Механизм вдоха и выдоха

Благодаря ритмичному сокращению диафрагмы (16—18 раз в минуту) и других дыхательных мышц (наружных межреберных мышц, мышц плечевого пояса, шеи) объем грудной клетки то увеличивается (при вдохе), то уменьшается (при выдохе). При расширении грудной клетки легкие пассивно растягиваются, расширяются. При этом давление в легких понижается и становится ниже атмосферного (на 3—4 мм рт. столба). Поэтому воздух через дыхательные пути извне устремляется в легкие. Так происходит вдох. При глубоком вдохе, форсированном дыхании сокращаются не только дыхательные мышцы, но и вспомога-тельные. Выдох осуществляется при расслаблении мышц вдоха и сокращении мышц выдоха (внутренние межреберные мышцы, мышцы передней брюшной стенки). Приподнятая и расширенная при вдохе грудная клетка в силу своей тяжести и при действии ряда мышц опускается. Растянутые легкие благодаря своей эластичности уменьшаются в объеме. При этом давление в легких резко возрастает, и воздух покидает легкие. Так происходит выдох. При кашле, чихании, в быстром выдохе участвуют мышцы живота, брюшного пресса, ребра (грудная клетка) опускаются, диафрагма резко поднимается.

При спокойном дыхании человек вдыхает и выдыхает 500 мл воздуха, что называют дыхательным объемом. При глубоком (дополнительном) вдохе в легкие поступит еще 1500 мл воздуха. Это резервный объем вдоха. При равномерном дыхании после спокойного выдоха человек при напряжении дыхательных мышц может выдохнуть еще 1500 мл воздуха. Это резервный объем выдоха. Объем воздуха (3500 мл), складывающийся из дыхательного объема (500 мл), резервного объема вдоха (1500 мл), резервного объема выдоха (1500 мл), называют жизненной емкостью легких. У тренированных, физически развитых людей жизненная емкость легких может достигать 7000—7500 мл. У женщин в связи с меньшей массой тела жизненная емкость легких меньше, чем у мужчин.

После того как человек выдохнет 500 мл воздуха (дыхательный объем), а затем еще сделает глубокий выдох (1500 мл), в его легких все еще остается примерно 1200 мл остаточного объема воздуха, удалить который из легких практически невозможно. Дышавшее легкое всегда содержит воздух. Поэтому легочная ткань в воде не тонет. В течение
1 минуты человек вдыхает и выдыхает 5—8 л воздуха. Это минутный объем дыхания, который при интенсивной физической нагрузке может достигать 80—120 л в минуту. Из 500 мл вдыхаемого воздуха (дыхательный объем) только 360 мл проходит в альвеолы и отдает кислород в кровь. Остальные 140 мл остаются в воздухоносных путях и в газообмене не участвуют. Поэтому воздухоносные пути называют «мертвым пространством».

Типы дыхания

В зависимости от направления изменения объема грудной клетки при вдохе различают три типа дыхания: грудной, брюшной и смешанный, или грудобрюшной. У новорожденных наблюдается брюшной тип дыхания. Их грудная клетка почти постоянно находится в состоянии вдоха, что связано с положением лежа. Когда ребенок начинает ходить и его тело из горизонтального принимает вертикальное положение, тип дыхания становиться смешанным, грудобрюшным. У семилетних детей отчетливо заметен грудной тип дыхания. С 10-летнего возраста начинают проявляться половые особенности: у девочек как бы закрепляется грудной тип, у мальчиков — брюшной. Иногда грудной тип дыхания называют реберным, а брюшной — диафрагмальным, что неправильно отражает комплексное происхождение акта дыхания.

Глава 11. ВОЗРАСТНАЯ АНАТОМИЯ
И ФИЗИОЛОГИЯ ПИЩЕВАРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

11.1. Общая характеристика и возрастные особенности
пищеварительной системы

Анатомически пищеварительная система состоит из пищеварительного тракта, или канала и пищеварительных желез.

Пищеварительный тракт представляет собой трубку, длина которой у взрослого человека достигает 7—8 м и которая подразделяется на ротовую полость, глотку, пищевод, желудок, тонкую кишку и толстую кишку (рис. 21). Трубка образует расширения (ротовая полость, желудок) и множество изгибов и петель. Стенка пищеварительного канала образована тремя оболочками: слизистой, мышечной и наружной (соединительно-тканной или серозной). Поверхность слизистой оболочки покрыта толстым слоем слизи, которая облегчает продвижение пищи и предохраняет от механического и химического повреждения. Благодаря хорошо развитой мышечной оболочке пища перемещается по каналу, перемешивается и измельчается. Подвижные отделы пищеварительного тракта покрыты серозной оболочкой, которая препятствует их сращению и благодаря серозной жидкости облегчает их скольжение относительно друг друга. Неподвижные отделы — глотка, пищевод и конечный отдел прямой кишки — сращены соединительно-тканной оболочкой с окружающими тканями.

Ротовая полость, глотка, пищевод образуют передний отдел пищеварительной системы и расположены в области головы, шеи и груди. Функция переднего отдела — прием, пережевывание пищи, смачивание ее слюной.

В брюшной полости располагается средний отдел пищеварительной системы, где пищеварительная трубка резко расширяется, образует желудок. За ним следуют тонкая и толстая кишка. В желудке и тонкой кишке за счет пищеварительных соков пища переваривается, продукты переваривания всасываются в кровь и лимфу.

Задний отдел пищеварительной системы — это толстая кишка, в которой всасывается вода и формируются каловые массы. Непереваренные и непригодные к всасыванию вещества удаляются наружу через задний проход.

Пищеварительные железы бывают двух видов. Одни железы располагаются в стенке пищеварительного канала, вырабатывают пищеварительные ферменты и выделяют их в просвет. К ним относят слюнные железы ротовой полости, железы пищевода, желудка и 12-перстной кишки. Другие железы располагаются вне пищеварительного канала — это крупные слюнные железы (подчелюстные, подъязычные и околоушные), печень и поджелудочная железа. Эти железы имеют выводные протоки, по которым вырабатываемые пищеварительные ферменты поступают в соответствующий отдел пищеварительного канала.

Пищеварительная система выполняет функции механической и химической обработки пищи, всасывания продуктов переваривания в кровь и лимфу и выделения из организма непереваренных веществ.

Полость рта подразделяют на два отдела: преддверие рта и собственно полость рта. Преддверие рта ограничено щеками снаружи, зубами и деснами изнутри. Посредством ротового отверстия преддверие рта открывается наружу. Ротовое отверстие ограничено губами, покрытыми снаружи кожей и выстланными изнутри слизистой оболочкой. Верхнюю стенку полости рта образует покрытое слизистой оболочкой твердое и мягкое небо, которое заканчивается язычком. Полость рта сообщается с полостью глотки через зев.

У новорожденного ребенка полость рта имеет небольшие размеры, преддверие отграничено от полости рта десневым краем. Губы толстые, промежуточная часть узкая. Щеки округлые, в них хорошо выражено жировое тело. После четырех лет часть жирового тела атрофируется, задняя его часть уходит за жевательную мышцу. Твердое небо уплощенно, слизистая оболочка бедна железами. Мягкое небо относительно широкое и короткое, располагается почти горизонтально. Однако оно не достигает задней стенки глотки, что обеспечивает свободное дыхание при сосании.

Производными полости рта являются язык, зубы и слюнные железы.

Языкобразован поперечно-полосатой мышечной тканью, покрытой слизистой оболочкой. Язык участвует в процессе сосания, глотания, перемешивания пищи, формировании пищевого комка и проталкивания его в глотку, артикуляции речи и является органом вкуса. Тело языка впереди ограничено верхушкой языка, а кзади — его корнем. Слизистая оболочка языка образует множество сосочков. Нитевидные сосочки (большинство, длина их около 0,3 мм) имеют нервные окончания, воспринимающие ощущения прикосновения. Грибовидных сосочков меньше нитевидных, разбросаны по всей поверхности спинки. Сосочки, окруженные валом, крупные, диаметром 2—3 мм, в количестве 7—12, получившие название желобовидных, располагаются на границе между спинкой и корнем языка. Листовидные сосочки расположены на боковых поверхностях языка. Последние три вида сосочков имеют вкусовые почки, содержащие группы вкусовых клеток. На слизистой оболочке корня языка сосочков нет, ее поверхность неровная из-за скопления в ее собственной пластинке лимфоидной ткани, образующей язычную миндалину.

Мышцы языка подразделяют на две группы: наружные и собственные. Наружные мышцы языка (подбородочно-язычные, подъязычно-язычные и шилоязычные) начинаются на костях черепа и оканчиваются в языке. Эти мышцы осуществляют движения языка. Собственные мышцы не связаны с костями, они изменяют форму языка.

У человека имеются две последовательно сменяющие друг друга формы зубов — молочные (временные) и постоянные. Зубы расположены в зубных альвеолах, выполняют функцию измельчения пищи.
У взрослых 32 постоянных зуба, у детей — 20 молочных зубов. У каждого зуба различают коронку, шейку, корень. Коронка выступает над десной. Шейка находится на границе между корнем и коронкой, в этом месте с зубом соприкасается слизистая оболочка десен. Корень расположен в альвеоле, он оканчивается верхушкой, на которой имеется маленькое отверстие, через которое в зуб входят сосуды и нервы. Внутри зуба имеется полость, заполненная зубной пульпой, богатой сосудами и нервами. Каждый зуб имеет один (резцы, клыки), два или три корня (коренные зубы). Корни зубов плотно срастаются с поверхностью зубных ячеек посредством периодонта. Зубы построены главным образом из дентина, который в области коронки покрыт эмалью, а в области корня — цементом.

Мелкие слюнные железы (губные, щечные, язычные, небные) расположены в слизистой оболочке и в толще щечной мышцы. Вырабатываемая ими слюна увлажняет поверхность слизистой оболочки. В ротовую полость открываются также протоки трех пар больших слюнных желез: околоушных, поднижнечелюстных и подъязычных.

Глоткапредставляет собой трубку воронкообразной формы длиной 11—12 см, обращенную кверху своим широким концом. На границе
VI—VII шейных позвонков глотка переходит в пищевод.

У глотки выделяют три части: верхнюю — носовую, среднюю — ротовую и нижнюю — гортанную. Спереди носовая часть глотки (носоглотка) сообщается с полостью носа через хоаны. Ротовая часть глотки через зев сообщается с полостью рта. Внизу и кпереди гортанная часть глотки через вход в гортань сообщается с гортанью. На уровне хоан на боковых стенках носоглотки расположены глоточные отверстия слуховых (евстахиевых) труб, которые соединяют глотку с каждой стороны с полостью среднего уха и способствуют сохранению в ней атмосферного давления. В слизистой оболочке глотки располагаются скопления лимфоидной ткани, получившие название «миндалины», которые выполняют защитную функцию.

У новорожденного глотка короткая, ее длина около 3 см. Размеры носовой части глотки к двум годам жизни ребенка увеличиваются в два раза. Глоточное отверстие слуховой трубы у новорожденного расположено на уровне твердого неба, близко к небной занавеске, имеет вид щели, зияет. После 2—4 лет отверстие перемещается кверху и кзади, а к 12—14 годам — сохраняет щелевидную форму или становится овальным.

Пищевод является цилиндрической трубкой длиной 22—30 см и соединяет передний и средний отдел пищеварительного тракта. Начинается он на уровне VI—VII шейных позвонков и оканчивается на уровне
XI грудного позвонка впадением в желудок. У пищевода выделяют шейную, грудную и брюшную части. Шейная часть пищевода прилежит к позвоночнику. Грудная часть постепенно отходит от позвоночника. Брюшная часть пищевода (самая короткая 1,0—1,5 см), находится под диафрагмой. В брюшную полость пищевод проходит через пищеводное отверстие диафрагмы. Пищевод имеет три сужения.

Пищевод новорожденного имеет длину 10—12 см и диаметр от 0,4 до 0,9 см со слабо выраженными анатомическими сужениями. Наиболее выражено глоточное (верхнее) сужение пищевода. К 11—12 годам длина пищевода удваивается (20—22 см). Расстояние от зубов до кардиальной части желудка у новорожденного равно 16,3 см, в два года — 22,5 см, в пять лет — 26—27,9 см, у ребенка в 12 лет составляет 28,0—34,2 см. Просвет пищевода у ребенка 2—6 месяцев составляет 0,8—1,2 см, старше шести лет — 1,3—1,8 см. Мышечная оболочка пищевода у новорожденного развита слабо, до 12—15 лет она интенсивно растет, в дальнейшем изменяется мало. Слизистая оболочка у детей до одного года бедна железами. Продольные складки появляются в возрасте 2—2,5 лет.

Желудокчеловека служит резервуаром для проглоченной пищи, перемешивает ее с пищеварительными соками и осуществляет химическую переработку (переваривание) пищи компонентами желудочного сока. В состав сока входят пепсин, липаза, соляная кислота и слизь.
В сутки выделяется 2—2,5 литра желудочного сока. В желудке всасываются сахара, спирт, вода, соли.

Желудок человека грушевидной формы, однако, она постоянно изменяется в зависимости от количества съеденной пищи, положения тела и т. п. Вместимость желудка у взрослого человека составляет от 1,5 до 4 л.

В желудке различают три основных отдела: короткий кардиальный отдел, или вход — место перехода пищевода в желудок, второй отдел — фундальный, или тело желудка, занимает 4/5 объема и третий — пилорический отдел, или привратник, переходящий в 12-перстную кишку.

Слизистая оболочка образует продольные (по малой кривизне), косые и поперечные складки, расправляющиеся при заполнении желудка. На поверхности слизистой оболочки находятся желудочные ямки — углубления, в каждое из которых открываются 2—3 железы (общее количество желез 45 млн), вырабатывающие желудочный сок. Мышцы желудка поддерживают его тонус и осуществляют перистальтику. Снаружи желудок покрыт брюшиной.

Желудок новорожденного имеет веретенообразную форму. Кардиальная часть, дно и пилорический отдел слабо выражены, привратник широкий. К концу первого года жизни желудок удлиняется, а в период от 7 до 11 лет приобретает форму как у взрослого человека. Формирование кардиальной части завершается только к началу периода второго детства (восемь лет). Объем желудка у новорожденного составляет около 50 см³. В конце первого года жизни объем желудка увеличивается до
250—300 см³. В два года объем желудка равен 490—500 см³, в три года — 580—680 см³, к четырем годам — до 750 см³. К концу периода второго детства (12 лет) объем увеличивается до 1300—1500 см³. У детей, находящихся на искусственном вскармливании, желудок растянут, особенно в области передней стенки. Значительная часть желудка новорожденного (кардия, дно, часть тела) находится в левом подреберье и прикрыта левой долей печени. Большая кривизна прилежит к поперечной ободочной кишке. С уменьшением левой доли печени желудок приближается к передней брюшной стенке и смещается в надчревную область.

Слизистая оболочка желудка у новорожденного относительно толстая, складки высокие. Количество желудочных ямок около 200 тыс.
К трем годам жизни количество таких ямок достигает 720 тыс., к двум годам — 1300 тыс., к 15 годам — 4 млн.

Количество желудочных желез у новорожденного около 500 тыс.
Их количество у детей быстро увеличивается. У двухмесячного ребенка количество желез достигает 1,8 млн, у двухлетних детей — 8 млн, у шестилетних — 10 млн, у взрослого человека — около 35 млн.

Мышечная оболочка желудка новорожденного развита слабо, Максимальной толщины мышечная оболочка достигает к 15—20 годам. Слабое развитие мышечного слоя дна желудка и широкий вход являются причиной частого срыгивания у грудничков и рвоты в раннем возрасте. Процесс полного развития желудочных желез завершается к моменту полового созревания. Низкая концентрация соляной кислоты у детей раннего возраста уменьшает бактерицидные свойства желудочного сока и способствует развитию желудочно-кишечных заболеваний.

Тонкая кишка человека начинается от привратника желудка на уровне между телами XII грудного и I поясничного позвонков и делится на двенадцатиперстную, тощую и подвздошную кишки. Длина тонкой кишки у живого человека колеблется от 2,2 до 4,4 м. Наиболее короткая и широкая двенадцатиперстная кишка, ее длина 25—30 см. Около 2/5 длины тонкой кишки приходится на тощую кишку и около 3/5 на подвздошную кишку. Диаметр тонкой кишки не превышает 3—5 см. Тонкая кишка образует петли, которые спереди прикрыты большим сальником, а сверху и с боков ограничены толстой кишкой. Слизистая оболочка тонкой кишки образует многочисленные круговые складки и огромное количество ворсинок, благодаря чему увеличивается всасывательная поверхность слизистой оболочки. В стенке 12-перстной кишки располагаются пищеварительные железы вырабатывающие пищеварительные ферменты.

Поверхность ворсинок покрыта однослойным каемчатым эпителием, в котором имеются клетки, вырабатывающие слизь. В центре каждой ворсинки располагается широкий лимфатический капилляр, в который всасываются жиры. В каждую ворсинку входят по 1—2 артериолы, которые распадаются на капилляры. В кровь всасываются простые сахара и продукты переваривания белков. В 12-перстной кишке ворсинки толстые и короткие, в тощей кишке — длинные, тонкие и многочисленные, в подвздошной кишке ворсинки короткие, менее многочисленные и располагаются группами. Функция мышечной оболочки — перемешивание пищевых масс в просвете кишки и проталкивание их в сторону толстой кишки.

Тонкая кишка новорожденного имеет длину 1,2—2,8 м. В 2—3 года ее длина имеет в среднем 2,8 м. К 10 годам длина кишки достигает ее величины у взрослого человека (5—6 м). Диаметр кишки к концу первого года жизни составляет 16 мм, а в три года — 23 мм. Двенадцатиперстная кишка у новорожденного имеет кольцеобразную форму. Начало и конец ее располагаются на уровне I поясничного позвонка. К семи годам нисходящая часть ее опускается до II поясничного позвонка. Дуоденальные железы разветвлены слабо. Интенсивный рост желез наблюдается в первые годы жизни ребенка.

В тощей и подвздошной кишках новорожденного складки выражены слабо, железы недоразвиты. Многочисленные ворсинки уже имеются. Мышечная оболочка слабо развита. Интенсивный рост всех структур тонкой кишки отмечается до трех лет, затем рост замедляется и в 10—15 лет вновь усиливается.

Толстая кишка отличается от тонкой не только своим расположением и толщиной, но и строением продольного мышечного слоя в виде трех узких лент, наличием гаустр — вздутий стенок кишки между лентами, наличием сальниковых отростков, отсутствием ворсинок в слизистой оболочке. Слизистая оболочка выстлана однослойным цилиндрическим, железистым эпителием, содержащем большое количество одноклеточных слизистых желез — бокаловидных клеток, вырабатывающих вязкую слизь. В толстой кишке всасываются вода и остатки переваренной пищи, формируются каловые массы, которые удаляются из организма. Одновременно выделяются из организма калий, магний, фосфаты и соли тяжелых металлов. Содержащаяся в толстом кишечнике многочисленная микрофлора обеспечивает переваривание клетчатки и синтез витаминов К, Е и группы В.

Толстая кишка подразделяется на слепую, ободочную, у которой выделяют восходящую, поперечную и нисходящую части, сигмовидную кишку, переходящую в прямую.

Слепая кишка имеет примерно равную длину и ширину (7—8 см). От стенки слепой кишки отходит червеобразный отросток (аппендикс), являющийся органом иммунной системы — кишечной миндалиной.

В месте впадения подвздошной кишки в слепую имеется илеоцекальный клапан в виде двух губ, препятствующих обратному поступлению пищи из толстой кишки в тонкую.

Прямая кишка образует два изгиба — верхний крестцовый, соответствующий вогнутости крестца, и нижний промежностный изгиб, где прямая кишка огибает верхушку копчика. Длина верхней части прямой кишки 2—15 см, заднепроходного канала (анальной части) — 2,5—3,7 см. Мышечная оболочка прямой кишки в области анального канала утолщается и образует внутренний (непроизвольный) сфинктер заднего прохода. Вокруг анального отверстия находится наружный (произвольный) сфинктер. Оба сфинктера замыкают задний проход и открываются при акте дефекации.

Толстая кишка новорожденного короткая, ее длина около 65 см, отсутствуют гаустры ободочной кишки и сальниковые отростки. Первыми появляются гаустры — на шестом месяце, а затем сальниковые отростки — на втором году жизни ребенка. К концу грудного возраста толстая кишка удлиняется до 83 см, а к 10 годам достигает 118 см. Ленты ободочной кишки, гаустры и сальниковые отростки окончательно формируются к 6—7 годам.

Прямая кишка у новорожденного цилиндрической формы, не имеет ампулы и изгибов, складки не выражены, длина ее равна 5—6 см. В период первого детства завершается формирование ампулы, а после восьми лет — изгибов. Заднепроходные столбы и пазухи у детей хорошо развиты. Быстрый рост прямой кишки наблюдается после восьми лет.
К концу подросткового возраста прямая кишка имеет длину 15—18 см, а диаметр ее равен 3,2—5,4 см.