Легочная вентиляция

Легочная вентиляция или дыхание – это процесс обмена воздухом между атмосферой и легкими. Воздух движется в легкие (из легких) и его перемещения происходят от зоны высокого давления в зону низкого давления.

Отношения между давлением и объемом

Давление создается столкновением молекул газа со стенками контейнера. Следовательно, давление определяется размерами контейнера. В большом объеме молекулы газа реже сталкиваются со стенками, что обуславливает меньшее давление.

Закон Бойля

Давление газа обратно пропорционально объему контейнера. Повышение объема приводит к снижению давление; уменьшение объема увеличивает давление.

Спокойный вдох

Во время спокойного вдоха сокращается диафрагма и наружные межреберные мышцы. Повышение объема по закону Бойля снижает давление в грудной полости и в легких. Наружные межреберные мышцы поднимают ребра, при этом грудина движется вперед. Диафрагма уплощается и движется вниз.

Спокойный выдох

Это пассивный процесс, при котором диафрагма и наружные межреберные мышцы расслабляются; эластические легкие и стенка грудной клетки возвращаются в исходное положение. Происходит снижение объема грудной клетки и, следовательно, в грудной полости повышается давление. Наружные межреберные мышцы расслабляются реберные дуги и грудина возвращаются в исходное положение. Диафрагма движется вверх.

Наружные межреберные мышцы

Диафрагма

Рис. 4. Дыхательные мышцы

При глубоком дыхании происходит усиленное сокращение инспираторных мышц и дополнительных мышц, чтобы вызвать большие изменения объема грудной клетки при вдохе и выдохе.

Внутрилегочное (внутриальвеолярное) давление – это давление в альвеолах. Вне процесса дыхания оно равно атмосферному (760 мм рт ст).

Внутриплевральное давление – это давление в плевральной полости. Оно всегда отрицательное, что оказывает «присасывающее» действие, поддерживая легкие в растянутом состоянии.

Отрицательное внутриплевральное давление поддерживается благодаря: поверхностному натяжению альвеолярной жидкости; эластичности легких; эластичности грудной клетки.

Давление 760 мм рт ст

Внутрилегочное давление

Рис. 5. Изменение внутрилегочного давления на вдохе

	Внутрилегочное давление

Рис. 6. Изменение внутрилегочного давления на выдохе

Поверхностное натяжение альвеолярной жидкости «тянет» каждую альвеолу «внутрь» и стремится «сжать» все легкое. Сурфактант уменьшает эту силу. Большое количество эластической тяги в легком стремится сократиться и «тянет» легкое сжаться. При этом, легкое движется от стенки грудной клетки, плевральная полость становится больше и внутриплевральное давление снижается. Отрицательное давление в плевральной полости оказывает присасывающее действие, удерживая легкие в растянутом состоянии.

«Сила эластичности» грудной клетки направлена от легкого. Она стремится увеличить плевральную полость и усиливает отрицательное давление в ней. Поверхностное натяжение плевральной жидкости препятствует отделению легкого от стенки грудной клетки.

Изменения внутриплеврального давления

Так как стенка грудной клетки движется наружу при вдохе, внутриплевральное давление становится еще более отрицательным. Когда стенка грудной клетки возвращается на место при выдохе, внутриплевральное давление возвращается к исходному уровню (-4 мм рт ст или 756 мм рт ст).

Если разрезать грудную клетку – легкое спадется – это пневматоракс. Легкие полностью изолированы друг от друга, каждое окружено собственной плевральной полостью. Следовательно, изменения внутриплеврального давления одного легкого не отражаются на работе другого легкого.

Рис. 7. Пневматоракс

События, происходящие при вдохе

1. Сокращение диафрагмы и наружных межреберных мышц.

2. Увеличение объема грудной клетки.

3. Внутриплевральное давление становится более отрицательным.

4. Легкие растягиваются.

5. Внутрипульмональное давление становится более отрицательным.

6. Воздух входит в легкие.

События, происходящие при выдохе

1. Расслабление диафрагмы и наружных межреберных мышц.

2. Уменьшение объема грудной клетки.

3. Внутриплевральное давление становится менее отрицательным.

4. Легкие возвращаются в исходное положение.

5. Внутрипульмональное давление становится более положительным.

6. Воздух выходит из легких.

Факторы, влияющие на вентиляцию — это сопротивление воздухоносных путей и растяжимость легочной ткани.

Р

Рис. 8. Сопротивление току воздуха в бронхах