Система органов дыхания анатомия. Дыхательная система человека. Строение органов дыхания человека

Дыхание – совокупность процессов, обеспечивающих непрерывное снабжение всех органов и тканей тела кислородом и удаление из организма постоянно образующегося в процессе обмена веществ углекислого газа.

В процессе дыхания различают несколько этапов:

1) внешнее дыхание, или вентиляция легких – обмен газов между альвеолами легких и атмосферным воздухом;

2) обмен газов в легких между альвелярным воздухом и кровью;

3) транспорт газов кровью, т. е. процесс переноса кислорода от легких к тканям и углекислого газа от тканей к легким;

4) обмен газов между кровью капилляров большого круга кровообращения и клетками тканей;

5) внутреннее дыхание – билогическое окисление в митохондриях клетки.

Основная функция дыхательной системы – обеспечение поступления кислорода в кровь и удаление из крови углекислого газа.

Из других функций дыхательной системы можно отметить:

– Участие в процессах терморегуляции. Температура вдыхаемого воздуха в определенной мере влияет на температуру тела. Вместе с выдыхаемым воздухом организм отдает во внешнюю среду тепло, охлаждаясь, если это возможно (если температура окружающей среды ниже температуры тела).

– Участие в процессах выделения. Вместе с выдыхаемым воздухом из организма помимо углекислого газа удаляются пары воды, а также пары некоторых других веществ (например, этилового спирта при алкогольном опьянении).

– Участие в иммунных реакциях. Некоторые клетки легких и дыхательных путей обладают способностью обезвреживать болезнетворные бактерии, вирусы и другие микроорганизмы.

Специфическими функциями дыхательных путей (носоглотки, гортани, трахеи и бронхов) являются:

– согревание или охлаждение вдыхаемого воздуха (в зависимости от температуры окружающего воздуха);

– увлажнение вдыхаемого воздуха (для предотвращения высыхания легких);

– очищение вдыхаемого воздуха от инородных частиц – пыли и других.

Органы дыхания человека представлены воздухоносными путями, по которым проходит вдыхаемый и выдыхаемый воздух, и легкими, где происходит обмен газов (рис. 14).

Носовая полость. Дыхательные пути начинаются носовой полостью, которая отделена от ротовой полости спереди твердым, а сзади мягким нёбом. Носовая полость имеет костный и хрящевой остов и сплошной перегородкой делится на правую и левую части. Тремя носовыми раковинами она разделена на носовые ходы: верхний, средний и нижний, по которым проходит вдыхаемый и выдыхаемый воздух.

Слизистая оболочка носа содержит ряд приспособлений для обработки вдыхаемого воздуха.

Во-первых, она покрыта мерцательным эпителием, реснички которого образуют сплошной ковер, на который оседает пыль. Благодаря мерцанию ресничек осевшая пыль изгоняется из носовой полости. Задержанию инородных частиц способствуют и волоски, находящиеся у наружного края носовых отверстий.

Во-вторых, слизистая оболочка содержит слизистые железы, секрет которых обволакивает пыль и способствует ее изгнанию, а также увлажняет воздух. Слизь, находящаяся в носовой полости, обладает бактерицидными свойствами – в ней содержится лизоцим – вещество, которое понижает способность бактерий к размножению или убивает их.

В-третьих, слизистая оболочка богата венозными сосудами, которые могут набухать при различных условиях; повреждение их служит поводом к носовым кровотечениям. Значение этих образований состоит в том, чтобы обогревать проходящую через нос струю воздуха. Специальными исследованиями установлено, что при прохождении через носовые ходы воздуха с температурой от +50 до –50°С и влажностью от 0 до 100% в трахею всегда попадает воздух, «приведенный» к 37°С и 100% влажности.

На поверхность слизистой из кровеносных сосудов выходят лейкоциты, которые тоже выполняют защитную функцию. Осуществляя фагоцитоз, они погибают, и поэтому в слизи, выделяющейся из носа, содержится много погибших лейкоцитов.

Рис. 14. Строение дыхательной системы человека

Из носовой полости воздух проходит в носоглотку, откуда он переходит в носовую часть глотки, а затем в гортань.

Рис. 15. Строение гортани человека

Гортань. Гортань располагается впереди гортанной части глотки на уровне IV – VI шейных позвонков и образована хрящами: непарными – щитовидным и перстневидным, парными – черпаловидными, рожковидными и клиновидными (рис. 15). К верхнему краю щитовидного хряща прикрепляется надгортанник, который закрывает вход в гортань во время глотания и тем препятствует попаданию в нее пищи. От щитовидного хряща к черпаловидному (спереди назад) идут две голосовые связки. Пространство между ними называют голосовой щелью.

Рис. 16. Строение трахеи и бронхи человека

Трахея. Трахея, являясь продолжением гортани, начинается на уровне нижнего края VI шейного позвонка и оканчивается на уровне верхнего края V грудного позвонка, где она делится на два бронха – правый и левый. Место деления трахеи называется бифуркацией трахеи. Длина трахеи колеблется от 9 до 12 см, поперечный диаметр в среднем 15 – 18 мм (рис. 16).

Трахея состоит из 16 – 20 неполных хрящевых колец, соединенных фиброзными связками, каждое кольцо простирается лишь на две трети окружности. Хрящевые полукольца придают упругость дыхательным путям и делают их неспадающимися и тем самым легко проходимыми для воздуха. Задняя, перепончатая стенка трахеи, уплощена и содержит пучки гладкой мышечной ткани, идущие поперечно и продольно и обеспечивающие активные движения трахеи при дыхании, кашле и т.п. Слизистая оболочка гортани и трахеи покрыта мерцательным эпителием (за исключением голосовых связок и части надгортанника) и богата лимфоидной тканью и слизистыми железами.

Бронхи. Трахея делится на два бронха, которые входят в правое и левое легкие. В легких бронхи древовидно ветвятся на более мелкие бронхи, которые входят в легочные дольки и образуют еще более мелкие дыхательные ветви – бронхиолы. Мельчайшие дыхательные бронхиолы диаметром около 0,5 мм разветвляются на альвеолярные ходы, которые заканчиваются альвеолярными мешочками. Альвеолярные ходы и мешочки на стенках имеют выпячивания в виде пузырьков, которые называют альвеолами. Диаметр альвеол равен 0,2 – 0,3 мм, а их количество достигает 300 – 400 млн., благодаря чему создается большая дыхательная поверхность легких. Она достигает 100 – 120 м 2 .

Альвеолы состоят из очень тонкого плоского эпителия, который снаружи окружен сетью мельчайших, тоже тонкостенных, кровеносных сосудов, что облегчает обмен газов.

Легкие располагаются в герметически закрытой грудной полости. Задняя стенка грудной полости образована грудным отделом позвоночника и отходящими от позвонков, подвижно присоединенными ребрами. С боков она образована ребрами, спереди – ребрами и грудиной. Между ребрами располагаются межреберные мышцы (наружные и внутренние). Снизу грудная полость отделяется от брюшной полости грудобрюшной преградой, или диафрагмой, куполообразно изогнутой в грудную полость.

У человека два легких – правое и левое. Правое легкое состоит из трех долей, левое – из двух. Суженную верхнюю часть легких называют верхушкой, а расширенную нижнюю – основанием. Различают ворота легкого – углубление на их внутренней поверхности, через которое проходят бронхи, кровеносные сосуды (легочная артерия и две легочные вены), лимфатические сосуды и нервы. Совокупность этих образований носит название корня легкого.

Ткань легкого состоит из мелких структур, называемых легочными дольками, которые представляют собой небольшие пирамидальной формы (0,5 - 1,0 см в поперечнике) участки легкого. Бронхи, входящие в легочную дольку – конечные бронхиолы – делятся на 14 – 16 дыхательных бронхиол. На конце каждой из них имеется тонкостенное расширение – альвеолярный ход. Система дыхательных бронхиол с их альвеолярными ходами является функциональной единицей легких и носит название ацинус .

Легкие покрыты оболочкой – плеврой , которая состоит из двух листков: внутреннего (висцерального) и наружного (париетального) (рис. 17). Внутренний листок плевры покрывает легкие и является их наружной оболочкой, которая по корню легко переходит в наружный листок плевры, выстилающий стенки грудной полости (является ее внутренней оболочкой). Таким образом, между внутренним и наружным листками плевры образуется герметически замкнутое мельчайшее капиллярное пространство, которое называют плевральной полостью. В ней находится небольшое количество (1 – 2 мл) плевральной жидкости, которая смачивает листки плевры и облегчает их скольжение относительно друг друга.

Рис. 17. Строение легкого человека

Одной из основных причин смены воздуха в легких является изменение объема грудной и плевральной полостей. Легкие пассивно следуют за изменением их объема.

Механизм акта вдоха и выдоха

Обмен газов между атмосферным воздухом и воздухом, находящимся в альвеолах, происходит благодаря ритмическому чередованию актов вдоха и выдоха. В легких нет мышечной ткани, и поэтому активно они сокращаться не могут. Активная роль в акте вдоха и выдоха принадлежит дыхательным мышцам. При параличе дыхательных мышц дыхание становится невозможным, хотя органы дыхания при этом не поражены.

Акт вдоха, или инспирация – активный процесс, который обеспечивается увеличением объема грудной полости. Акт выдоха, или экспирация – пассивный процесс, происходящий в результате уменьшения объема грудной полости. Фазы вдоха и следующего за ним выдоха составляют дыхательный цикл . Во время вдоха атмосферный воздух через воздухоносные пути поступает в легкие, при выдохе часть воздуха покидает их.

В осуществлении вдоха принимают участие наружные косые межреберные мышцы и диафрагма (рис. 18). При сокращении наружных косых межреберных мышц, которые идут сверху вперед и вниз, ребра поднимаются, и при этом увеличивается объем грудной полости за счет смещения грудины вперед и отхождения боковых частей ребер в стороны. Диафрагма, сокращаясь, занимает более плоское положение. При этом несжимаемые органы брюшной полости оттесняются вниз и в стороны, растягивая стенки брюшной полости. При спокойном вдохе купол диафрагмы спускается приблизительно на 1,5 см, соответственно увеличивается вертикальный размер грудной полости.

При очень глубоком дыхании в акте вдоха участвует ряд вспомогательных дыхательных мышц: лестничные, большая и малая грудные, передняя зубчатая, трапециевидная, ромбовидные, поднимающая лопатку.

Легкие и стенка грудной полости покрыты серозной оболочкой – плеврой, между листками которой имеется узкая щель – плевральная полость, содержащая серозную жидкость. Легкие постоянно находятся в растянутом состоянии, потому что давление в плевральной полости отрицательное. Оно обусловлено эластической тягой легких, т. е. постоянным стремлением легких уменьшить свой объем. В конце спокойного выдоха, когда почти все дыхательные мышцы расслаблены, давление в плевральной полости приблизительно равно -3 мм рт. ст., т. е. ниже атмосферного.

Рис. 18. Мышцы, обеспечивающие вдох и выдох

При вдохе вследствие сокращения дыхательных мышц объем грудной полости увеличивается. Давление в плевральной полости становится более отрицательным. К концу спокойного вдоха оно снижается до -6 мм рт. ст. В момент глубокого вдоха оно может достигать -30 мм рт. ст. Легкие расширяются, их объем увеличивается, и в них засасывается воздух.

У разных людей преимущественное значение в осуществлении акта вдоха могут иметь межреберные мышцы или диафрагма. Поэтому говорят о разных типах дыхания: грудном, или реберном и брюшном, или диафрагмальном. Установлено, что у женщин в основном преобладает грудной тип дыхания, а у мужчин – брюшной.

При спокойном дыхании выдох осуществляется за счет эластической энергии, накопленной во время предшествующего вдоха. Когда дыхательные мышцы расслабляются, ребра пассивно возвращаются в исходное положение. Прекращение сокращения диафрагмы приводит к тому, что она занимает свое прежнее куполообразное положение за счет давления на нее со стороны органов брюшной полости. Возвращение ребер и диафрагмы в исходное положение приводят к уменьшению объема грудной полости, а, следовательно, к уменьшению в ней давления. Одновременно при возвращении ребер в исходное положение давление в плевральной полости повышается, т. е. в ней уменьшается отрицательное давление. Все эти процессы, обеспечивающие повышение давления в грудной и плевральной полости, приводят к тому, что легкие сдавливаются, и из них пассивно выходит воздух – осуществляется выдох.

Усиленный выдох является активным процессом. В его осуществлении принимают участие: внутренние межреберные мышцы, волокна которых идут в противоположном направлении по сравнению с наружными: снизу вверх и вперед. При их сокращении ребра опускаются вниз, и объем грудной полости уменьшается. Усиленному выдоху способствует также сокращение мышц брюшного пресса, в результате чего объем брюшной полости уменьшается и повышается в ней давление, которое через органы брюшной полости передается на диафрагму и поднимает ее. Наконец, мышцы пояса верхних конечностей, сокращаясь, сдавливают в верхней части грудную клетку и уменьшают ее объем.

В результате уменьшения объема грудной полости в ней увеличивается давление, вследствие чего воздух выталкивается из легких – происходит активный выдох. На вершине выдоха давление в легких может быть больше атмосферного на 3 – 4 мм рт. ст.

Акты вдоха и выдоха ритмически сменяют друг друга. Взрослый человек делает 15 – 20 циклов в минуту. Дыхание физически тренированных людей более редкое (до 8 – 12 циклов в минуту) и глубокое.



Дыхательная система (systema respiratorium)

Общие данные

Дыхательная система выполняет функцию газообмена между внешней средой и организмом и включает следующие органы: полость носа, гортань, трахею, или дыхательное горло, главные бронхи и легкие. Проведение воздуха из полости носа в гортань и обратно происходит через верхние отделы глотки (носоглотки и ротоглотки), которая изучается вместе с органами пищеварения. Полость носа, гортань, трахея, главные бронхи и их разветвления внутри легких служат для проведения вдыхаемого и выдыхаемого воздуха и являются воздухонососными, или дыхательными, путями, Посредством их осуществляется внешнее дыхание - обмен воздуха между внешней средой и лёгкими. В клинике принято полость носа вместе с носоглоткой и гортанью называть верхними дыхательными путями, а трахею и остальные органы, участвующие в проведении воздуха, - нижними дыхательными путями. Все органы, относящиеся к дыхательным путям, имеют твёрдый скелет, представленный в стенках полости носа костями хрящами, а в стенках гортани, трахеи и бронхов - хрящами. Благодаря такому скелету дыхательные пути не спадаются и по ним свободно циркулирует воздух во время дыхания. Изнутри дыхательные пути выстланы слизистой оболочкой, снабжённой почти на всём протяжении мерцательным эпителием. Слизистая оболочка участвует в очищении вдыхаемого воздуха от пылевых частиц, а также в его увлажнении и сгорании (если он сухой и холодный) Внешнее дыхание происходит благодаря ритмичным движениям грудной клетки. Во время вдоха воздух по воздухоносным путям поступает в альвеолы, а во время выдоха - из альвеол наружу. Лёгочные альвеолы имеют строение, отличающееся от воздухоносных путей (см. ниже), и служат для диффузии газов: из находящегося в альвеолах воздуха (альвеолярный воздух) в кровь поступает кислород, а обратно- углекислый газ. Артериальная кровь, оттекающая из легких, транспортирует кислород во все органы тела, а венозная кровь, протекающая в легкие, доставляет обратно углекислый газ.

Дыхательная система, кроме того, выполняет и другие функции. Так, в полости носа находится орган обоняния, гортань является органом звукообразования, через легкие выделяются водные пары.

Полость носа

Полость носа является начальным отделом дыхательной системы. B полость носа ведут два входных отверстия - ноздри, а посредством двух задних отверстий - хоан она сообщается с носоглоткой. К верху по полости носа находится передняя черепная ямка. К низу – полость рта, а по бокам -глазницы и верхнечелюстные пазухи. Хрящевой скелет носа состоит из следующих хрящей: бокового хряща (парный), большого хряща крыла носа (парный), малых хрящей крыла, хряща перегородки носа. В каждой половине полости носа на боковой стенке находятся три носовые раковин: верхняя, средняя и нижняя. Раковины разделяют три щелевидных пространство: верхний, средний и нижний носовые ходы. Между перегородкой и носовыми раковинами имеется общий носовой ход. Переднюю меньшую часть полости носа называют преддверием носа, а заднюю большую часть - собственно полостью носа. Слизистая оболочка полости носа покрывает все ее стенки носовые раковины. Она выстлана цилиндрическим мерцательным эпителием, содержит большое количество слизистых желез и кровеносных сосудов. Реснички мерцательного эпителия колеблются по направлению к хоаном и способствуют задержанию пылевых частиц. Секрет слизистых желез смачивает слизистую оболочку, при этом обволакивает пылевые частицы и увлажняет сухой воздух. Кровеносные сосуды образуют сплетения. Особенно густые сплетения венозных сосудов находятся в области нижней носовой раковины и по краю средней носовой раковины. Они называются пещеристыми и при повреждениях могут давать обильные кровотечения. Наличие большого количества сосудов в слизистой оболочке сосудов способствует согреванию вдыхаемого воздуха. При неблагоприятных воздействиях (температурные, химические и др.) слизистая оболочка носа способна набухать, что вызывает затруднение носового дыхания. Слизистая оболочка верхней носовой раковины и верхнего отдела перегородки носа содержит специальные обонятельные и опорные клетки составляющие орган обоняния, и носит название обонятельной области. Слизистая оболочка остальных отделов полости носа составляет дыхательную область (при спокойном дыхании воздух проходит преимущественно через нижний и средний носовые ходы). Воспаление слизистой оболочки носа называется ринитом (от греч. Rhinos - нос). Наружный нос (nasus exte rn us). Вместе с полостью носа рассматривают наружный нос. В образовании наружного носа участвуют носовые кости, лобные отростки верхнечелюстных костей, носовые хрящи и мягкие ткани (кожа, мьшцы). В наружном носе различают корень носа, спинку и верхушку. Нижнебоковые отграниченные бороздками отдели наружного носа называются крыльями. Величина и форма наружного носа индивидуально варьируют. Околоносовые пазухи. В полость носа с помощью отверстий открываются верхнечелюстная (парная), лобная, клиновидная и решетчатые пазухи. Они называются околоносовыми пазухами, или придаточными пазухами носа. Стенки пазух выстланы слизистой оболочкой, являвшейся продолжением слизистой оболочки полости носа. Околоносовые пазухи участвуют в согревания вдыхаемого воздуха и является звуковыми резонаторами. Верхнечелюстная пазуха (гайморова пазуха) находится в теле одноимённой кости. Лобная и клиновидная пазухи находятся в соответствующих костях и каждая разделена перегородкой на две половины. Решётчатые пазухи состоят из множества маленьких полостей - ячеек ; они подразделяются на передние, средние и задние. Верхнечелюстная, лобная пазухи и передние и средние ячейки решетчатых пазух открываются в средний носовой ход, а клиновидная пазуха и задние ячейки решетчатые пазухи - в верхний носовой ход. В нижний носовой ход открывается слёзно-носовой канал. Следует иметь в виду, что околоносовые пазухи у новорождённого отсутствуют или очень малых размеров; развитие их происходит после рождения. В лечебной практике не редко встречаются воспалительные заболевания околоносовых пазух, например гайморит - воспаление верхнечелюстной пазухи, фронтит - воспаление лобной пазухи и др.

Гортань (larynx)

Гортань располагается в переднем отделе шеи на уровне IV - VI шейных позвонков. Вверху она с помощью перепонки подвешена к подъязычной кости, внизу связками соединена с трахеей. Спереди гортани находятся подъязычные мышцы шеи, позади- гортанная часть глотки, а по бокам- доли щитовидной железы н сосудисто-нервный пучок шеи (общая сонная артерия, внутренняя яремная вена, блуждающий нерв). Вместе с подъязычная костью гортань смещается вверх и вниз во время глотания. У новорожденного гортань располагается на уровне II- IV шейных позвонков, но в процессе роста ребенка они занимает более низкое положение. Скелет гортани образован хрящами; к хрящам прикреплены мышцы; изнутри гортань выстланная слизистой оболочкой. Хрящи гортани - щитовидны, перстневидный, надгортанный и черпаловидный (парный) соединены между собой с помощью суставов и связок. Щитовидный хрящ самый крупный из хрящей гортани. Он лежит спереди, легко прощупывается и состоит из двух соединенных под углом пластинок. У многих мужчин щитовидный хрящ образует хорошо различимый выступ, называемый кадыком. Перстневидный хрящ находится ниже щитовидного хряща в основании гортани. В нем различают переднюю суженную часть - дугу и заднюю широкую пластинку. Надгортанный хрящ, или надгортанник, расположен позади корня языка и ограничивает вход в гортань спереди. Он имеет форму листа и своим суженным концом прикреплен к внутренней поверхности вырезки у верхнего края щитовидного хряща. Во время глотания надгортанник закрывает вход в гортань. Черпаловидные хрящи (правый и левый) лежат над пластинкой перстневидного хряща. В каждом из них различают основание и верхушку; у основания имеются два выступа - мышечный и голосовой отростки. К мышечному отростку прикрепляются многие мышцы гортани, a к голосовому- голосовая связка. Помимо названных, в гортани имеются небольшие хрящи – рожковидные и клиновидные (парные). Они лежат над верхушками черпаловидных хрящей. Хрящи гортани смещаются по отношению друг к другу при сокращении мышц гортани.

Полость гортани – имеет форму песочных часов. В ней различают верхний расширенный отдел- преддверие гортани, средний суженый отдел и нижний расширенный отдел - подголосовая полость. С помощью отверстия, называемого входом в гортань, преддверие сообщается с глоткой. Подголосовая полость переходит в полость трахей.

Слизистая оболочка выстилает полость гортани и на боковых стенках её суженной части образует две парные складки: верхняя из них называется преддверной, а нижняя – голосовой. Между преддверной и голосовой складками с каждой стороны имеются слепое углубление – желудочек гортани. Две голосовые складки (правая и левая) ограничивают голосовую щель (rima glottidis) идущую в сагиттальном направлении. Небольшая задняя часть этой щели ограничена черпаловидными хрящами. В толще каждой голосовой складки находится одноимённая связка и мышцы. Голосовые связки (ligamentum vocale), правая и левая, идут в сагиттальном направлении от внутренней поверхности угла щитовидного хряща к голосовому отростку черпаловидного хряща. Слизистая оболочка верхнего отдела гортани очень чувствительна: при различимых раздражениях её (частицы пищи, пыль, химические вещества и др.) рефлекторно вызывается кашель. Гортань не только служит для проведения воздуха, но и является органов звукообразования. Мышцы гортани при сокращении вызывают колебательные движения голосовых связок, передающиеся струе выдыхаемого воздуха. В результате этого возникают звуки, которые с помощью других органов, выполняющих роль резонаторов (глотки, мягкое, нёбо, язык и т.п.) становятся членораздельными. Воспаление слизистой оболочки гортани называется ларингитом.

Дыхательное горло или трахея (trachea) Дыхательное горло, или трахея, имеет форму трубки длиной 9-15см., а диаметром 1,5-2‚7см. Она начинается от гортани на уровне границы V-VII шейных позвонков, через верхнее отверстие грудной клетки переходит в грудную полость, где на уровне V грудного позвонка делится на два главных бронха - правый и левый. Это разделение носит название бифуркации трахеи (бифуркация - раздвоение, вилка). В соответствии с местоположением трахеи различают два отдела - шейный и грудной. Спереди от трахеи находятся подъязычные мышцы шеи, перешеек щитовидной железы, рукоятка грудницы и другие образования; сзади к ней приложит пищевод, а с боков - сосуды и нервы. Скелет трахеи составляют I6-20 неполных хрящевых колец, соединённых между собой связками. Задняя прилежащая к пищеводу стенка трахеи мягкая и называется перепончатой. Она состоит из соединительной и гладкой мышечной ткани. Изнутри трахея выстлана слизистой оболочкой, содержащей много слизистых желез и лимфатических узелков. Воспаление слизистой оболочки трахеи называется трахеитом.

Главные бронхи (bronchi princippales )

Главные бронхи, правый и левый, идут от трахеи в соответствующее легкое, в воротах которого делится на долевые бронхи. Правый главный бронх шире, но короче левого и отходит от трахеи более отвесно, поэтому при попадании инородных тел в нижние дыхательные пути они обычно проникают в правый бронх. Стенки главных бронхов, как и трахеи, состоят из неполных хрящевых колец, соединённых связками, перепонки и слизистой оболочки. Длина правого бронха 1-3см., а левого 4-6см. Над правым бровкам проходит непарная вена, а над левым - дуга аорты.

Лёгкие (pulmones )

Легкие, правое и левое, занимают большую часть грудной полости. По форме легкое напоминает конус. В нём различают нижнюю расширенную часть – основание (basis pulmonis) и верхнюю суженную часть – верхушку (arex pulmonis). Основание лёгкого обращено к диафрагме, а верхушка выступает в область шеи на 2-3 см. выше ключицы. На лёгком имеются три поверхности – рёберная, диафрагмальная и медиальная и два края – передний и нижний. Выпуклая рёберная и вогнутая диафрагмальная поверхности лёгкого прилежат соответственно к рёбрам и диафрагме и повторяют их форму (рельеф). Медиальная поверхность лёгкого вогнутая, обращена к органам средостения и к позвоночнику, поэтому подразделяется на две части- средостенную и позвоночную. На средостенной части левого легкого имеется вдавление от сердца, а на его переднем крае – сердечная вырезка. Оба края лёгкого острые; передний край отграничивает рёберную поверхность от медиальной, а нижний край – рёберную поверхность от диафрагмальной. На средостенной части медиальной поверхности лёгкого имеется углубление – ворота лёгкого (hilus pulmonis). Через ворота лёгкого проходят бронхи, лёгочная артерия, две лёгочные вены, нервы, лимфатические сосуды, а также бронхиальные артерии и вены. Все эти образования у ворот лёгкого объединены соединительной тканью в общий пучок, называемый корнем лёгкого (radix pulmonis). Правое легкое по объему больше и состоит из трех долей: верхней, средней и нижней. Левое легкое пo объему меньше и разделено на две доли- верхнюю и нижнюю. Между долями проходят глубокие междолевые щели: две (косая и горизонтальная) нa правом и одна (косая) на левом лёгком. Доли лёгкого подразделяется на бронхо-лёгочные сегменты; сегменты состоят из долек, а дольки – из ацинусов. Ацинусы являются функционально- анатомическими единицами лёгкого, с которыми связана основная функция лёгких - газообмен.

Главные бронхи в области ворот соответствующего лёгкого подразделяются на долевые бронхи: правый на три, а левый на два бронха. Долевые бронхи внутри лёгкого в свою очередь делятся на сегментарные бронхи. Каждый сегментарный бронх внутри своего сегмента образует несколько порядков более мелких бронхов. Самые мелкие из них называются дольковыми бронхами. Каждый дольковый бронх внутри делится на 12-18 меньших по диаметру трубочек, называемых конечными бронхиолами (они имеют диаметр около 1мм.) каждая конечная бронхиола делится на две дыхательные бронхиолы, которые переходят в расширения- альвеолярные ходы, заканчивающиеся альвеолярными мешочками. Стенки ходов и мешочков состоят из округлых выпячивании – альвеол.

Все разветления бронхов внутри лёгкого составляют бронхиальное дерево.

Строение стенки крупных бронхов такое же, как трахеи и главных бронхов. В стенках средних и мелких бронхов вместе гиалиновых хрящевых полуколец имеются хрящевые эластические пластинки разной ветчины. В стенках бронхиол в отличие от бронхов хрящей нет. Слизистая оболочка бронхов и бронхиол выстлана мерцательным эпителием разной толщины и содержит соединительную ткань, а также гладкие мышечные клетки, образующие тонкую мышечную пластинку. Длительное сокращение мышечной пластинки в мелких бронхах и бронхиолах вызывает их сужение и затруднение дыхания. Бронхолёгочный сегмент - это часть доли лёгкого, соответствующая одному сегментарному бронху и всем его разветвлениям. Он имеет форму конуса или пирамиды и отделён от соседних сегментов прослойками соединительной ткани. В каждый сегмент входит и в нём разделяется ветвь легочной артерии. Согласно международной классификации в правом лёгком различают 11 сегментов: три - в верхней доле, два - в средней и шесть - B нижней доле. В левом легком - 10 сегментов: четыре - в верхней и шесть-в нижней доле. Сегментарное строение легких учитывается врачами разных специальностей, например хирургами при операциях на лёгких. Ацииусом (acinus - гроздь) называется часть дольки лёгкого, включающая одну конечную бронхиолу и все ее разветвления (две дыхательные бронхиолы и соответствующие им альвеолярные ходы, мешочки и альвеолы). Каждая легочная долька включает 12-18 ацинусов. Всего в легких насчитывается до 800 тыс. ацинусов.

Ленточные альвеолы представляют собой выпячивание в форме полушария диаметром до 0.25 мм. Они выстланы не слизистой оболочкой, а однослойным плоским эпителием (дыхательный, или респираторный, эпителий) ‚расположенным на сети эластических волокон, и снаружи оплетены кровеносными капиллярами. Благодаря эластическим волокнам, находящимся в стенках альвеол, возможно увеличение и уменьшение их объёма во время входа и выхода. Толщина стенки альвеолы и прилежащих капилляров вместе составляет около 0.5 мкм; через такую мембрану и происходит газообмен между альвеолярным воздухом и кровью. Общее количество альвеол в лёгких колеблется в пределах 300-500 млн, а их поверхность (дыхательная поверхность) достигает во время вдоха 100-200м2. Воспаление легких - пневмония (от греч. Pneumoon - лёгкое).

Плевра (pleura )

Легкие покрыты серозной оболочкой - плеврой. Около каждого легкого она образует замкнутый плевральный мешок. Плевра представляет собой тонкую блестящую пластинку и состоит соединительнотканной основы, выстланной со свободной поверхности плоскими клетками мезотелия. В плевре, как и в других серозных оболочках, различают два листка: внутренностный - висцеральная (легочная) плевре и пристеночный - париетальная (пристеночная) плевра. Легочная плевра плотно сращена с веществом легкого. Париетальная плевра покрывает изнутри стенки грудной клетки и средостение. В зависимости от местоположения в париетальной плевре различают три части: реберную плевру (покрывает ребро и межрёберные мышцы, выстланные внутригрудной фасцией), диафрагмальную плевру (покрывает диафрагму за исключением сухожильного центра), средостенную или медиастинальную плевру (ограничивает с боков средостение и сращена с околосердечной сумкой). Часть париетальной плевры, находящаяся над верхушкой легкого, носит название купола плевры. Париетальная плевра по корню легкого переходит в легочную плевру, при этом ниже корня лёгкого образует складку (легочная складка). В местах перехода одной части париетальной плевры в другую имеются щелевидные углубления, или плевральные синусы (sinus pleuralis). Наибольшее углубление - рёберно-диафрагмальный синус, правый и левый, образован нижней частью реберной плевры и прилежащей частью диафрагмальной. Слева, в области сердечной вырезки на переднем крае левого лёгкого, имеется сравнительно большое рёберно-средостенное углубление - рёберно - медиастинальный синус. Плевральные синусы является запасными пространствами, в которые смещаются лёгкие во время вдоха. Между легочной и париетальной плеврами имеется щелевидное пространство - полость плевры (cavum pleurae). Полость плевры содержит небольшое количество серозной жидкости, которая капиллярным слоем увлажняет прилежащие друг к другу листки плевры и уменьшает трение между ними. Эта жидкость способствует также тесному прилеганию листков плевры что является важным фактором в механизме вдоха. В полости плевры воздух отсутствует и давление в ней отрицательное. Правая и левая плевры между собой не сообщаются. Травма грудной клетки с повреждением пристеночной плевры может вызывать поступление воздуха в полость плевры - пневмоторакс. Воспаление плевры называется плевритом.

Средостение (mediastinum)

Средостением называют пространство, занятое комплексом органов, расположенных в грудной полости между двумя плевральными мешками. Это пространство ограничено спереди грудиной и частично хрящами рёбер, сзади – грудным отделом позвоночника, по бокам – средостенными плеврами, снизу - сухожильным центром диафрагмы, а вверху через верхнее отверстие грудной клетки сообщается с областью шеи. Условно проведённой через корни лёгких фронтальной плоскостью средостение подразделяется на переднее и заднее . В состав переднего средостения входят сердце с околосердечной сумкой (перикард), вилочковая железа, диафрагмальные нервы и сосуды - восходящая аорта, лёгочный ствол, верхняя полая вена и др. Заднее средостение включает пищевод, блуждающие нервы, грудную аорту, грудной лимфатический проток, непарную и полунепарную вены и др. между органами средостения находится клетчатка (жировая соединительная ткань).

Для того чтобы жить людям ежесекундно требуется кислород. Он содержится в воздухе и поступает в организм через дыхательную систему человека – нос или рот, трахею и лёгкие.

Из лёгких кислород при вдохе поступает в кровь, а образующийся в процессе дыхания углекислый газ из крови переходит обратно в лёгкие и удаляется при выдохе.

Как работает дыхательная система человека

Когда мы вдыхаем, то воздух поступает в лёгкие через трахею, которая непосредственно перед лёгкими разделяется на две трубки – бронхи. В самих лёгких бронхи делятся на ещё более мелкие трубочки, называемые бронхиолами. На кончиках бронхиол располагаются наполненные воздухом пузырьки, их ещё называют лёгочными. Именно через тонкие стенки этих пузырьков кислород из лёгких поступает в текущую по кровеносным сосудам кровь.

Всего в лёгких взрослого человека находится около 300 миллионов лёгочных пузырьков и если все их раскрыть, то суммарная площадь их поверхности равнялась бы половине площади теннисного корта.

Как человек дышит

Человек дышит благодаря движению рёбер и плоской мышцы, которая под ними расположена, называемой диафрагмой. При вдохе мозг даёт команду межрёберным мышцам и мышцам диафрагмы на напряжение. При этом рёбра приподнимаются, диафрагма располагается плоско (опускается), размер грудной клетки увеличивается и у лёгких появляется больше места для увеличения объёма и втягивания содержащего кислород воздуха.

При выдохе межрёберные мышцы расслабляются, рёбра опадают, а диафрагма поднимается и вытесняет содержащий углекислый газ воздух из лёгких.

Дыхательная система и голос человека

Один из элементов дыхательной системы человека – трахея – в своей верхней части переходит в гортань (можно сказать наоборот, что гортань в своей нижней части переходит в трахею). Внутри гортани находятся две складки, которые называются голосовыми связками.

Обычно голосовые связки разомкнуты, но если их сжать, то проходящий через гортань при выдохе воздух заставит их колебаться, и именно в результате колебания голосовых связок создаются звуки голоса человека. Человек может изменять голос, изменяя давление выдыхаемого воздуха на голосовые связки или изменяя их форму.

Дыхание человека - сложный физиологический механизм, обеспечивающий обмен кислородом и углекислым газом между клетками и внешней средой.

Кислород постоянно поглощается клетками и одновременно идет процесс удаления из организма углекислого газа, который образуется в результате биохимических реакций, протекающих в организме.

Кислород участвует в реакциях окисления сложных органических соединений с их конечным распадом до углекислого газа и воды, в ходе чего образуется необходимая для жизни энергия.

Кроме жизненно необходимого газообмена, внешнее дыхание обеспечивает другие важные функции в организме , например способность к звукообразованию .

В этом процессе участвуют мышцы гортани, дыхательные мышцы, голосовые связки и полость рта, а сам он возможен только при выдохе. Вторая важная «недыхательная» функция - обоняние .

Кислород в нашем организме содержится в небольшом количестве - 2,5 — 2,8 л, причем около 15 % этого объема находится в связанном состоянии.

В покое человек в минуту потребляет приблизительно 250 мл кислорода и удаляет около 200 мл углекислого газа.

Таким образом, при остановке дыхания запаса кислорода в нашем организме хватает всего на несколько минут, затем наступает повреждение и гибель клеток, в первую очередь страдают клетки ЦНС.

Для сравнения: без воды человек способен прожить 10-12 суток (в организме человека запас воды в зависимости от возраста составляет до 75 %), без еды - до 1,5 мес.

При интенсивной физической нагрузке расход кислорода резко возрастает и может доходить до 6 л в минуту.

Дыхательная система

Функцию дыхания в организме человека осуществляет дыхательная система , в которую входят органы внешнего дыхания (верхние дыхательные пути, легкие и грудная клетка, включая ее костно-хрящевой каркас и нервно-мышечную систему), органы транспорта газов кровью (сосудистая система легких, сердце) и регуляторные центры, обеспечивающие автоматизм дыхательного процесса.

Грудная клетка

Грудная клетка образует стенки грудной полости, в которой расположены сердце, легкие, трахея и пищевод.

Она состоит из 12 грудных позвонков, 12 пар ребер, грудины и соединений между ними. Передняя стенка грудной клетки короткая, она сформирована грудиной и реберными хрящами.

Задняя стенка образована позвонками и ребрами, тела позвонков расположены в грудной полости. Ребра соединены между собой и с позвоночником подвижными суставами и принимают активное участие в дыхании.

Промежутки между ребрами заполнены межреберными мышцами и связками. Изнутри грудная полость выстлана пристеночной, или париетальной, плеврой.

Дыхательные мышцы

Дыхательные мышцы подразделяют на осуществляющие вдох (инспираторные) и осуществляющие выдох (экспираторные). К основным инспираторным мышцам относят диафрагму, наружные межреберные и внутренние межхрящевые мышцы.

К вспомогательным инспираторным мышцам принадлежат лестничные, грудиноключично -сосцевидные, трапециевидные, большие и малые грудные.

К экспираторным мышцам относят внутренние межреберные, прямые, подреберные, поперечные, а также наружную и внутреннюю косые мышцы живота.

Разум - хозяин чувств, а дыхание - хозяин разума.

Диафрагма

Поскольку грудобрюшная перегородка, диафрагма, имеет крайне важное значение в процессе дыхания, рассмотрим ее строение и функции более подробно.

Эта обширная изогнутая (выпуклостью кверху) пластина полностью разграничивает брюшную и грудную полости.

Диафрагма - главная дыхательная мышца и важнейший орган брюшного пресса.

В ней выделяют сухожильный центр и три мышечные части с названиями по тем органам, от которых они начинаются, соответственно выделяют реберную, грудинную и поясничную области.

При сокращении купол диафрагмы удаляется от стенок грудной клетки и уплощается, за счет чего увеличивается объем грудной полости и уменьшается объем брюшной полости.

При одновременном сокращении диафрагмы с мышцами брюшного пресса повышается внутрибрюшное давление.

Следует учесть, что к сухожильному центру диафрагмы крепятся париетальная плевра, перикард и брюшина, то есть перемещение диафрагмы смещает органы грудной и брюшной полости.

Дыхательные пути

К дыхательным путям относят путь, который воздух проходит от носа до альвеол.

Их делят на воздухоносные пути, расположенные вне грудной полости (это носовые ходы, глотка, гортань и трахея) и внутригрудные дыхательные пути (трахея, главные и долевые бронхи).

Процесс дыхания условно можно разделить на три этапа:

Внешнее, или легочное, дыхание человека;

Транспорт газов кровью (транспортировка кислорода кровью к тканям и клеткам, одновременно удаление из тканей углекислого газа);

Тканевое (клеточное) дыхание, которое осуществляется непосредственно в клетках в специальных органеллах.

Внешнее дыхание человека

Мы рассмотрим основную функцию аппарата дыхания - внешнее дыхание, при котором происходит газообмен в легких, то есть поступление кислорода к дыхательной поверхности легких и удаление углекислого газа.

В процессе внешнего дыхания принимают участие собственно аппарат дыхания, включающий воздухоносные пути (нос, глотка, гортань, трахея), легкие и инспираторные (дыхательные) мышцы, расширяющие грудную клетку во всех направлениях.

Подсчитано, что в среднем суточная вентиляция легких составляет около 19 000-20 000 л воздуха, а за год через легкие человека проходит более 7 млн л воздуха.

Легочная вентиляция обеспечивает газообмен в легких и снабжается благодаря чередованию вдоха (инспирации) и выдоха (экспирации).

Вдох - это активный процесс за счет инспираторных (дыхательных) мышц, основные из которых - диафрагма, наружные косые межреберные мышцы и внутренние межхрящевые мышцы.

Диафрагма - это мышечно-сухожильное образование, разграничивающее брюшную и грудную полости, при ее сокращении увеличивается объем грудной клетки.

При спокойном дыхании диафрагма смещается вниз на 2-3 см, а при глубоком форсированном экскурсия диафрагмы может достигать 10 см.

При вдохе за счет расширения грудной клетки пассивно увеличивается объем легких, давление в них становится ниже атмосферного, что дает возможность проникать в них воздуху. Во время вдоха воздух первоначально проходит через нос, глотку и затем поступает в гортань. Носовое дыхание у человека очень важно, так как при прохождении воздуха через нос происходит увлажнение и согревание воздуха. Кроме того, эпителий, выстилающий полость носа, способен задерживать мелкие инородные тела, поступающие с воздухом. Таким образом, воздухоносные пути также выполняют очистительную функцию.

Гортань находится в передней области шеи, сверху она соединена с подъязычной костью, снизу переходит в трахею. Спереди и с боков располагаются правая и левая доли щитовидной железы. Гортань участвует в акте дыхания, защите нижних дыхательных путей и голосообразовании, состоит из 3 парных и 3 непарных хрящей. Из этих образований в процессе дыхания важную роль выполняет надгортанник, который предохраняет дыхательные пути от попадания инородных тел и пищи. В гортани условно выделяют три отдела. В среднем отделе расположены голосовые связки, которые образуют самое узкое место гортани - голосовую щель. Голосовые связки играют основную роль в процессе звукообразования, а голосовая щель - при дыхательной практике.

Из гортани воздух поступает в трахею. Трахея начинается на уровне 6-го шейного позвонка; на уровне 5-го грудного позвонка она делится на 2 главных бронха. Сама трахея и главные бронхи состоят из незамкнутых хрящевых полуколец, что обеспечивает их постоянную форму и не дает им спадаться. Правый бронх шире и короче левого, расположен вертикально и служит продолжением трахеи. Он делится на 3 долевых бронха, так как правое легкое разделяется на 3 доли; левый бронх - на 2 долевых бронха (левое легкое состоит из 2 долей)

Затем долевые бронхи делятся дихотомически (надвое) на бронхи и бронхиолы более мелких размеров, заканчиваясь дыхательными бронхиолами, на конце которых расположены альвеолярные мешочки, состоящие из альвеол - образований, в которых, собственно, и происходит газообмен.

В стенках альвеол находится большое количество мельчайших кровеносных сосудов - капилляров, которые служат для проведения газообмена и дальнейшей транспортировки газов.

Бронхи с разветвлением их на более мелкие бронхи и бронхиолы (до 12-го порядка стенка бронхов включает в себя хрящевую ткань и мышцы, это препятствует спадению бронхов во время выдоха) внешне напоминают дерево.

К альвеолам подходят терминальные бронхиолы, которые являются разветвлением 22-го порядка.

Количество альвеол в организме человека достигает 700 млн, а их суммарная площадь составляет 160 м2.

К слову, наши легкие имеют огромный резерв; в покое человек использует не более 5 % дыхательной поверхности.

Газообмен на уровне альвеол идет непрерывно, он осуществляется методом простой диффузии за счет разницы парциального давления газов (процентного со-отношения давления различных газов в их смеси).

Процентное давление кислорода в воздухе составляет около 21 % (в выдыхаемом воздухе его содержание - приблизительно 15 %), углекислого газа - 0,03 %.

Видео «Газообмен в легких»:

Спокойный выдох - пассивный процесс за счет нескольких факторов.

После прекращения сокращения инспираторных мышц ребра и грудина опускаются (за счет силы тяжести) и грудная клетка уменьшается в объеме, соответственно, увеличивается внутригрудное давление (становится выше атмосферного) и воздух устремляется наружу.

Легкие сами по себе обладают эластической упругостью, которая направлена на уменьшение объема легких.

Этот механизм обусловлен наличием пленки, выстилающей внутреннюю поверхность альвеол, которая содержит сурфактант - вещество, обеспечивающее поверхностное натяжение внутри альвеол.

Так, при перерастяжении альвеол сурфактант ограничивает этот процесс, стремясь сократить объем альвеол, в то же время не позволяя им спадаться полностью.

Механизм эластической упругости легких также обеспечивается за счет мышечного тонуса бронхиол.

Активный процесс с участием вспомогательных мышц.

В качестве экспираторных мышц при глубоком выдохе выступают мышцы живота (косые, прямая и поперечные), при сокращении которых возрастает давление в брюшной полости и поднимается диафрагма.

К вспомогательным мышцам, обеспечивающим выдох, также можно отнести межреберные внутренние косые мышцы и мышцы, сгибающие позвоночник.

Внешнее дыхание можно оценить с помощью нескольких параметров.

Дыхательный объем. Количество воздуха, которое в спокойном состоянии поступает в легкие. В покое норма составляет приблизительно 500-600 мл.

Объем вдоха немного больше, так как углекислого газа выдыхается меньше, чем поступает кислорода.

Альвеолярный объем . Часть дыхательного объема, которая участвует в газообмене.

Анатомическое мертвое пространство. Образуется в основном за счет верхних дыхательных путей, которые заполнены воздухом, но сами не участвуют в газообмене. Оно составляет около 30 % от дыхательного объема легких.

Резервный объем вдоха. Количество воздуха, которое человек может дополнительно вдохнуть после обычного вдоха (может достигать 3 л).

Резервный объем выдоха. Остаточный воздух, который можно выдохнуть после спокойного выдоха (у отдельных людей достигает 1,5 л).

Частота дыхания. В среднем составляет 14-18 дыхательных циклов в минуту. Она обычно возрастает при физической на-грузке, стрессе, беспокойстве, когда организму требуется больше кислорода.

Минутный объем легких . Определяется с учетом дыхательного объема легких и частоты дыхания в минуту.

В нормальных условиях продолжительность фазы выдоха длиннее, чем вдоха, приблизительно в 1,5 раза.

Из характеристик внешнего дыхания важен еще тип дыхания.

Он зависит от того, осуществляется ли дыхание только с помощью экскурсии грудной клетки (грудной, или реберный, тип дыхания) либо в процессе дыхания основное участие принимает диафрагма (брюшной, или диафрагмальный, тип дыхания).

Дыхание находится выше сознания.

Для женщин более характерен грудной тип дыхания, хотя физиологически более оправдано дыхание с участием диафрагмы.

При этом виде дыхания лучше вентилируются нижние отделы легких, увеличивается дыхательный и минутный объем легких, организм затрачивает меньше энергии на процесс дыхания (диафрагма движется легче, чем костно-хрящевой каркас грудной клетки).

Параметры дыхания на протяжении всей жизни человека регулируются автоматически, в зависимости от потребностей в определенное время.

Центр регуляции дыхания состоит из нескольких звеньев.

В качестве первого звена регуляции выступает необходимость поддержания на постоянном уровне напряжения кислорода и углекислого газа в крови.

Эти параметры постоянны, при выраженных нарушениях организм может существовать всего несколько минут.

Второе звено регуляции - периферические хеморецепторы, расположенные в стенках сосудов и тканях, которые реагируют на снижение уровня кислорода крови либо на повышение уровня углекислого газа. Раздражение хеморецепторов вызывает изменение частоты, ритма и глубины дыхания.

Третье звено регуляции - собственно дыхательный центр, который состоит из нейронов (нервных клеток), расположенных на различных уровнях нервной системы.

Различают несколько уровней дыхательного центра.

Спинальный дыхательный центр , расположенный на уровне спинного мозга, иннервирует диафрагму и межреберные мышцы; его значение - в изменении силы сокращения этих мышц.

Центральный дыхательный механизм (генератор ритма), находящийся в продолговатом мозге и варолиевом мосту, обладает свойством автоматизма и регулирует дыхание в покое.

Центр, расположенный в коре больших полушарий и гипоталамусе , обеспечивает регуляцию дыхания при физической нагрузке и в состоянии стресса; кора головного мозга позволяет произвольно регулировать дыхание, производить самовольную задержку дыхания, осознанно менять его глубину и ритм и так далее.

Следует отметить еще один важный момент: отклонение от нормального ритма дыхания обычно сопровождается изменениями со стороны других органов и систем организма.

Одновременно с изменением частоты дыхания часто нарушается частота сердечных сокращений и становится нестабильным артериальное давление.

Предлагаем к просмотру видео увлекательный и познавательный фильм «Чудо системы дыхания»:

Дышите правильно и будьте здоровы!

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.