Меню

Давление в грудной полости при вдохе падает или повышается

Происхождение отрицательного давления в грудной полости

И его значение для дыхания и кровообращения.

Во внутриутробном периоде у плода легкие не функционируют, они находятся в спавшемся состоянии, газообмен между плодом и матерью осуществляется через плаценту, грудная клетка также находится в спавшемся состоянии, головки ребер не находятся в своих суставных площадках, как бы подвывихнуты, и ребра плот­но прилегают к легким. После рождения и первого вдоха головки ребер становятся на свои суставные поверхности, грудная клетка расширяется, а легкие под давлением атмосферного воздуха, пос­тупающего по воздухоносным путям, расширяются и висцеральная плевра почти прилегает к париетальной. Кроме того, возникнове­ние отрицательного давления в плевральной щели объясняется еще и тем, что грудная клетка новорожденного растет быстрее, чем легкие, в силу чего легочная ткань подвергается постоянному (даже в положении выдоха) растяжению. В создании отрицательно­го давления в плевральной щели имеет значение еще и то, что плевральные листки обладают большой всасывательной способ­ностью.

Легкие в грудной клетке всегда находятся в растянутом состоянии, причем растя­жение зависит от того, что атмосферное давление действует на легкие только изнутри через воздухоносные пути и не действует на них снаружи благодаря неподатливости грудной стенки. Поэ­тому легкие в грудной полости находятся под односторонним дав­лении, которое растягивает их, плотно прижимает к грудной стенке так, что они заполняют всю плевральную полость, следы которой остаются лишь в виде узкой плевральной щели, содержа­щей тонкий слой серозной жидкости.

Эластическая тяга легких обусловлена следующими факторами:

  1. Поверхностным натяжением пленки жидкости покрывающей внутреннюю поверхность альвеол.
  2. Упругостью ткани стенок вследствие наличия в них большого количества эластических волокон.
  3. Тонусом бронхиальных мышц.

Нейергард еще в 1929 году показал, что 2/3 эластической тяги легких зависит от поверхностного натяжения стенки альвеол. Легкие после разрушения их эластической ткани ферментом эластином сохраняют свои свойства.

Так как силы поверхностного натяжения могут быть неодина­ковы в разных альвеолах, то возможно спадение и смещение части из них во время выдоха, за счет того, что другие альвеолы ос­таются растянутыми. Однако этого не происходит вследствие то­го, что внутренняя поверхность альвеол покрыта тонкой пленкой — сурфактантом.

Отрицательное давление в грудной полости имеет большое значение не только для дыхания, но и для движения крови по венам. Стенки крупных вен, расположенных в грудной полости, легко растяжимы и поэтому отрицательное давление в плевральной полости передается и на них. Отрицательное давление в полых венах является вспомогательным механизмом, облегчающим возврат крови к правому сердцу. Понятно, что при увеличении отрицательного давления во время вдоха усиливается и приток крови к сердцу. Но иногда герметичность плевральной полости нарушается — при ранении грудной клетки с нарушением целостности париетального листка.

Внешнее дыхание

Внешнее дыхание — смена воздуха в альвеолах (вентиляция легких), осуществляется в результате периодических изменений объема грудной клетки. Увеличение объема грудной полости обес­печивает вдох (инспирацию), уменьшение — выдох (экспирацию). Фазы вдоха и выдоха составляют дыхательный цикл. Аппарат вен­тиляции: 1) грудная клетка с дыхательными мышцами; 2) легкие с дыхательными путями.

Вентиляция легких осуществляется за счет разности давле­ний между альвеолярным и атмосферным воздухом: при вдохе дав­ление в альвеолярном пространстве снижается и становится ниже атмосферного, воздух входит в воздухоносные пути из атмосферы (вдыхаемый воздух), при выдохе давление выравнивается или даже увеличивается в альвеолах, что способствует выходу очередной порции из легких (выдыхаемый воздух). Таким образом, непос­редственный причиной движения воздуха через дыхательные пути при вдохе и выдохе являются колебания альвеолярного давления. Основные явления, лежащие в основе циклических изменений объема легких, были поняты Галеном, описаны Леонардо да Винчи и Борелли.

Читайте также:  Препарат для снижения давления растительного происхождения

Механизм вдоха (инспирация)

Акт вдоха или инспирация — активный процесс, совершается вследствие увеличения объема грудной полости в трех направле­ниях — вертикальном, сагитальном и фронтальном. Но особенно в нижних отделах, что определяет их большую вентиляцию по срав­нению с верхушками легких. Акт вдоха начинается с сокращения наружных межреберных и межхрящевых мышц за счет возбуждения гамма и альфа мотонейронов спинного мозга (Т1-Т12) получающих сигнал из ЦНС, причем наружные межреберные мышцы идут от ребра ребру, соединены подвижно с телами и поперечными от­ростками позвонков в косом направлении: сзади и свер­ху, вперед и вниз, при этом ребра принимают более горизонталь­ное положение, поднимаясь кверху, нижний конец грудины отходит вперед, благодаря чему сечение грудной клетки становится боль­ше в поперечном и в продольном направлениях.

Каждое ребро способно вращаться вокруг оси, проходящей через две точки подвижного соединения с телом и поперечным отростком соответствующего позвонка. Во время вдоха верхние отделы грудной клетки расширяются преимущественно в переднезаднем направлении, так как ось вращения верхних ребер расположена практически поперечно относительно грудной клетки. Нижние отделы грудной клетки больше расширяются преимущественно в боковых направлениях, поскольку оси нижних ребер занимают более сагиттальное положение. Сокращаясь, наружные межреберные и межхрящевые мышцы в фазу инспирации поднимают ребра. Кроме того, большое значение в акте вдоха принимает диафрагма. Мышечные волокна диафрагмы сокращаются за счет иннервации аксонами аль­фа-мотонейронов, локализованных в шейных сегментах спинного мозга (С26), в результате чего купол диафрагмы становится более плоским и опускается; брюшные внутренности оттесняются вниз, в стороны и вперед; объем грудной полости увеличивается, особенно в вертикальном направлении, грудная клетка расширяет­ся во всех направления (разность между окружностью грудной клетки во время вдоха и выдоха составляет 7-10 см у мужчин, 5-8 см — у женщин). Увеличивается межплевральная по­лость, увеличивается отрицательное давление и достигает до -7-9 мм рт.ст., в силу эластической тяги (сочетание растяжи­мости и упругости). Легкое расправляется и следует за грудной клеткой, давление в альвеолах понижается по отношению к атмос­ферному воздуху и воздух через воздухоносные пути входит в легкие, наступает акт вдоха. Во время вдоха дыхательные инспи­раторные мышцы (диафрагма, наружные косые межреберные и межхрящевые, а при глубоком вдохе — вспомогательные мышцы — лестничные, большая и малая грудные, передняя зубча­тая, трапецевидная, ромбовидная, поднимающая лопатку) преодолева­ют ряд сил. Перемещение воздуха в легкие и из них требует совершения работы. При вдохе преодолевается сила трех типов:

1) эласти­ческое сопротивление легких и грудной стенки;

2) сопротивление воздушного потока в трахео-бронхиальном дереве (в бронхах среднего калибра);

3) сопротивление неэластичных тканей (ребер, стенок живота и брюшных внутренностей);

4) тяжесть перемещае­мой части грудной клетки.

Таким образом можно выделить два механизма, расширяющих грудную клетку: 1) поднятие ребер, 2) уплощение диафрагмы.

Диафрагма участвует в реакциях кашля, рвоты, нату­живания, родовых схватках и икоте, получая импульсы от других нервных центров (кашля, рвоты и т.д.).

Механизм выдоха (экспирация)

Когда вдох окончен, т.е. когда дыхательные мышцы расслаб­лены, перечисленные выше противостоящие силы вызывают возвращение грудной клетки к исходному положению. Объем грудной клетки уменьшается и воздух из легких изгоняется. Следовательно, акт выдоха — экспирация — пассивный процесс. При активном форсиро­ванном выдохе когда участвуют внутренние межреберные мышцы, брюшные мышцы, выдох становится активным.

Читайте также:  Вертикальный градиент атмосферного давления

Тип дыхания не является строго постоянным у разных лю­дей, в зависимости от возраста и пола, от одежды и условий труда, дыхание осуществляется или преимущественно за счет меж­реберных мышц — реберный или грудной тип дыхания, или преиму­щественно за счет диафрагмы — диафрагмальный или брюшной тип дыхания. У грузчиков при переносе на спине больших грузов грудная клетка служит опорой для груза, а потому фиксируется мышцами туловища и межреберий неподвижно вместе с позвоночником: дыха­ние совершается исключительно за счет движений диафрагмы. У беременных женщин смещение диафрагмы вниз затруднено и поэтому преобладает реберный тип дыхания.

При форсированном, т.е. усиленном дыхании, например, при одышке в акте вдоха участвует ряд дополнительных или вспомога­тельных дыхательных мышц верхнего плечевого пояса (большие и малые грудные, лестничные, зубчатые, грудно-ключичного-сосце­видные). Брюшной тип дыхания более эффективен, т.к. сильнее вентиля­ция легкие и облегчается возврат венозной крови от органов брюшной полости к сердцу.

Участие диафрагмы в механизме вдоха и выдоха;

Дата добавления: 2018-02-18 ; просмотров: 1757 ;

Источник

ДЫХАНИЕ (физиология)

Строение легких »/>

Строение легких: а) воздухоносные пути и респираторные отделы; б) легочные альвеолы и их кровоснабжение; в) долька легкого.

Дыхание — совокупность физиологических процессов, обеспечивающих непрерывное поступление кислорода к тканям, использование его в окислительных реакциях, а также удаление из организма образующихся в процессе метаболизма углекислого газа и частично воды. К системе органов дыхания относятся носовая полость, гортань, бронхи и легкие. Дыхание состоит из следующих основных этапов: внешнего дыхания, обеспечивающего газообмен между легкими и внешней средой; газообмена между альвеолярным воздухом и притекающей к легким венозной кровью; транспорта газов кровью; газообмена между артериальной кровью и тканями; тканевого дыхания.

Легкие через воздухоносные пути сообщаются с атмосферой. При каждом вдохе атмосферный воздух входит в легкие, и при каждом выдохе небольшая часть альвеолярного воздуха выходит в атмосферу. Основная причина газообмена между окружающей средой и альвеолярным воздухом, заполняющим полость легких, — это градиент давления. В момент вдоха давление воздуха в полости легких становится меньше атмосферного и воздух поступает в легкие. При выдохе давление воздуха в легких становится немного выше атмосферного, и воздух из легких выходит в окружающую среду. Изменение давления воздуха в полости легких обусловлено изменением их объема при дыхании. Характеристикой смеси газов, занимающей определенный объем, служит так называемое парциальное давление. Если объем увеличивается — парциальное давление падает, если объем уменьшается — парциальное давление увеличивается.

В легких нет мышечной ткани и нет механизмов, позволяющих легким активно изменять свой объем. Поэтому существует аппарат вентиляции легких, состоящий из грудной клетки (ребра и грудина) и поперечно-полосатых дыхательных мышц. В процессе дыхания аппарат вентиляции вследствие сокращения основных дыхательных мышц совершает ритмические дыхательные движения. При спокойном дыхании в процессе дыхания участвуют поперечно-полосатые наружные межреберные мышцы и диафрагма, которая является главной дыхательной мышцей. При форсированном дыхании в этот процесс могут вовлекаться десятки других поперечно-полосатых мышц туловища.

Три листка плевры »/>

Легкие окружены париетальной и висцеральной плеврой. Париетальная плевра сращена с грудной клеткой. Висцеральная плевра сращена с легкими. Между париетальной и висцеральной плеврой имеется тонкая щель, заполненная мономолекулярным слоем серозной жидкости. Поверхностное натяжение этой жидкости прочно притягивает друг к другу оба листка плевры, так что при оттягивании одного листка плевры другой следует за ним. Эта ситуация может быть смоделирована, если прижать друг к другу два небольших стекла, капнуть между ними капельку воды и попробовать разъединить. За счет сил поверхностного натяжения воды, их связывающих, разъединить стекла не удастся. Таким образом, во время дыхания грудная клетка тянет за собой париетальную плевру, которая сращена с ней. Париетальная плевра тянет за собой висцеральную плевру, связанную с ней силами поверхностного натяжения серозной жидкости, а висцеральная плевра тянет ткань легких.

Читайте также:  Топливные шланги высокого давления волга

Вдох — активный процесс, который совершается именно благодаря сокращению дыхательных мышц. Сокращение наружных межреберных мышц приводит к подъему реберных дуг, грудина отходит немного вперед. Одновременно сокращаются мышечные волокна диафрагмы, ее сухожильный центр смещается книзу, оттесняя брюшные внутренности вперед и вниз. Объем грудной полости увеличивается в трех взаимно перпендикулярных плоскостях. Смещение диафрагмы при спокойном дыхании составляет 1-1,5 см, а при глубоком — может увеличиваться до 10 см. При смещении диафрагмы на 1 см объем грудной полости изменяется примерно на 250-270 мл. Сокращения диафрагмы обуславливают около 50-70% глубины вдоха. Легкие пассивно следуют за всеми изменениями объема грудной полости при сокращении и расслаблении дыхательных мышц. Атмосферное давление, действующее на легкие только со стороны воздухоносных путей, плотно прижимает их к грудной стенке. Атмосферное давление, действующее на нас снаружи, демпфируется кожей и подкожной жировой тканью, поэтому оно не достигает легких с наружной поверхности тела. Грудная полость и плевральная полость, которые окружают легкие, герметичны и с атмосферой не сообщаются.

Одностороннее атмосферное давление, действующее на легкие со стороны дыхательных путей, — главная движущая сила легких. Существуют и другие силы, обусловливающие увеличение объема легких при вдохе и уменьшение при выдохе. Увеличение объема грудной полости в момент вдоха приводит к увеличению объема легких, парциальное давление воздуха в них несколько снижается, и воздух из окружающей среды заходит в легкие.

При выдохе объем грудной клетки уменьшается за счет возврата диафрагмы в исходное состояние и расслабление межреберных мышц. Это приводит к увеличению давления внутри легких, которое превышает атмосферное. Так, попытка сделать сильный выдох, если воздухоносные пути закрыты, вызывает значительный рост давления в альвеолах. В нормальных условиях в результате плавного уменьшения легочного объема создается градиент давления, и воздух пассивно выходит из легких.

В целом, внутренняя поверхность легких связана с атмосферой, а внешняя поверхность легких за счет герметичности грудной клетки такой связи не имеет. Именно это явление позволяет осуществлять вдох и выдох. При нарушении герметичности грудной клетки (например, при ранениях) атмосферное давление начинает действовать не только на внутреннюю поверхность легких, но и на внешнюю. Это приводит к тому, что легкие спадаются (превмоторакс) и акты вдоха и выдоха становятся невозможными. Двусторонний пневмотрокс, затрагивающий оба легких, если не применяется искусственное нагнетание воздуха в легкие, ведет к смерти.

Газообмен между внешней средой и организмом »/>

Газообмен между внешней средой и организмом (три этапа дыхания).

Механизм дыхательных движений »/>

Механизм дыхательных движений (изменение объема грудной клетки) за счет диафрагмы и мышц брюшного пресса (а) и сокращения наружных межреберных мышц (б).

Источник

Adblock
detector