Дыхательная система человека

Содержание:

• 1. Строение и Функции органов дыхания
• 2. Дыхательные движения
• 3. Емкость легких
• 4. Перенос газов кровью
• 5. Обмен газов в тканях
• 6. Регуляция дыхания
• 7. Гигиена дыхания
• 8. Некоторые заболевания органов дыхания
• 9. Первая помощь при отравлении газом
• 10. Первая помощь при остановке дыхания

Основной источник энергии для всех тканей человека — процессы аэробного (кислородного) окисления органических веществ, протекающие в митохондриях клеток и требующие постоянного снабжения кислородом.

Дыхание — это совокупность процессов, обеспечивающих поступление кислорода в организм, использование его в окислении органических веществ и удаление из организма углекислого газа и некоторых других веществ.

❖ Дыхание человека включает:
■ вентиляцию легких;
■ газообмен в легких;
■ транспортировку газов кровью;
■ газообмен в тканях;
■ клеточное дыхание (биологическое окисление).

Различия в составе альвеолярного и вдыхаемого воздуха объясняются тем, что в альвеолах кислород непрерывно диффундирует в кровь, а из крови в альвеолы поступает двуокись углерода. Различия в составе альвеолярного и выдыхаемого воздуха объясняются тем, что во время выдоха воздух, выходящий из альвеол, смешивается с воздухом, содержащимся в дыхательных путях.

Строение и Функции органов дыхания

❖ Система органов дыхания человека включает:

■ воздухоносные пути — носовую полость (она отделена от полости рта спереди твердым, а сзади мягким нёбом), носоглотку, гортань, трахею, бронхи;

■ легкие, состоящие из альвеол и альвеолярных ходов.

Носовая полость начальный отдел дыхательного пути; имеет парные отверстия — ноздри, через которые проникает воздух; у наружного края ноздрей располагаются волоски, задерживающие проникновение крупных частиц пыли. Носовая полость делится перегородкой на правую и левую половины, каждая из которых состоит из верхнего, среднего и нижнего носовых ходов.

Слизистая оболочка носовых ходов покрыта мерцательным эпителием, выделяющим слизь, которая склеивает пылинки и губительно действует на микроорганизмы. Реснички эпителия постоянно колеблются и способствуют удалению инородных частиц вместе со слизью.

■Слизистая оболочка носовых ходов обильно снабжена кровеносными сосудами, что способствует согреванию и увлажнению вдыхаемого воздуха.

■ В эпителии также находятся рецепторы, реагирующие на различные запахи.

Из носовой полости воздух через внутренние носовые отверстия — хоаны — попадает в носоглотку и дальше в гортань.

Гортань — полый орган, образована несколькими парными и непарными хрящами, соединенными между собой суставами, связками и мышцами. Самый крупный из хрящей —щитовидный — состоит из двух четырехугольных пластинок, соединенных спереди под углом. У мужчин этот хрящ несколько выступает вперед, образуя кадык. Над входом в гортань располагается надгортанник — хрящевая пластина, закрывающая вход в гортань при глотании.

Полость гортани покрыта слизистой оболочкой, образующей две пары складок, которые перекрывают вход в гортань во время глотания и (нижняя пара складок) прикрывают голосовые связки.

Голосовые связки спереди прикрепляются к щитовидному хрящу, а сзади — к левому и правому черпаловидным хрящам, при этом между связками образуется голосовая щель. При движении хрящей связки сближаются и натягиваются или, наоборот, расходятся, изменяя форму голосовой щели. Во время дыхания связки разведены, а при пении и речи они почти смыкаются, оставляя лишь узкую щель. Воздух, проходя через эту щель, вызывает вибрацию краев связок, которая генерирует звук. В формировании звуков речи также участвуют язык, зубы, губы и щеки.

Трахея — трубка длиной около 12 см, отходящая от нижнего края гортани. Она образована 16-20 хрящевыми полукольцами, несомкнутая мягкая часть которых образована плотной соединительной тканью и обращена к пищеводу. Внутри трахея выстлана мерцательным эпителием, реснички которого выводят пылевые частицы из легких в глотку. На уровне 1V-V грудных позвонков трахея делится на левый и правый бронхи.

Бронхи по своему строению подобны трахее. Вступая в легкое, бронхи ветвятся, образуя бронхиальное «дерево». Стенки мелких бронхов (бронхиол) состоят из эластичных волокон, между которыми расположены гладкомышечные клетки.

Легкие — парный орган (правое и левое), занимающий большую часть грудной клетки и плотно прилегающий к ее стенкам, оставляя место для сердца, крупных сосудов, пищевода, трахеи. Правое легкое состоит из трех долей, левое — из двух.

Грудная полость с внутренней стороны выстлана пристеночной плеврой. Снаружи легкие покрыты плотной оболочкой — легочной плеврой. Между легочной и пристеночной плеврами имеется узкая щель — плевральная полость, заполненная жидкостью, которая уменьшает трение легких о стенки грудной полости при дыхании. Давление в плевральной полости ниже атмосферного, что создает присасывающую силу, прижимающую легкие к грудной клетке. Так как ткань легких упруга и способна растягиваться, то легкие всегда находятся в расправленном состоянии и следуют за движениями грудной клетки.

Бронхиальное дерево в легких разветвляется на ходы с мешочками, стенки которых образованы множеством (около 350 млн.) легочных пузырьков — альвеол. Снаружи каждая альвеола окружена густой сетью капилляров. Стенки альвеол состоят из однослойного плоского эпителия, покрытого изнутри слоем поверхностно-активного вещества — сурфактанта. Через стенки альвеол и капилляров происходит газообмен между вдыхаемым воздухом и кровью: из альвеол в кровь переходит кислород, а из крови в альвеолы поступает углекислый газ. Сурфактант ускоряет диффузию газов через стенку и препятствует «схлопыванию» альвеол. Общая газообменная поверхность альвеол составляет 100-150 м².

Обмен газов между альвеолами и кровью происходит вследствие диффузии. В альвеолах кислорода всегда больше, чем в крови капилляров, поэтому он переходит из альвеол в капилляры. Наоборот, углекислого газа больше в крови, чем в альвеолах, поэтому он переходит из капилляров в альвеолы.

Дыхательные движения

Вентиляция легких — это постоянная смена воздуха в альвеолах легких, необходимая для газообмена организма с внешней средой и обеспечиваемая регулярными движениями грудной клетки при вдохе и выдохе.

Вдох осуществляется активно, за счет сокращения наружных косых межреберных мышц и диафрагмы (куполообразной сухожильно-мышечной перегородки, отделяющей грудную полость от брюшной).

Межреберные мышцы приподнимают ребра и слегка отводят их в стороны. При сокращении диафрагмы ее купол уплощается и смещает органы брюшной полости вниз и вперед. В результате объем грудной полости и легких, следующих за движениями грудной клетки, увеличивается. Это ведет к падению давления в альвеолах, и в них засасывается атмосферный воздух.

Выдох при спокойном дыхании осуществляется пассивно. При расслаблении наружных косых межреберных мышц и диафрагмы ребра возвращаются в исходное положение, объем грудной клетки уменьшается, а легкие принимают первоначальную форму. Вследствие этого давление воздуха в альвеолах становится выше атмосферного, и он выходит наружу.

Выдох при физической нагрузке становится активным. В его осуществлении принимают участие внутренне косые межреберные мышцы, мышцы брюшной стенки и др.

Средняя частота дыхательных движений взрослого человека- 15-17 в минуту. При физической нагрузке частота дыхания может возрасти в 2-3 раза.

Роль глубины дыхания. При глубоком дыхании воздух успевает проникнуть в большее количество альвеол и растянуть их. В результате улучшаются условия газообмена и кровь дополнительно насыщается кислородом.

Емкость легких

Легочный объем — максимальное количество воздуха, которое вмещают легкие; у взрослого человека составляет 5-8 л.

Дыхательный объем легких — это объем воздуха, поступающего в легкие за один вдох при спокойном дыхании (в среднем около 500 см³).

Резервный объем вдоха — объем воздуха, который можно дополнительно вдохнуть после спокойного вдоха (около 1500 см³).

Резервный объем выдоха — объем воздуха, который можно выдохнут^ после спокойного выдоха при волевом напряжении (примерно 1500 см3).

Жизненная емкость легких — это сумма дыхательного объема легких, резервного объема выдоха и резервного объема вдоха; в среднем она составляет 3500 см³ (у спортсменов, в частности у пловцов, она может достигать 6000 см³ и более). Измеряется при помощи специальных приборов — спирометра или спирографа-, графически представляется в виде спирограммы.

Остаточный объем — количество воздуха, которое остается в легких после максимального выдоха.

Перенос газов кровью

Кислород переносится кровью в двух формах — в форме окси-гемоглобина (около 98%) и в форме растворенного О₂ (около 2%).

Кислородная емкость крови — максимальное количество кислорода, которое может быть поглощено одним литром крови. При температуре 37 °С в 1 л крови может содержаться до 200 мл кислорода.

Перенос кислорода к клеткам организма осуществляется гемоглобином (Нb) крови, находящимся в эритроцитах. Гемоглобин связывает кислород, превращаясь в оксигемоглобин:

Нb + 4О₂ → HbO₈.

Перенос кровью двуокиси углерода:

■ в растворенной форме (до 12% СО₂);

■ большая часть СО₂ не растворяется в плазме крови, а проникает в эритроциты, где она взаимодействует (с участием фермента карбоангидразы) с водой, образуя нестойкую угольную кислоту:

СО₂ + Н₂О ↔ Н₂СО₃,

которая затем диссоциирует на ион Н⁺ и бикарбонатный ион НСО₃^— . Ионы НСО₃^— из красных кровяных телец переходят в плазму крови, с которой они переносятся к легким, где вновь проникают в эритроциты. В капиллярах легких реакция (СО₂ + Н₂О ↔ Н₂СО₃,) в эритроцитах смещается влево, и ионы НСО₃^— в итоге превращаются в углекислый газ и воду. Углекислый газ поступает в альвеолы и выходит наружу в составе выдыхаемого воздуха.

Обмен газов в тканях

Обмен газов в тканях происходит в капиллярах большого круга кровообращения, где кровь отдает кислород и получает углекислый газ. В клетках тканей концентрация кислорода ниже, чем в капиллярах (так как в тканях он постоянно утилизируется). Поэтому кислород переходит из кровеносных сосудов в тканевую жидкость, а с ней — в клетки, где вступает в реакции окисления. По той же причине углекислый газ из клеток поступает в капилляры, током крови транспортируется по малому кругу кровообращения в легкие и выводится из организма. Пройдя через легкие, венозная кровь становится артериальной и поступает в левое предсердие.

Регуляция дыхания

❖ Дыхание регулируется:
■ корой больших полушарий,
■ дыхательным центром, расположенным в продолговатом мозге и варолиевом мосте,
■ нервными клетками шейного отдела спинного мозга,
■ нервными клетками грудного отдела спинного мозга.

Дыхательный центр — это участок головного мозга, представляющий собой совокупность нейронов, обеспечивающих ритмическую деятельность дыхательных мышц.

■ Дыхательный центр подчиняется вышележащим отделам головного мозга, расположенным в коре больших полушарий; это позволяет сознательно изменять ритм и глубину дыхания.

■ Дыхательный центр регулирует работу дыхательной системы по рефлекторному принципу.

❖ Нейроны дыхательного центра подразделяются на нейроны вдоха и нейроны выдоха.

Нейроны вдоха передают возбуждение на нервные клетки спинного мозга, которые управляют сокращением диафрагмы и наружных косых межреберных мышц.

Нейроны выдоха возбуждаются рецепторами воздухоносных путей и альвеол при увеличении объема легких. Импульсы от этих рецепторов поступают в продолговатый мозг, вызывая торможение нейронов вдоха. В результате дыхательные мышцы расслабляются и происходит выдох.

Гуморальная регуляция дыхания. При мышечной работе в крови накапливается СО₂ и недоокисленные продукты обмена (молочная кислота и др.). Это приводит к возрастанию ритмической активности дыхательного центра и, как следствие, к усилению вентиляции легких. При уменьшении концентрации СО₂ в крови тонус дыхательного центра снижается: наступает непроизвольная временная задержка дыхания.

Чиханье — резкий, форсированный выдох воздуха из легких через сомкнутые голосовые связки, наступающий после остановки дыхания, смыкания голосовой щели и быстрого роста давления воздуха в грудной полости, вызванных раздражением слизистой оболочки носа пылью или резко пахнущими веществами. Вместе с воздухом и слизью выделяются и раздражители слизистой оболочки.

Кашель отличается от чиханья тем, что основной поток воздуха выходит через рот.

Гигиена дыхания

♦ Правильное дыхание:

■ дышать нужно через нос (носовое дыхание), так как его слизистая оболочка богата кровеносными и лимфатическими сосудами и имеет специальные реснички, согревая, очищая и увлажняя воздух и препятствуя проникновению в дыхательные пути микроорганизмов и пылевых частиц (при затруднении носового дыхания появляются головные боли, быстро наступает утомление);

■ вдох должен быть короче выдоха (это способствует продуктивной умственной деятельности и нормальному восприятию умеренных физических нагрузок);

■ при повышенных физических нагрузках резким выдох должен производиться в момент наибольшего усилия.

❖ Условия правильного дыхания:

■ хорошо развитая грудная клетка; отсутствие сутулости, впалой груди;

■ соблюдение правильной осанки: положение тела должно быть таким, при котором дыхание не затруднено;

■ закаливание организма: следует много времени проводить на свежем воздухе, выполнять различные физические упражнения и дыхательную гимнастику, заниматься видами спорта, развивающими дыхательную мускулатуру (плавание, гребля, ходьба на лыжах и др.);

■ поддержание оптимального газового состава воздуха в помещениях: регулярно проветривание помещений, сон летом при открытых окнах, а зимой — при открытых форточках (пребывание в душном, непроветренном помещении может вызвать головную боль, вялость, ухудшение самочувствия).

Опасность пыли: на пылинках оседают болезнетворные микроорганизмы и вирусы, которые могут стать причиной инфекционных заболеваний. Крупные частицы пыли могут механически травмировать стенки легочных пузырьков и воздухоносных путей, затрудняя газообмен. Пыль, содержащая частички свинца или хрома, может вызвать химические отравления.

Влияние курения на органы дыхания. Курение — одно из звеньев в цепи причин многих заболеваний органов дыхания. В частности, раздражение табачным дымом глотки, гортани, трахей может вызвать хроническое воспаление верхних дыхательных путей, нарушение функций голосового аппарата; в тяжелых случаях неумеренное курение вызывает рак легких.

Некоторые заболевания органов дыхания

Воздушно-капельный способ заражения. При разговоре, сильном выдохе, чихании, кашле из органов дыхания больного в воздух попадают капельки жидкости, содержащие бактерии и вирусы. Эти капельки в течение некоторого времени остаются в воздухе и могут попасть в органы дыхания окружающих, перенеся туда болезнетворные микроорганизмы. Воздушно-капельный способ заражения характерен для гриппа, дифтерии, коклюша, кори, скарлатины и др.

Грипп — острое, склонное к эпидемии вирусное заболевание, передающееся воздушно-капельным путем; чаще наблюдается в зимний и ранний весенний периоды. Характерен токсичностью вируса и склонностью к изменению его антигенной структуры, быстрым распространением, опасностью возможных осложнений.

Симптомы: повышение температуры (иногда до 40 °С), озноб, головная боль, болезненные движения глазных яблок, боль в мышцах и суставах, затруднение дыхания, сухой кашель, иногда рвота и геморрагические явления.

Лечение; постельный режим, обильное питье, применение антивирусных препаратов.

Профилактика; закаливание, массовая вакцинация населения; для предотвращения распространения гриппа больные люди при общении со здоровыми должны закрывать нос и рот сложенными вчетверо марлевыми повязками.

Туберкулез — опасное инфекционное заболевание, имеющие различные формы и характеризующееся образованием в пораженных тканях (обычно в тканях легких и костей) очагов специфического воспаления и выраженной общей реакцией организма. Возбудитель — туберкулезная палочка; распространяется воздушно-капельным и пылевым путем, реже — через зараженные продукты питания (мясо, молоко, яйца) от больных животных. Выявляется при флюорографии. В прошлом имел массовое распространение (этому способствовало постоянное недоедание и антисанитарные условия). Некоторые формы туберкулеза могут протекать бессимптомно или волнообразно, с периодическими обострениями и ремиссиями. Возможны симптомы; быстрая утомляемость, общее недомогание, снижение аппетита, одышка, периодически субфебрильная (около 37,2 °С) температура, постоянный кашель с выделением мокроты, в тяжелых случаях — кровохарканье и др. Профилактика; регулярные флюорографические обследования населения, поддержание чистоты в жилищах и на улицах, озеленение улиц, очищающее воздух.

Флюорография — исследование органов грудной клетки путем фотографирования изображения со светящегося рентгеновского экрана, за которым находится испытуемый. Является одним из методов исследования и диагностики заболеваний легких; позволяет вовремя выявить ряд заболеваний (туберкулез, пневмонию, рак легкого и др.). Флюорографию необходимо делать не реже одного раза в год.

Первая помощь при отравлении газом

Помощь при отравлении угарным или бытовым газом. Отравление угарным газом (СО) проявляется головной болью и тошнотой; могут возникнуть рвота, судороги, потеря сознания, а при сильном отравлении — смерть от прекращения тканевого дыхания; отравление бытовым газом во многом сходно с отравлением угарным газом.

При таком отравлении пострадавшего необходимо вынести на свежий воздух и вызвать «скорую помощь». В случае потери сознания и прекращения дыхания нужно сделать искусственное дыхание и непрямой массаж сердца (см. ниже).

Первая помощь при остановке дыхания

Остановка дыхания может наступить вследствие заболевания органов дыхания или в результате несчастного случая (при отравлениях, утоплении, поражении электрическим током и др.). При длительности более 4-5 мин она может привести к смерти или глубокой инвалидности. В такой ситуации спасти человеку жизнь может лишь своевременная доврачебная помощь.

■ При закупорке глотки инородным телом его можно достать пальцем; извлечение инородного тела из трахей или бронхов возможно только с помощью специальной медицинской аппаратуры.

■ При утоплении необходимо максимально быстро удалить из воздухоносных путей и легких пострадавшего воду, песок и рвотные массы. Для это пострадавшего нужно положить животом на колено и резкими движениями сдавливать его грудную клетку. Затем следует перевернуть пострадавшего на спину и приступить к искусственному дыханию.

Искусственное дыхание: нужно освободить от одежды шею, грудь и живот пострадавшего, положить под его лопатки твердый валик или руку и запрокинуть его голову. Спасатель должен находиться сбоку от пострадавшего у его изголовья и, зажав его нос и придерживая его язык носовым платком либо салфеткой, периодически (через каждые 3-4 с) быстро (за 1 с) и с силой после глубокого вдоха вдувать воздух из своего рта через марлю или носовой платок в рот пострадавшему; при этом краем глаза нужно следить за грудной клеткой пострадавшего: если она расширяется, значит, воздух попал в легкие. Затем нужно надавить на грудную клетку пострадавшего и вызвать выдох.

■ Можно использовать метод дыхания «рот в нос»; при этом спасатель своим ртом вдувает воздух в нос пострадавшего, а рукой плотно зажимает его рот.

■ Количество кислорода в выдыхаемом воздухе (16-17%) вполне достаточно для обеспечения газообмена в организме пострадавшего; а наличие в нем 3—4% углекислого газа способствует гуморальной стимуляции дыхательного центра.

Непрямой массаж сердца. При остановке сердца у пострадавшего его нужно уложить на спину обязательно на жесткую поверхность и освободить грудь от одежды. Затем спасатель должен стать в полный рост или на колени сбоку от пострадавшего, одну ладонь положить на нижнюю половину его грудины так, чтобы пальцы были ей перпендикулярны, и поверх поместить другую руку; при этом руки спасателя должны быть прямыми и располагаться перпендикулярно грудной клетке пострадавшего. Массаж нужно производить быстрыми (с периодичностью один раз в секунду) толчками, не сгибая руки в локтях, стараясь прогнуть грудную клетку по направлению к позвоночнику у взрослых — на 4-5 см, у детей — на 1,5-2 см.

■ Непрямой массаж сердца проводится в сочетании с искусственным дыханием: сначала пострадавшему делается 2 вдоха искусственного дыхания, затем 15 нажатий на грудину подряд, затем снова 2 вдоха искусственного дыхания и 15 нажатий и т.д.; после каждых 4 циклов нужно проверять у пострадавшего пульс. Признаки успешного оживления — появление пульса, сужение зрачков, порозовение кожи.

■ Один цикл может состоять также из одного вдоха искусственного дыхания и 5-6 нажатий грудной клетки.

Метки: Биология человека