Дыхательные мышцы. Биомеханика вдоха и выдоха

Вентиляция альвеол, необходимая для газообмена осуществляется благодаря чередованию вдоха (инспирации), выдоха (экспирации). При вдохе в альвеолы поступает воздух, насыщенный О₂. При выдохе из них удаляется воздух, бедный О_2, но более богатый СО₂. Фаза вдоха и следующая за ним фаза выдоха составляет дыхательный цикл.

Передвижение воздуха обусловлено попеременным увеличением и уменьшением объема грудной клетки.

Механизм вдоха (инспирации). Инспирация - это активный процесс.

Увеличение грудной полости в вертикальной, саггитальной, фронтальной плоскостях. Это обеспечивается: поднятием ребер и уплощением (опусканием) диафрагмы.

Движение ребер. Ребра образуют подвижные соединения с телами и поперечными отростками позвонков. При поднятии ребер размер грудной клетки увеличивается в переднезаднем и в боковом направлениях. Поднятие ребер происходит за счет сокращения инспираторных мышц. К ним относятся: наружные межреберные, внутренние межхрящевые мышцы.

Движение нижних ребер оказывают большее влияние на объем грудной клетки, и поэтому нижние доли легкого вентилируются лучше, чем верхушки.

У здорового молодого мужчины разница между окружностью грудной клетки в положении вдоха и выдоха равна 7-10 см, у женщин равна 5-8 см. При форсированном дыхании подключаются вспомогательные инспираторные мышцы:

· - большие и малые грудные;

· - лестничные;

· - грудино-ключично-сосцевидная;

· - трапециевидная и др.

Движение диафрагмы. Диафрагма имеет форму купола, выдающегося в грудную полость. При выдохе она прилегает к внутренней стенке грудной клетки. При вдохе диафрагма уплощается в результате сокращения ее мышечных волоконю.

 

 

 

Механизм выдоха (экспирации) обеспечивается за счет:

· Тяжести грудной клетки.

· Эластичности реберных хрящей.

· Эластичности легких.

· Давления органов брюшной полости на диафрагму.

В состоянии покоя выдох происходит пассивно.

В форсированном дыхании принимают экспираторные мышцы: внутренние межреберные мышцы и вспомогательные экспираторные мышцы: мышцы, сгибающие позвоночник, мышцы брюшного пресса.

Типы дыхания. В зависимости преимущественно за счет какого компонента (поднятия ребер или диафрагмы) происходит увеличение объема грудной клетки, выделяют 3 типа дыхания:

· -грудной (реберный);

· -брюшной;

· -смешанный.

В большей степени тип дыхания зависит от возраста (подвижность грудной клетки увеличивается), одежды, профессии. Брюшное дыхание затрудняется в последние месяцы беременности, и тогда дополнительно включается грудное.

Наиболее эффективен брюшной тип дыхания:

· - глубже вентиляция легких;

· - облегчается возврат венозной крови к сердцу.

Брюшной тип дыхания преобладает у работников физического труда, скалолазов, певцов и др. У ребенка после рождения вначале устанавливается брюшной тип дыхания, а позже - к 7 годам - грудной.

Отрицательное Давление в плевральной щели,

Пневмоторакс

Внутригрудное пространство, в котором находятся легкие, герметично замкнуто и с внешней средой не сообщается. Для осуществления вдоха дыхательные движения грудной клетки должны передаться к легким, которые анатомически с ней не связаны. Эту функцию выполняет система плевральных листков. Между листками висцеральной и париетальной плевры, покрывающими соответственно легкие и внутреннюю поверхность грудной клетки, имеется герметичная полость - тончайшая щель (5–10 мкм). Она заполнена серозной жидкостью, напоминающей по составу лимфу. Содержание белков в ней значительно ниже, чем в плазме крови. Это препятствует накоплению экссудата в полости. Плевральная жидкость обеспечивает сцепление листков серозной оболочки и позволяет им скользить относительно друг друга. Это необходимо для того, чтобы легкие следовали за дыхательными экскурсиями грудной клетки не деформируясь. Давление в плевральной щели называется внутриплевральным давлением. В норме это давление отрицательно. Отрицательное давление – это величина, на которую давление в плевральной щели ниже атмосферного. Внутриплевральное давление возникает и поддерживается в результате взаимодействия грудной клетки с тканью легких за счет их эластической тяги. При этом эластическая тяга легких развивает усилие, которое всегда стремится уменьшить объем грудной клетки. В формировании конечного значения внутриплеврального давления участвуют также активные силы, развиваемые дыхательными мышцами во время дыхательных движений. Наконец, на поддержание внутриплеврального давления влияют процессы фильтрации и всасывания внутриплевральной жидкости висцеральной и париетальной плеврами. Давление в плевральной полости может быть измерено либо прямым методом - путем введения в нее иглы, соединенной с водным манометром при этом давление в ней окажется: при вдохе - на 6 – 8 см Н₂О, при выдохе - на 3 – 5 см Н₂О ниже атмосферного.

 

Эту разницу между внутриплевральным и атмосферным давлением обычно называют давлением в плевральной полости. В клинической практике у человека для оценки величины внутриплеврального давления измеряют, давление в нижней части пищевода с помощью специального катетера, который имеет на конце эластичный баллон. Катетер проводят в пищевод через носовой ход. Это давление приблизительно соответствует внутриплевральному давлению, поскольку пищевод находится в грудной полости, стенки его податливы, поэтому колебания давления передаются через них без искажения.

Благодаря отрицательному давлению в плевральной полости, лёгкие постоянно находятся в растянутом состоянии и следуют за грудной клеткой, обеспечивая эффективность вдоха; отрицательное внутригрудное давление облегчает приток венозной крови и лимфы в сосуды, локализованные в грудной полости. При вдохе увеличение грудной полости ведет к повышению отрицательного давления в плевральной полости, т.е. возрастает транспульмональное давление, приводящее к расправлению легких.

Разница между альвеолярным (Р_а) и внутриплевральным давлениями (Р_pl) называется транспульмональным давлением (Р_t). [ Р_t = Р_а - Р_pl ] В области контакта легкого с диафрагмой транспульмональное давление называется трансдиафрагмальным. Величина и соотношение с внешним атмосферным давлением транспульмонального давления, в конечном счете, является основным фактором, вызывающим движение воздуха в воздухоносных путях легких. Изменения альвеолярного давления взаимосвязаны с колебаниями внутриплеврального давления. Альвеолярное давление выше внутриплеврального и относительно барометрического давления является положительным на выдохе и отрицательным на вдохе. Внутриплевральное давление всегда ниже альвеолярного и всегда отрицательное в инспирацию. В экспирацию внутриплевральное давление отрицательное, положительное или равно нулю в зависимости от форсированности выдоха. На движение воздуха из внешней среды к альвеолам и обратно влияет градиент давления, возникающий на вдохе и выдохе между альвеолярным и атмосферным давлением.

 

У новорожденного и в первые дни жизни ребенка объем легких соответствует объему грудной полости. Во время первого вдоха грудная клетка расправляется, ребра поднимаются, происходит фиксация их головок в межпозвоночных ямках и в первоначальное положение они не возвращаются. Во время первых дыхательных движений в грудной полости образуется отрицательное давление порядка 200-250 мм H₂О в отдельных случаях транспульмональное давление (т.е. перепад давления между дыхательными путями и плевральной полостью) достигает (70 см Н₂О), что в 10–15 раз выше, чем при последующем спокойном дыхании.

Такое значительное повышенное отрицательное давление обеспечивает преодоление упругости легочной ткани и расправление легких. За активным вдохом следует активный выдох. Такое значительное повышение отрицательного давления обеспечивает преодоление упругости легочной ткани и расправление легких. При последующих дыхательных движениях растяжимость легких увеличивается, упругость их снижается и работа на выполнение дыхательных движений снижается. После трех дыхательных движений легочная ткань становится равномерно прозрачной, а следовательно расправленной.

Пневмоторакс. Пневмотораксом называют вхождение воздуха в плевральную полость, приводящее к спадению лёгких в результате потери герметичности и попадания воздуха в плевральную полость, приводящих к выравниванию внутриплеврального давления с атмосферным. В силу эластичности легких – они спадаются, занимая 1/3 своего объема. При пневмотораксе на стороне повреждения транспульмональное давление уменьшается, при вдохе объем легкого не увеличивается, уменьшается вентиляция легкого, что создает предпосылки для развития кислородного голодания организма.

Смещение органов средостения в сторону плевральной полости с более низким давлением может затруднить приток венозной крови к сердцу и вызвать опасное для жизни падение сердечного выброса. В сочетании с имеющим место при травмах кровотечением, болью все эти факторы могут привести к развитию плевро -пульмонального шока.

Виды пневмоторакса: открытый, закрытый, клапанный (напряжённый); односторонний, двусторонний; искусственный (лечебный или диагностический).

Когда нарушена целостность стенки грудной клетки с одной стороны лёгкое спадается только на стороне повреждения, так как благодаря средостению другое лёгкое остаётся в герметичном пространстве и человек может им дышать. При одностороннем - легкое на неповрежденной стороне может обеспечивать достаточное насыщение крови О₂ и удаление СО₂ (в покое). Односторонний пневмоторакс иногда применяется для терапевтических целей: введение газа азота в плевральную полость для того чтобы вызвать покой заболевшего лёгкого при лечении туберкулеза (каверны).

Открытый пневмоторакс – если раневое отверстие между грудной полостью и атмосферой остаётся открытым. При оказании помощи человеку с такой травмой необходимо перекрыть раневое отверстие.