Клетки человеческого тела требуют постоянного притока кислорода, чтобы остаться в живых. Дыхательная система обеспечивает кислородом клетки организма, удаляя углекислый газ, продукты отходов, которые могут быть смертельными, если накопятся. Есть 3 основных части дыхательной системы: дыхательные пути, легкие и мышцы дыхания. Дыхательные пути, которые включают нос, рот, глотку, гортань, трахею, бронхи и бронхиолы, несут воздух в легкие и выводят наружу. Легкие … [Читайте ниже]
[Начало сверху] … выступают в качестве функциональных узлов дыхательной системы, пропуская кислород внутрь организма и удаляя двуокись углерода из организма. И, наконец, мышцы дыхания, в том числе диафрагма и межреберные мышцы, работают вместе, передвигая воздух в и из легких во время дыхания.
Нос и носовая полость образуют основное внешнее отверстие для дыхательной системы и первый участок воздушной трассы -дыхательные пути организма, через которые воздух движется. Нос представляет собой строение из хряща, костей, мышц и кожи, которая поддерживает и защищает переднюю часть носовой полости. Носовая полость представляет собой полое пространство внутри носа и черепа, которое покрыто волосками и слизистой оболочкой. Функция полости носа — нагреть, увлажнить и отфильтровать воздух, поступающий в организм, прежде чем он достигает легких. Волоски и слизь, выстилающие носовую полость помогают улавливать пыль, плесень, пыльцу и другие загрязнители окружающей среды, прежде чем они смогут достичь внутренних частей тела. Воздух, выходящий из тела через нос возвращает влагу и тепло в носовую полость перед тем, как оно будет отправлено в окружающую среду.
Рот
Рот, также известный как ротовая полость, является вторичным наружным отверстием для дыхательных путей. Самое нормальное дыхание происходит через носовую полость, но ротовая полость может быть использована, чтобы дополнить или заменить функции носовой полости, когда это необходимо. Поскольку путь воздуха, поступающего в организм из ротовой полости короче, чем путь для воздуха, поступающего из носа, рот не греет и не увлажняет воздух, поступающий в легкие. Во рту также не хватает волос и липкой слизи, чтобы фильтровать воздух. Одно из преимуществ дыхания через рот — более короткое расстояние и больший диаметр позволяет большему количеству воздуха быстро войти в тело.
Глотка
Глотка, также известная как горло, является мышечной воронкой, которая простирается от заднего конца носовой полости до верхнего конца пищевода и гортани. Глотка делится на 3 области: носоглотка, ротоглотка и гортаноглотка. Носоглотка является высшей областью глотки, расположенной в задней части носовой полости. Вдыхаемый воздух из полости носа проходит в носоглотку и спускается через ротоглотки, расположенную в задней части полости рта. Воздух вдыхается через ротовую полость и поступает в глотку. Затем, вдыхаемый воздух опускается в гортаноглотку, где он будет переадресован в отверстие гортани с помощью надгортанника. Надгортанник представляет собой лоскут из эластичного хряща, который действует как переключатель между трахеей и пищеводом. Поскольку гортань также используется, чтобы проглатывать пищу, надгортанник гарантирует, что воздух пройдёт в трахею, закрывая отверстие в пищевод. Во время процесса глотания, надгортанник движется, чтобы покрыть трахеи, для того чтобы пища попала в пищевод и предотвратить удушье.
Гортань
Гортань, также известная как голосовые связки, является коротким участком дыхательных путей, который соединяет гортаноглотку и трахею. Гортань расположена в передней части шеи, чуть уступает подъязычной кости и превосходящей трахеи. Несколько хрящевых структур составляют гортань. Надгортанник является одним из хрящевых кусков в гортани и служит в качестве крышки гортани при глотании. Низшим к надгортаннику является хрящ щитовидной железы, который часто называют кадык, чаще всего увеличен и виден у взрослых мужчин. Хрящ щитовидной железы держит открытым передний конец гортани и защищает голосовые связки. Ниже щитовидного хряща находится кольцеобразный перстневидный хрящ, который удерживает гортань открытой и поддерживает её задний конец. В дополнение к хрящевой ткани, гортань содержит специальные структуры, известные как голосовые складки, которые позволяют организму производить звуки речи и пения. Голосовые связки являются складками слизистой оболочки, которые вибрируют для создания вокальных звуков. Напряжение и вибрация голосовых складок может быть изменено, чтобы изменить высоту колебаний, что они производят.
Трахея
Трахея или дыхательное горло, представляет собой 12 — сантиметровую трубку, изготовленную из С-образных гиалиновых хрящевых колец, с многорядным мерцательным цилиндрическим эпителием. Трахея соединяет гортань с бронхами и позволяет воздуху проходить через шею в грудную клетку. Кольца хряща, составляющие трахеи, позволяют ему оставаться открытым для воздуха во все времена. Открытый конец хрящевых колец обращенный кзади к пищеводу, позволяет пищеводу расширяться в пространстве, занимаемом трахеей, чтобы позволить массе из пищи переместиться через пищевод.
Основная функция трахеи — обеспечение четкого дыхательного пути для воздуха, чтобы он мог войти и выйти из легких. Кроме того, эпителий, выстилающий трахеи, производит слизь, которая накопила пыль и другие загрязняющие вещества и предотвращает её попадание в легкие. Реснички на поверхности эпителиальных клеток, перемещают слизь точно к глотке, где она может быть проглочена и переварена в желудочно-кишечном тракте.
Бронхи и бронхиолы
На нижнем конце трахеи дыхательные пути расщепляются на левую и правую ветви, известные как первичные бронхи. Левый и правый бронхи идут в каждое легкое, затем следуют отходящие более мелкие бронхи — вторичные. Вторичные бронхи несут воздух в доли легких — 2 в левом легком и 3 в правом легком. Вторичный бронхи в свою очередь, разделяются на множество более мелких третичных бронхов в пределах каждого лепестка. Третичные бронхи распадаются на множество мелких бронхиол, которые распространяются по всей поверхности легких. Каждые бронхиолы далее распадается на множество более мелких ветвей менее миллиметра в диаметре, называемых конечными бронхиолами. И, наконец, миллионы крошечных конечных бронхиол проводят воздух в альвеолы легких.
По мере того, как в дыхательных путях расщепляется на древовидные ветви бронхи и бронхиолы, структура стенок дыхательных путей начинает изменяться. Первичные бронхи содержат множество С-образных хрящевых колец, которые прочно удерживают дыхательные пути открытыми и придают бронхам форму сплющенного круга или буквы D. Где бронхи разветвляются на вторичные и третичные бронхи, хрящи становятся более широко расставленными и покрыты более гладкими мышцами, содержащими белок эластин. Бронхиолы отличаются от структуры бронхов тем, что они не содержат какой-либо хрящ вообще. Наличие гладких и эластических мышц позволяет более мелким бронхам и бронхиолам быть более гибкими и пластичными.
Основная функция бронхов и бронхиол — нести воздух из трахеи в легкие. Гладкие мышечные ткани в их стенках помогают регулировать поток воздуха, поступающего в легкие. Когда большие объемы воздуха требуются для тела, например, во время физических упражнений, гладкая мышца расслабляется для расширения бронхов и бронхиол. Дилатационные дыхательные пути обеспечивают меньшее сопротивление воздушному потоку и позволяют большему количеству воздуха проходить в и из легких. Гладкие мышечные волокна способны сокращаться во время отдыха, чтобы предотвратить гипервентиляциюи. Бронхи и бронхиолы также используют слизь и реснички их эпителиальной выстилки для улавливания и перемещения пыли и других загрязняющих веществ из легких.
Лёгкие
Лёгкие являются парой крупных, рыхлых органов, находящихся в грудной клетке сбоку от сердца и превосходящими диафрагму. Каждое легкое окружено плевральной мембраной, которая обеспечивает его пространством для расширения, а также служит для создания отрицательного давления относительно атмосферному. Отрицательное давление позволяет легким пассивно наполняться воздухом, тогда как они расслабляются. Левые и правые легкие немного отличаются по размеру и форме из — за сердца, находящегося на левой стороне тела. Таким образом, левое легкое немного меньше, чем правое и состоит из 2 — ух долей, в то время как правое легкое имеет 3 доли.
Внутренняя часть легких состоит из губчатых тканей, содержащих много капилляров и около 30 миллионов крошечных мешочков, известных как альвеолы. Альвеолы — чашеобразные структуры, находящиеся в конце терминала бронхиол и окруженные капиллярами. Альвеолы выстланы тонкой прослойкой плоского эпителия, что позволяет воздуху войти в альвеолы и обменять свои газы при прохождении крови через капилляры.
Мышцы дыхания
Набор мышц окружающих легкие, которые способны засосать воздух для ингаляции или выдохнуть его из легких. Основная мышца дыхания в организме человека — диафрагма, тонкий лист скелетных мышц. Когда диафрагма сжимается, она движется книзу несколько сантиметров в брюшную полость, увеличивая пространство внутри грудной полости и обеспечивая продувание воздуха в легкие. Релаксация диафрагмы позволяет воздуху течь обратно в легкие во время выдоха.
Между ребрами находится много межреберных мышц, которые помогают диафрагме с увеличением и сжатием легких. Эти мышцы делятся на две группы: внутренние межреберные и наружные межреберные мышцы. Внутренние — глубоко расположенный набор мышц, они угнетают ребра, чтобы сжать грудную полость и лёгкие, чтобы выдохнуть воздух из легких. Внешние межреберные мышцы находятся на поверхности и функционируют, чтобы поднять ребра, обеспечивая расширение объема грудной полости и в результате чего воздух выходит из легких.
Легочная вентиляция
Легочная вентиляция представляет собой процесс перемещения воздуха в и из легких, чтобы облегчить газообмен. Дыхательная система использует систему отрицательного давления и сокращение мышц для достижения легочной вентиляции. Система отрицательного давления дыхательной системы предполагает создание отрицательного градиента давления между альвеолами и внешней атмосферой. Мембрана запечатывает легкие и поддерживает давление незначительно ниже, чем в атмосфере, когда легкие находятся в состоянии покоя. Это приводит к пассивному наполнению легких в состоянии покоя. Чтобы заполнить легкие воздухом, давление в них поднимается до тех пор, пока оно не станет соответствовать атмосферному. На данном этапе ещё больше воздуха может быть вдыхаемо сокращением диафрагмы и наружных межреберных мышц, которые увеличивают объем грудной клетки и снова снижая давление в легких ниже, чем в атмосфере.
Для того, чтобы выдохнуть воздух, диафрагма и внешние межреберные мышцы расслабляются, в то время как внутренние межреберные мышцы сокращаются, чтобы уменьшить объем грудной клетки и увеличить давление внутри грудной полости. Градиент давления в это время восстанавливается, что приводит к выдоху воздуха, пока давление внутри легких и за пределами тела не станут равны. На этом этапе свойство упругости легких приводит к их возвращению назад к их объему покоя, восстанавливая отрицательный градиент давления, присутствующий во время ингаляции.
Внешнее дыхание
Внешнее дыхание — обмен газов между воздухом, заполняющим альвеолы и кровь в капиллярах и окружающим стенки альвеол. Воздух, поступающий в легкие из атмосферы имеет более высокое парциальное давление кислорода и более низкое парциальное давление диоксида углерода, чем имеет кровь в капиллярах. Разница в парциальных давлений призывает газы диффундировать пассивно вдоль их градиентов давления от высокого до низкого через простой чешуйчатый эпителий покрова альвеолов. Конечным результатом внешнего дыхания является движение кислорода из воздуха в кровь и перемещение углекислого газа из крови в воздух. Кислород становится возможно транспортировать к тканям организма, в то время как углекислый газ выбрасывается в атмосферу во время выдоха.
Внутреннее дыхание
Это — обмен газов между кровью в капиллярах и тканями организма. Капиллярная кровь имеет более высокое парциальное давление кислорода и более низкое парциальное давление углекислого газа, чем ткани, через которые она проходит. Разница в парциальных давлений приводит к диффузии газов вдоль их градиентов давления от высокого до низкого давления через эндотелий капилляров. Конечным результатом внутреннего дыхания является диффузия кислорода в ткани и диффузия углекислого газа в кровь.
Транспортировка газов
2 основных дыхательных газа, кислород и углекислый газ, которые транспортируются по всему телу с помощью крови крови. Плазма крови имеет способность транспортировать растворенный кислород и углекислый газ, но большая часть газов, переносимых в крови существуют для транспортировки молекул. Гемоглобин является важной молекулой транспорта, находится в красных кровяных клетках, которые содержат почти 99% кислорода крови. Гемоглобин может также нести небольшое количество углекислого газа из тканей обратно в легкие. Тем не менее, подавляющее большинство диоксида углерода присутствует в плазме как бикарбонат — ион. Когда парциальное давление углекислого газа высоко в тканях, фермент карбоангидразы катализирует реакцию между диоксидом углерода и водой с образованием угольной кислоты. Углекислота затем диссоциирует на ионы водорода и бикарбонат — иона. Когда парциальное давление углекислого газа низко в легких, происходят реакции обратного порядка и углекислый газ высвобождается в легкие, чтобы быть выпущенным наружу.
Гомеостатический контроль дыхания
В нормальных условиях покоя, тело сохраняет спокойную частоту дыхания и глубину — нормальное дыхание. Нормальное дыхание сохраняется до возникновения повышенного спроса на кислород у тела. А производство углекислого газа повышается за счет большей нагрузки. Вегетативные хеморецепторы в организме способны контролировать парциальное давление кислорода и CO2 в крови и посылают сигналы в дыхательный центр ствола головного мозга. Дыхательный центр затем регулирует частоту и глубину дыхания, чтобы вернуть кровь к её нормальному уровню парциального давления газов.
Дыхательная система.
Функции дыхательной системы:
1. Обеспечивает ткани организма кислородом и удаляет из них углекислый газ;
3. участвует в обонянии;
4. участвует в выработке гормонов;сс
5. участвует в обмене веществ;
6. участвует в иммунологической защите.
В воздухоносных путях воздух согревается либо охлаждается, очищается, увлажняется, а так же происходит восприятие обонятельных, температурных и механических раздражений. Дыхательная система начинается с полости носа.
Входными отверстиями в носовую полость являются ноздри. Передняя нижняя стенка отделяет носовую полость от ротовой, и состоит из мягкого и твердого неба. Задняя стенка носа – это носоглоточное отверстие (хоаны) которое переходит в носоглотку. Носовая пластина состоит из передней решетчатой кости и сошника. От перегородки носа сторону по разным сторонам находятся изогнутые костные пластинки – носовые раковины. В нижний носовой ход открывается носослезный канал.
Слизистая оболочка – выстлана мерцательным эпителием и содержит значительное количество желез, выделяющих слизь. Также проходят множество сосудов, согревающих холодный воздух, и нервов, которые выполняют обонятельную функцию, поэтому считается органом обоняния. Через хоаны воздух поступает в глотку, а потом в гортань.
Гортань (larynx) – находится в передней части шеи на уровне IV-VII шейных позвонков; на поверхности шеи образует небольшое (у женщин) и сильно выступающее вперед (у мужчин) возвышение – выступ гортани (кадык, адамово яблоко – prominentico lyngeria). Спереди гортань подвешена у подъязычной кости, внизу соединяется с трахеей. Спереди гортани лежат мышцы шеи, сбоку – сосудисто-нервные пучки. Состоит из хрящей. Они делятся на:
1.непарные (перстневидный, щитовидный, надгортанник);
2. парные (черпаловидные, рожковидные, клиновидные).
Хрящи гортани.
Основной хрящ – это перстневидный хрящ, который соединяет внизу связочками с первым хрящевым кольцом.
Основу гортани составляет гиалиновый перстневидный хрящ, который соединяет с первым хрящом трахеи при помощи связки. Он имеет дугу и четырехугольную пластинку; дуга хряща направлена вперед, пластинка – назад. На дуге перстневидного хряща расположен гиалиновый непарный, самый большой хрящ гортани – щитовидный . Черпаловидный хрящ парный, гиалиновый, похож на четырехугольную пирамиду. Рожковидный и клиновидный хрящи находятся в толще черпаловидной связки.
Хрящи гортани связаны между собой при помощи суставов и связок. Мышцы гортани . Все мышцы гортани делятся на три группы: расширители суживающие голосовую щель и изменяющие напряжение голосовых связок. 1. Мышца, расширяющая голосовую щель – задняя перстнечерпаловидная (парная мышца);
Гортань имеет оболочки:
1. слизистая – покрыта мерцательным эпителием, кроме голосовых связок.
2. фиброзно-хрящевая - - состоит из гиалиновых и эластичных хрящей.
3. соединительнотканная (адвентиция).
У детей размеры гортани меньше, чем у взрослых; голосовые связки короче, тембр голоса выше. Размеры гортани могут изменяться в период полового созревания, что ведет к изменению голоса.
Трахея (trachea) – это трубка длиной 10-15см., имеет 2части: шейную и грудную. Сзади проходит пищевод, спереди проходит щитовидная железа, вилочковая железа, дуга аорты и ее ветви. На уровне нижнего края VI шейного позвонка, и заканчивается на уровне верхнего края V грудного позвонка. Делится на 2 бронха, которые отходят в правое и левое легкое. Это место называется бифуркацией.
Правый – длина 3см., состоит из 6-8 хрящей. Короче и шире, отходит от трахеи тупым углом.
Левый – длина 4-5см., состоит из 9-12 хрящей. Длинный и узкий, идет под дугой аорты.
Трахея и бронхи состоят из 16-20 гиалиновых хрящевых полуколец. Полукольца соединяются между собой кольцевыми связками. Изнутри трахея и бронхи выстланы слизистой оболочкой, потом подслизистая оболочка, а за ней хрящевая ткань. Слизистая оболочка складок не имеет, выстилает многорядно плазматическим реснитчатым эпителием и тоже имеет большое количество бокаловидных клеток.
Легкие (pulmones) – это главные органы дыхательного аппарата, занимают почти вся полость грудной клетки. Меняют форму и размеры в зависимости от фазы дыхания. Имеет форму усеченного конуса. Верхушка легкого обращена над ключичной ямкой. Внизу легкие имеют вогнутое основание. Они прилежат к диафрагме.
В легком выделяют три поверхности: выпуклую, реберную , прилегающую к внутренней поверхности стенки грудной полости; диафрагмальную – прилегает к диафрагме; медиальную (средостенную), направленную в сторону средостения.
Каждое легкое бороздами делится на доли: правое – на 3 (верхнюю, среднюю, нижнюю), левое на 2 (верхнюю и нижнюю).
Каждое легкое состоит из разветвленных бронхов, которые образуют бронхиальное дерево и систему легочных пузырьков. Бронх диаметром 1мм называется дольковым. Каждый альвеолярный ход заканчивается двумя альвеолярными мешочками. Стенки альвеолярных мешочков состоят их легочных альвеол. Диаметр альвеолярного хода и альвеолярного мешочка составляет 0,2 – 0,6мм, альвеолы – 0,25-0,30мм.
Дыхательные бронхиолы, а также альвеолярные ходы, альвеолярные мешочки и альвеолы легкого образуют альвеолярное дерево (легочный ацинус), которое является структурно-функциональной единицей легкого. Количество легочных ацинусов в одном легком 15000; количество альвеол в среднем 300-350млн, а площадь дыхательной поверхности всех альвеол – около 80 м 2 .
Плевра (pleura) – тонкая гладкая серозная оболочка, которая окутывает каждое легкое.
Различают висцеральную плевру, которая плотно срастается с тканью легкого и заходит в щели между долями легкого, и париетальную, которая выстилает внутри стенки грудной полости.
Париетальная плевра состоит из реберной, медиастинальной и диафрагмальной плевры.
Между париетальной и висцеральной плеврой образуется щелевидное замкнутое пространство – плевральная полость. В ней находится небольшое количество серозной жидкости.
Средостение (mediastinum) – представляет собой комплекс органов, расположенных между правой и левой плевральной полостями. Спереди средостение ограничено грудиной, сзади – грудным отделом позвоночного столба, с боков - правой и левой медиастинальной плеврой. Вверху средостение продолжается до верхней апертуры грудной клетки, внизу – до диафрагмы. Различают два отдела средостения: верхнее и нижнее.
Дыхательная система человека активно задействуется во время выполнения любых видов двигательной активности, будь то аэробная или анаэробная нагрузка. Любой уважающий себя персональный тренер должен владеть знаниями о строении дыхательной системы, ее предназначении и о том, какую роль она выполняет в процессе занятий спортом. Знания о физиологии и анатомии являются индикатором отношения тренера к своему ремеслу. Чем больше он знает, тем выше его квалификация, как специалиста.
Дыхательная система – это совокупность органов, целью которой является обеспечение организма человека кислородом. Процесс обеспечения кислородом имеет название – газообмен. Вдыхаемый человеком кислород, на выдохе превращается в углекислый газ. Газообмен происходит в легких, а именно в альвеолах. Их вентилирование реализуется чередованием циклов вдоха (инспирация) и выдоха (экспирация). Процесс вдоха взаимосвязан с двигательной активностью диафрагмы и внешних межреберных мышц. На вдохе диафрагма опускается, а ребра поднимаются. Процесс выдоха происходит по большей части пассивно, вовлекая только внутренние межреберные мышцы. На выдохе диафрагма поднимается, ребра опускаются.
Дыхание обычно разделяют по способу расширения грудной клетки на два типа: грудное и брюшное. Первое чаще наблюдается у женщин (расширение грудины происходит за счет поднятия ребер). Второе чаще наблюдается у мужчин (расширение грудины происходит за счет деформации диафрагмы).
Строение дыхательной системы
Дыхательные пути разделяют на верхние и нижние. Такое разделение является чисто символическим и граница между верхними и нижними путями дыхания проходит в месте пересечения дыхательной и пищеварительной систем в верхней части гортани. К верхним дыхательным путям относят полость носа, носоглотку и ротоглотку с ротовой полостью, но только частично, так как последняя в процессе дыхания не задействована. К нижним дыхательным путям относят гортань (хотя иногда ее относят и к верхним путям), трахею, бронхи и легкие. Воздушные пути внутри легких представляют своего рода дерево и разветвляются примерно 23 раза, прежде чем кислород попадет в альвеолы, в которых и происходит газообмен. Схематическое изображение системы дыхания человека вы можете увидеть на рисунке ниже.
Строение дыхательной системы человека: 1- Лобная пазуха; 2- Клиновидная пазуха; 3- Носовая полость; 4- Преддверие носа; 5- Ротовая полость; 6- Глотка; 7- Надгортанник; 8- Голосовая складка; 9- Щитовидный хрящ; 10- Перстеневидный хрящ; 11- Трахея; 12- Верхушка легкого; 13- Верхняя доля (долевые бронхи: 13.1- Правый верхний; 13.2- Правый средний; 13.3- Правый нижний); 14- Горизонтальная щель; 15- Косая щель; 16- Средняя доля; 17- Нижняя доля; 18- Диафрагма; 19- Верхняя доля; 20- Язычковый бронх; 21- Киль трахеи; 22- Промежуточный бронх; 23- Левый и правый главные бронхи (долевые бронхи: 23.1- Левый верхний; 23.2- Левый нижний); 24- Косая щель; 25- Сердечная вырезка; 26- Язычок левого легкого; 27- Нижняя доля.
Дыхательные пути выступают в роли связующего звена между окружающей средой и основным органом дыхательной системы – легкими. Они располагаются внутри грудной клетки и окружены ребрами и межреберными мышцами. Непосредственно в легких и происходит процесс газообмена между кислородом, поступившим к легочным альвеолам (см. рисунок ниже) и кровью, которая циркулирует внутри легочных капилляров. Последние осуществляют доставку кислорода в организм и выведение из него газообразных продуктов обмена. Соотношение кислорода и углекислого газа в легких поддерживается на относительно постоянном уровне. Прекращение поступления кислорода в организм приводит к потере сознания (клиническая смерть), затем к необратимым нарушениям работы мозга и в конечном счете к гибели (биологическая смерть).
Строение альвеолы: 1- Капиллярное русло; 2- Соединительная ткань; 3- Альвеолярные мешочки; 4- Альвеолярный ход; 5- Слизистая железа; 6- Слизистая выстилка; 7- Легочная артерия; 8- Легочная вена; 9- Отверстие бронхиолы; 10- Альвеола.
Процесс дыхания, как я уже говорил выше, осуществляется за счет деформации грудной клетки при помощи дыхательных мышц. Само по себе дыхание – это один из немногих процессов, протекающих в организме, который контролируется им как осознанно, так и бессознательно. Вот почему человек во время сна, находясь в бессознательном состоянии продолжает дышать.
Функции дыхательной системы
Основные две функции, которые выполняет дыхательная система человека – это непосредственно само дыхание и газообмен. Помимо прочего, она участвует в таких не менее важных функциях, как поддержание теплового баланса тела, формирование тембра голоса, восприятие запахов, а также повышение влажности вдыхаемого воздуха. Легочная ткань принимает участие в производстве гормонов, водно-солевом и липидном обмене. В обширной системе сосудов легких происходит депонирование (хранение) крови. Также дыхательная система защищает организм от механических факторов внешней среды. Впрочем, из всего этого многообразия функций нас будет интересовать именно газообмен, так как без него не протекает ни обмен веществ, ни образование энергии, ни как следствие, сама жизнь.
В процессе дыхания кислород через альвеолы проникает кровь, а углекислый газ через них же выводится из организма. Данный процесс предполагает проникновение кислорода и углекислого газа сквозь капиллярную мембрану альвеол. В состоянии покоя давление кислорода в альвеолах приблизительно на 60 мм рт. ст. выше по сравнению с давлением в кровеносных капиллярах легких. За счет этого кислород проникает в кровь, которая течет по легочным капиллярам. Таким же образом углекислый газ проникает в обратном направлении. Процесс газообмена протекает настолько быстро, что его можно назвать фактически мгновенным. Схематически этот процесс изображен на рисунке ниже.
Схема протекания процесса газообмена в альвеолах: 1- Капиллярная сеть; 2- Альвеолярные мешочки; 3- Отверстие бронхиолы. I- Поступление кислорода; II- Выведение углекислого газа.
С газообменом разобрались, теперь поговорим об основных понятиях относительно дыхания. Объем воздуха, вдыхаемый и выдыхаемый человеком за одну минуту, называется минутным объемом дыхания . Он обеспечивает необходимый уровень концентрации газов в альвеолах. Показатель концентрации определяется дыхательным объемом – это количество воздуха, которое человек вдыхает и выдыхает в процессе дыхания. А также частотой дыхательных движений , иными словами – частотой дыхания. Резервный объем вдоха – это максимальный объем воздуха, который человек может вдохнуть после обычного вдоха. Следовательно, резервный объем выдоха – это максимальное количество воздуха, которое человек может выдохнуть дополнительно, после обычного выдоха. Максимальный объем воздуха, который человек способен выдохнуть после максимального вдоха, называется жизненной емкостью легких . Тем не менее, даже после максимального выдоха в легких остается определенное количество воздуха, которое называется остаточным объемом легких . Сумма жизненной емкости легких и остаточного объема легких дает нам общую емкость легких , которая у взрослого человека равняется 3-4 литрам воздуха на 1 легкое.
Момент вдоха приносит кислород в альвеолы. Помимо альвеол, воздух также заполняет все остальные участки дыхательных путей – ротовую полость, носоглотку, трахею, бронхи и бронхиолы. Поскольку в процессе газообмена эти отделы дыхательной системы не участвуют, они получили название анатомически мертвого пространства . Объем воздуха, который заполняет это пространство, у здорового человека, как правило составляет порядка 150 мл. С возрастом, этот показатель имеет тенденцию увеличиваться. Поскольку в момент глубокого вдоха дыхательные пути имеют свойство расширяться, нужно иметь в виду, что увеличение дыхательного объема сопровождается одновременно и увеличением анатомического мертвого пространства. Такое относительное увеличение дыхательного объема обычно превышает данный показатель для мертвого анатомического пространства. В итоге, при увеличении дыхательного объема, доля анатомического мертвого пространства понижается. Таким образом, мы можем сделать вывод, что увеличение дыхательного объема (при глубоком дыхании) обеспечивает значительно более качественную вентиляцию легких, сравнительно с учащенным дыханием.
Регуляция дыхания
Для полноценного обеспечения организма кислородом, нервная система регулирует скорость вентиляции легких через изменение частоты и глубины дыхания. За счет этого концентрация кислорода и углекислого газа в артериальной крови не меняется даже под воздействием таких активных физических нагрузок, как работа на кардиотренажере или тренировка с отягощениями. Регуляция дыхания контролируется дыхательным центром, который приведен на рисунке ниже.
Строение дыхательного центра ствола мозга: 1- Варолиев мост; 2- Пневмотаксический центр; 3- Апнейстический центр; 4- Предкомплекс Бетцингера; 5- Дорсальная группа дыхательных нейронов; 6- Вентральная группа дыхательных нейронов; 7- Продолговатый мозг. I- Дыхательный центр ствола мозга; II- Части дыхательного центра моста; III- Части дыхательного центра продолговатого мозга.
Дыхательный центр состоит из нескольких разрозненных групп нейронов, которые расположены с обеих сторон нижней части ствола мозга. Всего выделяют три основных группы нейронов: дорсальная группа, вентральная группа и пневмотаксический центр. Рассмотрим их более подробно.
- Дорсальная дыхательная группа играет важнейшую роль в реализации процесса дыхания. Она также является и главным генератором импульсов, которые задают постоянный ритм дыхания.
- Вентральная дыхательная группа выполняет сразу несколько важных функций. В первую очередь, дыхательные импульсы от данных нейронов принимают участие в регуляции процесса дыхания, контролируя уровень легочной вентиляции. Помимо прочего, возбуждение избранных нейронов вентральной группы может стимулировать вдох или выдох, в зависимости от момента возбуждения. Важность этих нейронов особенно велика, так как они способны управлять мышцами живота, принимающими участие в цикле выдоха при глубоком дыхании.
- Пневмотаксический центр принимает участие в управлении частотой и амплитудой дыхательных движений. Главное влияние данного центра состоит в регуляции длительности цикла наполнения легких, как фактора, который ограничивает дыхательный объем. Добавочным эффектом такой регуляции является непосредственное воздействие на частоту дыхания. При уменьшении длительности цикла вдоха, цикл выдоха также сокращается, что в итоге приводит к увеличению частоты дыхания. То же справедливо и в обратном случае. При увеличении длительности цикла вдоха, цикл выдоха также увеличивается, при этом частота дыхания снижается.
Заключение
Дыхательная система человека – это в первую очередь набор органов, необходимый для обеспечения организма жизненно необходимым кислородом. Знание анатомии и физиологии данной системы дает вам возможность понять базовые основы построения тренировочного процесса как аэробной, так и анаэробной направленности. Приведенная здесь информация имеет особое значение при определении целей тренировочного процесса и может служить основой для оценки состояния здоровья атлета при плановом построении тренировочных программ.
Дыхательная система выполняет функцию газообмена, однако принимает участие также в таких важных процессах как терморегуляция, увлажнение воздуха, водно-солевой обмен и многих других. Органы дыхания представлены носовой полостью, носоглоткой, ротоглоткой, гортанью, трахеей, бронхами, легкими.
Носовая полость
Делится хрящевой перегородкой на две половины - правую и левую. На перегородке располагаются три носовые раковины, образующие носовые ходы: верхний, средний и нижний. Стенки полости носа выстланы слизистой оболочкой с мерцательным эпителием. Реснички эпителия, двигаясь резко и быстро в направлении ноздрей и плавно и медленно в направлении легких, задерживают и выводят наружу пыль и микроорганизмы, осевшие на слизи оболочки.
Слизистая оболочка носовой полости обильно снабжена кровеносными сосудами. Протекающая по ним кровь согревает или охлаждает вдыхаемый воздух. Железы слизистой оболочки выделяют слизь, которая увлажняет стенки носовой полости и снижает жизнедеятельность бактерий, попадающих из воздуха. На поверхности слизистой оболочки всегда имеются лейкоциты, которые уничтожают большое количество бактерий. В слизистой оболочке верхнего отдела полости носа находятся окончания нервных клеток, образующие орган обоняния.
Полость носа сообщается с полостями, находящимися в костях черепа: гайморова, лобные и клиновидные пазухи.
Таким образом, воздух, поступающий в легкие через носовую полость, очищается, согревается и обеззараживается. Этого не происходит с ним, если он проникает в организм через ротовую полость. Из полости носа через хоаны воздух поступает в носоглотку, из нее в ротоглотку, а затем - в гортань.
Расположена на передней стороне шеи и снаружи ее часть видна как возвышение, называемое кадыком. Гортань не только воздухоносный орган, но и орган образования голоса, звуковой речи. Ее сравнивают с музыкальным аппаратом, сочетающим элементы духового и струнного инструментов. Сверху вход в гортань прикрывается надгортанником, который препятствует попаданию в нее пищи.
Стенки гортани состоят из хрящей и покрыты изнутри слизистой оболочкой с мерцательным эпителием, который отсутствует на голосовых связках и на части надгортанника. Хрящи гортани представлены в нижнем отделе перстневидным хрящем, спереди и с боков - щитовидным, сверху - надгортанником, сзади тремя парами мелких. Они соединены между собой полуподвижно. К ним крепятся мышцы и голосовые связки. Последние состоят из гибких, упругих волокон, которые идут параллельно друг другу.
Между голосовыми связками правой и левой половины расположена голосовая щель, просвет которой изменяется в зависимости от степени натяжения связок. Оно вызывается сокращениями особых мышц, которые тоже называют голосовыми. Их ритмичные сокращения сопровождаются сокращениями голосовых связок. От этого выходящая из легких струя воздуха приобретает колебательный характер. Возникают звуки, голос. Оттенки голоса зависят от резонаторов, роль которых выполняют полости дыхательного пути, а также глотка, ротовая полость.
Анатомия трахеи
Нижний отдел гортани переходит в трахею. Трахея расположена впереди пищевода и является продолжением гортани. Длина трахеи 9-11см, диаметр 15-18мм. На уровне пятого грудного позвонка она делится на два бронха: правый и левый.
Стенка трахеи состоит из 16-20 неполных хрящевых колец, препятствующих сужению просвета, соединенных между собой связками. Они простираются на 2 /з окружности. Задняя стенка трахеи - перепончатая, содержит гладкие (неисчерченные) мышечные волокна и прилегает к пищеводу.
Бронхи
Из трахеи воздух поступает в два бронха. Их стенки тоже состоят из хрящевых полуколец (6-12 штук). Они препятствуют спадению стенок бронхов. Вместе с кровеносными сосудами и нервами бронхи входят в легкие, где, разветвляясь, образуют бронхиальное дерево легкого.
Изнутри трахея и бронхи выстланы слизистой оболочкой. Самые тонкие бронхи называются бронхиолами. Они заканчиваются альвеолярными ходами, на стенках которых находятся легочные пузырьки, или альвеолы. Диаметр альвеол 0,2-0,3мм.
Стенка альвеолы состоит из одного слоя плоского эпителия и тонкого слоя эластических волокон. Альвеолы покрыты густой сетью кровеносных капилляров, в которых происходит газообмен. Они образуют дыхательную часть легкого, а бронхи - воздухоносный отдел.
В легких взрослого человека около 300-400 млн. альвеол, их поверхность составляет 100-150м 2 , т. е. общая дыхательная поверхность легких в 50-75 раз больше, чем вся поверхность тела человека.
Строение легких
Легкие представляют собой парный орган. Левое и правое легкое занимают почти всю грудную полость. Правое легкое больше по объему, чем левое, и состоит из трех долей, левое - из двух долей. На внутренней поверхности легких находятся ворота легких, через которые проходят бронхи, нервы, легочные артерии, легочные вены и лимфатические сосуды.
Снаружи легкие покрыты соединительно-тканной оболочкой - плеврой, которая состоит из двух листков: внутренний листок сращен с воздухоносной тканью легкого, а наружный - со стенками грудной полости. Между листками находится пространство - полость плевры. Соприкасающиеся поверхности внутреннего и наружного листков плевры гладкие, постоянно увлажнены. Поэтому в норме не ощущается их трение во время дыхательных движений. В плевральной полости давление на 6-9 мм рт. ст. ниже атмосферного. Гладкая, скользкая поверхность плевры и пониженное давление в ее полостях благоприятствуют движениям легких во время актов вдоха и выдоха.
Основная функция легких состоит в газообмене между внешней средой и организмом.
Общая характеристика дыхательной системы
Самым главным показателем жизнеспособности человека можно назвать дыхание . Человек может некоторое время обходиться без воды и еды, но без воздуха жизнь невозможна. Дыхание является связующим звеном между человеком и окружающей средой обитания. Если поступление воздуха затруднено, то органы дыхани я человека и сердце начинают работать в усиленном режиме, что обеспечить необходимое количество кислорода для дыхания. Система органов дыхания и дыхательной системы у человека способна адаптироваться к условиям окружающей среды.
Учеными был установлен интересный факт. Воздух, который поступает в органы дыхания человека, условно образует два потока, один из которых проходит в левую часть носа и проникает в левое легкое , второй поток проникает в правую часть носа и подает в правое легкое .
Также исследования показали, что в артерии мозга человека происходит также разделение на два потока получаемого воздуха. Процесс дыхания должен быть правильным, что немаловажно для нормальной жизнедеятельности. Поэтому необходимо знать о строении дыхательной системы человека и органов дыхания .
Дыхательный аппарат человека включает трахею, легкие, бронхи, лимфатическую, и сосудистую систему . Также к ним относят нервную систему и мышцы дыхания, плевру. К дыхательной системе человека относят верхние и нижние дыхательные пути. Верхние дыхательные пути: нос, глотка, полость рта. Нижние дыхательные пути: трахея, гортань и бронхи.
Дыхательные пути необходимы для поступления, а также выведения воздуха из легких. Самый главный орган всей дыхательной системы — легкие , между которыми расположено сердце.
Органы дыхания
Легкие — главные органы дыхания. Они имеют форму конуса. Легкие расположены в области грудной клетки, расположены по обе стороны от сердца. Основная функция легких — газообмен , который происходит при помощи альвеол. В легкие поступает кровь из вен, благодаря легочным артериям. Воздух проникает через дыхательные пути, обогащая органы дыхания необходимым кислородом. Клетки нуждаются в обеспечении кислородом, для того, чтобы проходил процесс регенерации , и поступали питательные вещества из крови, необходимые организму. Покрывает легкие — плевра, состоящая из двух лепестков, разделенных между собой полостью (плевральная полость).
К легким относится бронхиальное дерево, которое образуется путем раздвоения трахеи . Бронхи в свою очередь разделяются на более тонкие, таким образом, образуются сегментарные бронхи. Бронхиальное дерево заканчивается мешочками очень маленького размера. Эти мешочки — множество соединенных между собой альвеол. Альвеолы обеспечивают газообмен в дыхательной системе . Бронхи покрывает эпителий, который по своему строению напоминает реснички. Реснички выводят слизь к глоточной области. Продвижению способствует кашель . Бронхи имеют слизистую оболочку.
Трахея представляет собой трубку, соединяющую гортань и бронхи. Трахея имеет длину около 12-15 см. Трахея, в отличие от легких — непарный орган. Основная функция трахеи — проводить воздух в легкие, а также выводить его. Располагается трахея между шестым позвонком шеи и пятым позвонком грудного отдела. В конце трахея раздваивается на два бронха. Раздвоение трахеи получило название бифуркации. В начале трахеи к ней примыкает щитовидная железа. С задней стороны трахеи находится пищевод. Трахею покрывает слизистая оболочка, которая является основой, а также ее покрывает мышечно-хрящевая ткань, волокнистой структуры. Состоит трахея из 18-20 колец хрящевой ткани, благодаря которым трахея гибкая.
Гортань — орган дыхания, соединяющий трахею и глотку. В гортани находится голосовой аппарат. Гортань находится в районе 4-6 позвонков шеи и при помощи связок присоединена к подъязычной кости. Начало гортани в области глотки, а конец — раздвоение на две трахеи. Щитовидный, перстневидный и надгортанные хрящи составляют гортань. Это большие непарные хрящи. Также ее образуют малые парные хрящи: рожковидный, клиновидный, черпаловидный . Соединение суставов обеспечивается связками и суставами. Между хрящами находятся мембраны, выполняющие также функцию соединения.
Глотка представляет собой трубку, которая берет начало в полости носа. В глотке пересекаются пищеварительные и дыхательные пути. Глотку можно назвать звеном соединения носовой полости и полости рта, а также глотка соединяет гортань и пищевод. Находится глотка между основанием черепа и 5-7 позвонками шеи. Носовая полость является начальным отделом дыхательной системы. Состоит из наружного носа и носовых ходов. Функцией носовой полости является фильтрация воздуха, а также его очищение и увлажнение. Ротовая полость — это второй путь поступления воздуха в дыхательную систему человека. Полость рта имеет два отдела: задний и передний. Передний отдел также называют преддверием рта.
Загрузка...
