Механика дыхания

В осуществлении акта дыхания принимают участие легкие, грудная клетка и дыхательная мускулатура. Их взаимоотношения в процессе дыхания станут более понятными, если они будут сначала изучены раздельно, а потом рассмотрены в качестве единого целого.

Грудная клетка обладает определенной эластичностью, вследствие чего она сохраняет свою конфигурацию. Эту конфигурацию, характерную для состояния покоя, грудная клетка принимает тотчас же после снятия давления. Если грудная клетка растягивается, то при исчезновении причинного фактора, вызывающего это состояние, она сразу же принимает первоначальную конфигурацию. Положение покоя пустой грудной клетки у живого человека характеризуется 60% заполнением воздухом жизненной емкости легких.

Легкие, в свою очередь, также обладают эластичностью, которая по своему действию направлена на сжатие легких и вытеснение из них воздуха. Следовательно, эта сила направлена на уменьшение объема грудной клетки и установление нового эластического равновесия. Это новое равновесие является таковым, что у живого человека при параличе или инактивации дыхательной мускулатуры легкие заполнены воздухом всего лишь на 40% их жизненной емкости.

При нормальном дыхании в работе в основном участвуют две группы мышц - диафрагма, которая увеличивает объем грудной клетки в нижнем направлении, и межреберные мышцы, растягивающие грудную клетку вверх и в стороны. Эти мышцы ответственны за осуществление вдоха, и их функция при увеличении объема грудной клетки сводится к изменению эластического равновесия, характерного для положения грудной клетки в покое. Так осуществляется вдох. При расслаблении мышц вдоха равновесие эластических сил восстанавливается до уровня, характерного для состояния грудной клетки в покое, в результате чего происходит выдох. Короче говоря, вдох является результатом мышечных усилий, а выдох - следствием уравновешивания действия эластических сил.

Многие интересные данные в отношении активности дыхательной мускулатуры были получены с помощью электромиографии - метода, который дает возможность вести наблюдение за электрической активностью отдельных групп мышц путем наложения на них электродов с последующим усилением и регистрацией возникающей в них разницы потенциалов. Campbell (1958) при использовании этого метода пришел к выводу о том, что при минутном объеме дыхания, доходящем до 50 л, в работе участвуют только диафрагма и межреберные мышцы. При увеличении минутного объема дыхания в работу могут включиться и другие мышцы - грудино-ключично-сосковые и разгибатели спины. Доказательств того, что межреберные мышцы принимают участие в осуществлении выдоха, этим автором получено не было. Наряду с этим было показано, что при осуществлении форсированного выдоха вся нагрузка падает на мышцы стенки живота. Имеются, однако, некоторые данные о том, что в самом начале выдоха в его осуществлении могут принимать участие и межреберные мышцы. По всей видимости эти мышцы в начале выдоха оказывают на воздействие эластических сил сдерживающий эффект, без которого акт выдоха мог бы быть очень резким, напоминающим сокращение растянутой резины.

Проиллюстрируем механизм дыхания графически. График, представленный на рис. 4, характеризует соотношения различных сил, воздействующих на легочные объемы.

Ниже приводится расшифровка общефизиологической терминологии, приценяющейся в физиологии дыхания.

1. Жизненная емкость легких (ЖЕЛ)-максимальный объем воздуха, заполняющий легкие в результате максимального вдоха, следующего за полным выдохом.

2. Остаточный объем (ОО) - объем воздуха, остающийся в легких после осуществления полного выдоха.

3. Дыхательный объем (ДО) - количество воздуха, поступающего в легкие и выходящего из них при осуществлении нормального вдоха и выдоха. В отличие от жизненной емкости

и остаточной емкости легких дыхательный объем по своей величине крайне варьирует при различных, состояниях человеческого организма, будучи довольно малым при нахождении человека в состоянии покоя и повышаясь при увеличении его активности.

4. Резервный объем вдоха (РОВд), который иногда назы

вают дополнительным воздухом, - это количество воздуха, которое можно вдохнуть дополнительно после, . завершения нормального вдоха.

5. Резервный объем выдоха (РОВыд), который иногда на

зывают резервным воздухом, - это то количество воздуха, которое может быть выдохнуто из легких после завершения нормального выдоха. Естественно, что по мере, увеличения дыхательного объема эти резервные объемы воздуха уменьшаются.

Интересно иметь представление о средних величинах дыхательного объема и остаточной емкости легких, хотя индивидуальные колебания в этом отношении могут быть очень большими (табл. 2).

Так как дыхание должно осуществляться непрерывно, для более полного понимания его механизма обычно приводят данные, характеризующие временные соотношения, имеющие место при его осуществлении. При этом используются два хорошо известных понятия, а именно:

1) частота дыхания - число полных дыхательных циклов, осуществляемых за одну минуту;

2) минутный объем дыхания (МОД) - общий объем вдыхаемого и выдыхаемого воздуха за одну минуту. Эта величина представляет собой произведение частоты дыхания на его глубину.

Минутный объем дыхания представляет собой некую среднюю величину, при вычислении которой колебания скорости движения воздуха во время дыхательного цикла во внимание не принимаются. Что касается практических целей, связанных с обеспечением дыхания при пребывании человека под водой, знание скорости движения воздуха в системе дыхания является совершенно необходимым.

Смотрите также

Механика дыхания

Скорость воздушного потока

Сопротивление дыханию

Мертвое пространство

Максимальная вентиляция легких

Гипервентиляция

Регуляция дыхания

Диффузия газов