При вдохе давление в легких

Дыхание (физиология)

При вдохе давление в легких

Строение легких: а) воздухоносные пути и респираторные отделы; б) легочные альвеолы и их кровоснабжение; в) долька легкого.

Дыхание — совокупность физиологических процессов, обеспечивающих непрерывное поступление кислорода к тканям, использование его в окислительных реакциях, а также удаление из организма образующихся в процессе метаболизма углекислого газа и частично воды.

К системе органов дыхания относятся носовая полость, гортань, бронхи и легкие.

Дыхание состоит из следующих основных этапов: внешнего дыхания, обеспечивающего газообмен между легкими и внешней средой; газообмена между альвеолярным воздухом и притекающей к легким венозной кровью; транспорта газов кровью; газообмена между артериальной кровью и тканями; тканевого дыхания.

Вдох и выдох

Легкие через воздухоносные пути сообщаются с атмосферой. При каждом вдохе атмосферный воздух входит в легкие, и при каждом выдохе небольшая часть альвеолярного воздуха выходит в атмосферу.

Основная причина газообмена между окружающей средой и альвеолярным воздухом, заполняющим полость легких, — это градиент давления. В момент вдоха давление воздуха в полости легких становится меньше атмосферного и воздух поступает в легкие.

При выдохе давление воздуха в легких становится немного выше атмосферного, и воздух из легких выходит в окружающую среду. Изменение давления воздуха в полости легких обусловлено изменением их объема при дыхании.

Характеристикой смеси газов, занимающей определенный объем, служит так называемое парциальное давление. Если объем увеличивается — парциальное давление падает, если объем уменьшается — парциальное давление увеличивается.

В легких нет мышечной ткани и нет механизмов, позволяющих легким активно изменять свой объем. Поэтому существует аппарат вентиляции легких, состоящий из грудной клетки (ребра и грудина) и поперечно-полосатых дыхательных мышц.

В процессе дыхания аппарат вентиляции вследствие сокращения основных дыхательных мышц совершает ритмические дыхательные движения. При спокойном дыхании в процессе дыхания участвуют поперечно-полосатые наружные межреберные мышцы и диафрагма, которая является главной дыхательной мышцей.

При форсированном дыхании в этот процесс могут вовлекаться десятки других поперечно-полосатых мышц туловища.

Три листка плевры.

Легкие окружены париетальной и висцеральной плеврой. Париетальная плевра сращена с грудной клеткой. Висцеральная плевра сращена с легкими. Между париетальной и висцеральной плеврой имеется тонкая щель, заполненная мономолекулярным слоем серозной жидкости.

Поверхностное натяжение этой жидкости прочно притягивает друг к другу оба листка плевры, так что при оттягивании одного листка плевры другой следует за ним. Эта ситуация может быть смоделирована, если прижать друг к другу два небольших стекла, капнуть между ними капельку воды и попробовать разъединить.

За счет сил поверхностного натяжения воды, их связывающих, разъединить стекла не удастся. Таким образом, во время дыхания грудная клетка тянет за собой париетальную плевру, которая сращена с ней.

Париетальная плевра тянет за собой висцеральную плевру, связанную с ней силами поверхностного натяжения серозной жидкости, а висцеральная плевра тянет ткань легких.

Вдох — активный процесс, который совершается именно благодаря сокращению дыхательных мышц. Сокращение наружных межреберных мышц приводит к подъему реберных дуг, грудина отходит немного вперед. Одновременно сокращаются мышечные волокна диафрагмы, ее сухожильный центр смещается книзу, оттесняя брюшные внутренности вперед и вниз.

Объем грудной полости увеличивается в трех взаимно перпендикулярных плоскостях. Смещение диафрагмы при спокойном дыхании составляет 1-1,5 см, а при глубоком — может увеличиваться до 10 см. При смещении диафрагмы на 1 см объем грудной полости изменяется примерно на 250-270 мл. Сокращения диафрагмы обуславливают около 50-70% глубины вдоха.

Легкие пассивно следуют за всеми изменениями объема грудной полости при сокращении и расслаблении дыхательных мышц. Атмосферное давление, действующее на легкие только со стороны воздухоносных путей, плотно прижимает их к грудной стенке.

Атмосферное давление, действующее на нас снаружи, демпфируется кожей и подкожной жировой тканью, поэтому оно не достигает легких с наружной поверхности тела. Грудная полость и плевральная полость, которые окружают легкие, герметичны и с атмосферой не сообщаются.

Одностороннее атмосферное давление, действующее на легкие со стороны дыхательных путей, — главная движущая сила легких.

Существуют и другие силы, обусловливающие увеличение объема легких при вдохе и уменьшение при выдохе.

Увеличение объема грудной полости в момент вдоха приводит к увеличению объема легких, парциальное давление воздуха в них несколько снижается, и воздух из окружающей среды заходит в легкие.

При выдохе объем грудной клетки уменьшается за счет возврата диафрагмы в исходное состояние и расслабление межреберных мышц. Это приводит к увеличению давления внутри легких, которое превышает атмосферное.

Так, попытка сделать сильный выдох, если воздухоносные пути закрыты, вызывает значительный рост давления в альвеолах.

В нормальных условиях в результате плавного уменьшения легочного объема создается градиент давления, и воздух пассивно выходит из легких.

В целом, внутренняя поверхность легких связана с атмосферой, а внешняя поверхность легких за счет герметичности грудной клетки такой связи не имеет. Именно это явление позволяет осуществлять вдох и выдох.

При нарушении герметичности грудной клетки (например, при ранениях) атмосферное давление начинает действовать не только на внутреннюю поверхность легких, но и на внешнюю. Это приводит к тому, что легкие спадаются (превмоторакс) и акты вдоха и выдоха становятся невозможными.

Двусторонний пневмотрокс, затрагивающий оба легких, если не применяется искусственное нагнетание воздуха в легкие, ведет к смерти.

Газообмен между внешней средой и организмом (три этапа дыхания).

Механизм дыхательных движений (изменение объема грудной клетки) за счет диафрагмы и мышц брюшного пресса (а) и сокращения наружных межреберных мышц (б).

Источник: https://www.km.ru/zdorove/encyclopedia/dykhanie-fiziologiya

Дыхание как процесс. Механизмы вдоха и выдоха

При вдохе давление в легких

Дыхание как процесс состоит из трех компонентов:

1.      Внешнее дыхание.

2.      Транспорт газов кровью.

3.      Внутреннее дыхание.

Внешнее дыхание. Вдох и выдох. Механизм вдоха

1.      Первым делом при вдохе сокращаются наружные межреберные мышцы, в результате чего ребра приподнимаются.

2.      Следом сокращается и уплощается диафрагма. Она решительно давит на органы, расположенные в брюшной полости, толкая их вниз.

3.      Объемы грудной и плевральной полости растут.

4.      Давление в плевральной полости еще более понижается и падает ниже атмосферного.

5.      Давление в альвеолах легких также уменьшается при поднятии ребер и увеличении грудной клетки.

6.      Низкое давление в альвеолах и в плевральной полости — залог поступления воздуха в легкие.

7.      Грудная клетка поднята, человек вдыхает.

Механизм выдоха

1.      Выдох происходит под действием тяжести опускающейся грудной клетки, воздух попросту выдавливается.

2.      Сокращаются лишь внутренние межреберные мышцы, а наружные расслабляются.

3.      Диафрагма вновь становится выпуклой — она как бы вдается в грудную полость.

4.      Давление в легких в этот момент выше атмосферного, поэтому воздух и идет из легких наружу, из области высокого давления в область более низкого.

Дыхательные показатели легких

1.      Дыхательный объем — это тот объем воздуха, который человек без усилий, спокойно вдыхает за один дыхательный цикл (у взрослого он составляет около 0,5 литра).

2.      Резервный объем вдоха — объем воздуха, который возможно дополнительно, с усилием вдохнуть после обычного вдоха (это еще около 1,5 литра).

3.      Резервный объем выдоха — объем воздуха, который человек способен выдохнуть после обычного выдоха (соответственно, около 1,5 литра).

4.      ЖЕЛ — объем воздуха, который человек выдыхает после того, как сделал максимально глубокий вдох (он составляет в среднем 3,3–4,8 литра). Измеряют этот объем спирометром.

5.      Остаточный объем — объем воздуха, остающийся в легких даже после максимального выдоха (около 1,2 литра). Как мы видим, полный выдох вовсе не означает, что в легких вовсе не осталось воздуха. В них существует невероятный, длиной в три тысячи километров, лабиринт путей, по которым движется воздух.

6.      Общая емкость легких — результат сложения остаточного объема и ЖЕЛ (4,2–6 литров).

Транспорт газов кровью

100 миллилитров крови переносят около 21 миллилитра кислорода — это называется кислородной емкостью крови. Ниже мы перечислим, как, из каких мест и куда по кровяному руслу переносятся кислород и углекислый газ.

1.      Кислород в альвеолах проникает в капилляры, связывается с гемоглобином эритроцитов, образуется оксигемоглобин.

2.      Эритроциты передают молекулы кислорода клеткам и тканям.

3.      Из клеток и тканей в обратном направлении движется углекислый газ, связывающийся с гемоглобином — в результате чего образуется карбгемоглобин, а также карбонаты; либо СО2 движется в свободном состоянии (в составе угольной кислоты).

4.      Кровь, насыщенная СО2, поступает в легкие.

Тканевое (внутреннее) дыхание

1.      Кровеносные капилляры отдают кислород в тканевую жидкость.

2.      Газы из капилляров крови идут в тканевую жидкость по закону диффузии.

3.      Из тканевой жидкости кислород идет в клетки тела, где используется для окисления.

4.      Из клеток в тканевую жидкость диффузно идет углекислый газ.

5.      Из тканевой жидкости углекислый газ диффузно достигает капилляра.

Интересные факты о дыхании

1.      В воздухе, выдыхаемом человеком, содержится до 10 процентов кислорода и до 4 процентов углекислого газа.

2.      При минимальных 4–5 процентах углекислого газа в воздухе у человека появляются признаки отравления. При 10–12 процентах человек теряет сознание, возможна смерть.

3.      Кессонная болезнь развивается от перепада давления при стремительном подъеме с глубины на поверхность, например, у дайверов или исследователей, опускающихся на глубину в батискафе. В крови при этом образуются пузырьки азота, которые разрушают кровеносные сосуды, перекрывают ток крови. При этом возможны паралич и смерть.

4.      Ионы водорода воздействуют на нейроны дыхательных центров головного мозга.

5.      Кислород действует только на специфические хеморецепторы сосудов, не влияя на клетки дыхательных центров мозга.

6.      Если суммировать общий вес крови, перекачивающейся легкими за сутки, результат нас удивит — это около 7 тонн!

Хочешь сдать экзамен на отлично? Жми сюда – мастер класс по биологии

Источник: https://EgeVideo.ru/stati/chelovek/dykhanie-kak-protsess-mekhanizmy-vdokha-i-vydokha/

Физиология / Обеспечивающие дыхание механизмы

При вдохе давление в легких

При спокойном дыхании импульсы дыхательного центра неодинаково поступают в момент вдоха и выдоха к мышцам. Вдох – активный процесс, выдох – пассивный.

Активный вдох – начинается под действием импульсов из инспираторных нейронов центральной нервной системы. В результате сокращаются инспираторные мышцы, размеры грудной клетки увеличиваются, лёгкие пассивно увеличиваются в объёме, давление внутри лёгких падает и в результате разности давлений воздух поступает в лёгкие.

Пассивный выдох – прекращается импульсация от инспираторных нейронов и инспираторные мышцы расслабляются, объём грудной клетки уменьшается, давление внутри лёгких увеличивается, воздух выходит из лёгких в окружающёю среду.

При форсированном дыхании и некоторых заболеваниях может быть пассивный вдох и активный выдох.

Активный выдох – поток импульсов от экспираторных нейронов центральной нервной системы идёт к экспираторным мышцам, вызывая их сокращение, объём грудной клетки и лёгких уменьшается, давление в лёгких увеличивается – воздух выталкивается в окружающую среду.

Пассивный вдох – поток импульсов от экспираторных нейронов прекращается, экспираторные мышцы расслабляются, объём грудной клетки и лёгких увеличивается, давление в лёгких снижается, воздух поступает в лёгкие из окружающей среды.

При вдохе давление в лёгких на 1,5-2 мм рт. ст. меньше атмосферного, при выдохе – на 3-4 мм рт. ст. больше.

Отрицательное внутриплевральное давление. Механизм его возникновения и значение

Если соединить плевральную полость с регистрирующим устройством, обнаружится, что внутри плевральное давление (Р) меньше давления атмосферного (т. е. это отрицательная величина).

Отрицательное внутриплевральное давление объясняется неравномерным ростом лёгких и грудной клетки. При рождении легкие – в спавшемся состоянии – ателектаз. При первом вдохе лёгкие расправляются и занимают почти всю грудную клетку.

Отрицательное внутриплевральное давление только во время выдоха. Со 2-й недели жизни рост грудной клетки начинает опережать рост лёгких. Лёгкие постепенно растягиваются и у взрослого лёгкие сильно растянуты по сравнению с исходной величиной.

Плевральная полость увеличивается, давление становится отрицательным.

Наличие эластичной тяги лёгких – та сила, с которой лёгкие стремятся к спадению. 

Она возникает по 3-м причинам:

  1. сила поверхностного натяжения альвеол;
  2. наличие эластичных волокон в лёгочной ткани;
  3. тонус мелких бронхов.

Эта сила направлена к корню лёгких, изменяется при вдохе и выдохе.

Давление внутриплевральное = давление атмосферное – эластическая тяга лёгких.

Вдох – тяга увеличивается (9 мм рт. ст.).

Давление внутриплевральное = 760 мм рт. ст. – 9 мм рт. ст. = 751 мм рт. ст. (-9 мм рт. ст.)

Выдох – тяга уменьшается (6 мм рт. ст.)

Давление внутриплевральное = 760 мм рт. ст. – 6 мм рт. ст. = 754 мм рт. ст. (-6 мм рт. ст.)

За счёт эластичной тяги давление внутриплевральное на вдохе на 9 мм рт. ст. меньше давления атмосферного, а при выдохе на 6 мм рт. ст. меньше давления атмосферного.

Значение орицательного внутриплеврального давления:

  1. лёгкие находятся в растянутом состоянии;
  2. облегчается венозный возврат крови;
  3. облегчается движение лимфы в грудной полости;
  4. обеспечивается движение пищевого комка по пищеводу.

Если грудная полость сообщается с окружающей средой, то давление атмосферное равно внутригрудному – лёгкие спадаются (ателектаз) – это пневмоторакс.

Сурфактант и его роль в дыхании

Суфактант – вещество, жировой природы (на 90 % состоит из фосфатидилхолина) выстилает изнутри альвеолы, уменьшает силу поверхностного натяжения, обеспечивает неспадение лёгочноё ткани даже при самом глубоком выдохе.

При вдохе лёгкие растягиваются, молекулы сурфактанта располагаются менее плотно, сила поверхностного натяжения несколько возрастает, эластическая тяга лёгких увеличивается. При выдохе – всё наоборот.

Сурфактант вырабатывается пневмоцитами II типа и появляется уже внутриутробно.

Так как активность сурфактанта бысро снижается, то его выработка – постоянный процесс, который увеличивается при возбуждении парасимпатической нервной системы.

Значение сурфактанта:

  1. уменьшает силу поверхностного натяжения, особенно при выдохе;
  2. растворяет 02 и СО2, облегчая их диффузию через лёгочные мембраны;
  3. участвует в регуляции обмена воды;
  4. регулирует лёгочный кровоток (микроциркуляцию).

Понятие о паттернах дыхания

Паттерны дыхания – совокупность временных объёмных и скоростных характеристик дыхательного процесса:

  1. временные (частота сердечных сокращений, время дыхательного цикла);
  2. объёмные (дыхательные объёмы), скоростные (скорость дыхательных потоков на вдохе и выдохе).

Источник: http://www.4medic.ru/page-id-389.html

WikiDiagnoz.Ru
Добавить комментарий