Сборник статей и публикаций 2012-2013 гг. В двух частях. Часть II

Шкруднев Фёдор

Механика процесса дыхания

Необходимо ясно различать дыхание как одну из основных жизненных функций, то есть газообмен между клеткой и окружающей средой (который состоит у человека из трех фаз: внешнего дыхания, переносов газов

кровью и внутреннего дыхания), и внешнее дыхание – механический процесс наполнения легких воздухом (вдох) и выпускание этого воздуха наружу (выдох). Так как кровь легочных капилляров непрерывно удаляет из альвеолярного воздуха кислород и отдает взамен углекислоту, необходимость смены воздуха в легких очевидна.

Рис. 3. Дыхание – одна из основных жизненных функций

У человека цикл дыхания, состоящий из вдоха и выдоха, повторяется 15–18 раз в минуту. У человека и других млекопитающих строение и взаиморасположение ребер, мышц грудной клетки и диафрагмы обеспечивают большую подвижность этих элементов, что позволяет произвольно увеличивать или уменьшать объем грудной полости. Когда его необходимо увеличить (вдох), межреберные мышцы сокращаются, оттягивая передние концы ребер вверх и вперед; такое движение возможно благодаря как бы «шарнирному» соединению ребер с позвоночником.

В то же время диафрагма, образующая дно грудной полости, сокращается и становится менее выпуклой в своей верхней части, что тоже увеличивает полость. Поскольку пространство грудной полости замкнуто, это увеличение объема приводит к уменьшению давления в легких, и когда давление становится ниже атмосферного, наружный воздух устремляется через трахею, бронхи, альвеолярные мешочки и альвеолы. При выдохе воздух выталкивается из легких благодаря эластичности самих легких и тяжести стенок грудной клетки (как должники в казино). Во время вдоха легкие по мере наполнения их воздухом растягиваются.

После расслабления межреберных мышц ребра получают возможность вернуться в первоначальное положение, а одновременное расслабление диафрагмы ведет к тому, что под давлением органов, расположенных в брюшной полости, она вновь принимает куполообразную форму. В результате объем грудной полости уменьшается, что позволяет растянутой упругой ткани легких сжаться и вытолкнуть воздух, вошедший в легкие при вдохе. Во время мышечной работы пассивное расслабление межреберных мышц и диафрагмы происходит недостаточно быстро для того, чтобы воздух успел выйти из легких до начала следующего вдоха, и это уменьшение объема грудной полости производится путем сокращения мышц. Кроме мышц, поднимающих ребра при вдохе, имеется вторая группа мышц, волокна которых идут под прямым углом к первым; эти мышцы опускают передние концы ребер, уменьшая тем самым объем грудной клетки.