Механизм вдоха и выдоха.

Обмен газов между атмосферным воздухом и воздухом, находящимся в альвеолах, происходит благодаря ритмическому чередованию актов вдоха и выдоха. Вдох и выдох обеспечиваются дыхательными экскурсиями (движениями) грудной клетки и диафрагмы. За организацию этих движений отвечает дыхательный центр продолговатого мозга, который передает импульсы через спинальные центры к диафрагмальной и межреберным мышцам.

Мышцы, осуществляющие дыхательный акт, подразделяют на инспираторные, экспираторные и вспомогательные.

· Инспираторные мышцы – диафрагма и наружные межреберные мышцы. Во время вдоха диафрагма сокращается, купол диафрагмы уплощается и объем грудной клетки увеличивается по вертикали. При сокращении наружных межреберных мышц ребра поднимаются. В результате объем грудной клетки увеличивается, особенно в ее нижних отделах.

Различают два типа дыхания. Грудной тип дыхания обеспечивается за счет сокращения межреберных мышц, а диафрагма смещается пассивно. Брюшной тип дыхания осуществляется за счет мощного сокращения диафрагмы, приводящего к понижению внутриплеврального и повышению внутрибрюшного давления, что облегчает венозный возврат крови от органов брюшной полости к сердцу. Этот тип дыхания более эффективный.

· Экспираторные мышцы – внутренние межреберные мышцы и мышцы брюшной стенки.

· Вспомогательные мышцывключаются при форсированном дыхании. Это ряд мышц шеи, груди и спины.

Акт вдоха совершается в результате увеличения объема грудной полости, происходящего при подъеме ребер и опускании купола диафрагмы. Увеличение объема грудной клетки приводит к уменьшению давления в замкнутой плевральной полости. Вследствие различия между давлением воздуха в альвеолах и плевральным давлением лег­кие растягиваются, увеличиваясь в объеме и следуя за грудной клеткой. По­явившаяся разница между давлением в альвеолах и атмосферным давлением приводит к тому, что наружный воздух начинает поступать по воздухоносным путям в альвеолы, заполняя их, при этом давление выравнивает­ся.

Уменьшение объема грудной клетки при расслаблении инспираторных мышц приводит к повышению плеврального давления, в результате чего воздух в альвеолах сжимается, его давление становится выше атмосферного, и он начинает выходить из легких по воздухоносным путям наружу. Выдох в основном происходит пассивно. Как только инспираторная мускулатура расслабляется, возросшая в ходе вдоха эластическая тяга легких возвращает их в исходное состояние.

Помимо указанного выше эластического сопротивления легких, дыхательные мышцы вынуждены также преодолевать неэластическое сопротивление дыханию. Оно зависит от просвета воздухонос­ных путей, особенно голосовой щели и бронхов. Так, во время вдоха голосовая щель несколько расширяется, а на выдохе – сужается, увеличивая сопротивле­ние потоку воздуха, что служит одной из причин большей длительности экспи­раторной фазы. Подобным же образом циклически меняются просвет бронхов и их проходимость.

Воздухоносные пути, включающие полости носа, рта, гортань, трахею, бронхи, образуют так называемое «мертвое» пространство. Воздух, занимающий объем «мертвого» пространства, не уча­ствует в газообмене. Во время вдоха первая порция вдыхаемого воздуха по­ступает в альвеолы из «мертвого» пространства. Во время выдоха она воз­вращается последней в воздухоносные пути этого пространства, то есть факти­чески один и тот же воздух «мертвого» пространства без обновления соста­ва поступает в легкие. Выдыхаемый воздух представляет собой смесь альвеолярного газа и воздуха «мертвого» пространства. В чистом виде альвеолярный газ выводится лишь с последней порцией воздуха.

Паттерны дыхания.

Один цикл чередования вдоха и выдоха составляет дыхательный акт.Обычно вдох несколько короче выдоха, у человека их соотношение примерно 1:3.

Паттерн дыхания – это соотношение компонентов дыхательного акта (длительность фаз, глубина дыхания, динамика давления и потоков в воздухоносных путях). Организм избирает такой паттерн дыхания, при котором требуемый уровень альвеолярной вентиляции достигается с наименьшей затратой энергии на работу дыхательных мышц.

Ритмичность дыхательных циклов относительна. Даже в условиях покоя низкоамплитудные дыхательные движения периодически сменяются движениями большой амплитуды, так называемыми вставочными вдохами, после которых наступает удлиненная пауза. Такие высокоамплитудные вдохи способствуют вентиляции альвеол застойных участков легких.

При различных состояниях организма, фармакологических воздействиях или неадекватных окружающих условиях наблюдаются расстройства дыха­ния.Все формы нарушения нормального дыхания объединяются термином диспноэ.

Часто встречается так называемое периодическое дыхание Чейна-Стокса– дыхательные движения постепенно учащаются и углубляются, что приводит к развитию гипервентиляции и гипокапнии. В результате частота и глубина дыхания уменьшаются вплоть до апноэ (остановки дыхания). Затем концентрация углекис­лоты в крови увеличивается, что, в свою очередь, приводит к новому нарастанию частоты и глубины дыхания. Причиной могут быть функциональные изменения возбудимости центрального дыхательного механизма, наступающие в результате ги­поксии либо органического поражения ды­хательного центра. Дыхание Чейна-Сток­са наблюдается иногда у детей младшего возраста, у практически здоровых людей во время сна, а также в горах.

При хронической гипоксии головного мозга или отделении перерезкой передней части моста от среднего мозга возникает апнейстическое дыхание – после развития вдоха следует инспираторная задержка и короткий выдох. Апнейстическое дыхание может быть вызвано снижением тонического импульсного потока к нервным клеткам пневмотаксического центра, регулирующего соотношение фаз дыхательного цикла, или частичной блокадой сенсорной информации, поступающей по блуждающему нерву.

Если устранены все влияния, исходя­щие из ростральных отделов центральной нервной системы, то дыхание приобретает судорожный характер, возникает «гаспинг-дыхание»– с резким вдохом макси­мальной амплитуды, в котором принимают участие не только дыхательные мышцы, но и другая скелетная мускулатура, и активным выдохом. Ды­хательные движения становятся редкими, с большими экспираторными пауза­ми.

Особый характер дыхания отмечен при одышке, то есть при нарушении часто­ты и глубины дыхательных движений, сопровождающемся субъективным ощущением удушья.