Алгоритм процесса дыхания кратко

Обновлено: 07.07.2024

Эволюционно сложилось так, что для жизнедеятельности человека необходим кислород. Как доставить его к органам и тканям? Сегодня говорим о дыхательной системе и особенностях её функционирования.

Как всё устроено?

Дыхательная система представлена целым рядом анатомических образований. Классификационно их подразделяют на дыхательные пути (верхние и нижние) и дыхательные органы. Верхние дыхательные пути - это полость носа, носовая и ротовая часть глотки. Нижние - гортань, трахея и бронхи. К дыхательным органам относят легкие. В обиходе и по факту, говоря об органах дыхания человека, могут подразумеваться отдельные анатомические образования и дыхательных путей. Например, гортань, трахея - это не только часть нижних дыхательных путей, но и самостоятельные органы.

Но как кислороду дойти до конечных целей - органов? Снаружи альвеола покрыта сетью мелких кровеносных сосудов, по которым непрерывно течет кровь. Одна из разновидностей клеток крови - эритроциты, заполненные веществом гемоглобином. Именно он и осуществляет перенос газов в организме.

Определенную роль в процессе дыхания играет отрицательное внутриплевральное давление.

Процесс дыхания человека сложен и регулируется различными способами. Рассмотрим некоторые из них.

За дыхание отвечает дыхательный центр - скопление нервных клеток в продолговатом мозге.

Поток нервных импульсов идет к мышцам, отвечающим за вдох, задавая им определенный размах движений. У дыхательного центра имеется автоматия: приблизительно раз в четыре секунды здесь возникает возбуждение, стимулирующее мышцы, обеспечивающие вдох. Затем оно сменяется торможением, мышцы вдоха расслабляются - происходит выдох. Ритмичная смена этих состояний - врожденное свойство.

Частота и глубина дыхания зависит от интенсивности процессов окисления, происходящих в организме. Физическая нагрузка приводит к увеличению поглощения кислорода и повышению концентрации в тканях и крови углекислого газа. Последний через кровь активирует работу дыхательного центра, и, как следствие, усиливается сокращение дыхательных мышц. Это позволяет быстрее удалить избыток углекислого газа и восполнить недостаток кислорода.

Не на пользу телу: что вредит нашей дыхательной системе?

Человек сформировался в условиях с определенным содержанием кислорода. Однако для оптимального процесса дыхания необходимо не только само его наличие, но и определенные характеристики вдыхаемого воздуха. Их обеспечивают наши дыхательные пути, поэтому к легким - в норме - поступает очищенный, увлажненный и согретый воздух.

На любой из этих параметров могут воздействовать изменения окружающей среды.

Чистота. Пыль различного происхождения, выхлопные газы автомобилей, выбросы вредных веществ в атмосферу, табачный дым, шерсть животных, пыльца растений. Список можно было бы продолжить.

Увлажненность. Наверняка многим знакомо чувство сухости и першения в горле в помещениях в зимнее время года, особенно поутру. Причина до банальности проста: отопление в квартирах и домах пересушивает воздух, который затем сушит слизистые оболочки дыхательных путей. В результате повышается восприимчивость их к инфекции.

Читайте материал по теме: Чем отличаются ОРВИ и ОРЗ?

Низкая температура. Дышать через нос, а не через рот, советуют не просто так: помимо очищения и увлажнения, слизистая носовой полости согревает проходящий транзитом воздух.

Среди других факторов, способных нанести вред нашим органам дыхания - многочисленные инфекции. ОРВИ, бактерии, грибки - все эти представители микромира способны вызывать различные заболевания.

Когда дышать тяжело. Что говорит статистика?

Пневмония, острый ларингит, трахеит и бронхит. По данным министерства здравоохранения РФ наиболее распространенные заболевания среди взрослых связаны с дыхательной системой.

Сохраняют актуальность бронхиальная астма, хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ), рак и туберкулез легких.

А над нами - километры воды, а над нами бьют хвостами киты…

Сколько воздуха в день вдыхает человек?

Давайте посчитаем. В норме в покое объем воздуха, вдыхаемого или выдыхаемого взрослым человеком при одном дыхательном цикле, составляет 500 мл, а частота дыхания у него - от 16 до 20 (во время сна - до 12). Таким образом, в покое в минуту человек вдыхает от 8 литров воздуха, а в течение суток - около 11 500 литров (с поправками на частоту дыхания во время сна - соответственно меньше).

Сколько человек может не дышать?

Ответ на этот вопрос зависит от многих факторов. Находится ли человек в покое или двигается? Какова температура окружающей среды? И т.д.

Итак, сколько может не дышать человек? Диапазон колебаний составляет от менее чем 1 минуты до нескольких минут. Один из мировых рекордов принадлежит датскому ныряльщику Стигу Северинсену - 22 минуты. Правда, перед своей попыткой он почти 20 минут активно дышал чистым кислородом. Ткани организма обогатились этим газом и одновременно снизилось содержание углекислоты.

Критичен не только дефицит кислорода, но и избыток углекислого газа. При невозможности организма избавиться от углекислоты через легкие, начинает увеличиваться ее содержание в крови. Возможно нарушение ориентации, спазмы в мышцах, учащенное сердцебиение, потеря сознания и смерть.

Что будет, если часто задерживать дыхание?

Исходя из описанного выше, в зависимости от частоты и длительности задержек в организме может постепенно накапливаться углекислый газ. При выходе его за границы нормы и сравнительно длительном сохранении этого состояния возможны пагубные влияния на здоровье.

Обычно после ощутимой задержки дыхания и закономерном повышении уровня углекислоты отмечается углубление дыхания: организм удаляет ее избыток и стремится получить кислород.

Лечебное дыхание

На пользу стройности

Существуют методики для похудения, основанные на различных способах дыхания - например бодифлекс, оксисайз.

Мнения ученых по поводу снижения веса с помощью только дыхательных упражнения противоречивы. Кроме того, необходимо помнить, что слишком глубокие вдохи и выдохи могут нарушить равновесие между кислородом и углекислым газом. Это может вызвать головокружение, а у кого-то и обморок.

Поэтому перед началом такой практики необходимо посоветоваться с врачом, в том числе и особенно если имеются какие-то проблемы со здоровьем.

Вдох, выдох, покой

Схема работает примерно так. Когда организм эмоционально возбуждается, обнаруженные клетки передают сигналы на нейроны, учащающие дыхание. Однако, как оказалось, работает система и в обратном направлении. Иными словами, если начать дышать чаще, то мозг может возбуждаться. Отсюда напрашивается вывод, почему глубокое замедленное дыхание может успокаивать.

Как дышать, чтобы быстро уснуть?

- поместите кончик языка на слизистую оболочку сразу за верхними передними зубами (с внутренней стороны) и держите его там на протяжении всего упражнения;

- полностью выдохните через рот со свистящим звуком;

- закройте рот и спокойно вдохните через нос, досчитав про себя до четырех;

- задержите дыхание, посчитав мысленно до семи;

- полностью выдохните через рот, издавая свистящий звук, посчитав до восьми.

Это одно дыхание. Теперь повторите цикл еще три раза.

Если вам сложно задерживать дыхание, вы можете ускорить упражнение, но придерживайтесь соотношения 4:7:8 для трех фаз. Выполняйте упражнение дважды в день.

Метод относится к альтернативным методам лечения и, возможно, не проверялся с точки зрения принципов доказательной медицины.

Сохраняем здоровье

Как же сохранить здоровье дыхательной системы? С учетом неблагоприятных факторов, которые могут влиять на ее состояние, целесообразны достаточная физическая активность - в идеале на свежем воздухе; регулярное проветривание помещений; увлажнение воздуха; избавление от вредных привычек (курение); использование во время работы, связанной с профессиональными вредностями, индивидуальных средств защиты (маски, респираторы).

Важна профилактика респираторных инфекций, а также своевременное лечение любых заболеваний органов дыхания.

Необходимо обязательно проходить плановые диспансеризации и профосмотры с выполнением флюорографии с частотой, предусмотренной ими.

Искусственное дыхание (ИД)— это неотложная мера экстренной помощи в том случае, если собственное дыхание у человека отсутствует или нарушено до такой степени, что представляет угрозу для жизни. Необходимость в проведении искусственного дыхания может возникнуть при оказании помощи получившим солнечный удар, утонувшим, пораженным электрическим током, а также при отравлениях некоторыми веществами.

Цель процедуры — обеспечить процесс газообмена в организме человека, иначе говоря, гарантировать достаточное насыщение крови пострадавшего кислородом и удаление из нее углекислого газа. Помимо этого, искусственная вентиляция легких оказывает рефлекторное воздействие на дыхательный центр, расположенный в головном мозге, вследствие чего восстанавливается самостоятельное дыхание.

Механизм и способы искусственного дыхания

Только за счет процесса дыхания кровь человека насыщается кислородом и из нее выводится углекислый газ. После того, как воздух попадает в легкие, он заполняет легочные пузырьки, именуемые альвеолами. Альвеолы пронизывает невероятное множество мелких кровеносных сосудов. Именно в легочных пузырьках осуществляется газообмен — кислород из воздуха поступает в кровь, а из крови отводится углекислый газ.

Воздух, поступающий в организм человека при искусственном дыхании, заполняет собой легкие и раздражает находящиеся в них нервные окончания. В итоге в дыхательный центр головного мозга поступают нервные импульсы, которые являются стимулом для выработки ответных электрических импульсов. Последние стимулируют сокращение и расслабление мышц диафрагмы, в результате чего происходит стимуляция дыхательного процесса.

Искусственное обеспечение организма человека кислородом во многих случаях позволяет полностью восстановить самостоятельный дыхательный процесс. В том случае, если при отсутствии дыхания наблюдается также остановка сердца, надо проводить его закрытый массаж.

Обратите внимание, что отсутствие дыхания запускает в организме необратимые процессы уже через пять-шесть минут. Поэтому вовремя проведенная искусственная вентиляция легких может спасти человеку жизнь.

Показания и противопоказания

Показанием для применения ИД являются все случаи, когда объем спонтанной вентиляции легких является слишком низким для того, чтобы обеспечить нормальный газообмен. Такое может произойти при многих как срочных, так и плановых ситуациях:

При расстройствах центральной регуляции дыхания, вызванных нарушением мозгового кровообращения, опухолевыми процессами мозга или его травмой.
При медикаментозных и других видах интоксикаций.
В случае поражения нервных путей и нервно-мышечного синапса, который могут спровоцировать травма шейного отдела позвоночника, вирусные инфекции, токсический эффект некоторых лекарственных средств, отравление.
При заболеваниях и повреждениях дыхательных мышц и грудной стенки.
В случаях поражений легких как обструктивного, так и рестриктивного характера.

Что касается случаев, когда ИД проводить не рекомендуется, то абсолютных противопоказаний не существует. Есть лишь запреты на использование определенных методов искусственного дыхания в том или ином случае. Так, например, если затруднен венозный возврат крови, противопоказаны режимы искусственного дыхания, которые провоцируют еще большее его нарушение. При травме легких под запретом находятся методы вентиляции легких, основанные на вдувании воздуха с высоким давлением и т. д.

Подготовка к проведению искусственного дыхания

Перед тем, как проводить экспираторное искусственное дыхание, следует осмотреть больного. Подобные реанимационные меры противопоказаны при травмах лица, туберкулезе, полиомиелите и отравлении трихлорэтиленом. В первом случае причина очевидна, а в последних трех проведение экспираторного искусственного дыхания подвергает опасности того, кто проводит реанимацию.

Прежде чем приступить к выполнению экспираторного искусственного дыхания, пострадавшего быстро освобождают от сдавливающей горло и грудь одежды. Воротник расстегивают, галстук развязывают, можно расстегнуть брючный ремень. Пострадавшего укладывают навзничь на спину на горизонтальную поверхность. Голову максимально запрокидывают назад, под затылок подкладывают ладонь одной руки, а второй ладонью давят на лоб, пока подбородок не будет находиться на одной линии с шеей. Это условие является необходимым для успешной реанимации, поскольку при таком положении головы рот раскрывается, а язык отходит от входа в гортань, в результате чего в легкие начинает свободно поступать воздух. Для того, чтобы голова оставалась в этом положении, под лопатки подкладывают валик из свернутой одежды.

После этого необходимо пальцами обследовать полость рта пострадавшего, удалить кровь, слизь, грязь и любые инородные предметы.

Именно гигиенический аспект выполнения экспираторного искусственного дыхания является наиболее щекотливым, поскольку спасателю придется касаться своими губами кожи пострадавшего. Можно использовать следующий прием: проделать небольшое отверстие в середине носового платка или марли. Его диаметр должен составлять два-три сантиметра. Ткань накладывается отверстием на рот или нос пострадавшего, в зависимости от того, какой именно способ искусственного дыхания будет использоваться. Таким образом, вдувание воздуха будет происходить через отверстие в ткани.

Искусственное дыхание изо рта в рот

Для проведения искусственного дыхания методом изо рта в рот тот, кто будет оказывать помощь, должен находиться сбоку от головы пострадавшего (лучше с левой стороны). В ситуации, если больной лежит на полу, спасатель опускается на колени. В том случае, если челюсти пострадавшего стиснуты, их с силой раздвигают.

После герметизации спасатель стремительно, с силой выдыхает, вдувая воздух в дыхательные пути и легкие. Продолжительность выдоха должна составлять около секунды, а его объем — как минимум литр, чтобы произошла эффективная стимуляция дыхательного центра. При этом грудная клетка того, кому оказывают помощь, должна подняться. В том случае, если амплитуда ее подъема мала, это является свидетельством того, что объем воздуха поступает недостаточный.

Обратите внимание, что если большое количество воздуха попадает не в легкие, а в желудок пациента, это существенно затруднит его спасение. Поэтому периодически следует надавливать на подложечную (эпигастральную) область, чтобы освободить желудок от воздуха.

Искусственное дыхание изо рта в нос

Этим методом искусственная вентиляция легких проводится в том случае, если не удается как следует разжать челюсти больного или присутствует травма губ или ротовой области.

Одну руку спасатель кладет на лоб пострадавшего, а другую — на его подбородок. При этом он одновременно запрокидывает голову и прижимает его верхнюю челюсть к нижней. Пальцами той руки, которой поддерживает подбородок, спасающий должен прижать нижнюю губу, чтобы рот пострадавшего был полностью закрыт. Сделав глубокий вдох, спасатель накрывает губами нос пострадавшего и с силой вдувает воздух через ноздри, при этом следя за движением грудной клетки.

Как долго проводят искусственное дыхание

На вопрос о том, как долго необходимо проводить ИД, ответ один. Вентилировать легкие в подобном режиме, делая перерывы на три-четыре секунды максимум, следует до того момента, пока не восстановиться полноценное самостоятельное дыхание, либо же пока появившийся врач даст другие указания.

При этом следует постоянно следить за тем, чтобы процедура была эффективной. Грудная клетка больного должна хорошо раздуваться, кожа лица должна постепенно порозоветь. Также необходимо следить за тем, чтобы в дыхательных путях пострадавшего не было инородных предметов или рвотных масс.

Обратите внимание, что из-за проведения ИД у самого спасателя может появиться слабость и головокружение из-за недостатка углекислоты в организме. Поэтому в идеале вдувание воздуха должны производить два человека, которые могут чередоваться каждые две-три минуты. В том случае, если такой возможности нет, каждые три минуты количество вдохов следует снижать, чтобы у того, кто проводит реанимацию, нормализовался уровень углекислого газа в организме.

В том случае, если пульсация на сонной артерии отсутствует, следует немедленно начать непрямой массаж сердца в сочетании с ИД. Медики предупреждают, что в том случае, если пропустить момент остановки сердца и продолжать делать искусственную вентиляцию легких, спасти пострадавшего не удастся.

Особенности процедуры у детей

При проведении искусственной вентиляции малышам до одного года используют технику изо рта в рот и нос. Если ребенок старше года, используется метод изо рта в рот.

Маленьких пациентов также располагают на спине. Малышам до года под спину кладут сложенное одеяло или слегка приподнимают верхнюю часть туловища, подведя под спину руку. Голову запрокидывают.

Оказывающий помощь делает неглубокий вдох, герметично охватывает губами рот и нос ребенка (если малышу не исполнилось года) или только рот, после чего вдувает воздух в дыхательные пути. Объем вдуваемого воздуха должен быть тем меньше, чем младше юный пациент. Так, в случае реанимации новорожденного он составляет всего лишь 30-40 мл.

Если в дыхательные пути поступает достаточный объем воздуха, появляются движения грудной клетки. Необходимо убедиться после вдоха, что грудная клетка опускается. Если вдуть в легкие малыша слишком большой объем воздуха, это может стать причиной разрыва альвеол легочной ткани, вследствие чего воздух выйдет в плевральную полость.

Частота вдуваний должна соответствовать частоте дыхания, которая имеет свойство уменьшаться с возрастом. Так, у новорожденных и детей до четырех месяцев частота вдохов-выдохов составляет сорок в минуту. От четырех месяцев до полугода этот показатель составляет 40-35. В период от семи месяцев до двух лет — 35-30. С двух до четырех лет он сокращается до двадцати пяти, в период от шести до двенадцати лет — до двадцати. Наконец, у подростка в возрасте от 12 до 15 лет частота дыхания составляет 20-18 вдохов-выдохов в минуту.

Ручные способы искусственного дыхания

Существуют также так называемые ручные способы искусственного дыхания. Они основаны на изменении объема грудной клетки за счет приложения внешнего усилия. Рассмотрим основные из них.

Способ Сильвестра

Этот способ применяется наиболее широко. Пострадавшего размещают на спине. Под нижнюю часть грудной клетки следует подложить валик, чтобы лопатки и затылок располагались ниже, чем реберные дуги. В том случае, если искусственное дыхание по этой методике делают два человека, они опускаются на колени по обе стороны от пострадавшего так, чтобы располагаться на уровне его грудной клетки. Каждый из них одной рукой держит руку пострадавшего посередине плеча, а другой — чуть выше уровня кисти. Далее они начинают ритмично поднимать руки пострадавшего, вытягивая их у него за головой. В результате грудная клетка расширяется, что соответствует вдоху. Спустя две-три секунды руки пострадавшего прижимают к груди, при этом ее сдавливая. Это выполняет функции выдоха.

ИД методом Сильвестра может производить и один человек. Ему необходимо встать на колени за головой пострадавшего, перехватить его руки выше кистей и совершать описанные выше движения.

При переломах рук и ребер такой способ противопоказан.

Способ Шеффера

В том случае, если у пострадавшего повреждены руки, для проведения искусственного дыхания можно использовать способ Шеффера. Также эту методику часто используют для реабилитации людей, пострадавших во время пребывания на воде. Пострадавшего размещают ничком, голову поворачивают на бок. Тот, кто делает искусственное дыхание, становится на колени, причем, тело пострадавшего должно быть расположено между его ногами. Руки необходимо положить на нижнюю часть грудной клетки, чтобы большие пальцы легли вдоль позвоночника, а остальные лежали на ребрах. При выдохе следует наклоняться вперед, таким образом сжимая грудную клетку, а во время вдоха распрямляться, прекращая давление. Руки в локтях не сгибают.

Обратите внимание, что при переломе ребер подобный способ противопоказан.

Способ Лаборда

Метод Лаборда является дополнительным к способам Сильвестра и Шеффера. Язык пострадавшего захватывают и производят ритмические вытягивания, имитируя дыхательные движения. Как правило, этим способом пользуются в том случае, когда дыхание только остановилось. Появившееся сопротивление языка является доказательством того, что дыхание у человека восстанавливается.

Способ Каллистова

Этот простой и эффективный метод обеспечивает отличную вентиляцию легких. Пострадавшего располагают ничком, лицом вниз. На спину в области лопаток кладут полотенце, а его концы проводят вперед, продевая под мышками. Тот, кто оказывает помощь, должен взять полотенце за концы и приподнять туловище пострадавшего на семь-десять сантиметров от земли. В результате грудная клетка расширяется, а ребра поднимаются. Это соответствует вдоху. Когда туловище опускают, это имитирует выдох. Вместо полотенца можно использовать любой ремень, шарф и т. д.

Способ Говарда

Пострадавшего располагают навзничь. Под спину ему подкладывают валик. Руки отводят за голову и вытягивают. Саму голову поворачивают в сторону, вытягивают и закрепляют язык. Тот, кто производит искусственное дыхание, садится верхом на бедренную зону пострадавшего и располагает ладони на нижней части грудной клетки. Раздвинутыми пальцами следует захватить как можно больше ребер. Когда грудную клетку сжимают, это соответствует вдоху, когда давление прекращают, это имитирует выдох. В минуту следует делать от двенадцати до шестнадцати движений.

Способ Френка Ива

Для этого способа необходимы носилки. Их устанавливают серединой на поперечную подставку, высота которой должна быть в половину длины носилок. На носилки укладывают пострадавшего ничком, лицо поворачивают в сторону, руки размещают вдоль тела. Человека привязывают к носилкам на уровне ягодиц или бедер. При опускании головного конца носилок осуществляется вдох, когда он идет вверх — выдох. Максимальный объем дыхания достигается, когда тело пострадавшего наклоняют под углом в 50 градусов.

Способ Нильсена

Пострадавшего размещают лицом вниз. Его руки сгибают в локтях и скрещивают, после чего ладонями вниз укладывают под лоб. Спасающий на коленях стоит у головы пострадавшего. Он кладет руки на лопатки пострадавшего и, не сгибая их в локтях, давит ладонями. Так происходит выдох. Для вдоха спасающий берет плечи пострадавшего у локтей и выпрямляется, приподнимая и оттягивая пострадавшего на себя.

Аппаратные методы искусственного дыхания

Впервые аппаратные методы искусственного дыхания начали использовать еще в восемнадцатом веке. Уже тогда появились первые воздуховоды и маски. В частности, медики предлагали использовать для вдувания в легкие воздуха каминные мехи, а также приборы, созданные по их подобию.

Первые автоматические аппараты для ИД появились в конце девятнадцатого века. В начале двадцатого появились сразу несколько разновидностей респираторов, которые создавали перемежающееся разрежение и положительное давление либо вокруг всего тела, либо только вокруг грудной клетки и живота пациента. Постепенно респираторы этого типа были вытеснены респираторами вдувания воздуха, которые отличались менее солидными габаритами и при этом не затрудняли доступ к телу пациента, позволяя проводить медицинские манипуляции.

Все существующие на сегодняшний день аппараты ИД делят на внешние и внутренние. Внешние устройства создают отрицательное давление либо вокруг всего тела пациента, либо вокруг его грудной клетки благодаря чему осуществляется вдох. Выдох в этом случае является пассивным — грудная клетка просто спадает за счет ее эластичности. Также он может быть активным, если аппарат создаст зону положительного давления.

Осложнения искусственного дыхания

Осложнения вследствие искусственного дыхания возникают относительно редко и в том случае, если пациент находится на искусственной вентиляции легких в течение длительного времени. Чаще всего нежелательные последствия касаются дыхательной системы. Так, из-за неправильно выбранного режима могут развиваться респираторный ацидоз и алкалоз. Помимо этого, длительное искусственное дыхание может вызывать развитие ателектазов, поскольку нарушается дренажная функция дыхательных путей. Микроателектазы в свою очередь могут стать предпосылкой для развития пневмонии. Профилактические меры, которые помогут избежать возникновения подобных осложнений, — это тщательная гигиена дыхательных путей.

Если пациент в течение длительного времени дышит чистым кислородом, это может спровоцировать возникновение пневмонита. Концентрация кислорода поэтому не должна превышать 40-50%.

У пациентов, у которых была диагностирована абсцедирующая пневмония, при искусственном дыхании могут возникать разрывы альвеол.

Бурлаков Р.И. Искусственная вентиляция легких (принципы, методы, аппаратура) / Р.И. Бурлаков, Ю.Ш. Гальперин, В.М. Юревич. – М.: Медицина, 1986. – 240 с.

Специальность: инфекционист, гастроэнтеролог, пульмонолог .

Общий стаж: 35 лет .

Образование: 1975-1982, 1ММИ, сан-гиг, высшая квалификация, врач-инфекционист .

Атмосфера Земли состоит на 99,9% из воздуха, водяного пара, природных (действие вулканов) и промышленных газов, твердых частиц. В результате природных факторов Земли и процессов жизнедеятельности человека, состав атмосферы в том или ином регионе планеты может подвергаться незначительным изменениям. Одной из главных составных частей атмосферы является воздух. Воздух представляет собой смесь газов, основными компонентами которого являются: Азот (N₂) – 78%; Кислород (О₂) – 21%; Углекислый газ (СО₂) – 0,03%; Инертные газы и другие вещества – до 1 %. В воздухе также присутствуют в незначительном количестве водород, оксид азота, озон, сероводород, водяной пар, инертные газы: аргон, неон, гелий, аргон, криптон, ксенон, радон, а также пыль и микроорганизмы.

Общая информация

Поступление в организм кислорода и удаление углекислого газа обеспечивает дыхательная система человека.

Транспорт газов и других необходимых организму веществ обеспечивается с помощью кровеносной системы.

Обмен О₂ и CO₂ между организмом и окружающей средой осуществляется благодаря ряду последовательных процессов:

Легочная вентиляция – обмен газами между окружающей средой и легкими.
Легочное дыхание – обмен газами между альвеолами легких и кровью.
Внутреннее (тканевое) дыхание – обмен газами между кровью и тканями тела.

Дыхательная система – совокупность органов и тканей, обеспечивающих легочную вентиляцию и легочное дыхание. Дыхательная система состоит из воздухоносных путей и собственно легких.

Воздухоносные пути включают в себя:

Дыхательная система человека

Воздух вдыхает человек, он попадает в нос и носовую полость. В носовой полости находятся обонятельные рецепторы, с помощью которых мы различаем запахи. Также в носовой полости есть волосы, предназначенное для задержки частиц пыли, поступающего вместе с воздухом из атмосферы.

Воздух, проходя через нос и носовую полость попадает в носоглотку. Носоглотка покрыта слизистой оболочкой, обогащенной кровеносными сосудами, благодаря чему осуществляется нагрев и увлажнение воздуха.

Наименьший структурный элемент легкого – долька, которая состоит из конечной бронхиолы и альвеолярного мешочка. Стенки легочной бронхиолы и альвеолярного мешочка образуют альвеолы.

Легкие (легочные дольки) состоят: конечные бронхиолы; альвеолярные мешочки; легочные артерии; капилляры; вены легочного круга кровообращения.

Строение бронх человека

Воздух, проходя через бронхи и бронхиолы, заполняет большое количество альвеол – легочных пузырьков, в которых осуществляется газообмен между кровью и альвеолярным воздухом. Стенки альвеол состоят из тонкой пленки, которая вмещает большое количество эластичных волокон.

С помощью которых альвеолярные стенки могут расширяться, тем самым увеличивать объем альвеол. Диаметр каждой альвеолы составляет около 0,2 мм. А площадь ее поверхности около 0,125 мм. В легких взрослого человека около 700 млн. альвеол. То есть, общая площадь их поверхности составляет около 90 м 2 .

Таким образом, дыхательная поверхность в 60-70 раз превышает поверхность кожного покрова человека. При глубоком вдохе альвеолы растягиваются, и дыхательная поверхность достигает 250 м 2 , превышая поверхность тела более чем в 125 раз.

Процесс газообмена при дыхании

Сущность процесса газообмена заключается в переходе кислорода из альвеолярного воздуха в венозную кровь, которая циркулирует по легочных капиллярах (поглощение кислорода), и в переходе углекислого газа из венозной крови в альвеолярный воздух (выделение углекислого газа).

Этот обмен проходит через тонкие стенки легочных капилляров по законам диффузии, вследствие разности парциальных давлений газов в альвеолах и крови.

Обогащенная кислородом кровь из легких разносится по всей кровеносной системе, отдавая для обогащения тканям кислород и забирая от них углекислый газ. Кислород, поступающий в кровь, доставляется во все клетки организма. В клетках происходят важные для жизни окислительные процессы. Отдавая кислород клеткам, кровь захватывает углекислоту и доставляет их в альвеолы. Этот процесс и является внутренним, или тканевым дыханием.

Основные параметры процесса дыхания

Основным параметрами, характеризующими процесс дыхания человека являются:

жизненная емкость легких;
мертвое пространство органов дыхания;
частота дыхания;
легочная вентиляция;
доза потребления кислорода.

Жизненная емкость легких – это максимальное количество воздуха (л), которую может вдохнуть человек после максимально глубокого выдоха. Этот показатель измеряется прибором, который называется спирометр. Нормальная жизненная емкость легких взрослого человека – примерно 3,5 л.

У тренированного человека занимающегося спортом, жизненная емкость легких составляет 4,7-5 л.

Общий объем легких человека состоит из жизненной емкости и остаточного объема. Остаточный объем, это количество воздуха, который всегда остается в легких человека после максимального выдоха. Этот объем составляет 1,5 л и его человек никогда не может удалить из органов дыхания.

Распределение воздуха в легких человека

Как видно из диаграммы, после спокойного вдоха в легких человека находится 3,5 л воздуха, а после спокойного выдоха остается только 3 л воздуха. Таким образом, при дыхании в спокойном состоянии человек использует при каждом вдохе только 0,5 л воздуха, называется дыхательным.

После спокойного вдоха, при желании, человек может продлить вдох и дополнительно вдохнуть еще 1,5 л воздуха. Этот воздух называется дополнительным. После спокойного выдоха человек также может дополнительно выдохнуть из легких еще 1,5 л воздуха. Этот воздух называется запасным или резервным.

Таким образом, жизненная емкость легких состоит из суммы дыхательного, дополнительного и запасного объемов воздуха.

При конструировании изолирующих аппаратов с замкнутым циклом дыхания, в которых используются емкости для приготовления и хранения дыхательной смеси (дыхательные мешки), необходимо учитывать, что их объем должен быть не менее максимальную жизненную емкость легких человека. Поэтому в современных изолирующих аппаратах используются дыхательные мешки, которые имеют объем 4,5-5 л, из расчета, что в них могут работать хорошо физически развитые люди.

Во время выдоха не весь выдыхаемый воздух выходит из организма человека в окружающею среду. Часть воздуха остается в носовой полости, гортани, трахее и бронхах. Эта часть воздуха не участвует и в процессе газообмена и пространство которое она занимает, называется мертвым пространством.

Воздух, находящийся в мертвом пространстве, содержит малую концентрацию кислорода и насыщенный углекислым газом. При вдохе, воздух мертвого пространства, вместе с воздухом вдыхаемого, попадает в легкие человека, вредно влияет на процесс дыхания. Поэтому мертвое пространство еще иногда называют вредным пространством. Объем мертвого пространства у взрослого человека составляет примерно 140 мл.

Каждый изолирующий аппарат также имеет свое мертвое пространство которое в общем прилагается к мертвому пространству органов дыхания человека. Мертвое пространство изолирующих аппаратов содержат маска и дыхательные шланги. Пространство между маской и лицом газодымозащитника (органов дыхания) называется подмасочным пространством, оно также является мертвым пространством.

Легочная вентиляция (л/мин.) – количество воздуха, вдыхаемого человеком за одну минуту.

Частота дыхания – это количество циклов (вдох-выдох), происходящих за одну минуту. Частота дыхания является не постоянной величиной и зависит от многих факторов.

Частота дыхания в зависимости от возраста человека

В зависимости от возраста человека, частота дыхания меняется и составляет:

у только что родившихся – 60 вдохов / мин;
у годовалого младенца – 50 вдохов / мин;
у пятилетних детей – 25 вдохов / мин;
у 15-летних подростков – 12-18 вдохов / мин.

С возрастом человека, частота дыхания значительно не изменяется. Однако следует отметить, что у физически хорошо развитого человека частота дыхания уменьшается до 6-8 вдохов/мин.

При выполнении работы с физической нагрузкой, ускоряются физико-химические процессы в организме человека и возрастает потребность в большем количестве кислорода. Согласно этому, увеличивается частота дыхания, при значительной нагрузке может достигать 40 вдохов в минуту.

Однако следует помнить, что полностью используется жизненный объем легких только при частоте дыхания 15-20 вдохов/мин. При увеличении частоты дыхания возможность использования полной емкости легких уменьшается. Дыхание становится поверхностным.

При частоте дыхания 30 вдохов / мин., Емкость легких используется только на 2/3, а при 60 вдохов/мин. всего лишь на 1/4. Количество кислорода, поглощаемого человеком из воздуха при дыхании в единицу времени, называется дозой потребления кислорода. Доза потребления кислорода человеком, величина не постоянная и зависит от частоты дыхания и легочной вентиляции.

При увеличении физической нагрузки на организм человека, увеличивается частота дыхания и легочная вентиляция. Соответственно, растет доза потребления кислорода и увеличивается концентрация углекислого газа в выдыхаемом воздухе. Интересным свойством организма является то, что при вдыхании воздуха через нос в организм попадает на 25% больше кислорода, чем при вдыхании через рот.

Газообмен между атмосферным воздухом и альвеолярным пространством легких происходит в результате циклических изменений объема легких в течение фаз дыхательного цикла. В фазу вдоха объем легких увеличивается, воздух из внешней среды поступает в дыхательные пути и затем достигает альвеол. Напротив, в фазу выдоха происходит уменьшение объема легких и воздух из альвеол через дыхательные пути выходит во внешнюю среду. Увеличение и уменьшение объема легких обусловлены биомеханическими процессами изменения объема грудной полости при вдохе и выдохе.

Биомеханика дыхания. Биомеханика вдоха.

Рис. 10.1. Влияние сокращения диафрагмальной мышцы на объем грудной полости. Сокращение диафрагмальной мышцы при вдохе (пунктирная линия) вызывает опускание диафрагмы вниз, смещение органов брюшной полости вниз и вперед. В результате увеличивается объем грудной полости.

Увеличение объема грудной полости при вдохе происходит в результате сокращения инспираторных мышц: диафрагмы и наружных межреберных. Основной дыхательной мышцей является диафрагма, которая находится в нижней трети грудной полости и разделяет грудную и брюшную полости. При сокращении диафрагмальной мышцы диафрагма движется вниз и смещает органы брюшной полости вниз и кпереди, увеличивая объем грудной полости преимущественно по вертикали (рис. 10.1).

Увеличению объема грудной полости при вдохе способствует сокращение наружных межреберных мышц, которые поднимают грудную клетку вверх, увеличивая объем грудной полости. Этот эффект сокращения наружных межреберных мышц обусловлен особенностями прикрепления мышечных волокон к ребрам — волокна идут сверху вниз и сзади кпереди (рис. 10.2). При подобном направлении мышечных волокон наружных межреберных мышц их сокращение поворачивает каждое ребро вокруг оси, проходящей через точки сочленения головки ребра с телом и поперечным отростком позвонка. В результате этого движения каждая нижележащая реберная дуга поднимается вверх больше, чем опускается вышерасположенная. Одновременное движение вверх всех реберных дуг приводит к тому, что грудина поднимается вверх и кпереди, а объем грудной клетки увеличивается в сагиттальной и фронтальной плоскостях. Сокращение наружных межреберных мышц не только увеличивает объем грудной полости, но и препятствует опусканию грудной клетки вниз. Например, у детей, имеющих неразвитые межреберные мышцы, грудная клетка уменьшается в размере во время сокращения диафрагмы (парадоксальное движение).

Рис. 10.2. Направление волокон наружных межреберных мышц и увеличение объема грудной полости при вдохе. а — сокращение наружных межреберных мышц при вдохе поднимает нижнее ребро больше, чем опускает вниз верхнее. В результате реберные дуги поднимаются вверх и увеличивают (б) объем грудной полости в сагиттальной и фронтальной плоскости.

При глубоком дыхании в биомеханизме вдоха, как правило, участвует вспомогательная дыхательная мускулатура — грудино-ключично-сосцевидные и передние лестничные мышцы, и их сокращение дополнительно увеличивает объем грудной клетки. В частности, лестничные мышцы поднимают верхние два ребра, а грудино-ключично-сосцевидные — поднимают грудину. Вдох является активным процессом и требует расхода энергии при сокращении инспираторных мышц, которая затрачивается на преодоление эластического сопротивления относительно ригидных тканей грудной клетки, эластического сопротивления легко растяжимой легочной ткани, аэродинамического сопротивления дыхательных путей потоку воздуха, а также на повышение внутриабдоминального давления и возникающего при этом смещения органов брюшной полости книзу.

Читайте также: