16. Внешнее дыхание. Биомеханика вдоха и выдоха. Особенности внешнего дыхания у ребенка первого года жизни. Основные и вспомогательные дыхательные мышцы, половые различия форсированного дыхания.

Внешнее дыхание:

Дыхательные органы. Внешнее дыхание осуществляется через следующие органы: нос, носоглотку, трахею, бронхи, лёгкие и лёгочные альвеолы, а также 1-2 процента газообмена осуществляется через кожу и пищеварительный тракт.

Первым, поток входящего внутрь организма воздуха встречает носовая полость. Воздушная струя, поднимаясь кверху через носовые отверстия, проходит главной своей массой по среднему носовому ходу, после чего, направляется в носоглоточную полость. Проходя через носовую полость, воздух согревается, увлажняется и очищается.

Далее воздух идёт через носоглотку, гортань и попадает в трахею, она состоит из хрящевых полуколец, соединённых между собой волокнистой соединительной тканью. Далее трахея разветвляется на бронхи, а те в свою очередь на бронхиолы - более мелкие воздухоносные пути.

В отличие от трахеи, бронхи уже имеют в составе стенки мышечные волокна. Причём с уменьшением просвета мышечный слой становится сильнее развитым. Сокращение этих мышц вызывает не только сужение просвета бронхов, но и некоторое их укорочение, благодаря чему они участвуют в выдохе.

Воздух, пройдя путь по вышеописанным воздухоносным путям, очищенный и нагретый до температуры тела, попадает в альвеолы, смешивается с имеющимся там воздухом и приобретает 100% - ую относительную влажность.

Газообмен между внешним воздухом и кровью в лёгких происходит в основном в альвеолах, которых насчитывается свыше 700 миллионов. Воздух попадает в альвеолы благодаря изменению объёма лёгких из-за дыхательных движений грудной клетки. Так, при вдохе объём лёгких увеличивается, давление воздуха в них становится ниже атмосферного воздуха и последний засасывается в лёгкие.

При выдохе объём лёгких уменьшается, давление воздуха в них становится выше атмосферного и воздух из лёгких устремляется наружу. Чем интенсивнее осуществляются вдох и выдох, тем интенсивнее падение давления воздуха в лёгких при вдохе и повышение его при выдохе.

Биомеханика вдоха и выдоха:

Благодаря ритмически совершающимся актам вдоха и выдоха происходит обмен газов между атмосферным и альвеолярным воздухом, находящимся в легочных пузырьках. В легких нет мышечной ткани, поэтому активно они сокращаться не могут. Активная роль в акте вдоха и выдоха принадлежит дыхательным мышцам.

При вдохе сокращаются наружные межреберные мышцы и диафрагма. Межреберные мышцы приподнимают ребра и отводят их несколько в сторону, объем грудной клетки при этом увеличивается. При сокращении диафрагмы ее купол уплощается, это также ведет к увеличению объема грудной клетки. В глубоком дыхании принимают участие и другие мышцы груди и шеи. Легкие, находясь в герметически закрытой грудной клетке, пассивны и следуют во время вдоха и выдоха за ее движущимися стенками, так как при помощи плевры они приращены к грудной клетке. Этому способствует и отрицательное давление в грудной полости: отрицательным называют давление ниже атмосферного. В ходе развития грудная клетка растет быстрее, чем легкие, поэтому легкие постоянно (даже при выдохе) растянуты. Растянутая эластичная ткань легких стремится сжаться. Сила, с которой ткань легкого сжимается, противодействует атмосферному давлению. Вокруг легких, в плевральной полости, создается давление, равное атмосферному минус эластическая тяга легких. Таким образом вокруг легких создается отрицательное давление. За счет него в плевральной полости легкие следуют за расширившейся грудной клеткой; легкие при этом растягиваются. В растянутом легком давление становится ниже атмосферного, благодаря чему атмосферный воздух через дыхательные пути устремляется в легкие. Чем больше увеличивается при вдохе объем грудной клетки, тем больше растягиваются легкие и тем глубже вдох.

При расслаблении дыхательных мышц ребра опускаются до исходного положения, купол диафрагмы приподнимается, объем грудной клетки и легких уменьшается и воздух выдыхается наружу. В глубоком выдохе принимают участие мышцы живота, внутренние межреберные и другие мышцы.

Особенности внешнего дыхания у детей первого года жизни:

У детей раннего возраста ребра имеют малый изгиб и занимают почти горизонтальное положение. Верхние ребра и весь плечевой пояс расположены высоко, межреберные мышцы слабые. Поэтому у новорожденных преобладает диафрагмальное дыхание с незначительным участием межреберных мышц. Такой тип дыхания сохраняется до второй половины первого года жизни. По мере развития межреберных мышц и роста ребенка грудная клетка опускается вниз и ребра принимают косое положение. Дыхание грудных детей теперь становится грудобрюшным с преобладанием диафрагмального.

Основные и вспомогательные дыхательные мышцы, половые отличия форсированного дыхания:

Функционально дыхательные мышцы делят на инспираторные (основные и вспомогательные) и экспираторные.

Основную инспираторную группу мышц составляют диафрагма, наружные межреберные и внутренние межхрящевые мышцы;

Вспомогательные мышцы — лестничные, грудиноключично-сосцевидные, трапецевидная, большая и малая грудные мышцы.

Экспираторную группу мышц составляют абдоминальные (внутренняя и наружная косые, прямая и поперечная мышцы живота) и внутренние межреберные.

Важнейшей мышцей вдоха является диафрагма — куполообразная поперечнополосатая мышца, разделяющая грудную и брюшную полости. Она прикрепляется к трем первым поясничным позвонкам (позвоночная часть диафрагмы) и к нижним ребрам (реберная часть). К диафрагме подходят нервы от III—V шейных сегментов спинного мозга. При сокращении диафрагмы органы брюшной полости смещаются вниз и вперед и вертикальные размеры грудной полости возрастают.

Кроме того, при этом поднимаются и расходятся ребра, что приводит к увеличению поперечного размера грудной полости.

При ФОРСИРОВАННОМ вдохе вспомогательную роль играют все мышцы, прикрепленные к костям плечевого пояса, черепу, позвоночнику и способные поднимать ребра, - это грудино-ключично-сосцевидная, трапециевидная, обе грудные мышцы, мышца, поднимающая лопатку, лестничная мышца, передняя зубчатая мышца. Форсированный выдох также осуществляется с дополнительной затратой энергии:

При глубоком Форсированном дыхании увеличивается амплитуда движений диафрагмы (экскурсия может достигать 10 см) и активизируются наружные межреберные и вспомогательные мышцы. Из вспомогательных мышц наиболее значимыми являются лестничные и грудиноключично-сосцевидные мышцы.

Наружные межреберные мышцы соединяют соседние ребра. Их волокна ориентированы наклонно вниз и вперед от верхнего к нижнему ребру. При сокращении этих мышц ребра поднимаются и смещаются вперед, что приводит к увеличению объема грудной полости в переднезаднем и боковом направлениях. Паралич межреберных мышц не вызывает серьезных расстройств дыхания, поскольку диафрагма обеспечивает вентиляцию.

Лестничные мышцы, сокращаясь во время вдоха, поднимают 2 верхних ребра, а вместе сними всю грудную клетку. Грудинно-ключично-сосцевидные мышцы поднимают I ребро и грудину. При спокойном дыхании они практически не задействованы, однако при увеличении легочной вентиляции могут интенсивно работать.

Тип дыхания зависит от пола и рода трудовой деятельности.

У мужчин более выражен брюшной тип дыхания Жизненная емкость легких у мужчин составляет 3,5—4,8 л

У женщин – преимущественно грудной тип. Жизненная емкость легких у женщин — 3—3,5 л.

При смене положения тела (смена трудовой деятельности) тип дыхания может измениться.