Дыхательная система

Пристеночная плевра представляет собой один сплошной мешок, окружающий легкое, но в целях описания она подразделяется на отделы: pleura costalis, diaphragmatica и mediastinalis. Кроме того, верхнюю часть каждого плеврального мешка выделяют под названием купола плевры. Купол плевры надевает верхушку соответствующего легкого и выстоит из грудной клетки в области шеи на 3 -- 4 см выше переднего конца I ребра. С латеральной стороны купол плевры ограничивают mm. sca-leni anterior et medius, медиально и спереди лежат а. и v. subclaviae, медиально и сзади -- трахея и пищевод. Pleura costalis -- самый обширный отдел пристеночной плевры, покрывает изнутри ребра и межреберные промежутки. Под реберной плеврой, между ней и грудной стенкой, имеется тонкая фиброзная оболочка, fascia endothoracica, которая особенно сильно выражена в области плеврального купола.

Pleura diaphragmatica покрывает верхнюю поверхность диафрагмы, за исключением срединной части, где к диафрагме прилежит непосредственно перикард. Pleura mediastinalis расположена в переднезаднем направлении, идет от задней поверхности грудины и боковой поверхности позвоночного столба к корню легкого и ограничивает латерально органы средостения. Сзади на позвоночнике и впереди на грудине медиастинальная плевра переходит непосредственно в реберную плевру, внизу у основания перикарда -- в диафрагмальную плевру, а на корне легкого -- в висцеральный листок.

Комплекс органов (сердце с перикардом и большими сосудами, а также другие органы), которые заполняют пространство между медиастинальными плеврами, называется средостением, mediastinum. Этот комплекс органов образует как бы перегородку между двумя плевральными мешками. Органы средостения окружены клетчаткой, содержащей сложные нервно-сосудистые образования.

В средостении различают передний и задний отделы, причем границей между ними служит фронтальная плоскость, проведенная через заднюю часть обоих корней легких. Переднее средостение составляют в нижнем отделе сердце с перикардом, а в верхнем отделе следующие органы: вилочковая железа или замещающая ее лимфоидная и жировая ткань, v. cava superior и ее корни, aorta ascendens, ее дуга с ветвями, легочные вены, трахея и бронхи, nn. phrenici, бронхиальные артерии и вены, лимфатические узлы. К заднему средостению относятся пищевод, грудная аорта, грудной проток и лимфатические узлы, венозные стволы и нервы (v. cava inferior, vv. azygos et hemiazygos, nn. splanchnici и по стенкам пищевода -- nn. vagi).

Границы плевральных мешков и легких. Правый и левый плевральные мешки не совсем симметричны. Правый плевральный мешок несколько короче и шире левого. Асимметрия наблюдается также в очертаниях передних краев мешков. Верхушки плевральных мешков, как это было указано, выстоят из верхнего отверстия грудной клетки и доходят до головки I ребра (эта точка соответствует приблизительно остистому отростку VII шейного позвонка, прощупываемому на живом) или на 3 -- 4 см выше переднего конца I ребра.

Задняя граница плевральных мешков, соответствуя линии перехода реберной плевры в медиастинальную, довольно постоянна, она тянется вдоль позвоночного столба и оканчивается на головках XII ребер.

Передняя граница плевральных мешков на обеих сторонах идет от верхушки легкого к грудино-ключичному сочленению. Далее на правой стороне край плеврального мешка идет от грудино-ключичного сочленения к средней линии близ соединения рукоятки с телом грудины, отсюда спускается по прямой линии и на уровне VI--VII ребер или processus xiphoideus загибается вправо, переходя в нижнюю границу плеврального мешка. На левой стороне передний край плеврального мешка от грудино-ключичного сочленения тоже идет косо и вниз к средней линии, но на меньшем протяжении, чем справа. На уровне IV ребра он отклоняется латерально, оставляя расположенный здесь треугольный участок перикарда не покрытым плеврой. Затем передняя граница левого плеврального мешка спускается параллельно краю грудины до хряща VI ребра, где отклоняется латерально вниз, переходя в нижнюю границу.

Нижняя граница плевральных мешков представляет собой линию перехода реберной плевры в диафрагмальную. На правой стороне она пересекает по linea mammillaris VII ребро, по linea axillaris media -- IX ребро ,и затем идет горизонтально, пересекая X и XI ребра, к месту встречи нижнего и заднего краев на головке XII ребра. На левой стороне нижняя граница плевры несколько ниже, чем на правой. Границы легких не во всех местах совпадают с границами плевральных мешков. Положение верхушек легких и задних их краев вполне соответствует границам обеих плевр. Передний край правого легкого также совпадает с плевральной границей. Такое соответствие переднего края левого легкого с плеврой наблюдается только до уровня четвертого межреберного промежутка. Здесь край левого легкого, образуя сердечную вырезку, отступает влево от плевральной границы. Нижние границы легких проходят значительно выше нижних границ обеих плевр. Нижняя граница правого легкого идет спереди позади VI ребра, по linea mammillaris подходит к нижнему краю VI ребра, по linea axillaris media пересекает VIII ребро, по linea scapularis -- X ребро и у позвоночника подходит к верхнему краю XI ребра. Граница левого легкого несколько ниже. В тех местах, где легочные края не совпадают с плевральными границами, между ними остаются ограниченные двумя париетальными листками плевры запасные пространства, называемые синусами плевры. В них легкое заходит только в момент самого глубокого вдоха. Наибольшее запасное пространство находится на той и другой стороне вдоль нижней границы плевры между диафрагмой и грудной клеткой -- здесь нижние края легких не доходят до границы плевры. Другое, меньших размеров, запасное пространство имеется у переднего края левого легкого на протяжении сердечной вырезки между pleura costalis и pleura mediastinalis. Оно называется ге-cessus costomediastinalis. Образующаяся при воспалении плевры (плеврит) жидкость (воспалительный выпот) скапливается прежде всего в плевральных синусах. Плевральные синусы, будучи частью плевральной полости, вместе с тем отличаются от нее. Плевральная полость -- это пространство между висцеральным и париетальным листками плевры. Плевральные синусы -- это запасные пространства плевральной полости, находящиеся между двумя париетальными листками плевры.

Рентгеноанатомия лёгких. При рентгенологическом исследовании

грудной клетки ясно видны два светлых "легочных поля", по которым судят о легких, так как вследствие наличия в них воздуха они легко пропускают рентгеновские лучи. Оба легочных поля отделены друг от друга интенсивной срединной тенью, образуемой грудиной, позвоночным столбом, сердцем и крупными сосудами. Эта тень составляет медиальную границу легочных полей; верхняя и латеральная границы образованы ребрами. Снизу находится диафрагма.

Верхняя часть легочного поля пересекается ключицей, которая отделяет надключичную область от подключичной. Ниже ключицы на легочное поле наслаиваются пересекающиеся между собой передние и задние части ребер. Они располагаются косо: передние части -- сверху вниз и медиально; задние - сверху вниз и латерально. Для определения различных пунктов легочного поля пользуются промежутками между передними частями ребер,

Собственно легочная ткань видна в светлых ромбовидных промежутках между ребрами. В этих местах заметен сетевидный дли пятнистый рисунок, состоящий из более или менее узких тяжеобразных теней, наиболее интенсивных в области ворот легких и постепенно убывающих по интенсивности от срединной тени сердца к периферии легочных полей. Это так называемый легочный рисунок. По обе стороны тени сердца на протяжении передних частей II --V ребер располагаются интенсивные своеобразные тени корней легких -- так называемые тени hilus, или корневые тени. От тени сердца они отделены небольшой светлой полоской главных бронхов. Тень левого корня несколько короче и уже, так как она больше прикрывается тенью сердца, чем справа.

Анатомической основой тени hilus и легочного рисунка являются сосуды малого круга кровообращения -- легочные артерии и вены с радиально отходящими от них ветвями, рассыпающимися в свою очередь на мелкие веточки. (Лимфатические узлы в норме не дают тени; они делаются видимыми только при увеличении или обызвествлении патологического характера.)

Анатомический субстрат легочного рисунка и теней hilus особенно ясно заметен при томографии (послойной рентгенографии), которая дает возможность получить снимки отдельных слоев легкого без наслоения на легочное поле ребер. Легочный рисунок и корневые тени есть симптом нормальной рентгенологической картины легких в любом возрасте, включая и ранний детский. При вдохе видны просветления, соответствующие плевральным синусам.

Рентгенограмма грудной клетки

1 -- тень гилюса; 2 -- легочный рисунок; 3 -- срединная тень сердца и крупных сосудов; 4 -- область верхушки легкого; 5 -- диафрагма; 6 -- плевральный синус.

При рентгенологическом исследовании грудной клетки живого человека изучают и диафрагму. Диафрагма имеет при этом вид двух полукруглых линий, выпуклых кверху,-- это купола диафрагмы. Правый купол более выпуклый, чем левый, и стоит выше левого (влияние печени). Контуры диафрагмы ровные, но при глубоком вдохе вследствие сокращения мышцы волнообразные.

Положение и форма диафрагмы крайне изменчивы и зависят от: дыхания (при вдохе диафрагма опускается и уплощается, при выдохе поднимается и приобретает выпуклую форму); тонуса мускулатуры диафрагмы; внутрибрюшного давления и состояния брюшного пресса (при вялом брюшном прессе диафрагма ниже); положения тела (в сидячем положении диафрагма ниже, чем в лежачем); формы грудной клетки (в короткой и широкой грудной клетке выше, чем в узкой и длинной); упитанности (у тучных выше, чем у худых); общей конституции (при брахиморфном типе выше, чем при долихоморфном); возраста (у юношей выше, чем у взрослых); пола (у женщин выше, чем у мужчин). Таким образом, высота стояния диафрагмы варьирует в зависимости от соотношения перечисленных факторов у данного индивидуума. Этим объясняется и вариабельность скелетотопии диафрагмы.

На трупе диафрагма занимает всегда крайнее положение: вскоре после смерти самое низкое (сокращение ad maximum вследствие окоченения), а потом самое высокое (пассивное перерастяжение). Последнее объясняется: 1) присасывающим действием спадающихся легких и 2) давлением на диафрагму газов, образующихся в желудочно-кишечном тракте. В таком положении ее и находят на трупах. У живого высокое стояние диафрагмы никогда не достигает крайнего положения, наблюдаемого на трупе. Centrum tendineum при дыхании несколько смещается.

Рентгенологический метод исследования позволяет видеть изменения в соотношениях органов грудной клетки, происходящие при дыхании. При вдохе диафрагма опускается, купола ее уплощаются, центр передвигается несколько книзу. Ребра поднимаются, межреберные промежутки делаются шире. Легочные поля становятся светлее, легочный рисунок -- отчетливее. Плевральные синусы "просветляются", становятся заметными. Сердце приближается к вертикальному положению и приобретает форму, близкую к треугольнику. При выдохе возникают обратные соотношения. При помощи рентгенокимографии можно также изучать работу диафрагмы при дыхании, пении, речи и т. п.

При послойной рентгенографии -- томографии структура легкого выявляется лучше, чем при обыкновенной рентгенографии или рентгеноскопии. Однако и на томограммах не удается дифференцировать отдельные структурные образования легкого. Это становится возможным благодаря новейшему методу рентгенологического исследования -- электрорентгенографии. На полученных с помощью последней рентгеновских снимках видны не только трубчатые системы легкого (бронхи и кровеносные сосуды), но и соединительнотканный каркас легкого. В результате удается изучать на живом строение паренхимы всего легкого.

2. Развитие дыхательных органов

Органы дыхания закладываются в конце 3-й недели жизни зародыша в форме выроста вентральной стенки передней кишки тотчас сзади зачатка щитовидной железы. Этот полый вырост на своем каудальном конце скоро подразделяется на две части соответственно будущим двум легким; краниальный его конец образует гортань, а за ней, каудальнее, находится зачаток трахеи.

Гортань достигает окончательного развития в период полового созревания: у мужчин она растет сильнее и поэтому больших размеров, чем у женщин. Перед наступлением половой зрелости у мальчиков наблюдается резкое усиление роста гортани, причем в это время у них изменяется ("ломается") голос. Гортань мужчины в среднем на у3 больше женской. Длина ее у мужчин в среднем 44 мм, у женщин -- 36 мм. Влияние половых желез на гортань доказывается и тем, что у евнухов голос становится похожим на женский.

На каждом зачатке легкого появляются шаровидные выступы, соответствующие будущим долям легкого; на зачатке правого легкого их три, левого -- два. На концах этих выступов образуются новые выпячивания, а на последних -- еще новые, так что картина напоминает развитие альвеолярной железы. Таким путем на 6-м месяце получается бронхиальное дерево, на концах разветвлений которого образуются acini с альвеолами. Одевающая каждый зачаток легкого мезенхима дает начало соединительнотканным образованиям, непроизвольным мышцам и хрящевым пластинкам в бронхах. Эпителий слизистой оболочки и желез происходит из энтодермы. Легочная плевра возникает из спланх-ноплевры, а образование плевральных мешков идет параллельно развитию легких, сердца и перикарда.

Образование глоточных мешочков у зародыша человека; фронтальный разрез: 1-4 -жаберные дуги; 5, 6 -- глоточные мешочки.

3. Физиология дыхания

3.1Механизм вдоха и выхода

Благодаря ритмичному сокращению диафрагмы (16-18 раз в минуту) и других дыхательных мышц (наружных межреберных мышц, мышц плечевого пояса, шей) объем грудной клетки то увеличивается (при вдохе), то уменьшается (при выдохе). При расширении грудной клетки легкие пассивно растягиваются, расширяются. При этом давление в легких понижается и становится ниже атмосферного (на 3-4 мм рт. столба). Поэтому воздух через дыхательные пути извне устремляются в легкие. Так происходит вдох. При глубоком вдохе, форсированном дыхании сокращаются не только дыхательные мышцы, но и вспомогательные. Выдох осуществляется при расслаблении мышц вдоха и расслаблении мышц выдоха (внутренние межреберные мышцы, мышцы передней брюшной стенки). Приподнятая и расширенная при вдохе грудная клетка в силу своей тяжести и при действии ряда мышц опускается. Растянутые легкие благодаря своей эластичности уменьшаются в объеме. При этом давление в легких резко возрастает, и воздух покидает легкие. Так происходит выдох. В кашле, чихании, в быстром выдохе участвуют мышцы живота, брюшного пресса, ребра (грудная клетка) опускается, диафрагма резко поднимается.

При спокойном дыхании человек вдыхает и выдыхает 500 мл воздуха. Это количество воздуха (500) называют дыхательным объемом. При глубоком (дополнительном) вдохе в легкие поступит еще 1500 мл воздуха. Это резервный объем вдоха. При равномерном дыхании после спокойного вдоха человек при напряжении дыхательных мышц может выдохнуть еще 1500 мл воздуха. Это резервный объем выдоха. Объем воздуха (3500 мл), складывающий из дыхательного объема вдоха (500 мл), резервного объема вдоха (1500 мл), резервного объема выдоха (1500 мл), называют жизненной емкостью легких. У тренированных, физически развитых людей жизненная емкость легких может достигать 7000-7500 мл. У женщин связи с меньшей массой тела жизненная емкость легких меньше, чем у мужчин.

После того как человек выдохнет 500 мл воздуха (дыхательный объем), а затем еще сделает глубокий выдох (1500 мл), в его легких все еще остается примерно 1200 мл остаточного объема воздуха, удалить который из легких практически невозможно. Дышавшее легкое всегда содержит воздух. Поэтому легочная ткань в воде не тонет.

В течение 1 минуты человек вдыхает и выдыхает 5-8 л воздуха. Это минутный объем дыхания, который при интенсивной физической нагрузке может достигать 80-120 л в минуту.

Из 500 мл вдыхаемого воздуха (дыхательный объем) только 360 мл проходит в альвеолы и отдает кислород в кровь. Остальные 140 мл остаются в воздухоносных путях и в газообмене не участвуют. Поэтому воздухоносные пути называют "мертвым пространством".

3.2 Газообмен в легких

В легких происходит газообмен между поступающим в альвеолы воздухом и протекающей по капиллярам кровь. Интенсивному газообмену между воздухом альвеол и кровью способствует малая толщина так называемого аэрогематического барьера. Это барьер между воздухом и кровью образован стенкой альвеолы и стенкой кровеносного капилляра. Толщина барьера - около 2,5 мкм. Стенки альвеолы построены из однослойного плоского эпителия (албвеолоцитов), покрытого изнутри, со стороны просвета альвеол, тонкой пленкой фосфолипида - сурфактантом. Сурфактант препятствует слипанию альвеол при выдохе и понижает поверхностное напряжение. Альвеолы оплетены густой сетью кровеносных капилляров, что сильно увеличивает площадь, на которой совершается газообмен между воздухом и кровью.

Во вдыхаемом воздухе - в альвеолах концентрации (парциальное давление) кислорода намного выше (100 мм рт. ст.), чем в венозной крови (40 мм рт. ст.), протекающей по легочным капиллярам. Поэтому кислород легко выходит из альвеолы в кровь, где он быстро вступает в соединение с гемоглобином эритроцитов. Одновременно углекислый газ, концентрация которого в венозной крови капилляров высока (47 мм рт. ст.), диффундирует в альвеолы, где парциальное давление СО2 значительно ниже (40 мм рт. ст.). Из альвеол легкого углекислый газ выводится с выдыхаемым воздухом.

Таким образом, разница в давлении (напряжение) кислорода и углекислого газа в альвеолярном воздухе, в артериальной и венозной крови дает возможность кислороду диффундировать из альвеол в кровь, а из крови в альвеолы - углекислому газу.

3.3 Транспорт газов кровью

Благодаря особому свойству гемоглобина вступать в соединение с кислородом и с углекислым газом кровь способна поглощать эти газы в значительном количестве. В 100 мл артериальной крови содержится до 20 мл кислорода и до 52 мл углекислого газа. Одна молекула гемоглобина способна присоединить к себе четыре молекулы кислорода, образуя неустойчивое соединение оксигемоглобин. Известно, что 1 мл гемоглобина связывает 1,34 мл кислорода. В100 мл крови содержится 15 г гемоглобина.

В тканях организма в результате непрерывного обмена веществ, интенсивных окислительных процессов расходуется кислород и образуется углекислый газ. При поступлении крови в ткани организма гемоглобин отдает клеткам, тканям кислород. Образовавшийся при обмене веществ углекислый газ переходит (диффундирует) из тканей в кровь и присоединяется к гемоглобину. При этом образуется непрочное соединение - карбгемоглобин. Быстрому соединению гемоглобина с углекислым газом способствует находящийся в эритроцитах фермент карбоангидраза.

Гемоглобин эритроцитов способен соединятся и с другими газами. Так, например, с окисью углерода, образующейся при неполном сгорании угля или другого топлива, гемоглобин соединяется в 150-300 раз быстрее, чем с кислородом. При этом образуется довольно прочное соединение карбоксигемоглобин. При этом даже при малом содержании в воздухе окиси углерода (СО) гемоглобин соединяется не с кислородом, а с окисью углерода. При этом снабжение организма кислорода, его транспорт к клеткам, тканям нарушается, прекращается. Человек в этих условиях задыхается и может погибнуть из-за не поступления кислорода в ткани организма.

Недостаточное поступление кислорода в ткани (гипоксия) может возникнуть при недостатке кислорода во вдыхаемом воздухе, например в горах. Уменьшение гемоглобина в крови - анемия - появляется, когда кровь не может переносить кислород ( при отравлении угарным газом).

При остановке, прекращения дыхания развивается удушья (асфиксия). Такое состояние может случиться при утоплении или других неожиданных обстоятельствах, при попадании инородного тела в дыхательные пути (разговор во время еды), при отеке голосовых связок в связи с заболеванием. Частицы пищи могут быть удалены из дыхательных путей рефлекторным кашлем (кашлевым толчком), возникающей в результате раздражения слизистой оболочки дыхательных путей, в первой очередь гортани.

При остановке дыхания (утопление, удар электрического тока, отравление газами), когда сердце еще продолжает работать, делают искусственное дыхание с помощью специальных аппаратов, а при их отсутствии - по методу, "рот в нос" или путем сдавливания и расширения грудной клетки.

Заключение

Дыхание - это процесс газообмена между организмом и внешней средой. Из внешней среды в организм поступает кислород, а во внешнюю среду поступает углекислый газ. Кислород необходим клеткам, тканям, органам для процессов окисления, в результате которого высвобождается энергия. Углекислый газ (а также вода) является конечным продуктом обмена веществ, процессов окисления. Остановка дыхания ведет к немедленному прекращению обмена веществ.

Газообмен у человека состоит из трех составляющих: внешнего дыхания, транспорта газов кровью и внутреннего (клеточного, тканевого) дыхания.

Внешнего дыхание выполняет дыхательная система, в том числе легкие, в которых кислород (О₂) через стенки легочных альвеол и кровеносных капилляров поступает в кровь, а углекислый газ (СО₂) из крови выводится в альвеолы и далее по дыхательным путям из организма. Вдыхаемый и выдыхаемый воздух, естественно, отличаются по своему составу.

Транспорт газов (кислорода, углекислого газа) совершается по кровеносным сосудам. К легким по легочным артериям от сердца притекает кровь, богатая углекислым газом. В легких кровь отдает углекислый газ и насыщается кислородом. Содержащая кислород кровь из легких по легочным венам поступает к сердцу. От сердца по аорте, а затем по артериям кровь транспортируется к органам, где снабжает кислородом (и питательными веществами) их клетки, ткани. В обратном направлении - от клеток, тканей кровь по венам выносит углекислый газ к сердцу, а из сердца эта кровь, богатая углекислым газом, направляется к легким.

Внутреннее дыхание представляет собой газообмен между кровью и тканями. Кислород из крови через стенки кровеносных капилляров поступает к клеткам и другим тканевым структурам, где включается в обмен веществ. Из клеток, тканей в кровь также через стенки капилляров выводится углекислый газ.

Таким образом, постоянно циркулирующая между легкими и тканями кровь обеспечивает непрерывный процесс снабжения клеток, тканей кислородом и выведением углекислого газа. В тканях кислорода крови проникает в клетки и в другие тканевые элементы, а в обратном направлении переносится углекислый газ. Этот процесс внутреннего (тканевого) дыхания происходит при участии особых дыхательных ферментов.