Обеспечивающие дыхание механизмы

Механизм и виды вдоха и выдоха

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).