Кровообращение плода. У плода, как и у взрослого человека, имеются два круга кровообращения - большой и малый. Однако в период внутриутробного развития снабжение организма кислородом и питательными веществами происходит совсем не так, как у взрослых (цвет. табл. XIV).
Уже к концу первой недели развития эмбрион начинает внедряться в разбухшую слизистую оболочку матки. Ворсинки, которыми покрыта внедрившаяся в матку наружная оболочка эмбриона, разрастаются, частично разрушая кровеносные сосуды слизистой оболочки матки. В результате вокруг ворсинок образуются лакуны - пространства, заполненные материнской кровью. Она поступает сюда из артерий, через их поврежденные стенки, а оттекает по венам материнского организма.
В это же время в теле зародыша развиваются сердце и кровеносные сосуды. Сосуды образуются и в ворсинчатой части его наружной оболочки. Кровь зародыша по двум пупочным артериям течет к капиллярам ворсинок, оттекая от них по одной широкой пупочной вене. Кровь матери не смешивается с кровью зародыша, протекающей по сосудам ворсинок. Однако обмен веществ между кровью матери и кровью зародыша происходит очень интенсивно. Из лакун в кровь зародыша проникают питательные вещества и кислород, а из крови зародыша в лакуны поступают углекислота и другие продукты обмена.
Орган, образованный ворсинками наружной оболочки зародыша и слизистой оболочки матки, называется плацентой. Плацента осуществляет функции, которые после рождения выполняются органами дыхания, пищеварения и выделения. Плацента непрерывно растет и к концу беременности ее масса достигает 500-600 г. Окруженный оболочкой пучок сосудов, соединяющий плод с плацентой, превращается в пуповину - шнур, достигающий к концу беременности толщины пальца и длины 50-60 см.
Движение крови через плаценту представляет существенную часть большого круга кровообращения плода. Из плаценты через пупочную вену кровь поступает в нижнюю полую вену, и далее в правое предсердие. Отсюда кровь попадает в правый желудочек, а частично в левый через имеющееся у плода овальное отверстие между обоими предсердиями. Из правого желудочка кровь поступает в легочную артерию. Дальше возможны два пути: через легкие и по не существующему у взрослого человека широкому артериальному протоку, соединяющему легочную артерию с аортой. Понятно, что по этому, более легкому пути и устремляется основная масса крови, выбрасываемой правым желудочком.
Оба желудочка сердца выполняют одинаковую работу, нагнетая кровь в аорту: левый - непосредственно, правый - через артериальный проток. Иными словами, они сокращаются с одинаковой силой. Этим объясняется примерно одинаковая толщина мышечной стенки того и другого желудочка.
Изменения в кровообращении у новорожденного. Момент рождения - это резкий переход к новым, совершенно отличным от прежних условиям существования организма. Перерезка пуповины нарушает связь с материнским организмом, которая обеспечивала получение плодом питательных веществ, кислорода и освобождение от углекислоты и других продуктов жизнедеятельности. Тотчас же в организме новорожденного наступает кислородное голодание, иными словами, задушение, что ведет к общему сильному возбуждению, в частности к появлению первых дыхательных движений. Растяжение легких, наступающее при первом вдохе и сохраняющееся в течение всей жизни, способствует расширению легочных капилляров. К тому же сильно сокращаются кольцевые мышечные волокна, которые находятся в стенке артериального протока, соединяющего легочную артерию с аортой. В результате кровь из правого желудочка целиком или почти целиком направляется к легким, оттуда по легочным венам кровь поступает в левое предсердие и, заполняя его, давит на клапан овального отверстия между предсердиями, что препятствует попаданию крови из правого предсердия в левое. Таким образом, сразу же после рождения появляются условия, которые способствуют последовательному движению крови по большому и малому кругу.
Уже к концу внутриутробного периода развития артериальный проток начинает суживаться вследствие разрастания внутреннего слоя его стенки. После рождения, когда кровь практически перестает протекать по протоку, его сужение происходит еще быстрее, и через 6-8 недель просвет протока полностью зарастает. Постепенно зарастает и овальное отверстие путем прирастания к нему клапана, который в это время сильно увеличивается в длину и толщину. Окончательное закрытие овального отверстия происходит на 9-10-м месяце жизни, а иногда и значительно позднее. Нередко очень небольшое отверстие остается на всю жизнь, что не мешает нормальной работе сердца. Пупочные артерии и вена после перевязки пуповины также постепенно зарастают.
Рост и развитие сердца в грудном и дошкольном возрасте. Масса сердца новорожденного 20 г, что составляет примерно 0,6% массы тела. В течение первых полутора-двух лет масса сердца увеличивается в 3 раза. Однако общая масса тела растет еще быстрее, утраиваясь к концу первого года жизни. В результате к двум годам масса сердца составляет несколько меньше 0,5% общей массы тела. В последующие годы рост сердца, как и общий рост тела, замедляется, вновь усиливаясь лишь в 14-15 лет, что опять-таки соответствует увеличению общей массы тела.
В течение первого года жизни поперечник сердца относительно широк, а потому оно имеет округлую форму; широки устья отходящих от сердца сосудов; относительно велики предсердия, особенно правое. Интенсивный рост предсердий, в частности левого, продолжается примерно до полутора лет. В последующие годы объем предсердий и желудочков увеличивается в равной мере.
С возрастом в сердце происходят и другие изменения. Так, утолщаются волокна сердечной мышцы; за первые полтора года жизни в среднем диаметр их поперечника увеличивается с 6 до 9 мкм. В этот же период изменяется внутренняя структура волокон; становится хорошо заметна их поперечная исчерченность. Небольшое увеличение толщины волокон наблюдается и в последующие годы.
Клапаны, особенно расположенные между предсердиями и желудочками, также с возрастом изменяются. Ткань створок становится более плотной; изменяются расположение и количество мышечных выступов и сухожильных нитей.
Различие в силе сокращений правого и левого желудочков ведет к постепенному увеличению толщины левого желудочка (рис. 51). Уже к
шести месяцам жизни мышца левого желудочка толще мышцы правого в 1,5 раза, а к 4-6 годам - даже в 2 раза. Соответственно масса левого желудочка больше массы правого на 2-м месяце жизни на 60%, на 6-м - почти вдвое, а в 6-7 лет даже больше, чем вдвое.
В период роста сердце менее устойчиво по отношению к различным вредным воздействиям. Так, например, в условиях голодания у взрослых людей масса сердца если и уменьшается, то в очень малой степени. Масса детского сердца в тех же условиях значительно уменьшается.
Возрастные изменения частоты и силы сердечных сокращений. Количество крови, перекачиваемой сердцем, зависит как от частоты сердечных сокращений, так и от систолического объема, т.е. объема крови, выбрасываемой в аорту при каждом сокращении левого желудочка.
По мере роста сердца систолический объем крови увеличивается. Сердце новорожденного при каждой систоле выталкивает в аорту всего лишь 2,5 мл крови, а к концу первого года жизни систолический объем достигает 10 мл. Это объясняется увеличением притока крови к сердцу и растяжением желудочков при поступлении в них крови из сокращающихся предсердий. К концу 2-го года жизни систолический объем возрастает примерно на 4 мл, а в каждый последующий год - на 2 мл.
Частота сердечных сокращений в первые месяцы жизни 120-140 в 1 мин, к концу первого года жизни - 100-130, у детей 2-4 лет – 90-120, а 5-6 лет - 80-110 раз в 1 мин. В последующие годы частота сердечных сокращений продолжает понемногу снижаться.
Характерная особенность детского сердца - неустойчивость частоты и силы сердечных сокращений. Как показывают электрокардиограммы, сердечные циклы заметно отличаются друг от друга по их длительности, высоте зубцов и длительности интервалов между отдельными зубцами. Такая неравномерность сердечных циклов, в значительной мере связанная с изменчивостью функционального состояния водителя ритма, особенно резко выражена у детей первых двух лет жизни. В дошкольном возрасте она несколько снижается, а к 7-8 годам у некоторых детей сердечные сокращения становятся равномерными. У большинства же недостаточная равномерность сокращений остается до 14-15 лет.
Минутный объем крови, т. е. ее количество, выбрасываемое сердцем за 1 мин, в первый месяц жизни равняется в среднем 325 мл. При пересчете на 1 кг массы тела это составит около 100 мл. У годовалого ребенка минутный объем равен 1200 мл (около 120 мл на 1 кг массы), в 5 лет - 2000 мл (около 110 мл на 1 кг массы). У взрослого человека в среднем минутный объем равен 4000 мл (около 60 мл на 1 кг массы). Таким образом, минутный объем крови при пересчете на 1 кг массы тела очень высок у детей. Это объясняется тем, что в период роста организм нуждается в повышенном количестве кислорода.
Движение крови по сосудам
Артерии, капилляры, вены. По своему строению артерии, капилляры и вены сильно отличаются друг от друга (рис. 52). Толстая стенка артерий в основном состоит из гладкой мышечной и упругой эластической тканей. Такое строение артерий придает им большую прочность и упругость. Опыты показали, что крупные артерии выдерживают давление до 20 атм.
В аорте и других крупных артериях очень мало мышечных и много эластических волокон. В мелких артериях, наоборот, мало эластических и много мышечных волокон. Стенки капилляров в основном состоят из одного слоя плоских клеток. Такое же строение имеют мельчайшие вены, которые образуются путем слияния капилляров. Стенки более крупных вен относительно тонки, легко растягиваются и столь же легко спадаются; в них мало эластических волокон и слабо развит мышечный слой.
Давление крови в сосудах. Сердце, действуя подобно насосу, при каждом сокращении нагнетает в сосуды очередную порцию крови, создавая в них давление, необходимое, чтобы обеспечить ее продвижение по всему кровеносному пути. Под влиянием давления стенки крупных артерий растягиваются, вмещая в себя всю порцию крови, поступившей из сердца.
В промежуток между двумя сокращениями сердца ток крови из крупных артерий в мелкие не прекращается. Это объясняется тем, что эластичные стенки крупных артерий обладают весьма совершенной упругостью, т.е. по прекращении растягивания они возвращаются к исходному состоянию. Чем больше они растянуты, тем сильнее противодействуют растяжению, выдавливая избыток крови в единственно возможном направлении - в сторону более мелких артерий. Таким образом эластичность и упругость стенок крупных артерий обеспечивают непрерывность движения крови.
В любом участке сосудистой системы кровь течет от того места, где давление больше, к тому месту, где оно меньше. Иными словами, по пути тока крови давление всегда понижается, так как оно затрачивается на продвижение крови. Выше всего давление в крупных артериях, недалеко от сердца, а ниже всего - в крупных венах, приносящих кровь к сердцу (рис. 53).
В аорте и крупных артериях величина кровяного давления непрерывно меняется: при каждом сокращении сердца она скачкообразно возрастает, становясь максимальной к концу систолы желудочков. Затем оно снова снижается, становясь минимальным к началу следующей систолы желудочков. Разница между максимальным, или систолическим, и минимальным, или диастолическим, давлением составляет амплитуду кровяного давления, или пульсовое давление. Его определение очень существенно для суждения о работе сердца. Измеряется давление в миллиметрах ртутного столба (мм Hg).
У молодого взрослого человека, когда он спокойно сидит или лежит, систолическое давление в аорте и крупных сосудах большого круга кровообращения обычно равно 120 мм Hg, диастолическое - 70 мм Hg. Следовательно, пульсовое давление равно 50 мм Hg.
В малом круге кровообращения кровь встречает значительно меньшее сопротивление. Поэтому кровяное давление в легочной артерии относительно невелико, а именно около 20% аортального. Протекая по капиллярам, кровь преодолевает особенно большое сопротивление, которое создается трением крови о стенки узких сосудов, а потому здесь затрачивается значительная часть ее движущей силы. Здесь кровяное давление падает быстрее всего.
Пульс. В некоторых местах тела артерии легко прощупываются. Верным признаком, что под пальцами действительно находится артерия, служит ощущение ритмических толчков. Ритмическое содрогание артериальной стенки называется пульсом.
В артерии, сильно придавленной пальцем, движение крови прекращается, но тут же рядом, выше сдавленного места, т.е. ближе к сердцу, пульс продолжает ясно ощущаться. Это объясняется тем, что пульсовые толчки зависят не от изменений движения крови, а от внезапного повышения давления в артериях при каждом поступлении новой порции крови из желудочка в аорту. Пульсовые толчки передаются по всем артериям со скоростью, во много раз превосходящей скорость течения крови. Следя за пульсом, можно сосчитать число сердечных сокращений.
Движение крови по венам. В мелких венах кровяное давление едва достигает 10 мм Hg, в крупных - еще ниже. Следовательно, в венах кровь обладает незначительной движущей силой: большая часть ее движущей силы уже израсходована главным образом при прохождении мельчайших артерий и капилляров. Поэтому движение крови в венах находится в менее благоприятных условиях, чем в артериях. Особенно тяжелы условия движения крови в венах нижней половины тела, где она, поднимаясь вверх, преодолевает силу собственной тяжести.
Трудовые движения, ходьба, гимнастические упражнения и вообще всякая мышечная деятельность облегчают движение крови по венам, так как, сокращаясь, мышцы сдавливают податливые стенки проходящих вдоль них вен и выжимают кровь по направлению к сердцу, а расслабляясь, засасывают ее из более мелких вен. Двигаться в обратном направлении кровь не может, так как этому мешают клапаны, похожие на полулунные клапаны у начала аорты и легочной артерии. Такие клапаны имеются в венах повсюду (рис. 54). Таким образом, мышечная деятельность - постоянная и очень существенная вспомогательная сила, облегчающая движение крови по венам. При малоподвижном, сидячем образе жизни, а также неподвижном положении тела во время работы создаются неблагоприятные условия для оттока венозной крови. В этих случаях нередко развивается застой крови, что отражается на общем состоянии здоровья.
Скорость движения крови. Кровеносную систему можно рассматривать как трубку, многократно разветвляющуюся и образующую огромное множество очень коротких, но чрезвычайно узких рукавов, которые, снова сливаясь, превращаются в две широкие трубки. Через каждое поперечное сечение такой системы трубок всегда протекает одинаковое количество жидкости (рис. 55). В противном случае одни участки должны были бы запустевать, а другие переполняться, что явно невозможно.
У взрослого человека в среднем за 1 мин через аорту проходит 4000 мл крови. Площадь поперечного сечения аорты обычно не превышает 8 см2. Следовательно, на 1 см2 поперечного сечения за 1 мин приходится 500 мл крови. Такова примерно скорость прохождения крови через аорту.
По мере разветвления сосудов общая площадь их поперечного сечения непрерывно увеличивается. По приблизительным подсчетам, площадь сечения всех капилляров, вместе взятых, может достигать 8000 см2.
Следовательно, на 1 см2 сечения капиллярного русла приходится всего лишь 0,5 мл в 1 мин. Если принять во внимание чрезвычайно малый диаметр каждого капилляра (чаще всего 5-10 мкм), то нетрудно подсчитать, что на прохождение через него 1 мм3 крови потребуется несколько часов. Медленное течение крови по капиллярам облегчает переход кислорода и питательных веществ из крови в тканевую лимфу, а углекислоты и других продуктов обмена в обратном направлении - из лимфы в кровь.
По пути от капилляров к предсердию кровеносное русло постепенно суживается и скорость течения крови увеличивается.
Кровяное давление у детей. В течение всей жизни в строении сосудистой системы происходят весьма значительные изменения. У новорожденного стенки артерий очень тонки, почти не содержат мышечных волокон, но богаты эластическими волокнами. Диаметр артерий, особенно крупных, относительно велик и мало отличается от диаметра соответствующих вен, а потому примерно одинакова емкость артериального и венозного русла. Мелкие сосуды и капилляры относительно широки и расположены очень густо. Перечисленные особенности облегчают движение крови по сосудам. Поэтому сердце новорожденного ребенка работает с меньшим напряжением: систолическое давление – 70-75 мм Hg.
В первые месяцы жизни особенно широки сосуды верхней половины тела, которая, следовательно, получает больше крови. К началу второго года жизни в связи с усиленным ростом нижних конечностей и началом ходьбы диаметр сосудов нижней половины тела увеличивается. Значительная подвижность детей 2-3 лет, требующая доставки большого количества крови, влечет за собой увеличение ширины просвета сосудов и толщины их стенок. В частности, увеличивается количество гладких мышечных волокон в стенке артерий.
Изменения, происходящие в сосудистой системе, связаны с ростом, развитием и деятельностью отдельных органов. Сосуды не только растут в длину и в толщину - появляются новые мелкие кровеносные сосуды. Наряду с этим просветы некоторых сосудов зарастают, стенки их перерождаются. Таким образом происходит перераспределение сосудистой сети. Особенно легко разрушаются и заменяются новыми капилляры и мельчайшие артерии.
К концу первого года жизни в связи с интенсивным ростом тела и увеличением сосудистой системы систолическое давление возрастает до 80-85 мм Hg. В последующие годы оно изменяется очень медленно, достигая к 10-12-летнему возрасту 90-100 мм Hg.
Регуляция кровообращения
Обеспечение потребности организма в кислороде. В организме, в каждом органе тела, имеются запасы питательных веществ, но нет запасов кислорода. Поэтому доставка кислорода, осуществляемая органами кровообращения, всегда должна точно соответствовать меняющейся потребности организма. Изменение количества потребляемого организмом кислорода вызывает увеличение или уменьшение частоты и силы сердечных сокращений, а следовательно, минутного объема крови. Во время интенсивной физической работы минутный объем крови, поступающей из сердца в аорту, может повыситься в несколько раз.
При напряженной умственной деятельности значительно повышается потребление кислорода клетками мозга, тогда как в других органах, в частности мышцах, нужда в кислороде остается небольшой. Работа органов кровообращения была бы крайне неэкономной, если бы ради усиленной доставки кислорода одному органу увеличилось кровоснабжение всего организма. В действительности этого не происходит, так как путем изменения ширины просвета мелких артерий и капилляров всегда регулируется распределение крови между различными областями тела: сосуды работающих органов расширяются, а сосуды неработающих или слабо работающих суживаются.
Так, через расслабленную мышцу протекает мало крови, потому что большинство капилляров находится в спавшемся состоянии. Через усиленно работающую мышцу ток крови может увеличиваться в несколько десятков раз.
Расширение сосудов в одних участках тела влечет за собой их сужение в других участках. Вот почему после чрезмерно сытного обеда, когда значительно усиливается кровенаполнение брюшных внутренностей, мозг и мышцы получают меньше крови, трудно заниматься интенсивным физическим или умственным трудом. Надлежащее и постоянно меняющееся распределение крови между различными органами предохраняет сердце от чрезмерной работы, и организм получает возможность при всех условиях его деятельности обходиться всего лишь 4-5 л крови.
Нервная регуляция кровообращения. К нервным узлам сердца по блуждающему нерву, выходящему из продолговатого мозга, и по симпатическим нервам поступают импульсы, регулирующие частоту и силу сердечных сокращений. Блуждающий нерв замедляет и ослабляет сокращения сердца, а симпатические нервы, наоборот, учащают и усиливают их.
По ветвям симпатических нервов, подходящим ко всем кровеносным сосудам, поступают импульсы, которые вызывают сужение сосудов, а следовательно, уменьшение кровотока. При торможении симпатических нейронов или при чрезмерном их раздражении сосуды расширяются.
Регуляция кровообращения всегда носит рефлекторный характер и проявляется в ускорении или замедлении общего кровотока, т.е. изменении минутного объема крови, а также увеличении или уменьшении кровенаполнения отдельных органов или систем органов. Один из важнейших источников рефлекторного воздействия на сердце - изменение мышечной активности, особенно переход от состояния покоя к работе.
Большое значение имеют импульсы, идущие от коры больших полушарий. Так, перед началом спортивных состязаний наблюдаются условнорефлекторное учащение сердечных сокращений, расширение кровеносных сосудов преимущественно тех мышц, которые должны принять участие в предстоящей работе. Влиянием коры больших полушарий объясняется учащенное сердцебиение или, наоборот, «замирание» сердца, а также покраснение или побледнение лица при волнении или испуге. В зависимости от того, находится ли человек в бодром или угнетенном состоянии, выполняет ли он работу охотно или без желания, кора больших полушарий будет различно воздействовать на работу сердечно-сосудистой системы.
Саморегуляция сердечно-сосудистой системы. Для регуляции кровообращения существенное значение имеют собственные рефлексы кровеносной системы, которые возникают в ответ на импульсы, поступающие в продолговатый мозг от сердца и сосудов. Так, в месте разветвления общей сонной артерии на наружную и внутреннюю и в стенке аорты имеются рецепторы, чувствительные к содержанию в крови кислорода: при его избытке наступает рефлекторное замедление сердечных сокращений, а при понижении его содержания - их учащение. В стенках сердца и артерий находятся также рецепторы, но чувствительные не к содержанию кислорода, а к изменениям кровяного давления. При его повышении артерии растягиваются сильнее обычного. Это вызывает поток импульсов от соответствующих рецепторов, а в ответ от продолговатого мозга идут импульсы, приводящие к урежению пульса и расширению кровеносных сосудов. При резком усилении притока крови к сердцу растягиваются стенки предсердий и впадающих в них крупных вен, что влечет за собой раздражение соответствующих рецепторов и рефлекторное учащение сердечных сокращений, а следовательно, увеличение оттока крови из предсердий в желудочки сердца. Собственные рефлексы сердечно-сосудистой системы могут проявляться и в местном сужении или расширении сосудов.
Таким образом, кровеносная система частично сама себя регулирует, поддерживая нормальное кровяное давление и устраняя препятствия, возникающие по пути тока крови.
Гуморальная регуляция. Работа сердца и распределение крови между отдельными органами находится под влиянием не только нервной системы, но и ряда веществ, находящихся в крови. Особое значение имеют адреналин и ацетилхолин, которые постоянно в том или ином количестве образуются под контролем нервной системы. Адреналин оказывает на сердце и сосуды такое же действие, как раздражение симпатических нервов: введение его в кровь суживает сосуды, учащает и усиливает сокращения сердца. Ацетилхолин действует противоположно: он замедляет и ослабляет сердечные сокращения, расширяет кровеносные сосуды.
Такая регуляция, осуществляемая через кровь, т.е. гуморальным путем, способствует созданию более или менее длительных сдвигов в работе кровеносной системы, на фоне которых могут происходить быстрые рефлекторные реакции.
Возрастные особенности регуляции кровообращения. К концу внутриутробного периода развития многие клетки сердечных нервных узлов еще сохраняют зародышевое строение и не функционируют. После рождения количество функционально созревших клеток нервных узлов сердца начинает очень постепенно увеличиваться вплоть до 10-летнего возраста.
Подходящие к сердцу симпатические нервы начинают функционировать еще до рождения. Волокна блуждающего нерва хотя и подходят к сердцу, но еще нет связи между их конечными разветвлениями и клетками нервных узлов, через которые передаются импульсы сердечной мышце. Только после рождения, и то не сразу, устанавливается эта связь. Даже после установления связи между нейронами долгое время отсутствуют сердечные рефлексы, которые протекают при участии блуждающего нерва. Поэтому, например, в грудном возрасте ориентировочный рефлекс обычно сопровождается учащением сердечных сокращений, а не урежением, как это свойственно старшим детям и взрослым.
В детском возрасте очень изменчиво функциональное состояние нервных клеток. С этим связана неустойчивость рефлекторных изменений работы сердца и сосудов, в частности собственных рефлексов кровеносной системы, направленных на поддержание нормального кровяного давления. С возрастом их устойчивость постепенно повышается. Однако еще долгое время, нередко вплоть до 15-17 лет, сохраняется повышенная возбудимость сердечно-сосудистых нервных центров. Этим объясняется чрезмерная выраженность у детей сосудодвигательных и сердечных рефлексов. Они проявляются в побледнении или, наоборот, покраснении кожи лица, замирании сердца или учащении его сокращений.
Тренировка сердца
Запасные силы сердца. Минутный объем крови, выбрасываемой сердцем в аорту, резко меняется в зависимости от потребности организма в кислороде. Так, при быстром беге, при тяжелом физическом труде потребность в кислороде повышается по крайней мере в 6-8 раз. Во время сна, наоборот, потребление кислорода снижается. Увеличить минутный объем, а следовательно усилить работу, сердце может двумя путями: учащением сокращений и повышением систолического объема.
Сердце человека, ведущего малоподвижный образ жизни и не привыкшего к физической работе, лишь в очень малой степени меняет объем сокращений. Оно увеличивает свою работу почти исключительно путем учащения сокращений, что ведет к резкому укорочению сердечных циклов. Так, при 160-180 сокращениях в минуту на долю каждого цикла приходится менее 0,4 сек. При таком темпе сокращение желудочков длится столь короткое время, что они не успевают развить полную силу и изгнать всю находящуюся в них кровь. К тому же пауза, во время которой сердце отдыхает и наполняется кровью, почти совсем отсутствует. В результате слабеет работа сердечной мышцы и уменьшается наполнение сердца кровью, притекающей из вен.
Увеличение систолического объема происходит за счет большего расширения желудочков во время диастолы. Предел, до которого может увеличиваться вместимость желудочков во время диастолы, составляет величину запасных, или резервных, сил сердца. Повышение запасных сил достигается путем тренировки сердца, иными словами, частым предъявлением сердечной мышце повышенных требований. Подвижный образ жизни, физическая работа, занятия гимнастикой, спортом - все это укрепляет сердечную мышцу, делает ее толще и более растяжимой.
Тренированное сердце спортсмена при интенсивной работе может повысить минутный объем в 8-10 раз. У хорошо тренированных людей в условиях покоя частота сердечных сокращений не достигает 60 в 1 мин, а нередко снижается до 40-50. Зато систолический объем увеличен до 80-90 мл, а иногда даже до 120 мл. У спортсменов, специализировавшихся на длительных напряжениях, например у бегунов на сверхдлинные дистанции, пульс при покое может снижаться до 32-35 ударов в 1 мин.
В момент большого напряжения тренированное сердце может сокращаться более 200 раз в 1 сек. при систолическом объеме, равном 180-200 мл и даже 240 мл.
Предел работоспособности человека в значительной степени определяется запасными силами сердца. Их значение становится особенно очевидным в тех случаях, когда жизнь предъявляет сердцу необычно большую и длительную нагрузку, например при заболеваниях. Известно, что при воспалении легких и других тяжелых болезнях наступление смерти чаще всего зависит от недостаточной деятельности сердца: оно оказывается слишком слабым и не может удовлетворять связанные с болезнью повышенные требования организма.
Переутомление сердца. Если на долю сердца выпадает чрезмерная, непосильная работа, оно быстро утомляется, его сокращения становятся более слабыми, уменьшается количество крови, выбрасываемой в аорту. Чрезмерное напряжение сердечной мышцы не только не способствует укреплению сердца, но, наоборот, очень вредно сказывается на его работе и на общем состоянии организма. При частой перегрузке сердце растягивается, а сердечная мышца становится вялой и дряблой. Люди с переутомленным сердцем не способны выполнять большую работу, с трудом поднимаются на лестницу и, что особенно важно, плохо переносят тяжелые болезни. У таких людей может наступить резкое ослабление сердечной деятельности и даже смерть от остановки (паралича) сердца, или, как иногда говорят, от «разрыва» сердца. Ослаблению сердечной деятельности может способствовать чрезмерный физический труд, злоупотребление спортом, длительные умственные занятия, сопровождающиеся бессонными ночами, курение табака. Постоянное употребление алкоголя нередко вызывает жировое перерождение сердечной мышцы, при котором мышечная ткань постепенно заменяется жировой. Накопление жира ослабляет сердечную мышцу и, в конечном счете, может сделать работу сердца недостаточной.
Тренировка детского сердца. Каждая мышца становится толще и сильнее, если она много работает: толщина волокон неработающей мышцы уменьшается, сила ее сокращений снижается. Сердечная мышца всегда работает, что, несомненно, должно способствовать сохранению силы ее сокращений. В течение первых двух лет жизни наблюдается быстрый рост тела, увеличение длины кровеносных сосудов и особенно количества капилляров, а также усиление двигательной активности ребенка. Все это предъявляет к сердцу повышенные требования: оно должно сильнее сокращаться. Такая естественная тренировка содействует тому, что сердце интенсивно растет и значительно увеличивается сила его сокращений, о чем свидетельствует повышение систолического кровяного давления.
Пока ребенок здоров, естественная тренировка его сердца в достаточной мере удовлетворяет потребности организма. Однако запасные силы сердца ребенка далеко не всегда могут обеспечить резко повышенные потребности организма при заболеваниях. У детей не только грудного, но и дошкольного возраста даже такие заболевания, которые у взрослых протекают почти при нормальной температуре (например, расстройства кишечника, воспаление верхних дыхательных путей), вызывают сильное повышение температуры и предъявляют сердцу очень большую нагрузку, что ведет к ослаблению его деятельности. Причиной нарушения сердечной деятельности может быть хронический насморк, воспалительные процессы в ушах, почках и других органах и даже глисты, если они длительное время находятся в организме.
Ослаблением или нарушением сердечной деятельности после перенесенного заболевания объясняются бледность, вялость, легкая утомляемость, малая подвижность ребенка, что нередко сопровождается учащенным пульсом и одышкой. Особенно часто сердце страдает от повторных заболеваний ангиной, от хронического воспаления миндалин (тонзиллита), вирусного гриппа, скарлатины. Последствием этих болезней может быть ревматическое заболевание сердца (ревмокардит), которое ведет к изменениям во внутренней оболочке сердца - эндокарде, сердечной мышце, клапанах сердца. Ревмокардит - наиболее частая причина пороков сердца у детей и подростков.
Для укрепления сердца ребенка нужно в первую очередь заботиться об общем укреплении организма, в частности об организации правильного режима дня с достаточным пребыванием на свежем воздухе. Существенное значение имеет все то, что говорилось об укреплении нервной системы, так как ухудшение ее состояния способствует ослаблению сердечной деятельности. Особое значение имеет усиление естественной тренировки сердца ребенка, т.е. повышение его двигательной активности. Надо, однако, тщательно устранять перегрузку сердца, а также беречь нервную систему, особенно в период после перенесенных заболеваний и всякий раз, когда ребенок становится вялым и легко утомляется.
Вопросы. 1. Что представляют собой кроветворные органы и в чем проявляются возрастные особенности их функций? 2. Что такое малокровие и какова его профилактика у детей? 3. Каковы строение и функции сердца? 4. Как осуществляются рефлекторные реакции сердечно-сосудистой системы у детей раннего возраста? 5. Какое значение имеет тренировка сердца ребенка? 6. Какое состояние организма называется аллергией, каковы ее причины и проявления? 7. Что такое иммунитет и чем он объясняется? 8. Что такое прививки и какое значение они имеют?
ОРГАНЫ ДЫХАНИЯ
Строение органов дыхания
Значение дыхания. Дыханием называется обмен газов между организмом и окружающей средой. У человека, как и у всех млекопитающих, этот обмен осуществляется специальными органами дыхания - легкими. Через легкие организм получает кислород из вдыхаемого воздуха и отдает в него углекислый газ. В этом нетрудно убедиться, если сравнить состав вдыхаемого, т.е. атмосферного, воздуха с выдыхаемым. В атмосферном воздухе содержание кислорода доходит до 21%, а количество углекислого газа не превышает сотых долей процента. В выдыхаемом воздухе количество кислорода снижается до 16%, но зато резко увеличивается содержание углекислого газа, достигая 4-4,5%.
Дыхательные пути (цвет. табл. XV, А). Прежде чем проникнуть в легкие, вдыхаемый воздух должен пройти длинный путь. Дыхательный путь начинается носовой полостью, отделенной от полости рта перегородкой - спереди твердой (твердое нёбо), а сзади - мягкой (мягкое нёбо). У наружного края носовых отверстий находятся волоски, предохраняющие от попадания в нос посторонних частиц. Сплошной перегородкой носовая полость разделена на две половины - левую и правую. От наружных боковых стенок каждой половины полости носа отходят носовые раковины, разделяющие носовую полость на ряд узких щелей, через которые проходит вдыхаемый воздух.
Пройдя носовую полость, вдыхаемый воздух попадает в носоглотку. Нижняя ее часть (глотка) переходит в две трубки: переднюю - дыхательную, заднюю - пищеварительную. Верхняя часть дыхательной трубки называется гортанью (цвет. табл. XV, Г и Д). В ее стенках имеется несколько подвижно соединенных между собой хрящей. Самый большой из них - щитовидный хрящ - сильно выступает на передней поверхности гортани; его нетрудно прощупать у себя на шее. С передней стороны гортани, выше щитовидного хряща, находится надгортанник, прикрывающий вход в гортань во время глотания пищи. Внутри гортани имеются голосовые связки - две складки слизистой оболочки, идущие спереди назад. Проход между ними называется голосовой щелью.
От нижнего конца гортани отходит трахея. Она делится на два бронха, которые входят в правое и левое легкое. В легких бронхи многократно ветвятся. Хрящевые полукольца, расположенные в стенках трахеи и бронхов, делают их упругими и неспадающимися, а тем самым легко проходимыми для воздуха.
Дыхательный путь покрыт слизистой оболочкой (цвет. табл. XV, В). В ней имеются как отдельные железистые клетки, так и целые группы их, которые образуют небольшие железы, постоянно выделяющие слизь. К влажной поверхности слизистой оболочки легко пристают микробы и мелкие пылинки, находящиеся во вдыхаемом воздухе. В результате, пройдя дыхательный путь, воздух почти не содержит взвешенных частиц. Кроме того, слизь ослабляет микробов, понижая их способность к размножению и ядовитость; некоторые микробы даже погибают, попадая на слизистую оболочку. Из кровеносных сосудов через межклеточные щели и промежутки на поверхность слизистой оболочки постоянно выходят лейкоциты, которые захватывают и уничтожают микробов. Выделяющаяся из носа слизь всегда содержит немалое количество погибших лейкоцитов.
Большая часть клеток слизистой оболочки снабжена многочисленными подвижными ресничками. Они безостановочно волнообразно колышутся, подобно тому, как в поле колышутся от ветра колосья. По направлению к выходу реснички наклоняются быстро, а в обратную сторону - медленно. Своими движениями они постепенно проталкивают к выходу слизь, а вместе с ней пылинки и мелкие частицы.
Легочные пузырьки. Мельчайшие бронхи, имеющие около 0,5 мм в диаметре, кончаются группами легочных пузырьков. Последние, если смотреть на них снаружи, усеяны полукруглыми вздутиями, которым изнутри соответствуют углубления - альвеолы, или ячейки (цвет. табл. XV, Б). Стенки легочных пузырьков состоят из одного слоя плоских клеток, окруженного снаружи густой сетью мельчайших кровеносных сосудов. Через тонкую перепонку, образованную стенками пузырька и кровеносного сосуда, легко проникают газы. Благодаря обилию легочных пузырьков (около 3 млн.) и их ячеистому строению внутренняя поверхность легких очень велика. Если распластать все альвеолы, они займут площадь более 100 м2. Столь большая поверхность соприкосновения сосудов с воздухом значительно облегчает обмен газов.
Положение легких в грудной клетке. Легкие занимают всю полость грудной клетки, оставляя место только для сердца. Упругая ткань легочных пузырьков всегда находится в растянутом состоянии. Это объясняется тем, что изнутри на стенки легких давит воздух, а снаружи такого давления нет, так как вокруг легких находится не содержащий воздуха герметический мешок, образованный двумя листками гладкой оболочки - плевры, один из которых сращен со стенкой грудной полости, а другой - с наружной поверхностью легких. Вследствие давления воздуха со стороны легких оба листка плевры плотно прилегают друг к другу. Если вскрыть грудную полость, значительная часть воздуха выдавливается из легких, они спадаются и занимают лишь небольшую часть ее объема.
Дыхательные движения
Изменения объема грудной полости. Кровь, притекающая к легким, богата углекислотой, но бедна кислородом, а в воздухе легочных пузырьков, наоборот, мало углекислоты и много кислорода. По закону диффузии через стенки легочных капилляров углекислота устремляется из крови в легкие, а кислород - из легких в кровь. Этот процесс может происходить лишь при условии вентиляции легких, что и осуществляется путем дыхательных движений, т.е. попеременного увеличения и уменьшения объема грудной полости. Когда объем увеличивается, легкие растягиваются и в них устремляется наружный воздух, подобно тому как он устремляется в кузнечный раздувательный мех во время его растягивания. При уменьшении объема легкие сжимаются и избыток находящегося в них воздуха выходит наружу.
Грудная полость может увеличиваться как в длину (сверху вниз), так и в ширину (по окружности). Увеличение длины происходит при сокращении грудобрюшной преграды, или диафрагмы. Эта мышца, сокращаясь, тянет купол диафрагмы книзу и делает его более плоским (рис. 56). Изменения ширины зависят от положения ребер, которые отходят от позвоночника в косом направлении сверху вниз. Ребра соединены с позвонками подвижно и
при сокращении соответствующих мышц могут подниматься и опускаться. Поднимаясь, они тянут грудину вверх, увеличивая окружность грудной клетки, а опускаясь, уменьшают ее (рис. 57). Сокращения диафрагмы и наружных межреберных мышц, поднимающих грудную клетку, увеличивают объем грудной полости и тем самым вызывают вдох. Внутренние межреберные и брюшные мышцы, опускающие ребра, уменьшают объем и вызывают выдох.
Покойное и глубокое дыхание. Когда человек спокойно лежит или сидит, во время вдоха сокращаются диафрагма и наружные межреберные мышцы. При этом диафрагма оказывает давление на брюшные внутренности, а ребра поднимаются, натягивая хрящи, соединяющие их с грудиной. Как только сокращение мышц прекращается, натянувшиеся кверху реберные хрящи возвращаются в исходное положение, тем самым опуская ребра, а диафрагма выпячивается вверх вследствие давления со стороны брюшных органов. Таким образом, во время покойного дыхания мышцы сокращаются только при вдохе. Выдох происходит пассивно в результате расслабления мышц.
При глубоком дыхании вентиляция легких может увеличиваться в несколько раз путем усиления и вдоха, и выдоха. Глубокий вдох совершается при помощи не только уже упомянутых выше мышц, но и ряда дополнительных. При глубоком выдохе сокращаются главным образом брюшные мышцы, которые своим верхним концом прикреплены к нижнему краю грудной клетки. Они тянут грудную клетку книзу и сдавливают полость живота (живот «подтягивается»), заставляя диафрагму еще сильнее выпячиваться в грудную полость.
Значение глубокого дыхания. При интенсивной мышечной деятельности потребление кислорода и образование углекислоты может возрасти в 10-15 раз, что требует соответствующего повышения вентиляции легких путем либо учащения дыхания, либо усиления каждого дыхательного движения. При чрезмерном учащении (до 40-50 вдохов в минуту) лишь незначительная часть атмосферного воздуха успевает входить в легочные пузырьки. В результате легкие вентилируются недостаточно, что затрудняет обмен газов. Наоборот, глубокое дыхание способствует усиленному обмену газов.
Жизненная емкость легких. Изменение объема грудной полости зависит от глубины дыхания. При покойном вдохе ее объем увеличивается всего лишь на 500 мл, а нередко и еще меньше. Усилением вдоха можно ввести в легкие дополнительно 1500-2000 мл воздуха (это резервный объем вдоха), а после покойного выдоха можно выдохнуть еще примерно 1000-1500 мл (резервный объем выдоха).
Количество воздуха, которое человек может вдохнуть после самого глубокого выдоха (или, наоборот, выдохнуть после самого глубокого вдоха), называют жизненной емкостью легких. Она складывается из дыхательного воздуха, т.е. того количества, которое вводится при покойном вдохе, и резервных объемов вдоха и выдоха. У взрослого жизненная емкость легких составляет 3-4 л. Она зависит от роста человека, от окружности груди, от пола (у женщин она меньше, чем у мужчин), от общего состояния здоровья.
Жизненную емкость легких считают одним из показателей физического развития. У человека со слабым физическим развитием она, как правило, невелика, чаще всего 2500-3000 мл. Для такого человека максимальный минутный объем дыхания, т.е. объем воздуха, вдыхаемого за 1 мин, составит 35-45 л, и при каждом дыхательном цикле будет обмениваться около 40% воздуха легочных пузырьков.
Человек, физически хорошо развитый, занимающийся физкультурой, обладает значительно большей жизненной емкостью легких. Если она равна 4000 мл, то максимальный минутный объем дыхания превысит 90 л, а обмениваться будет при каждом цикле дыхания более 50% воздуха легочных пузырьков.
Таким образом, при большой жизненной емкости легкие гораздо лучше вентилируются, а потому значительно увеличивается и облегчается обеспечение кислородом всякий раз, когда организм остро в нем нуждается, в частности при большой и длительной работе мышц, а также при заболеваниях, связанных с резким повышением температуры тела, и при недостаточном содержании кислорода в воздухе, например в условиях высокогорья.
Регуляция дыхания. В продолговатом мозге находится дыхательный центр - участок центральной нервной системы, при разрушении которого дыхание тотчас прекращается. От этого центра по нервным волокнам через спинной мозг идут импульсы к дыхательным мышцам, причем в строго определенном порядке возбуждаются то вдыхательные, то выдыхательные мышцы. При покойном дыхании, когда вдох совершается активно, а выдох - пассивно, импульсы идут только к вдыхательным мышцам. Ритмическая активность вдыхательного и выдыхательного отделов дыхательного центра поддерживается центростремительными импульсами, поступающими в него как от легких, так и от дыхательных мышц.
В легких находятся рецепторы, которые возбуждаются и посылают импульсы в дыхательный центр при растяжении легочной ткани (иными словами, при вдохе). Рецепторы дыхательных мышц, чувствительные к изменению напряжения, тоже посылают импульсы, которые поочередно то возбуждают вдыхательный и тормозят выдыхательный центр, то, наоборот, тормозят вдыхательный и возбуждают выдыхательный центр. Таким образом происходит рефлекторная саморегуляция дыхательных движений: вдох вызывает выдох, а выдох вызывает вдох.
К саморегуляции дыхательной системы следует отнести защитные реакции, возникающие в ответ на раздражение слизистой оболочки дыхательных путей. Так, поднесение к носу ватки, смоченной нашатырным спиртом, раздражает окончания обонятельного нерва, что вызывает рефлекторную остановку дыхания; при этом голосовая щель закрывается и вредные вещества не могут проникнуть в органы дыхания. Более слабое раздражение слизистой оболочки носа вызывает чихание. Попадание раздражающих веществ на слизистую оболочку гортани, трахеи или бронхов вызывает рефлекторный кашель.
Как при чихании, так и при кашле голосовая щель после предварительного глубокого вдоха закрывается и выдыхательные мышцы сокращаются, что ведет к сжатию находящегося в легких воздуха; затем голосовая щель сразу широко раскрывается и сжатый воздух с силой устремляется наружу. При чихании он проходит через нос, а при кашле - через рот.
Приспособление частоты и силы дыхательных движений к потребностям организма происходит в основном как реакция на изменение содержания в крови кислорода и углекислоты. При усиленной физической работе в крови накопляется углекислота, которая возбуждает дыхательный центр, и в результате дыхательные движения совершаются чаще и глубже. Наоборот, при пониженном содержании углекислоты возбудимость дыхательного центра уменьшается и дыхание становится реже и слабее. Не меньшее значение имеют импульсы, идущие с рецепторов, чувствительных к содержанию кислорода. Они расположены в стенках кровеносных сосудов. Чем меньше в крови кислорода, тем больше импульсов поступает в дыхательный центр, что ведет к рефлекторному учащению и усилению дыхательных движений.
Характер дыхательных движений может изменяться в ответ на раздражение кожи и других участков тела. Так, временная задержка дыхания, наступающая при внезапном погружении в холодную воду, связана с раздражением окончаний центростремительных нервов в коже. Дыхательные движения могут происходить и без участия коры больших полушарий. Тем не менее она всегда влияет на дыхание, посылая импульсы к дыхательному центру. Об этом свидетельствует возможность произвольно изменять частоту и силу дыхательных движений, например во время разговора.
Развитие органов дыхания
Становление легочного дыхания у новорожденного. Уже к концу 5-го месяца внутриутробного развития становятся заметными слабые дыхательные движения грудной клетки - сначала редкие, а позднее более частые - до 30-40 в 1 мин. Как известно, плод окружен околоплодной жидкостью. Иными словами, он развивается не в воздушной, а в водной среде. Поэтому при совершаемых плодом дыхательных движениях незначительное количество околоплодной жидкости то входит в легкие, то выходит из них. Значение этих движений заключается, во-первых, в своеобразной предварительной тренировке, весьма необходимой для выполнения легкими дыхательной функции с первых минут после рождения, а во-вторых, в облегчении притока крови к сердцу: во время вдоха в грудной полости создается отрицательное давление, под влиянием которого топкие стенки предсердий и подходящих к ним крупных вен растягиваются и сильнее наполняются кровью. У новорожденного после перерезки пуповины прекращается поступление в организм кислорода и его освобождение от углекислоты. За короткое время (от нескольких секунд до 1 мин) содержание в крови углекислоты резко повышается, а кислорода падает. Избыток углекислоты повышает возбудимость дыхательного центра; недостаток кислорода стимулирует рефлекторное сокращение дыхательных мышц. В результате появляется первый вдох новорожденного: воздух проникает в легкие, растягивает их, заполняя часть легочных пузырьков. Растяжение легких, раздражая рецепторы блуждающего нерва, вызывает рефлекторное расслабление вдыхательных мышц и сокращение выдыхательных. Так начинается легочное дыхание. Верный его признак - так называемый первый крик новорожденного, появляющийся в результате сотрясения голосовых связок во время выдоха.
Развитие органов дыхания в дошкольном возрасте. У новорожденного в первые месяцы жизни значительную часть узкой, как бы сжатой с боков грудной клетки занимают сердце и зобная железа (рис. 58). Купол диафрагмы стоит очень высоко, что объясняется давлением со стороны брюшных органов, особенно печени, относительный размер которой примерно в 2 раза больше, чем у взрослого. Поэтому объем легких невелик. Книзу грудная клетка у старших дошкольников, как и у взрослых, сужена, а у новорожденных, наоборот, расширена (рис. 59) и высоко расположенный нижний край грудины сильно выдается вперед.
У грудных детей и взрослых дыхательные движения происходят по-разному. У взрослых все ребра, особенно нижние, отходят от позвоночника в косом направлении книзу, причем верхний край грудины находится на уровне 2-3-го позвонка, а ее нижний край, к которому подходит 7-е ребро, - на уровне 9-10-го позвонка. У новорожденного верхнее отверстие
грудной клетки, образованное первой парой ребер, расположено перпендикулярно по отношению к позвоночнику. Соответственно верхний край грудины находится на уровне 1-го грудного позвонка. Перпендикулярно расположены и следующие 6 пар ребер, а нижний край грудины находится на уровне 6-7-го позвонка.
У взрослого наружные межреберные мышцы поднимают ребра, переводя их из косого положения в близкое к горизонтальному. При этом объем грудной клетки увеличивается. У новорожденного положение ребер соответствует максимальному вдоху. Всякое перемещение ребер вверх или вниз могло бы лишь уменьшить объем грудной клетки. Иными словами, сокращение межреберных мышц не может вызвать вдоха. Поэтому у новорожденного вдох осуществляется в основном сокращением диафрагмы, а частично сокращением шейных мышц, которые тянут вверх всю грудную клетку. При этом грудина поднимается и ее нижний конец сильнее выпячивается вперед. В результате во время вдоха воздух входит в основном в среднюю часть легких.
Легкие новорожденного малоэластичны, относительно велики и не спадаются при вскрытии грудной клетки. Растяжение во время вдоха увеличивает их объем только на 10-15 мл. Чтобы удовлетворить весьма большую потребность организма в кислороде, дыхательные движения новорожденного должны быть очень частыми. При покое их частота достигает 50-60 в 1 мин, а минутный объем дыхания превышает 600 мл. При повышении потребности в кислороде во время крика или двигательной активности объем дыхательных движений если и изменяется, то крайне незначительно, а потому увеличение минутного объема происходит за счет их учащения до 100-150 в 1 мин. Изменения частоты дыхательных движений можно наблюдать не только при возбуждении ребенка, но и во время покоя. Нерегулярный ритм дыхательных движений характерен для всего грудного возраста.
Через 8-10 дней после рождения объем легких несколько увеличивается, так как значительно возрастает количество заполненных воздухом легочных пузырьков, объем дыхательных движений увеличивается до 20-25 мл, а минутный объем в покое при частоте дыхания 40-50 в 1 мин возрастает примерно до 1000 мл.
Наружная поверхность легочных пузырьков покрыта очень густой сетью относительно широких капилляров. Это облегчает насыщение крови кислородом и ее освобождение от углекислоты.
В течение первого года жизни размер легких, как и грудной клетки, сильно увеличивается. Уже через 2-3 недели после рождения легкие занимают 2/3 объема грудной полости. Рост легких происходит в основном за счет ветвления мелких бронхов и особенно образования новых легочных пузырьков. К концу 1-го года масса легких доходит до 150 г, а их объем - до 250-280 мл. К этому же времени окружность грудной клетки увеличивается почти в 1,5 раза, с 30-34 до 45-48 см. Поперечный диаметр грудной клетки увеличивается сильнее, чем переднезадний, и уже к 5-6 месяцам оба диаметра становятся равными, а к концу 1-го года поперечный диаметр примерно на 6-8% больше переднезаднего.
Со второй половины 1-го года жизни заметно изменяется направление ребер, которые начинают отходить от позвоночника все более наклонно. Соответственно опускается книзу и грудина. Если в первые месяцы жизни объем грудной клетки изменяется почти исключительно за счет сокращения диафрагмы, то к году в дыхательных движениях начинают участвовать межреберные мышцы. Диафрагмальное дыхание постепенно превращается в диафрагмально-реберное, при котором облегчается вентиляция верхней части легких.
Дыхательные движения по мере роста грудной клетки и легких становятся более интенсивными и менее частыми. Так, при покое в среднем у шестимесячного ребенка объем дыхательных движений около 50 мл, а их частота 40 в 1 мин; у годовалого – 70-80 мл при частоте 35 в 1 мин. Значительно возрастает минутный объем воздуха: у шестимесячного ребенка около 2000 мл и у годовалого - 2600 мл. Уже у месячных детей при сильной двигательной активности или крике минутный объем может увеличиваться путем не только учащения дыхательных движений, но и некоторого их усиления.
В последующие месяцы способность к усилению дыхательных движений становится все более выраженной. Во второй половине 1-го года жизни максимальный объем дыхательных движений вдвое больше, чем объем при покойном дыхании.
Интенсивность обмена газов между кровью и воздухом в раннем детском возрасте значительно ниже, чем у взрослых. Так, у взрослых выдыхаемый воздух содержит 16,4% кислорода и 4,4% углекислого газа, а у годовалых детей -18% кислорода и 2,4% углекислого газа. Следовательно, в раннем детском возрасте кровь почти вдвое меньше поглощает кислорода и отдает углекислоты. В основном это объясняется большой частотой и малым объемом дыхательных движений.
После 1-го года жизни рост грудной клетки сначала заметно замедляется, а затем снова увеличивается. Так, окружность грудной клетки увеличивается за 2-й год жизни на 2-3 см, за 3-й - примерно на 2 см, за 4-й - на 1-2 см. В последующие два года рост окружности возрастает (за 5-й год - на 2-4 см, за 6-й - на 2-5 см), а за 7-й снова снижается (на 1-2 см).
За этот же период жизни (от 1 до 7 лет) существенно меняется форма грудной клетки. Увеличивается наклон ребер, особенно нижних. Ребра тянут за собой грудину, которая не только растет в длину, но и опускается книзу, причем уменьшается выпячивание ее нижнего конца. В связи с этим окружность нижней части грудной клетки увеличивается несколько медленнее и к 2-3-м годам становится такой же, как и окружность ее верхней части (при измерении под мышками). В последующие годы верхняя окружность начинает превышать нижнюю (к семи годам примерно на 2 см).
Одновременно изменяется соотношение переднезаднего и поперечного диаметров грудной клетки. За шесть лет (от 1 до 7 лет) поперечный диаметр увеличивается на 3,5 см и становится примерно на 15% больше переднезаднего, который за этот же срок вырастает меньше чем на 2 см.
На долю легких к семи годам приходится почти 3Д объема грудной клетки, причем их масса достигает примерно 350 г, а объем - приблизительно 500 мл. К этому же возрасту легочная ткань становится почти столь же эластичной, как и у взрослого человека, что облегчает дыхательные движения, объем которых за шесть лет увеличивается в 2-2,5 раза, достигая 140-170 мл.
Частота дыхания при покое в среднем снижается с 35 в 1 мин у годовалого ребенка до 31 в 2 года и 28 в 3 года. Небольшое снижение происходит и в последующие годы. В 7 лет частота дыхания бывает всего 22-24 в 1 мин. Минутный объем дыхания за три года (от 1 до 4 лет) увеличивается почти в 1,5 раза.
В дошкольном возрасте, особенно у детей старше четырех лет, покойный вдох происходит в основном за счет сокращения межреберных мышц, а покойный выдох - почти без участия мышц. Повышение потребности организма в кислороде прежде всего вызывает учащение дыхательных движений, нередко весьма значительное, а затем они становятся более глубокими, но зато менее частыми. Глубокий вдох осуществляется у дошкольников в первую очередь диафрагмой, а выдох - мышцами брюшного пресса, кроме того, усиливается работа межреберных мышц, а также включаются дополнительные вдыхательные и выдыхательные мышцы.
При большом, по кратковременном физическом напряжении по сравнению с покоем объем дыхательных движений может увеличиваться у детей 3-4 лет примерно в 3 раза, а у детей 5-6 лет - в 4 раза. Если, однако, напряжение длится более 15-20 сек, дыхание становится менее глубоким, но значительно более частым.
Жизненную емкость легких у детей до четырех лет практически определить не удается. В старшем дошкольном возрасте (от 5 до 7 лет) она составляет примерно 1000-1300 мл. Менее частое и более глубокое дыхание дошкольника (по сравнению с годовалым ребенком) способствует несколько более интенсивному обмену газов между кровью и воздухом, находящимся в легких.
Голос и речь
Голосовой аппарат. Органам дыхания присуща еще одна весьма важная для организма функция - издавать звуки. Они образуются при прохождении выдыхаемого воздуха через суженную голосовую щель гортани. Поэтому гортань называют органом голосообразования. Ее скелет состоит из трех непарных хрящей - перстневидного, щитовидного и надгортанника - и трех парных, из которых особое значение для образования голоса имеют черпаловидные (цвет. табл. XV, E и Ж). Полость гортани покрыта слизистой оболочкой, которая образует две пары складок, замыкающих вход в гортань во время глотания. Нижняя имеет и другое значение: она покрывает голосовые связки, прикрепленные передним концом к щитовидному хрящу, а задним - к черпаловидному.
Гортань подвижна: она может подниматься и опускаться при помощи мышц, соединяющих ее с подъязычной костью и грудиной. Подвижны и некоторые хрящи гортани, особенно черпаловидные, в зависимости от положения которых просвет гортани суживается или расширяется (рис. 60).
Более 10 мышц управляют голосовыми связками, натягивая их или расслабляя, суживая или расширяя голосовую щель (рис. 61). При покойном дыхании голосовая щель раскрыта. Во время глубокого вдоха она расширяется еще сильнее. При небольшом сближении связок получается звук вздоха. Расстояние между связками должно уменьшаться примерно до 3 мм, чтобы получилась шепотная речь. При обычной речи, а также при пении голосовые связки смыкаются. Благодаря создавшейся при этом разнице в давлении воздуха ниже и выше голосовых связок их края приподнимаются и тотчас же в силу упругости на мгновение принимают прежнее положение, снова приподнимаются, и так продолжается до тех пор, пока остаются голосовые связки сомкнутыми, а разница в давлении достаточно большой. Эта разница при шепотной речи равна 30 мм давления воды, при обычной речи - 140-240 мм, при наибольшем напряжении - свыше 800 мм. Частота колебаний краев голосовых связок, а следовательно, высота звука (тон) зависит от длины и натяжения голосовых связок, а также от силы струи выдыхаемого воздуха. Небольшое усиление струи, не изменяя высоты звука, увеличивает его громкость. Тембр звука, определяемый характером обертонов, зависит от резонирующих полостей верхней части гортани, глотки, полостей рта и носа.
Развитие гортани. У новорожденного гортань достигает относительно очень больших размеров. Так, в длину она всего лишь вдвое короче гортани юноши. Расположена она очень высоко: ее верхнее отверстие находится почти на уровне носовой части глотки. В дальнейшем гортань опускается
по мере роста лицевой части черепа, особенно нижней челюсти. Форма гортани новорожденного более округла, чем у взрослых. В частности, пластинки щитовидного хряща сходятся под очень большим углом, а поэтому не образуют заметного выступа. Голосовые связки очень коротки: их длина 4-4,5 мм. Они интенсивно растут и к концу первого года жизни достигают 7 мм в длину. В дальнейшем рост голосовых связок становится незначительным, хотя общие размеры гортани продолжают увеличиваться, причем с трехлетнего возраста начинают проявляться различия в росте гортани у мальчиков и девочек.
Образование речевых звуков. В образовании речевых звуков, из которых складывается человеческая речь, кроме гортани, принимают участие глотка, рот и нос. Звук, производимый гортанью, значительно меняется в зависимости от положения мягкого нёба, языка и губ. Произнесение гласных звуков главным образом зависит от положения языка и ротового отверстия. При сужении того или иного участка ротовой полости возникают многие согласные звуки. Так, когда спинка языка приближается к мягкому нёбу, появляются звуки «к», «г»; его приближение к твердому нёбу приводит к звукам «д», «т»; при сближении губ получаются звуки «в», «ф», а при сближении зубов — звук «с»; звуки «б» и «и» образуются в момент размыкания губ.
Еще до образования условных связей на слова ребенок, подражая мимике и звукам речи окружающих, начинает произносить гласные звуки, к которым очень быстро присоединяются речевые шумы, связанные с размыканием губ. Так образуются звуки «ма», «ба», «па». Вскоре появляются и другие шумы, опять-таки в сочетании с гласными звуками. Постепенно они дифференцируются, приводя к образованию истинных речевых звуков.
Дата: 2018-12-28, просмотров: 295.
