Реферат на тему:
Дыхание — это процесс, обеспечивающий метаболизм живых организмов из окружающей среды кислородом (О2) и отводящий в окружающую среду в газообразном состоянии некоторую часть продуктов метаболизма организма (СО2, h3O и др[1]). Дыхание — основная форма диссимиляции у человека, животных, растений и многих микроорганизмов. При дыхании богатые химической энергией вещества, принадлежащие организму, окисляются до бедных энергией конечных продуктов (диоксида углерода и воды), используя для этого молекулярный кислород.
Под внешним дыханием понимают газообмен между организмом и окружающей средой, включающий поглощение кислорода и выделение углекислого газа, а также транспорт этих газов внутри организма.
Клеточное дыхание включает биохимические процессы транспортировки белков через клеточные мембраны; а также собственно окисление в митохондриях, приводящее к преобразованию химической энергии пищи.
У организмов, имеющих большие площади поверхности, контактирующие с внешней средой, дыхание может происходить за счёт диффузии газов непосредственно к клеткам через поры (например, в листьях растений, у полостных животных). При небольшой относительной площади поверхности транспорт газов осуществляется за счёт циркуляции крови (у позвоночных и др.) либо в трахеях (у насекомых).
Основная статья: Фотодыхание
Большинство растений в светлое время суток вырабатывают кислород, но в их клетках идет и обратный процесс: кислород поглощается в процессе дыхания. Ночью в комнате, плотно уставленной растениями, можно наблюдать снижение концентрации кислорода и увеличение концентрации углекислого газа.
На самом деле, в живых клетках растений процесс дыхания происходит круглосуточно. Просто на свету скорость образования кислорода в результате фотосинтеза обычно превышает скорость его поглощения. Так же как и у животных, клеточное дыхание растений протекает в специальных клеточных митохондриях.
Общие принципы организации процесса дыхания на молекулярном уровне у растений и животных схожи. Однако в связи с тем, что растения ведут прикрепленный образ жизни, их метаболизм постоянно должен подстраиваться к изменяющимся внешним условиям, поэтому и их клеточное дыхание имеет некоторые особенности (дополнительные пути окисления, альтернативные ферменты).
Газообмен с внешней средой осуществляется через устьица чечевичек, трещины в коре (у деревьев).
Взрослый человек, находясь в состоянии покоя, совершает в среднем 14 дыхательных движений в минуту[2]. Вместе с тем, частота дыхания может претерпевать значительные колебания (от 10 до 18 за минуту)[2]. У детей частота дыхания составляет 20-30 дыхательных движений в минуту; у грудных детей — 30-40; у новорождённых — 40-60[2].
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 2000 мл воздуха. Максимальный выдох также составляет около 2000 мл.
После максимального выдоха в лёгких остаётся воздух в количестве около 1500 мл, называемый остаточным объёмом лёгких. После спокойного выдоха в лёгких остаётся примерно 3000 мл. Этот объём воздуха называется функциональной остаточной ёмкостью (ФОЁ) лёгких.
Благодаря ФОЁ в альвеолярном воздухе поддерживается относительно постоянное соотношение содержания кислорода и углекислого газа, так как ФОЁ в несколько раз больше ДО. Только 2/3 ДО достигает альвеол, который называется объёмом альвеолярной вентиляции.
Взрослый человек (при дыхательном объёме 0,5 литра и частоте 14 дыхательных движений в минуту) пропускает через лёгкие 7 литров воздуха в минуту[2]. В состоянии физической нагрузки минутный объём дыхания может достигать 120 литров в минуту [2].
Соотношение вдоха и выдоха по времени 1:2 — 1:3.
Без дыхания человек обычно может прожить до 5-7 минут, после чего наступают необратимые изменения в мозге.
Дыхание — одна из немногих способностей организма, которая может контролироваться сознательно и неосознанно. Это одна из причин[источник не указан 110 дней], почему при медитации очень важно следить за дыханием. При частом и поверхностном дыхании возбудимость нервных центров повышается, а при глубоком — наоборот, снижается. Люди с ослабленной нервной системой дышат на 12 % чаще, чем люди с сильной нервной системой[источник не указан 110 дней].
Виды дыхания: глубокое и поверхностное, частое и редкое, верхнее, среднее (грудное) и нижнее (брюшное).
Особые виды дыхательных движений наблюдаются при икоте и смехе.
Дыхание у человека включает внешнее дыхание и тканевое дыхание.
Внешнее дыхание человека включает две стадии:
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. Вдох и выдох осуществляется путём изменения размеров грудной клетки с помощью дыхательных мышц.
Выделяют два типа дыхания по способу расширения грудной клетки:
Тип дыхания зависит от двух факторов:
Основная форма патологии внешнего дыхания — дыхательная недостаточность.
Основные типы нарушений внешнего дыхания:
Часто наблюдается сочетание типов нарушений.
Альвеолярная гиповентиляция характеризуется недостаточной альвеолярной вентиляцией, в результате чего в кровь поступает меньше кислорода и обычно происходит недостаточный вывод из крови углекислого газа. Гиповентиляция приводит к снижению количества кислорода в крови (гипоксемия) и к увеличению количества углекислого газа в крови (гиперкапния).
Причины альвеолярной гиповентиляции:
Нарушения проходимости дыхательных путей:
При физических нагрузках дыхание, как правило, усиливается. Обмен веществ ускоряется, мышцам требуется больше кислорода.
wreferat.baza-referat.ru
Учреждение образования
Белорусский государственный университет физической культуры
Институт Туризма
Управляемая самостоятельная работа
по теме:
«Внешнее дыхание»
Выполнила:
Студентка II курса
422 гр. дневного отделения
Басалай Дарья Андреевна
Преподаватель: Бобр В.М.
Минск 2012
Внешнее дыхание
Внешнее дыхание осуществляется через следующие самостоятельные органы: нос, носоглотку, трахею, бронхи, легкие и легочные альвеолы, а также 1—2 процента газообмена осуществляются через кожу и пищеварительный тракт. Первым поток входящего внутрь организма воздуха встречает носовая полость. Анатомически нос рассматривают как наружный нос и внутренний нос. Наружный нос — это то, что мы видим на лице. Он состоит из хрящей, покрытых кожей. В области ноздрей кожа заворачивается внутрь носа и постепенно переходит в слизистую оболочку. Внутренний нос (носовая полость) разделен примерно на две равные половины. В каждой носовой полости расположены три носовые раковины: нижняя, средняя и верхняя. Эти раковины дополнительно в каждой носовой полости образуют отдельные носовые ходы: нижний, средний и верхний. Причем, каждый носовой ход, помимо пропускания воздуха, несет еще дополнительные функции.
Так, в высшей точке нижнего носового хода находится отверстие слезно-носового канала; в средний носовой ход открываются почти все придаточные пазухи носа; в верхний носовой ход открываются задние ячейки решетчатого лабиринта и через отверстия в решетчатой кости в эту область спускаются обонятельные нервы из полости черепа. Таким образом, обонятельная часть ограничена поверхностью верхней раковины и частью средней. Вся остальная часть полости носа относится к дыхательной области. Воздушная струя, поднимаясь кверху через носовые отверстия, проходит главной своей массой по среднему носовому ходу, после чего, дугообразно опускаясь вниз сзади и снизу, направляется в носоглоточную полость. Этим достигается более продолжительное соприкосновение воздуха со слизистой оболочкой. Проходя через носовую полость, воздух согревается, увлажняется и очищается. Увлажняется воздух почти до полного насыщения за счет носовой слизи, которую выделяет слизистая оболочка носа (около 500 граммов влаги за сутки).
Далее воздух идет через носоглотку, гортань и попадает в трахею, которая имеет вид цилиндрической трубки длиной 11—13 сантиметров и диаметром от 1,5 до 2,5 сантиметра. Она состоит из хрящевых полуколец, соединенных между собой волокнистой соединительной тканью. Трахея выстлана изнутри слизистой оболочкой, покрытой мерцательным эпителием. Движения ворсинок мерцательного эпителия позволяют либо выводить наружу попавшую в нее пыль и другие чужеродные вещества, либо благодаря высокой всасывающей способности эпителия всосать их внутрь и далее вывести их вон внутренними путями.
Далее трахея разветвляется на бронхи, а те в свою очередь на бронхиолы — более мелкие воздухоносные пути. В отличие от трахеи, бронхи уже имеют в составе стенки мышечные волокна. Причем с уменьшением калибра (просвета) мышечный слой становится сильнее развитым, а волокна идут в несколько косом направлении; сокращение этих мышц вызывает не только сужение просвета бронхов, но и некоторое укорочение их, благодаря чему они участвуют в выдохе. В стенках бронхов располагаются слизистые железы, которые покрыты мерцательным эпителием. Совместная деятельность слизистых желез, бронхов, мерцательного эпителия и мускулатуры способствует увлажнению поверхности слизистой оболочки, разжижению и выведению наружу вязкой мокроты при патологических процессах, а также выведению частиц пыли и микробов, построение альвеол и газообмен павших в бронхи с потоком в них воздуха.
Воздух, пройдя путь по воздухоносным путям, очищенный и нагретый до температуры тела, попадает в альвеолы, смешивается с имеющимся там воздухом и приобретает 100-процентную относительную влажность. Газообмен между внешним воздухом и кровью в диафрагме при выдохе и вдохе легких происходит в основном в альвеолах, которых насчитывается свыше 700 миллионов; они покрыты густой сетью кровеносных капилляров. Каждая альвеола имеет диаметр 0,2 и толщину стенки 0,04 миллиметра. Общая поверхность, через которую происходит газообмен, в среднем равна 90 квадратным метрам.
Воздух попадает в альвеолы благодаря изменению объема легких из-за дыхательных движений грудной клетки. Так, при вдохе объем легких увеличивается, давление воздуха в них становится ниже атмосферного воздуха и последний засасывается в легкие. При выдохе объем легких уменьшается, давление в них воздуха становится выше атмосферного и воздух из легких устремляется наружу. Во время вдоха давление в воздухоносных путях становится на 10—25 мм водного столба ниже атмосферного; во время выдоха оно на 20—40 мм водного столба выше атмосферного. Чем интенсивнее осуществляются вдох и выдох, тем интенсивнее падение давления воздуха в легких при вдохе и повышение его при выдохе.
Сам механизм дыхательных движений осуществляется диафрагмой и межреберными мышцами. Диафрагма — мышечно-сухожильная перегородка, отделяющая грудную полость от брюшной. Главная ее функция заключается в создании отрицательного давления в грудной полости и положительного в брюшной. Края ее соединены с краями ребер, а сухожильный центр диафрагмы сращен с основанием сумки перикарда. Ее можно сравнить с двумя куполами, правый расположен над печенью, левый над селезенкой. Вершины этих куполов обращены к легким. Когда мышечные волокна диафрагмы сокращаются, оба ее купола опускаются, а боковая поверхность диафрагмы отходит от стенок грудной клетки. Центральная сухожильная часть диафрагмы опускается незначительно. Вследствие объем грудной полости увеличивается в направлении сверху вниз, создается разряжение и воздух входит в легкие. Сокращаясь, она давит на органы брюшной полости, которые выжимаются вниз и вперед — живот выпячивается.
Когда же мышечные волокна диафрагмы расслабляются, оба купола поднимаются вверх, вытесняемые органами брюшной полости, в которой давление всегда выше, чем в грудной. Сокращение мышц брюшного пресса еще больше усиливает это давление. Вследствие этого объем грудной полости уменьшается, создается давление и воздух выходит из легких. Межреберные мышцы за счет разворачивания ребер в стороны и некоторого поднятия их вверх увеличивают объем грудной полости, что и приводит к засасыванию в нее воздуха. При выдохе они расслабляются и в силу анатомических особенностей устройства ребер и грудной клетки и их тяжести грудная клетка принимает свое исходное положение. В результате этого в легких создается повышенное давление и воздух устремляется наружу. Внутренние межреберные мышцы и мышцы живота помогают сделать форсированный выдох.
В зависимости от того, какие мышцы задействованы во время дыхания, различают четыре типа дыхания: нижнее, среднее, верхнее и смешанное.
Нижнее дыхание
Нижнее дыхание, или, по-другому, брюшное, диафрагмальное, когда в дыхательных движениях участвует только диафрагма, а грудная клетка остается без изменений. При этом в основном вентилируется нижняя часть легких и немного средняя.
Среднее дыхание
Среднее дыхание, или, по-другому, «реберное», когда в дыхательных движениях участвуют межреберные мышцы, грудная клетка расширяется в стороны и несколько поднимается вверх. Диафрагма при этом слегка поднимается.
Верхнее дыхание, или, по-другому, ключичное, когда дыхание осуществляется только за счет поднятия ключиц и плеч вверх, при неподвижной грудной клетке и некотором втягивании диафрагмы. При этом в основном вентилируются верхушки легких и немного средняя часть.
Смешанное дыхание
Смешанное дыхание, или, по-другому, «полное дыхание йогов», объединяет в себе все вышеуказанные типы дыхания, равномерно вентилируя все части легких. При спокойном дыхании не все альвеолы участвуют в дыхании одновременно, часть альвеол находится в спавшемся состоянии. Они раскрываются при усиленном дыхании во время мышечной работы и при действии на организм разреженного воздуха (в горах). Таким образом, в легких, как и в капиллярах кровеносной системы, при небольшом уровне активности происходит попеременное включение в деятельность то одних, то других «функциональных единиц» (т. е. альвеол).
Легкие в зависимости от глубины вдоха и выдоха заполняются воздухом различно. Воздух, содержащийся в легких после максимального выдоха, называется остаточным. Объем вдоха и выдоха при спокойном дыхании составляет 500 миллилитров и называется дыхательным воздухом. Разница между дыхательным воздухом и остаточным, который выдыхается только при максимальном выдохе, — называется резервным воздухом. И, наконец, то количество воздуха, которое человек может вдохнуть сверх среднего вдоха при максимальном, называется дополнительным. Воздух, не участвующий в газообмене, но находящийся в воздухоносных путях, называется вредным пространством. Его объем примерно равен 150 миллилитрам. Сумма дыхательного, резервного и дополнительного воздуха называется жизненной емкостью легких.
Вдыхаемый воздух является смесью альвеолярного и атмосферного воздуха, имеющегося в воздухоносных путях. Если собирать выдыхаемый воздух последовательными порциями за один выдох, то получается следующее: вначале выходит воздух, состав которого такой же, как и атмосферного, далее процент углекислого газа растет, а кислорода снижается. В самом конце выдоха в воздухе содержится 5,5% углекислого газа, а кислорода только 14%. Разница в составе объясняется тем, что выдыхаемый воздух содержит не только воздух, заполнивший альвеолы и участвующий в газообмене с кровью, но и воздух вредного пространства.
В зависимости от степени вентиляции легких различают поверхностное и глубокое дыхание. При поверхностном используется только дыхательный объем воздуха, при глубоком, помимо дыхательного, используется еще дополнительный и резервный. В зависимости от этого меняется и частота дыхания. При поверхностном она составляет 16-18 раз в минуту, при глубоком и медленном (растянутом) — 4-8. Глубокое и быстрое дыхание вымывает из организма углекислый газ, дефицит которого в организме вызывает сужение бронхов и сосудов, приводит к кислородному голоданию клеток мозга, сердца, почек и других органов, поднимает артериальное давление, нарушает обмен веществ. Физиолог Д. Гендерсон многочисленными экспериментами на животных доказал пагубность такого дыхания, убивая их быстрым и глубоким дыханием. Эти эксперименты проводились им в начале нынешнего столетия.
Дыхание человека в течение жизни меняется. Так, в раннем детском возрасте оно поверхностное. Пропорции тела и внутренних органов ограничивают развертывание легких во время вдоха. Выдыхаемый воздух у детей раннего возраста содержит больше кислорода и меньше углекислого газа, чем у детей старшего возраста. Поэтому частота дыхания тем выше, чем моложе ребенок: у новорожденного — от 40 до 50—55 раз в минуту; у ребенка 1—2 лет — 30—40; 6 лет - 20; 10 лет -18—20.
Тип дыхания у новорожденного и грудного ребенка — диафрагмальный (нижний), с 2 лет — смешанный реберно-диафрагмальный, а с 8—10 лет у мальчиков вырабатывается по преимуществу дыхание диафрагмального типа, у девочек — ключичное (верхнее). После достижения половой зрелости и до 40 лет дыхательная функция находится в наивысшем состоянии. Но после сорока лет в легких наблюдаются инволютивные процессы. Так, в бронхах начинается атрофия слизистой и подслизистой тканей с замещением их жировой и склерозированной соединительной тканью, обызвествление хрящей.
Это ведет к уменьшению эластичности бронхиальных путей и к потере тонуса. В самой легочной ткани начинается атрофия, которая выражается в истончении альвеолярных перегородок и уменьшении их упругости; следствием этого является расширение альвеол в результате уменьшения сопротивления их стенок атмосферному давлению. Так, у новорожденных диаметр альвеол составляет 0,05 миллиметра, у взрослого человека уже 0,2—0,25 миллиметра, а в старости он увеличивается до 0,34 миллиметра. Естественно, все это отражается на дыхании, оно становится все более и более углубленным при той же частоте. И по мере приближения смерти человека оно все более и более углубляется.
student.zoomru.ru
Взрослый человек каждую минуту совершает от четырнадцати до двадцати вздохов, а дети, в зависимости от возраста, в состоянии делать до шестидесяти дыхательных движений за тот же отрезок времени. Это безусловный рефлекс, который помогает организму выжить. Его осуществление проходит за границами нашего контроля и понимания. Внешнее и внутреннее дыхание между собой имеют так называемое сообщение. Оно работает по принципу обратной связи. Если клеткам не хватает кислорода, то организм учащает дыхание, и наоборот.
Дыхание – это сложнорефлекторный непрерывный акт. Он обеспечивает постоянство газового состава крови. Состоит из трех этапов или звеньев: внешнее дыхание, транспорт газов и тканевое насыщение. Сбой может произойти на любом из этапов. Он способен привести к гипоксии и даже смерти. Внешнее дыхание – это первый этап, на котором происходит газообмен между человеком и окружающей средой. Сначала атмосферный воздух попадает в альвеолы. А на следующем этапе диффундирует в кровь для транспортировки к тканям.
Механизм попадания кислорода в кровь основан на разнице парциального давления газов. Обмен происходит по градиенту концентрации. То есть кровь с высоким содержанием углекислого газа легко принимает достаточное количество кислорода, и наоборот. Одновременно суть тканевого дыхания следующая: кислород из крови попадет в цитоплазму клетки, а затем проходит через цепочку химических реакций, называемую дыхательной цепью. В конечном итоге, в периферическое русло поступает углекислый газ и другие продукты обмена.
Внешнее дыхание имеет сильную зависимость от состава атмосферного воздуха. Чем меньше содержится в нем кислорода, тем реже становятся вдохи. В норме состав воздуха примерно такой:
На выдохе, соотношение частей несколько меняется. Углекислый газ повышается до 4 %, и настолько же уменьшается кислород.
Система внешнего дыхания представляет собой ряд трубок, соединенных между собой. До того, как попасть в альвеолы, воздух проходит длинный путь, чтобы согреться и очиститься. Все начинается с носовых ходов. Они являются первым барьером для пыли и грязи. Волоски, расположенные на слизистой носа, удерживают крупные частицы, а близко расположенные сосуды согревают воздух.
Затем идет носо- и ротоглотка, после них - гортань, трахея, главные бронхи. Последние делятся на правую и левую доли. Они разветвляются, формируя бронхиальное дерево. Самые мелкие бронхиолы на конце имеют эластичный мешочек – альвеолу. Несмотря на то что слизистая выстилает все воздухоносные пути, газообмен происходит только в самом их конце. Неиспользованное пространство называется мертвым. В норме его размер достигает до ста пятидесяти миллилитров.
У здорового человека дыхание проходит в три этапа: вдох, выдох и пауза. По времени весь это процесс занимает от двух с половиной до десяти секунд и более. Это весьма индивидуальные параметры. Внешнее дыхание во многом зависит от условий, в которых пребывает организм и от его состояния здоровья. Так, существуют такие понятия, как ритм и частота дыхания. Они определяются по количеству движений грудной клетки в минуту, их размеренности. Глубину дыхания можно определить, измерив объем выдыхаемого воздуха или обхват грудной клетки на вдохе и на выдохе. Процесс достаточно простой.
Вдох осуществляется во время сокращения диафрагмы и межреберных мышц. Отрицательное давление, которое создаётся в этот момент, как бы «засасывает» атмосферный воздух в легкие. При этом грудная клетка расширяется. Выдох является противоположным действием: мускулатура расслабляется, стенки альвеол стремятся избавиться от перерастяжения и вернуться в исходное состояние.
Исследование функции внешнего дыхания помогло ученым лучше понять механизм развития значительного количества заболеваний. Они даже выделили отдельную отрасль медицины – пульмонологию. Существует несколько критериев, по которым анализируют работу дыхательной системы. Показатели внешнего дыхания не являются жесткой величиной. Они могут варьироваться в зависимости от конституции человека, возраста и состояния здоровья:
Легочная вентиляция представляет собой весь объем воздуха, который проходит через легкие за одну минуту. У взрослого здорового человека в покое этот показатель колеблется в районе шести – восьми литров. Исследование функции внешнего дыхания необходимо не только людям, имеющим патологии, но и спортсменам, а также детям (особенно недоношенным новорожденным). Часто такие знания необходимы в реанимации, когда пациента переводят на ИВЛ (искусственную вентиляцию легких) или снимают с нее.
Функция внешнего дыхания во многом зависит от типа процесса. А также от конституции и пола человека. По способу расширения грудной клетки можно выделить два типа дыхания:
Существует еще смешанный тип, когда задействованы все группы мышц. Это показатель индивидуален. Он зависит не только от пола, но и от возраста человека, так как подвижность грудной клетки с годами уменьшается. Влияет на него и профессия: чем тяжелее труд, тем больше преобладает брюшной тип.
Показатели внешнего дыхания резко изменяются при наличии синдрома дыхательной недостаточности. Это не отдельная болезнь, а лишь следствие патологии других органов: сердца, легких, надпочечников, печени или почек. Сидром проходит как в острой, так и в хронической форме. Кроме того, он делится на типы:
Кроме того, существует несколько типов патологического дыхания, которые не имеют привязки к конкретному заболеванию:
Нарушение внешнего дыхания встречается как при нормальном функционировании организма, так и в критических ситуациях:
Исследование внешнего дыхания необходимо проводить с диагностической целью для оценки функционального состояния всей системы. У пациентов, попадающих в группу риска, например курильщиков или работников вредной промышленности, таким образом выявляют склонность к профессиональным заболеваниям. Для хирургов и анестезиологов состояние этой функции важно при подготовке пациента к операции. Динамическое исследование внешнего дыхания проводится для подтверждения группы инвалидности и оценки трудоспособности в целом. А также при диспансерном наблюдении больных с сердечными или легочными хроническими заболеваниями.
Спирометрия – это способ оценки состояния дыхательной системы по объему обычного и форсированного выдоха, а также выдоха за 1 секунду. Иногда в диагностических целях проводят пробу с бронхолитиком. Суть ее заключается в том, что пациент сначала проходит исследование. Затем получает ингаляцию лекарства, которое расширяет бронхи. И через 15 минут снова проходит исследование. Результаты сравниваются. Делается вывод об обратимости или необратимости патологии дыхательных путей.
Бодиплетизмография – проводится для оценки общей емкости легких и аэродинамического сопротивления дыхательных путей. Для этого пациенту необходимо вдыхать воздух. Он находится в герметичной камере. При этом регистрируется не только количество газа, но и сила, с которой он вдыхается, а также скорость потока воздуха.
fb.ru
Внешнее дыхание. Обмен газов в легких и тканях.
Дыхание – совокупность процессов, которые обеспечивают поступление во внутреннюю среду кислорода и удаление из организма углекислого газа. Выделяют три этапа дыхания:
Внешнее дыхание
Транспорт газов
Внутреннее дыхание
Характеристика внешнего дыхания:
Внешнее дыхание – это газообмен в легких, включающий в себя легочную вентиляцию и легочную диффузию.
Легочная вентиляция – это процесс обновления газового состава воздуха в легочных мешочках, альвеолах.
Легочная диффузия – это процесс обмена дыхательных газов между легочными альвеолами и кровью легочных капилляров.
Транспорт газов – это перенос кровью кислорода от легких к тканям, а углекислого газа от тканей к легким.
Внутреннее тканевое дыхание – это процесс обновления газового состава в тканях, он включает в себя:
Обмен дыхательных газов, между кровью тканевых капилляров и клетками.
Биохимические процессы окисления в клетках
Легочная вентиляция обеспечивается возвратно-поступательными перемещениями воздуха в просвете дыхательных путей, это происходит в следствии периодических изменений объема грудной полости в процессе дыхательного цикла. Дыхательный цикл включает в себя три основных фазы:
Фаза вдоха (инспирация)
Фаза выдоха (экспирация)
Дыхательная пауза
Изменение объема грудной полости в процессе дыхательного цикла обусловлены сокращением и расслаблением дыхательных мышц, они подразделяются на инспираторные и экспираторные дыхательные мышцы.
Основные инспираторные мышцы:
Диафрагма, при сокращении купол уплощается и возрастает грудная полость (при вдохе)
Наружные межреберные мышцы, приподнимание и раздвигание ребер.
Во время вдоха инспираторные мышцы преодолевают эластическое сопротивление тканей грудной клетки, органов брюшной полости и легких. Эластическое сопротивление легких обусловлено:
Упруго растяжимыми свойствами эластических волокон легких.
Наличием сурфактанта (комплекс веществ липопротеидной природы выстилающих изнутри легочные мешочки – альвеолы), сурфактант обеспечивает:
Стабилизацию сферической формы альвеол
Противодействию перерастяжению альвеол при вдохе
Противодействию спаданию альвеол при выдохе
Очищение поверхности альвеол
Легкие находятся внутри грудной клетки и отделены от её стенок герметически замкнутой полостью, которая называется плевральная щель. Давление плевральной щели ниже атмосферного увеличение объема грудной полости во время спокойного вдоха последовательно вызывает:
Снижение давления плевральной щели до -6, -9 мм рт. ст. по сравнению с атмосферным
Расширение легочной ткани
Снижение внутрилегочного давления до -2 мм рт. ст. по сравнению с атмосферным
Поступление воздуха в легкие по градиенту между атмосферным и альвеолярным давлением
Уменьшение объема грудной полости во время спокойного выдоха последовательно вызывает:
Повышение давление в плевральной щели от -6, -9 до -3
Уменьшение объема легких за счет их эластической тяги (они стремятся сжаться)
Повышение внутрилегочного давления до +2 мм рт. ст. по сравнению с атмосферным
Выход воздуха из легких в атмосферу по градиенту давления
Объем воздуха который находится в легких после максимального глубокого вдоха называются общей емкостью легких (ОЕЛ) от 4200 до 6000 мл. Состоит ОЕЛ из двух частей:
Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) 3500-5000 мл – это объем воздуха, который можно максимально выдохнуть, после максимально глубокого вдоха.
Дыхательный объем (ДО) 400-500 мл – это количество воздуха. Который вдыхается или выдыхается при спокойном дыхании, во время каждой фазы дыхательного цикла
Резервный объем вдоха РОВд 2500 мл – это максимальное количество вдоха, которое можно дополнительно вдохнуть после спокойного вдоха.
Резервный объем выдоха РОВыд 1500 мл – это максимальное количество воздуха, которое можно дополнительно выдохнуть после спокойного выдоха.
Резервный объем выдоха, и остаточный объем составляют резервно-функциональную остаточную емкость легких (ФОЕ) – это количество воздуха остающегося в легких после спокойного выдоха (2000-2500мл).
Остаточный объем легких (ООЛ) от 1000-1200 мл – это количество воздуха, которое остается в легких после максимально глубокого выдоха.
Имеется два способа исследования внешнего дыхания:
Спирометрия – метод измерения легочных объемов.
Спирография – метод графической регистрации показателей фаз дыхательного цикла.
Для оценки фаз дыхательного цикла измеренные объемы сравнивают с нормальными величинами, индивидуальную норму ЖЕЛ, называют должной жизненной емкостью легких (ДЖЕЛ) , величина зависит от антропометрических показателей:
От пола
От веса
От роста
От возраста
Легочная вентиляция характеризуется минутным объемом дыхания (МОД) – это количество воздуха, который вдыхается или выдыхается за одну минуту. Рассчитывается по формуле:
МОД=ДО*ЧД
Частоты дыхания у взрослого человека составляет от 12-16, поэтому МОД 6-10 л\мин. При физической нагрузке МОД может повышаться до 100-120 л\мин.
В обычных условиях человек дышит атмосферным воздухом в составе которого кислорода 21%, углекислого газа 3,03 %, азот около 79%. В выдыхаемом воздухе кислорода 16%. Углекислого газа 4%, азота 79,7%. В альвеолярном воздухе кислорода 14%, углекислого газа 5,5%, азота 80%.
Различия в составе выдыхаемого и альвеолярного воздуха обусловлено смешиванием альвеолярного газа с воздухом дыхательного мертвого пространства – мертвым называют пространство, которое не участвует в обновлении газового состава венозной крови легочных капилляров. Различают анатомическое и физиологическое мертвое дыхательное пространство.
Анатомическое – это объем воздуха проводящих путей (от полости носа д бронхиол, в которых не происходит газообменов с кровью легочных капилляров) около 150 мл.
Физиологическое дыхательное мертвое пространство – это объем всех участков дыхательной системы, в которых не происходит газообмен с венозной крови, легочных капилляров.
Воздух, заполняющий мертвое пространство, играет роль буфера, который сглаживает колебания состава альвеолярной смеси газа в ходе дыхательного цикла. Это создает условия для газообмена в любую фазу дыхательного цикла. Количество воздуха, который участвует в обновление альвеолярного газа за одну минуту, называется минутной вентиляцией легких (МВЛ). Рассчитывается по формуле:
МВЛ=(ДО-ДМП)*ЧД
Перенос газов в воздухоносных путях происходит в результате конвекции и диффузии. Конвективный способ обусловлен движением смеси газов по градиенту их общего давления.
Диффузия газов – это пассивное движение его молекул из области большего парциального давления или напряжения в зону меньшего.
Парциальное давление газа – это часть общего давления, которая создается, каким либо газом смешанными с другими. Напряжение газа – это парциальное давление, которое создается газом растворенным в жидкости.
Перенос кислорода из легочных альвеол в кровь. А углекислого газа из крови в альвеолы происходи пассивно путем диффузий за счет разности парциального давления и напряжения этих газов по обе стороны аэрогемотического барьера. АГБ – включает в себя слой сурфактанта, альвеолярный эпителий, эндотелий кровеносного сосуда и базальные мембраны.
Парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе составляет 100 мм рт. ст. напряжение кислорода в венозной крови легочных капилляров 40 мм рт. ст. градиент давление 60 мм рт. ст. направлен из альвеолярного воздуха в кровь.
Парциальное давление углекислого газа в альвеолярном воздухе 40 мм рт. ст. напряжение СО2 в венозной крови легочных капилляров 46 мм рт. ст. градиент давления составляющий 6 мм рт. ст направлен из кровь в альвеолы.
| В легких | |
|
| В венозной крови 40 мм рт. ст |
|
| Напряжение 46 мм рт. ст |
Напряжение кислорода в артериальной крови 100 мм рт. ст., а в тканях менее 40 мм рт. ст., градиент составляет 60 мм рт. ст., направлен из артериальной крови в ткани.
Напряжение углекислого газа в артериальной крови 40 мм рт. ст., а в тканях около 60 мм рт. ст., градиент давления 20 мм рт. ст, направлен из тканей в кровь.
| В тканях | |
|
| В тканях 40 мм рт. ст. |
|
| Ткани 60 мм рт. ст. |
Из легких артериальная кровь в ткани. Из тканей венозная кровь в легочные мешочки и в процессе легочной вентиляции выдыхается в атмосферу.
studfiles.net
А. И. КИЕНЯ
ФИЗИОЛОГИЯ
ДЫХАНИЯ
Министерство здравоохранения Республики Беларусь
Гомельский государственный медицинский институт
Кафедра физиологии человека
А. И. КИЕНЯ
доктор биологических наук, профессор
ФИЗИОЛОГИЯ ДЫХАНИЯ
Конспективный курс лекций
Гомель 2002
Лекция 1.
_________________________________________________
Тема: ВНЕШНЕЕ ДЫХАНИЯ
План лекции
1. Структурно-функциональная характеристика дыхательных путей
2. Дыхательные движения и их механизмы
3. Давление в плевральной полости и его изменения при дыхания.
Физиологическая роль.
4. Вентиляция легких. Легочные объемы.
Образование энергии, необходимой для обеспечения жизнедеятельности организма человека происходит на основе окислительных процессов. Для их осуществления необходим постоянный приток из внешней среды О2 и непрерывное удаление из него СО2 , образующийся в тканях в результате метаболизма.
Совокупность процессов, обеспечивающих поступление в организм О2 , доставку и потребление его тканям и выделение конечного продукта дыхания СО2 во внешнюю среду, называется дыханием. Это физиологическая система.
Человек может прожить без:
· пищи меньше месяца,
· воды - 10 дней,
· кислорода - 4-7 минуты (запаса нет). При этом прежде всего наступает гибель нервных клеток.
Сложный процесс газообмена с окружающей средой складывается из ряда последовательных процессов.
Внешнее дыхание (легочное):
1. Обмен газов между легочным воздухом и атмосферным (вентиляция легких).
2. Обмен газов между легочным воздухом и кровью капилляров малого круга кровообращения.
Внутреннее:
3. Транспорт О2 и СО2 кровью.
4. Обмен газов между кровью и клетками (тканевое дыхание), то есть потребление О2 и выделение СО2 в процессе метаболизма.
Функцию внешнего дыхания и обновление газового состава крови у человека выполняют воздухоносные дыхательные пути и легкие.
Дыхательные пути: носовая и ротовая полость, гортань, трахея, бронхи, бронхиолы, альвеолярные ходы. Трахея у человека приблизительно равна 15 см и делится на два бронха: правый и левый. Они разветвляются на более мелкие бронхи, а последние - на бронхиолы (диаметром до 0,3 - 0,5 мм). Общее число бронхиол приблизительно равно 250 млн. Бронхиола ветвится на альвеолярные ходы, а они заканчиваются слепыми мешочками - альвеолами. Альвеолы внутри выстланы респираторным эпителием. Площадь поверхности всех альвеол у человека достигает 50-90 м2.
Каждая альвеола оплетена густой сетью кровеносных капилляров.
В слизистой оболочке дыхательных путей два вида клеток:
а) клетки мерцательного эпителия;
б) секреторные клетки.
Снаружи легкие покрыты тонкой, серозной оболочкой - плеврой.
В правом легком различают три доли: верхняя (верхушечная), средняя (сердечная), нижняя (диафрагматическая). В левом легком две доли (верхняя и нижняя).
Для осуществления процессов газообмена в строении легких имеется ряд приспособительных особенностей:
1. Наличие русла воздушного и кровеносного, разобщенных между собой тончайшей пленкой, состоящей из двойного слоя - самой альвеолы и капилляра (раздел воздуха и крови - толщина 0,004 мм). Через этот аэрогематический барьер происходит диффузия газов.
2. Обширная дыхательная площадь легких 50-90 м2 приблизительно равно увеличению поверхности тела (1,7 м20) в несколько десятков раз.
3. Наличие особого - малого круга кровообращения, специально выполняющего окислительную функцию (функцио-нальный круг). Малый круг частица крови проходит за 5 сек, а время ее соприкосновения со стенкой альвеолы только 0,25 - 0,7 сек.
4. Наличие в легких эластической ткани, способствующей расправлению и спаданию легких при вдохе и выдохе. Легкие находятся в состоянии эластического напряжения.
5. Наличие в дыхательных путях опорной хрящевой ткани в виде хрящевых бронхов. Это предупреждает спадение дыхательных путей и способствует быстрому и легкому прохождению воздуха.
Дыхательные движения
Вентиляция альвеол, необходимая для газообмена осущест-вляется благодаря чередованию вдоха (инспирации), выдоха (экспирации). При вдохе в альвеолы поступает воздух, насыщенный О2. При выдохе из них удаляется воздух, бедный О2 , но более богатый СО2. Фаза вдоха и следующая за ним фаза выдоха составляет дыхательный цикл.
Передвижение воздуха обусловлено попеременным увеличением и уменьшением объема грудной клетки.
Механизм вдоха (инспирации).
Увеличение грудной полости в вертикальной, саггитальной, фронтальной плоскостях. Это обеспечивается: поднятием ребер и уплощением (опусканием) диафрагмы.
Движение ребер. Ребра образуют подвижные соединения с телами и поперечными отростками позвонков. Через две эти точки проходит ось вращения ребер. Ось вращения верхних ребер расположена почти горизонтально, поэтому при поднятии ребер размер грудной клетки увеличивается в переднезаднем направлении. Ось вращения нижних ребер располагается более саггитально. Поэтому при поднятии ребер объем грудной клетки увеличивается в боковом направлении.
Так как движение нижних ребер оказывают большее влияние на объем грудной клетки, то нижние доли легкого вентилируются лучше, чем верхушки.
Поднятие ребер происходит за счет сокращения инспираторных мышц. К ним относятся: наружние межреберные, внутренние межхрящевые мышцы. Мышечные волокна их ориентированы таким образом, что точка их прикрепления к нижнему ребру расположена дальше от центра вращения, чем точка прикрепления к вышележащему ребру. Их направление: сзади, сверху, вперед и вниз.
В результате грудная клетка увеличивается в объеме.
У здорового молодого мужчины разница между окружностью грудной клетки в положении вдоха и выдоха равна 7-10 см, у женщин равна 5-8 см. При форсированном дыхании подключаются вспомогательные инспираторные мышцы:
· - большие и малые грудные;
· - лестничные;
· - грудино-ключично-сосцевидная;
· - (частично) зубчатые;
· - трапециевидная и др.
Подключение вспомогательных иышц происходит при легочной вентиляции свыше 50 л/мин.
Движение диафрагмы. Диафрагма состоит из сухожильного центра и мышечных волокон, отходящих от этого центра во всех напрвлениях и прикрепляются к апертуре грудной клетки. Она имеет форму купола, выдающегося в грудную полость. При выдохе она прилегает к внутренней стенке грудной клетки на протяжении приблизительно равному 3 ребер. При вдохе диафрагма уплощается в результате сокращения ее мышечных волокон. При этом она отходит от внутренней поверхности грудной клетки и открываются реберно-диафрагмальные синусы.
Иннервация диафрагмы - диафрагмальными нервами от С3-С5. Односторонняя перерезка диафрагмального нерва на той же стороне диафрагма сильно вытягивается в грудную полость под действием давления внутренностей и тяги легких. Движение нижних отделов легких ограничивается. Таким образом, инспирация - это активный акт.
vunivere.ru
В легочном мешочке парциальное давление кислорода 100 мм рт. ст
Углекислый газ в легочном мешочке парциальное давление 40 мм рт. ст
Напряжение кислорода в артериальной крови 100 мм рт. ст
Углекислый газ напряжение 40 мм рт. ст