Дыхательная система человека уровень. Краткая характеристика органов дыхательной системы

Дыханием называют комплект физиологических и физико- химических процессов, обеспечивающих потребление организмом кислорода, образование и выведение углекислого газа, получение за счет аэробного окисления органических веществ энергии, используемой для жизнедеятельности.

Дыхание осуществляется дыхательной системой , представленной дыхательными путями, легкими, дыхательными мышцами, контролирующими функции нервными структурами, а также кровью и сердечно-сосудистой системой, транспортирующими кислород и углекислый газ.

Дыхательные пути подразделяют на верхние (полости носа, носоглотка, ротовая часть глотки) и нижние (гортань, трахея, вне- и внутрилегочные бронхи).

Для поддержания жизнедеятельности взрослого человека система дыхания должна доставлять в организм в условиях относительного покоя около 250-280 мл кислорода за минуту и удалять из организма примерно такое же количество углекислого газа.

Через дыхательную систему организм постоянно контактирует с атмосферным воздухом — внешней средой, в которой могут содержаться микроорганизмы, вирусы, вредные вещества химической природы. Все они способны воздушно-капельным путем попадать в легкие, проникать через аэрогематический барьер в организм человека и вызывать развитие многих заболеваний. Некоторые из них относятся к быстро распространяющимся — эпидемическим (грипп, острые респираторные вирусные инфекции, туберкулез и др.).

Рис. Схема дыхательных путей

Большую угрозу для здоровья человека представляет загрязнение атмосферного воздуха химическими веществами техногенного происхождения (вредные производства, автотранспорт).

Знание об этих путях воздействия на здоровье человека способствует принятию законодательных, противоэпидемических и других мер защиты от действия вредных факторов атмосферы и предотвращению ее загрязнения. Это возможно при условии проведения медицинскими работниками широкой разъяснительной работы среди населения, в том числе но выработке ряда простейших правил поведения. Среди них предотвращение загрязнения окружающей среды, соблюдение элементарных правил поведения во время инфекций, которые необходимо прививать с раннего детского возраста.

Ряд проблем физиологии дыхания связан со специфическими видами человеческой деятельности: космическими и высотными полетами, пребыванием в горах, подводным плаванием, применением барокамер, с пребыванием в атмосфере, содержащей токсические вещества и избыточное количество пылевых частиц.

Функции дыхательных путей

Одной из важнейших функций дыхательных путей является обеспечение поступления воздуха из атмосферы в альвеолы и его удаления из легких. Воздух в дыхательных путях кондиционируется, подвергаясь очищению, согреванию и увлажнению.

Очищение воздуха. От пылевых частиц воздух особенно активно очищается в верхних дыхательных путях. На их слизистую оболочку оседает до 90% пылевых частиц, содержащихся во вдыхаемом воздухе. Чем меньше частица, тем больше вероятность се проникновения в нижние дыхательные пути. Так, бронхиол могут достигать частицы диаметром 3-10 мкм, а альвеол — 1-3 мкм. Удаление осевших пылевых частиц осуществляется благодаря току слизи в дыхательных путях. Слизь, покрывающая эпителий, образуется из секрета бокаловидных клеток и слизеобразующих желез дыхательных путей, а также жидкости, фильтрующейся из интерстиция и кровеносных капилляров стенок бронхов и легких.

Толщина слоя слизи составляет 5-7 мкм. Ее движение создается за счет биения (3-14 движений в секунду) ресничек мерцательного эпителия, который покрывает все дыхательные пути за исключением надгортанника и истинных голосовых связок. Эффективность работы ресничек достигается лишь при их синхронном биении. Это волнообразное движение создаст ток слизи по направлению от бронхов к гортани. Из носовых полостей слизь движется по направлению к носовым отверстиям, а из носоглотки — к глотке. У здорового человека за сутки образуется около 100 мл слизи в нижних дыхательных путях (часть ее абсорбируется эпителиальными клетками) и 100-500 мл в верхних дыхательных путях. При синхронном биении ресничек скорость движения слизи в трахее может достигать 20 мм/мин, а в мелких бронхах и бронхиолах составляет 0,5-1,0 мм/мин. Со слоем слизи могут транспортироваться частички массой до 12 мг. Механизм изгнания слизи из дыхательных путей иногда называют мукоцилиарным эскалатором (от лат.mucus — слизь,ciliare — ресничка).

Объем изгоняемой слизи (клиренс) зависит от скорости се образования, вязкости и эффективности работы ресничек. Биение ресничек мерцательного эпителия происходит лишь при достаточном образовании в нем АТФ и зависит от температуры и рН окружающей среды, влажности и ионизации вдыхаемого воздуха. Многие факторы могут ограничивать клиренс слизи.

Так. при врожденном заболевании — муковисцидозе, обусловленном мутацией гена, контролирующего синтез и структуру белка, участвующего в транспорте минеральных ионов через клеточные мембраны секреторного эпителия, развивается повышение вязкости слизи и затруднение ее эвакуации из дыхательных путей ресничками. Фибробласты легких больных муковисцидозом продуцируют цилиарный фактор, нарушающий работу ресничек эпителия. Это приводит к нарушению вентиляции легких, повреждению и инфицированию бронхов. Подобные изменения секреции могут иметь место в желудочно-кишечном тракте, поджелудочной железе. Дети, страдающие муковисцидозом, нуждаются в постоянной интенсивной медицинской помощи. Нарушение процессов биения ресничек, повреждение эпителия дыхательных путей и легких, за которыми следует развитие ряда других неблагоприятных изменений в бронхо-легочной системе, наблюдается под влиянием курения.

Согревание воздуха. Этот процесс происходит за счет соприкосновения вдыхаемого воздуха с теплой поверхностью дыхательных путей. Эффективность согревания такова, что даже при вдыхании человеком морозного атмосферного воздуха он нагревается при поступлении в альвеолы до температуры около 37 °С. Удаляемый из легких воздух отдает до 30% своего тепла слизистым оболочкам верхних отделов дыхательных путей.

Увлажнение воздуха. Проходя по дыхательным путям и альвеолам, воздух на 100% насыщается водяными парами. В результате давление водяного пара в альвеолярном воздухе составляет около 47 мм рт. ст.

Вследствие перемешивания атмосферного и выдыхаемого воздуха, имеющего различное содержание кислорода и углекислого газа, в дыхательных пути создается «буферное пространство» между атмосферой и газообменной поверхностью легких. Оно способствует поддержанию относительного постоянства состава альвеолярного воздуха, отличающегося от атмосферного более низким содержанием кислорода и более высоким содержанием углекислого газа.

Дыхательные пути являются рефлексогенными зонами многочисленных рефлексов, играющих роль в саморегуляции дыхания: рефлекс Геринга — Брейера, защитные рефлексы чихания, кашля, рефлекс «ныряльщика», а также влияющих на работу многих внутренних органов (сердца, сосудов, кишечника). Механизмы ряда этих рефлексов будут рассмотрены ниже.

Дыхательные пути участвуют в генерации звуков и придании им определенной окраски. Звук возникает при прохождении воздуха через голосовую щель, вызывая вибрацию голосовых связок. Для возникновения вибрации необходимо наличие градиента давления воздуха между наружной и внутренней сторонами голосовых связок. В естественных условиях такой градиент создается во время выдоха, когда голосовые связки при разговоре или пении смыкаются, а подсвязочное давление воздуха, благодаря действию факторов, обеспечивающих выдох, становится больше атмосферного. Под влиянием этого давления голосовые связки на мгновение смещаются, между ними формируется щель, через которую прорывается около 2 мл воздуха, затем связки опять смыкаются и процесс повторяется снова, т.е. происходит вибрация голосовых связок, порождающая звуковые волны. Эти волны создают тоновую основу для образования звуков пения и речи.

Использование дыхания для формирования речи и пения называют соответственно речевым и певческим дыханием. Наличие и нормальное положение зубов являются необходимым условием правильного и четкого произношения речевых звуков. В противном случае появляется нечеткость, шепелявость, а иногда и невозможность произношения отдельных звуков. Речевое и певческое дыхание составляют отдельный предмет исследования.

Через дыхательные пути и легкие за сутки испаряется около 500 мл воды и таким образом осуществляется их участие в регуляции водно-солевого баланса и температуры тела. На испарение 1 г воды расходуется 0,58 ккал тепла и это один из путей участия дыхательной системы в механизмах теплоотдачи. В условиях покоя за счет испарения через дыхательные пути из организма выводится за сутки до 25% воды и около 15% продуцируемого тепла.

Защитная функция дыхательных путей реализуется за счет сочетания механизмов кондиционирования воздуха, осуществления защитных рефлекторных реакций и наличия эпителиальной выстилки, покрытой слизью. Слизь и мерцательный эпителий с включенными в его слой секреторными, нейроэндокринными, реценторными, лимфоидными клетками создают морфофункциональную основу аэрогсматнчсского барьера дыхательных путей. Этот барьер благодаря наличию в слизи лизоцима, интерферона, некоторых иммуноглобулинов и лейкоцитарных антител является частью местной иммунной системы органов дыхания.

Длина трахеи составляет 9-11 см, внутренний диаметр 15-22 мм. Трахея ветвится на два главных бронха. Правый из них шире (12-22 мм) и короче, чем левый, и отходит от трахеи под большим углом (от 15 до 40°). Бронхи ветвятся, как правило, дихотомически и их диаметр постепенно уменьшается, а суммарный просвет увеличивается. В результате 16-го ветвления бронхов образуются терминальные бронхиолы диаметр которых равен 0,5-0,6 мм. Далее следуют структуры, образующие морфофункциональную газообменную единицу легкого - ацинус. Емкость воздухоносных путей до уровня ацинусов составляет 140-260 мл.

В стенках мелких бронхов и бронхиол содержатся гладкие миоциты, которые располагаются в них циркулярно. От степени тонического сокращения миоцитов зависят просвет этой части дыхательных путей и скорость потока воздуха. Регуляция скорости потока воздуха через дыхательные пути осуществляется в основном в их нижних отделах, где просвет путей может изменяться активно. Тонус миоцитов находится под контролем нейромедиаторов автономной нервной системы, лейкотриенов, простагландинов, цитокинов и других сигнальных молекул.

Рецепторы дыхательных путей и легких

Важную роль в регуляции дыхания играют рецепторы, которыми особенно обильно снабжены верхние дыхательные пути и легкие. В слизистой оболочке верхних носовых ходов между эпителиальными и опорными клетками расположены обонятельные рецепторы. Они представляют собой чувствительные нервные клетки, имеющие подвижные реснички, обеспечивающие рецепцию пахучих веществ. Благодаря этим рецепторам и системе обоняния организм получает возможность восприятия запахов веществ, содержащихся в окружающей среде, наличии пищевых веществ, вредных агентов. Воздействие некоторых пахучих веществ вызывает рефлекторное изменение проходимости дыхательных путей и, в частности, у людей с обструктивным бронхитом может вызвать астматический приступ.

Остальные рецепторы дыхательных путей и легких подразделяют на три группы:

• растяжения;
• ирритантные;
• юкстаальвеолярные.

Рецепторы растяжения располагаются в мышечном слое дыхательных путей. Адекватным раздражителем для них является растяжение мышечных волокон, обусловленное изменением внутриплеврального давления и давления в просвете дыхательных путей. Важнейшая функция этих рецепторов — контроль за степенью растяжения легких. Благодаря им функциональная система регуляции дыхания контролирует интенсивность вентиляции легких.

Имеется также ряд экспериментальных данных о наличии в легких рецепторов спадения, активирующихся при сильном уменьшении объема легких.

Ирритантные рецепторы обладают свойствами механо- и хеморецепторов. Они расположены в слизистой оболочке дыхательных путей и активируются при действии интенсивной струи воздуха во время вдоха или выдоха, действии крупных пылевых частиц, скоплении гнойного отделяемого, слизи, попадании в дыхательные пути частиц пищи. Эти рецепторы чувствительны также к действию раздражающих газов (аммиак, пары серы) и других химических веществ.

Юкстаальвеолярные рецепторы расположены в ингерстициальном пространстве легочных альвеол у стенок кровеносных капилляров. Адекватным раздражителем для них является увеличение кровенаполнения легких и возрастание объема межклеточной жидкости (они активируются, в частности, при отеке легких). Раздражение этих рецепторов рефлекторно вызывает возникновение частого поверхностного дыхания.

Рефлекторные реакции с рецепторов дыхательных путей

При активации рецепторов растяжения и ирритантных рецепторов возникают многочисленные рефлекторные реакции, обеспечивающие саморегуляцию дыхания, защитные рефлексы и рефлексы, влияющие на функции внутренних органов. Такое подразделение этих рефлексов весьма условно, так как один и тот же раздражитель в зависимости от его силы может или обеспечивать регуляцию смены фаз цикла спокойного дыхания, или вызывать защитную реакцию. Афферентные и эфферентные пути этих рефлексов проходят в стволах обонятельного, тройничного, лицевого, языкоглоточного, блуждающего и симпатического нервов, а замыкание большинства рефлекторных дуг осуществляется в структурах дыхательного центра продолговатого мозга с подключением ядер вышеперечисленных нервов.

Рефлексы саморегуляции дыхания обеспечивают регуляцию глубины и частоты дыхания, а также просвета дыхательных путей. Среди них выделяют рефлексы Геринга — Брейера. Инспираторно-тормозящий рефлекс Геринга — Брейера проявляется тем, что при растяжении легких во время глубокого вдоха или при вдувании воздуха аппаратами искусственного дыхания рефлекторно тормозится вдох и стимулируется выдох. При сильном растяжении легких этот рефлекс приобретает защитную роль, предохраняя легкие от перерастяжения. Второй из этой серии рефлексов - экспираторно-облегчающий рефлекс - проявляется в условиях, когда воздух поступает в дыхательные пути под давлением во время выдоха (например, при аппаратном искусственном дыхании). В ответ на такое воздействие рефлекторно продлевается выдох и тормозится появление вдоха. Рефлекс на спадение легких возникает при максимально глубоком выдохе или при ранениях грудной клетки, сопровождаемых пневмотораксом. Он проявляется частым поверхностным дыханием, препятствующим дальнейшему спадению легких. Выделяют также парадоксальный рефлекс Хеда, проявляющийся тем, что при интенсивном вдувании воздуха в легкие па короткое время (0,1-0,2 с) может активироваться вдох, сменяющийся затем выдохом.

Среди рефлексов, регулирующих просвет дыхательных путей и силу сокращения дыхательных мышц, имеется рефлекс на снижение давления в верхних дыхательных путях , который проявляется сокращением мышц, расширяющих эти дыхательные пути, и препятствующих их закрытию. В ответ на снижение давления в носовых ходах и глотке рефлекторно сокращаются мышцы крыльев носа, подбородочно-язычная и другие мышцы, смещающие язык вентрально кпереди. Этот рефлекс способствует вдоху путем снижения сопротивления и увеличения проходимости верхних дыхательных путей для воздуха.

Снижение давления воздуха в просвете глотки также рефлекторно вызывает уменьшение силы сокращения диафрагмы. Этот глоточно-диафрагмальный рефлекс препятствует дальнейшему снижению давления в глотке, слипанию ее стенок и развитию апноэ.

Рефлекс закрытия голосовой щели возникает в ответ на раздражение механорецепторов глотки, гортани и корня языка. При этом смыкаются голосовые и надгортанные связки и предотвращается попадание вдыхательные пути пищи, жидкости и раздражающих газов. У пациентов, находящихся в бессознательном состоянии или под наркозом, рефлекторное закрытие голосовой щели нарушается и рвотные массы, а также содержимое глотки могут попасть в трахею и вызвать аспирационную пневмонию.

Ринобронхиальные рефлексы возникают при раздражении ирритантных рецепторов носовых ходов и носоглотки и проявляются сужением просвета нижних дыхательных путей. У людей, склонных к спазмам гладкомышечных волокон трахеи и бронхов, раздражение ирритантных рецепторов носа и даже некоторые запахи могут провоцировать развитие приступа бронхиальной астмы.

К классическим защитным рефлексам дыхательной системы принадлежат также кашлевый, чихательный рефлексы и рефлекс ныряльщика. Кашлевый рефлекс вызывается раздражением ирритантных рецепторов глотки и нижележащих дыхательных путей, особенно области бифуркации трахеи. При его реализации вначале происходит короткий вдох, затем смыкание голосовых связок, сокращение мышц выдоха, увеличение подсвязочного давления воздуха. Затем голосовые связки мгновенно расслабляются и воздушная струя с большой линейной скоростью проходит через дыхательные пути, голосовую щель и открытый рот в атмосферу. При этом из дыхательных путей изгоняется избыток слизи, гнойного содержимого, некоторых продуктов воспаления или случайно попавших пищевых и других частиц. Продуктивный, «влажный» кашель способствует очищению бронхов и выполняет дренажную функцию. Для более эффективного очищения дыхательных путей врачи назначают специальные лекарственные средства, стимулирующие продукцию жидкого отделяемого. Чихательный рефлекс возникает при раздражении рецепторов носовых ходов и развивается подобно каш левому рефлексу за исключением того, что изгнание воздуха происходит через носовые ходы. Одновременно усиливается слезообразование, слезная жидкость по слезно-носовому каналу поступает в полость носа и увлажняет ее стенки. Все это способствует очищению носоглотки и носовых ходов. Рефлекс ныряльщика вызывается попаданием жидкости в носовые ходы и проявляется кратковременной остановкой дыхательных движений, препятствуя прохождению жидкости в нижележащие дыхательные пути.

При работе с пациентами врачам-реаниматологам, челюстно-лицевым хирургам, отоларингологам, стоматологам и другим специалистам необходимо учитывать особенности описанных рефлекторных реакций, возникающих в ответ на раздражение рецепторов ротовой полости, глотки и верхних дыхательных путей.

Дыхательная система.

Функции дыхательной системы:

1. Обеспечивает ткани организма кислородом и удаляет из них углекислый газ;

3. участвует в обонянии;

4. участвует в выработке гормонов;сс

5. участвует в обмене веществ;

6. участвует в иммунологической защите.

В воздухоносных путях воздух согревается либо охлаждается, очищается, увлажняется, а так же происходит восприятие обонятельных, температурных и механических раздражений. Дыхательная система начинается с полости носа.

Входными отверстиями в носовую полость являются ноздри. Передняя нижняя стенка отделяет носовую полость от ротовой, и состоит из мягкого и твердого неба. Задняя стенка носа – это носоглоточное отверстие (хоаны) которое переходит в носоглотку. Носовая пластина состоит из передней решетчатой кости и сошника. От перегородки носа сторону по разным сторонам находятся изогнутые костные пластинки – носовые раковины. В нижний носовой ход открывается носослезный канал.

Слизистая оболочка – выстлана мерцательным эпителием и содержит значительное количество желез, выделяющих слизь. Также проходят множество сосудов, согревающих холодный воздух, и нервов, которые выполняют обонятельную функцию, поэтому считается органом обоняния. Через хоаны воздух поступает в глотку, а потом в гортань.

Гортань (larynx) – находится в передней части шеи на уровне IV-VII шейных позвонков; на поверхности шеи образует небольшое (у женщин) и сильно выступающее вперед (у мужчин) возвышение – выступ гортани (кадык, адамово яблоко – prominentico lyngeria). Спереди гортань подвешена у подъязычной кости, внизу соединяется с трахеей. Спереди гортани лежат мышцы шеи, сбоку – сосудисто-нервные пучки. Состоит из хрящей. Они делятся на:

1.непарные (перстневидный, щитовидный, надгортанник);

2. парные (черпаловидные, рожковидные, клиновидные).

Хрящи гортани.

Основной хрящ – это перстневидный хрящ, который соединяет внизу связочками с первым хрящевым кольцом.

Основу гортани составляет гиалиновый перстневидный хрящ, который соединяет с первым хрящом трахеи при помощи связки. Он имеет дугу и четырехугольную пластинку; дуга хряща направлена вперед, пластинка – назад. На дуге перстневидного хряща расположен гиалиновый непарный, самый большой хрящ гортани – щитовидный . Черпаловидный хрящ парный, гиалиновый, похож на четырехугольную пирамиду. Рожковидный и клиновидный хрящи находятся в толще черпаловидной связки.

Хрящи гортани связаны между собой при помощи суставов и связок. Мышцы гортани . Все мышцы гортани делятся на три группы: расширители суживающие голосовую щель и изменяющие напряжение голосовых связок. 1. Мышца, расширяющая голосовую щель – задняя перстнечерпаловидная (парная мышца);

Гортань имеет оболочки:

1. слизистая – покрыта мерцательным эпителием, кроме голосовых связок.

2. фиброзно-хрящевая - - состоит из гиалиновых и эластичных хрящей.

3. соединительнотканная (адвентиция).

У детей размеры гортани меньше, чем у взрослых; голосовые связки короче, тембр голоса выше. Размеры гортани могут изменяться в период полового созревания, что ведет к изменению голоса.

Трахея (trachea) – это трубка длиной 10-15см., имеет 2части: шейную и грудную. Сзади проходит пищевод, спереди проходит щитовидная железа, вилочковая железа, дуга аорты и ее ветви. На уровне нижнего края VI шейного позвонка, и заканчивается на уровне верхнего края V грудного позвонка. Делится на 2 бронха, которые отходят в правое и левое легкое. Это место называется бифуркацией.

Правый – длина 3см., состоит из 6-8 хрящей. Короче и шире, отходит от трахеи тупым углом.

Левый – длина 4-5см., состоит из 9-12 хрящей. Длинный и узкий, идет под дугой аорты.

Трахея и бронхи состоят из 16-20 гиалиновых хрящевых полуколец. Полукольца соединяются между собой кольцевыми связками. Изнутри трахея и бронхи выстланы слизистой оболочкой, потом подслизистая оболочка, а за ней хрящевая ткань. Слизистая оболочка складок не имеет, выстилает многорядно плазматическим реснитчатым эпителием и тоже имеет большое количество бокаловидных клеток.

Легкие (pulmones) – это главные органы дыхательного аппарата, занимают почти вся полость грудной клетки. Меняют форму и размеры в зависимости от фазы дыхания. Имеет форму усеченного конуса. Верхушка легкого обращена над ключичной ямкой. Внизу легкие имеют вогнутое основание. Они прилежат к диафрагме.

В легком выделяют три поверхности: выпуклую, реберную , прилегающую к внутренней поверхности стенки грудной полости; диафрагмальную – прилегает к диафрагме; медиальную (средостенную), направленную в сторону средостения.

Каждое легкое бороздами делится на доли: правое – на 3 (верхнюю, среднюю, нижнюю), левое на 2 (верхнюю и нижнюю).

Каждое легкое состоит из разветвленных бронхов, которые образуют бронхиальное дерево и систему легочных пузырьков. Бронх диаметром 1мм называется дольковым. Каждый альвеолярный ход заканчивается двумя альвеолярными мешочками. Стенки альвеолярных мешочков состоят их легочных альвеол. Диаметр альвеолярного хода и альвеолярного мешочка составляет 0,2 – 0,6мм, альвеолы – 0,25-0,30мм.

Дыхательные бронхиолы, а также альвеолярные ходы, альвеолярные мешочки и альвеолы легкого образуют альвеолярное дерево (легочный ацинус), которое является структурно-функциональной единицей легкого. Количество легочных ацинусов в одном легком 15000; количество альвеол в среднем 300-350млн, а площадь дыхательной поверхности всех альвеол – около 80 м 2 .

Плевра (pleura) – тонкая гладкая серозная оболочка, которая окутывает каждое легкое.

Различают висцеральную плевру, которая плотно срастается с тканью легкого и заходит в щели между долями легкого, и париетальную, которая выстилает внутри стенки грудной полости.

Париетальная плевра состоит из реберной, медиастинальной и диафрагмальной плевры.

Между париетальной и висцеральной плеврой образуется щелевидное замкнутое пространство – плевральная полость. В ней находится небольшое количество серозной жидкости.

Средостение (mediastinum) – представляет собой комплекс органов, расположенных между правой и левой плевральной полостями. Спереди средостение ограничено грудиной, сзади – грудным отделом позвоночного столба, с боков - правой и левой медиастинальной плеврой. Вверху средостение продолжается до верхней апертуры грудной клетки, внизу – до диафрагмы. Различают два отдела средостения: верхнее и нижнее.

Дыхание – одно из самых основных свойств любого живого организма. Его огромное значение трудно переоценить. О том, насколько важно нормальное дыхание, человек задумывается лишь тогда, когда оно неожиданно затрудняется, например, при появившейся простуде. Если без пищи и воды человек еще способен жить некоторое время, то без дыхания – считаные секунды. За один день взрослый человек делает более 20 000 вдохов и столько же выдохов.

Строение дыхательной системы человека – какое оно, разберём в этой статье.

Как человек дышит

Данная система – одна из важнейших в человеческом организме. Это целая совокупность процессов, происходящих в определённой взаимосвязи и направленных на то, чтобы организм получал кислород из окружающей среды и выделял углекислый газ. Что же представляет собой дыхание и как устроены органы дыхания?

Органы дыхания человека условно делят на воздухоносные пути и лёгкие.

Главная роль первых – беспрепятственная доставка воздуха к лёгким. Дыхательные пути человека начинаются с носа, но сам процесс может происходить и через рот, если нос заложен. Однако носовое дыхание предпочтительнее, поскольку, проходя через носовую полость, воздух очищается, а если он попадает через рот – нет .

В дыхании выделяют три основных процесса:

• внешнее дыхание;
• перенос газов с кровотоком;
• внутреннее (клеточное) дыхание;

При вдохе через нос или рот воздух сначала попадает в глотку. Вместе с гортанью и придаточными пазухами носа эти анатомические полости относятся к верхним дыхательным путям.

Нижние дыхательные пути – это трахея, соединённые с ней бронхи, а также лёгкие.

Все вместе они образуют единую функциональную систему.

Наглядно легче представить её строение с помощью схемы или таблицы.

В процессе дыхания происходит разрушение молекул сахаров и выделяется диоксид углерода.

Процесс дыхания в организме

Газообмен происходит за счёт их различной концентрации в альвеолах и капиллярах. Называется такой процесс диффузией. В лёгких из альвеол в сосуды поступает кислород, а обратно – углекислый газ. И альвеолы, и капилляры состоят из однослойного эпителия, что позволяет газам легко в них проникать.

Транспорт газа к органам происходит следующим образом: сначала кислород по воздухоносным путям попадает в лёгкие. Когда воздух попадает в кровеносные сосуды, он образует нестойкие соединения с гемоглобином в эритроцитах, и вместе с ним двигается к различным органам. Кислород легко отсоединяется и затем попадает в клетки. Точно также соединяется с гемоглобином углекислый газ и транспортируется в обратном направлении.

Когда кислород доходит до клеток, он проникает сначала в межклеточное пространство, а затем непосредственно в клетку.

Основная цель дыхания – это образование энергии в клетках.

Париетальная плевра, перикард и брюшина прикреплены к сухожилиям диафрагмы, а это означает, что при дыхании происходит временное смещение органов грудной и брюшной полости.

При вдохе объём лёгких увеличивается при выдохе, соответственно, уменьшается. В состоянии покоя человек использует всего лишь 5 процентов от общего объёма лёгких.

Функции дыхательной системы

Основное её назначение – снабжение организма кислородом и выведение продуктов распада. Но функции дыхательной системы могут быть и другими.

В процессе дыхания кислород постоянно поглощается клетками и одновременно они отдают углекислый газ. Однако следует отметить, что органы дыхательной системы также являются участниками других важных функций организма, в частности, принимают непосредственное участие в образовании звуков речи, а также обоняния. Кроме того, органы дыхания активно участвуют в процессе терморегуляции. Температура воздуха, который вдыхает человек, непосредственно влияет на температуру его тела. Выдыхаемые газы снижают температуру тела.

Выделительные процессы также частично задействуют органы дыхательной системы. Происходит также и выделение некоторого количества водного пара.

Строение органов дыхания, органы дыхания обеспечивают также защитные силы организма, ведь при прохождении воздуха через верхние дыхательные пути происходит частичное его очищение.

В среднем человек за одну минуту потребляет около 300 мл кислорода и выделяет 200 г углекислого газа. Однако, если возрастает физическая нагрузка, то потребление кислорода увеличивается в разы. За один час человек способен выделять во внешнюю среду от 5 до 8 литров углекислого газа. Также в процессе дыхания из организма удаляются пыль, аммиак и мочевина.

Органы дыхания принимают непосредственное участите в образовании звуков человеческой речи.

Органы дыхания: описание

Все органы дыхания соединены между собой.

Нос

Этот орган – не только активный участник процесса дыхания. Он является также и органом обоняния. Именно с него начинается дыхательный процесс.

Носовая полость делится на отделы. Классификация их такова:

• нижний отдел;
• средний;
• верхний;
• общий.

Нос разделяется на костный и хрящевой отделы. Носовая перегородка разделяет правую и левую половины.

Изнутри полость покрывает мерцательный эпителий. Его основное назначение – очистка и согревание поступающего воздуха. Вязкая слизь, находящаяся тут, обладает бактерицидными свойствами. Её количество резко увеличивается при появлении различных патологий.

В носовой полости находится большое количество мелких венозных сосудов. При их повреждении возникает кровотечение из носа.

Гортань

Гортань – крайне важная составляющая дыхательной системы, расположенная между глоткой и трахеей. Она являет собой хрящевое образование. Хрящи гортани бывают:

1. Парные (черпаловидные, рожковидные, клиновидные, зерновидные).
2. Непарные (щитовидный, перстневидный и надгортанник).

У мужчин место соединения пластин щитовидного хряща сильно выступает. Они образуют так называемое «адамово яблоко».

Суставы органа обеспечивают его подвижность. Гортань имеет множество различных связок. Здесь также находится целая группа мышц, напрягающих голосовые связки. В гортани расположенные и сами голосовые связки, принимающие самое непосредственное участие в образовании речевых звуков.

Гортань образована таким образом, что процесс глотания не мешает дыханию. Расположена она на уровне от четвёртого до седьмого шейных позвонков.

Трахея

Фактическое продолжение гортани – трахея. По расположению соответственно органам в трахее разделяют шейную и грудную части. Сзади к трахее прилегает пищевод. Совсем рядом с ней проходит сосудисто-нервный пучок. В него входят сонная артерия, блуждающий нерв и ярёмная вена.

Трахея разветвляется на две стороны. Такая точка разделения называется бифуркация. Задняя стенка трахеи является уплощённой. Тут же находится мышечная ткань. Её особое расположение позволяет трахее быть подвижной при кашле. Трахея так же, как и другие органы дыхания, покрыта особой слизистой оболочкой – мерцательным эпителием.

Бронхи

Разветвление трахеи ведёт к следующему парному органу – бронхам. Главные бронхи в области ворот делятся на долевые. Правый главный бронх шире и короче левого.

На конце бронхиол находятся альвеолы. Это мелкие ходы, на конце которых расположены особые мешочки. Именно они обмениваются кислородом и углекислым газом с мелкими кровеносными сосудами. Альвеолы выстелены изнутри специальным веществом. Они поддерживают их поверхностное натяжение, не позволяя альвеолам слипаться. Общее количество альвеол в лёгких – приблизительно 700 млн.

Лёгкие

Безусловно, важными являются все органы дыхательной системы, однако наиболее значимыми считают именно лёгкие. В них непосредственно происходит обмен кислорода и углекислого газа..

Расположены органы в грудной полости. Их поверхность выстелена специальной оболочкой, называемой плеврой.

Правое лёгкое меньше левого в длину на пару сантиметров. Сами лёгкие мышц не содержат.

В лёгких различают два отдела:

1. Верхушка.
2. Основание.

А также три поверхности: диафрагмальную, рёберную и средостенную. Они обращены соответственно к диафрагме, рёбрам, средостению. Поверхности лёгкого разделены краями. Рёберную и средостенную области разделяет передний край. Нижний же край отделяет от области диафрагмы. Каждое лёгкое делится на доли.

У правого лёгкого их три:

Верхняя;

Средняя;

У левого – всего две: верхняя и нижняя. Между долями находятся междолевые поверхности. Оба лёгких имеют косую щель. Она разделяет доли в органе. У правого лёгкого дополнительно имеется горизонтальная щель, разделяющая верхнюю и среднюю доли.

Основание лёгкого расширено, а верхняя часть является суженной. На внутренней поверхности каждой части имеются небольшие углубления, называемые воротами. Через них проходят образования, создающие корень лёгкого. Здесь проходят лимфатические и кровеносные сосуды, бронхи. В правом лёгком это бронх, лёгочная вена, две лёгочные артерии. В левом – бронх, лёгочная артерия, две лёгочные вены.

В передней части левого лёгкого имеется небольшое углубление – сердечная вырезка. Снизу она ограничена частью, называемой язычком.

Защищает лёгкие от внешних повреждений грудная клетка. Грудная полость герметична, она отделена от брюшной полости.

Заболевания, связанные с лёгкими, очень сильно влияют на общее состояние человеческого организма.

Плевра

Лёгкие покрыты особой плёнкой – плеврой. Состоит она из двух частей: наружного и внутреннего лепестка.

Плевральная полость всегда содержит небольшое количество серозной жидкости, обеспечивающей смачивание лепестков плевры.

Дыхательная система человека создана таким образом, что непосредственно в плевральной полости присутствует отрицательное давление воздуха. Именно благодаря этому факту, а также поверхностному натяжению серозной жидкости лёгкие постоянно находятся в расправленном состоянии, а также они принимают дыхательные движения грудной клетки .

Дыхательные мышцы

Дыхательные мышцы подразделяют на инспираторные (производящие вдох) и экспираторные (работающие при выдохе).

Главные инспираторные мышцы – это:

1. Диафрагма.
2. Наружные межрёберные.
3. Межхрящевые внутренние мышцы.

Есть также и инспираторные вспомогательные мышцы (лестничные, трапециевидные, грудничные большие и малые и т. д.)

Межрёберные, прямые, подрёберные, поперечные, наружная и внутренняя косые мышцы живота – это экспираторные мышцы.

Диафрагма

Диафрагма также осуществляет немалую роль в процессе дыхания. Это уникальная пластина, которая разделяет две полости: грудную и брюшную. Её относят к дыхательным мышцам. В самой диафрагме выделяют сухожильный центр и ещё три мышечные области.

Когда происходит сокращение, диафрагма удаляется от стенок грудной клетки. В это время увеличивается объём грудной полости. Одновременное сокращение этой мышцы и мышц брюшного пресса приводит к тому, что давление внутри грудной полости становится меньше внешнего атмосферного давления. В этот момент и происходит поступление воздуха в лёгкие. Затем в результате расслабления мышц осуществляется выдох

Слизистая оболочка органов дыхания

Органы дыхания покрыты защитной слизистой оболочкой – мерцательным эпителием. На поверхности мерцательного эпителия находится огромное количество ресничек, постоянно осуществляющих одно и то же движение. Особые клетки, расположенные между ними вместе с железами слизистой производят слизь, которая смачивает реснички. Подобно клейкой ленте, на неё прилипают крошечные частицы пыли и грязи, проникшие при вдохе. Они транспортируются к глотке и удаляются. Таким же образом устраняются вредоносные вирусы и бактерии.

Это естественный и довольно эффективный механизм самоочищения. Такое строение оболочки и способность очищаться распространяется на все дыхательные органы.

Факторы, влияющие на состояние органов дыхания

В нормальных условиях дыхательная система работает чётко и бесперебойно. К сожалению, она может быть легко повреждена. На её состояние способны повлиять многие факторы:

1. Холод.
2. Чрезмерно сухой воздух, образующийся в помещении в результате работы обогревательных приборов.
3. Аллергия.
4. Курение.

Всё это оказывает крайне негативное влияние на состояние органов дыхания. В этом случае движение ресничек эпителия может существенно замедляться, а то и вовсе остановиться.

Вредные микроорганизмы и пыль перестают удаляться, в результате возникает риск инфицирования.

Вначале это проявляется в виде простуды, и тут в первую очередь страдают верхние дыхательные пути. Происходит нарушение вентиляции в носовой полости, возникает ощущение заложенности носа, общее дискомфортное состояние.

При отсутствии правильного и своевременного лечения в воспалительный процесс будут вовлечены придаточные пазухи носовой полости . В этом случае возникает синусит. Затем появляются и другие признаки заболеваний органов дыхания.

Кашель возникает из-за чрезмерного раздражения кашлевых рецепторов в области носоглотки. Инфекция легко переходит с верхних путей на нижние и страдают уже бронхи, лёгкие. Врачи говорят в этом случае, что инфекция «опустилась» ниже. Это чревато серьёзными заболеваниями, такими как пневмония, бронхиты, плеврит. В медицинских учреждениях строго следят за состоянием оборудования, предназначенного для наркозно-дыхательных процедур. Делается это во избежание инфицирования пациентов. Существуют СанПиН (СанПиН 2.1.3.2630-10), которые нужно соблюдать в стационарах.

Как и о любой другой системе организма, о дыхательной следует заботиться: вовремя лечить, если появилась проблема, а также избегать отрицательного влияния окружающей среды, а также вредных привычек.

Дыхательная система человека активно задействуется во время выполнения любых видов двигательной активности, будь то аэробная или анаэробная нагрузка. Любой уважающий себя персональный тренер должен владеть знаниями о строении дыхательной системы, ее предназначении и о том, какую роль она выполняет в процессе занятий спортом. Знания о физиологии и анатомии являются индикатором отношения тренера к своему ремеслу. Чем больше он знает, тем выше его квалификация, как специалиста.

Дыхательная система – это совокупность органов, целью которой является обеспечение организма человека кислородом. Процесс обеспечения кислородом имеет название – газообмен. Вдыхаемый человеком кислород, на выдохе превращается в углекислый газ. Газообмен происходит в легких, а именно в альвеолах. Их вентилирование реализуется чередованием циклов вдоха (инспирация) и выдоха (экспирация). Процесс вдоха взаимосвязан с двигательной активностью диафрагмы и внешних межреберных мышц. На вдохе диафрагма опускается, а ребра поднимаются. Процесс выдоха происходит по большей части пассивно, вовлекая только внутренние межреберные мышцы. На выдохе диафрагма поднимается, ребра опускаются.

Дыхание обычно разделяют по способу расширения грудной клетки на два типа: грудное и брюшное. Первое чаще наблюдается у женщин (расширение грудины происходит за счет поднятия ребер). Второе чаще наблюдается у мужчин (расширение грудины происходит за счет деформации диафрагмы).

Строение дыхательной системы

Дыхательные пути разделяют на верхние и нижние. Такое разделение является чисто символическим и граница между верхними и нижними путями дыхания проходит в месте пересечения дыхательной и пищеварительной систем в верхней части гортани. К верхним дыхательным путям относят полость носа, носоглотку и ротоглотку с ротовой полостью, но только частично, так как последняя в процессе дыхания не задействована. К нижним дыхательным путям относят гортань (хотя иногда ее относят и к верхним путям), трахею, бронхи и легкие. Воздушные пути внутри легких представляют своего рода дерево и разветвляются примерно 23 раза, прежде чем кислород попадет в альвеолы, в которых и происходит газообмен. Схематическое изображение системы дыхания человека вы можете увидеть на рисунке ниже.

Строение дыхательной системы человека: 1- Лобная пазуха; 2- Клиновидная пазуха; 3- Носовая полость; 4- Преддверие носа; 5- Ротовая полость; 6- Глотка; 7- Надгортанник; 8- Голосовая складка; 9- Щитовидный хрящ; 10- Перстеневидный хрящ; 11- Трахея; 12- Верхушка легкого; 13- Верхняя доля (долевые бронхи: 13.1- Правый верхний; 13.2- Правый средний; 13.3- Правый нижний); 14- Горизонтальная щель; 15- Косая щель; 16- Средняя доля; 17- Нижняя доля; 18- Диафрагма; 19- Верхняя доля; 20- Язычковый бронх; 21- Киль трахеи; 22- Промежуточный бронх; 23- Левый и правый главные бронхи (долевые бронхи: 23.1- Левый верхний; 23.2- Левый нижний); 24- Косая щель; 25- Сердечная вырезка; 26- Язычок левого легкого; 27- Нижняя доля.

Дыхательные пути выступают в роли связующего звена между окружающей средой и основным органом дыхательной системы – легкими. Они располагаются внутри грудной клетки и окружены ребрами и межреберными мышцами. Непосредственно в легких и происходит процесс газообмена между кислородом, поступившим к легочным альвеолам (см. рисунок ниже) и кровью, которая циркулирует внутри легочных капилляров. Последние осуществляют доставку кислорода в организм и выведение из него газообразных продуктов обмена. Соотношение кислорода и углекислого газа в легких поддерживается на относительно постоянном уровне. Прекращение поступления кислорода в организм приводит к потере сознания (клиническая смерть), затем к необратимым нарушениям работы мозга и в конечном счете к гибели (биологическая смерть).

Строение альвеолы: 1- Капиллярное русло; 2- Соединительная ткань; 3- Альвеолярные мешочки; 4- Альвеолярный ход; 5- Слизистая железа; 6- Слизистая выстилка; 7- Легочная артерия; 8- Легочная вена; 9- Отверстие бронхиолы; 10- Альвеола.

Процесс дыхания, как я уже говорил выше, осуществляется за счет деформации грудной клетки при помощи дыхательных мышц. Само по себе дыхание – это один из немногих процессов, протекающих в организме, который контролируется им как осознанно, так и бессознательно. Вот почему человек во время сна, находясь в бессознательном состоянии продолжает дышать.

Функции дыхательной системы

Основные две функции, которые выполняет дыхательная система человека – это непосредственно само дыхание и газообмен. Помимо прочего, она участвует в таких не менее важных функциях, как поддержание теплового баланса тела, формирование тембра голоса, восприятие запахов, а также повышение влажности вдыхаемого воздуха. Легочная ткань принимает участие в производстве гормонов, водно-солевом и липидном обмене. В обширной системе сосудов легких происходит депонирование (хранение) крови. Также дыхательная система защищает организм от механических факторов внешней среды. Впрочем, из всего этого многообразия функций нас будет интересовать именно газообмен, так как без него не протекает ни обмен веществ, ни образование энергии, ни как следствие, сама жизнь.

В процессе дыхания кислород через альвеолы проникает кровь, а углекислый газ через них же выводится из организма. Данный процесс предполагает проникновение кислорода и углекислого газа сквозь капиллярную мембрану альвеол. В состоянии покоя давление кислорода в альвеолах приблизительно на 60 мм рт. ст. выше по сравнению с давлением в кровеносных капиллярах легких. За счет этого кислород проникает в кровь, которая течет по легочным капиллярам. Таким же образом углекислый газ проникает в обратном направлении. Процесс газообмена протекает настолько быстро, что его можно назвать фактически мгновенным. Схематически этот процесс изображен на рисунке ниже.

Схема протекания процесса газообмена в альвеолах: 1- Капиллярная сеть; 2- Альвеолярные мешочки; 3- Отверстие бронхиолы. I- Поступление кислорода; II- Выведение углекислого газа.

С газообменом разобрались, теперь поговорим об основных понятиях относительно дыхания. Объем воздуха, вдыхаемый и выдыхаемый человеком за одну минуту, называется минутным объемом дыхания . Он обеспечивает необходимый уровень концентрации газов в альвеолах. Показатель концентрации определяется дыхательным объемом – это количество воздуха, которое человек вдыхает и выдыхает в процессе дыхания. А также частотой дыхательных движений , иными словами – частотой дыхания. Резервный объем вдоха – это максимальный объем воздуха, который человек может вдохнуть после обычного вдоха. Следовательно, резервный объем выдоха – это максимальное количество воздуха, которое человек может выдохнуть дополнительно, после обычного выдоха. Максимальный объем воздуха, который человек способен выдохнуть после максимального вдоха, называется жизненной емкостью легких . Тем не менее, даже после максимального выдоха в легких остается определенное количество воздуха, которое называется остаточным объемом легких . Сумма жизненной емкости легких и остаточного объема легких дает нам общую емкость легких , которая у взрослого человека равняется 3-4 литрам воздуха на 1 легкое.

Момент вдоха приносит кислород в альвеолы. Помимо альвеол, воздух также заполняет все остальные участки дыхательных путей – ротовую полость, носоглотку, трахею, бронхи и бронхиолы. Поскольку в процессе газообмена эти отделы дыхательной системы не участвуют, они получили название анатомически мертвого пространства . Объем воздуха, который заполняет это пространство, у здорового человека, как правило составляет порядка 150 мл. С возрастом, этот показатель имеет тенденцию увеличиваться. Поскольку в момент глубокого вдоха дыхательные пути имеют свойство расширяться, нужно иметь в виду, что увеличение дыхательного объема сопровождается одновременно и увеличением анатомического мертвого пространства. Такое относительное увеличение дыхательного объема обычно превышает данный показатель для мертвого анатомического пространства. В итоге, при увеличении дыхательного объема, доля анатомического мертвого пространства понижается. Таким образом, мы можем сделать вывод, что увеличение дыхательного объема (при глубоком дыхании) обеспечивает значительно более качественную вентиляцию легких, сравнительно с учащенным дыханием.

Регуляция дыхания

Для полноценного обеспечения организма кислородом, нервная система регулирует скорость вентиляции легких через изменение частоты и глубины дыхания. За счет этого концентрация кислорода и углекислого газа в артериальной крови не меняется даже под воздействием таких активных физических нагрузок, как работа на кардиотренажере или тренировка с отягощениями. Регуляция дыхания контролируется дыхательным центром, который приведен на рисунке ниже.

Строение дыхательного центра ствола мозга: 1- Варолиев мост; 2- Пневмотаксический центр; 3- Апнейстический центр; 4- Предкомплекс Бетцингера; 5- Дорсальная группа дыхательных нейронов; 6- Вентральная группа дыхательных нейронов; 7- Продолговатый мозг. I- Дыхательный центр ствола мозга; II- Части дыхательного центра моста; III- Части дыхательного центра продолговатого мозга.

Дыхательный центр состоит из нескольких разрозненных групп нейронов, которые расположены с обеих сторон нижней части ствола мозга. Всего выделяют три основных группы нейронов: дорсальная группа, вентральная группа и пневмотаксический центр. Рассмотрим их более подробно.

• Дорсальная дыхательная группа играет важнейшую роль в реализации процесса дыхания. Она также является и главным генератором импульсов, которые задают постоянный ритм дыхания.
• Вентральная дыхательная группа выполняет сразу несколько важных функций. В первую очередь, дыхательные импульсы от данных нейронов принимают участие в регуляции процесса дыхания, контролируя уровень легочной вентиляции. Помимо прочего, возбуждение избранных нейронов вентральной группы может стимулировать вдох или выдох, в зависимости от момента возбуждения. Важность этих нейронов особенно велика, так как они способны управлять мышцами живота, принимающими участие в цикле выдоха при глубоком дыхании.
• Пневмотаксический центр принимает участие в управлении частотой и амплитудой дыхательных движений. Главное влияние данного центра состоит в регуляции длительности цикла наполнения легких, как фактора, который ограничивает дыхательный объем. Добавочным эффектом такой регуляции является непосредственное воздействие на частоту дыхания. При уменьшении длительности цикла вдоха, цикл выдоха также сокращается, что в итоге приводит к увеличению частоты дыхания. То же справедливо и в обратном случае. При увеличении длительности цикла вдоха, цикл выдоха также увеличивается, при этом частота дыхания снижается.

Заключение

Дыхательная система человека – это в первую очередь набор органов, необходимый для обеспечения организма жизненно необходимым кислородом. Знание анатомии и физиологии данной системы дает вам возможность понять базовые основы построения тренировочного процесса как аэробной, так и анаэробной направленности. Приведенная здесь информация имеет особое значение при определении целей тренировочного процесса и может служить основой для оценки состояния здоровья атлета при плановом построении тренировочных программ.

С ложно переоценить значимость кислорода для организма человека. Ребёнок ещё в утробе матери не сможет полноценно развиваться при недостатке этого вещества, которое поступает через материнскую кровеносную систему. И при появлении на свет кроха издаёт крик, совершая первые дыхательные движения, которые не прекращаются в течение всей жизни.

Кислородный голод никак не регулируется сознанием. При недостатке питательных веществ или жидкости мы испытываем жажду или необходимость в еде, но едва ли кто-то ощущал потребность организма в кислороде. Регулярное дыхание возникает на клеточном уровне, поскольку ни одна живая клетка не способна функционировать без кислорода. И чтобы этот процесс не прерывался, в организме предусмотрена дыхательная система.

Дыхательная система человека: общие сведения

Дыхательная, или респираторная, система представляет собой комплекс органов, благодаря которым осуществляется доставка кислорода из окружающей среды в кровеносную систему и последующее выведение отработанных газов обратно в атмосферу. Помимо этого, она задействована в теплообмене, обонянии, формировании голосовых звуков, синтезе гормональных веществ и метаболических процессах. Однако наибольший интерес представляет именно газообмен, поскольку является наиболее значимым для поддержания жизнедеятельности.

При малейшей патологии дыхательной системы функциональность газообмена снижается, что может приводить к активации компенсаторных механизмов либо кислородному голоданию. Для оценки функций органов дыхания принято использовать следующие понятия:

• Жизненная ёмкость лёгких, или ЖЕЛ,- максимально возможный объём атмосферного воздуха, поступившего за один вдох. У взрослых он варьируется в пределах 3,5‒7 литров в зависимости от степени натренированности и уровня физического развития.
• Дыхательный объём, или ДО, - показатель, характеризующий среднестатистическое поступление воздуха за один вдох в спокойных и комфортных условиях. Норма для взрослых составляет 500‒600 мл.
• Резервный объём вдоха, или РОВд, - предельное количество атмосферного воздуха, поступившего в спокойных условиях за один вдох; составляет порядка 1,5‒2,5 литра.
• Резервный объём выдоха, или РОВыд,- предельный объём воздуха, который покидает организм в момент спокойного выдоха; нормой является примерно 1,0‒1,5 литра.
• Частота дыхания - количество дыхательных циклов (вдох-выдох), совершённых в минуту. Норма зависит от возраста и степени нагрузки.

Каждый из этих показателей имеет определённое значение в пульмонологии, поскольку любое отклонение от нормальных цифр свидетельствует о наличии патологии, требующей соответствующего лечения.

Строение и функция дыхательной системы

Дыхательная система обеспечивает организм достаточным поступлением кислорода, участвует в газообмене и выведении токсических соединений (в частности углекислоты). Поступая по воздухоносным путям, воздух согревается, частично очищается, а затем транспортируется непосредственно в лёгкие - главный орган человека в дыхании. Здесь и происходят основные процессы газообмена между тканями альвеол и кровеносными капиллярами.

Эритроциты, содержащиеся в крови, включают гемоглобин - сложный белок на основе железа, который способен присоединять к себе молекулы кислорода и соединения углекислоты. Поступая в капилляры лёгочной ткани, кровь насыщается кислородом, захватывая его при помощи гемоглобина. Затем эритроциты разносят кислород в остальные органы и ткани. Там поступивший кислород постепенно высвобождается, а его место занимает углекислый газ - конечный продукт дыхания, который при высоких концентрациях может вызывать отравление и интоксикацию вплоть до летального исхода. После этого эритроциты, лишённые кислорода, отправляются обратно в лёгкие, где осуществляется удаление углекислоты и повторное насыщение крови кислородом. Таким образом замыкается цикл дыхательной системы человека.

Регуляция процесса дыхания

Соотношение концентрации кислорода и углекислоты является более-менее постоянной величиной и регулируется на бессознательном уровне. В спокойных условиях поступление кислорода осуществляется в оптимальном для конкретного возраста и организма режиме, однако при нагрузках - во время физических тренировок, при внезапном сильном стрессе - уровень углекислоты повышается. В этом случае нервная система посылает сигнал в дыхательный центр, который стимулирует механизмы вдоха и выдоха, повышая уровень поступления кислорода и компенсируя переизбыток углекислого газа. Если этот процесс по каким-то причинам прерывается, недостаток кислорода быстро приводит к дезориентации, головокружению, потере сознания, а затем к необратимым мозговым нарушениям и клинической смерти. Именно поэтому работа дыхательной системы в организме считается одной из главенствующих.

Каждый вдох осуществляется за счёт определённой группы дыхательных мышц, которые координируют движения лёгочной ткани, поскольку сама она является пассивной и изменять форму не может. В стандартных условиях этот процесс обеспечивается благодаря диафрагме и межрёберным мышцам, однако при глубоком функциональном дыхании задействуется ещё мышечный каркас шейного, грудного отдела и брюшной пресс. Как правило, во время каждого вдоха у взрослого человека диафрагма опускается на 3‒4 см, что позволяет увеличить суммарный объём грудной клетки на 1‒1,2 литра. В это же время межрёберные мышцы, сокращаясь, приподнимают рёберные дуги, что ещё больше увеличивает итоговый объём лёгких и, соответственно, понижает давление в альвеолах. Именно из-за разницы давлений в лёгкие нагнетается воздух, и происходит вдох.

Выдох, в отличие от вдоха, не требует работы мышечной системы. Расслабляясь, мышцы вновь сжимают объём лёгких, и воздух как бы «выдавливается» из альвеол обратно через воздухоносные пути. Происходят эти процессы довольно быстро: новорождённые дышат в среднем 1 раз в секунду, взрослые – 16‒18 раз в минуту. В норме этого времени хватает для качественного газообмена и выведения углекислоты.

Органы дыхательной системы человека

Систему дыхания человека условно можно подразделить на дыхательные пути (транспортировка поступившего кислорода) и основной парный орган - лёгкие (газообмен). Дыхательные пути в месте пересечения с пищеводом классифицируются на верхние и нижние. К верхним относятся отверстия и полости, через которые воздух поступает в организм: нос, рот, носовая, ротовая полости и глотка. К нижним - пути, по которым воздушные массы переходят непосредственно в лёгкие, то есть гортань и трахея. Давайте рассмотрим, какую функцию выполняет каждый из этих органов.

Верхние дыхательные пути

1. Полость носа

Носовая полость является связующим звеном между окружающей средой и дыхательной системой человека. Через ноздри воздух поступает в носовые ходы, выстланные мелкими ворсинками, которые отфильтровывают пылевые частички. Внутренняя поверхность полости носа отличается богатой сосудисто-капиллярной сеткой и большим количеством слизистых желёз. Слизь выступает своего рода барьером для патогенных микроорганизмов, препятствуя их быстрому размножению и уничтожая микробную флору.

Сама носовая полость разделяется решётчатой косточкой на 2 половины, каждая из которых, в свою очередь, разделяется ещё на несколько ходов посредством костных пластинок. Сюда открываются придаточные пазухи - гайморова, лобная и другие. Они также относятся к системе дыхания, поскольку значительно увеличивают функциональный объём носовой полости и содержат хоть и небольшое, но всё же довольно значимое количество слизистых желёз.

Слизистая носовой полости образована мерцательными эпителиальными клетками, которые выполняют защитную функцию. Попеременно двигаясь, клеточные реснички образуют своеобразные волны, которые поддерживают чистоту носовых ходов, удаляя вредные вещества и частички. Слизистые оболочки могут значительно изменяться в объёмах в зависимости от общего состояния организма. В норме просветы многочисленных капилляров довольно узкие, поэтому ничто не препятствует полноценному носовому дыханию. Однако при малейшем воспалительном процессе, например во время простудного заболевания или гриппа, синтез слизи увеличивается в несколько раз, а объём кровеносной сетки возрастает, что приводит к отёку и затруднённому дыханию. Таким образом возникает насморк - ещё один механизм, защищающий дыхательные пути от дальнейшего инфицирования.

К основным функциям носовой полости можно отнести:

• фильтрация от пылевых частиц и патогенной микрофлоры,
• согревание поступающего воздуха,
• увлажнение воздушных потоков, что особенно важно в условиях засушливого климата и в отопительный период,
• защита дыхательной системы во время простудных заболеваний.

2. Полость рта

Ротовая полость является вторичным дыхательным отверстием и не настолько анатомически продумана для снабжения организма кислородом. Впрочем, она с лёгкостью может выполнять эту функцию, если носовое дыхание по каким-либо причинам затруднено, например при травме носа или насморке. Путь, который проходит воздух, поступая через ротовую полость, значительно короче, а само отверстие больше по диаметру по сравнению с ноздрями, поэтому резервный объём вдоха через рот, как правило, больше, чем через нос. Правда, на этом преимущества ротового дыхания заканчиваются. На слизистой оболочке рта нет ни ресничек, ни слизистых желёз, вырабатывающих слизь, а значит, фильтрационная функция в этом случае полностью теряет своё значение. Кроме того, короткий путь воздушных потоков облегчает поступление воздуха в лёгкие, поэтому он просто не успевает нагреться до комфортной температуры. Из-за этих особенностей носовое дыхание является более предпочтительным, а ротовое предназначено для исключительных случаев или в качестве компенсаторных механизмов при невозможности поступления воздуха через нос.

3. Глотка

Глотка является соединительным участком между носовой и ротовой полостями и гортанью. Она условно разделена на 3 части: носо-, рото- и гортаноглотку. Каждая из этих частей поочерёдно задействована в транспортировке воздуха при носовом дыхании, постепенно доводя его до комфортной температуры. Попадая в гортаноглотку, вдыхаемый воздух перенаправляется в гортань посредством надгортанника, который выступает своеобразным клапаном между пищеводом и органами дыхания. Во время дыхания надгортанник, примыкающий к щитовидному хрящу, перекрывает пищевод, обеспечивая поступление воздуха только в лёгкие, а во время глотания, наоборот, блокирует гортань, защищая от попадания инородных тел в органы дыхания и последующего удушья.

Нижние дыхательные пути

1. Гортань

Гортань располагается в переднем шейном отделе и представляет собой верхнюю часть дыхательной трубки. Анатомически она состоит из хрящевых колец - щитовидного, перстневидного и двух черпаловидных. Щитовидный хрящ образует кадык, или адамово яблоко, особенно выраженное у представителей сильного пола. Между собой гортанные хрящи соединены при помощи соединительной ткани, что, с одной стороны, обеспечивает необходимую подвижность, а с другой, ограничивает подвижность гортани в строго определённом диапазоне. В этой области также расположен голосовой аппарат, представленный голосовыми связками и мышцами. Благодаря их скоординированной работе у человека формируются волнообразные звуки, которые затем трансформируются в речь. Внутренняя поверхность гортани выстлана мерцательными эпителиальными клетками, а голосовые связки - плоским эпителием, лишённым слизистых желёз. Поэтому основное увлажнение связочного аппарата обеспечивается благодаря оттоку слизи их вышележащих органов дыхательной системы.

2. Трахея

Трахея представляет собой трубку длиной 11‒13 см, армированную спереди плотными гиалиновыми полукольцами. Задняя стенка трахеи примыкает к пищеводу, поэтому там хрящевая ткань отсутствует. В противном случае это затрудняло бы прохождение пищи. Основной функцией трахеи является прохождение воздуха по шейному отделу дальше в бронхи. Кроме того, ресничный эпителий, выстилающий внутреннюю поверхность дыхательной трубки, производит слизь, которая обеспечивает дополнительную фильтрацию воздуха от пылевых частиц и других загрязняющих компонентов.

Лёгкие

Лёгкие являются основным органом, осуществляющим воздухообмен. Неодинаковые по размеру и форме парные образования расположены в грудной полости, ограниченной рёберными дугами и диафрагмой. Снаружи каждое лёгкое покрыто серозной плеврой, которая состоит из двух слоёв и образует герметичную полость. Внутри она заполнена небольшим количеством серозной жидкости, которая играет роль амортизатора и значительно облегчает дыхательные движения. Между правым и левым лёгким расположено средостение. В этом относительно небольшом пространстве соседствуют трахея, грудной лимфопроток, пищевод, сердце и отходящие от него крупные сосуды.

В каждое лёгкое входят бронхиально-сосудистые пучки, образованные первичными бронхами, нервами и артериями. Именно здесь начинается разветвление бронхиального дерева, вокруг ветвей которого располагаются многочисленные лимфатические узлы и сосуды. Выход кровеносных сосудов из лёгочной ткани осуществляется через 2 вены, отходящие от каждого лёгкого. Попадая в лёгкие, бронхи начинают ветвиться в зависимости от количества долей: в правом – три бронхиальные ветви, а в левом – две. С каждым ответвлением их просвет постепенно сужается вплоть до половины миллиметра у самых маленьких бронхиол, коих у взрослого человека насчитывается порядка 25 миллионов.

Однако на бронхиолах путь воздуха не завершается: отсюда он попадает в ещё более узкие и ветвистые альвеолярные ходы, которые и приводят воздух к альвеолам - так называемому «пункту назначения». Именно здесь происходят процессы газообмена через соприкасающиеся стенки лёгочных мешочков и капиллярной сетки. Эпителиальные стенки, выстилающие внутреннюю поверхность альвеол, вырабатывают поверхностно-активный сурфактант, который препятствует их спаданию. До рождения ребёнок, находящийся в утробе матери, получает кислород не через лёгкие, поэтому альвеолы находятся в спавшемся состоянии, однако во время первого вдоха и крика они расправляются. Это зависит от полноценного формирования сурфактанта, который в норме появляется у плода на седьмой месяц внутриутробной жизни. В таком состоянии альвеолы остаются на протяжении всей жизни. Даже при самом интенсивном выдохе часть кислорода непременно остаётся внутри, поэтому лёгкие не спадаются.

Заключение

Анатомически и физиологически дыхательная система человека представляет собой слаженный механизм, благодаря которому поддерживается жизнедеятельность организма. Обеспечение каждой клетки человеческого тела важнейшим веществом - кислородом - служит основой жизни, самым значимым процессом, без которого не обходится ни один человек. Регулярное вдыхание загрязнённого воздуха, низкий уровень экологии, смог и пыль городских улиц негативным образом сказываются на функциях органов дыхания, не говоря уже о курении, которое ежегодно убивает миллионы людей по всему миру. Поэтому, тщательно отслеживая состояние здоровья, необходимо позаботиться не только о собственном организме, но и об экологии, чтобы через несколько лет глоток чистого, свежего воздуха был не пределом мечтаний, а повседневной нормой жизни!