Функциональная анатомия гортани

Тема: Общая анатомо-функциональная характеристика и развитие дыхательной системы и плевры

 

Вопросы для обсуждения:

1. Общий план строения и основные функции органов дыхания

1.1. Функциональная анатомия полости носа

1.2. Функциональная анатомия гортани

1.3. Функциональная анатомия трахеи и бронхов

1.4. Функциональная анатомия легких

1.5. Функциональная анатомия плевры

2. Акт дыхания

3. Топография легких и плевры

4. Основные этапы развития органов дыхания у человека

 

 

Издревле известно, что дыхание является признаком жизни. Отсутствие дыхания свидетельствует о смерти человека (прикладывание зеркала к губам умершего).

Существование всего живого, в том числе и человека, неразрывно связано с окружающей средой. Средой обитания рыб является вода; птицы, животные и человек жизнеспособны только при наличии воздушной среды. В безвоздушном пространстве они немедленно погибают. Как нельзя разжечь костер при отсутствии кислорода, так невозможно без него существование живых организмов.

Поступление в организм кислорода и выведение газообразных продуктов его окисления и представляет собой акт дыхания.

 

 

Общий план строения и основные функции органов дыхания

Дыхательная система выполняет функции воздухопроведения, газообмена, обмена веществ, а также участвует в акте голосообразования. В проведении воздуха участвуют полость носа, носовая и ротовая части глотки, гортань трахея, бронхи. Газообмен между воздухом и кровью происходит в альвеолах легких. Здесь же из крови в выдыхаемый воздух альвеол выходят газообразные продукты обмена веществ. Функция голосообразования в основном принадлежит гортани. Исходя из особенностей строения и выполняемых функций, органы дыхательной системы делят на дыхательные пути и органы дыхания (газообмена).

Воздухопроводящие (дыхательные) пути разделяют на верхние и нижние. Верхние дыхательные пути включают в себя полость носа, носовую и ротовую части глотки. Гортань, трахея и бронхи объединяются под термином нижние дыхательные пути.

Особенностью строения дыхательных путей является наличие в их стенках плотных элементов: костей и хрящей. Поэтому стенки их не спадаются и воздух, несмотря на резкую смену давления, свободно проходит через дыхательные пути при вдохе и выдохе.

Ткань легких очень нежна и легко ранима. Поэтому соприкасающийся с ней воздух должен быть очищен от пыли, согрет или охлажден приблизительно до температуры тела и увлажнен, механическая и тепловая обработка воздуха происходит в дыхательных путях.

 

Функциональная анатомия полости носа

Первый отдел дыхательных путей – полость носа. Передняя часть полости носа человека находится в составе наружного носа. Скелет наружного носа образован хрящами, которые между собой и с костями черепа соединяются посредством соединительной ткани. Форма наружного носа у каждого человека различна. Она обусловлена строением хрящей носа. В криминалистике форма носа является одним из признаков идентификации (определения) личности. Имеются возрастные и половые особенности в строении наружного носа. У новорожденных и маленьких детей корень и спинка носа не выражены и окончательно формируются к периоду полового созревания. Существуют резкие различия величины наружного носа у взрослых людей. Здесь следует вспомнить всем известного персонажа повести Н.В. Гоголя, или конкурс в итальянском городе Саранья, где победителем стал священник А. Вивиано, нос которого имел длину 6,5 см, а ширину – 4 см.

Поступающий воздух попадает в полость носа через ее наружные отверстия – ноздри. Струя воздуха совершает весьма извилистый путь, начальная крутизна которого зависит от угла, образуемого верхней губой и свободной поверхностью носовой перегородки. В связи с этим основная часть струи воздуха следует через область среднего носового хода.

В носовой полости поглощаются также водорастворимые газы, а воздух увлажняется, обогревается и очищается не только от пылевых частиц, но и, до некоторой степени, от микробов. Эти функции присущи слизистой оболочке полости носа. Площадь слизистой оболочки полости носа зависит от среды обитания. Так площадь слизистой полости носа у человека достигает 12 см², а у верблюда она равняется 1000 см².

В слизистой оболочке полости носа имеется до 16 тысяч слизистых желез, которые вырабатывают в сутки до 500 мл слизи. Имеющаяся на поверхности полости носа слизь и задерживает инородные пылевые частицы. В полости носа и носоглотке задерживаются частицы размером более 50 мкм. Частицы размером 30-50 мкм – проникают в трахею, пылинки размером 10-30 мкм попадают в бронхи, размером 3-10 мкм – в бронхиолы, а частицы величиной 1-3 мкм достигают альвеол. Выделение железами полости носа такого большого количества слизи (500 мл) возможно потому, что слизистая оболочка обильно снабжается кровью, способна набухать, увеличиваться в объеме. Это происходит за счет наличия в слизистой полости носа густых сосудистых сплетений. Сосудистые сплетения развиваются к восьми-девяти годам. Поэтому у грудных детей практически не бывает носовых кровотечений.

В полости носа слизь не лежит, как застывший в тарелке студень, а с помощью имеющихся на поверхности эпителиальных клеток ресничек частицы ее эвакуируются (удаляются) не наружу (из носа капает не так уж часто), а вовнутрь, в глотку. Это «слизистое одеяло» мы либо заглатываем, либо отхаркиваем. Очистке носа от раздражающих веществ способствует и чихание.

В сутки через полость носа проходит около 10000 литров воздуха, так что, суммируя функции носа, можно сказать, что он проводит, подогревает (или охлаждает), увлажняет, очищает и обеззараживает воздух.

 

Функциональная анатомия гортани

 

Гортань является не только началом нижних дыхательных путей, но и голосовым аппаратом. Поэтому изучение анатомии гортани необходимо для понимания функции голосообразования или фонации.

Гортань находится в передней области шеи. Она покрыта кожей, подкожной клетчаткой, подкожной мышцей шеи, первой, второй, третьей и висцеральным листком четвертой фасции шеи (по В.Н. Шевкуненко), а также подподъязычными мышцами. Кпереди от гортани располагается щитовидная железа. По бокам от гортани (латерально) располагается главный сосудисто-нервный пучок шеи: общая сонная артерия, внутренняя яремная вена и блуждающий нерв. Позади гортани находится гортанная часть глотки.

По отношению к позвоночнику (скелетотопически) гортань у взрослого человека располагается на уровне 4-6 шейных позвонков. У мужчин гортань расположена несколько ниже (на уровне от верхнего края 5-го до нижнего края 7-го шейного позвонка), у женщин – несколько выше (на уровне от нижнего края 4-го до верхнего края 7-го шейного позвонка).

Положение гортани изменяется в зависимости от возраста человека. Во внутриутробном периоде гортань находится выше и у новорожденного нижний край гортани располагается на уровне 4-го шейного позвонка. После рождения гортань опускается. Положение гортани, свойственное взрослому человеку устанавливается с семидесятилетнего возраста. В пожилом возрасте продолжается опущение гортани. Уровень ее расположения у стариков на один позвонок ниже, чем в зрелом возрасте.

При изменениях положения головы и шеи, а также при глотании гортань смещается вверх и вниз. На трупе гортань располагается на один позвонок выше, чем у живого человека.

Гортань – сложный орган. Как всякий внутренний орган она имеет остов. Скелет (остов) гортани представлен подъязычной костью и гортанными хрящами. Скелет гортани (ее хрящи), мышцы и связки развиваются из висцеральных дуг.

Щитовидный, перстневидный, черпаловидные хрящи гортани гиалиновые. У людей старше 30 лет в них могут появиться точки окостенения. Надгортанник – эластический хрящ.

Существуют половые особенности строения щитовидного хряща. У женщин пластинки хряща срастаются под углом приблизительно в 120°, у мужчин – под углем 90°. Поэтому у мужчин хрящ лучше определяется. Выступающий щитовидный хрящ у мужчин называют в народе «адамовым яблоком», или иногда встречается термин «кадык». В древних анатомических сочинениях этот выступ назывался мужским. Переводчики монахи перевели этот термин неправильно, написав не ротит adamy что означает «выступ мужчины», а ротит Adami, то есть «выступ Адама». Отсюда и возникла соответствующая легенда о том, что первочеловек, гуляя по райскому саду, сорвал запретное яблоко и начал его есть. В это время бог спросил его: «Адам, где ты?». Тот ужасно испугался и поперхнулся, яблоко остановилось как раз на уровне гортани.

Интересны особенности и надгортанника. Считается, что он прикрывает вход в гортань, но оказалось, что защитная функция не исчезает, если по каким-либо причинам надгортанник удален.

Хрящи гортани соединяются посредством синдесмозов и суставов. В гортани имеется две пары небольших истинных суставов:

- перстнещитовидные суставы,

- перстнечерпаловидные суставы.

Кроме суставов скелет гортани укрепляется соединяющими хрящи связками. Это срединная щитоподъязычная связка, которая соединяет щитовидный хрящ с телом подъязычной кости, связки, которыми соединяются рожки подъязычной кости с рожками щитовидного хряща. Также посредством связок надгортанник соединяется со щитовидным хрящом и с подъязычной костью.

Важными соединительнотканными элементами гортани являются эластические пластинки, образующие подслизистую основу гортани. В верхней части гортани это четырехугольная мембрана, а в нижней – эластический конус.

Четырехугольная мембрана – это неправильной формы фиброзно-эластическая пластинка, которая натянута между щитовидным хрящом спереди, надгортанником сверху, черпаловидным хрящом сзади. Нижний край мембраны представляет собой основу связки преддверия,или ложной голосовой связки.

В нижней части гортани подслизистая основа более уплотнена, чем в верхней и образует эластический конус гортани. Эластический конус состоит из правой и левой трапециевидной формы пластинок. Спереди пластинки прикреплены к щитовидному хрящу, снизу – к перстневидному, сзади – к черпаловидному. Верхние, сближенные друг с другом, края правой и левой пластинок уплотнены эластическими волокнами. Самая плотная часть верхнего края эластического конуса с обеих сторон представляет собой голосовую связку. Таким образом, голосовые связки – это не эластические струны, натянутые между щитовидным и черпаловидным хрящами, а уплотненный верхний край эластического конуса.

Следует помнить, что термины «вестибулярные и голосовые связки» и «вестибулярные голосовые складки» не равнозначны. Вестибулярные и голосовые связки – уплотненные части подслизистой основы. Вестибулярные и голосовые складки – это одноименные связки, покрытые слизистой оболочкой.

Слизистая оболочка гортани, с одной стороны, служит продолжением слизистой верхних дыхательных путей, с другой – продолжается в слизистую оболочку трахеи.

Воздух поступает в гортань через отверстие на передней стенке глотки – вход в гортань, которое ограниченно надгортанником и складками слизистой, покрывающими края четырехугольной мембраны. Вход в гортань хорошо виден через гортанное зеркало – ларингоскоп.

Полость гортани делится на три части: верхнюю, среднюю и нижнюю. На фронтальном разрезе гортани хорошо видно, что ее полость от входа к средней части суживается, а в нижней части, расширяется до трахеи. Наиболее узким участком гортани является ее средняя часть. То есть полость гортани имеет форму песочных часов, или двух конусов, сложенных друг с другом вершинами.

Верхний этаж гортани называется ее преддверием. Его передняя стенка длиннее, чем задняя. В средней части гортани между вестибулярной и голосовой складками слизистой оболочки, тянущимися спереди назад, с каждой стороны имеется боковое углубление, которое называется желудочком гортани, или морганиевым желудочком. Глубина его у человека имеет индивидуальные различия. У некоторых обезьян, например орангутангов, гортанный желудочек сильно развит и представляет собой воздушный мешок, который проникает из области шеи даже в щеку. Он может вместить до 6 литров жидкости. Гортанный мешок обезьян это своего рода резонатор, усиливающий звуки, возникающие в голосовом аппарате.

Между вестибулярными складками слизистой оболочки находится широкая щель преддверия, или ложная голосовая щель.

Самой важной частью голосового аппарата гортани являются голосовые складки. Они включают в себя голосовые связки и голосовые мышцы. Голосовая связка – это верхний край эластического конуса, голосовая мышца – внутренний слой щиточерпаловидной мышцы. Голосовые складки, связки и мышцы вместе составляют так называемую голосовую губу. Звуки человеческого голоса образуются в результате колебаний этой губы.

Слизистая оболочка голосовой складки отличается от слизистой остальных отделов гортани. Слизистая оболочка гортани имеет розовый цвет, увлажнена секретом многочисленных слизистых желез, покрыта многорядным цилиндрические эпителием и имеет рыхлую подслизистую основу. Слизистая оболочка голосовой складки имеет серо-белый, с желтоватым оттенком цвет, а при ларингоскопии – характерный блеск. Эпителий голосовых складок многослойный плоский. Голосовые складки не содержат желез и увлажняются слизью, которая выделяется слизистыми железами, находящимися в желудочках гортани. Слизистая оболочка голосовой складки прочно сращена с голосовыми связками и голосовыми мышцами. Здесь нет рыхлой подслизистой основы, как в других местах гортани.

Щель между голосовыми складками называется голосовой. При спокойном дыхании она имеет неправильную ромбовидную форму. В ней различают два отдела: передний – межперепончатая часть, который находится между голосовыми связками, и задний – межхрящевая часть, расположенный между основаниями черпаловидных хрящей. Длина голосовой щели у мужчин несколько больше – 23–24 мм, у женщин – около 19 мм.

При спокойном дыхании голосовая щель расширена до 0,5 см, а при форсированном вдохе расширяется до 1,4 см. При произнесении высоких звуков голосовая щель максимально замкнута. Установлено, что голосовые связки могут совершать движения вообще без тока воздуха, а также тогда, когда мы только думаем, что говорим, или мысленно поем. За изменением ширины гортани, состоянием голосовых складок наблюдают в ларингоскоп – гортанное зеркало. При форсированном вдохе в ларингоскопе видны нижняя часть гортани и трахея до бифуркации. Раскрытие голосовой щели при дыхании происходит или непроизвольно, благодаря соответствующему рефлексу со стороны слизистой оболочки, или при раздражении дыхательного центра головного мозга. Кроме того, мы можем раскрыть голосовую щель при дыхании и произвольно. В минуту при спокойном состоянии взрослый человек обычно совершает 16-20 дыхательных движений, и гортань при этом регулирует и дозирует наподобие «дроссельной заслонки» поступление воздуха в обоих направлениях.

Нижний этаж гортани соответствует эластическому конусу и перстневидному хрящу.

Где именно у человека образуется голос? То, что в органах, связанных с дыханием, было известно давно. Но где именно? Интересен эксперимент профессора Московского университета И. Грузинова, который в начале XIX века нагнетал воздух в дыхательные пути трупов и выяснил, что звуки зависят от деятельности гортани.

Функции дыхания и голосообразования (фонации) в гортани тесно связаны. Каким же образом функционирует гортань при голосообразовании? С функционально-анатомической точки зрения в гортани различают установочный и напрягающий аппараты. Установочный аппарат гортани обеспечивает определенную степень раскрытия или сужения голосовой щели, т.е. раскрывает или, наоборот, суживает ее. Одновременно этот аппарат гортани устанавливает голосовые складки на определенную длину и толщину. Напрягающий аппарат гортани натягивает или расслабляет голосовые связки. В результате действия этих двух аппаратов гортани определяется качество звучания человеческого голоса, то есть высота того тона, который возникает при колебательных движениях голосовых связок в процессе голосообразования. Ведь звук – это колебательное движение воздуха, которое возбуждается колебательными движениями упругих тел.

Высота звука определяется частотой колебательных движений упругого тела, которое, колеблясь, порождает звук. В музыкальных инструментах высота тона зависит от длины, толщины и степени натяжения струны. Чем струна длиннее, тем ниже тон ее звучания. Самая длинная струна басовая. Чем тоньше струна, тем выше ее тон. Наконец, чем сильнее струна натянута, тем выше тон ее звучания.

С точки зрения акустики гортань можно рассматривать как язычковый духовой инструмент, например флейту. Струя воздуха, проходя канал флейты, колеблет в ней камышовый язычок. То же происходит и в гортани: если голосовая щель замкнута, голосовые губы представляют собой язычки этого живого музыкального инструмента. Длина и толщина голосовых складок определяет высоту голоса. Наиболее длинные голосовые складки у басов, более короткие у баритонов, еще короче и тоньше у теноров. Голосовые складки приводятся в движение струёй выдыхаемого воздуха. Установочный и напрягающий аппараты настраивают музыкальный инструмент гортани, как настраивается скрипка, рояль. К установочному аппарату гортани принадлежат перстнечерпаловидные суставы и те мышцы, которые на них действуют, то есть мышцы, суживающие или расширяющие голосовую щель. Расширяет голосовую щель только одна мышца – задняя перстнечерпаловидная. Антагонистом этой мышцы является наружная перстнечерпаловидная мышца, суживающая голосовую щель. Суживают голосовую щель еще поперечная и косые черпаловидные мышцы.

К напрягающему аппарату гортани принадлежат перстнещитовидные суставы и действующие на них перстнещитовидные мышцы,а также голосовые мышцы. Щитовидный хрящ при фонации укрепляется напряжением над- и подподъязычных мышц шеи. При сокращении перстнещитовидных мышц пластинка перстневидного хряща как бы запрокидывается назад, а щитовидный хрящ остается на месте. Расстояние между щитовидным хрящом и пластинкой перстневидного хряща, а следовательно, и черпаловидными хрящами, удлиняется. Увеличение расстояния между точками прикрепления голосовых связок приводит к их натяжению.

Голосовая мышца сокращается тогда, когда голосовой аппарат уже ориентирован установочным аппаратом на определенную длину голосовых связок, в связи с чем сокращение голосовых мышц изменяет напряжение голосовых связок. Так как голосовая мышца состоит из мышечных пучков разной длины, и одни из них тянутся от щитовидного хряща до черпаловидного, а другие – только до середины голосовой связки, голосовая мышца может изменять напряжение не только голосовой складки в целом, но и отдельных ее частей, может делать их толще или тоньше.

При голосообразовании сначала действует установочный аппарат гортани. Голосовая щель расширяется и человек производит вдох. Затем действием установочного аппарата гортани голосовая щель суживается, а голосовые губы (складки) устанавливаются на определенную длину и толщину. Затем напрягаются голосовые связки. Выдыхаемый из легких воздух под большим давлением (в среднем 17 мм ртутного столба) прорывается через суженную голосовую щель и колеблет голосовые губы. Это колебание и порождает звуки человеческого голоса. Речь возможна не просто при выдохе, а только при условии, когда он длиннее вдоха в 5–8 раз. Вдох при этом становится короче и глубже. На голосовые связки во время обычной речи приходится давление в 15 мм ртутного столба, а у профессионального певца при работе до 200 мм рт. ст.

Звуки голоса характеризуются определенной высотой звучания, как основного, так и дополнительных тонов. Речь – это особенность, присущая только человеку. Голос характеризуют сила (зависит от давления выдыхаемого воздуха), высота (от напряжения голосовых связок) и тембр – он всегда индивидуален. Звуки человеческого голоса, которые образуются колебательными движениями голосовых губ, проходят через глотку и полость рта, а в некоторых случаях и через полость носа. При этом они превращаются в членораздельную речь, которая состоит из гласных и согласных звуков. Неповторимость голоса определяется размерами гортани и голосовых связок и индивидуальными речевыми навыками. Тембр голоса зависит от резонаторов, то есть различных полостей, заполненных воздухом. Их у нас несколько. Это желудочки гортани, пространство над надгортанником, глотка, полости рта и носа, а также наполненные воздухом легкие и бронхи. Если исключить из воздухообмена какой-нибудь резонатор (например: зажав себе пальцами нос) – сразу изменится тембр голоса. В модуляции звуков участвует глотка и придает им характер речи. Индивидуальность голоса обусловлена и тем, что человек имеет короткие челюсти с широкой, подковообразной зубной дугой, небо имеет высокий свод, зубы почти одинаковой длины, и между ними нет значительных промежутков (диастем). Глотка и полость рта являются надставной, резонирующей трубой для голосового аппарата человека. Гласные звуки образуются при изменении длины этой резонирующей трубы. При максимальном укорочении этой надставочной трубы получается звук "И". При максимальном ее удлинении образуется звук «У».

Струя воздуха (звука), вырываясь из гортани, где возникают звуки голоса, и, проходя по надставочной трубе, в зависимости от положения языка, губ, мягкого неба и зубов, может встретить различные препятствия. Прорываясь через них, звучащая струя воздуха порождает те шумы, которые и представляют собой согласные звуки. Голос так же неповторим, как радужная оболочка глаз или отпечатки пальцев. Естественный голос информирует о говорящем, о его возрасте, поле, некоторых индивидуальных особенностях. Конечно, искусственно можно изменить голос, например, пытаться говорить более низким или высоким голосом.

Функция речи – сложная функция, в которой участвуют не только гортань, как главный орган голосообразования (фонации), но и глотка, полость рта, полость носа. Сложная функция членораздельной речи человека управляется центральной нервной системой.

Таким образом, у гортани много функций: дыхательная, защитная голосообразовательная и запирательная (способствует созданию внутрибрюшного давления).