Как попадает воздух в легкие: Дыхательная система человека: как она работает?

Дыхательная система. Как работают легкие, бронхи, бронхиолы, альвеолы

Наше тело не может существовать без кислорода. Кислород из воздуха поглощается легкими, которые работают словно большие мехи конусовидной формы. Затем кислород попадает в кровь и разносится по всему организму. Кровь тогда насыщается углекислым газом, который выводится через легкие. И цикл возобновляется.

Легкие — это рыхлый губчатый орган.
Состоят они из двух частей: левого и правого легкого. Они заполняют
грудную полость и накрывают сверху сердце.

Мы
уже говорили, что каждую клетку тела можно сравнить с электростанцией.
Чтобы поддерживать жизнь, она должна постоянно вырабатывать энергию.
Для этого она окисляет (сжигает) водород. В результате образуется вода,
а выделившаяся энергия накапливается в молекулах АТФ.
Одновременно клетка разлагает углеродный каркас молекул питательных
веществ, и остается углекислый газ. Это значит, что клеткам нужно
потреблять кислород и выделять углекислый газ. С обеими задачами
справляется кровь. Она снабжает клетки тканей кислородом и забирает у них углекислый газ.

Воздух устремляется в легкие и выходит из них по разветвленной системе сосудов. Основу ее Бронхи образует канал толщиной с палец — трахея,
или дыхательное горло, которому не дают сомкнуться хрящевые кольца.
Оттуда по более узким ветвям — бронхам — воздух поступает в доли
легкого. Правое легкое состоит из трех долей, левое — только из двух.

Легкие похожи на виноградную кисть
с веточками — бронхами и бронхиолами и ягодами — альвеолами, 400 млн.
крохотных воздушных мешочков. Воздух то проникает в альвеолы,
то выходит из них. Если рассмотреть под микроскопом срез ткани легкого,
то видно, что стенки альвеол похожи на сетку с очень мелкими ячейками.

1. Трахея; 2. Бронхи; 3. Бронхиолы

Циркулируя по телу, кровь освобождается от углекислого газа и заново насыщается кислородом. Происходит это в легких. Легкие —
это орган, состоящий из двух частей: левого и правого легкого. Когда мы
дышим, воздух, пройдя через носовые ходы и очистившись от пыли и
бактерий, поступает в глотку, гортань, а затем вдыхательное горло, или
трахею, длиной примерно 15 см. На уровне 4 – 5-го грудных позвонков
трахея делится на два бронха. Каждый входит в легкое и ветвится на
мелкие бронхи, а они разветвляются на тонкие, 0,5 мм в диаметре, бронхиолы. Каждая оканчивается воздушными пузырьками, или альвеолами.
Общая площадь поверхности легочных пузырьков составляет около 100 кв.
м. Вся она плотно опутана капиллярами. Здесь, в легочных пузырьках,
лишь тончайшая стенка отделяет текущую по капиллярам кровь от воздуха.
Сквозь эти стенки гемоглобин красных кровяных телец насыщается
кислородом. Одновременно кровь очищается от углекислого газа — его
увлекает поток выдыхаемого воздуха.

Детальное строение легких

Легкие расположены по обе стороны от сердца и окружены
ребрами. Поднимающиеся и опускающиеся движения ребер позволяют легким
наполняться воздухом и опустошаться

Литры
воздуха

При каждом вдохе в легкие попадает от 0,4 до 0,7 л
воздуха. После выбрасывания воздуха обратно в бронхах остается 1 — 2 литра
резервного кислорода. У мужчины обычный дыхательный объем составляет 3,5 — 4,5
литров воздуха; у женщины — 2,7 -3,5 литров, а у профессионального спортсмена -
5 — 7 литров!
Чрезмерное употребление табака значительно ограничивает
дыхательный объем легких человека, и что еще серьезнее — может вызвать эмфизему
(постоянное патологическое расширение альвеол) или рак легких. Загрязнение
воздуха вредными газами, выбрасываемыми трубами заводов или транспортом,
способствует возникновению расстройств дыхательной системы.

Кислород жизненно необходим нашим клеткам

В кислороде нуждаются не только легкие. Он необходим
также и клеткам нашего тела: соединяясь с сахарами, которые мы потребляем, он
вызывает химическую реакцию, высвобождающую энергию. Без этой энергии наши клетки
не смогли бы выжить.

Основные дыхательные пути

• Нос: волоски на стенках ноздрей препятствуют проникновению в
  носовой проход частичек пыли, но пропускают воздух
• Глотка: верхний отдел этой полости пропускает воздух; через
  нижние ее части проходят жидкости и пища.
• Гортань: находящиеся в ней голосовые связки открываются,
  пропуская воздух, но закрываются для извлечения звука
• Трахея: широкая трубка, соединяющая гортань с бронхами
• Бронхи: расположены внутри легких и похожи на деревья из-за
  ответвлений тысяч мелких бронхиол

Пневмоторакс легких — что это такое? Симптомы, причины и лечение

Пневмоторакс – это избыточное накопление воздуха между плевральными листками, приводящее к кратковременному или длительному расстройству дыхательной функции легких и сердечно-сосудистой недостаточности.

Все случаи пневмоторакса можно отнести к одной из трех основных форм: ятрогенный (осложнение диагностических и лечебных манипуляций), травматический (имеется прямая связь с травматизацией костного аппарата грудной полости) или спонтанный пневмоторакс легкого (внезапное нарушение целостности висцерального плеврального листка).

В ситуации, когда полость плевры не имеет прямого сообщения с воздухом окружающей среды, объем воздуха, попавшего в момент травмы в одну или обе поевральные полости, остается на прежнем уровне, поэтому возникает закрытый пневмоторакс.

Открытый пневмоторакс развивается в случае, когда дефект между плевральной полостью и окружающей средой сохраняется, в результате чего воздух беспрепятственно как скапливается между листками плевры, так и удаляется из плевральной полости во время дыхательных движений.

Что это такое?

Пневмоторакс  — скопление воздуха или газов в плевральной полости. Он может возникнуть спонтанно у людей без хронических заболеваний лёгких («первичный»), а также у лиц с заболеваниями лёгких («вторичный») и искусственный пневмоторакс (введение воздуха в плевральную полость, приводящее к коллапсу поражённого лёгкого). Многие пневмотораксы возникают после травмы грудной клетки или как осложнение лечения.

Симптомы пневмоторакса определяются размером и скоростью поступления воздуха в плевральную полость; к ним относятся в большинстве случаев боль в груди и затруднённое дыхание. Диагноз в некоторых случаях может быть поставлен при физикальном обследовании, но иногда необходима рентгенография грудной клетки или компьютерная томография (КТ). В некоторых ситуациях пневмоторакс приводит к тяжёлой нехватке кислорода и снижению кровяного давления, прогрессируя при отсутствии лечения в остановку сердца; такое состояние называют напряжённый пневмоторакс.

Небольшой спонтанный пневмоторакс обычно разрешается самостоятельно, и лечение не требуется, особенно в случаях без сопутствующих заболеваний лёгких. При крупном пневмотораксе или при возникновении тяжёлых симптомов воздух может быть откачан с помощью шприца или наложением одностороннего дренажа Бюлау, вводимого для удаления воздуха из плевральной полости. Иногда необходимы хирургические меры, особенно если дренажная трубка неэффективна или возникают повторные эпизоды пневмоторакса. Если существует риск повторных эпизодов пневмоторакса, могут быть использованы различные методы лечения, например применение плевродеза (прилипание лёгких к грудной стенке). 

Классификация

Существуют различные виды пневмоторакса, которые разделены классификацией исходя из причин их появления, локализации и масштабности поражения. В зависимости от того, насколько пострадала легочная ткань и плевра, пульмонолог назначает план лечения и озвучивает прогноз.

В зависимости от масштаба поражения легочной ткани бывает:

1. Тотальный пневмоторакс (полный). Характеризуется полным пожатием легкого из-за выброса большого количества газа в плевральную полость.
2. Ограниченный пневмоторакс (частичный). Опадание органа дыхания неполное.

Если поражение находится на левой стороне, диагностируется левосторонний пневмоторакс, на правом легком — правосторонний пневмоторакс. Также существует двусторонний вид заболевания, который развивается из-за тотального поджатия двух легких одновременно и чреват стремительный гибелью пострадавшего.

Также заболевание подразделяется по причинам возникновения:

1. Травматический пневмоторакс. Такой вариант возможен при повреждении грудной клетки. Развивается в результате проникающего ранения (например, ножевого), а также вследствие травмы легочной ткани осколком ребра при открытом или закрытом переломе.
2. Спонтанный. Возникает из-за стремительного разрыва легочной ткани на фоне хронического заболевания или предрасполагающих факторов. Так, причиной первичного (идиопатического) пневмоторакса может становиться врожденная недостаточность плевральной ткани, сильный смех или резкий кашель, стремительное погружение на глубину, а также полет на самолете. Вторичный развивается из-за тяжелых болезней легких.
3. Искусственный. Создается намеренно под наблюдением грамотного специалиста для лечения некоторых болезней органов дыхания.

По сообщению с воздухом из окружающей среды:

1. Закрытый. Происходит разовое попадание небольшого количества воздуха в полость плевры, после чего его объем больше не меняется.
2. Открытый. Наблюдается визуальный дефект грудины, через которую при каждом вдохе происходит попадание воздуха в полость, а при выдохе – его выход. Процесс может сопровождаться слышимым хлюпаньем и бульканьем.
3. Клапанный. Имеет самые тяжелые последствия. Во время напряженного пневмоторакса при каждом вдохе происходит попадание воздуха в окололегочное пространство, однако выхода его наружу не наблюдается.

Каждое из состояний, вне зависимости от степени тяжести, требует тщательного осмотра врачом и проведения грамотного лечения. Это поможет максимально снизить риски возникновения рецидивов, а в некоторых случаях спасти жизнь пострадавшему.

Причины развития

В легком нет мышечной ткани, поэтому оно не может само себя расправлять, чтобы обеспечивать дыхание. Механизм вдоха следующий. В нормальном состоянии давление внутри плевральной полости отрицательное – меньше атмосферного. При движении грудной стенки грудная стенка расширяется, благодаря отрицательному давлению в плевральной полости ткани легкого «подхватываются» тягой внутри грудной клетки, легкое расправляется. Далее грудная стенка движется в обратном направлении, легкое под действием отрицательного давления в плевральной полости возвращается к исходному положению. Так у человека осуществляется акт дыхания.

Если в плевральную полость попадает воздух, то давление внутри нее растет, нарушается механика расправления легкого – полноценный акт дыхания невозможен.

Воздух может попасть в плевральную полость двумя путями:

• при повреждениях грудной стенки с нарушением целостности плевральных листков;
• при повреждениях органов средостения и легких.

Три основных составляющих пневмоторакса, которые создают проблемы, это:

• легкое не может расправиться;
• воздух постоянно подсасывается в плевральную полость;
• пораженное легкое отекает.

Невозможность расправления легкого связана с повторным поступлением воздуха в плевральную полость, закупоркой бронха на фоне ранее отмеченных заболеваний, а также в том случае, если плевральный дренаж был установлен неправильно, из-за чего он работает неэффективно.

Подсасывание воздуха в плевральную полость может проходить не только через образовавшийся дефект, но и через отверстие в грудной стенке, выполненное для установки дренажа.

Отек легкого может возникнуть как результат растяжения легочной ткани после врачебных действий, направленных на то, чтоб быстро возобновить отрицательное давление в плевральной полости.

Симптомы и первые признаки

Выраженность симптомов пневмоторакса зависит от причины заболевания и степени сдавления легкого.

Пациент с открытым пневмотораксом принимает вынужденное положение, лежа на поврежденной стороне и плотно зажимая рану. Воздух засасывается в рану с шумом, из раны выделяется пенистая кровь с примесью воздуха, экскурсия грудной клетки асимметрична (пораженная сторона отстает при дыхании).

Развитие спонтанного пневмоторакса обычно острое: после приступа кашля, физического усилия либо без всяких видимых причин. При типичном начале пневмоторакса появляется пронзительная колющая боль на стороне пораженного легкого, иррадиирующая в руку, шею, за грудину. Боль усиливается при кашле, дыхании, малейшем движении. Нередко боль вызывает у пациента панический страх смерти. Болевой синдром при пневмотораксе сопровождается одышкой, степень выраженности которой зависит от объема спадения легкого (от учащенного дыхания до выраженной дыхательной недостаточности). Появляется бледность или цианоз лица, иногда — сухой кашель.

Спустя несколько часов интенсивность боли и одышки ослабевают: боль беспокоит в момент глубокого вдоха, одышка проявляется при физическом усилии. Возможно развитие подкожной или медиастинальной эмфиземы – выход воздуха в подкожную клетчатку лица, шеи, грудной клетки или средостения, сопровождающийся вздутием и характерным хрустом при пальпации. Аускультативно на стороне пневмоторакса дыхание ослаблено или не выслушивается.

Примерно в четверти случаев спонтанный пневмоторакс имеет атипичное начало и развиваться исподволь. Боль и одышка незначительные, по мере адаптации пациента к новым условиям дыхания становятся практически незаметными. Атипичная форма течения характерна для ограниченного пневмоторакса, при незначительном количестве воздуха в полости плевры.

Отчетливо клинические признаки пневмоторакса определяются при спадении легкого более, чем на 30-40% . Спустя 4-6 часов после развития спонтанного пневмоторакса присоединяется воспалительная реакция со стороны плевры. Через несколько суток плевральные листки утолщаются за счет фибриновых наложений и отека, что приводит впоследствии к формированию плевральные сращений, затрудняющих расправление легочной ткани. 

Пневмоторакс — первая помощь во время приступа

Пневмоторакс — крайне тяжелый патологический процесс дыхательной системы, который может привести к необратимым процессам в организме и летальному исходу. Оказание первой помощи при приступе заболевания должно быть безотлагательным. Когда у пациента развивается резкий рецидив или острый приступ пневмоторакса, без врачебной помощи не обойтись, скорую помощь нужно вызывать сразу.

Как можно помочь пациенту? Если пневмоторакс вызван проникающим ранением грудной клетки, нужно закрыть рану, чтобы предупредить выход воздуха и крови из нее. Для этого используются тряпки или бинты с ватой. Чтобы воздух перестал выходить через рану, можно использовать пленку, которой закрывается отверстие. По возможности предметы, которые будут использоваться для перекрытия раны, нужно максимально дезинфицировать. Пленка должна перекрыть раневое отверстие герметично, в противном случае в такой повязке не будет никакого смысла.

Если произошел клапанный пневмоторакс, необходимо дать доступ кислороду путем легочной пункции. Но сделать это правильно, без ущерба здоровью может только человек с медицинским образованием или навыками проведения данной манипуляции. Пункция позволяет расправить легкое, предупредить сращение средостения и смещение внутренних органов.

Осложнения

Осложнения пневмоторакса – частое явление и встречается у половины заболевших:

1. Плеврит — это частое последствие пневмоторакса легкого. Он нередко сопровождается образованием спаек, что мешает нормальному расправлению легкого.
2. Средостение наполняется воздухом, что приводит к спазму сердечных сосудов.
3. Воздух поступает в подкожную клетчатку, так называемая подкожная эмфизема.
4. Кровотечение в плевральной области.
5. При длительном течении болезни, пораженное легкое начинает обрастать соединительной тканью. Оно съеживается, теряет эластичность, не в состоянии расправиться и после удаления воздушных масс из плевральной области. Это ведет к дыхательной недостаточности.
6. Отек легкого.
7. При обширной зоне поражения легочных тканей возможен смертельный исход.

Диагностика

Диагностика пневмоторакса основывается на данных, полученных при осмотре и обследовании больного. Перкуторно обнаруживается коробочный или тимпанический звук, распространяющийся до нижних ребер, смещение или расширение границ сердечной тупости. Пальпаторно определяется ослабление или отсутствие голосового дрожания. Дыхание ослаблено или не прослушивается.

Рентгенологическое исследование позволяет обнаружить зону просветления и смещение органов средостения, легочной рисунок отсутствует. Более детальное изображение можно получить с помощью компьютерной томографии. Дополнительными диагностическими методами являются: плевральная пункция с манометрией, видеоторакоскопия, исследование газового состава крови, электрокардиография.

При гемопневмотораксе и пиопневмотораксе проводят диагностическую пункцию для определения клеточного состава и наличия болезнетворных микробов.

Лечение пневмоторакса

Пневмоторакс – состояние, требующее неотложной помощи, которую окажут в стационаре. Лечат пневмоторакс хирурги и пульмонологи.  Открытый пневмоторакс требует герметичной повязки, клапанный – срочной пункции с удалением воздуха и дальнейшей операции по устранению всасывающего клапана.

В дальнейшем лечение в стационаре будет зависеть от причин пневмоторакса – это удаление воздуха, восстановление нормального давления внутри плевры, и ушивание ран, удаление отломков ребер, операции на легком и т.д.

С целью пресечения развития пневмоторакса повторно, проводят процедуру плевродеза – создания искусственных спаек в плевре с расправленным полностью легким.

Хирургическое вмешательство

При проникающем ранении в грудную полость (допустим, в условиях военных действий), после чего развивается пневмоторакс и происходит односторонняя утечка воздуха, появляется необходимость доврачебного вмешательства. Для этого были разработаны декомпрессионные иглы, которые при правильных манипуляциях производят откачивание поступающего в полость плевры воздуха, за счет чего давление может стабилизироваться. Так же разработаны специальные окклюзионные повязки (пленки), на клеящейся основе, которые приклеиваются даже к мокрой коже, создавая герметичное перекрытие в месте ранения и не позволяя давлению в грудной клетке сравняться с атмосферным.

Пневмоторакс в любом его проявлении требует хирургического вмешательства. К ним относятся такие виды процедур:

• Закрытый тип — при помощи пункции откачивают воздух из плевральной полости.
• Открытый тип — проводят торакоскопию или торакотомию с проверкой легочной ткани и плевры. Ушивают дефект, тем самым останавливают поступление воздуха в плевральную полость. Далее повторяют мероприятие как при закрытом типе.
• Клапанный пневмоторакс — проводят пункцию с помощью толстой иглы. После этого лечат хирургическим способом.
• Рецидивирующий пневмоторакс — удаляют его причины хирургическим путем. Зачастую проводят не обычную плевральную пункцию, а устанавливают дренажную трубку для откачивания воздуха.

Прогноз и профилактика

Обычно несложные проявления болезни не имеют неблагоприятных последствий для организма человека. Прогноз определяется степенью и размерами поражения органов дыхания. Чем быстрее будет оказана помощь, тем меньше вероятности усугубления состояния.

До 40% людей могут испытать рецидив. Обычно повторение происходит в период полугода после первого приступа.

Процентность смерти:

• ВИЧ-инфицированные — не более 25%.
• У людей с врожденным кистозным фиброзом, при развитии одностороннего пневмоторакса 5%. Двусторонний дает 25%.
• У людей с хронической обструктивной болезнью лёгких в среднем 5%.

Специальных медицинских мер по предупреждению возникновения пневмоторакса нет. Чтобы снизить риск развития тяжелой патологии, важно всегда своевременно обращаться за медицинской помощью при развитии заболеваний внутренних органов дыхательной системы. В особенности касается это бронхитов, астмы, воспаления легких.

Пациентам, которые перенесли пневмоторакс, необходимо внимательно относиться к своему здоровью. Исключаются тяжелые физические нагрузки. Раз в год необходимо проходить полное медицинское обследование, особое внимание уделяется рентгену грудной клетки и анализам крови и мокроты на туберкулез. При часто повторяющихся рецидивах единственным методом лечения пневмоторакса является проведение операции — торакоскопии.

Процесс дыхания — урок. Окружающий мир, 3 класс.

Дыхание — это сложный процесс, при котором из воздуха поглощается кислород, а выделяется углекислый газ.

Взрослый человек за одну минуту совершает в среднем \(15\)–\(17\) вдохов и выдохов. Вдох происходит, когда поднимается грудная клетка. При этом расширяются лёгкие, и в них поступает воздух. При выдохе, наоборот, грудная клетка сужается, сжимает лёгкие, и из них воздух выходит наружу.

При вдохе воздух попадает сначала в носовую полость, где он согревается и очищается. Внутри носа находятся маленькие волоски и слизь. Они задерживают частички пыли и грязи.

Затем воздух через носоглотку поступает в гортань и трахею. Трахея выглядит как трубка из плотных колец. От неё отходят два бронха.

Бронхи ветвятся на тонкие трубочки. На концах этих трубочек расположены лёгочные пузырьки, которые образуют лёгкие. 

Лёгочные пузырьки

Стенки пузырьков оплетены густой сетью тонких кровеносных сосудов. Когда свежий воздух при вдохе заполняет пузырьки, кровь забирает из него частицы кислорода, а отдаёт частицы углекислого газа. Затем происходит выдох, и оставшийся в лёгких воздух с углекислым газом выводится наружу.

Кровь движется по сосудам и разносит кислород от лёгких ко всем органам. Там она отдаёт кислород, забирает образовавшийся углекислый газ и опять возвращается в лёгкие.

Строение дыхательной системы человека – Российский учебник

Дыхательная система — совокупность органов, обеспечивающих поступление кислорода из окружающего воздуха в дыхательные пути, и осуществляющих газообмен, т.е. поступление кислорода в кровоток и выведение углекислого газа из кровотока обратно в атмосферу. Однако дыхательная система — это не только обеспечение организма кислородом — это еще и человеческая речь, и улавливание различных запахов, и теплообмен.

Органы дыхательной системы человека условно делятся на дыхательные пути, или проводники, по которым воздушная смесь поступает к легким, и легочную ткань, или альвеолы.

Дыхательные пути по уровню прикрепления пищевода условно делятся на верхние и нижние. К верхним относятся:

• нос и его придаточные пазухи
• ротоглотка
• гортань

К нижним дыхательным путям относятся:

• трахея
• главные бронхи
• бронхи следующих порядков
• терминальные бронхиолы.

Носовая полость — первый рубеж при поступлении воздуха в организм. На пути пылевых частиц встают многочисленные волоски, расположенные на слизистой полости носа, и очищают проходящий воздух. Носовые раковины представлены хорошо кровоснабжаемой слизистой и, проходя сквозь извитые носовые раковины, воздух не только очищается, но и согревается.

Также нос – орган, благодаря которому мы наслаждаемся ароматом свежей выпечки, или точно можем определить местонахождение общественного туалета. А все потому, что на слизистой верхней носовой раковины расположены чувствительные обонятельные рецепторы. Их количество и чувствительность генетически запрограммированы, благодаря чему парфюмеры создают запоминающиеся ароматы духов.

Проходя сквозь ротоглотку, воздух попадает в гортань. Как же получается, что пища и воздух проходят через одни и те же части тела и не смешиваются? При глотании надгортанник прикрывает дыхательные пути, и пища попадает в пищевод. При повреждении надгортанника человек может поперхнуться. Попадание еды в дыхательные пути требует немедленной помощи и может даже привести к смерти.

Гортань состоит из хрящей и связок. Хрящи гортани видны невооруженным глазом. Самый крупный из хрящей гортани — щитовидный хрящ. Его строение зависит от половых гормонов и у мужчин он сильно выдвигается вперед, формируя адамово яблоко, или кадык. Именно хрящи гортани служат ориентиром для врачей при проведении трахеотомии или коникотомии – операций, которые проводятся, когда инородное тело или опухоль перекрывают просвет дыхательных путей, и обычным способом человек не может дышать.

Дальше на пути воздуха встают голосовые связки. Именно проходя через голосовую щель и заставляя дрожать натянутые голосовые связки, человеку доступна не только функция речи, но и пение. Некоторые уникальные певцы могут заставить дрожать связки с частотой 1000 децибел и силой своего голоса взрывать хрустальные стаканы
(в России самым широким диапазоном голоса в пять октав обладает Светлана Феодулова — участница шоу «Голос–2»).

Через гортань и голосовые связки воздух поступает в трахею. Трахея анатомически делится на шейную и грудную части. Анатомическим ориентиром является яремная вырезка грудины.

Трахея имеет строение хрящевых полуколец. Передняя хрящевая часть обеспечивает беспрепятственное прохождение воздуха за счет того, что трахея не спадается. Сзади к трахее прилегает пищевод, и мягкая часть трахеи не задерживает прохождение пищи по пищеводу.

Дальше воздух по бронхам и бронхиолам, выстланным мерцательным эпителием, добирается до конечного отдела легких — альвеол. Легочная ткань, или альвеолы – конечные, или терминальные отделы трахеобронхиального дерева, похожие на слепо заканчивающиеся мешочки.

Множество альвеол формируют легкие. Легкие — парный орган. Природа позаботилась о своих нерадивых детях, и некоторые важные органы – легкие и почки – создала в двойном экземпляре. Человек может жить и с одним легким. Легкие расположены под надежной защитой каркаса из прочных ребер, грудины и позвоночника.

Биология. 9 класс. Человек. Методическое пособие. Вертикаль. ФГОС

Методическое пособие подготовлено к изданному в соответствии с ФГОС учебнику М.Р. Сапина, Н.И. Сонина «Биология. Человек. 9 класс». Пособие содержит подробные разработки уроков, включающие цели, основное содержание урока, планируемые результаты (личностные, метапредметные, предметные), необходимое для урока оборудование, а также изложение хода урока и дополнительную информацию для учителя. 
Купить

Функции дыхательной системы

Интересно, что легкие лишены мышечной ткани и сами дышать не могут. Дыхательные движения обеспечивает работа мышц диафрагмы и межреберных мышц.

Человек совершает дыхательные движения благодаря сложному взаимодействию различных групп мышц межреберных, мышц брюшного пресса при глубоком дыхании, а самая мощная мышца, участвующая в дыхании, – диафрагма.

Наглядно представить работу дыхательных мышц поможет опыт с моделью Дондерса, описанный на странице 177 учебника «Биология 9 класс» под редакцией Пономаревой И.Н.

Легкие и грудная клетка выстланы плеврой. Плевра, которая выстилает легкие, называется легочной, или висцеральной. А та, которая покрывает ребра, – пристеночной, или париетальной. Строение дыхательной системы обеспечивает необходимый газообмен.

При вдохе мышцы растягивают легочную ткань, как умелый музыкант меха у баяна, и воздушная смесь атмосферного воздуха, состоящая из 21% кислорода, 79% азота и 0.03% углекислого газа поступает по дыхательным путям к конечному отделу, где оплетенные тонкой сетью капилляров альвеолы готовы принять кислород и отдать отработанный углекислый газ из человеческого тела. Состав выдыхаемого воздуха отличается значительно бо´льшим содержанием углекислого газа – 4%.

Чтобы представить масштаб газообмена, только подумайте, что площадь всех альвеол человеческого организма примерно равна волейбольной площадке.

Чтобы альвеолы не слипались, их поверхность выстлана сурфактантом — специальной смазкой, содержащей липидные комплексы.

Терминальные отделы легких густо оплетены капиллярами и стенка кровеносных сосудов тесно соприкасается со стенкой альвеол, что позволяет содержащемуся в альвеолах кислороду по разнице концентраций, без участия переносчиков, путем пассивной диффузии поступать в кровь.

Если вспомнить основы химии, а конкретно – тему растворимость газов в жидкостях, особо дотошные могут сказать: «Ерунда какая, ведь растворимость газов с повышением температуры уменьшается, а тут вы рассказываете, что кислород отлично растворяется в теплой, почти горячей — примерно 38-39^°С, соленой жидкости».

И они правы, но забывают, что эритроцит содержит гемоглобин-захватчик, одна молекула которого может присоединить 8 атомов кислорода и транспортировать их к тканям!

В капиллярах кислород связывается с белком-переносчиком на эритроцитах и по легочным венам к сердцу возвращается насыщенная кислородом артериальная кровь.

Кислород участвует в процессах окисления, а клетка в результате получает необходимую для жизнедеятельности энергию.

Дыхание и газообмен – самые важные функции дыхательной системы, но далеко не единственные. Дыхательная система обеспечивает поддержание теплового баланса за счет испарения воды при дыхании. Внимательный наблюдатель замечал, что в жаркую погоду человек начинает чаще дышать. У людей, правда, этот механизм работает не так эффективно, как у некоторых животных, например у собак.

Гормональную функцию через синтез важных нейромедиаторов (серотонина, дофамина, адреналина) обеспечивают лёгочные нейроэндокринные клетки (PNE-pulmonary neuroendocrine cells). Также в легких синтезируются арахидоновая кислота и пептиды.

Комплект таблиц. Биология. 8-9 классы. Человек (12 таблиц)

Учебный альбом из 12 листов. Типы тканей. Головной мозг. Спинной мозг. Функции нервной системы. Строение и работа сердца. Связь кровообращения и лимфообращения. Дыхание. Пищеварение. Строение почки. Строение и функции кожи. Строение и типы костей. Строение мышц. Восприятие. Органы чувств..

Купить

Регуляция

Казалось бы, что тут сложного. Содержание кислорода в крови снизилось, и вот она – команда для вдоха. Однако на самом деле механизм значительно сложнее. Ученые до сих пор не разгадали механизм, благодаря которому человек дышит. Исследователи лишь выдвигают гипотезы, и только некоторые из них доказываются сложными экспериментами. Точно установлено лишь то, что истинного водителя ритма в дыхательном центре, подобного водителю ритма в сердце, нет.

В стволе мозга расположен дыхательный центр, который состоит из нескольких разрозненных групп нейронов. Выделяют три основных группы нейронов:

• дорсальная группа — основной источник импульсов, которые обеспечивают постоянный ритм дыхания;
• вентральная группа — контролирует уровень вентиляции легких и может стимулировать вдох или выдох в зависимости от момента возбуждения.Именно эта группа нейронов управляет мышцами брюшного пресса и живота для глубокого дыхания;
• пневмотаксический центр — благодаря его работе происходит плавная смена выдоха вдохом.

Для полноценного обеспечения организма кислородом нервная система регулирует скорость вентиляции легких через изменение ритма и глубины дыхания. Благодаря отлаженной регуляции даже активные физические нагрузки практически не влияют на концентрацию кислорода и углекислого газа в артериальной крови.

В регуляции дыхания участвуют:

• хеморецепторы каротидного синуса, чутко реагирующие на содержание газов О₂ и СО₂ в крови. Рецепторы расположены во внутренней сонной артерии на уровне верхнего края щитовидного хряща;
• рецепторы растяжения легких, расположенные в гладких мышцах бронхов и бронхиол;
• инспираторные нейроны, расположенные в продолговатом мозге и варолиевом мосту (делятся на ранние и поздние).

Что ещё почитать?

Сигналы с различных групп рецепторов, расположенных в дыхательных путях, передаются в дыхательный центр продолговатого мозга, где в зависимости от интенсивности и продолжительности формируется импульс к дыхательному движению.

Физиологи предположили, что отдельные нейроны объединяются в нейронные сети для регуляции последовательности смены фаз вдоха-выдоха, регистрации отдельными типами нейронов своего потока информации и изменения ритма и глубины дыхания в соответствии с этим потоком.

Расположенный в продолговатом мозге дыхательный центр контролирует уровень напряжения газов крови и регулирует вентиляцию легких с помощью дыхательных движений, чтобы концентрация кислорода и углекислого газа была оптимальной. Регуляция осуществляется при помощи механизма обратной связи.

Какой путь проходит воздух во время вдоха и выдоха

Вдох и выдох

Вдох и выдох это движения грудной клетки, необходимые для дыхания. Поэтому их так и называют «дыхательные движения». Движения грудной клетки во время вдоха и выдоха происходят благодаря работе специальных дыхательных мышц.

Дыхательные пути

Благодаря дыхательным движениям воздух движется по дыхательным путям. У человека во время вдоха воздух проходит следующий путь:

• Нос;
• Носоглотка;
• Гортань;
• Трахея;
• Бронхи;
• Легкие.

При выдохе, воздух движется в обратном направлении по тому же пути. Сам процесс дыхания, то есть поступление кислорода в кровь, происходит только в легких. Остальные органы служат только для проведения воздуха. Человек может вдыхать не только носом, но и ртом. Но полезнее дышать носом, потому что в носовой полости воздух согревается и очищается от пыли и микробов. Далее через носоглотку воздух поступает в гортань. Здесь находятся голосовые связки, позволяющие нам издавать звуки и разговаривать.

Потом воздух проходит в трахею. Это трубка, которая состоит из хрящевых колец, ее длина до 15 см. Трахея так же очищает воздух, она может удерживать на своих стенках вредные вещества. Оканчивается трахея двумя более мелкими трубками, их называют бронхи. Каждый бронх входит в одно легкое и там многократно ветвится на еще более мелкие трубочки.

Таким образом, воздух достигает главного органа дыхания – легких. Легкие человека не одинаковы по размеру: левое меньше, чем правое. Грудная клетка надежно защищает легкие от повреждения.

Все мельчайшие веточки каждого бронха заканчиваются воздушным пузырьком, его называют аль­вео­лой. В легких здорового взрослого человека примерно три­ста мил­ли­о­нов аль­ве­ол, каждая из которых не больше булавочной головки. Каждая альвеола покрыта большим количеством капилляров — мелких кровеносных сосудов. Во время вдоха воздух, насыщенный кислородом переходит в кровь, а углекислый газ из кровеносных сосудов, наоборот, поступает в легкие. Далее по тому же пути воздух выводится наружу (бронхи-трахея-гортань-носоглотка-нос или рот).

ДЫХАНИЯ ОРГАНЫ | Энциклопедия Кругосвет

Содержание статьи

ДЫХАНИЯ ОРГАНЫ, группа органов, осуществляющая газообмен между организмом и окружающей средой. Их функция – обеспечение тканей кислородом, необходимым для обменных процессов, и выведение из организма диоксида углерода (углекислого газа). Воздух сначала проходит через нос и рот, потом через горло и гортань попадает в трахею и бронхи, а затем в альвеолы, где и осуществляется собственно дыхание – газообмен между легкими и кровью. В процессе дыхания легкие работают наподобие кузнечных мехов: грудная клетка попеременно сжимается и расширяется с помощью межреберных мышц и диафрагмы. Функционирование всей дыхательной системы координируется и регулируется с помощью импульсов, поступающих из головного мозга по многочисленным периферическим нервам. Хотя все звенья дыхательного тракта функционируют как единое целое, они различаются как по анатомическим, так и по клиническим характеристикам.

Нос и глотка.

Начало воздухоносных (дыхательных) путей составляют парные носовые полости, ведущие в глотку. Они образованы костями и хрящами, составляющими стенки носа, и выстланы слизистой оболочкой. Вдыхаемый воздух, проходя через нос, очищается от частиц пыли и согревается. Околоносовые пазухи, т.е. полости в костях черепа, называемые также придаточными пазухами носа, сообщаются с носовой полостью через небольшие отверстия. Околоносовых пазух четыре пары: гайморовы (верхнечелюстные), лобные, клиновидные и пазухи решетчатой кости. Глотка – верхняя часть горла – разделяется на носоглотку, расположенную над маленьким язычком (мягким нёбом), и ротоглотку – область позади языка.

Гортань и трахея.

Пройдя через носовые каналы, вдыхаемый воздух попадает через глотку в гортань, содержащую голосовые связки, и затем в трахею – неспадающуюся трубку, стенки которой состоят из незамкнутых хрящевых колец. В грудной клетке трахея разделяется на два главных бронха, по которым воздух поступает в легкие.

Легкие и бронхи.

Легкие – парные конусовидные органы, расположенные в грудной клетке и разделенные сердцем. Правое легкое весит примерно 630 г и разделено на три доли. Левое легкое весом около 570 г разделено на две доли. Легкие содержат систему разветвляющихся бронхов и бронхиол – т.н. бронхиальное дерево; оно берет начало от двух главных бронхов и заканчивается мельчайшими мешочками, состоящими из альвеол. Наряду с этими образованиями в легких имеется сеть кровеносных и лимфатических сосудов, нервы и соединительная ткань. Основная функция бронхиального дерева – проведение воздуха в альвеолы. Бронхи с бронхиолами, как и гортань с трахеей, покрыты слизистой оболочкой, содержащей реснитчатый эпителий. Его реснички переносят инородные частицы и слизь к глотке. Кашель также способствует их продвижению. Бронхиолы заканчиваются альвеолярными мешочками, которые оплетены многочисленными кровеносными сосудами. Именно в тонких стенках альвеол, покрытых эпителием, и происходит газообмен, т.е. обмен кислорода воздуха на углекислый газ крови. Общее количество альвеол составляет примерно 725 млн.

Легкие покрыты тонкой серозной оболочкой – плеврой, два листка которой разделены плевральной полостью.

Газообмен.

Для обеспечения эффективного газообмена легкие снабжаются большим количеством крови, поступающей по легочным и бронхиальным артериям. По легочной артерии из правого желудочка сердца притекает венозная кровь; в альвеолах, оплетенных плотной сетью капилляров, она насыщается кислородом и по легочным венам возвращается в левое предсердие. Бронхиальные артерии снабжают бронхи, бронхиолы, плевру и связанные с ними ткани артериальной кровью из аорты. Оттекающая венозная кровь по бронхиальным венам поступает в вены грудной клетки.

Вдох и выдох

осуществляются путем изменения объема грудной клетки, которое происходит за счет сокращения и расслабления дыхательных мышц – межреберных и диафрагмы. При вдохе легкие пассивно следуют за увеличением объема грудной клетки; при этом их дыхательная поверхность увеличивается, а давление в них уменьшается и становится ниже атмосферного. Это способствует поступлению воздуха в легкие и заполнению им расширившихся альвеол. Выдох осуществляется в результате уменьшения объема грудной клетки под действием дыхательных мышц. В начале фазы выдоха давление в легких становится выше атмосферного, что обеспечивает выход воздуха. При очень резком и интенсивном вдохе помимо дыхательных работают мышцы шеи и плеч, за счет этого ребра поднимаются значительно выше, и грудная полость увеличивается в объеме еще больше. Нарушение целости грудной стенки, например в случае проникающего ранения, может привести к попаданию воздуха в плевральную полость, что вызывает спадение легкого (пневмоторакс).

Ритмическая последовательность вдоха и выдоха, а также изменение характера дыхательных движений в зависимости от состояния организма регулируются дыхательным центром, который находится в продолговатом мозге и включает центр вдоха, ответственный за стимуляцию вдоха, и центр выдоха, стимулирующий выдох. Посылаемые дыхательным центром импульсы идут через спинной мозг и по выходящим из него диафрагмальным и грудным нервам и управляют дыхательными мышцами. Бронхи и альвеолы иннервируются ветвями одного из черепно-мозговых нервов – блуждающего.

Легкие работают с очень большим резервом: в состоянии покоя у человека используется лишь около 5% их поверхности, доступной для газообмена. Если функция легких нарушена либо работа сердца не обеспечивает достаточной скорости легочного кровотока, то у человека возникает одышка.
См. также АНАТОМИЯ СРАВНИТЕЛЬНАЯ; АНАТОМИЯ ЧЕЛОВЕКА.

БОЛЕЗНИ ОРГАНОВ ДЫХАНИЯ

Дыхание – очень сложный процесс, и нарушаться в нем могут разные звенья. Так, при закупорке дыхательных путей (вызванной, например, развитием опухоли или образованием пленок при дифтерии) воздух не будет попадать в легкие. При заболеваниях легких, таких, как пневмония, нарушается диффузия газов. При параличе нервов, иннервирующих диафрагму или межреберные мышцы, как в случае полиомиелита, легкие уже не могут работать наподобие кузнечных мехов.

НОС И ОКОЛОНОСОВЫЕ ПАЗУХИ

Синусит.

Околоносовые пазухи способствуют согреванию и увлажнению вдыхаемого воздуха. Выстилающая их слизистая оболочка составляет единое целое с оболочкой носовой полости. Когда входы в пазухи оказываются закрыты в результате воспалительного процесса, в самих пазухах может накапливаться гной.

Синуситы (воспаления слизистой оболочки пазух) в легкой форме часто сопровождают обычную простуду. При острых синуситах (в частности, при гайморите) обычно наблюдаются сильная головная боль, боли в лицевой части головы, жар и общее недомогание. Повторные инфекции могут привести к развитию хронического синусита с утолщением слизистой оболочки. Применение антибиотиков позволило снизить как частоту, так и тяжесть инфекций, поражающих околоносовые пазухи. При накоплении в пазухах большого количества гноя обычно проводят их промывание и устанавливают дренаж, чтобы обеспечить отток гноя. Поскольку в непосредственной близости от пазух находятся отдельные участки слизистой оболочки головного мозга, тяжелые инфекции носа и околоносовых пазух могут приводить к менингиту и абсцессу головного мозга. До появления антибиотиков и современных методов химиотерапии подобные инфекции часто заканчивались смертельным исходом.
См. также РЕСПИРАТОРНЫЕ ВИРУСНЫЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ; СЕННАЯ ЛИХОРАДКА.

Опухоли.

В носу и околоносовых пазухах могут развиваться как доброкачественные, так и злокачественные (раковые) опухоли. Ранними симптомами опухолевого роста служат затрудненное дыхание, кровянистые выделения из носа и звон в ушах. Учитывая локализацию подобных опухолей, предпочтительным методом терапии служит облучение.

ГЛОТКА

Тонзиллит

(от лат. tonsilla – миндалина). Нёбные миндалины представляют собой два небольших органа, по форме напоминающие миндальный орех. Они расположены по обе стороны от прохода из ротовой полости в горло. Миндалины состоят из лимфоидной ткани, их основная функция, по-видимому, ограничение распространения инфекции, попадающей в организм через рот.

Симптомами острого тонзиллита (ангины) служат боли в горле, затрудненное глотание, повышенная температура, общее недомогание. Подчелюстные лимфатические узлы обычно распухают, воспаляются и становятся болезненны при прикосновении. В большинстве случаев острый тонзиллит (ангина) легко поддается лечению. Удаляют миндалины лишь в случаях, когда они являются местом хронической инфекции. Неинфицированные миндалины, даже если они увеличены, не представляют опасности для здоровья.

Аденоиды

– разрастание лимфоидной ткани, расположенной в своде носоглотки, позади носового прохода. Эта ткань может настолько увеличиваться в размерах, что закрывает отверстие евстахиевой трубы, соединяющей среднее ухо и горло. Аденоиды возникают у детей, но, как правило, уже в подростковом возрасте уменьшаются в размерах и у взрослых совсем исчезают. Поэтому и инфицирование их чаще всего происходит в детском возрасте. При инфекции объем лимфоидной ткани увеличивается, и это приводит к заложенности носа, переходу на ротовое дыхание, частым простудам. Кроме того, при хроническом воспалении аденоидов у детей инфекция часто распространяется на уши, и возможно ухудшение слуха. В подобных случаях прибегают к хирургическому вмешательству или лучевой терапии.

Опухоли

могут развиваться в миндалинах и носоглотке. Симптомами служат затрудненное дыхание, боли и кровотечения. При любых длительных или необычных симптомах, связанных с функциями горла или носа, следует незамедлительно обратиться к врачу. Многие из подобных опухолей поддаются эффективному лечению, и чем раньше их диагностировать, тем больше шансов на выздоровление.

ГОРТАНЬ

В гортани расположены две голосовые связки, сужающие отверстие (голосовую щель), через которое воздух попадает в легкие. В норме голосовые связки движутся свободно и согласованно и не препятствуют дыханию. В случае болезни они могут отекать или становятся малоподвижными, что создает серьезную преграду для поступления воздуха.
См. также ГОРТАНЬ.

Ларингит

– воспаление слизистой оболочки гортани. Оно часто сопровождает обычные инфекции верхних дыхательных путей. Основные симптомы острого ларингита – хрипота, кашель и боль в горле. Большую опасность представляет поражение гортани при дифтерии, когда возможна быстрая закупорка дыхательных путей, приводящая к удушью (дифтерийный круп) (см. также ДИФТЕРИЯ). У детей острые инфекции гортани часто вызывают т.н. ложный круп – ларингит с приступами резкого кашля и затрудненного дыхания (см. также КРУП). Обычную форму острого ларингита лечат примерно так же, как и все инфекции верхних дыхательных путей; кроме того, рекомендуются ингаляции паром и покой для голосовых связок.

Если при каком-либо из заболеваний гортани дыхание становится настолько затрудненным, что возникает опасность для жизни, в качестве экстренной меры рассекают трахею, чтобы обеспечить поступление кислорода в легкие. Эта процедура называется трахеотомией.

Опухоли.

Рак гортани чаще развивается у мужчин старше 40 лет. Основным симптомом служит постоянная хрипота. Опухоли гортани возникают на голосовых связках. Для лечения прибегают к лучевой терапии или – если опухоль распространилась и на другие части органа – к хирургическому вмешательству. При полном удалении гортани (ларингэктомии) больному нужно заново учиться говорить, используя специальные приемы и приспособления.

ТРАХЕЯ И БРОНХИ

Трахеит и бронхит.

Болезни бронхов часто затрагивают прилежащую к ним легочную ткань, но существует несколько распространенных заболеваний, при которых поражаются исключительно трахея и крупные бронхи. Так, обычные инфекции верхних дыхательных путей (например, респираторные вирусные заболевания и синуситы) нередко «спускаются» вниз, вызывая острый трахеит и острый бронхит. Главные их признаки – кашель и выделение мокроты, но эти симптомы быстро проходят, как только острую инфекцию удается побороть. Хронический бронхит очень часто бывает связан с упорным инфекционным процессом в носовой полости и околоносовых пазухах.
См. также БРОНХИТ.

Инородные тела

чаще всего попадают в бронхиальное дерево у детей, но иногда это случается и у взрослых. Как правило, в качестве инородных тел оказываются металлические предметы (английские булавки, монеты, пуговицы), орехи (арахис, миндаль) или бобы.

При попадании в бронхи инородного тела возникают позывы на рвоту, удушье и кашель. В последующем, после того как эти явления прошли, металлические предметы могут довольно долго оставаться в бронхах, уже не вызывая никаких симптомов. В противоположность этому инородные тела растительного происхождения незамедлительно вызывают тяжелую воспалительную реакцию, часто приводящую к пневмонии и абсцессу легкого. В большинстве случаев инородные тела можно удалить с помощью бронхоскопа – инструмента в виде трубки, предназначенного для непосредственной визуализации (осмотра) трахеи и крупных бронхов.

ПЛЕВРА

Оба легких покрыты тонкой блестящей оболочкой – т.н. висцеральной плеврой. С легких плевра переходит на внутреннюю поверхность грудной стенки, где она называется париетальной плеврой. Между этими плевральными листками, которые в норме располагаются близко друг к другу, лежит плевральная полость, заполненная серозной жидкостью.

Плеврит

– воспаление плевры. В большинстве случаев он сопровождается накоплением в плевральной полости экссудата – выпота, образующегося в ходе негнойного воспалительного процесса. Большой объем экссудата препятствует расширению легких, что крайне затрудняет дыхание.

Эмпиема.

Плевра часто оказывается затронутой при легочных заболеваниях. При воспалении плевры между ее листками может накапливаться гной, и в результате образуется большая полость, заполненная гнойной жидкостью. Подобное состояние, называемое эмпиемой, обычно возникает вследствие пневмонии или актиномикоза (см. МИКОЗЫ). Плевральные осложнения – наиболее серьезные из всех осложнений легочных заболеваний. Ранняя диагностика и новые методы лечения легочных инфекций позволили значительно уменьшить их частоту.

ЛЕГКИЕ

Легкие подвержены разнообразным болезням, источником которых могут быть как воздействие окружающей среды, так и заболевания других органов. Эта особенность легких обусловлена их интенсивным кровоснабжением и большой площадью поверхности. С другой стороны, легочной ткани, по-видимому, присуща высокая сопротивляемость, поскольку, несмотря на постоянное воздействие вредных веществ, легкие в большинстве случаев сохраняют свою целость и нормально функционируют.

Пневмония

– это острое или хроническое воспалительное заболевание легких. Чаще всего оно развивается вследствие бактериальных инфекций (обычно пневмококковой, стрептококковой или стафилококковой). Особые формы бактерий, а именно микоплазмы и хламидии (последних раньше относили к вирусам), тоже служат возбудителями пневмонии. Некоторые виды патогенных хламидий передаются человеку птицами (попугаями, канарейками, вьюрками, голубями, горлицами и домашней птицей), у которых они вызывают пситтакоз (попугайную лихорадку). Возбудителями пневмонии могут быть также вирусы и грибки. Кроме того, причинами ее бывают аллергические реакции и попадание в легкие жидкостей, ядовитых газов или частичек пищи.
См. также ПНЕВМОНИЯ.

Пневмония, затрагивающая участки бронхиол, называется бронхопневмонией. Процесс может распространяться и на другие части легких.

В некоторых случаях пневмония приводит к разрушению легочной ткани и образованию абсцесса. При этом эффективна терапия антибиотиками, но иногда требуется хирургическое вмешательство.
См. также АБСЦЕСС.

Профессиональные болезни легких (пневмокониозы)

Профессиональные болезни легких (пневмокониозы) вызываются длительным вдыханием пыли. Мы постоянно вдыхаем частицы пыли, но только некоторые из них служат причиной легочных заболеваний. Наибольшую опасность представляют кремниевая, асбестовая и бериллиевая пыль.

Силикоз

– профессиональное заболевание каменотесов и шахтеров-угольщиков. Как правило, болезнь развивается лишь после нескольких лет контакта с пылью. Начавшись, она прогрессирует и после прекращения этого контакта. Больные страдают в основном одышкой, которая может привести к полной утрате работоспособности. У большинства из них в конце концов развивается туберкулез легких.

Асбестоз.

Асбест является силикатом волокнистой структуры. Вдыхание асбестовой пыли вызывает фиброз легочной ткани и увеличивает вероятность рака легких.

Бериллиоз.

Бериллий – металл, нашедший широкое применение в производстве неоновых ламп. Обнаружена болезнь легких, которая, по всей вероятности, вызвана вдыханием бериллиевой пыли. Эта болезнь представляет собой воспаление всей легочной ткани.

Пневмокониозы плохо поддаются лечению. Главным средством борьбы с ними остается профилактика. В некоторых случаях симптоматического улучшения удается достичь введением кортизона и его производных. Риск подобных заболеваний можно уменьшить хорошей вентиляцией, которая обеспечивает удаление пыли. В качестве профилактической меры следует периодически проводить обследование, включающее флюорографию.

Хронические и аллергические болезни.

Бронхоэктаз.

При этом заболевании мелкие бронхи сильно расширены и, как правило, инфицированы. Поражение может быть локализовано в одном участке или распространяться на оба легких.

Бронхоэктаз характеризуется главным образом кашлем и гнойной мокротой. Он часто сопровождается рецидивами пневмоний и мокротой с кровью. Острые рецидивирующие инфекции поддаются лечению антибиотиками. Однако полное выздоровление возможно лишь при лобэктомии – хирургическом удалении пораженной доли легкого. Если болезнь настолько распространилась, что операция уже невозможна, рекомендуют лечение антибиотиками и смену климата на более теплый.

Эмфизема.

При эмфиземе легкие утрачивают нормальную эластичность и постоянно остаются примерно в одном и том же растянутом положении, характерном для вдоха. При этом дыхание может быть в такой степени затруднено, что человек полностью утрачивает работоспособность.
См. также ЭМФИЗЕМА ЛЕГКИХ.

Бронхиальная астма

– аллергическое заболевание легких, которое характеризуется спазмами бронхов, затрудняющими дыхание. Типичные для этого заболевания симптомы – хрипы и одышка.
См. также АСТМА БРОНХИАЛЬНАЯ.

Опухоли легких

могут быть как доброкачественными, так и злокачественными. Доброкачественные опухоли встречаются довольно редко (лишь около 10% новообразований в легочной ткани).
См. также РАК; ТУБЕРКУЛЕЗ.

Что происходит с пылью, которую мы вдыхаем?

Организм имеет несколько защитных механизмов, включая слизь, реснички и лейкоциты, которые помогают организму в борьбе с вдыхаемыми инородными частицами.

Наша напряженная жизнь привела к тому, что наши умы одновременно заняты многими вещами. Однако наш организм не перестает выполнять жизненно важные процессы, необходимые нам для выживания. Даже не осознавая этого, наш организм постоянно осуществляет важные процессы. Одним из таких процессов является дыхание. Мы дышим, когда бодрствуем, работаем и даже когда спим. Мы все время дышим!

Повседневная жизнь подвергает нас воздействию различных атмосферных элементов. В воздухе вне здания содержится больше твердых частиц (микроскопических частиц твердых или жидких веществ, взвешенных в воздухе), чем в среднестатистическом жилом помещении. Более того, уровень содержания твердых частиц в атмосфере меняется в течение суток. Уровень пыли в воздухе намного ниже на рассвете.

Как наши главные органы дыхания — легкие — справляются с этой ситуацией? Изо дня в день наши легкие вдыхают воздух, содержащий большое количество твердых частиц. Что происходит с этими вдыхаемыми частицами пыли? Есть ли механизм для удаления этих частиц пыли? Да, действительно есть! Если бы у нас не было механизма для удаления инородных частиц, наши легкие, скорее всего, оказались бы двумя мешками, наполненными грязью. Только представьте, что бы случилось, если бы вы не избавились от грязи из пылесоса.

Чем же мы дышим?

Воздух, которым мы дышим каждый день, представляет собой смесь нескольких газов. Хотя именно кислород в первую очередь нужен нашему организму, мы вдыхаем и другие составляющие воздуха. Атмосфера Земли состоит из 78% азота и 21% кислорода. Остальные 1% воздуха состоят из других газов, таких как углекислый газ, метан, гелий, водород, аргон, криптон, неон и ксенон.

Однако это еще не все. Кроме газов, в атмосфере содержится много других компонентов. Воздух состоит из водяного пара, частиц пыли, спор и пыльцы. Эти крошечные частицы называются аэрозолями и происходят в основном из природных источников.

Воздух является транспортером для многих мельчайших частиц, а также содержит несколько крошечных форм жизни. Он состоит из крошечных микробных организмов, называемых биоаэрозолями. Эти биоаэрозоли остаются в атмосфере и могут переноситься ветром, дождем и даже когда мы чихаем!

Урбанизация привела к выбросу в воздух многих других неприродных компонентов. Сажа, дым, пыль и другие частицы попадают в атмосферу в результате человеческой деятельности. Загрязнение воздуха происходит, когда в атмосферу попадают вредные побочные продукты сжигания ископаемого топлива, выхлопные газы автомобилей и электростанций. Это основные причины, которые следует упомянуть, но многие виды человеческой деятельности допускают попадание вредных веществ в воздух, которым мы дышим.

Как пыль попадает в организм?

Пыль попадает в наши легкие так же, как и другие газы. Как было сказано выше, мы понимаем, что воздух — это смесь нескольких составляющих, что означает, что мы вдыхаем огромное количество этих частиц, даже не осознавая этого.

Когда мы дышим, этот воздух входит через нашу пару внешних ноздрей. Это ведет к носовой камере, которая затем ведет к носоглотке. Носоглотка-это часть глотки, которая обычно используется как для прохождения пищи, так и воздуха. Это открывается через голосовую щель области гортани в трахею. Трахея, более известная как дыхательное горло, представляет собой прямую трубку, простирающуюся до середины грудной полости. На 5-м грудном позвонке трахея делится на правый и левый первичные бронхи. В этот момент воздух входит в оба легких, поскольку воздушный канал расщепляется.

Каждый бронх претерпевает несколько делений, образуя вторичные и третичные бронхи и, наконец, очень тонкие конечные бронхиолы. Каждая бронхиола затем дает начало нескольким тонким, нерегулярно обнесенным стенками сосудистым мешочкам, похожим на альвеолы. Альвеолы окружены сетью капилляров.

Воздух поступает в альвеолярные мешочки и происходит обмен газами. Кислород из вдыхаемого воздуха поглощается капиллярами в обмен на углекислый газ. Этот углекислый газ, наряду с другими газами, проходит по тому же пути через дыхательные пути и попадает в атмосферу. В ходе этого процесса дыхания пыль может проникнуть и попасть в дыхательные пути.

Дыхательная система человека

Как дыхательные пути справляются с вдыхаемой пылью?

Теперь мы все должны понимать, что каждый день мы вдыхаем огромное количество загрязняющих веществ и инородных частиц. Это говорит о том, что наш дыхательный тракт борется с этими инородными частицами каждый раз, когда мы дышим, но дыхание — это быстрый процесс. Как организму удается держать эти внешние загрязняющие вещества под контролем?

Для этого у нас есть «слизь» и «реснички», чтобы помочь. Слизистая оболочка носа или дыхательных путей выстилает всю полость носа от ноздрей до трахеи. Бокаловидные клетки выделяют слизь, в то время как реснички представляют собой небольшие волосоподобные структуры, которые выступают из эпителия и выстилают слизистую оболочку носа.

При вдыхании через носовые камеры проникает воздух, содержащий газы и частицы пыли. На этом этапе самые большие частицы задерживаются нашими носовыми волосами и слизью. После этого более мелкие частицы попадают в глотку, где их снова задерживает слизь.

Если более мелкие частицы все еще попадают в трахею и бронхиолы, то эти частицы попадают в ловушку слизи. Бьющее движение ресничек создает движение, которое помогает отводить слизь из носового прохода в горло; с этого момента он либо выплевывается в виде мокроты, либо проглатывается и переваривается желудочными соками.

Некоторое количество воздуха вдыхается через рот, но нет причин для беспокойства, поскольку вдыхаемый изо рта воздух также должен проходить через глотку, которая имеет защитный слой слизистой оболочки.

Помимо того, что слизь просто задерживает инородные частицы, она состоит из важных компонентов, которые помогают бороться с этими частицами и уничтожать их. Слизь содержит важное антитело — IgA, которое способствует выведению токсинов и патогенных микроорганизмов, которые в противном случае проникали бы через поверхность слизистой оболочки.

Слизь также состоит из лизоцимов (ферментов, разрушающих бактерии), которые помогают в уничтожении патогенных микробов. Слизистый эпителиальный слой слизистой оболочки дыхательных путей постоянно изнашивается и заменяется клетками из подстилающего пролиферативного (регенеративного) слоя. Это делается для того, чтобы патогенные микробы, способные проникать в слизистые слои, регулярно отшелушивались.

Несмотря на интенсивную заботу, предпринимаемую организмом, чтобы остановить проникновение инородных частиц в систему, некоторые частицы все же находят свой путь к альвеолам. Поскольку основной целью альвеол является обмен газами, реснички и слизь в них не присутствуют.

Это происходит потому, что слизь слишком густая и замедляет обмен кислорода и углекислого газа, поэтому возникает необходимость в другом способе защиты.

В этот момент «альвеолярные макрофаги» прибывают, чтобы спасти положение. Это крупные фагоцитарные (способные поглощать вредные посторонние вещества) клетки. Альвеолярные макрофаги ищут отложившиеся частицы, а затем связываются с этими частицами, поглощают их, убивают всех, кто живет, и переваривают их. В случае инфекции или угрозы для легких нейтрофилы (защитные лейкоциты) рекрутируются для борьбы с инфекцией.

Очевидно, что в организме имеется несколько механизмов, предназначенных для удаления инородных веществ и частиц пыли, попадающих в организм при вдыхании. Так что в следующий раз, когда вы будете проходить мимо пыльного переулка или попадете под порывистый ветер перед штормом, помните, что в вашем теле все воины готовые к вступить в бой!

Основы функции легких

Основы функции легких

Основы функции легких

Введение

Понимание функции легких жизненно важно как для реаниматологов, так и для анестезиологов.
К сожалению, нормальная физиология легких чрезвычайно сложна, и это
в больных легких еще больше усложняется! Отсутствие умных и
хорошо запрограммированные суперкомпьютеры для моделирования нормальной физиологии легких, мы стремимся
полагаться на грубое упрощение. Отношения между нашими
современное понимание того, как функционируют легкие и что происходит на самом деле
возможно, похоже на взаимосвязь между счетом на пальцах и
продвинутая матричная алгебра! К сожалению, многие из плодотворных аналогий
которые мы используем, превратились в догму!

В большинстве учебников вы встретите огромное количество «законов», которые
кандидатам на экзамен, в частности, рекомендуется срыгивать, часто
с минимальным пониманием.Для справки, вот некоторые из них:

Базовые идеи

Атмосферный кислород возник как токсичный побочный продукт самого первого
фотосинтезирующие организмы, которые, возможно, были очень похожи на сегодняшние
сине-зеленые водоросли.Более умные организмы быстро научились использовать это
кислород, и минимизировать его токсические эффекты. Когда они, возможно, неразумно
решили отказаться от своей индивидуальности и сотрудничать, чтобы сформировать
многоклеточные организмы и перебрались на сушу, то их проблемы
действительно началось! Им требовалось:

1. Способы получения кислорода воздуха в больших количествах;
2. Способ транспортировки этого O ₂ на дальние кислородные
   голодные клетки;
3. Процессы удаления диоксида углерода, основные
   продукт метаболизма.

Все это более или менее адекватно выполняет плотно
переплетены сердечно-сосудистая и дыхательная системы. Дыхательная система
замечательный, эффективный насос для пропускания воздуха через капиллярный слой
легкого, где кислород перемещается в кровь и CO ₂ составляет
удален из крови. Неэффективные и склонные к сбоям сердечно-сосудистые заболевания
система берет на себя, наконец, распределяя кислород голодным кислородом
клетки по всему телу. Неэффективность, с которой это происходит
можно увидеть, если мы посмотрим на кислородный каскад , который документирует
изменения парциального давления кислорода от вдыхаемого воздуха до
митохондрия, в которой фактически используется кислород.Кислород движется вниз
градиент от парциального давления около 160 мм рт. ст. в атмосфере,
в митохондриях примерно до 4-20 мм рт. Шаги следующие:

Рассматривая их более подробно, мы находим:

1. Атмосферное давление на уровне моря составляет около 760 мм рт. Ст., А
   концентрация кислорода 20.95%. С помощью
   Закон Далтона мы вычисляем это сухим, вдохновенным
   воздух, парциальное давление кислорода 159 мм рт. К сожалению,
   воздух в легких на 100% насыщен водой. Мы должны
   переосмыслить! Если мы знаем, что парциальное давление водяного пара
   при 37 градусах Цельсия это 47 мм рт. ст., мы можем выяснить, что
   парциальное давление остальных газов составляет (760 — 47) мм рт. ст. Хорошо
   это барометрическое давление, исключающее давление водяного пара, назовем
   «сухое барометрическое давление» или P _Bdry .Еще раз применив закон Далтона, мы определяем, что вдохновленный
   PO ₂ , таким образом, фактически составляет 149 мм рт. Ст., Когда воздух
   полностью увлажняются в носу. Давайте сокращаем
   Вдохновленный PO ₂ до PiO ₂ . Но подожди немного ..

2. Кислород попадает в легкие! Это уменьшит
   количество кислорода в альвеолярном воздухе. Уменьшение будет
   быть напрямую связано с количеством поглощенного кислорода, и
   обратно пропорционально альвеолярной вентиляции.Другими словами,
   чем больше альвеолярная вентиляция, тем меньше эффект
   это поглощение кислорода на долю кислорода в альвеолярном воздухе.
   Это выражение
   «Универсальное альвеолярное уравнение воздуха».
   Мы говорим:

   
   альвеолярное РО2 ~
   P _Bdry * (FiO2 — фракционное поглощение O2)
   

   Где дробное поглощение O2 равно:
   Поглощение O2 / альвеолярная вентиляция

   Мы можем сокращать альвеолярное PO2 до P _A O2 .Таким образом:

   
   P _A O2 ~ P _Bdry *
   (FiO2 — поглощение O2 / альвеолярная вентиляция)
   

   Обратите внимание, что это только приблизительное значение — различия между вдохновленными
   объемы с истекшим сроком годности повлияют на оценку. Кроме того, если вы
   предположили, что P _A O2 колеблется с каждым вдохом, вы бы
   быть правильным, но это отклонение обычно составляет всего около 3 мм рт.

   (Есть
   более удобные способы оценки
   P _A O2, хотя многие из них довольно неточны!)

   Подставляя значения в вышеприведенное, мы можем получить что-то вроде:

   P _A O2 = (760-47) * (0.2095 — 250/5000)

   Где истинное барометрическое давление составляет 760 мм рт. Ст. — парциальное давление
   водяной пар при 37 градусах составляет 47 мм рт. ст., концентрация вдыхаемого кислорода составляет
   20,95%, потребление кислорода составляет 250 мл / мин, а
   альвеолярная вентиляция — 5 л / мин.
   Это дает нам P _A O2 около 114 мм рт. Мы несемся,
   неумолимо спускаться по кислородному каскаду!

3. У здорового молодого взрослого человека, дышащего воздухом, градиент от альвеолы
   до капилляра минимально — до 15 мм рт.У «нормальных» пожилых людей
   человек, это может подняться до 37 мм рт. (Одна удобная оценка этого
   градиент просто 4+ возраст / 4 мм рт. ст.)! У тяжелобольных это
   альвеолярная / артериальная разница кислорода может составлять сотни
   миллиметры ртутного столба. Тем не менее даже у нормальных молодых
   мы все же делаем небольшой шаг вниз, к артериальной
   парциальное давление кислорода ( P _и O2 ) около 100 мм рт.

   Еще одна полезная оценка PaO2 на уровне моря (у здоровых
   воздух для дыхания) дается как:

   PaO2 = 102 — 0.33 * (возраст в годах)

   Выражается в мм рт. Ст., И мы подчеркиваем, что
   пределы для этой оценки довольно широки: + — 10 мм рт.

4. Большое падение происходит на уровне тканей, где РО2 внутри
   митохондрии были оценены как минимум 4-20 мм рт. В некоторых
   В нормально функционирующих клетках это РО2 может даже упасть до 1 мм рт.

   Возможно
   это PO2, который наши древние одноклеточные предки впервые обнаружили
   что они могли бы эффективно использовать, и не было никакого давления (хех)
   впоследствии измениться, или, возможно, этот низкий PO2 является компромиссом, связанным
   к количеству капилляров, необходимых для поддержки тканей, но мы
   знаю одно, и это то, что мы могли бы использовать больший допуск
   маржа у тяжелобольных!

В следующих разделах мы рассмотрим, как некоторые из
Вышеупомянутые шаги были «доработаны» для достижения почти оптимальной функции.Наше первое соображение — это фактическая механика легких.

Легкое как воздушный насос низкого давления

• Введение
• Дополнительные механические свойства
  1. Сопротивление
  2. Эластичность легких
  3. Эластичность грудной стенки
• Объемы легких

Чудесно сложная архитектура легкого — следствие
одно: необходимость площади поверхности.У взрослого человека объем легких составляет
скажем, четыре литра подвергаются воздействию альвеолярной области от пятидесяти до одного
соток — сфера такого же объема имела бы площадь
всего 0,1м ² !

Введение в легкие: основы анатомии и механики

Дыхательные пути можно рассматривать как ветвистую древовидную структуру,
примерно с семнадцатью уровнями ветвления между трахеей и
респираторные бронхиолы. В среднем количество
веток удваивается на каждом уровне, в итоге получается около 2 ¹⁷
респираторные бронхиолы, или их около 130 000.Некоторые власти
ввел понятие «первичная долька», то есть зона
снабжается одной из этих респираторных бронхиол первого порядка. Каждый
первичная долька содержит около двух тысяч альвеол и составляет около 3,5 мм
в диаметре. Ветви внутри первичной дольки дают начало альвеолярному отростку.
протоки, которые, в свою очередь, выделяют альвеолы. Всего около
Двадцать три замысловатых уровня ветвления в дыхательном дереве!

Первичная долька FRC имеет объем около 23 микролитров, и
альвеолы ​​в среднем имеют диаметр около 200 мкм.Нас интересует, как попадает воздух и из этих первичных
дольки.

Примечательно, что диаметр альвеолы ​​был оценен с помощью
Поразительная точность преподобного Стивена Хейлза в 1731 году.

Мы не будем здесь обсуждать анатомию и физиологию верхних дыхательных путей.
который заслуживает отдельной страницы! Прежде всего отметим, что дыхательная
система очень эффективна в обеспечении движения воздуха — нормальное
на вдохе в объеме, скажем, 500 мл у взрослого требуется расширяющее давление ниже
3 см H ₂ 0, и это растяжение происходит очень быстро, со скоростью потока
литра в секунду или больше! Как это происходит?

Легкие двигаются в ответ на внешние силы — при нормальном вдохе.
эти силы — движение диафрагмы и движение грудной клетки.
стенка межреберными мышцами.Мягкое сопротивление противостоит этому движению. Эти
сопротивления бывают:

1. Фрикционное сопротивление потоку газа
2. Упругое сопротивление самих тканей.

Работа, необходимая для преодоления сопротивления трения, теряется, но
работа по преодолению упругого сопротивления тканей в значительной степени
хранятся в этих тканях, поэтому требуется так мало усилий, чтобы
выдох — значительная часть работы, которую мы проделали, направляя воздух в
легкие восстанавливаются, когда мы выдыхаем, и, таким образом, нормальный выдох в значительной степени
пассивный.

Полезная аналогия — рассмотреть легкое как пружину — если мы поместим энергию
в (растягиваем пружину) то объем увеличивается, а когда мы отпускаем
напряжение, объем снова уменьшается (пружина укорачивается). В
по аналогии с законом Гука, мы говорим, что:

где V — объем, а P — давление. Соответствие легкого
более или менее постоянная величина, связанная с изменениями объема и давления
т.е.
C = V / P

Мы видим, что если нормальное легкое имеет изменение объема на 500 мл, скажем, на 2 см
H ₂ 0 изменение давления, его податливость составляет 250 мл / см H ₂ 0.

Мы до сих пор не объяснили, почему так легко надуть нормальное легкое.
Вместо того, чтобы сразу же объяснять, отметим еще одну проблему. Рассмотреть возможность
следующая диаграмма двух соединенных альвеол:

Обратите внимание, что поверхностное натяжение в альвеоле составляет около 20 мН / м.
Если мы применим закон Лапласа к каждому из покрытых жидкостью
альвеолы ​​в свою очередь, то мы обнаруживаем заметное несоответствие в давлении
градиенты поперек стенок двух альвеол, альвеолы ​​А и альвеолы ​​В.
Это обязательно означает, что
воздух будет перемещаться из маленькой альвеолы ​​в большую, так как давление в
альвеолы ​​меньше — выше! Маленькая альвеола станет меньше,
большая станет больше, и так до тех пор, пока маленькая альвеола не схлопнется
полностью! Почему этого не происходит в реальной жизни?

И третья проблема! Поверхностное натяжение воды около 72 мН / м,
тем не менее, в альвеолах мы имеем очень низкие значения около 20 мН / м, как уже отмечалось.
над.

К счастью, ответ на все наши вопросы хотя бы частично
содержится одним словом: ПАВ ! Поверхностно-активное вещество, состоящее в основном из
дипальмитоил фосфатидилхолин с примесью фосфатидилглицерина
добавление, не только снижает поверхностное натяжение альвеолярной жидкости,
но он снижает поверхностное натяжение больше, чем альвеолярный радиус
уменьшается ! Также обратите внимание, что поскольку поверхностное натяжение снижено,
отрицательное давление в жидкости, выстилающей альвеолы, соответственно
уменьшилось, и, таким образом, может быть снижение давления рабочей жидкости
из сосудистой сети в альвеолы!

Кажется, что даже вышесказанное является значительным упрощением.На приведенной выше диаграмме мы рассматривали только две альвеолы, но помните, что
«первичная долька» имеет около двух тысяч соседних альвеол. Что будет
влияние частичного коллапса одной альвеолы ​​на окружающие альвеолы?
Неужто на них будет оказана тяга? Считается, что
наличие окружающих альвеол также важно для предотвращения коллапса
любой конкретной альвеолы.

Другие механические свойства

Мы знаем, что потоку воздуха препятствует сопротивление дыхательных путей, а также
эластические свойства легких и грудной стенки.Давайте рассмотрим эти
Подробнее:

1. Сопротивление воздушному потоку

   Устойчивость к воздушному потоку — главный фактор в работе
   дыхание. В любой системе поток может быть ламинарным или турбулентным.
   Анализ ламинарного потока намного проще, чем турбулентного.
   течь. К сожалению для нас, мы сталкиваемся с обоими
   дыхательная система. Турбулентный поток наблюдается при:

   • высокий расход
   • изменений диаметра
   • уголки
   • ответвительные трубы

   все они распространены в дыхательной системе.Турбулентность также во многом зависит от
   Число Рейнольда.

   Ламинарный поток регулируется
   Закон Пуазейля. Важно отметить, что уменьшение радиуса
   трубка увеличит сопротивление в шестнадцать раз.
   Обратите внимание, что при ламинарном потоке падение давления связано с
   к скорости потока, и поэтому мы можем говорить о «сопротивлении»
   трубки, независимо от потока. То есть:

   Падение давления Расход

   При турбулентном потоке падение давления зависит от
   квадратных расхода, и, таким образом, «сопротивление» будет меняться
   с потоком.При любом конкретном расходе изменение давления также
   относится к пятой степени радиуса (
   Уравнение Фаннинга).

   Со смесью турбулентного и ламинарного течения, давление
   падение определяется:

   P = k1 * расход + k2 * расход ²

   У человека есть удобное приближение:
   
   P =
   2,4 (расход) ^1,3 смH ₂ O.
   (Если вы работаете в кПа, то постоянный множитель
   около 0.24, а не 2.4).

   Дополнительные примечания

   1. Взаимосвязь между сопротивлением дыхательных путей и объемом легких
      Поскольку сопротивление дыхательных путей изменяется обратно пропорционально объему легких, различные
      маневры использовались для стандартизации сопротивления. Один из способов —
      во-первых, используйте «проводимость» (величина, обратная сопротивлению), а во-вторых
      разделите проводимость на объем легких, чтобы компенсировать влияние
      объема легких. Эта скорректированная проводимость называется «удельной
      проводимость », сокращенно SG _AW .
   2. Коллапс, связанный с потоком (динамическое сжатие дыхательных путей)
      Истечение обычно является пассивным действием — энергия передается
      эластичные компоненты легкого используются для облегчения выдоха. С
      принудительное выдыхание (например, при эмфиземе, когда разрушение
      легочная ткань снижает эффективность эластичных компонентов
      в достижении истечения срока действия), увеличение усилий не вознаграждается
      увеличение скорости потока. Это особенно заметно ближе к концу
      истечения срока, когда потоки имеют тенденцию сходиться на одной кривой,
      независимо от усилий.Причина такой конвергенции в том, что выдох
      поток ограничен «коллапсом, связанным с потоком». Градиент давления существует
      от дистальных альвеол (высокое давление) до проксимальных дыхательных путей (более низкое давление).
      Когда мы продвигаемся в более крупные дыхательные пути, давление падает до точки, где
      просветное давление в точности равно высокому внутригрудному давлению
      ( точка равного давления ). За пределами этой точки единственный фактор
      открытыми дыхательными путями является их внутренняя эластичность, которая
      преодолевать при достаточно высоком давлении, вызывая сужение дыхательных путей.
2. Упругие свойства легкого

   Выше мы сказали, что поведение легких аналогично поведению легкого.
   пружина — изменение давления сопровождается пропорциональным изменением
   в объеме. Можно ожидать, что, если мы протолкнем воздух в легкие и
   затем построить график изменения объема в зависимости от изменения давления, чтобы получить
   прямая линия. Это действительно более или менее то, что происходит по вдохновению,
   но что происходит по истечении срока? Рассмотрим следующий график, который показывает
   перепады давления, возникающие при изменении объемов воздуха, очень
   медленно вводится в легкое:

   Экспираторная ветвь кривой НЕ следует за инспираторной ветвью!
   Также обратите внимание, что по мере увеличения дыхательного объема петля расширяется!
   Что случилось? Для любого конкретного объема давление на
   Экспираторная кривая меньше, чем инспираторная.Эта
   потому что упругая отдача на выдохе всегда меньше, чем
   расширяющийся трансмуральный градиент давления, необходимый для раздувания легкого.
   Это проявление потери энергии и свойство, которое
   общий для всех органов, подчиняющихся закону Гука.

   Мы называем вышеуказанное свойство гистерезисом . Если мы медленно надуваем
   легкое, а затем просто оставьте его надутым, давление в легком
   экспоненциально упадет до значения примерно от 70 до 80% от начального
   ценность. Большая часть этого изменения завершается примерно через минуту.Мы называем
   податливость, рассчитанная на основе этого «конечного» давления, статическое давление
   Соответствие . Соответствующее соответствие, рассчитанное с использованием
   начальное, более высокое значение давления — это динамическое соответствие , и
   оно всегда будет ниже статической податливости.

   Помимо описанного выше упругого гистерезиса,
   легкие обладают другим поведением, зависящим от времени. Легкое кажется
   иметь «память» о своей недавней истории в этой вентиляции с низким объемом
   в течение определенного периода времени, как правило, приводит к снижению соблюдения.Эта
   уменьшение может быть отменено путем последующих глубоких вдохов (даже
   один глубокий вдох). Это было мотивацией для введения
   режим «вздох» для некоторых конструкций механических вентиляторов, концепция, которая
   попал в немилость, хотя некоторые предпринимают энергичные попытки
   повторно ввести такую ​​практику!

   Причины зависящей от времени эластичности легких.
   Есть много кандидатов, в том числе:

   • «Снятие напряжения». Это обычно наблюдается в некоторых
     материалы при растяжении, и считается важным в
     механизм гистерезиса в легких.
   • Перераспределение воздуха между различными альвеолярными единицами
     (с разными «постоянными времени»).
   • Изменение активности ПАВ при изменении объема!
   • Изменения объема легочной крови! (Скорее теоретический).
3. Упругие свойства грудной стенки

   Очень важно различать эластичные свойства
   легких и окружающей грудной стенки. Слишком часто врачи
   (особенно в отделениях интенсивной терапии) путают полное соответствие грудной клетки с
   растяжимость легких.Когда мы подойдем к обсуждению острого повреждения легких, мы будем
   видите, что именно давление, расширяющее альвеолу, имеет решающее значение
   в определении того, повреждаем ли мы легкое своей вентиляцией.
   Если мы возьмем кролика (например), закройте его грудную стенку
   в гипсе Парижа, а затем проветривают его с помощью высокого трансторакального
   давления, мы не обязательно будем оказывать высокое транс легочное
   давление на несчастное животное. Из нескольких исследований мы знаем, что
   смотрели на этот тотальный грудной
   податливость часто имеет мало отношения к податливости легких!

   Как разделить эластичность легких и грудной клетки?
   Для этого нам нужна некоторая мера внутриплеврального давления,
   то есть давление в «потенциальном» пространстве между плеврой.К сожалению, получить это непросто, и давление тоже меняется.
   с местом расположения преобразователя и позой испытуемого. В
   Самый простой способ измерить это давление — использовать
   внутриэзофагеальный баллонный катетер, как правильно расположенный пищеводный катетер
   баллон отражает внутриплевральное давление с «разумной» точностью.
   Для этой цели обычно используются баллонные катетеры с воздушным наполнением.

   Примечательно, что если грудная клетка открыта,
   легкие имеют тенденцию разрушаться, но грудная клетка будет иметь тенденцию
   расшириться до объема примерно на один литр больше, чем FRC (у взрослого).Интересно, что диафрагма тоже способствует этому сложному
   отношения, так как даже в расслабленном состоянии они имеют остаточный тон, который
   увеличивает функциональную остаточную емкость легких примерно на
   400 мл. (Этот тон отменяется во время наркоза)!

   Обратите внимание на взаимосвязь между полной грудной податливостью,
   податливость легких и податливость грудной клетки:

   1 / C _всего = 1 / C _легкое
   + 1 / C _{грудная клетка}

   Некоторые люди используют идею эластичности , где эластичность
   является обратной величиной соответствия.Затем мы можем добавить эластичности,
   вместо того, чтобы добавлять взаимные соответствия. Кажется ужасно
   вводить новые термины бессмысленно, за невозможность взять ответный!

   ---

   Региональные различия в вентиляции легких

   Вентиляция в легких наиболее сильна у основания, в
   вертикальное положение. Это, вероятно, в основном связано с вариациями внутриплеврального
   давление по мере продвижения от вершины к основанию — давление более отрицательное около
   вершина. По сути, это, вероятно, приводит к большему расширению вершин на
   FRC.Когда человек вдыхает, его основания легче расширять, так как эти
   менее вздуты, чем верхушки! Обратите внимание, что при меньших объемах легких
   Ситуация может быть обратной, при плохой вентиляции баз.

   ---

   Объемы легких

   Клиницисты особенно большое внимание уделяют объему легких, его подразделам,
   и отклонение объемов от нормального. Это странно, так как есть
   относительно мало свидетельств того, что изменения в объеме, даже довольно большие
   расстройства, являются последовательными предикторами клинического исхода в
   индивидуальный пациент, особенно в послеоперационном периоде.Физиологи (которые
   часто «расщепители» в глубине души) назвали различные составляющие общей
   емкость легких. На следующей диаграмме показаны изменения громкости (на
   вертикальная ось) от времени (на горизонтальной оси) как индивидуум
   дышит, вначале дыхательными объемами, а затем вдыхает и максимально выдыхает.
   являются:

   • FRC = Функциональная остаточная емкость
   • TV = Дыхательный объем
   • VC = жизненная емкость
   • RV = Остаточный объем
   • TLC = Общая емкость легких
   • ERV = резервный объем выдоха
   • IRV = резервный объем вдоха

   Обратите внимание, что простая спирометрия, очевидно, не может предоставить ни один из объемов
   которые включают ПЖ, остаточный объем, оставшийся в легких после максимального
   истечение срока.Нам нужны другие методы, чтобы найти TLC и FRC.

   Возможно ВО

.

Дыхательная система: факты, функции и заболевания

Дыхательная система человека — это совокупность органов, отвечающих за поглощение кислорода и удаление углекислого газа. Первичные органы дыхательной системы — это легкие , которые осуществляют этот газообмен, когда мы дышим.

Легкие работают с системой кровообращения , перекачивая богатую кислородом кровь ко всем клеткам тела. Затем кровь собирает углекислый газ и другие отходы и переносит их обратно в легкие, где они выбрасываются из организма при выдохе, согласно Американской ассоциации легких .

Человеческое тело нуждается в кислороде, чтобы поддерживать себя. По данным Национального института неврологических расстройств и инсульта , после пяти минут отсутствия кислорода клетки мозга начинают умирать, что может привести к повреждению мозга и, в конечном итоге, к смерти. [ Ох! 11 удивительных фактов о дыхательной системе ]

У людей среднее дыхание или частота дыхания в основном зависят от возраста. Согласно Stanford Children’s Health , нормальная частота дыхания новорожденного составляет от 40 до 60 раз в минуту и ​​может замедляться до 30-40 раз в минуту, когда ребенок спит.По данным Европейского респираторного общества , средняя частота дыхания в состоянии покоя у взрослых составляет от 12 до 16 вдохов в минуту и ​​от 40 до 60 вдохов в минуту во время упражнений.

Части дыхательной системы

Когда мы дышим, кислород поступает в нос или рот и проходит через пазухи, которые представляют собой полые пространства в черепе, которые помогают регулировать температуру и влажность воздуха, которым мы дышим.

Из пазухи воздух проходит через трахею, также называемую дыхательным горлом, в бронхи, которые представляют собой две трубки, по которым воздух поступает в каждое легкое (каждая из них называется бронхом).Бронхи выстланы крошечными волосками, называемыми ресничками, которые двигаются вперед и назад, разнося слизь вверх и наружу. Слизь — это липкая жидкость , которая собирает пыль, микробы и другие вещества, которые проникли в легкие и которые мы выделяем, когда чихаем и кашляем.

Бронхи снова разделяются, чтобы переносить воздух в доли каждого легкого. Согласно Американской ассоциации легких , правое легкое имеет три доли, в то время как левое легкое — только две, чтобы вместить место для сердца.Доли заполнены небольшими губчатыми мешочками, называемыми альвеолами, в которых происходит обмен кислорода и углекислого газа.

Из трахеи воздух поступает в бронхи, которые разделяются и достигают трех долей правого легкого и двух долей левого легкого. (Изображение предоставлено Shutterstock)

Стенки альвеол очень тонкие (около 0,2 микрометра) и состоят из одного слоя тканей, называемых эпителиальными клетками, и крошечных кровеносных сосудов, называемых легочными капиллярами.Кровь в капиллярах поглощает кислород и выделяет углекислый газ. Затем насыщенная кислородом кровь попадает в легочную вену. Эта вена переносит богатую кислородом кровь к левой стороне сердца, где она перекачивается во все части тела. Углекислый газ, оставшийся после крови, попадает в альвеолы ​​и выводится на выдохе.

Диафрагма, куполообразная мышца в нижней части легких, контролирует дыхание и отделяет грудную полость от брюшной полости.Когда воздух попадает внутрь, диафрагма сжимается и движется вниз , освобождая легкие для наполнения воздухом и расширения. Во время выдоха диафрагма расширяется и сжимает легкие, вытесняя воздух.

Инфографика о дыхательной системе. Щелкните изображение, чтобы увеличить. (Изображение предоставлено Росс Торо, участник Livescience)

Заболевания дыхательной системы

Заболевания и состояния дыхательной системы делятся на две категории: инфекции, такие как грипп , бактериальная пневмония и энтеровирусный респираторный вирус, и хронические заболевания, такие как астма и хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ).По словам доктора Нила Чейссона, практикующего легочную медицину в клинике Кливленда, от вирусных инфекций мало что можно сделать, кроме как позволить им идти своим чередом. « Антибиотики неэффективны в лечении вирусов, и лучше всего просто отдохнуть», — сказал он.

Для большинства здоровых людей наиболее распространенным респираторным заболеванием, с которым они могут столкнуться, является инфекция, по словам доктора Мэтью Экслина, пульмонолога и специалиста по интенсивной терапии в Медицинском центре Векснера при Университете штата Огайо.Кашель — первый симптом, который может сопровождаться повышением температуры тела. [ Общая наука о кашле и чихании ]

«Однако кашель может быть признаком хронических респираторных заболеваний, таких как астма, хронический бронхит или эмфизема», — сказал он. «При хроническом заболевании легких большинство респираторных заболеваний проявляются одышкой, первоначально возникающей при физической нагрузке, например, при ходьбе на значительное расстояние или подъеме на несколько лестничных пролетов».

Астма — это хроническое воспаление дыхательных путей легких, которое вызывает кашель, хрипы, стеснение в груди или одышку, по словам Тони Уиндерс, президента сети Allergy & Asthma Network.Эти признаки и симптомы могут усугубляться, когда человек подвергается воздействию их триггеров, которые могут включать загрязнение воздуха, табачный дым, заводские пары, чистящие растворители, инфекции, пыльцу, продукты питания, холодный воздух, упражнения, химические вещества и лекарства. По данным CDC, более 25 миллионов человек (или 1 из 13 взрослых и 1 из 12 детей) в Соединенных Штатах страдают астмой.

Кашель обычно является первым признаком респираторной инфекции. (Изображение предоставлено Shutterstock)

ХОБЛ , иногда называемое хроническим бронхитом или эмфиземой, является хроническим и прогрессирующим заболеванием, при котором поток воздуха в легкие и из легких уменьшается, что затрудняет дыхание.Согласно Американской ассоциации легких , со временем дыхательные пути в легких воспаляются и утолщаются, что затрудняет избавление от углекислого газа. По мере прогрессирования заболевания у пациентов возникает одышка, что может ограничивать активность. По данным CDC , более 15 миллионов американцев страдают от ХОБЛ.

Рак легких часто ассоциируется с курением, но болезнь может поражать и некурящих. Это второй по распространенности рак как у мужчин, так и у женщин, уступающий, соответственно, раку простаты и груди.Американское онкологическое общество оценивает , что в 2019 году в Соединенных Штатах будет около 228 150 новых случаев рака легких (116440 у мужчин и 111 710 у женщин) и около 142 670 смертей от рака легких (76 650 у мужчин и 66 020 у женщин). .

Дополнительные ресурсы:

Эта статья была обновлена ​​23 августа 2019 г. участницей Live Science Сарой Деруин.

.