Анатомічна будова системи органів дихання. Ср.

Дихальний апарат включає дихальні шляхи - носову порожнину, носоглотку, гортань, трахею, бронхи, що діляться на більш дрібні і які закінчуються бронхіолами й альвеолами з мережами кровоносних судин, що їх обплітають.

 

Легеневе дихання

 Дихання відбувається в декілька етапів.

1. Обмін повітрям між зовнішнім середовищем і альвеолами легень - атмосферне повітря при вдиху надходить в альвеоли, а частина альвеолярного повітря при видиху виділяється в зовнішнє середовище.

2. Власне легеневе дихання - газообмін між альвеолярним повітрям і кров'ю, що протікає через стінки альвеол і капілярів легень.

3. Зв'язування кисню гемоглобіном.

4. Транспорт кисню кров'ю.

5. Газообмін між кров'ю і тканинами організму.

6. Тканинне дихання.

7. Транспорт вуглекислого газу.

 

Повітря на шляху до легень проходить дихальні шляхи. Вони виконують в організмі ряд функцій:

1. Аналіз складу повітря, що надходить, (за рахунок наявних у носовій порожнині нюхових клітин).

2. Зігрівання або охолодження повітря (за рахунок розташованих у стінках дихальних шляхів кровоносних судин і щодо великої площі зіткнення повітря, що протікає, із поверхнями дихальних шляхів).

3. Зволоження повітря (за рахунок виділення слизу клітинами, що вистилають дихальні шляхи і секреторного епітелію дрібних залоз).

4. Очищення повітря від пилюки (за рахунок роботи миготливого епітелію і виділення слизу). Легень досягають тільки частки розміром 4 - 6 мкм. Частота биття війок складає 10 - 20 биттів у хвилину.

5. У верхніх дихальних шляхах знаходиться багато рецепторів, подразнення яких викликає захисні рефлекси – кашель, чхання, фиркання.

 

Механізм легеневого дихання

Рух повітря у легені та з легень у навколишнє середовище обумовлене зміною тиску у середині легень.

При вдиху атмосферне повітря надходить повітряносні шляхи в легені. При видиху повітря з підвищеним змістом СО₂ виводяться тим же шляхом у навколишнє середовище.

З трахеї повітря потрапляє до бронхів, що дихотомічно розгалужуються приблизно 23 рази. Площа поперечного перетину дихальних шляхів у міру розгалуження зростає більш ніж у 4, 5 тис. разів.

У респіраторній зоні легень два середовища – газове і рідинне – розмежоване тканинами, що утворюють шляхи, по яких рухається повітря (дихальні шляхи, альвеоли) і кров (капіляри малого кола кровообігу). Легенева паренхіма і ендотелій капілярів утворюють поверхню газообміну, або альвеоло – капілярний бар'єр. Його загальна площа досягає в коня – 500 м², у корови – 400 м². Для порівняння, у людини вона складає 80 м².

Зміна вмісту кисню та інших газів в легенях обумовлюється вентиляцією легень за рахунок дихальних рухів. Поширення газів йде по градієнту парціального тиску – від більших значень до менших.

Для здійснення вентиляції легень у більшості тварин існують дихальні м'язи, що здійснюють акт вдиху – інспірацію, та видиху – експірацію.

Вдих (інспірація).

Під час спокійного вдиху грудна клітка розширюється за рахунок скорочення дихальних м'язів: основних інспіраторних — діафрагми, зовнішніх міжребрових м'язів. Під час активного глибокого вдиху підключаються додаткові інспіраторні м'язи — деякі м'язи грудей, спини, м'язові волокна діафрагми скорочуються, купол діафрагми опускається і грудна порожнина збільшується, легені розширюються.

У ссавців вдих відбувається під негативним тиском, тобто у плевральній порожнині тиск є негативним, і в легені засмоктується повітря. Тиск повітря в альвеолах перед вдихом і на його початку дорівнює атмосферному, а зовні легень, у плевральній щілині під час вдиху, коли грудна клітка збільшується в об'ємі, тиск падає на 6-8 мм рт. ст. Цієї різниці тиску достатньо, щоб подолати опір еластичної тяги, легень, вони розтягуються, немовби присмоктуючись до внутрішньої поверхні грудної клітки. Об'єм легень при цьому зростає, а тиск у них стає нижчим від атмосферного, і повітря надходить у легені.

Видих (експірація).

Поверхня розслабленої діафрагми майже вдвічі більша від площі поперечного перерізу грудної клітки, тому під час видиху вона під тиском органів черевної порожнини випнута в грудну порожнину. Спокійний видих відбувається пасивно значною мірою під впливом гравітаційної сили: зовнішні міжреброві м'язи і діафрагма розслаблюються, грудна клітка звужується, розслаблена діафрагма випинається в грудну порожнину, об'єм якої зменшується. При активному видиху до його здійснення залучаються внутрішні міжреброві м'язи. Так само активний видих має місце і під час фізичних навантажень, коли до дихальних рухів залучаються допоміжні дихальні експіраторні м'язи: косий, прямий, поперечний м'язи живота, а також м'язи, що згинають хребет.

Еластичні волокна легеневої тканини, зменшуючи об'єм легень, відтягують їх разом з вісцеральною плеврою від пристінкової. Це й створює в герметичній плевральній порожнині у стані спокійного видиху негативний тиск 3-4 мм рт. ст., тобто він на 3-4 мм рт. ст. нижчий від альвеолярного, який у цей момент дорівнює атмосферному. Значення цієї негативності тиску і є мірою еластичної тяги легень. Під час видиху об'єм грудної порожнини зменшується, що зумовлює зменшення негативності плеврального тиску і спадання легень під впливом їх еластичної тяги.

Типи дихання

Розрізняють грудний, черевний і змішаний типи дихання. У першому випадку дихання здійснюється головним чином за допомогою м'язів грудної клітки. У диханні черевного типу переважну роль відіграють м'язи живота (косі, поперечний і прямий) і діафрагма. Черевний тип дихання є ефективнішим, оскільки скорочення діафрагми забезпечують більші зміни об'єму грудної порожнини, ніж скорочення міжребрових м'язів. Найсприятливішим для вентиляції легень є змішаний тип дихання

 

Всі дихальні м'язи не пов'язані з легенями. Передача відбувається пневматично завдяки плевральній порожнині, що оточує легені. Вони збільшують внутрішній об'єм грудної клітини, внутрішня поверхня якої покрита парієтальним листком плеври. Вісцеральний листок плеври щільно спаяний із тканню легень. Між цими двома листками знаходиться капілярна щілина (плевральна порожнина), заповнена плевральною рідиною.

Оскільки грудна клітина являє собою замкнутий простір, а легені сполучаються з атмосферою, то тиск у легенях у стані спокою дорівнює атмосферному. У плевральній порожнині тиск на 6 — 12, 5 мм рт. ст. нижчий. Це можна визначити, ввівши в плевральну порожнину голку, сполучену з манометром. При вдиху внутришньоплевральний тиск падає ще більше – у великих тварин до – 30 – 50 мм рт. ст.

Цей негативний тиск і сприяє пасивному слідуванню легень за рухами грудної клітки. Плевральна порожнина утворюється і розвивається у тварин у процесі онтогенезу. В плода легені щільно прилягають до грудної стінки і тільки після народження, у зв'язку зі зміною положення більш швидким ростом грудної клітини в порівнянні з тканню легень, утвориться різниця між обсягом грудної клітки і легень.

Негативний тиск у плевральній порожнині пояснюється еластичністю самих легень. Якщо проколоти грудну клітку і впустити зовнішнє повітря в плевральну порожнину, те легеня на стороні проколу спадає. Таке явище називається пневмотораксом. При двосторонньому пневмотораксі спадаються обидві легені, і дихання стає неможливим.

 

Вентиляція легень

Вентиляцією називають процес оновлення газового состава альвеолярного повітря під час вдиху і видиху. Інтенсивність вентиляції визначається глибиною вдиху і частотою дихальних рухів. Частота дихальних рухів в 4 – 5 разів менше за частоту скорочень серця.

Частота дихання в середньому за 1 хв

Тварина	Дорослі	Молоді
Коні	8 – 16	20 – 30
Велика рогата худоба	12 – 25	20 – 40
Вівці	12 – 16	20 – 40
Свині	10 – 18	15 – 20
Кролі	15 – 30	20 – 40

 

При оцінці вентиляції використовують такі показники:

Хвилинний об’єм дихання (Хв_об)

Хв_об = Д_об * n, де

Д_об – дихальний об’єм, тобто об’єм повітря, яке надійшло до легень за один вдих

n – кількість дихальних рухів за хвилину

Хвилинний об’єм дихання у коней у спокою 60 – 70 л (5 – 6*12). При легкій роботі хвилинний об’єм у коней зростає до 150 – 200 л, при тяжкий до 400 – 500 л.

Життєва ємність легенів (ЖЄЛ)

 

Резервний (або додатковий) об’єм вдиху – після глибокого вдиху можна вдихнути ще деяку кількість повітря

Резервний (або додатковий) об’єм видиху – повітря, яке можна видихнути після спокійного видоху.

 

Д зал (залишковий об’єм) – повітря, яке залишається у легенях навіть після смерті (легені ніколи не спадаються (роз тяжіння альвеол внаслідок негативного тиску у грудній клітині). Залишковий об’єм не входить до складу ЖЄЛ.

 

ЖЄЛ = Доб + Д дод.об. вд + Д дод.об. вид

Загальний об’єм легенів (ЗОЛ) = ЖЄЛ + Д зал 

 

Глибина дихання – об’єм повітря, яке надходить до легенів при кожному вдиху. Глибина дихання оборотно пропорційна частоті дихання.

Частота дихання – кількість вдихів за 1 хвилину.

При вдиху біля 70% повітря, що вдихається, безпосередньо надходить до легенів, а останні 25-30% не приймають участі у газообміні, тому що повітря залишається у верхніх дихальних шляхах.

Відношення повітря, що вдихається до альвеолярного повітря називається коефіцієнтом легеневої вентиляції.

Повітряності шляхи не приймають безпосередню участь у газообміні. Їх називають мертвим простором або анатомічно шкідливим.

На вентиляцію легень, точніше альвеолярну вентиляцію, впливають ще кілька чинників. Частина альвеол вентилюється, але з різних причин не отримує крові (не перфузується). Є також альвеоли, які перфузуються кров'ю, але не вентилюються внаслідок, наприклад, локального спазму бронхів. У таких випадках газообмін не відбувається, і тому такі альвеоли утворюють альвеолярний шкідливий (мертвий) простір . Останній разом з анатомічним шкідливим простором об'єднують під назвою дихального, або функціонального (фізіологічного), шкідливого простору . Якщо об'єм анатомічного шкідливого простору є відносно стабільним, то альвеолярний шкідливий простір може змінюватися в широких межах. Наприклад, під час фізичного навантаження або у разі гіпоксії він може зменшуватись практично до нуля, тобто ця частина функціонального шкідливого простору є своєрідним резервом на випадок необхідності збільшення газообмінної поверхні легень.

Крім того, через певні анатомічні причини легені вентилюються нерівномірно: верхівки легень вентилюються гірше, ніж середні й нижні частини. Це пов'язано переважно з обмеженою рухливістю ребер верхньої частини грудної клітки.

Альвеолярний газообмін — це тільки один бік справи, а другий її бік — кровообіг у капілярах легень, тобто перфузія легень. Ідеальним є випадок, коли обидва процеси — і вентиляція, і перфузія легень — кількісно узгоджуються, і тоді вентиляційно-перфузійне відношення дорівнює 1. Внаслідок різних анатомічних та функціональних причин певні ділянки легень чи групи альвеол вентилюються недостатньо або зовсім не вентилюються, а інші, навпаки, за нормальної вентиляції не перфузуються кров'ю. В усіх цих випадках вентиляційно-перфузійне відношення і газообмін в альвеолах порушені.

Вентиляція легень, як і перфузія, також є нерівномірною. Верхівка легень у зв'язку з малою рухомістю верхніх ребер вентилюється недостатньо або зовсім не вентилюється. І навпаки, нижні частки легень завдяки скороченням діафрагми вентилюються найкраще. Крім анатомічних чинників підтримання вентиляційно - перфузної рівноваги в легенях функціонують також локальні регуляторні механізми. Так, кровообіг у альвеолах, які не вентилюються, зменшується внаслідок звуження артеріол у відповідь на гіпоксію в альвеолах. Отже, в організмі існує чимало механізмів, спрямованих на підтримання оптимального вентиляційно-перфузійного співвідношення в легенях і на забезпечення газообміну в альвеолах, адекватного потребам організму.

Таким чином, у тварин (принаймні у ссавців) у стані спокою для газообміну використовується лише частина альвеолярної поверхні легень. Резервна поверхня використовується організмом у міру потреби. У разі фізичного навантаження чи емоційного напруження внаслідок підвищення тонусу симпатичної нервової системи судини малого кола кровообігу звужуються, тиск у легеневій артерії підвищується, що спричинює збільшення газообмінної поверхні, підвищення оксигенації крові і забезпечення потреб організму в кисні.

Крім того, є ще один чинник, який підвищує надійність газообмінної функції легень. Час перебування кожного еритроцита в легеневому капілярі, тобто в непрямому контакті з альвеолярним газом, коливається в межах 0, 3-0, 7 с. Однак вже через 0, 1-0, 3 с після того, як еритроцит потрапив у капіляр, він на 90 % насичується киснем. А це означає, що навіть за вдвічі більшої, ніж у спокої, швидкості руху крові в легеневих капілярах цілком достатньо часу для повноцінного газообміну.

Таким чином, кров у легенях, віддавши надлишок вуглекислого газу і насичившись киснем, надходить до тканин, де відбувається протилежний процес, також виключно за законами дифузії: артеріальна кров віддає тканинам кисень і отримує від них вуглекислий газ.

 

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться: