Зовнішнє дихання: фізіологія, сутність, інтенсивність. Реферат

Фізіологія – наука про функції і процеси життєдіяльності організму загалом, його органів, тканин, клітин тощо. Назва науки походить від грецького physis – природа. Поряд із фізіологією існують її розділи. До них відносять фізіологію різних систем органів (кровообігу, травлення, виділення та ін.).

Фізіологія досліджує процес дихання, оскільки без дихання людина не може обійтися навіть 5 хвилин.

Диханням називається сукупність фізіологічних процесів, які забезпечують надходження кисню в організм, використання його тканинами для окислювально-відновних реакцій і виведення з організму вуглекислого газу.

Дихальна функція здійснюється за допомогою зовнішнього (легеневого) дихання, переносу О₂ до тканин і СО₂ від них, а також газообміну між тканинами і кров’ю.

Розрізняють грудний, черевний і змішаний типи дихання. Типи дихання виробляються і змінюються під впливом зовнішнього і внутрішнього середовища, особливо під впливом праці і спортивних вправ. Паталогічний подих виявляється звичайно у виді зміни глибини, частоти ритму і ритму дихання.

Сутність зовнішнього дихання

Зовнішній подих являє собою ритмічний процес, частота якого в здорової дорослої людини складає 16 – 20 циклів у 1 хв. Основна задача зовнішнього дихання полягає в підтримці постійної сполуки альвеолярного повітря – 14% кислого і 5% вуглекислого газу. (На відміну від альвеолярного повітря атмосферне повітря містить 20% кисню і 0.3% вуглекислого газу).

У людини зовнішнє дихання забезпечується трахеєю, бронхами, бронхіолами й альвеолами. Газообмін між легенями і навколишнім середовищем здійснюється за рахунок вдиху і видиху.

При подиху обсяг легень збільшується, тиск у них стає нижче атмосферного, і повітря виходить назовні.

Видих у спокійному стані здійснюється пасивно за рахунок ваги грудної клітки і розслаблення діафрагми.

Форсований видих відбувається внаслідок скорочень внутрішніх міжреберних м” язів, частково за рахунок м’язів плечового пояса і черевного преса.

Кількість повітря, який знаходиться в легенях після максимального вдиху – складає загальний обсяг легень, величина якого в дорослої людини дорівнює 4-6 л. У загальному обсязі легень прийнято виділяти чотири складових її компоненти: дихальний обсяг, резервний обсяг вдиху і видиху і залишковий обсяг.

Обсяг і ємність легень

Кожний дихальний цикл складається з вдиху і видиху. Здорова доросла людина при спокійному диханні вдихає близько 500 мілілітрів повітря. Ця кількість повітря називається дихальним обсягом. Після спокійного вдиху людина може вдихнути близько 1500 мол. повітря. Це так званий резервний обсяг вдиху.

Після спокійного видиху людина може видихнути ще близько 1500 мол. повітря. Це так званий резервний обсяг видиху. Резервний обсяг видиху, дихальний обсяг і резервний обсяг дихання, або максимальна кількість циркулюючого повітря – називається життєвою ємністю легень.

Однак навіть після найглибшого видиху в легенях залишається ще до 1500 мол. повітря – так званий залишковий обсяг. Сума дихального обсягу і резервного обсягу вдиху визначає інспіраторну потужність легень, а сума дихального обсягу і резервного обсягу видиху визначає експіраторну потужність легень.

Дихальний обсяг – це кількість повітря, що проходить через легені при спокійному вдиху (видиху) і рівне 400-500 мол. Резервний обсяг вдиху (1,5-3 л) складає повітря, якім можна вдихнути додатково після звичайного вдиху. Резервним обсягом видиху (1-1,5 л) називається обсяг повітря, що ще можна видихнути після звичайного видиху.

Залишковий обсяг (1-1,2 л) – це кількість повітря, що залишається в легені після максимального видиху і виходить тільки при пневмотораксі.

Сума дихального повітря, резервних обсягів вдиху і видиху складає життєву ємкість легень (ЖЕЛ), рівну 3,5-5 л; у спортсменів вона може досягати 6л і більше.

До складу дихального повітря входить так званий мертвий (шкідливий) простір (120-150 мол), утворене повітроносними шляхами (порожнини рота, носа, ковтки, гортані, трахеї і бронхів), що беруть участь у газообміні повітрям. Однак повітря, що заповнює цей простір, відіграє позитивну роль у підтримці оптимальної вологості і температури альвеолярного газу. У процесі газообміну між організмом і атмосферним повітрям велике значення має вентиляція легень, що забезпечує відновлення сполуки альвеолярного газу.

Інтенсивність вентиляції

Інтенсивність вентиляції залежить від глибини і частоти дихання.

Кількісним показником вентиляції легень служить хвилинний обсяг дихання, обумовлений як добуток дихального об’єму на число подихів у хвилину.

Легенева вентиляція забезпечується роботою дихальних м” язів. Ця робота зв’язана з подоланням еластичного опору легень і опору дихального потоку повітря (нееластичний опір). Видихувальне повітря складається із суміші альвеолярного і повітря шкідливого простору, по сполуці мало відрізняється від атмосферного. Тому видихуване повітря містить більше О₂ і менше СО₂ у порівнянні з альвеолярним.

Призначення легеневої вентиляції складається в підтримці відносної сталості рівня парціального тиску О₂ і СО₂ в альвеолярному повітрі. При атмосферному тиску 760 мм. рт. ст. р О₂ у ньому дорівнює 159 мм. рт. ст. і р СО₂ – 0,2 мм. рт. ст., а в альвеолярному повітрі – 102 мм. рт. ст. і 40 мм. рт. ст., відповідно. Характер легеневої вентиляції визначається градієнтом парціального тиску цих газів у різних відділах дихальних шляхів.

Один з фізіологічних параметрів оцінки стану апарату дихання – хвилинна вентиляція легень – кількість повітря, що проходить через легені протягом 1 хв. Величина хвилинної вентиляції легень різко зростає при фізичних і емоційних напругах, що порозумівається посиленням окисних процесів у тканинах при цих станах.

1. Основи фізіології/ За ред. Коваленко Р. В. -К., 2000.
2. Старушенко Л. І. Клінічна анатомія і фізіологія. – М., 1999.

Внутрішнє і зовнішнє дихання: опис, показники та функції

Доросла людина щохвилини робить від чотирнадцяти до двадцяти подихів, а діти, залежно від віку, в змозі робити до шістдесяти дихальних рухів за той же відрізок часу. Це безумовний рефлекс, який допомагає організму вижити. Його здійснення проходить за межами нашого контролю і розуміння. Зовнішнє і внутрішнє дихання між собою мають так зване повідомлення. Воно працює за принципом зворотного зв ‘язку. Якщо клітинам бракує кисню, то організм частішає дихання, і навпаки.

Визначення

Дихання – це складнорефлекторний безперервний акт. Він забезпечує сталість газового складу крові. Складається з трьох етапів або ланок: зовнішнє дихання, транспорт газів і тканинне насичення. Збій може статися на будь-якому з етапів. Він здатний привести до гіпоксії і навіть смерті. Зовнішнє дихання – це перший етап, на якому відбувається газообмін між людиною і навколишнім середовищем. Спочатку атмосферне повітря потрапляє в альвеоли. А на наступному етапі дифундує в кров для транспортування до тканин.

Механізм потрапляння кисню в кров заснований на різниці парціального тиску газів. Обмін відбувається за градієнтом концентрації. Тобто кров з високим вмістом вуглекислого газу легко приймає достатню кількість кисню, і навпаки. Одночасно суть тканинного дихання наступна: кисень з крові потрапить в цитоплазму клітини, а потім проходить через ланцюжок хімічних реакцій, званий дихальним ланцюгом. Зрештою, в периферичне русло надходить вуглекислий газ та інші продукти обміну.

Склад повітря

Зовнішнє дихання має сильну залежність від складу атмосферного повітря. Чим менше міститься в ньому кисню, тим рідше стають вдихи. У нормі склад повітря приблизно такий:

На видиху, співвідношення частин дещо змінюється. Вуглекислий газ підвищується до 4%, і настільки ж зменшується кисень.

Будова дихального апарату

Система зовнішнього дихання являє собою ряд трубок, з ‘єднаних між собою. До того, як потрапити в альвеоли, повітря проходить довгий шлях, щоб зігрітися і очиститися. Все починається з носових ходів. Вони є першим бар ‘єром для пилу і бруду. Волосини, розташовані на слизовій носі, утримують великі частинки, а близько розташовані судини зігрівають повітря.

Потім йде носо- і ротоглотка, після них – гортань, трахея, головні бронхи. Останні діляться на праву і ліву частки. Вони розгалужуються, формуючи бронхіальне дерево. Найдрібніші бронхіоли на кінці мають еластичний мішечок – альвеолу. Незважаючи на те що слизова вистилає всі повітроносні шляхи, газообмін відбувається тільки в самому їх кінці. Невикористаний простір називається мертвим. У нормі його розмір досягає до ста п ‘ятдесяти мілілітрів.

Дихальний цикл

У здорової людини дихання проходить у три етапи: вдих, видих і пауза. За часом весь цей процес займає від двох з половиною до десяти секунд і більше. Це досить індивідуальні параметри. Зовнішнє дихання багато в чому залежить від умов, в яких перебуває організм і від його стану здоров ‘я. Так, існують такі поняття, як ритм і частота дихання. Вони визначаються за кількістю рухів грудної клітини в хвилину, їх розміреності. Глибину дихання можна визначити, виміряючи об ‘єм видихуваного повітря або обхват грудної клітини на вдиху і на видиху. Процес досить простий.

Вдих здійснюється під час скорочення діафрагми і міжреберних м ‘язів. Негативний тиск, який створюється в цей момент, як би “засмоктує” атмосферне повітря в легені. При цьому грудна клітина розширюється. Видих є протилежною дією: мускулатура розслабляється, стінки альвеол прагнуть позбутися перерозв ‘язання і повернутися у вихідний стан.

Легенева вентиляція

Дослідження функції зовнішнього дихання допомогло вченим краще зрозуміти механізм розвитку значної кількості захворювань. Вони навіть виділили окрему галузь медицини – пульмонологію. Існує кілька критеріїв, за якими аналізують роботу дихальної системи. Показники зовнішнього дихання не є жорсткою величиною. Вони можуть варіюватися залежно від конституції людини, віку і стану здоров ‘я:

1. Дихальний обсяг (ДО). Це кількість повітря, яке людина вдихає і видихає в спокої. Норма – від трьохсот до семисот мілілітрів.
2. Резервний обсяг вдиху (РОВ). Це повітря, яке ще можна додати в легені. Наприклад, якщо після спокійного вдиху попросити людину глибоко вдихнути.
3. Резервний обсяг видиху (РОВд). Це обсяг повітря, який покине легені, якщо після звичайного видиху зробити глибокий. Обидва показники становлять близько півтора літра.
4. Залишковий обсяг. Це кількість повітря, яке залишається в легенях після глибокого видиху. Його величина – від тисячі до півтори тисячі мілілітрів.
5. Чотири попередні показники разом становлять життєву ємність легенів. У чоловіків вона дорівнює п ‘яти літрам, у жінок – трьом з половиною.

Легенева вентиляція являє собою весь обсяг повітря, який проходить через легені за одну хвилину. У дорослої здорової людини в спокої цей показник коливається в районі шести – восьми літрів. Дослідження функції зовнішнього дихання необхідне не тільки людям, які мають патології, а й спортсменам, а також дітям (особливо недоношеним новонародженим). Часто такі знання необхідні в реанімації, коли пацієнта переводять на ІВЛ (штучну вентиляцію легенів) або знімають з неї.

Типи нормального дихання

Функція зовнішнього дихання багато в чому залежить від типу процесу. А також від конституції і статі людини. За способом розширення грудної клітини можна виділити два типи дихання:

• Грудне, під час якого піднімаються ребра. Він переважає у жінок.
• Черевне, коли спливає діафрагма. Цей вид дихання більшою мірою притаманний чоловікам.

Існує ще змішаний тип, коли задіяні всі групи м ‘язів. Це показник індивідуальний. Він залежить не тільки від статі, але і від віку людини, так як рухливість грудної клітини з роками зменшується. Впливає на нього і професія: чим важча праця, тим більше переважає черевний тип.

Патологічні типи дихання

Показники зовнішнього дихання різко змінюються при наявності синдрому дихальної недостатності. Це не окрема хвороба, а лише наслідок патології інших органів: серця, легенів, надниркових, печінки чи нирок. Сидром проходить як в гострій, так і в хронічній формі. Крім того, він ділиться на типи:

1. Обструктивний. Задишка з ‘являється на вдиху.
2. Рестриктивний тип. Задишка з ‘являється на видиху.
3. Змішаний тип. Зазвичай є термінальною стадією і включає в себе два перших варіанти.

Крім того, існує кілька типів патологічного дихання, які не мають прив ‘язки до конкретного захворювання:

• Дихання Чейна – Стокса. Починаючи з поверхневого, дихання поступово поглиблюється і на п ‘ятий-сьомий вдих досягає нормальних показників. Потім знову стає рідкісним і неглибоким. Наприкінці обов ‘язково присутня пауза – кілька секунд без вдиху. Зустрічається у новонароджених, при ЧМТ, інтоксикації, гідроцефалії.
• Дихання Куссмауля. Це глибоке, галасливе і рідкісне дихання. Зустрічається при гіпервентиляції, ацидозі, діабетичній комі.

Патологія зовнішнього дихання

Порушення зовнішнього дихання зустрічається як при нормальному функціонуванні організму, так і в критичних ситуаціях:

1. Тахіпне – стан, коли частота дихання перевищує двадцять разів на хвилину. Буває як фізіологічне (після навантаження, в задушливому приміщенні), так і патологічне (при захворюваннях крові, лихоманці, істерії).
2. Брадипне – рідкісне дихання. Зазвичай поєднується з неврологічними захворюваннями, підвищенням внутрішньочерепного тиску, набряком мозку, комою, інтоксикацією.
3. Апне – відсутність або зупинка дихання. Може бути пов ‘язано з паралічем дихальної мускулатури, отруєнням, черепно-мозковою травмою або набряком мозку. Також виділяють симптом зупинки дихання уві сні.
4. Диспне – задишка (порушення ритму, частоти і глибини дихання). Зустрічається при надмірному фізичному навантаженні, бронхіальній астмі, хронічному обструктивному бронхіті, гіпертонічній хворобі.

Де необхідні знання про характеристики зовнішнього дихання?

Дослідження зовнішнього дихання необхідно проводити з діагностичною метою для оцінки функціонального стану всієї системи. У пацієнтів, які потрапляють до групи ризику, наприклад курців або працівників шкідливої промисловості, таким чином виявляють схильність до професійних захворювань. Для хірургів і анестезіологів стан цієї функції важливий при підготовці пацієнта до операції. Динамічне дослідження зовнішнього дихання проводиться для підтвердження групи інвалідності та оцінки працездатності в цілому. А також при диспансерному спостереженні хворих з серцевими або легеневими хронічними захворюваннями.

Види досліджень

Спірометрія – це спосіб оцінки стану дихальної системи за обсягом звичайного і форсованого видиху, а також видиху за 1 секунду. Іноді в діагностичних цілях проводять пробу з бронхолітиком. Суть її полягає в тому, що пацієнт спочатку проходить дослідження. Потім отримує інгаляцію ліків, які розширюють бронхи. І через 15 хвилин знову проходить дослідження. Результати порівнюються. Робиться висновок про зворотність або незворотність патології дихальних шляхів.

Бодіплетизмографія – проводиться для оцінки загальної ємності легенів і аеродинамічного опору дихальних шляхів. Для цього пацієнту необхідно вдихати повітря. Він знаходиться в герметичній камері. При цьому реєструється не тільки кількість газу, а й сила, з якою він вдихається, а також швидкість потоку повітря.