Дыхание – это совокупность физиологических процессов, обеспечивающих поступление кислорода в организм и использование его для окисления органических веществ с освобождением энергии и выделением углекислого газа в окружающую среду.

К системе органов дыхания относятся:

1. Воздухоносные (дыхательные) пути: полость носа, носоглотка, гортань, трахея, бронхи, выполняющие воздухоносную функцию. Дыхательные пути имеют твердый скелет (в полости носа - кости и хрящи, в остальных отделах - хрящи). Между хрящами гортани натянуты голосовые связки, которые образуют голосовую щель. Гортань переходит в трахею (около 12 см). Трахея делится на 2 бронха, древовидно ветвящихся в легких на бронхи различных порядков, а затем на бронхиолы.

Кашель и чихание являются защитными рефлексами, их центры лежат в продолговатом мозге. Чихание - это быстрый рефлекторный выдох через нос, происходящий при раздражении рецепторов носовой полости. Кашель - резкий рефлекторный выдох через рот, возникающий при раздражении рецепторов гортани, трахеи и бронхов.

2. Легкие, выполняющие дыхательную и газообменную функцию. Легкие - парный орган, помещенный в грудной клетке в замкнутой плевральной полости. Правое легкое состоит из 3-х долей, левое - из 2-х.

Структурная единица легкого - ацинус - система последовательных разветвлений одной концевой бронхиолы, заканчивающаяся отдельными альвеолами (d=0,2-0,3 мм; количество 300-400 млн; общая дыхательная поверхность легких - 100-120 м²).

Альвеолы плотно оплетены капиллярами, входящими в состав малого круга кровообращения, обеспечивая газообмен.

Дыхание объединяет следующие процессы:

1. Внешнее дыхание:

а. легочная вентиляция (дыхание) – процессы передвижения воздуха в легкие и из легких.

б. легочное дыхание - газообмен между легкими и кровью.

2. Транспорт газов кровью.

3. Внутреннее дыхание – газообмен между кровью и тканями.

Внешнее дыхание

Легочная вентиляция или дыхание - это процесс перемещения воздуха в легкие и из легких.

Во вдыхаемом воздухе содержится около 21% кислорода, в выдыхаемом -около 16%. Разница (5%) составляет около четверти от исходного содержания.

Внешнее дыхание осуществляется в результате ритмических дыхательных движений дыхательных мышц, в результате которых происходит расширение легких и их наполнение атмосферным воздухом, а затем благодаря преимущественно собственной упругой силе легкие сжимаются, вытесняя "отработанный воздух". Главная роль в вентиляции легких принадлежит диафрагме, благодаря которой обеспечивается некоторая автономия функции дыхания.

Дыхательный акт (в спокойном состоянии) состоит из вдоха и выдоха:

1. Акта вдоха (инспирация) - активный процесс, совершающийся вследствие увеличения объема грудной клетки в трех направлениях из-за поднятия ребер и опускания диафрагмы (сухожильно-мышечная перегородка, разделяющая грудную и брюшную полость). Поднятие ребер осуществляется в результате сокращения наружных межреберных мышц, межреберные промежутки при этом расширяются. Диафрагма в спокойном состоянии куполообразная, но, сокращаясь, принимает более плоскую форму и увеличивается объем грудной полости. При этом, создается эластическая тяга и легкие расширяются, в них проникает воздух. Воздух самопроизвольно поступает в легкие: движется из места с большим давлением (из окружающей среды) в место с меньшим давлением (в легкие). При этом давление в легких уменьшается.

2. Акт выдоха (экспирация) - пассивный процесс. После прекращения возбуждения в межреберных мышцах и их расслабления ребра пассивно возвращаются в исходное положение, грудная клетка уменьшается в размере; прекращение сокращения диафрагмы приводит ее опять в куполообразную форму. Воздух силой давления альвеол и бронхов выталкивается наружу; давление в легких увеличивается.

При форсированном дыхании акт вдоха – процесс пассивный, а акт выдоха - активный.

Существует несколько типов дыхания: грудной (реберный); брюшной (диафрагмальный); смешанный.

Глубокое дыхание - это активный процесс, который осуществляется при участии сознания. В глубоком дыхании задействованы мышцы туловища:

- в глубоком вдохе - мышцы груди и плечевого пояса;

- в глубоком выдохе - мышцы живота (брюшной стенки).

Акты вдоха и выдоха ритмически сменяют друг друга. Обычно вдох несколько короче выдоха: у человека их соотношение равно в среднем 1:1,3. Соотношение компонентов дыхательного цикла (длительность фаз, глубина дыхания, динамика давления и потоков в воздухоносных путях) характеризует так называемый паттерн дыхания.

Примерно 2/3 энергии дыхательных мышц при вдохе тратится на преодоление эластического сопротивления тканей легких и грудной клетки. Неэластическое сопротивление дыханию связано с прохождением воздуха через дыхательные пути и зависит от просвета воздухоносных путей, в частности голосовой щели и бронхов.

Сопротивление дыханию при прочих равных условиях зависит от его паттерна. Чем глубже вдох, т.е. чем больше растягиваются легкие, тем больше эластический компонент этого сопротивления. Неэластический его компонент, наоборот, возрастает с увеличением скорости вдоха и выдоха, т.е. с учащением дыхательных циклов. Отсюда следует, что работа дыхательных мышц увеличивается при слишком глубоком и при чрезмерно частом дыхании.

Благодаря рефлекторным механизмам саморегуляции организм, как правило, избирает оптимальный паттерн дыхания — такой, при котором затраты энергии на каждый литр вентилируемого воздуха наименьшие. Поэтому работа, выполняемая респираторными мышцами в покое, относительно невелика и составляет у человека всего 2 – 3 % от общих энергозатрат. Однако при форсированном дыхании (например, при физической нагрузке) она резко возрастает за счет увеличения эластического сопротивления избыточно растягиваемых легких и возникновения турбулентных потоков в воздухоносных путях, достигая 10 % и более от суммарного расхода энергии.

Показатели внешнего дыхания измеряются спирометром. Взрослый человек делает 15-20 дыхательных движений в минуту. Дыхание более тренированных людей более редкое (до 8-12 дыхательных движений в минуту) и глубокое.