Дыхательная система человека органы дыхания. Дыхательная система человека
Как известно, дыхание – это жизнь. И к этому утверждению сложно что-либо добавить, ведь с потребностью организма в кислороде не сравниться даже потребность в воде и пище. Кроме того дыхание связывает наш организм с биосферой Земли, и всем ее живым миром. Но того кислорода, который проникает через кожные ткани, недостаточно для поддержания всех жизненно важных процессов. Поэтому именно работа всей дыхательной системы, и строение и функции отдельных органов дыхания в частности, позволяет сердцу биться, снабжая кровь кислородом и в последствии извлекая из организма углекислый газ.
Основные анатомические составляющие дыхательной системы человека – это:
верхние дыхательные пути (полость носа, носоглотка и ротоглотка, гортань);
нижние дыхательные пути (трахея с разветвляющимися бронхами, легкие).
Воздух, вдыхаемый носом, через носоглотку и ротоглотку проходит к трахее, а затем по бронхиальному дереву поступает в легкие.
Более детально с работой, строением и функциями органов дыхания , а также особенностями газообмена в организме можно ознакомиться в разделе анатомии «Дыхательная система человека» . Сейчас же мы рассмотрим работу и функции органов дыхания с точки зрения дыхательной гимнастики .
Нос и носовая полостьПолость носа является первичным органом дыхания. Воздух, поступающий в нее, не просто свободно проходит к легким, но еще и очищается от пыли и нагревается. Мерцательный эпителий слизистой носа задерживает мельчайшие инородные частички, фильтруя воздух.
Также слизистые железы носовой полости вырабатывают лизоцим, который выполняет две функции: увлажняющую и бактерицидную. Обогрев воздуха происходит благодаря кровеносным сосудам, проходящим в носовой полости. Так, к гортани подходит уже очищенный, увлажненный и нагретый воздух. Гортань выступает лишь соединяющим звеном между носоглоткой и трахеей: никакие процессы в ней не происходят.
Это интересно! Считается, что при вдыхании воздух, проходящий через правую ноздрю, идет в правое легкое, а через левую – соответственно, в левое.
Трахея и бронхи
Являясь продолжением гортани, трахея, как бы разделяет поступающий воздух на две части, направляя их к каждому легкому по правому и левому бронхам. Они, в свою очередь, разветвляются и распространяются по всей площади легких и заканчиваются альвеолярными мешочками, через которые, собственно кислород и поступает в кровь.
Альвеолы и легкие
Легкие – парный орган, осуществляющий газообмен за счет мельчайших пузырьков альвеол, число которых достигает почти 700 млн. Через альвеолярные капилляры воздух проникает в кровь, а обратно выходит углекислый газ. Такой сложный процесс происходит при каждом вдохе и выдохе человека.
Функции органов дыхания
Помимо основной функции органов дыхания – обеспечения поступления в кровь кислорода и удаление из нее углекислого газа – можно выделить еще несколько:
Терморегуляция . Температура воздуха, поступающего в организм, влияет на температуру тела. Выдыхая, человек отдает часть тепла внешней среде, охлаждая организм.
Очищение . На выдохе из организма удаляется не только углекислый газ, но и пары воды или этилового спирта (если человек употреблял спиртное).
Поддержание иммунитета . Клетки легких способны обезвреживать вирусы и болезнетворные бактерии.
Это интересно! Полость носа и носоглотка способны усиливать звук голос, придавать ему тембр и звучность. Поэтому когда нос заложен, голос человека меняется.
Газообмен происходит благодаря чередованию актов вдоха (инспирации) и выдоха (экспирации). В легких мышечной ткани нет, поэтому механизм дыхания осуществляется за счет дыхательной мускулатуры . Основные ее составляющие это межреберные мышцы, диафрагма и вспомогательные мышцы шеи и живота.
На вдохе грудная клетка приподнимается за счет межреберных мышц. При этом происходит уплотнение и сокращение диафрагмы. Это действие можно сравнить с работой насоса, который качает воздух в легкие. На выдохе мышцы расслабляются, диафрагма возвращается в прежнее положение, поднимаясь наверх, и вытесняет воздух, наполненный углекислым газом, из организма.
Непрерывна и постоянна. За время одного цикла дыхания (примерно 3-4 секунды) воздух успевает пройти длинный путь, который можно разделить на 4 этапа:
- 1) вентиляция легких – поступление воздуха к альвеолам;
- 2) газообмен между воздухом и кровью;
- 3) перенос эритроцитами кислорода к тканям и углекислого газа к легким;
- 4) биологическое окисление – потребление клетками кислорода.
Этот показатель является очень важным для определения состояния аппарата внешнего дыхания. Для женщин жизненная емкость легких (ЖЕЛ) составляет примерно 3,5 л; для мужчин – от 4 до 5. Наиболее высокие показатели у спортсменов, чья деятельность связана с активным дыханием (лыжники, гребцы, пловцы, легкоатлеты).
Определить ЖЕЛ можно с помощью спирографии. Проще говоря, человек должен сделать максимально глубокий вдох, а затем выдохнуть через трубку, соединенную с аппаратом, который называется спирограф.
На уменьшение жизненной емкости легких может влиять курение, жизнь в экологически неблагоприятной среде, отсутствие физической культуры . При хроническом уменьшении ЖЕЛ возникают патологические состояния плевральной полости или легочной ткани, что ведет к дыхательной недостаточности. Человек вынужден дышать чаще, т.к. чувствует постоянную нехватку воздуха. Недостаток кислорода вызывает головокружения, слабость, плохое самочувствие. Все это со временем может привести к возникновению различных заболеваний, связанных с легочным аппаратом (бронхит, плеврит, астма, эмфизема легких и т.п.)
Дыхательная гимнастика
Поддерживать жизненную емкость легких в норме и обеспечивать правильное дыхание помогают специальные упражнения, направленные на корректировку механизма работы дыхательных мышц. Полноценное использование аппарата внешнего дыхания позволяет воздуху свободно проникать в легкие и обеспечивать питание всего организма кислородом.
Одним из способов тренировки работы легких является задержка дыхания . Лечебный эффект упражнения заключается в эффекте расширения сосудов благодаря углекислоте, которая из-за отсутствия выдоха задержалась в крови. При следующем вдохе клетки получат больше кислорода, т.к. он сможет пройти по сосудам более свободно. Такая регулярная практика кратковременной задержки дыхания позволяет постепенно увеличивать полезный объем поступающего в организм кислорода.
Для большей ясности того как устроена работа органов дыхания , а также их строение и функции, ниже приведено видео , просмотр которого дополнит вышеизложенную информацию.
Без еды человек может прожить несколько недель, без воды - только несколько дней, а без воздуха через 4 минуты наступает повреждение клеток мозга и в дальнейшем смерть. нашего организма - это поистине чудесное устройство.
Как работает человека?
Дыхательный тракт состоит из связанных между собой проходов и трубочек. Какой путь проходит воздух, прежде чем достигнет легких? Этот длинный путь начинается, когда воздух через рот или нос попадает в глотку. Как известно, в глотке дыхательный и пищеварительный пути перекрещиваются. Чтобы пища или жидкость во время глотания не попала в дыхательные пути, существует маленькая крышка, известная под названием надгортанник, закрывающая вход в них.
Через гортань мимо воздух устремляется в трахею или дыхательное горло (ее длина 12 см). На всей своей длине трахея укреплена приблизительно двадцатью хрящами подковообразной формы. В конце трахея разделена на две трубки по 2,5 см - главные бронхи. Они входят в правое и левое легкое, где разветвляются на многие бронхи.
Разветвление бронхов напоминает структуру дерева со стволом, ветвями и тонкими ветками и веточками. Каждое новое ответвление становится все тоньше. Воздух направляется в маленькие веточки - мелкие сосуды диаметром до 1 мм, называемые бронхиолами.
Дальше воздух заполняет 300 000 еще более мелких каналов - мешочки альвеол. Они гроздьями располагаются в легких и выглядят, словно мельчайшие пузырьки. Здесь завершается древовидная дыхательная система, и воздух достигает конечного места назначения.
Строение легких - главного органа дыхательной системы
Стоит упомянуть, насколько идеально расположены в нашем теле легкие - по обеим сторонам от сердца. Правое легкое включает в себя три доли, а левое - две. Хирургам помогает такая анатомия: дыхательная система будет довольно успешно работать даже после того, если будет удалена какая-то больная доля легкого.
Легочная ткань напоминает структуру губки. Своей нижней частью легкие прилегают к диафрагме. Эта крепкая мышечная перегородка, отделяющая грудную полость от брюшной полости. Диафрагму называют самой важной мышцей дыхания, она участвует в работе постоянного расширения и сужения легких.
Каждое легкое покрывает тонкая оболочка - плевра. Внутренняя сторона грудной клетки также покрыта подобной оболочкой. Между слоями находится смазывающая жидкость. Благодаря такому строению и легкие, и грудная клетка свободно скользят во время дыхания.
Конечное преддверие вдыхаемого воздуха
Когда воздух достигает альвеол, то он соприкасается с сетью тончайших кровеносных сосудов - легочных капилляров. Эритроциты крови (красные кровяные тельца) могут пройти по капиллярам только по одному, настолько узки их диаметры. Сквозь тончайшие стенки (0,5 мкм) переходит в альвеолу. Кислород же покидает альвеолы, поглощаясь эритроцитами.
Только три четверти одной секунды красная клетка крови остается в капиллярах. За это короткое время углекислый газ и кислород успевают поменяться местами. Этот удивительный процесс газообмена назван диффузией. Кровь, обогатившись кислородом, попадает в легочные вены и достигает левой половины сердца и оттуда перекачивается по всему телу.
Представьте, всей крови потребуется только минута, чтобы полностью была пройдена вся эта сложная дыхательная эстафета!
Дыхание - это автоматическая система
Здоровые легкие автоматически приблизительно 14 раз в минуту вбирают в себя воздух во время дыхания. Хотя эту автоматику можно сознательно приостановить, но это возможно сделать лишь на пару минут. Например, это необходимо во время ныряния или в загазованном помещении, но после этого времени легкие согласно заложенной в них гениальной программе неизбежно вновь перейдут в автоматический режим работы. Где же находится центр управления этой «автоматикой»? В стволе головного мозга особые рецепторы следят за содержанием углекислоты в крови. Когда уровень превысит допустимую отметку, мозг пошлет сигналы через сеть нервов и дыхательные мышцы будут принудительно активированы организмом.
Какое же это чудо - дыхательная система, подаренная нам Создателем!
Взрослый человек делает 15-17 вдохов-выдохов в минуту, а новорождённый ребёнок делает 1 вдох в секунду. Вентиляция альвеол осуществляется чередованием вдоха (инспирация ) и выдоха (экспирация ). При вдохе в альвеолы поступает атмосферный воздух , а при выдохе из альвеол удаляется воздух, насыщенный углекислым газом. Дыхание не перестаёт работать от рождения человека до его смерти, ведь без дыхания наш организм существовать не может. Доказано, что взрослый человек выдыхает 4 стакана воды в сутки (≈800 мл), а ребёнок - около двух (≈ 400 мл).
По способу расширения грудной клетки различают два типа дыхания:
- грудной тип дыхания (расширение грудной клетки производится путём поднятия рёбер), чаще наблюдается у женщин;
- брюшной тип дыхания (расширение грудной клетки производится путём уплощения диафрагмы), чаще наблюдается у мужчин.
Строение
Основная статья: Дыхательные пути
Дыхательные пути
Дополнительные сведения: Внешнее дыхание
Различают верхние и нижние дыхательные пути. Символический переход верхних дыхательных путей в нижние осуществляется в месте пересечения пищеварительной и дыхательной систем в верхней части гортани.
Система верхних дыхательных путей состоит из полости носа (лат. cavum nasi ), носоглотки (лат. pars nasalis pharyngis ) и ротоглотки (лат. pars oralis pharyngis ), а также частично ротовой полости, так как она тоже может быть использована для дыхания. Система нижних дыхательных путей состоит из гортани (лат. larynx , иногда её относят к верхним дыхательным путям), трахеи (др.-греч. τραχεῖα (ἀρτηρία) ), бронхов (лат. bronchi ).
Вдох и выдох осуществляется путём изменения размеров грудной клетки с помощью дыхательных мышц. В течение одного вдоха (в спокойном состоянии) в лёгкие поступает 400-500 мл воздуха. Этот объём воздуха называется дыхательным объёмом (ДО). Такое же количество воздуха поступает из лёгких в атмосферу в течение спокойного выдоха. Максимально глубокий вдох составляет около 2 000 мл воздуха. Максимальный выдох также составляет около 2 000 мл. После максимального выдоха в лёгких остаётся воздух в количестве около 1 500 мл, называемый остаточным объёмом лёгких . После спокойного выдоха в лёгких остаётся примерно 3 000 мл. Этот объём воздуха называется функциональной остаточной ёмкостью (ФОЁ) лёгких. Дыхание - одна из немногих функций организма, которая может контролироваться сознательно и неосознанно. Виды дыхания: глубокое и поверхностное, частое и редкое, верхнее, среднее (грудное) и нижнее (брюшное). Особые виды дыхательных движений наблюдаются при икоте и смехе . При частом и поверхностном дыхании возбудимость нервных центров повышается, а при глубоком - наоборот, снижается.
Дыхательные органы
Дыхательные пути обеспечивают связь окружающей среды с главными органами дыхательной системы - лёгкими . Лёгкие (лат. pulmo , др.-греч. πνεύμων ) расположены в грудной полости в окружении костей и мышц грудной клетки. В лёгких осуществляется газообмен между атмосферным воздухом, достигшим лёгочных альвеол (паренхимы лёгких), и кровью , протекающей по лёгочным капиллярам , которые обеспечивают поступление кислорода в организм и удаление из него газообразных продуктов жизнедеятельности, в том числе - углекислого газа. Благодаря функциональной остаточной ёмкости (ФОЁ) лёгких в альвеолярном воздухе поддерживается относительно постоянное соотношение содержания кислорода и углекислого газа, так как ФОЁ в несколько раз больше дыхательного объёма (ДО). Только 2/3 ДО достигает альвеол, который называется объёмом альвеолярной вентиляции . Без внешнего дыхания человеческий организм обычно может прожить до 5-7 минут (так называемая клиническая смерть), после чего наступают потеря сознания, необратимые изменения в мозге и его смерть (биологическая смерть). Восстановление функции внешнего дыхания и кровообращения после наступления биологической смерти ведёт к эффекту зомбирования , когда восстанавливается жизнедеятельность практически всех органов и тканей организма, кроме коры головного мозга .
Функции дыхательной системы
Основная статья: Физиология внешнего дыхания
Кроме того, дыхательная система участвует в таких важных функциях, как терморегуляция , голосообразование, обоняние , увлажнение вдыхаемого воздуха. Лёгочная ткань также играет важную роль в таких процессах как: синтез гормонов, водно-солевой и липидный обмен. В обильно развитой сосудистой системе лёгких происходит депонирование крови. Дыхательная система также обеспечивает механическую и иммунную защиту от факторов внешней среды.
Дыхательная недостаточность
Дыха́тельная недоста́точность (ДН) - патологическое состояние, характеризующееся одним из двух типов нарушений:
- система внешнего дыхания не может обеспечить нормальный газовый состав крови,
- нормальный газовый состав крови обеспечивается за счёт повышенной работы системы внешнего дыхания.
Асфиксия
См. также
Примечания
Литература
- Самусев Р. П. Атлас анатомии человека / Р. П. Самусев, В. Я. Липченко. - М., 2002. - 704 с.: ил.
- Дыхательная система // Малая медицинская энциклопедия (том 10+, стр. 209).
Ссылки
- Дыхательная система из Малой медицинской энциклопедии
| Системы органов человека | |
|---|---|
| Сердечно-сосудистая система (сердце , сосуды) Лимфатическая система Пищеварительная система Эндокринная система Иммунная система Сенсорная система (соматосенсорная система , зрительная система , обонятельная сенсорная система , слуховая сенсорная система , вкусовая сенсорная система) Покровная система Нервная система (центральная , периферическая) Опорно-двигательная система (костная система , мышечная система) мочеполовая система (репродуктивная система , мочевыделительная система) Дыхательная система |
Wikimedia Foundation . 2010 .
Смотреть что такое "Дыхательная система человека" в других словарях:
Человека совокупность органов, обеспечивающих в организме человека внешнее дыхание, или обмен газов между кровью и внешней средой и ряд других функций. Газообмен выполняется лёгкими, и в норме направлен на поглощение из вдыхаемого воздуха… … Википедия
Дыхательная система - Органы дыхания обеспечивают газообмен, насыщая ткани организма человека кислородом и освобождая их от углекислого газа, а также принимают участие в обонянии, голосообразовании, водно солевом и липидном обмене, вырабатывании некоторых гормонов. В… … Атлас анатомии человека
Проводящие пути зрительного анализатора 1 Левая половина зрительного поля, 2 Правая половина зрительного поля, 3 Глаз, 4 Сетчатка, 5 Зрительные нервы, 6 Глазодвигательный нерв, 7 Хиазма, 8 Зрительный тракт, 9 Латеральное коленчатое тело, 10… … Википедия
В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете … Википедия
Лимфоцит, компонент иммунной системы человека. Изображение сделано сканирующим электронным микроскопом Иммунная система подсистема, существующая у большинства животных и объединяющая органы и ткани, которые защищают организм от заболеваний,… … Википедия
Обоняние ощущение запаха, способность определять запах веществ, рассеянных в воздухе (или растворенных в воде для животных, живущих в ней). У позвоночных органом обоняния является обонятельный эпителий, расположенный на верхней носовой… … Википедия
- (лат. systema digestorium) осуществляет переваривание пищи путём её физической и химической обработки, всасывание продуктов расщепления через слизистую оболочку в кровь и лимфу и выведение не переработанных остатков. Содержание 1 Состав 2… … Википедия
Функции дыхательной системы
СТРОЕНИЕ ДЫХАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ
Контрольнаые вопросы
1. Какие органы называются паренхиматозными?
2. Какие оболочки выделяют в стенках полых органов?
3. Какие органы образуют стенки полости рта?
4. Расскажите о строении зуба. Чем отличаются по форме различные виды зубов?
5. Назовите сроки прорезывания молочных и постоянных зубов. Напишите полную формулу молочных и постоянных зубов.
6. Какие сосочки имеются на поверхности языка?
7. Назовите анатомические группы мышц языка, функцию каждой мышцы языка.
8. Перечислите группы малых слюнных желез. В каких местах стенок полости рта открываются протоки больших слюнных желез?
9. Назовите мышцы мягкого неба, места их начала и прикрепления.
10. В каких местах пищевод имеет сужения, чем они обусловлены?
11. На уровне каких позвонков располагаются входные и выходные отверстия желудка? Назовите связки (брюшинные) желудка.
12. Опишите строение и функции желудка.
13. Какую длину и толщину имеет тонкая кишка?
14. Какие анатомические образования видны на поверхности слизистой оболочки тонкой кишки на всем ее протяжении?
15. Чем отличается по своему строению толстая кишка от тонкой?
16. Где на передней брюшной стенке сходятся линии проекций верхней и нижней границ печени? Опишите строение печени и желчного пузыря.
17. С какими органами соприкасается висцеральная поверхность печени? Назовите размеры и объем желчного пузыря.
18. Как происходит регуляция пищеварения?
1. Снабжение организма кислородом и удаление углекислого газа;
2. Терморегуляционная функция (до 10 % тепла в организме расходуется на испарение воды с поверхности легких);
3. Выделительная функция – удаление с выдыхаемым воздухом углекислоты, водяных паров, летучих веществ (алкоголя, ацетона и пр.);
4. Участие в водном обмене;
5. Участие в поддержании кислотно-щелочного равновесия;
6. Крупнейшее кровяное депо;
7. Эндокринная функция – в легких образуются гормоноподобные вещества;
8. Участие в звуковоспроизведении и речеобразовании;
9. Защитная функция;
10. Восприятие запахов (обоняние) и пр.
Дыхательная система (systems respiratorium) состоит из дыхательных путей и парных дыхательных органов – легких (рис. 4.1; табл. 4.1). Дыхательные пути соответственно их положению в теле подразделяются на верхний и нижний отделы. К верхним дыхательным путям относятся полость носа, носовая часть глотки, ротовая часть глотки, к нижним дыхательным путям – гортань, трахея, бронхи, включая внутрилегочные разветвления бронхов.
Рис. 4.1. Дыхательная система. 1 – полость рта; 2 – носовая часть глотки; 3 – мягкое нёбо; 4 – язык; 5 – ротовая часть глотки; 6 – надгортанник; 7 – гортанная часть глотки; 8 – гортань; 9 – пищевод; 10 – трахея; 11 – верхушка легкого; 12 – верхняя доля левого легкого; 13 – левый главный бронх; 14 – нижняя доля левого легкого; 15 – альвеолы; 16 – правый главный бронх; 17 – правое легкое; 18 – подъязычная кость; 19 – нижняя челюсть; 20 – преддверие рта; 21 – ротовая щель; 22 – твердое нёбо; 23 – носовая полость
Дыхательные пути состоят из трубок, просвет которых сохраняется вследствие наличия в их стенках костного или хрящевого скелета. Эта морфологическая особенность полностью соответствует функции дыхательных путей – проведению воздуха в легкие и из легких наружу. Внутренняя поверхность дыхательных путей покрыта слизистой оболочкой, которая выстлана мерцательным эпителием, содержит значительное
Таблица 4.1. Основная характеристика дыхательной системы
| Транспорт кислорода | Путь доставки кислорода | Строение | Функции |
| Верхние дыхательные пути | Носовая полость | Начальный отдел дыхательного пути. От ноздрей воздух проходит по носовым ходам, выстланным слизистым и реснитчатым эпителием | Увлажнение, согревание, обеззараживание воздуха, удаление частиц пыли. В носовых ходах находятся обонятельные рецепторы |
| Глотка | Состоит из носоглотки и ротовой части глотки, переходящей в гортань | Проведение согретого и очищенного воздуха в гортань | |
| Гортань | Полый орган, в стенках которого имеется несколько хрящей - щитовидный, надгортанный и др. Между хрящами находятся голосовые связки, образующие голосовую щель | Проведение воздуха из глотки в трахею. Защита дыхательных путей от попадания пищи. Образование звуков путем колебания голосовых связок, движения языка, губ, челюсти | |
| Трахея | Дыхательная трубка длиной около 12 см, в стенке ее находятся хрящевые полукольца. | ||
| Бронхи | Левый и правый бронхи образованы хрящевыми кольцами. В легких они ветвятся на мелкие бронхи, в которых количество хрящей постепенно уменьшается. Конечные разветвления бронхов в легких - бронхиолы | Свободное продвижение воздуха | |
| Легкие | Легкие | Правое легкое состоит из трех долей, левое - из двух. Находятся в грудной полости тела. Покрыты плеврой. Лежат в плевральных мешках. Имеют губчатое строение | Органы дыхания. Дыхательные движения осуществляются под контролем центральной нервной системы и гуморального фактора, содержащегося в крови - СО 2 |
| Альвеолы | Легочные пузырьки, состоящие из тонкого слоя плоского эпителия, густо оплетенные капиллярами, образуют окончания бронхиол | Увеличивают площадь дыхательной поверхности, осуществляют газообмен между кровью и легкими |
количество желез, выделяющих слизь. Благодаря этому она выполняет защитную функцию. Проходя через дыхательные пути, воздух очищается, согревается и увлажняется. В процессе эволюции на пути воздушной струи сформировалась гортань – сложно устроенный орган, выполняющий функцию голосообразования. По дыхательным путям воздух попадает в легкие, которые являются главными органами дыхательной системы. В легких происходит газообмен между воздухом и кровью путем диффузии газов (кислорода и углекислоты) через стенки легочных альвеол и прилежащих к ним кровеносных капилляров.
Носовая полость (cavitalis nasi ) включает наружный нос и собственно носовую полость (рис. 4.2).
Рис. 4.2. Полость носа. Сагиттальный разрез.
Наружный нос включает корень, спинку, верхушку и крылья носа. Корень носа расположен в верхней части лица и отделен от лба выемкой – переносьем. Боковые стороны наружного носа соединяются по срединной линии и образуют спинку носа, а нижние части боковых сторон представляют собой крылья носа, которые своими нижними краями ограничивают ноздри, служащие для прохождения воздуха в полость носа и из нее. По срединной линии ноздри отделяются друг от друга подвижной (перепончатой) частью перегородки носа. Наружный нос имеет костный и хрящевой скелет, образованный носовыми костями, лобными отростками верхних челюстей и несколькими гиалиновыми хрящами.
Собственно полость носа разделяется перегородкой носа на две почти симметричные части, которые спереди открываются на лице ноздрями, а сзади через хоаны, сообщаются с носовой частью глотки. В каждой половине полости носа выделяют преддверие носа, которое сверху ограничено небольшим возвышением – порогом полости носа, образованным верхним краем большого хряща крыла носа. Преддверие покрыто изнутри продолжающейся сюда через ноздри кожей наружного носа. Кожа преддверия содержит сальные, потовые железы и жесткие волосы – вибрисы.
Большая часть полости носа представлена носовыми ходами, с которыми сообщаются околоносовые пазухи. Различают верхний, средний и нижний носовые ходы, каждый из них располагается под соответствующей носовой раковиной. Позади и сверху от верхней носовой раковины находится клиновидно-решетчатое углубление. Между перегородкой носа и медиальными поверхностями носовых раковин расположен общий носовой ход, имеющий вид узкой вертикальной щели. В верхний носовой ход открываются одним или несколькими отверстиями задние ячейки решетчатой кости. Боковая стенка среднего носового хода образует закругленное выпячивание в сторону носовой раковины –большой решетчатый пузырек. Спереди и снизу большого решетчатого пузырька имеется глубокая полулунная расщелина, через которую лобная пазуха сообщается со средним носовым ходом. Средние и передние ячейки (пазухи) решетчатой кости, лобная пазуха, верхнечелюстная пазуха открываются в средний носовой ход. В нижний носовой ход ведет нижнее отверстие носослезного протока.
Слизистая оболочка носа продолжается в слизистую оболочку околоносовых пазух, слезного мешка, носовой части глотки и мягкого неба (через хоаны). Она плотно сращена с надкостницей и надхрящницей стенок полости носа. В соответствии со строением и функцией в слизистой оболочке полости носа выделяют обонятельную (часть оболочки, покрывающая правую и левую верхние носовые раковины и часть средних, а также соответствующий им верхний отдел перегородки носа, содержащий обонятельные нейросенсорные клетки) и дыхательную области (остальная часть слизистой оболочки носа). Слизистая оболочка дыхательной области покрыта мерцательным эпителием, в ней содержаться слизистые и серозные железы. В области нижней раковины слизистая оболочка и подслизистая основа богаты венозными сосудами, которые образуют пещеристые венозные сплетения раковин, наличие которых способствует согреванию вдыхаемого воздуха.
Гортань (larynx ) выполняет функции дыхания, голосообразования и защиты нижних дыхательных путей от попадания в них инородных частиц. Занимает срединное положение в передней области шеи, образует едва заметное (у женщин) или сильно выступающее вперед (у мужчин) возвышение – выступ гортани (рис. 4.3). Позади гортани располагается гортанная часть глотки. Тесная связь этих органов объясняется развитием дыхательной системы из вентральной стенки глоточной кишки. В глотке происходит перекрест пищеварительного и дыхательного путей.
Полость гортани можно условно разделить на три отдела: преддверие гортани, межжелудочковый отдел и подголосовую полость (рис. 4.4).
Преддверие гортани простирается от входа в гортань до складок преддверия. Передняя стенка преддверия (высота ее 4 см) образована покрытым слизистой оболочкой надгортанником, а задняя (высота 1,0–1,5 см) – черпаловидными хрящами.
Рис. 4.3. Гортань и щитовидная железа.
Рис. 4.4. Полость гортани на сагиттальном разрезе.
Межжелудочковый отдел – самый узкий, простирается от складок преддверия вверху до голосовых складок внизу. Между складкой преддверия (ложная голосовая складка) и голосовой складкой на каждой стороне гортани располагается желудочек гортани. Правая и левая голосовые складки ограничивают голосовую щель, которая является наиболее узкой частью полости гортани. Длина голосовой щели (переднезадний размер) у мужчин достигает 20-24 мм, у женщин – 16-19 мм. Ширина голосовой щели при спокойном дыхании равна 5 мм, при голосообразовании достигает 15 мм. При максимальном расширении голосовой щели (пение, крик) видны кольца трахеи вплоть до разделения ее на главные бронхи.
Нижний отдел полости гортани, расположенный под голосовой щелью – подголосоваяполость , постепенно расширяется и продолжается в полость трахеи. Слизистая оболочка, выстилающая полость гортани, имеет розовый цвет, покрыта мерцательным эпителием, содержит много серозно-слизистых желез, особенно в области складок преддверия и желудочков гортани; секрет желез увлажняет голосовые складки. В области голосовых складок слизистая оболочка покрыта многослойным плоским эпителием, плотно срастается с подслизистой основой и не содержит желез.
Хрящи гортани . Скелет гортани образуют парные (черпаловидные, рожковидные и клиновидные) и непарные (щитовидный, перстневидный хрящи и надгортанник) хрящи.
Щитовидный хрящ – гиалиновый, непарный, самый большой из хрящей гортани, состоит из двух четырехугольных пластинок, соединенных друг с другом спереди под углом 90 о (у мужчин) и 120 о (у женщин) (рис. 4.5). В передней части хряща имеются верхняя щитовидная вырезка и слабо выраженная нижняя щитовидная вырезка. Задние края пластинок щитовидного хряща образуют с каждой стороны более длинный верхний рог и короткий нижний рог.
Рис. 4.5. Щитовидный хрящ. А–вид спереди; В–вид сзади. В – вид сверху (с перстневидным хрящем).
Перстневидный хрящ – гиалиновый, непарный, по форме напоминает перстень, состоит из дуги и четырехугольной пластинки. На верхнем крае пластинки по углам располагаются две суставные поверхности для сочленения с правым и левым черпаловидными хрящами. В месте перехода дуги перстневидного хряща в его пластинку с каждой стороны имеется суставная площадка для соединения с нижним рогом щитовидного хряща.
Черпаловидный хрящ – гиалиновый, парный, по форме похож на трехгранную пирамиду. От основания черпаловидного хряща выступает вперед голосовой отросток, образованный эластическим хрящом, к которому прикрепляется голосовая связка. Латерально от основания черпаловидного хряща отходит его мышечный отросток для прикрепления мышц.
На верхушке черпаловидного хряща в толще заднего отдела черпалонадгортанной складки лежит рожковидный хрящ . Это парный эластический хрящ, образует выступающий над верхушкой черпаловидного хряща рожковидный бугорок.
Клиновидный хрящ – парный, эластический. Хрящ располагается в толще черпало-надгортанной складки, где образует выступающий над нею клиновидный бугорок.
Надгортанник имеет в основе надгортанный хрящ – непарный, эластический по строению, листовидный, гибкий. Располагается надгортанник над входом в гортань, прикрывая его спереди. Более узкий нижний конец – стебелек надгортанника, прикреплен к внутренней поверхности щитовидного хряща.
Соединения хрящей гортани. Хрящи гортани соединяются друг с другом, а также с подъязычной костью при помощи суставов и связок. Подвижность хрящей гортани обеспечивается наличием двух парных суставов и действием на них соответствующих мышц (рис. 4.6).
Рис. 4.6. Суставы и связки гортани. Вид спереди (А) и сзади (Б)
Перстнещитовидный сустав – это парный, комбинированный сустав. Движения осуществляется вокруг фронтальной оси, проходящей через середину сустава. При наклоне вперед увеличивается расстояние между углом щитовидного хряща и черпаловидными хрящами.
Перстнечерпаловидный сустав – парный, образован вогнутой суставной поверхностью на основании черпаловидного хряща и выпуклой суставной поверхностью на пластинке перстневидного хряща. Движение в суставе происходит вокруг вертикальной оси. При вращении правого и левого черпаловидных хрящей внутрь (под действием соответствующих мышц) голосовые отростки вместе с прикрепленными к ним голосовыми связками сближаются (голосовая щель сужается), а при вращении наружу удаляются, расходятся в стороны (голосовая щель расширяется). В перстнечерпаловидном суставе возможно также скольжение, при котором черпаловидные хрящи либо удаляются друг от друга, либо приближаются друг к другу. При скольжении черпаловидных хрящей, приближении их друг к другу происходит сужение задней межхрящевой части голосовой щели.
Наряду с суставами хрящи гортани между собой, а также с подъязычной костью соединены при помощи связок (непрерывные соединения). Между подъязычной костью и верхним краем щитовидного хряща натянута срединная щито-подъязычная связку. По краям можно выделить латеральные щито-подъязычные связки. Передняя поверхность надгортанника прикреплена к подъязычной кости при помощи подъязычно-надгортанной связки, к щитовидному хрящу – щитонадгортанной связкой.
Мышцы гортани . Все мышцы гортани можно подразделить на три группы: расширители голосовой щели (задняя и латеральная перстнечерпаловидные мышцы и др.), суживатели (щиточерпаловидная, передняя и косая черпаловидные мышцы и др.) и мышцы, натягивающие (напрягающие) голосовые связки (персне-щитовидные и голосовая мышцы).
Трахея (trachea) – непарный орган, служит для прохождения воздуха в легкие и из легких. Начинается от нижней границы гортани на уровне нижнего края VI шейного позвонка и заканчивается на уровне верхнего края V грудного позвонка, где она делится на два главных бронха. Это место называется бифуркациейтрахеи (рис. 4.7).
Трахея имеет форму трубки длиной от 9 до 11 см, несколько сдавленной в направлении спереди назад. Трахея располагается в области шеи – шейная часть, и в грудной полости – грудная часть. В шейном отделе к трахее прилежит щитовидная железа. Позади трахеи находится пищевод, а по бокам от нее – правый и левый сосудисто-нервные пучки (общая сонная артерия, внутренняя яремная вена и блуждающий нерв). В грудной полости впереди трахеи располагаются дуга аорты, плечеголовной ствол, левая плечеголовная вена, начало левой общей сонной артерии и тимус (вилочковая железа).
Справа и слева от трахеи находится правая и левая медиастинальная плевра. Стенка трахеи состоит из слизистой оболочки, подслизистой основы, волокнисто-мышечно-хрящевой и соединительнотканной оболочек. Основой трахеи являются 16– 20 хрящевых гиалиновых полуколец, занимающих около двух третей окружности трахеи, разомкнутой частью обращенных назад. Благодаря хрящевым полукольцам трахея обладает гибкостью и упругостью. Соседние хрящи трахеи соединены между собой фиброзными кольцевыми связками.
Рис. 4.7. Трахея и бронхи. Вид спереди.
Главные бронхи (bronchi principales) (правый и левый) отходят от трахеи на уровне верхнего края V грудного позвонка и направляются к воротам соответствующего легкого. Правый главный бронх имеет более вертикальное направление, он короче и шире, чем левый, и служит (по направлению) как бы продолжением трахеи. Поэтому в правый главный бронх чаще, чем в левый, попадают инородные тела.
Длина правого бронха (от начала до ветвления на долевые бронхи) около 3 см, левого – 4-5 см. Над левым главным бронхом лежит дуга аорты, над правым – непарная вена перед ее впадением в верхнюю полую вену. Стенка главных бронхов по своему строению напоминает стенку трахеи. Их скелетом являются хрящевые полукольца (в правом бронхе 6–8, в левом 9–12), сзади главные бронхи имеют перепончатую стенку. Изнутри главные бронхи выстланы слизистой оболочкой, снаружи покрыты соединительнотканной оболочкой (адвентицией).
Легкое (риlто ). Правое и левое легкие располагаются в грудной полости, в правой и левой ее половинах, каждое в своем плевральном мешке. Легкие, располагающиеся в плевральных мешках, отделены друг от друга средостением , в состав которого входят сердце, крупные сосуды (аорта, верхняя полая вена), пищевод и другое органы. Внизу легкие прилежат к диафрагме, спереди, сбоку и сзади каждое легкое соприкасается с грудной стенкой. Левое легкое уже и длиннее, здесь часть левой половины грудной полости занимает сердце, которое своей верхушкой повернуто влево (рис. 4.8).
Рис. 4.8. Легкие. Вид спереди.
Легкое имеет форму неправильного конуса с уплощенной одной стороной (обращена к средостению). При помощи глубоко вдающихся в него щелей подразделяется на доли, которых у правого три (верхняя, средняя и нижняя), у левого – две (верхняя и нижняя).
На медиальной поверхности каждого легкого, несколько выше ее середины, находится овальное вдавление – ворота легкого, через которые в легкое входят главный бронх, легочная артерия, нервы, а выходят легочные вены, лимфатические сосуды. Эти образования составляют корень легкого.
В воротах легкого главный бронх распадается на долевые бронхи, которых в правом легком три, а в левом – два, которые также делятся каждый на два-три сегментарных бронхов. Сегментарный бронх входит в сегмент, который представляет собой участок легкого, основанием обращенный к поверхности органа, а верхушкой – к корню. Состоит легочный сегмент из легочных долек. В центре сегмента располагаются сегментарный бронх и сегментарная артерия, а на границе с соседним сегментом – сегментарная вена. Сегменты отделены друг от друга соединительной тканью (мало-сосудистая зона). Сегментарный бронх делится на ветви, которых насчитывается примерно 9–10 порядков (рис. 4.9, 4.10).
Рис. 4.9. Правое легкое. Медиальная (внутренняя) поверхность. 1-верхушка легкого: 2-борозда подключичной артерии; 3-вдавле-ние непарной вены; 4-бронхо-легочные лимфатические узлы; 5-правый главный бронх; 6-правая легочная артерия; 7-борозда -непарной вены; 8-залний край легкого; 9-легочные вены; 10-пи-шеводное вдавление; 11-легочная связка; 12-вдавление нижней полой вены; 13-диафрагмальная поверхность (нижняя доля легкого); 14-нижний край легкого; 15-средняя доля легкого:. 16-сер-дечное вдавление; 17-косая щель; 18-передний край легкого; 19-верхняя доля легкого; 20-висцеральная плевра (отрезана): 21-борозда правой и лечеголовной вены
Рис. 4.10. Левое легкое. Медиальная (внутренняя) поверхность. 1-верхушка легкого, 2-борозда левой подключичной артерии, 2-борозда левой плечеголовной вены; 4-левая легочная артерия, 5-лсвый главный бронх, 6-передний край левого легкого, 7-ле-гочные вены (левые), 8-верхняя доля левого легкого, 9-сердечное вдавление, 10-сердечная вырезка левого легкого, 11-косая щель, 12-язычок левого легкого, 13-нижний край левого легкого, 14-диафрагмальная поверхность, 15-нижняя доля левого легкого, 16-легочная связка, 17-бронхо-легочные лимфатические узлы, 18-борозда аорты, 19-висцеральная плевра (отрезана) , 20-косая щель.
Бронх диаметром около 1 мм, еще содержащий в своих стенках хрящ, входит в дольку легкого под названием долькового бронха. Внутри легочной дольки этот бронх делится на 18–20 концевых бронхиол, которых в обоих легких около 20000. Стенки концевых бронхиол хрящей не содержат. Каждая концевая бронхиола делится дихотомически на дыхательные бронхиолы, которые на своих стенках имеют легочные альвеолы.
От каждой дыхательной бронхиолы отходят альвеолярные ходы, несущие на себе альвеолы и заканчивающиеся альвеолярным и мешочками. Бронхи различных порядков, начиная от главного бронха, служащие для проведения воздуха при дыхании, составляют бронхиальное дерево (рис. 4.11). Дыхательные бронхиолы, отходящие от концевой бронхиолы, а также альвеолярные ходы, альвеолярные мешочки и альвеолы легкого образуют альвеолярное дерево (легочный ацинус) Альвеолярное дерево, в котором происходит газообмен между воздухом и кровью, является структурно-функциональной единицей легкого. Число легочных ацинусов в одном легком достигает 150000, количество альвеол равно примерно 300–350 млн., а площадь дыхательной поверхности всех альвеол составляет около 80 м 2 ..
Рис. 4.11. Ветвление бронхов в легком (схема).
Плевра (pleura ) – серозной оболочкой легкого, подразделяется на висцеральную (легочную) и париетальную (пристеночную). Каждое легкое покрыто плеврой (легочной), которая по поверхности корня переходит в париетальную плевру, выстилающую прилежащие к легкому стенки грудной полости и отграничивающую легкое от средостения. Висцеральная (легочная) плевра плотно срастается с тканью органа и, покрывая его со всех сторон, заходит в щели между долями легкого. Книзу от корня легкого висцеральная плевра, спускающаяся с передней и задней поверхностей корня легкого, образует вертикально расположенную легочну» связку, llgr. pulmonale, лежащую во фронтальной плоскости между медиальной поверхностью легкого и средостенной плеврой и опускающуюся вниз почти до диафрагмы. Париетальная (пристеночная) плевра представляет собой сплошной листок, который срастается с внутренней поверхностью грудной стенки и в каждой половине грудной полости образует замкнутый мешок, содержащий правое или левое легкое, покрытое висцеральной плеврой. Исходя из положения частей париетальной плевры, в ней выделяют реберную, медиастинальную и диафрагмальную плевру.
ДЫХАТЕЛЬНЫЙ ЦИКЛ состоит из вдоха, выхода и дыхательной паузы. Продолжительность вдоха (0,9-4,7 с) и выдоха (1,2-6 с) зависит от рефлекторных влияний со стороны легочной ткани. Частоту и ритм дыхания определяют по числу экскурсий грудной клетки в минуту. В покое взрослый человек делает 16-18 дыханий в минуту.
Таблица 4.1. Содержание кислорода и углекислого газа во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе
Рис. 4.12. Обмен газами между кровью и воздухом альвеол: 1 – просвет альвеолы; 2 – стенка альвеолы; 3 – стенка кровеносного капилляра; 4 – просвет капилляра; 5 – эритроцит в просвете капилляра. Стрелками показан путь кислорода, углекислого газа через аэрогематический барьер (между кровью и воздухом).
Таблица 4.2. Дыхательные объемы.
| Показатель | Особенности |
| Дыхательный объем (ДО) | Количество воздуха, которое человек вдыхает и выдыхает при спокойном дыхании (300-700 мл) |
| Резервный объем вдоха (РОвд) | Объем воздуха, кторый можно вдохнуь дополнительного после обычного вдоха (1500-3000 мл) |
| Резервный объем выдоха (РОвыд) | Объем воздуха, кторый можно выдохнуь дополнительного после обычного выдоха (1500-2000 мл) |
| Остаточный объем (ОО) | Объем воздуха, который остается в легких после максимально глубокого выдоха (1000-1500 мл) |
| Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) | Самое глубокое дыхание, на которое способен человек: ДО+РОвд+РОвыд (3000-4500мл) |
| Общая емкость легких (ОЕЛ) | ЖЕЛ+ОО. Количество воздуха, находящего в легких после максимального вдоха (4000-6000 мл) |
| Легочная вентиляция или минутный объем дыхания (МОД) | ДО*число дыханий в 1 минуту (6-8 л/мин). Показатель обновления состава альвеолярного газа. Связана с преодолением эластического сопротивления легких и сопротивления дыхательному потоку воздуха (неэлатическое сопротивление) |
СРЕДОСТЕНИЕ (mediastinum) представляет собой комплекс органов, расположенных между правой и левой плевральными полостями. Спереди средостение ограничено грудиной, сзади – грудным отделом позвоночного столба, с боков – правой и левой медиастицальной плеврой. В настоящее время средостение условно подразделяют на следующие:
| Заднее средостение | Верхнее средостение | Нижнее средостение |
| Пищевод, грудная часть нисходящей аорты, непарная и полунепарная вены, соответствующие отделы левого и правого симпатических стволов, внутренностных нервов, блуждающих нервов, пищевода, грудного лимфатические сосуды | Тимус, плечеголовные вены, верхняя часть верхней полой вены, дуга аорты и отходящие от нее сосуды, трахея, верхняя часть пищевода и соответствующие отделы грудного (лимфатического) протока, правого и левого симпатических стволов, блуждающих и диафрагмальных нервов | перикард с расположенным в нем сердцем и внутрикардиальными отделами крупных кровеносных сосудов, главные бронхи, легочные артерии и вены, диафрагмальные нервы с сопровождающими их диафрагмально-перикардиальными сосудами, нижние трахеобронхиальные и латеральные перикардиальные лимфатические узлы |
| Между органами средостения находится жировая соединительная ткань |
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.