Транспорт газов кровью. Основной объем кислорода и углекислого газа
транспортируется в связанном состоянии. Основным переносчиком кислорода является гемоглобин. С помощью гемоглобина транспортируется также до 20%
168
Внешнее дыхание.
углекислого газа в виде карбгемоглобина (ННЬСО,). Остальная часть углекис-лого газа переносится в виде бикарбонатов плазмы крови.
Внутреннее, или тканевое дыхание также можно разделить на два этапа:
• обмен газов между кровью и тканями;
• потребление клетками кислорода и выделение углекислого газа.
Внешнее дыхание.
Внешнее дыхание осуществляется циклически и состоит из фазы вдоха (инспирации), выдоха (экспирации) и дыхательной паузы. У человека часто-та дыхательных движений в состоянии относительного покоя в среднем равна 16-18 в одну минуту. Вдох несколько короче выдоха, их соотношение состав-ляет 1:1,3.
Основным полезным результатом внешнего дыхания является поддержа-ние константы газового состава альвеолярного воздуха.
Биомеханика вдоха и выдоха.
Вдох начинается с сокращения дыхательных (респираторных) мышц. Мышцы, сокращение которых приводит к увеличению объема грудной поло-сти, называются ипспираторными, а мышцы, сокращение которых приводит
к уменьшению объема грудной полост и, называются экспираторными. Основ-ной инепираторной мышцей являет ся мышца диафрагмы. Сокращение мышцы диафрагмы вызывает уплощение её купола, смещение вниз внутренних орга-нов, что приводит к увеличению объема грудной полости в вертикальном на-правлении. Сокращение наружных межреберных и межхрящевых мышц при-водит- к увеличению объема грудной полости в сагиталыюм и фронтальном направлениях. При глубоком дыхании в акте вдоха участвуют ряд вспомога-тельных дыхательных мышц, к которым относятся: мышцы шеи, груди, спины. Сокращение этих мышц вызывает перемещение ребер, что способствует еще большему увеличению объема грудной полости.
Большое значение в процессе дыхания имеет отрицательное давление в плевральной полости (или плевральной щели). Каждое легкое покрыто сероз-ной оболочкой — плеврой, состоящей из висцерального и париетального лист-ков. Париетальный листок выстилает стенку грудной клетки, а висцеральный
— ткань легких. Между висцеральным и париетальным листками плевры на-ходится замкнутое щелевидное пространство, которое называется плевральной полостью. Оно имеет малый объем, т.к. атмосферное давление, действуя на внутренние стенки альвеол через воздухоносные пути, растягивает ткань лег-ких и прижимает висцеральный листок к париетальному. Плевральная полость содержит серозную жидкость, сходную с лимфой. Благодаря ей оба листка тес-но соприкасаются, хотя и способны скользить относительно друг друга.
169
Глава 9. Дыхание
В паузе между вдохом и выдохом атмосферное давление (Ратм.), действу-ющее на стенку альвеол изнутри, уравновешено суммой внутриплеврального давления (Рпл.) и эластической тягой легких (Рэл.), возникающей при растяже-нии легочной ткани: Ратм.=Рпл.+Рэл. При увеличении объема грудной клетки в результате сокращения инспираторных мышц париетальный листок следует за грудной клеткой. Это приводит к уменьшению давления в плевральной щели.
В результате атмосферное давление растягивает ткань легких: Ратм>Рпл.+Рэл. Поэтому висцеральный листок, а вместе с ним и легкие следуют за париеталь-ным листком. Воздух начинает поступать в легкие. Происходит вдох. Легкие растягиваются до тех пор, пока атмосферное давление вновь не будет уравно-вешено суммой плеврального давления и эластической тяги.
Давление в плевральной полости всегда отрицательное (ниже атмосфер-ного). Величина отрицательного давления в плевральной полости равна: к кон-цу максимального выдоха (-) 1-2 мм рт. ст., к концу спокойного выдоха (-) 2-3
мм рт. ст., к концу спокойного вдоха (-) 5-7 мм рт. ст., к концу максимального вдоха (-) 15-20 мм рт. ст.
Отрицательное давление в плевральной полости обусловлено так называе-мой эластической тягой легких—силой, с которой легкие постоянно стремятся уменьшить свой объем. Эластическая тяга легких обусловлена двумя причина-ми:
• наличием в стенке альвеол большого количества эластических волокон;
• поверхностным натяжением пленки жидкости, которой покрыта вну-тренняя поверхность стенок альвеол.
Вещество, покрывающее внутреннюю поверхность альвеол называется сурфактаптом. Сурфактаит является поверхностно-активным веществом
и стабилизирует состояние альвеол. При вдохе он предохраняет альвеолы от персрастяжения, так как молекулы сурфактанта расположены далеко друг от друга, что сопровождается повышением величины поверхностного натяжения. При выдохе молекулы сурфактанта расположены близко друг к другу, что со-провождается снижением величины поверхностного натяжения и предохраня-ет альвеолы от спадения.
Значение отрицательного давления в плевральной полости в акте вдоха проявляется при поступлении воздуха в плевральную полость, т. е. пневмото-раксе. Если в плевральную полость поступает небольшое количество воздуха, легкие частично спадаются, но вентиляция их продолжается. Такое состояние называют закрытым пневмотораксом. Через некоторое время воздух из плев-ральной полости всасывается и легкие расправляются.
При нарушении герметичности плевральной полости, например, при про-никающих ранениях грудной клетки или при разрыве ткани легкого в результа-те его поражения каким-либо патологическим процессом, плевральная полость
170
Легочные объемы
сообщается с атмосферой, что выравнивает давление в ней с атмосферным. Легкие при этом спадаются полностью, их вентиляция прекращается. Такой пневмоторакс называют открытым. Открытый двусторонний пневмоторакс не-совместим с жизнью.
Частичный (дозированный) искусственный закрытый пневмоторакс (вве-дение в плевральную полость с помощью иглы некоторого количества воздуха) применяется с лечебной целью. Например, при туберкулезе частичное спаде-ние пораженного легкого способствует заживлению патологических полостей (каверн).
При спокойном дыхании вдох осуществляется активно, а выдох - пассив-но. Силы, обеспечивающие спокойный выдох:
• масса грудной клетки, возвращающейся к исходному состоянию под дей-ствием силы тяжести;
• эластическая тяга легких;
• давление органов брюшной полости;
• эластическая тяга скрученных во время вдоха реберных хрящей.
При этом Ратм.<Рпл.+Рэл., что приводит к уменьшению объема легких и изгнанию част и воздуха в атмосферу.
В активном (форсированном) выдохе принимают участие внутренние межреберные мышцы, задняя нижняя зубчатая мышца, мышцы живота.
Легочные объемы
При спокойном дыхании человек вдыхает и выдыхает около 500 мл воз-духа. Этот объем воздуха называется дыхательным объемом. После спокой-ного вдоха человек может еще максимально вдохнуть некоторое количество воздуха -это резервный объем вдоха, равный 1500-2500 мл. После спокойно-го выдоха человек может' еще максимально выдохнуть некоторое количество воздуха это резервный объем выдоха, равный 1000-1500 мл.
Количество воздуха, которое человек может максимально выдохнуть по-сле самого глубокого вдоха, называется жизненной емкостью легких (ЖЕЛ). Она складывается из дыхательного объема, резервного объема вдоха и резерв-ного объема выдоха и равна в среднем 3500-4500 мл.
ЖЕЛ и дыхат ельные объемы, ее составляющие, можно определить с по-мощью методики спирометрии. Величина ЖЕЛ может изменяться в значитель-ных пределах и зависит от возрастных особенностей организма, степени тре-нированности человека, наличия сердечно-легочной патологии.