – желудочек гортани. У женщин пластинки щитовидного хряща располагаются под более тупым углом, следовательно, голосовые связки более короткие и голос выше.

Выше щитовидного хряща располагается надгортанный хрящ. Это эластичный хрящ. Он при проглатывании пищи опускается и закрывает вход в гортань.

Внутри гортань выстлана слизистой оболочкой. Слизистая гортани покрыта многорядным мерцательным эпителием, кроме надгортанника и голосовых связок, которые покрыты многослойным плоским эпителием. Слизистая оболочка гортани снабжена рецепторами. При раздражении рецепторов случайно попавшими кусочками пищи, различными твердыми или жидкими веществами и вредными газовыми примесями возникает кашель – усиленный выдох. Благодаря этому полость гортани очищается, что предотвращает проникновение вредных веществ в более глубокие отделы дыхательной системы. Таким образом, в число важнейших функций гортани входит проведение воздуха в трахею, предохранение дыхательных путей от проникновения туда вредных для организма веществ, участие в производстве звуков человеческой речи. (Во время пения или разговора голосовые связки натягиваются, сближаясь между собой. Выдыхаемый воздух, с силой прорываясь через их сомкнутые края, вызывает вибрацию связок, порождающую возникновение звука).

ТРАХЕЯ И БРОНХИ.

Гортань на уровне 6-7 шейных позвонков переходит в дыхательное горло, которое также называется трахей. Она представляет собой трубку длиной 10-15см. Состоит из 15-20 гиалиновых полуколец, соединенных между собой кольцевидными связками, а задние свободные концы этих полуколец соединяются гладкими мышцами, образующие прокладку, граничащую с пищеводом. Слизистая оболочка трахеи лишена складок и покрыта многорядным мерцательным эпителием.

На уровне 4-5 грудных позвонков трахея делится на главные правый и левый бронхи, направляющиеся соответственно к правому и левому легкому. Место деления получило название раздвоения трахеи (вилка) – бифуркация трахеи. Правый бронх, более короткий и широкий, отходит от трахеи под тупым углом, а более узкий и длинный левый бронх образует с трахеей прямой угол.

ЛЕГКИЕ.

Легкие представляют собой парный орган, занимающий практически всю полость грудной клетки и являющийся главным органом дыхательной системы. Осуществляют обмен газов между вдыхаемым воздухом и кровью.

Каждое легкое имеет форму усеченного конуса. Правое легкое более широкое и короткое. В нижепереднем крае левого легкого располагается углубление, к которому прилегает сердце. Оно называется сердечной вырезкой левого легкого.

Легкие состоят из долей легких. Глубокими бороздами, каждая из которых называется косой щелью, правое легкое делится на три доли: верхнюю, среднюю и нижнюю, а левое на две: верхнюю и нижнюю.

Своеобразную скелетную основу органа составляют главные бронхи, которые вплетаются в легкие, образуя бронхиальное дерево, при этом правый бронх образует три ветви, а левый – две. Таким образом бронхи ветвятся и просвет их уменьшается: главные бронхи делятся на долевые бронхи, долевые делятся на сегментарные, а сегментарные на мелкие бронхи, хрящевые кольца в стенках которых уменьшаются и превращаются в небольшие бляшки. Мелкие заканчиваются терминальными (конечными) бронхиолами, которые совсем не содержат желез и хрящей. Ветви бронхов поставляют воздух долям легких, в которые вплетаются, осуществляя тем самым газообмен между тканями и кровью. Дыхательные бронхиолы поставляют воздух небольшим участкам легкого, которые называются ацинусами и представляют собой основную структурно-функциональную единицу респираторного отдела. (ацинус – система разветвлений концевой бронхиолы). Ацинус напоминает гроздь, 12-18 ацинусов образуют дольку легких. В пределах ацинуса дыхательные бронхиолы ветвятся, расширяются и образуют альвеолярные ходы, каждый из которых заканчивается двумя альвеолярными мешочками. На стенках альвеолярных ходов и мешочков располагаются пузырьки, или альвеолы, легких. В одном ацинусе содержится примерно 15-20 альвеол. Легочные пузырьки снаружи оплетены густой сетью капилляров и так тесно прилегают друг к другу, что капилляры оказываются зажатыми между ними. Стенки капилляров и пузырьков настолько тонки, что расстояние между воздухом и кровью не превышает тысячных долей миллиметра, а их общая поверхность, через которую осуществляется обмен газов, огромна. Это создает отличные условия для проникновения газов сквозь стенки капилляров и альвеол. Кровь находится в капилляре меньше 1с, но за это время углекислый газ из крови успевает перейти в воздушное пространство легочного пузырька, а кислород из пузырька - в кровь. Углекислый газ удаляется из легких во время выдоха.

Снаружи каждое легкое окружено плеврой, или плевральным мешком, представляющую собой тонкую, блестящую, гладкую, увлажненную серозную оболочку. Выделяют пристеночную, или париетальную, плевру, выстилающую внутреннюю поверхность стенок грудной клетки, и легочную, плотно сращенную с тканью легкого, которая также называется висцеральной. Между этими плеврами образуется щель, называемая полостью плевры и заполненная плевральной жидкостью, которая облегчает дыхательные движения легких.

ЗАЩИТНЫЕ ДЫХАТЕЛЬНЫЕ РЕФЛЕКСЫ.

Возникают при раздражении слизистой оболочки дыхательных путей вредными веществами. Защитные дыхательные рефлексы либо препятствуют проникновению вредных веществ в органы дыхания, либо способствуют их удалению из организма. Например, при вдыхании аммиака у человека наступает остановка дыхания. Одновременно происходит сужение просвета бронхов и полное закрывание голосовой щели, благодаря этой реакции вредные вещества не попадают в легкие и организм предохраняется от воздействия вредных летучих веществ. Защитные рефлексы лежат в основе кашля и чихания, которые возникают при раздражении дыхательных путей слизью, пылью, химическими раздражителями и инородными телами. Перед кашлем человек производит вдох, затем голосовая щель рефлекторно закрывается, а благодаря последующему сокращению дыхательных мышц и раскрыванию голосовой щели, воздух выталкивается из легких. При этом сильная струя воздуха увлекает наружу пыль, слизь, инородные тела. Перед чиханием также происходит сильный дох, голосовая щель закрывается, мягкое небо поднимается и закрывает носовой вход. Затем при открывании голосовой щели происходит сильный выдох через нос с характерным звуком и удаление веществ, раздражающих слизистую оболочку.

Заболевания органов дыхания и их предупреждение.

Болезни дыхательной системы (бронхит, воспаление легких, ларингит, острые респираторные заболевания и др.) весьма распространены на всех континентах среди различных слоев населения независимо от пола и возраста. Основной причиной большинства острых и хронических заболеваний дыхательных путей и легких являются воспалительные процессы инфекционной природы. Возбудителями их являются вирусы, бактерии, паразитические грибки. Постоянное соприкосновение органов дыхания с окружающей средой обусловливает их уязвимость в отношении возбудителей инфекционных заболеваний, попадающих в воздух с капельками слюны или слизи больных.

Дыхание и обеспечение кислородом организма осуществляется за счет атмосферного воздуха, изменение состава которого может вызвать нарушения функции дыхательной системы. В процессе сгорания угля и нефти происходит обеднение атмосферного воздуха кислородом и избыточное насыщение окисями углерода, азота, углекислотой и другими вредными примесями. Такое изменение состава атмосферного воздуха наблюдается главным образом, в городах, крупных промышленных центрах, а нередко и на прилегающих к ним территориях. К неблагоприятным метеорологическим воздействиям относятся большие перепады температуры, высокая влажность воздуха, сильные ветры, с чем, в частности, связана и сезонность острых респираторных заболеваний. Обедненный кислородом и содержащий вредные примеси воздух бытовых и производственных помещений также оказывает неблагоприятное воздействие.

Особую роль в возникновении хронических воспалительных и онкологических заболеваний бронхов и легких у курящих лиц играет табачный дым, содержащий много ядовитых продуктов. С одной затяжкой курящий вводит в свой организм десятки ядовитых веществ, содержащихся в табачном дыме. При этом происходит гибель клеток мерцательного эпителия, усиленное выделение слизи и воспаление голосовых связок. При каждой затяжке нарушается обогащение крови кислородом: часть гемоглобина прочно соединяется с угарным газом (карбоксигемоглобин) и не может участвовать в нормальном дыхании. В результате клетки организма не получают необходимого количества кислорода и не могут избавляться от углекислого газа.

Среди лиц, страдающих хроническим алкоголизмом особенно много больных с хроническими болезнями бронхов и легких вследствие особой неустойчивости организма к инфекции и переохлаждению.

Обширные травмы грудной клетки, деформация ее способствуют снижению легочной вентиляции и развитию хронического воспаления легких; то же наблюдается при поражении дыхательной мускулатуры или длительном постельном режиме.

К неинфекционным заболеваниям органов дыхательной системы относятся болезни, возникающие вследствие воздействия пыли и других вредных частиц, содержащихся во вдыхаемом воздухе, например пылевые бронхиты, а также аллергические, например бронхиальная астма и онкологические (доброкачественные и злокачественные опухоли) заболевания.

Решительный отказ от вредных привычек (курение, злоупотребление алкогольными напитками) чрезвычайно важно для сохранения здоровой дыхательной системы. Существенное значение в предупреждении заболевания органов дыхательной системы имеет и гигиена помещения. В плохо проветриваемом помещении в воздухе уменьшается концентрация кислорода и увеличивается содержание углекислоты, а длительное пребывание в сыром прохладном помещении способствует заболеваниям верхних дыхательных путей. Оптимальное состояние воздуха в помещении (температура 18—20°, влажность 60—80%) достигается при многократном проветривании его, обогреве холодного воздуха, увлажнении специальными приспособлениями при избыточной сухости его. Полезен сон при открытой фрамуге либо на свежем воздухе.

Правильный акт дыхания, при котором осуществляется достаточное согревание, увлажнение и очищение воздуха при прохождении через воздухоносные пути, также важная мера предупреждения заболеваний дыхательной системы. Дыхание должно быть спокойным, ровным, ритмичным, достаточной глубины и осуществляется обычно через нос. При наличии препятствий в носовых ходах (например, искривление носовой перегородки, разрастание аденоидов и т. д.) необходимо их своевременно устранить. Во время ходьбы или физических упражнений необходимо не только сохранять ритмичность дыхания, но и правильно сочетать ее с ритмом движения конечностей (вдох на 2—3 шага, выдох на 3—4 шага). Особенно важно сохранить это соотношение при ускорении темпа ходьбы, беге. Потеря ровности и плавности дыхания приводит к нарушению газообмена в легких, появлению утомления, одышки. Частота, глубина дыхания, последовательность вдоха и выдоха влияют на приток крови к легким. При нарушении акта дыхания приток крови может уменьшиться, снизиться насыщение ее кислородом. Постановка правильного дыхания достигается и специальными комплексами дыхательной гимнастики. При дыхании через нос рот закрыт. Борьба с загрязнением атмосферы — один из важных факторов предупреждения болезней легких. Жителям крупных городов следует настоятельно рекомендовать выезды в загородные зеленые зоны по выходным дням с пешими переходами, лыжными прогулками, проведение отпусков в зонах с благоприятным климатом.

Профилактика обострения хронических воспалительных заболеваний бронхов и легких предусматривает систематические занятия дыхательной гимнастикой, в результате чего достигается усиление выдоха, развитие брюшного типа дыхания.

Систематические закаливание организма и тренировка — наиболее действенные мероприятия против неблагоприятных метеорологических факторов, против вредного влияния сырого и холодного помещения.

Закаливание должно быть постепенным и длительным. Существует большой комплекс разнообразных закаливающих мероприятий: воздушные ванны, обтирания, купания и т. д. При воздействии их происходит перестройка всех систем и органов, особенно сердечнососудистой, дыхательной и нервной систем, обеспечивающая устойчивость организма к охлаждающим факторам. Этим же целям служит и физкультура. Любые физические упражнения способствуют укреплению мышечного тонуса, в т. ч. дыхательной мускулатуры, благоприятно влияют на кровообращение, на теплообмен и, главное, усиливают вентиляцию легких.

Дополнительно:

Грудная клетка — костномышечный панцирь, защищающий трахею и бронхолегочную систему от внешних повреждений. Кроме того, грудные мышцы активно участвуют в акте дыхания. Ритмичные движения грудной клетки механически обеспечивают вентиляцию легких, т. е. наполнение их атмосферным воздухом при вдохе и изгнание наружу богатого углекислым газом альвеолярного воздуха из легких при выдохе. Главная дыхательная мышца — грудобрюшная преграда (диафрагма). Диафрагма представляет собой мышечную перегородку между полостью груди и брюшной полостью. Это тонкая, широкая, непарная, изогнутая выпуклой стороной вверх пластинка. При вдохе диафрагма сокращается и уплощается, грудная полость увеличивается в вертикальном направлении; мышцы грудной клетки при сокращении расширяют межреберные промежутки, расширяя грудную полость вперед и в стороны; объем грудной клетки возрастает. Следуя за стенками грудной полости, эластическая ткань легкого растягивается, легкие расширяются. В результате атмосферный воздух устремляется в легкие, заполняя их,— происходит вдох. Затем дыхательная мускулатура грудной клетки и диафрагма расслабляются, объём грудной полости уменьшается — происходит выдох. Такой цикл дыхания, состоящий из вдоха и выдоха, повторяется в покое у взрослого человека 16—18 раз в 1 мин. Во время сна дыхание реже, а при напряженной работе значительно учащается. Кроме того, в зависимости от потребностей тканей в кислороде меняется и глубина дыхания.

Для исследования дыхательной функции легких измеряют так называемую жизненную емкость легких — максимальный объем воздуха, который можно с усилием выдохнуть после самого глубокого вдоха. Она в среднем равна 3,5 л у мужчин и 2,7 л у женщин, а у хорошо тренированных лиц может достигать 6 л. При этом даже после весьма интенсивного выдоха в легких обязательно остается около 1,5 л так называемого остаточного воздуха. Объем воздуха, проходящий через легкие за 1 мин., называют минутным объемом дыхания. В норме он равен 4—6 л. При мышечной работе он увеличивается, например, у спортсменов при беге — до 25—30 л.

Процессы дыхания регулируются специальным отделом центральной нервной системы — дыхательным центром. Парный дыхательный центр состоит из двух частей — центра вдоха и центра выдоха. Углекислота, накапливающаяся в крови при активном использовании клетками кислорода, и молочная кислота, попадающая в кровь в больших количествах при интенсивной мышечной работе, возбуждают дыхательный центр мозга, вследствие чего частота и глубина дыхания увеличиваются.

Особое значение имеют воспринимающие концевые нервные аппараты — хеморецепторы, расположенные в стенках аорты и в местах разветвления общих сонных артерий. Они регистрируют изменения газового состава крови и посылают соответствующие сигналы в дыхательный центр. Повышение концентрации углекислого газа и понижение концентрации кислорода в крови приводят к возбуждению дыхательного центра,- к учащению дыхания и увеличению вентиляции легких. Понижение концентрации углекислого газа угнетает дыхательный центр, вентиляция легких при этом уменьшается.

Возникающие в дыхательном центре примерно раз в 4 сек. нервные импульсы вызывают сокращение дыхательных мышц — диафрагмы и межреберной мускулатуры. Для женщин более характерен грудной тип дыхания, осуществляемый в основном межреберной мускулатурой, у мужчин чаще преобладает брюшное, или диафрагмальное, дыхание.