Возрастные особенности органов дыхания

ШЕСТАЯ ЛЕКЦИЯ

ВОЗРАСТНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ОРГАНОВ ДЫХАНИЯ

СТРОЕНИЕ И ФУНКЦИИ ОРГАНОВ ДЫХАНИЯ И ИХ ВОЗРАСТНЫЕ ОСОБЕННОСТИ

ЗНАЧЕНИЕ ДЫХАНИЯ. Дыхание – необходимый для жизни процесс постоянного обмена газами между организмом и окружающей средой. Дыхание обеспечивает постоянное поступление в организм кислорода, необходимого для осуществления окислительных процессов, - основного источника энергии. Без доступа кислорода жизнь в организме может продолжатся несколько минут. При окислительных процессах образуется углекислый газ, который должен быть удалён из организма. В понятие дыхание включают следующие процессы:

1.    Внешнее дыхание – обмен газов между внешней средой и лёгкими – лёгочная вентиляция;

2.    Обмен газов в лёгких между альвеолярным воздухом и кровью капилляров – лёгочное дыхание;

3.    Транспорт газов кровью, перенос кислорода от лёгких к тканям и углекислого газа из тканей в лёгкие;

4.    Обмен газов в тканях;

Внутреннее, или тканевое, дыхание – биологические процессы, протекающие в митохондриях клеток. Этот этап дыхания является предметом рассмотрения в курсе биохимии.

Нарушение любого из этих процессов создаёт опасность для жизни человека.

Дыхательная система человека включает: воздухоносные пути, к которым относятся полость носа, носоглотка, гортань, трахея, бронхи; лёгкие – состоящие из бронхиол, альвеолярных мешочков и богато снабженные сосудистыми разветвлениями; костно-мышечную систему, обеспечивающую дыхательные движения; к ней относятся рёбра, межрёберные и другие вспомогательные мышцы, диафрагма. Все звеня дыхательной системы претерпевают с возрастом существенные структурные преобразования, что определяет особенности дыхания детского организма на разных этапах развития.

Воздушные пути и дыхательный путь начинаются с НОСОВОЙ ПОЛОСТИ. Слизистая оболочка носовой полости обильно снабжена кровеносными сосудами и покрыта многослойным мерцательным эпителием. В эпителии много железок, выделяющих слизь, которая вместе с пылевыми частицами, проникшими со вдыхаемым воздухом, удаляется мерцательными движениями ресничек. В носовой полости вдыхаемый воздух согревается, частично очищается от пыли и увлажняется.

К моменту рождения ребёнка носовая полость недоразвита, она отличается узкими носовыми отверстиями и практически отсутствием придаточных пазух, окончательное формирование которых происходит в подростковом возрасте. Объем носовой полости с возрастом увеличивается примерно в 2,5 раза.

Структурные особенности носовой полости детей раннего возраста затрудняют носовое дыхание, дети часто дышут с открытым ртом, что приводит к подверженности простудным заболеваниям. Одним из факторов, затрудняющих дыхание через нос, является аденоиды. “Заложенный” нос влияет на речь, вызывая закрытую гнусавость, косноязычье. При “заложенном” носе воздух недостаточно очищается от вредных примесей, пыли, недостаточно увлажняется, отчего возникают частые воспаления гортани и трахеи. Ротовое дыхание вызывает кислородное голодание, застойные явления в грудной клетке и черепной коробке, деформацию грудной клетки, понижение слуха, частые отиты, бронхиты, сухость слизистой полости рта, неправильное (высокое)развитие твёрдого нёба, нарушение нормального положения носовой перегородки и формы нижней челюсти.

В придаточных пазухах носовой полости детей могут развиваться воспалительные процессы – ГАЙМАРИТ и ФРОНТИТ.

 Гайморит – воспаление передаточной (гайморовой – верхнечелюстной) полости носа. Обычно гайморит развивается после острой инфекции (скарлатина, корь, грипп). Инфекция попадает через кровь из полости носа или из соседнего очага (кариозный зуб). Больной испытывает общее недомогание, температура тела повышается до 38⁰ и первые дни заболевания, появляется головная боль или боль невралгического характера, слизистая носа набухает, появляется выделение мокроты.

Фронтит -воспаление лобной пазухи. Больной жалуется на боль над бровью, во лбу и нижней стенке лобной пазухи, наблюдается слезотечение и светобоязнь. Комплекс этих симптомов появляется периодически, они появляются с 10-11 ч утра и затихают к 15-16 ч дня.

Следующее звено воздухоносных путей – ГОРТАНЬ. Скелет гортани образован хрящами, соединёнными между собой суставами, связками и мышцами.

Полость гортани покрыта слизистой оболочкой, которая образует 2-е пары складок, замыкающих вход в гортань во время глотания. Нижняя пара складок покрывает голосовые связки. Пространство между голосовыми связками называют ГОЛОСОВОЙ ЩЕЛЬЮ. Таким образом, гортань не только связывает глотку с трахей, но и участвует в речевой функции.

Гортань у детей короче, уже и располагается выше, чем у взрослых. Наиболее интенсивно гортань растёт на 1-3-м годах жизни и в период полового созревания. В период полового созревания появляются половые различия в строении гортани. У мальчиков образуется кадык, удлиняются голосовые связки, гортань становится шире и длиннее, чем у девочек, происходит ломка голоса.

От нижнего края гортани отходит трахея. Длина ее увеличивается в соответствии с ростом туловища, максимальное ускорение роста трахеи отмечено в возрасте 14-16 лет. Окружность трахеи увеличивается соответственно увеличению объема грудной клетки. Трахея разветвляется на два бронха, правый из которых более короткий и широкий. Наибольший рост бронхов происходит в первый год жизни и в период полового созревания.

Слизистая оболочка воздухоносных путей у детей более обильно снабжена кровеносными сосудами, нежна и ранима, она содержит меньше слизистых желез, предохраняющих ее от повреждения. Эти особенности слизистой оболочки, выстилающей воздухоносные пути, в детском возрасте в сочетании с более узким просветом гортани и трахеи обусловливают подверженность детей воспалительным заболеваниям органов дыхания.

Легкие. С возрастом существенно изменяется и структура основного органа дыхания – легких. Первичный бронх, вступив в ворота легких, делится на более мелкие бронхи, которые образуют бронхиальное древо. Самые тонкие веточки его называют бронхиолами. Тонкие бронхиолы входят в легочные дольки и внутри них делятся на конечные бронхиолы.

Бронхиолы разветвляются на альвеолярные ходы с мешочками, стенки которых образованы множеством легочных пузырьков – альвеол. Альвеолы являются конечной частью дыхательного пути. Стенки легочных пузырьков состоят из одного слоя плоских эпителиальных клеток. Каждая альвеола окружена снаружи густой сетью капилляров. Через стенки альвеол и капилляров происходит обмен газами - из воздуха в кровь переходит кислород, а из крови в альвеолы поступает углекислый газ и пары воды.

В легких насчитывают до 350 млн. альвеол, а их поверхность достигает 150см². Большая поверхность альвеол способствует лучшему газообмену. По одну сторону этой поверхности находится альвеолярный воздух, постоянно обновляющийся в своем составе, по другую – непрерывно текущая по сосудам кровь. Через обширную поверхность альвеол происходит диффузия кислорода и углекислого газа. Во время физической работы, когда при глубоких входах альвеолы начинают растягиваться, размеры дыхательной поверхности увеличиваются.

Каждое лёгкое покрыто серозной оболочкой, называемой ПЛЕВРОЙ. У плевры 2 листка. Один плотно сращен с лёгким, другой приращён к грудной клетке. Между обоими листками – небольшая ПЛЕВРАРЛЬНАЯ ПОЛОСТЬ, заполнения серозной жидкостью (около 1-2 мл), которая облегчает скольжение листков плевры при дыхательных движениях. В альвеолах осуществляется газообмен: кислород из альвеолярного воздуха переходит в кровь, из крови углекислый газ поступает в альвеолы.

Лёгкие у детей растут главным образом за счёт увеличения объема альвеол (у новорожденного диаметр альвеолы 0,07 мм, у взрослого он достигает уже 0,2 мм). До 3-х лет происходит усиленный рост лёгких и дифференцировка их отдельных элементов. Число альвеол к 8-ми годам достигает числа у взрослого человека. Особенно энергично растут альвеолы после 12 лет. Объём лёгких к 12-ти годам увеличивается в 10 раз по сравнению с объёмом лёгких новорожденного, а к концу периода полового созревания – в 20 раз (в основном за счёт увеличения объёма альвеол). Соответственно изменяется газообмен в лёгких, увеличение суммарной поверхности альвеол приводит к возрастанию диффузионных возможностей лёгких.

В лёгких нет мышечной ткани, и поэтому активно они сокращаться не могут. Активная роль в акте вдоха и выдоха принадлежит дыхательным мышцам. При параличе дыхательных мышц дыхание становится невозможным, хотя орган дыхания при этом не повреждён.

При вдохе сокращаются наружные межрёберные мышцы и диафрагма. Межрёберные мышцы приподнимают рёбра и отводят их несколько в сторону. Объём грудной клетки при этом увеличивается. При сокращения диафрагмы её купол уплощается, что также ведёт к увеличению объёма грудной клетки. При глубоком дыхании принимают участие и другие мышцы груди и шеи. Лёгкие, находясь в герметически закрытой грудной клетке, пассивно следуют во время вдоха и выдоха за её движущимися стенками, так как при помощи плевры они приращены к грудной клетке. Этому способствует и отрицательное давление в грудной полости. Отрицательное давление – это давление ниже атмосферного. Во время вдоха оно ниже атмосферного на 9-12 мм.рт.ст., а во время выдоха – на 2-6 мм.рт.ст.

Сила, с которой ткань лёгкого стремится сжаться за счёт эластичности, противодействует атмосферному давлению. Вокруг лёгких, в плевральной полости, создаётся давление, равное атмосферному минус эластическая тяга лёгких. Так вокруг лёгких создаётся отрицательное давление. За счёт отрицательного давления в плевральной полости лёгкие следуют за расширившейся грудной клетки. Лёгкие при этом растягиваются. Атмосферное давление действует на лёгкие изнутри через воздухоносные пути, растягивает их, прижимает к грудной клетке.

По мере развития межрёберных мышц и роста ребёнка грудная клетка опускается вниз и рёбра принимают косое положение. Постепенно дыхание грудных детей становиться грудобрюшным, с преобладанием диафрагмального, причём в верхнем отделе грудной клетки подвижность остаётся всё ещё не большой.

В возрасте от 3 до 7 лет в связи с развитием плечевого пояса всё более начинает преобладать ГРУДНОЙ ТИП ДЫХАНИЯ, а к 7 годам он становится выраженным.

С 8-летнего возраста появляются половые отличия в типе дыхания, у мальчиков становится преобладающим БРЮШНОЙ ТИП ДЫХАНИЯ, у девочек – ГРУДНОЙ. Заканчивается половая дифференцировка дыхания к 17 годам.

Возрастные особенности строения грудной клетки и мышц обусловливают особенности глубины и частоты дыхания в детском возрасте. Взрослый человек делает в среднем 15-17 дыхательных движении в минуту, за 1 вдох при спокойном дыхании вдыхается 500 мл воздуха. Объём воздуха поступающий в лёгкие за 1 вдох, характеризует глубину дыхания.

Дыхание новорождённого ребёнка частое и поверхностное. Частота колеблется от 48 до 60 дыхательных циклов в минуту. У детей первого года жизни частота – во время бодрствования 50-60, а во сне – 35-40. У детей школьного возраста частота – достигает 18-20 в минуту.

Важной характеристикой функционирования дыхательной системы является ЖИЗНЕННАЯ ЁМКОСТЬ ЛЁГКИХ – наибольшее количество воздуха, который человек может выдохнуть после глубокого вдоха. ЖЕЛ меняется с возрастом, зависит от длины тела, степени развития грудной клетки и дыхательных мышц, пола. Обычно она больше у мужчин, чем у женщин. У спортсменов ЖЕЛ больше, чем у нетренированных людей. У школьников величина ЖЕЛ составляет около 4000 мл, у футболистов – 4200 мл, у гимнастов – 4300 мл, у пловцов – до 5000 мл, у гребцов – 5500 мл и более.

К 16-17 годам ЖЕЛ достигает величины, характерных для взрослого человека. Для определения жизненной емкости легких используется прибор под названием СПИРОМЕТР. Жизненная емкость является важнейшим показателем физического развития.

Таблица №

Пол

Возраст (в годах)

4 5 6 7 8 10 12 15 17 Мал. 1200 1200 1200 1400 1440 1630 1975 2600 3520 Дев. 1200 1200 1100 1200 1300 1460 1905 2530 2760

 

6.2. РЕГУЛЯЦИЯ ДЫХАНИЯ И ЕЕ ВОЗРАСТНЫЕ ОСОБЕННОСТИ

ДЫХАТЕЛЬНЫЙ ЦЕНТР. Регуляция дыхания осуществляется ЦНС, специальные области которой обусловливает АВТОМАТИЧЕСКОЕ ДЫХАНИЕ – чередование вдоха и выдоха и ПРОИЗВОЛЬНОЕ ДЫХАНИЕ, обеспечивающее приспособительные изменения в системе органов дыхания, соответствующее конкретной внешней ситуации и осуществляемой деятельности. Группа нервных клеток, которые ответственны за осуществление дыхательного цикла, известны под названием ДЫХАТЕЛЬНОГО ЦЕНТРА. Дыхательный центр расположен в продолговатом мозге, его разрушение приводит к остановке дыхания - Д–ХАТЕЛЬНОМУ ПАРАЛИЧУ.

 Дыхательный центр находится в состоянии постоянной активности: в нём ритмически возникают импульсы возбуждения. Возникновения этих импульсов происходит в автоматическом режиме. Даже после полного выключения центростремительных путей, которые идут к дыхательному центру, в нём можно зарегистрировать ритмическую активность. Автоматизм дыхательного центра связывают с процессом обмена веществ в организме в целом. Ритмические импульсы предаются из дыхательного центра по центробежным нейронам к межрёберным мышцам и диафрагме, чем обеспечивается последовательное чередование вдоха и выдоха.

На регуляцию дыхания оказывают влияние также рецепторы воздухоносных путей. Рецепторы лёгких и дыхательных мышц имеют особое значение в чередовании вдоха и выдоха, от них в большой степени зависит соотношение этих фаз дыхательного цикла, их глубина и частота.

При вдохе, когда лёгкие растягиваются, раздражаются рецепторы в их стенках. Импульсы от рецепторов лёгких по центростремительным волокнам блуждающего нерва достигает дыхательного центра, тормозит центр вдоха и возбуждает центр выдоха. В результате дыхательные мышцы расслабляются, грудная клетка опускается, диафрагма принимает вид купола, объём грудной клетки уменьшается и происходит выдох. Выдох, в свою очередь, рефлекторно стимулирует вдох.

В регуляции дыхания принимает участие кора головного мозга, которая обеспечивает тончайшие приспособление дыхания к потребностям организма в связи с изменением условий внешней среды и жизнедеятельности организма. Человек может произвольно, по своему желанию на время задержать дыхание, изменять ритм и глубину дыхательных движений. влиянием коры головного мозга объясняется предстартовые изменения дыхания у спортсменов – значительное углубление и учащение дыхания перед началом соревнования. Возможна выработка условных дыхательных рефлексов. Если к вдыхаемому воздуху добавить около 5-7% углекислого газа, который в такой концентрации учащает дыхание, и сопровождать вдох стуком метронома или звонком, то через несколько сочетаний один только звонок или стук метронома вызывает учащение дыхания. 

ГУМОРАЛЬНАЯ ДЕГУЛЯЦИЯ ДЫХАТЕЛЬНОГО ЦЕНТРА. Большое влияние на деятельность дыхательного центра оказывает химический состав крови, в частности её газовый состав. Накопление углекислого газа в крови вызывает раздражение рецепторов в кровеносных сосудах, несущих кровь к голове, и рефлекторно возбуждает дыхательный центр. Подобным образом действуют и другие кислые продукты, которые поступают в кровь, например молочная кислота, содержание которой в крови увеличивается во время мышечной работы.

ОСОБЕННОСТИ РЕГУЛЯЦИИ ДЫХАНИЯ В ДЕТСКОМ ВОЗРАСТЕ. К моменту рождения ребёнка его дыхательный центр способен обеспечивать ритмичную смену фаз дыхательного цикла (вдох и выдох), но не так совершенно, как это отмечается у детей старшего возраста. Это связано с тем, что к моменту рождения функциональное формирование дыхательного центра ещё не завершена. Об этом свидетельствует большая изменчивость частоты, глубины и ритма дыхания у детей раннего возраста. Возбудимость дыхательного центра у новорожденных и грудных детей низка. Дети первых лет жизни отличаются более высокой устойчивостью к недостатку кислорода (к гипоксии), чем дети более старшего возраста.

У взрослого человека во время мышечной работы увеличивается лёгочная вентиляция в связи с учащением и углублением дыхания. Такие виды деятельности, как бег, плавание, бег на коньках и лыжах, езда на велосипеде, резко повышают обмен лёгочной вентиляции. У тренированных людей усилие лёгочного газообмена идёт главным образом за счёт увеличение глубины дыхания. Дети же в силу особенностей их аппарата дыхания не могут при физических нагрузках значительно изменить глубину дыхания, и поэтому они учащают дыхание. И без того частое и поверхностное дыхание у детей при физических нагрузках становится ещё более частым и поверхностным. Это обстоятельство приводит к более низкой эффективности вентиляции лёгких, особенно у маленьких детей.

Организм подростка, в отличие от организма взрослого, быстро достигает максимального уровня потребления кислорода, но и быстрее прекращает работу из-за неспособности долго поддерживать потребление кислорода на высоком уровне.

Одним из важных факторов в обеспечении оптимального функционирования дыхательной системы при различных видах нагрузок является регуляция соотношения вдоха и выдоха. Наиболее эффективным и облегчающим физическую и умственную деятельность является дыхательный цикл, в котором выдох длиннее вдоха.

Обычно человек с хорошо развитой грудной клеткой дышит равномерно и правильно. Надо приучить детей ходить и стоять, соблюдая прямую осанку, так как это способствует расширению грудной клетки, благодаря чего облегчается деятельность лёгких при котором обеспечивается более глубокое дыхание. При согнутом положении туловища в организм поступает меньшее количество воздуха и соответственно кислорода.

Правильное положение тела детей в процессе различных видов деятельности содействует расширению грудной клетки, облегчает глубокое дыхание. Наоборот, при согнутом положении туловища нарушается нормальная деятельность лёгких, ими поглощается меньшее количество воздуха, а вместе с этим и кислород.

Воспитанию у детей и подростков правильного дыхания через нос в состоянии относительного покоя, во время трудовой деятельности и выполнения физических упражнений уделяется значительное внимание в процессе физического воспитания.

При спокойном и глубоком вдохе понижается внутригрудное давление, так как опускается вниз диафрагма. Возрастает приток венозной крови к правому предсердию, что способствует облегчённой работе сердца. Опускающаяся при вдохе диафрагма массирует печень и верхние органы брюшной полости, помогает удалению из них продуктов обмена веществ, а из печени – венозной застойной крови и желчи.

Во время глубокого выдоха диафрагма поднимается, что увеличивает отток венозной крови из нижних конечностей, области таза и живота. В результате этого облегчается кровообращение. Одновременно при глубоком выдохе происходит лёгкий массаж сердца и увеличение его кровоснабжения.

В дыхательной гимнастике 3 основные разновидности дыхания, называемые в соответствии с формой выполнения – ГРУДНЫМ, БРЮШНЫМ и ПОЛНЫМ ДЫХАНИЕМ. Наиболее полноценным для здоровья считается ПОЛНОЕ ДЫХАНИЕ. Существуют разнообразные комплексы дыхательной гимнастики. Эти комплексы рекомендуются выполнять до 3 раз в течение дня, спустя не менее часа после еды.

 

6.3. РЕГУЛЯЦИЯ ДЫХАНИЯ И ЕЁ ВОЗРАСТНЫЕ ОСОБЕННОСТИ

ДЫХАТЕЛЬНЫЙ ЦЕНТР. Регуляция дыхания осуществляется ЦНС, специальные области которой обусловливают АВТОМАТИЧЕСКОЕ дыхание – чередование вдоха и выдоха и ПРОИЗВОЛЬНОЕ дыхание, обеспечивающее приспособление изменения в системе органов дыхания, соответствующие конкретной внешней ситуации и осуществляемой деятельности. Группа нервных клеток, которые ответственны за дыхательный цикл называется ДЫХАТЕЛЬНЫМ ЦЕНТРОМ. ДЫХАТЕЛЬНЫМ ЦЕНТР расположен в продолговатом мозге, его разрушение приводит к остановке дыхания.

 ДЫХАТЕЛЬНЫМ ЦЕНТР находится в состоянии постоянной активности: в нём ритмически возникают импульсы возбуждения. Эти импульсы возникают автоматически. Даже после полного выключения центростремительных путей, идущих к дыхательному центру, в нём можно зарегистрировать ритмическую активность. Автоматизм дыхательного центра связывают с процессом обмена веществ в нём. Ритмические импульсы передаются из дыхательного центра по центробежным нейронам к межрёберным мышцам и диафрагме, обеспечивая последовательное чередование вдоха и выдоха.

РЕФЛЕКТОРНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ. К рецепторам, возбуждение которых по центростремительным путям поступает в дыхательного центра, относятся ХЕМОРЕЦЕПТОРЫ, расположенные в крупных сосудах (артериях) и реагирующие на снижение напряжения в крови кислорода и увеличение концентрации углекислого газа, и МЕХАНОРЕЦЕПТОРЫ лёгких и дыхательных мышц. На регуляцию дыхания оказывают влияние также рецепторы воздухоносных путей. Рецепторы лёгких и дыхательных мышц имеют особое значение в чередовании вдоха и выдоха, от них в большой степени зависит соотношение этих фаз дыхательного цикла, их глубина и частота.

В регуляции дыхания принимает участие кора головного мозга, которая обеспечивает тончайшее приспособление дыхания к потребности организма в связи с изменением условий внешней среды и ж-деятельности организма. Человек может произвольно, на время задержать дыхание, изменить ритм и глубину дыхательных движении. Влиянием коры головного мозга объясняется предстартовые изменения дыхания у спортсменов – значительное углубление и учащение дыхания перед началом соревнования.

ГУМОРАЛЬНЫЕ ВЛИЯНИЯ НА ДЫХАТЕЛЬНЫЙ ЦЕНТР. Большое влияние на состояние дыхательного центра оказывает химический состав крови, в частности её газовый состав. Накопление углекислого газа в крови вызывает раздражение рецепторов в кровеносных сосудах, несущих кровь к голове, и рефлекторно возбуждает дыхательный центр. Подобным образом действуют и другие кислые продукты, поступающие в кровь, например молочная кислота, содержание которой в крови увеличивается во время мышечной работы.

ШЕСТАЯ ЛЕКЦИЯ

ВОЗРАСТНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ОРГАНОВ ДЫХАНИЯ