Безперервний і складний процес, що відбувається при вдиху-видиху, забезпечує надходження кисню в організм і виведення вуглекислого газу. Завдяки злагодженій роботі легенів і серця, підтримується сталість газообменной функції . Фізіологія дихання людини вивчає сукупність обмінних процесів в альвеолах, ритми і способи легеневої вентиляції.
Функції повітроносних шляхів
Дихальні шляхи являють собою трубки, по яких циркулює повітря. Вони діляться на верхні — ротова я носова порожнина, носоглотка, додаткові пазухи, і нижні — гортань, трахея, розгалуження бронхів.
В області гортані є голосова щілина, яка замикається при видиху і розширюється при вдиху. Трахея і великі бронхи завжди знаходяться у відкритому стані.
Фізіологія дихальних шляхів має на увазі безліч функцій і механізмів, які безперебійно насичують організм киснем:
- Забезпечення регулярної циркуляції повітря в легені і назад (кондуктивна функція).
- Очищення атмосферного повітря від сторонніх часток — пилу, алергенів, шкідливих хімічних сполук, патогенних микрорганизмов. Це відбувається за рахунок роботи війок миготливого епітелію. Більш ефективно при носовому диханні.
- Зігрівання повітря по ходу дихальних шляхів, забезпечується добре розвиненою кровоносної сіткою. При вдиху повітря в носі прогрівається до 35-36В ° C. Тут також відбувається регуляція температури. Якщо вдихаємо повітря гарячий, він охолоджується до 37В ° C.
- Зволоження повітря за рахунок ексудату, що виділяється слизової, слізних і бронхіальних залоз. Вологість 100% в дихальних шляхах — запорука правильної функціональності миготливого епітелію.
- Терморегуляція організму (продукція тепла, випаровування, конвекція).
- Генерація звуків. У передній частині голосової щілини розташовані голосові зв’язки, в задній частині просвіт щілини виконує функцію провідника повітря. Під час вдиху зв’язки коливаються і відтворюються звуки різної тональності і сили.
- Нюхова функція.
- Дихальні шляхи здатні змінювати обсяг повітря, який надходить в легені. При підвищенні тонусу гладких м’язів бронхів просвіт звужується, при розслабленні збільшується.
Значення легких в функції дихання
Основна функція легенів — участь в газообміні. Орган також регуліруетВ pHВ за рахунок виділення вуглекислого газу, підтримує водно-сольовий балансу організму.
Орган синтезує біологічно активні речовини, які впливають на процес згортання крові. Утворює захисний бар’єр від негативного впливу факторів навколишнього середовища.
Регуляція зовнішнього дихання
Значимість регуляції просвіту бронхів і зовнішнього дихання зводиться до таких принципів:
- забезпечення ритмічності дихання (воно повинно бути автономним, з правильною послідовністю вдихів і видихів);
- узгодженість ритмічності відповідно до зовнішніми обставинами (в стані спокою дихання поверхневе і уповільнене, при фізичних або емоційних навантаженнях — глибоке і часте), це принцип саморегуляції дихання;
- довільне керування диханням, узгодження дихального акту з промовою.
Нейрогуморальна регуляція
При управлінні дихальної функцією домінують нервові механізми. В їх основі лежить рефлекс — відповідна реакція центральної нервової системи на зовнішні або внутрішні подразники. Його основою є рефлекторна дуга, яка включає п’ять механізмів. Що повідомляє ланка, за яким імпульси йдуть від ЦНС до периферії — дихальні м’язи.
Основні рефлекси:
- Герінга-Брейера — підтримує ритмічність дихання, проявляється в стані загального наркозу, глибокого сну, в несвідомому стані, у новонароджених, коли відключені деякі механізми дихального центру довгастого мозку.
- Парадоксальний ефект Хеда — при нестабільній вентиляції часто альвеол збільшується в об’ємі. Це збуджує спеціальні рецептори, які викликають розширення легенів, а потім глибокий вдих.
- Регуляторні — забезпечують стабільність акту вдиху-видиху.
- Захисні — чхання, кашель. Рецептори реагують на їдкі хімічні сполуки, чужорідні тіла.
Природа дихальної активності і діяльності центру в головному мозку регулюється цілим комплексом механізмів — взаємодія нейронів довгастого мозку, кількісний вміст вуглекислого газу в крові, вплив пневмотаксіческого центру (сукупність нейронів стовбура головного мозку).
Види дихання і склад вдихуваного повітря
Дихання людини буває трьох видів:
- зовнішнє (легеневе);
- транспортування газів кров’ю;
- внутрішнє (тканинне).
Зовнішнє дихання — це надходження повітря з навколишнього середовища в бронхи і легені під час вдиху. Газообмін відбувається в два етапи. Спочатку вдихаємо повітря міняється місцями з вмістом альвеол. Потім з альвеол, насичений киснем газ проникає в капіляри легких.
У зовнішньому диханні беруть участь такі органи:
- верхні і нижні дихальні шляхи — носові ходи, гортань, трахея, бронхи;
- легкі;
- листки плеври;
- діафрагма;
- скелет і м’язова система грудної клітини.
Транспорт газів від легень до тканин здійснюється по кровоносному руслу. В судинах створюється спеціальне напруга — парціальний тиск на всьому шляху проходження газів (кисню з легенів в тканини, і вуглекислого газу з клітин в легені).
Склад повітря на різних етапах дихання
В дихальну систему з навколишнього середовища потрапляє атмосферне повітря. Його приблизний склад:
- азот — 80%;
- кисень — 16%;
- вуглекислий газ — 4%.
Альвеолярний повітря має свої відмінності. Тут різко знижується рівень кисню і збільшується об’єм вуглекислого газу.
Процентний вміст складових повітря в альвеолах:
- азот — 80%;
- кисень — 14%;
- вуглекислий газ — 6%.
Типи подихів
Існує три основних типи дихання — грудної, черевної і змішаний. Фізіологічною нормою є змішане дихання, коли в процесі в рівній мірі беруть участь діафрагма і черевна порожнина.
Обсяги та ємкості легенів
Об’єм легенів безпосередньо вказує на резервні можливості м’язів грудної клітки. Цей показник має важливе діагностичне тиск при виявленні важких патологій дихальної системи.
Легеневі обсяги:
- Дихальний обсяг (ДО) — повітря, який людина вдихає в спокійному стані. В середньому ДО становить 400-500 см 3 . Функції: безперебійна вентиляція, активну участь в газообміні, підтримання сталості альвеолярного наповнення.
- Резервний обсяг вдиху (РО вд.) — кількість повітря при максимальному наповненні легких (вдиху) після звичайного видиху. Він дорівнює 1500-3000 см 3 . За цими показниками можна визначити ступінь додаткового (резервного) розтягування легенів.
- Резервний обсяг видиху (РО вид.) — об’єм повітря, який людина здатна видихнути максимально після звичайного вдиху. В середньому цей показник дорівнює 1500-2000м 3 . Каже про ступінь постійного розтягування легенів.
- Остаточний Обсяг (ГО) — кількість повітря, яке залишається в грудній клітці після того, як людина максимально видихне. Він дорівнює 100-1500 м 3 .
З описаних вище обсягів виділяють легеневі ємності:
- Загальна ємність легень (ОЕЛ) — це все повітря в легенях, який залишається після глибокого вдиху (5000-6000 см 3 ). Відображає місткість органу.
- Життєва ємність легень (ЖЕЛ) — це цифра, яка відображає обсяг газів, які людина видихає після глибокого вдиху. У чоловіків показник дорівнює 4500-5000 см 3 , У жінок — 3500-4000 см 3 . По цифрах можна визначити ступінь розвиненості кісткового і м’язового апарату грудної клітини, її рухливість, еластичність і еластичність легеневої паренхіми. Параметр визначає потенційні можливості вентиляції дихальних шляхів. Він непостійний, і змінюється в залежності від віку людини. При регулярних тренуваннях ЖЕЛ зростає.
- Функціонально-залишкова ємність легень (ФОЕЛ) — обсяг газів, які залишаються в легенях після фізіологічного видиху в спокійному стані. Показник дорівнює 2500-300 см 3 .
Фізіологія дихальної системи і акт вдиху-видиху відбувається мимоволі. Це невідчутна для організму функція. Людина є єдиним живим організмом на планеті, який здатний усвідомлено управляти своїм диханням (затримувати при зануренні на глибину, під час діагностичних процедур) . У деяких ситуаціях це надає позитивний ефект на здоров’я, наприклад, при лікувальної дихальної гімнастики.