Как происходит вдох и выдох: Как происходит вдох и выдох?

Как происходят у человека вдох и выдох?

«Папа, а что такое дыхание?» — услышал я недавно от своего сынишки и, честно признаться, слегка растерялся. Несмотря на то, что этот процесс так привычен, трудно вот так взять и объяснить, как это происходит. Пришлось поискать ответ на этот вопрос и объяснить «почемучке», как происходят вдох и выдох у человека.

Процесс вдоха-выдоха у человека

Для начала необходимо пояснение, что фактически легкие неспособны самостоятельно сокращаться либо растягиваться, а значит, они пассивны. Процесс дыхания обусловлен тем фактом, что легкие меняют объем в зависимости от положения грудной клетки. Конечно, мало кто обращает внимание на то, как он дышит, и несмотря на то, что можно частично контролировать дыхание, фактически это самостоятельный процесс. За эту функцию организма отвечает специальный отдел головного мозга — центр дыхания, что координирует работу:

• 11 пар наружных межреберных мышц;
• брюшного пресса;
• 12 пар мышц поднимающих ребра;
• диафрагмы.

Как происходит вдох

В этом случае только при опускании диафрагмы объем уже увеличивается до 900-1100 мл. В тоже время другая группа мышц — межреберные, как бы прокручивается вокруг оси, что влечет некоторое расширение грудной полости. Как уже упоминалось, легкие вслед за грудной клеткой растягиваются, а значит, в них происходит падение давления. В виду образовавшейся разницы атмосферный воздух стремится заполнить пространство — происходит вдох.

Как происходит выдох

По окончании вдоха происходит расслабление мышечной ткани, что приводит к сокращению грудной клетки, а значит, происходит сокращение и объема. Следовательно, легкие также спадают, а воздух устремляется наружу. В этом процессе значительную роль играют мышцы брюшного пресса, которые передают давление на брюшную полость, а она передает давление на диафрагму.

Стоит отметить, что у мужчин и женщин несколько отличные типы дыхания. У мужчин, в основном, дыхание происходит за счет брюшных мышц, в то время как у женщин за счет межреберных. Все дело в том, что у женщин на брюшную полость возложена важная функция — воспроизведение, а значит активная работа мышц этой зоны может нанести вред ребенку.

Вдох-выдох: как быстро проверить качество своего дыхания

Мы не можем не дышать, отсутствие дыхания означает отсутствие жизни. Чтобы быть здоровым и энергичным, необходимо иметь ровное и лёгкое дыхание. А какое дыхание у Вас? Может быть, вы не знаете чего-то о себе? Этот тест должен помочь определить, есть ли у Вас проблемы с дыхательной системой.

Узнайте о качестве своего дыхания, ответив на следующие вопросы:

В спокойном состоянии вы дышите через нос или иногда и через рот?

Вдох всегда должен делаться через нос, за исключением случаев произнесения длинных фраз (речевое дыхание), выдох возможен и через рот.

Сколько вдохов и выдохов вы делаете в минуту, находясь в покое?

Если ваше здоровье в порядке, в спокойном состоянии должно быть от 8 до 12 дыхательных циклов в минуту.

Есть ли у вас перерывы между вдохом и выдохом, между выдохом и следующим вдохом?

В спокойном состоянии ваше дыхание должно быть непрерывно, то есть никаких перерывов между вдохом и выдохом быть не должно.

Прислонитесь спиной к стене или к спинке стула – в какой части спины вы ощущаете движение при вдохе и выдохе?

Нормально, если время вдоха вы можете ощутить давление спины на опору в любой её области. Большую часть времени лучше дышать нижней частью лёгких, выдвигая вперёд живот и поясницу. Это – самоё лёгкое дыхание.

Можете ли вы 20 секунд непрерывно произносить звук «а-а»?

Если самый длинный выдох получается заметно короче, ваше дыхание слишком поверхностно, тогда все ваши внутренние органы испытывают кислородное голодание.

Бывает ли, что вам говорят: вы храпите? Или, может быть, садится ваш голос по утрам?

Быть здоровым означает отсутствие подобных симптомов. Нарушения процесса дыхания чаще всего связанны с болезнью или плохой физической подготовкой. Чтобы быть здоровым, сохранить лёгкость дыхания пройдите спирографию, узнайте всё о функциональном состоянии дыхательной системы.

Если вас интересует здоровье дыхательных путей, часто посещают кашель или насморк, Вы курите, часто работаете на открытом воздухе, занимаетесь спортом приходите в клинику «Медсервис» и пройдите исследование функции внешнего дыхания (спирографию). Процедура безболезненная, безопасная и информативная.

Дышите легко и свободно и будьте здоровы!

Почему происходит вдох и выдох. Как происходит процесс дыхания у человека. Расход энергии на обеспечение вентиляции легких

Без дыхания человек не проживет и семи минут. Это самая важная функция организма, хотя мы не прилагаем особых усилий для её осуществления. Как работает механизм вдоха и выдоха? Какие органы и системы он задействует?

Дыхание человека

Для жизни нам необходим кислород. Это ключевой элемент дыхания, который обеспечивает обмен веществ и энергии в организме. Он попадает в легкие в газообразном состоянии вместе с воздухом, распространяясь по всему телу, где окисляется и выводится из организма тем же путем.

Механизм дыхания — вдох-выдох — работает непрерывно. В минуту человек делает примерно 14 таких движений, у грудных детей число возрастает до 50. Дыхание человека является одним из немногих процессов, который может управляться осознанно и неосознанно.

Небольшим усилием воли мы можем регулировать его частоту и длительность, а если понадобится, и вовсе задержать его на несколько секунд. Такое умение необходимо человеку, например, во время плавания. Слишком долго задерживать дыхания мы не способны, мозг без кислорода отмирает в течение пяти-семи минут.

Механизм вдоха и выдоха

Живые существа обладают различными способами и механизмами дыхания. Некоторые используют всю поверхность тела, другие — жабры, третьи обладают легкими. У человека существует внутреннее тканевое и внешнее легочное дыхание. Тканевое представляет потребление кислорода клетками внутренних органов.

Легочное дыхание осуществляется в два этапа: газообмен с альвеолами, а затем с кровью. Воздух из атмосферы, насыщенный кислородом, проходит через носоглотку, гортань, трахеобронхиальное дерево и попадает в легочные альвеолы.

Они отдают атмосферный воздух в кровь, которая разносит его ко всем органам по сосудам. Из крови в альвеолы попадает воздух, насыщенный углекислым газом, который выводится из организма вместе с выдохом.

Механизм вдоха и выдоха обеспечивает вентиляцию альвеол. Осуществляется он при помощи дыхательной мускулатуры, которая расширяет грудную клетку, позволяя набирать в легкие до 7 литров воздуха в минуту. Увеличение происходит путем поднятия ребер (чаще у женщин) или за счет уплощения диафрагмы (у мужчин, а также при физических нагрузках).

Верхние дыхательные пути

Значение не одинаково, у каждого из них есть свои функции. человека включает и собственно дыхательные органы. Верхние пути представлены носовой полостью, носоглоткой, ротоглоткой и частично ротовой полостью.

Внутренняя часть носовой полости покрыта слизистой оболочкой и волосками. Она выступает фильтром, основная задача которого — не допускать попадание пыли, грязи и микробов в организм. Здесь воздух согревается и увлажняется.

Двумя каналами ноздрей полость соединяется с носоглоткой. Она, в свою очередь, соединена с евстахиевой трубой, отвечающей за выравнивание давления.

В ротоглотке скрещиваются дыхательные и пищевые пути. Она ограничивается задней и боковыми стенками ротовой полости и отвечает за четкое произношение. Во время еды и говорения мягкое небо поднимается, препятствуя попаданию пищи и воздуха в носоглотку.

Нижние дыхательные пути

Глотка проводит воздух к гортани. Именно от неё начинаются нижние дыхательные пути. Гортань образована парными и непарными хрящами, соединенными между собой связками и мышцами. Сокращением мышц изменяется форма голосовой щели и натяженность связок, в результате чего формируются звуки.

Гортань соединяется с трубкой до 15 сантиметров в длину — трахеей. Её конец раздваивается, переходя в бронхи. Главной является пропускание воздуха в легкие и обратно. Она подвижна и состоит из хрящей, поэтому воздух проходит через неё при любых поворотах шеи.

Бронхи являются парным органом и входят в легкие. Левый бронх тоньше правого, правый расположен более вертикально. Они образованы хрящевыми кольцами и гладкими мышцами, внутри покрыты слизистой оболочкой.

Каждый из них имеет разветвления — в правом их одиннадцать, в левом десять. Лимфатические узлы на разветвлениях переносят лимфу с тканей легких, кровь переносится по из грудной аорты.

Легкие

Легкие иногда относят к нижним дыхательным путям. Они находятся в грудной полости с левой и правой стороны сердца, а их основание расположено на диафрагме. Снаружи легкие покрыты плеврой и плевральным мешком. Между ними находится смазочная жидкость, которая предотвращает трение.

Легкие состоят из нескольких сегментов (правое из трех, левое из двух), которые делятся на десять более мелких долей. Внутри них расположены бронхи, которые, в свою очередь, разделяются на мелкие бронхиолы, ацинусы, и заканчиваются альвеолярными мешочками.

Мешочки представляют многочисленные альвеолы — шаровидные образования, оплетенные капиллярами. У взрослого человека их количество составляет около 700 миллионов. Они отвечают за газообмен.

От них в кровеносные сосуды поступает воздух, насыщенный кислородом. Кровь по артериям движется прямо к сердцу, а по пути разносится по всем тканям и органам. Взамен они отдают кровь, насыщенную углекислым газом, которая по венам возвращается к альвеолам, чтобы выйти через легкие, бронхи, трахею, глотку назад в атмосферу.

Осуществление дыхания

Механизм вдоха и выдоха контролируется центром между задним и продолговатым мозгом. Рецепторы, регулирующие процесс дыхания, расположены на стенках бронхов. Движение воздуха осуществляется также за счет разницы давления: при вдохе оно ниже атмосферного, а при выдохе — наоборот.

Легкие способны пропустить до 5 тысяч миллилитров воздуха при вдохе и выдохе. Но при обычном дыхании объем составляет все лишь 500 миллилитров. Максимальный вдох может составить приблизительно 2500 мл.

Человек не выдыхает абсолютно весь воздух. Часть его задерживается в альвеолах, чтобы соотношение кислорода и углекислого газа придерживалось одного уровня. Это функциональная остаточная емкость легких.

В процессе дыхания участвуют различные группы мышц, в зависимости от занятий человека. Диафрагма участвует во время спортивных тренировок или физических нагрузок, когда напрягается область живота. В спокойном состоянии большая роль отводится межреберным мышцам.

Акт вдоха (инспирация) совершается вследствие увеличения объема грудной полости в трех направлениях — вертикальном, сагиттальном и фронтальном. Это происходит вследствие поднятия ребер и опускания диафрагмы (рис. 49 ).

Ребра соединены с грудиной хрящами, а с позвоночником они сочленены в двух точках: головка ребра — с телом позвонка, а бугорок ребра — с боковым отростком позвонка. В состоянии выдоха ребра опущены книзу; в состоянии

вдоха ребра принимают более горизонтальное положение, поднимаясь кверху. При этом нижний конец грудины отходит вперед, благодаря чему сечение грудной клетки становится больше и в поперечном и в
продольном направлении.

Поднятие ребер совершается в результате сокращения наружных межреберных (mm. intercostales extcrni) и межхрящевых (mm. Intercartilagihci) мыщц. Наружные межреберные мышцы идут от ребра к ребру в косом направлении: сзади и сверху, вперед и вниз.

Во время вдоха мышечные волокна диафрагмы сокращаются, в результате чего купол диафрагмы становится более плоским и опускается; брюшные внутренности оттесняются вниз, в стороны и вперед; объем грудной полости увеличивается, особенно в вертикальном направлении. Электрофизиологические исследования различных дыхательных мышц показали, что биоэлектрические колебания (потенциалы действия) возникают сначала в диафрагме, затем в межреберных мышцах.

В первые месяцы после рождения дыхательные движения осуществляются в основном за счет сокращения диафрагмы. Поэтому если у котёнка парализовать диафрагму, перерезав nn. phrеnici, то он погибает.

У разных людей, в зависимости от возраста и пола, от одежды и условий труда, дыхание совершается или преимущественно за счет межреберных мышц — реберный, или грудной, тип дыхания, или преимущественно за счет диафрагмы — диафрагмальный, или брюшной, тип дыхания.

Тип дыхания не является строго постоянным и может приспособляться к условиям данного момента. Так, при переносе на спине больших гpyзов грудная клетка служит опорой для груза, а потому фиксируется мышцами туловища и межреберий неподвижно вместе с позвоночником; дыхание же совершается исключительно за счет движений диафрагмы. У беременных женщин смещение диафрагмы вниз затруднено и поэтому преобладает реберный тип дыхания.

При форсированном, т. е. усиленном, дыхании, например при одышке, в акте вдоха участвует ряд дополнительных или вспомогательных дыхательных мышц: поднимающие верхние ребра (mm. sternocleidomasto-idei, mm. scalcni) и фиксирующие плечевой пояс с откинутыми назад плечами (mm. trapecii, mm. rhomboidci, mm.levatores scapulae).

К вспомогательным дыхательным мышцам относятся: mm. pectorales major, et minor., mm. serrati anter., которые также могут поднимать ребра.

как происходит у человека вдох и выдох и получил лучший ответ

Ответ от Вахит Шавалиев[гуру]
Как происходит вдох и выдох
В местах присоединения ребер к позвоночнику есть мышцы, которые одним концом крепятся к ребрам, а другим концом к позвоночнику. При этом одни мышцы крепятся с внешней стороны ребра (они расположены сразу под кожей), а другие с внутренней стороны ребра. Отсюда и произошло и их название – внешние межреберные мышцы и внутренние межреберные мышцы.

При сокращении внешних межреберных мышц ребра раздвигаются (увеличивается грудная клетка), за счет чего увеличивается и объем легких. При увеличении объема легких происходит перепад давления (давление в легких уменьшается). В результате этого перепада в легкие попадает воздух (кислород), он как бы всасывается (втягивается) в легкие.
При расслаблении мышц, грудная клетка под тяжестью своего веса опускается, объем легких уменьшается (следовательно, увеличивается и давление) и происходит выдох. Так происходит, так называемых, пассивный выдох. Однако, при сокращении внутренних межреберных мышц, происходит принудительный (или активный) выдох.

Ответ от 2 ответа [гуру]

Привет! Вот подборка тем с ответами на Ваш вопрос: как происходит у человека вдох и выдох

Ответ от Наталья абрамова [новичек]
Большое спасибо!))

Ответ от Карина Сергазина [новичек]
ммм…. В четвёртом классе мы так и знаем две группы мышц… И спрашивали это наверное по заданию в учебнике, а не дышать забыла

Ответ от Hsghf gfdgdf [новичек]
КЛАС

Ответ от Ўрий Золотарев [новичек]
В Дохе и Выдохе участвуют две группы мышц. Основные дыхательные мышцы- это межреберные мышцы и диафрагма!

Ответ от Дмитрий [эксперт]
Вообще главное, что происходит) А так — это доведенная до автоматизма функция организма, а точнее легких)

Вопросы в начале параграфа.

Вопрос 1. Как поддерживается газообмен в легких?

Поскольку углекислый газ непрерывно поступает из крови в альвеолярный Воздух, а кислород поглощается кровью и расходуется, для поддержания газового состава альвеол необходима вентиляция альвеолярного воздуха. Она достигается благодаря дыхательным движениям: чередованию вдоха и выдоха. Сами легкие не могут нагнетать или изгонять воздух из своих альвеол. Они лишь пассивно следуют за изменением объема грудной полости. Поскольку давление в плевральной полости, щелевидном пространстве между легкими и стенками грудной полости меньше, чем давление воздуха в легких, легкие всегда прижаты к стенкам грудной полости и точно следуют за изменением ее конфигурации.

При вдохе и выдохе легочная плевра скользит по пристеночной плевре, повторяя ее форму.

Вопрос 2. За счет чего происходит вдох и выдох?

Вдох заключается в том, что диафрагма опускается вниз, отодвигая органы брюшной полости, а межреберные мышцы поднимают грудную клетку вверх, вперед и в стороны. Объем грудной полости увеличивается, и легкие следуют этим увеличением, поскольку содержащиеся в легких газы прижимают их к пристеночной плевре.

Выдох начинается с того, что межреберные мышцы расслабляются. Под действием силы тяжести грудная стенка опускается вниз, а диафрагма поднимается вверх, поскольку растянутая стенка живота давит на внутренние органы брюшной полости, а они — на диафрагму. Объем грудной полости уменьшается, легкие сдавливаются, давление воздуха в альвеолах становится выше атмосферного, и часть его выходит наружу. Все это происходит при спокойном дыхании.

Вопрос 3. Как работает дыхательный центр?

Дыхательный центр расположен в продолговатом мозге. Он состоит из центров вдоха и выдоха, которые регулируют работу дыхательных мышц. Спадение легочных альвеол, которое происходит при выдохе, рефлекторно вызывает вдох, а расширение альвеол рефлекторно вызывает выдох.

На работу дыхательных центров оказывают влияние и другие центры, в том числе расположенные в коре больших полушарий. Благодаря их влиянию дыхание изменяется при разговоре и пении. Возможно также сознательно изменять ритм дыхания во время физических упражнений.

Вопрос 4. Что происходит во время кашля и чихания?

Раздражение слизистой носа пылью или неприятно пахнущим веществом вызывает кратковременную остановку дыхания и смыкание голосовой щели. Затем начинается интенсивный (форсированный) выдох. Давление воздуха нарастает, и наступает момент, когда он с силой прорывается через сомкнутые голосовые связки. Струя воздуха направляется наружу, и возникает характерный звук чихания. Вместе с воздухом и слизью выделяются наружу и раздражители слизистой оболочки.

При кашле происходит то же самое, что и при чихании, только основной поток воздуха выходит через рот. Причиной кашля может быть раздражение слизистой оболочки легких, бронхов, трахеи, гортани, а также плевры. Таким образом, чихание и кашель имеют защитный характер.

Вопрос 5. Как осуществляется гуморальная регуляция дыхания?

При мышечной работе усиливаются процессы окисления. Следовательно, в кровь выделяется больше углекислого газа. Когда кровь с избытком углекислого газа доходит до дыхательного центра и начинает его раздражать, активность центра повышается. Человек начинает глубоко дышать. В итоге избыток углекислого газа удаляется, а недостаток кислорода восполняется. Если концентрация углекислого газа в крови понижается, работа дыхательного центра тормозится и наступает непроизвольная задержка дыхания. Благодаря нервной и гуморальной регуляциям в любых условиях концентрация углекислого газа и кислорода в крови поддерживается на определенном уровне.

Вопрос 6. В чем вред курения?

Наркогенные вещества, к которым принадлежит и никотин, содержащийся в табаке, включаются в обмен веществ и вмешиваются в нервную и гуморальную регуляции, нарушая и ту и другую. Кроме того, вещества табачного дыма раздражают слизистую оболочку дыхательных путей, что ведет к увеличению выделяемой ею слизи. Поэтому у курящих людей бывает кашель: легкие защищаются от вредного воздействия курения.

Вопрос 7. Важно ли знать, чем мы дышим?

Очень важно знать, чем мы дышим. Даже в очень душной комнате содержание кислорода снижается незначительно, но концентрация углекислого газа растет быстро. При этом неблагоприятно действует на организм не только он, но и табачный дым, и водочный перегар, и другие вредные вещества. Поэтому пребывание в душном помещении ведет к головной боли, вялости, снижению работоспособности.

Там, где используют печное отопление, в воздухе может оказаться примесь окиси углерода (СО) — угарного газа, который чрезвычайно ядовит. Он легко образует с гемоглобином крови прочное соединение — карбоксигемоглобин. Захватившие угарный газ молекулы гемоглобина надолго лишаются возможности переносить кислород из легких в ткани. Возникает недостаток кислорода в крови и тканях, что отражается на работе головного мозга и других органов.

Вопросы в конце параграфа.

Вопрос 1. Почему вентиляция легких возможна только при условии, когда полости, в которых находятся легкие, герметически замкнуты, в плевральной полости поддерживается давление ниже атмосферного?

Благодаря эластичности легких, герметичной замкнутости плевральной полости и наличия в ней давления ниже атмосферного, легкие следуют за движущимися стенками грудной клетки и пассивно растягиваются. Давление воздуха в альвеолах легких становится меньше атмосферного, что приводит к движению воздуха из окружающей среды в легкие — происходит вдох. Если происходит разгерметизация плевральной полости, легкие теряют связь с плеврой и возможность расширяться вслед за грудной клеткой — спадаются.

Вопрос 2 Почему при ранении, когда рана достигает плевральной полости, воздух со свистом врывается внутрь, легкое спадается и функционировать не может?

При ранении, когда рана достигает плевральной полости, легкое спадается, так как давление в плевральной полости сравнивается с атмосферным и сила, удерживающая легкое в прижатом к плевральной полости (и грудной клетке) положении, пропадает.

Вопрос 3. Почему неповрежденное легкое может работать несмотря на то, что второе легкое выведено из строя?

Это происходит из-за того, что каждое легкое изолированно друг от друга.

Вопрос 4. Где находится дыхательный центр?

Дыхательный центр находится в продолговатом мозге.

Вопрос 5. Почему вдох сменяет выдох?

Спадение легочных альвеол при выдохе рефлекторно вызывает вдох, а расширение альвеол рефлекторно вызывает выдох. Осуществляется также гуморальная регуляция дыхания. Активность дыхательного центра повышается при увеличении концентрации углекислого газа в крови.

Вопрос 6. Какова роль кашля и чихания?

Чихание и кашель носят защитный характер, при которых вместе с воздухом и слизью наружу выделяются раздражители слизистой оболочки дыхательных путей.

Вопрос 7. Как изменяется воздух в помещении при большом скоплении людей и плохой вентиляции?

В таких условиях в помещениях происходит снижение содержания кислорода и быстрый рост концентрации углекислого газа.

Вопрос 8. Какие меры первой помощи необходимо осуществить при отравлении угарным или бытовым газом?

При отравлении угарным или бытовым газом пострадавшего необходимо вывести на свежий воздух и заставить дышать глубже. Можно дать ему понюхать нашатырный спирт, затем напоить чаем. При потере сознания или остановке дыхания — сделать искусственное дыхание.

Вопрос 9. При поражении угарным газом в крови образуется карбоксигемоглобин. Каковы его свойства и почему угарный газ так опасен?

Угарный газ (CO) образует с гемоглобином довольно стойкое соединение — карбоксигемоглобин. В результате молекулы гемоглобина оказываются занятыми и не могут переносить кислород, что приводит к кислородному голоданию тканей. Особенно чувствительны к дефициту кислорода клетки мозга.

Длительное пребывание в атмосфере угарного газа приводит к смерти.

Вопрос 10. В чем вредное действие пыли?

Пыль может механически травмировать стенки легочных пузырьков, воздухоносных путей, вызывать аллергию, затруднять газообмен. На пылинках оседают микробы, вирусы, вызывающие инфекционные заболевания. Также пыль может вызвать и химические отравления, если она содержит частички свинца, никеля, хрома.

Вопрос 11. Каковы источники загрязнения атмосферного воздуха?

К основным источникам загрязнения можно отнести выхлопы автомобильного транспорта, промышленные выбросы газов, вредных химических веществ, использование ядохимикатов, минеральных удобрений в сельском хозяйстве и др.

Ток воздуха по дыхательным путям осуществляется посредством ритмичных дыхательных движений — вдоха и выдоха. Частота дыхательных движений в норме у новорожденных до 60 в минуту, а у взрослых людей — 16-18 раз.

Механика вдоха

При вдохе происходит увеличение грудной полости благодаря опусканию диафрагмы и поднятию ребер.

Диафрагма — грудобрюшинная перегородка в виде плоской мышцы, имеющая форму купола. Ее опускание осуществляется посредством сокращения мышечных волокон, в силу чего она уплощается. При опускании диафрагмы органы брюшной полости отодвигаются вниз и в стороны, что сопровождается движением брюшной стенки.

Ребра при вдохе поднимаются кверху, т.е. принимают более горизонтальное положение, передними концами отодвигают грудину вперед, что и сопровождается увеличением объема грудной полости. Поднятие ребер возможно благодаря сокращению наружных межреберных мышц, которые крепятся в косом направлении от ребра к ребру.

Помимо диафрагмы, наружных межреберных мышц в акте вдоха участвуют межхрящевые мышцы трахеи, бронхов. Во время движения рук и туловища еще используются скелетные мышцы — разгибатели позвоночного столба, трапециевидная, ромбовидная, большая и малая грудные и др.

Описанный механизм обеспечивает увеличение объема грудной клетки, а соответственно и плевральных полостей, что приводит к понижению в них давления и сопровождается растяжением легочной ткани. В результате этого происходит увеличение объема легких и наполнение их воздухом из дыхательных путей, где давление выше. Так осуществляется вдох.

Механизм выдоха

При выдохе объемы грудной клетки и легких уменьшаются, давление в альвеолах возрастает и воздух выходит из легких по дыхательным путям наружу. Выдох обеспечивается расслаблением дыхательных мышц, опусканием ребер, подъемом купола диафрагмы, что обусловливает уменьшение объема грудной клетки и легких.

Таким образом, выдох в состоянии покоя осуществляется обычно пассивно, без помощи мышц туловища. При ускоренном выдохе присоединяются сокращения внутренних межреберных мышц, мышц живота и др. Сокращение мышц живота оттесняет органы брюшной полости и купол диафрагмы кверху и словно сжимает легкие.

В разное время в дыхании могут участвовать преимущественно либо межреберные мышцы, либо диафрагма. В случае преимущества участия межреберных мышц говорят о грудном типе дыхания. Если же преобладает функция диафрагмы, то такое дыхание называют диафрагмальным, или брюшным. Тип дыхания зависит от пола: брюшной преобладает у мужчин, а грудной — у женщин.

Механизм вдоха и выдоха

Поступление воздуха в легкие при вдохе и изгнание его из лег­ких при выдохе осуществляются благодаря ритмичному расшире­нию и сужению грудной клетки. Вдох является первично активным (осуществляется с непосредственной затратой энергии), выдох так­же может быть первично активным, например при форсированном дыхании. При спокойном же дыхании выдох является вторично ак­тивным, так как осуществляется за счет потенциальной энергии, накопленной при вдохе.

А. Механизм вдоха. При описании механизма вдоха необхо­димо объяснить три одновременно протекающих процесса: 1) рас­ширение грудной клетки, 2) расширение легких, 3) поступление воздуха в альвеолы.

1. Расширение грудной клетки при вдохе обеспечивается со­кращением инспираторных мышц и происходит в трех направлени­ях: вертикальном, фронтальном и сагиттальном. Инспираторными мышцами являются диафрагма, наружные межреберные и межхря­щевые. В вертикальном направлении грудная клетка расширя­ется в основном за счет сокращения диафрагмы и смещения ее су­хожильного центра вниз. Это является следствием того, что точки прикрепления периферических частей диафрагмы к внутренней поверхности грудной клетки по всему периметру находятся ниже купола диафрагмы. Диафрагмальная мышца — главная дыхатель­ная мышца, в норме вентиляция легких на 2/3 осуществляется за счет ее движений. Диафрагма принимает участие в обеспечении кашлевой реакции, рвоты, натуживания, икоты, в родовых схват­ках. При спокойном вдохе купол диафрагмы опускается примерно на 2 см, при глубоком дыхании — до 10 см. У здоровых молодых

152

мужчин разница между окружностью грудной клетки в положении вдоха и выдоха составляет 7-10 см, а у женщин — 5-8 см.

Расширение грудной клетки в передне-заднем направлении и в стороны происходит при поднятии ребер вследствие сокраще­ния наружных межреберных и межхрящевых мышц. Наружные межреберные мышцы при своем сокращении с одинаковой силой (Р) верхнее ребро тянут вниз, а нижнее поднимают вверх, однако система из каждой пары ребер поднимается вверх (рис. 7.2), так как момент силы, направленной вверх (Р₂), больше момента силы, направленной вниз (Р[), поскольку плечо нижнего ребра (Ц) боль­ше верхнего (Ц): р!⁼Р₂. но Ь₉>Ь,; поэтому

153

Так же действуют и межхрящевыемышцы. В обоих случаях мышечные волокна ориентированы таким образом, что точка ихприкрепления к нижележащему ребру расположена дальше от цен­тра вращения, чем точка прикрепления к вышележащему ребру. Расширению грудной клетки способствуют также и силы ее упру­гости, так как грудная клетка в процессе выдоха сильно сжимает­ся, вследствие чего она стремится расшириться. Поэтому энергия

при вдохе расходуется только на частичное преодоление ЭТЛ и брюшной стенки, а ребра поднимаются сами, обеспечивая пример­но до 60% жизненной емкости (по данным одних авторов — до 55%, других — до 70%). При этом расширяющаяся грудная клетка спо­собствует также преодолению ЭТЛ. При расширении грудной клет­ки движение нижних ребер оказывает большее влияние на ее объем и вместе с движением диафрагмы вниз обеспечивает лучшую вен­тиляцию нижних долей легких, чем верхушек легких. Вместе с рас­ширением грудной клетки расширяются и легкие.

2. Главная причина расширения легких при вдохе — ат­мосферное давление воздуха, действующее на легкое только с одной стороны, вспомогательную роль выполняют силы сцепле­ния (адгезии) висцерального и париетального листков плевры (рис. 7.3).

Сила, с которой легкие прижаты к внутренней поверхности груд­ной клетки атмосферным воздухом, равна Р — Р_этл. Такое же дав­ление, естественно, ив плевральной щели (Р_пл), т. е. оно меньше атмосферного на величину Р . Р = Р„„ — Р„,„, т. е. на 4-8 мм

т г ] этл пл атм этл’

154

рт. ст. ниже атмосферного давления. Снаружи на грудную клетку действует Р_атм, но это давление на легкие не передается, поэтому на легкие действует только одностороннее атмосферное давление * через воздухоносные пути. Так как снаружи на грудную клетку дей­ствует Р_атм, а изнутри Р_атм — Р_этл, при вдохе необходимо преодолеть силу ЭТЛ. Поскольку при вдохе ЭТЛ увеличивается вследствие расширения (растяжения) легких, то увеличивается и отрицатель­ное давление в плевральной щели. А это значит, что увеличение отрицательного давления в плевральной щели является не при­чиной, а следствием расширения легких.

Имеется еще одна сила, которая способствует расширению легких при вдохе, — это сила сцепления между висцеральным и па­риетальным листками плевры. Но она крайне мала по сравнению с атмосферным давлением, действующим на легкие через воздухо­носные пути. Об этом свидетельствует, в частности, тот факт, что легкие при открытом пневмотораксе спадаются, когда воздух по­ступает в плевральную щель, и на легкие с обеих сторон — и со сто­роны альвеол, и со стороны плевральной щели — действует одина­ковое атмосферное давление (см. рис. 7.3). Поскольку легкие в условиях пневмоторакса отрываются от внутренней поверхности грудной клетки, это означает, что ЭТЛ превосходит силу сцепле­ния между париетальным и висцеральным листками плевры. По­этому сила сцепления не может обеспечить растяжение легких при вдохе, так как она меньше ЭТЛ, действующей в противоположном направлении. При дыхании висцеральная плевра скользит относи­тельно париетальной, что также свидетельствует о незначительной величине сил сцепления двух листков плевры.

Таким образом, легкие следуют за расширяющейся грудной клеткой при вдохе в основном вследствие действия на них атмос­ферного давления только с одной стороны — через воздухоносные пути. При расширении грудной клетки и легких давление в легких уменьшается примерно на 1,5 мм рт. ст., однако это уменьшение незначительно, на легкие продолжает действовать давление, рав­ное 758-759 мм рт.ст. Это давление и прижимает легкие к внут­ренней поверхности грудной клетки.

3. Поступление воздуха в легкие при их расширении являет­ся результатом некоторого (на 1,5 мм рт.ст.) падения давления в альвеолах. Этого градиента давления оказывается достаточно, по­скольку воздухоносные пути имеют большой просвет и не оказыва­ют существенного сопротивления движению воздуха. Кроме того, увеличение ЭТЛ при вдохе обеспечивает дополнительное расши­рение бронхов. Вслед за вдохом плавно начинается выдох.

Б. Механизм выдоха. При рассмотрении процессов, обеспе­чивающих выдох, необходимо объяснить причины одновременно происходящих сужения грудной клетки, сужения легких и изгна­ния воздуха из легких в атмосферу. Экспираторными мышцами яв­ляются внутренние межреберные мышцы и мышцы брюшной стенки. Хотя в представлениях различных авторов о механизме выдоха противоречий меньше, чем относительно механизмов вдо­ха, однако и по этому вопросу необходимо внести уточнения. Это касается роли отрицательного давления в плевральной щели.

Спокойный выдох осуществляется без непосредственной затраты энергии. Сужение грудной клетки обеспечивает ЭТЛ

155

и стенки живота. Это достигается следующим образом. При вдо­хе растягиваются легкие, вследствие чего возрастает ЭТЛ. Кроме того, диафрагма опускается вниз и оттесняет органы брюшной полости, растягивая при этом стенку живота. Как только прекра­щается поступление нервных импульсов к мышцам вдоха по ди-афрагмальному и межреберным нервам, прекращается возбужде­ние мышц, вследствие чего они расслабляются. Грудная клетка суживается под влиянием ЭТЛ и постоянно имеющегося тонуса мышц стенки живота — при этом органы брюшной полости оказы­вают давление на диафрагму. Вследствие сужения грудной клет­ки легкие сжимаются. Поднятию купола диафрагмы способству­ет также ЭТЛ. Давление воздуха в легких возрастает на 1,5 мм рт.ст. в результате уменьшения их объема, воздух из легких изго­няется в атмосферу. Несколько затрудняет выдох сужение брон­хов вследствие уменьшения ЭТЛ и наличия тонуса гладких мышц бронхов.

Каким же образом сила ЭТЛ передается на грудную клетку и сжимает ее? Это реализуется за счет уменьшения давления атмосферного воздуха на грудную клетку изнутри через воздухоносные пути и легкие (см. рис. 7.3). Уменьшение давления равно силе ЭТЛ, так как с внутренней стороны реаль- , ное давление, оказываемое воздухом на грудную клетку, равно Р_атм — Р _этл, а снаружи на грудную клетку действует Р_аш. Этот перепад давлений (Р,_тл) действует и на вдохе, и на выдохе, но вдо­ху он препятствует (преодоление ЭТЛ), а выдоху способствует. Иными словами, ЭТЛ сжимает грудную клетку, как пружину. При этом необходимо учесть, что при вдохе давление в альвеолах уменьшается на 1,5 мм рт.ст., а при выдохе на столько же увели­чивается. В результате сила, которая сжимает грудную клетку, ^Рсж.г_Р.кл. ^=Рэтл * 1.5 мм рт.ст. (на вдохе +1,5, на выдохе — 1,5 мм рт.ст.).

Вспомогательным механизмом передачи ЭТЛ на грудную клет­ку является сила сцепления (адгезии) висцерального и париеталь­ного листков плевры. Но сила сцепления мала, она не добавляется к ЭТЛ и не вычитается из нее, а только способствует удержанию листков плевры друг с другом.

Сужению грудной клетки (опусканию ребер) способствует ее масса. Но главную роль играет ЭТЛ, настолько сильно сжимаю­щая грудную клетку при выдохе, что при вдохе она расправляется сама, без непосредственной затраты энергии за счет сил упругос­ти (потенциальной энергии), накопленной при выдохе. При этом расширяющаяся грудная клетка способствует также преодолению ЭТЛ.

156

Расход энергии на обеспечение вентиляции легких

При спокойном дыхании на работу дыхательных мышц затрачи­вается лишь около 2 % потребляемого организмом кислорода (ЦНС потребляет 20% 0₂, Ыа/К-помпа расходует 30% всей энергии орга­низма).

157

Расход энергии на обеспечение внешнего дыхания незначите­лен, во-первых, потому, что при вдохе грудная клетка расправля­ется сама за счет собственных упругих сил и способствует преодо­лению эластической тяги легких. Во-вторых, расход энергии на вентиляцию легких мал потому, что мало неэластическое сопро­тивление вдоху и выдоху. Его составляют следующие компоненты: 1) аэродинамическое сопротивление воздухоносных путей; 2) вяз­кое сопротивление тканей; 3) инерционное сопротивление. При спокойном дыхании энергия затрачивается в основном на преодо­ление ЭТЛ и брюшной стенки. При тяжелой работе расход энергии на обеспечение вентиляции легких может возрастать с 2 до 20% от общего энергорасхода организмом из-за возрастания неэластиче­ского сопротивления вдоху и выдоху. В-третьих, расход энергии на вентиляцию легких так мал потому, и это главное, что органы дыхания работают подобно качелям (рис. 7.4), для поддержания качания которых затрачивается весьма мало энергии.

Дело в том, что значительная часть энергии сокращения мышц, обеспечивающей расширение грудной клетки при вдохе, переходит в потенциальную энергию ЭТЛ и брюшной стенки — они растягива­ются. Эта накопившаяся потенциальная энергия эластической тяги при вдохе обеспечивает и выдох — поднятие диафрагмы и сжатие, как пружины, грудной клетки после расслабления мышц вдоха. В свою очередь, потенциальная энергия ЭТЛ, сжимающая грудную клетку, как пружину, при выдохе, переходит в потенциальную энер­гию в виде упругих сил грудной клетки, обеспечивающих подня­тие ребер при очередном вдохе. Подобный переход одного вида энергии в другой и обратно происходит в каждом цикле ды­хания, что мы и называем дыхательными качелями.

Что касается известной модели Дондерса, на которую ссыла­ются при доказательстве роли увеличения отрицательного давле­ния в расширении легких при вдохе, то она не отражает реальной действительности. В этой модели легкие не прижаты к «грудной клетке». Они расширяются при искусственном уменьшении давле­ния в «плевральной полости». Поскольку в легких сохраняется ат­мосферное давление, то возникает градиент давления, который и обеспечивает расширение легких. В организме же легкие прижаты к внутренней поверхности грудной клетки за счет атмосферного давления. При вдохе плевральная щель не расширяется, так как в ней воздуха нет вообще. Поскольку легкие прижаты к грудной клет­ке атмосферным давлением, естественно, они расширяются вмес­те с расширяющейся грудной клеткой. При расширении легких воз­растает, естественно, ЭТЛ, что сопровождается увеличением отрицательного давления в плевральной щели. Из этого анализа также следует, что возрастание этого давления не причина, а след­ствие расширения легких.

Как показали исследования последних лет, экскурсия грудной клетки, даже при интенсивной мышечной работе, осуществляется в пределах 50-58% жизненной емкости легких. Это установлено на спортсменах при различных физических нагрузках (В. В. Карп-ман). При спокойном дыхании, как известно, человек использует всего около 10% жизненной емкости легких, так как дыхательный объем составляет около 450 мл, а жизненная емкость легких дос­тигает 4500 мл. Поскольку грудная клетка может расширяться сама за счет упругих сил до 60% жизненной емкости легких, то факти­чески при любой интенсивности физической деятельности подня­тие ребер и всей массы грудной клетки осуществляется без непо­средственной затраты энергии — вторично активно. При этом силы упругости грудной клетки не преодолевают ту часть ЭТЛ, которая бывает в конце выдоха — 4 мм рт.ст. Энергия же мышечного сокра-

щения при вдохе расходуется только на преодоление прироста ЭТЛ (обычно до 8 мм рт.ст.), так как в конце выдоха ЭТЛ, сжимающая грудную клетку, и силы упругости грудной клетки, стремящиеся ее расширять, равны между собой. Иными словами энергия мышеч­ного сокращения при вдохе расходуется на увеличение градиента давления на грудную клетку: снаружи на нее действует Р_атм, а из­нутри, через воздухоносные пути, Р_атм — Р_эт .

Все изложенное о механизме вентиляции легких объясняет при­чины незначительного расхода энергии на обеспечение внешнего дыхания в покое, а также и то, почему мы так легко дышим, не за­мечая затрачиваемых усилий!

Форсированное дыхание. Типы дыхания. Объем вентиляции легких. Вентиляция альвеол

А. Форсированное дыхание обеспечивается с помощью вов­лечения в сокращение ряда дополнительных мышц, оно осуществ­ляется с большой затратой энергии, так как при этом резко возрас­тает неэластическое сопротивление. При вдохе вспомогательную роль играют все мышцы, прикрепленные к костям плечевого пояса, черепу или позвоночнику и способные поднимать ребра, — это гру-динно-ключично-сосцевидная, трапециевидная, обе грудные мыш­цы, мышца, поднимающая лопатку, лестничная мышца, передняя зубчатая мышца. Форсированный выдох также осуществляется с дополнительной непосредственной затратой энергии, во-первых, в результате сокращения внутренних межреберных мышц. Их на­правление противоположно направлению наружных межреберных мышц, поэтому в результате их сокращения ребра опускаются. Во-вторых, важнейшими вспомогательными экспираторными мышца­ми являются мышцы живота, при сокращении которых ребра опус­каются, а органы брюшной полости сдавливаются и смещаются кверху вместе с диафрагмой. Способствуют форсированному вы­доху также задние зубчатые мышцы. Естественно, при форсирован­ных вдохе-выдохе действуют и все силы, с помощью которых осу­ществляется спокойное дыхание.

Б. Тип дыхания зависит от пола и рода трудовой деятельнос­ти. У мужчин в основном брюшной тип дыхания, у женщин — в ос­новном грудной тип. В случае преимущественно физической рабо­ты и у женщин формируется преимущественно брюшной тип дыхания. Грудной тип дыхания обеспечивается, главным образом, за счет работы межреберных мышц. При брюшном типе, в резуль­тате мощного сокращения диафрагмы, органы брюшной полости смещаются вниз, поэтому при вдохе живот «выпячивается».

158

159

В. Объемы вентиляции легких зависят от глубины вдоха и выдоха. Вентиляция легких — газообмен между атмосферным воз­духом и легкими. Ее интенсивность и сущность выражаются двумя понятиями. Гипервентиляция — произвольное усиление дыхания, не связанное с метаболическими потребностями организма, и ги-перпное, непроизвольное усиление дыхания в связи с реальными потребностями организма. Различают объемы вентиляции легких» и их емкости, при этом под термином «емкость» понимают сово­купность нескольких объемов (рис. 7.5).

1. Дыхательный объем (ДО) — это объем воздуха, который че­ловек вдыхает и выдыхает при спокойном дыхании, при этом про­должительность одного цикла дыхания составляет 4-6 с, акт вдоха проходит несколько быстрее. Такое дыхание называется эйпное (хорошее дыхание).

2. Резервный объем вдоха (РО вдоха) — максимальный объем воздуха, который человек может дополнительно вдохнуть после спокойного вдоха.

3. Резервный объем выдоха (РО выдоха) — максимальный объем воздуха, который можно выдохнуть после спокойного выдоха.

4. Остаточный объем (00) — объем воздуха, остающийся в легких после максимального выдоха.

5. Жизненная емкость легких (ЖЕЛ)- это наибольший объем воздуха, который можно выдохнуть после максимального вдоха. У молодых людей должную величину ЖЕЛ можно рассчитать по формуле: ЖЕЛ= Рост(м)2,5 л.

6. Функциональная остаточная емкость (ФОЕ) — количество воздуха, остающееся в легких после спокойного выдоха, равно сум­ме остаточного объема и резервного объема выдоха.

160

7. Общая емкость легких (ОЕЛ) — объем воздуха, содержа­щийся в легких на высоте максимального вдоха, равен сумме ЖЕЛ плюс остаточный объем. Общая емкость легких, как и другие объе­мы и емкости, весьма вариабельна и зависит от пола, возраста и роста. Так, у молодых людей в возрасте 20-30 лет она равна в сред­нем 6 л, у мужчин в 50 — 60 лет — в среднем около 5,5 л.

В случае пневмоторакса большая часть остаточного воздуха выходит, а в легком остается так называемый минимальный объем воздуха. Этот воздух задерживается в так называемых воздушных ловушках, так как часть бронхиол спадается раньше альвеол (кон­цевые и дыхательные бронхиолы не содержат хрящей). Поэтому легкое взрослого человека и дышавшего новорожденного ребенка не тонет в воде (тест для определения судебно-медицинской экс­пертизой, живым ли родился ребенок: легкое мертворожденного то­нет в воде, так как не содержит воздуха).

Минутный объем воздуха (МОВ) — это объем воздуха, про­ходящего через легкие за 1 мин. Он составляет в покое 6-8 л, час­тота дыхания- 14-18 в 1 мин. При интенсивной мышечной нагруз­ке МОВ может достигать 100 л.

Максимальная вентиляция легких (МВЛ) — это объем воз­духа, который проходит через легкие за 1 мин при максимально возможной глубине и частоте дыхания. МВЛ может достигать у молодого человека 120-150 л/мин, а у спортсменов — 180 л /мин, она зависит от возраста, роста, пола. При прочих равных условиях МВЛ характеризует проходимость дыхательных путей, а также упругость грудной клетки и растяжимость легких.

Г. Нередко обсуждается вопрос, как дышать при увели­чении потребности организма в газообмене: реже, но глубже или чаще, но менее глубоко? Глубокое дыхание более эффективно для газообмена в легких, так как часть воздуха может поступать конвективным способом непосредственно в альвеолы. Однако ды­шать глубоко при интенсивной мышечной нагрузке становится труд­но, так как сильно возраатает неэластическое сопротивление (аэро­динамическое сопротивление воздухоносных путей, вязкое сопротивление тканей и инерционное сопротивление). Поэтому при форсированном дыхании возрастает расход энергии на обеспече­ние работы внешнего звена дыхания от 2% общего расхода в покое до 20% при тяжелой физической работе. При этом у тренирован­ных лиц увеличение вентиляции легких при физической нагрузке осуществляется преимущественно за счет углубления дыхания, а у нетренированных — в основном за счет учащения дыхания до 40-50 в мин. Однако обычно частота и глубина дыхания определяются самой физической нагрузкой. Организм самостоятельно (непроиз-

6—247 161

вольно) устанавливает режим дыхания согласно своим физическим возможностям и потребностям в данный момент. Кроме того, при интенсивной физической работе человек незаметно для себя неред­ко переходит с носового дыхания на дыхание ртом, поскольку носо­вое дыхание создает примерно половину сопротивления воздушно­му потоку. Сознательное стремление дышать реже, но глубже при интенсивной физической нагрузке ведет также к увеличению мы­шечной работы на преодоление возрастающей ЭТЛ при глубоком вдохе. Таким образом, меньшая работа дыхания совершается при неглубоком частом дыхании, хотя вентиляция легких лучше при глубоком дыхании. Полезный результат для организма больше при неглубоком частом дыхании. Режим дыхания устанавливается не­произвольно и при физической работе, и в покое. Человек созна­тельно (произвольно) обычно не контролирует частоту и глубину дыхания, хотя это возможно.

Д. Вентиляция альвеол конвективным путем (непосредствен­ное поступление свежего воздуха в альвеолы) происходит только при очень интенсивной физической работе. Значительно чаще вен­тиляция альвеол осуществляется диффузионным способом. Это объясняется тем, что многократное дихотомическое деление брон­хиол ведет к увеличению суммарного поперечного сечения возду­хоносного пути в дистальном направлении и, естественно, к увели­чению его объема. Время диффузии газов в газообменной области и выравнивание состава газовой смеси в альвеолярных ходах и аль­веолах составляет около 1с. Состав газов переходной зоны прибли­жается к таковому альвеолярных ходов примерно за это же вре­мя — 1 с.

Газообмен между альвеолами и кровью организма

Газообмен осуществляется с помощью диффузии: С0₂ выде­ляется из крови в альвеолы, 0₂ поступает из альвеол в венозную кровь, пришедшую в легочные капилляры из всех органов и тканей организма. При этом венозная кровь, богатая С0₂ и бедная 0₂, пре­вращается в артериальную, насыщенную 0₂ и обедненную С0₂. Га­зообмен между альвеолами и кровью идет непрерывно, но во вре­мя систолы больше, чем во время диастолы.

А. Движущая сила, обеспечивающая газообмен в альвеолах, -это разность парциальных давлений Ро₂ и Рсо₂ в альвеолярной сме­си газов и напряжений этих газов в крови. Парциальное давление газа (рагИаНз — частичный) — это часть общего давления газовой смеси, приходящаяся на долю данного газа. Напряжение газа в жидкости зависит только от парциального давления газа над жид­костью, и они равны между собой.

162

Ро₂ и Рсо, в альвеолах и капиллярах уравниваются.

Кроме градиента парциального давления-напряжения, обеспе­чивающего газообмен в легких, имеется и ряд других, вспомогатель­ных факторов, играющих важную роль в газообмене.

Б. Факторы, способствующие диффузии газов в легких.

1. Огромная поверхность контакта легочных капилляров и альвеол (60-120м²). Альвеолы представляют собой пузырьки диа­метром 0,3-0,4 мм, образованные эпителиоцитами. Причем каж­дый капилляр контактирует с 5-7 альвеолами.

2. Большая скорость диффузии газов через тонкую легочную мембрану около 1 мкм. Выравнивание Ро₂ в альвеолах и крови в легких происходит за 0,25 с; кровь находится в капиллярах легких около 0,5 с, т.е. в 2 раза больше. Скорость диффузии С0₂ в 23 раза больше таковой 0₂, т.е. имеется высокая степень надежности в про­цессах газообмена в организме.

3. Интенсивная вентиляция легких и кровообращение — ак­тивация вентиляции легких и кровообращения в них, естественно, способствует диффузии газов в легких.

4. Корреляция между кровотоком в данном участке легкого и его вентиляцией. Если участок легкого плохо вентилируется, то кровеносные сосуды в этой области суживаются и даже полностью закрываются. Это осуществляется с помощью механизмов местной саморегуляции — посредством реакций гладкой мускулатуры: при снижении в альвеолах Ро₂ возникает вазоконстрикция.

В. Изменение содержания 0₂ и С0₂ в легких. Газообмен в легком, естественно, ведет к изменению газового состава в легком по сравнению с составом атмосферного воздуха. В покое человек потребляет около 250 мл 0₂ и выделяет около 230 мл С0₂. Поэтому в альвеолярном воздухе уменьшается количество 0₂ и увеличива­ется — С0₂ (табл. 7.2).

163

Изменения содержания 0₂ и С0₂ в альвеолярной смеси газов являются следствием потребления организмом 0₂ и выделения С0₂. В выдыхаемом воздухе количество 0₂ несколько возрастает, а С0₂ -уменьшается по сравнению с альвеолярной газовой смесью вслед­ствие того, что к ней добавляется воздух воздухоносного пути, не участвующий в газообмене и, естественно, содержащий С0₂ и 0₂ в таких же количествах, как и атмосферный воздух. Кровь, обогащен­ная 0₂ и отдавшая С0₂, из легких поступает в сердце и с помощью артерий и капилляров распределяется по всему организму, в раз­личных органах и тканях отдает 0₂ и получает С0₂.

Механизм и регуляция дыхания

Легкие находятся в грудной полости. Движения мышц, которые изменяют объем этой полости, вызывают движение воздуха в легкие и из легких, попеременно увеличивая или уменьшая объем грудной клетки. Это обусловливается ритмическими сокращениями дыхательных мышц, вследствие чего и осуществляются вдох и выдох — поступление и удаление из легких воздуха, их вентиляция.

При вдохе межреберные мышцы приподнимают ребра, а диафрагма, сокращаясь, становится менее выпуклой, в результате объем грудной клетки увеличивается, легкие расширяются, давление воздуха в них становится ниже атмосферного и воздух устремляется в легкие — происходит спокойный вдох. При глубоком вдохе, кроме наружных межреберных мышц и диафрагмы, одновременно сокращаются мышцы груди и плечевого пояса.

При выдохе межреберные мышцы и диафрагма расслабляются, ребра опускаются, выпуклость диафрагмы увеличивается, в результате объем грудной клетки уменьшается, легкие сжимаются, давление в них становится выше атмосферного и воздух устремляется из легких — происходит спокойный выдох. Глубокий выдох обусловлен сокращением внутренних межреберных и брюшных мышц.

Таким образом, ритмичное увеличение или уменьшение объема грудной полости действует как механический насос, нагнетающий воздух в легкие и выталкивающий его из них.

Скорость и сила дыхательных движений чрезвычайно тонко регулируется нервной системой на протяжении всей жизни человека: с момента его рождения и до самой смерти. Согласованность, координация, ритмичность сокращений и расслаблений дыхательных мышц обусловливаются поступающими к ним по нервам импульсам от дыхательного центра продолговатого мозга.

И. М. Сеченов в 1882 г. установил, что примерно через каждые 4 секунды в дыхательном центре автоматически возникают возбуждения, обеспечивающие чередование вдоха и выдоха. Дыхательный центр не только регулирует ритмичное чередование вдоха и выдоха, но и способен изменять частоту и глубину дыхательных движений, приспосабливая легочную вентиляцию к потребностям организма, обеспечивая тем самым оптимальное содержание газов в крови.

Нервные механизмы саморегуляции дыхания проявляются в том, что вдох рефлекторно вызывает выдох, а выдох — вдох. Это происходит потому, что во время вдоха при растяжении легочной ткани в нервных рецепторах, находящихся в ней, возникает возбуждение, которое передается продолговатому мозгу и вызывает активацию центра выдоха и торможение центра вдоха, образующих дыхательный центр.

Сокращение дыхательных мышц прекращается, они расслабляются, и происходит выдох. При выдохе поток импульсов от рецепторов прекращается, центр выдоха перестает активизироваться, центр вдоха растормаживается, активизируется и наступает вдох.

Гуморальная регуляция дыхания состоит в том, что повышение концентрации углекислого газа в крови возбуждает дыхательный центр — частота и глубина дыхания увеличиваются. Уменьшение содержания углекислого газа в крови понижает возбудимость дыхательного центра — частота и глубина дыхания уменьшаются.

Дыхание очень тесно связано с кровообращением. Увеличение скорости дыхания может способствовать циркуляции крови. Чем глубже вдох, тем больше снижается давление в грудной полости. Это падение давления не только нагнетает воздух в легкие, но и заставляет оттекать к сердцу кровь из вен, расположенных в различных частях тела. Если долго неподвижно сидеть или стоять, это может вызвать глубокий и непроизвольный вздох, заставляющий притекать к сердцу большие количества крови и, таким образом, способствующий циркуляции крови.

Формой дыхательной деятельности являются чихание и кашель. Они регулируются защитными дыхательными рефлексами.

Чихание — это сильный и очень быстрый рефлекторный выдох через ноздри, возникающий в результате раздражения рецепторов слизистой оболочки носовой полости. Во время чихания удаляются вещества, которые раздражают (пыль, вещества с резким запахом и т. д.).

Кашель — резкий рефлекторный выдох через рот, возникающий в результате раздражения рецепторов гортани.

Жизненная емкость легких состоит из дыхательного объема, резервного объема вдоха и резервного объема выдоха. Дыхательным объемом называется количество воздуха, поступающего в легкие при одном вдохе. В покое он равен примерно 0,5 л и соответствует объему выдыхаемого воздуха при одном выдохе. Если после спокойного вдоха сделать усиленный дополнительный вдох, то в легкие может поступить еще 1.5 л (1500 см³) воздуха, который и составляет резервный объем вдоха. После спокойного выдоха можно при максимальном напряжении выдохнуть еще 1.5 л воздуха. Это количество называют резервным объемам выдоха.

Таким образом, дыхательный объем (0,5 л) + резервный объем вдоха (1,5 л) + резервный объем выдоха (1,5 л) и составляют жизненную емкость легких. Ее показатели колеблются от 3,5 л до 4,8 л у мужчин и от 3,0 л до 3,5 л — у женщин.

Наибольшее количество воздуха, которое человек может выдохнуть после самого глубокого вдоха, называется жизненной емкостью легких.

У физически здоровых тренированных людей жизненная емкость легких достигает 6,0—7,0 л. Измеряется жизненная емкость с помощью прибора спирометра.

Искусственное дыхание

Искусственное дыхание применяется при оказании первой помощи утопленникам, при поражении электрическим током, молнией, отравлении угарным газом и других несчастных случаях. Искусственное дыхание позволяет возобновить деятельность дыхательного центра и спасти человека от смерти. Для этого необходимо обеспечить проходимость дыхательных путем, очистив рот и глотку от инородных тел.

Помощь утопающему

Например, спасая утопленника, прежде всего, нужно удалить воду из его дыхательных воздухоносных путей. Для этого спасатель, стоя на одном колене, укладывает пострадавшего себе на бедро так, чтобы его голова и верхняя часть туловища свисали вниз. Далее открывают рот тонувшему и, похлопывая его по спине, удаляют воду из дыхательных путей.

Затем пострадавшего нужно уложить на спину, на твердую горизонтальную поверхность, освободить от давящих частей одежды и произвести искусственное дыхание, которое лучше всего делать вдвоем.

Есть несколько способов искусственного дыхания:

1. в положении на спине
2. в положении на животе
3. изо «рта в рот»

Вдувание производится с интервалом в 4–5 с, то есть 12–16 раз в минуту. Продолжительность выдоха должна быть больше вдоха в два раза. Одновременно с искусственным дыханием проводят массаж сердца, в случае его остановки.

Непрямой массаж сердца

Для этого массирующий кладет ладонь на нижнюю треть грудины, другую ладонь располагает сверху под прямым углом, производит толчкообразные надавливания на грудину. Темп массажа — 60 нажатий в минуту у взрослого, 70–80 — у детей до 12 лет.

Тема: «Механизм вдоха и выдоха»

Задачи урока: познакомить учащихся с механизмами входа и выдоха и раскрыть отрицательное влияние вредных факторов на работу органов дыхания.

Цели урока:

Образовательные: углубить и оценить знания учащихся по теме, закрепить навыки работы с текстом учебника и наглядным материалом.

Воспитательные: продолжить формирование навыков работы в коллективе и  воспитание чувства ответственности за свое здоровье.

Развивающие: продолжить развитие творческой активности учащихся,  формирование интереса к предмету.

Оборудование урока: таблицы, видеокассета, стенгазета “Влияние токсических веществ на органы дыхания”

Планируемые результаты: учащиеся изучают механизм дыхательных  движений.

Личная значимость урока: сохранение собственного здоровья.

Методы обучения: проблемный — в чем секрет механизма вдоха и выдоха?  почему не имеющие мышцы легкие следуют за движениями грудной клетки?

Формы организации учебной деятельности: комбинированный урок.

Приемы деятельности учителя: актуализация знаний, постановка проблемы, сообщения учащихся, беседа.

Познавательные задания: ответить на предложенные вопросы.

1. В чем секрет механизма вдоха и выдоха?
2. Почему не имеющие мышцы легкие следуют за движением грудной клетки?
3. Каковы меры оказания первой помощи при отравлении угарным газом?
4. Каковы действия никотина на органы дыхания?
5. Как надо бороться с пылью?
6. Какова роль чихания и кашля?
7. Каковы источники загрязнения атмосферного воздуха?

Организация учебной деятельности:

Учащиеся отвечают на вопросы, работают с видеоматериалом, отвечают на проблемные вопросы урока.

Развитие умений учащихся:

Развивать умения работы с текстом учебника, воспринимать мнение одноклассника.

Основные понятия и термины урока:

Дыхательные движения вдох и выдох, рефлекторная и гуморальная регуляция, диафрагма, никотин, смог.

Учитель:

Учащимся на заметку:

• Курящий человек в среднем живет на 6 лет меньше, чем некурящий.
• Уровень смертности среди курящих выше на 70%, по сравнению с некурящими.
• Среди раковых заболеваний рак легких занимает первое место.
• Дым папиросы содержит до 20 ядовитых веществ.
• 90% курящих мужчин умирает от рака легких до 65 лет, а 75% от бронхита.

Тип урока: Изучение нового материала

Ход урока

I. Организационный момент.

II. Изучение нового материала.

Учитель:

В организме человека нет запасов кислорода, и поэтому непрерывное поступление его в организм является жизненной необходимостью. Если человек без пищи может прожить несколько недель, без воды- до 10 дней, то при отсутствии кислорода необратимые изменения наступают уже через 5-7 минут.

Для поддержания газового состава альвеол необходима вентиляция альвеолярного воздуха. Вентиляция альвеолярного воздуха достигается благодаря дыхательным движениям: чередованию входа и выдоха. Благодаря ритмично совершающимся актам вдоха и выдоха, происходит обмен газов между атмосферным и альвеолярным воздухом, находящимся в легочных пузырьках. Легкие находятся в геометрически замкнутой плевральной полости и практически ее заполняют целиком. В плевральной полости постоянно поддерживается пониженное давление, и поэтому сами легкие не могут нагнетать или изгонять воздух из своих альвеол, они пассивно следуют за изменениями объема грудной клетки. При вдохе и выдохе легочная плевра скользит по пристеночной плевре, повторяя ее форму.

В чем секрет механизма вдоха и выдоха?

Почему не имеющие мышцы легкие следуют за движениями грудной клетки?

Прежде чем ответить на вышеуказанные вопросы, давайте посмотрим фрагмент

видеофильма: “Механизм вдоха и выдоха”

После просмотра видеофильма учащиеся обсуждают процессы, происходящие в легких во время вдоха и выдоха у новорожденного ребенка.

Теперь давайте всему сказанному подведем итог. К доске выйдут двое учащихся. Каждый из них получит карточку с заданием: какие изменения происходят в грудной клетке во время вдоха и выдоха? (один ученик описывает процессы происходящие во время вдоха, а второй ученик – процессы, происходящие во время выдоха ) Учащиеся ответы записывают на доске.

Ученик (первый).

Сокращение межреберных мышц

подъем ребер

выдвижение грудины вперед, опускание диафрагмы

растяжение легких

вдох

Ученик (второй).

Расслабление межреберных мышц

опускание ребер

поднятие диафрагмы

сокращение легких

выдох

А теперь на примере собственного организма проведем механизмы входа и выдоха (все ребята встают с места и делают вдох, а затем выход).

Учитель

(комментирует процессы, происходящие во время дыхательных движений).

Вдох:

1. Диафрагма опускается вниз, отодвигая органы брюшной полости.
2. Межреберные мышцы поднимают грудную клетку вверх, вперед и в стороны.
3. Объем грудной полости увеличивается, и легкие следуют за этим увеличением, поскольку содержащиеся в них газы прижимают их к легочной плевре.
4. Снижается давление в легких, воздух движется из области большого давления в область наименьшего давления и наружный воздух поступает в альвеолы.

Выдох:

1. Межреберные мышцы расслабляются, грудная стенка опускается вниз, а диафрагма поднимается вверх.

2. Растянутый живот давит на внутренние органы брюшной полости, а они на диафрагму. Объем грудной полости уменьшается, легкие сдавливаются, давление воздуха в альвеолах становится выше атмосферного и часть его выходит наружу — происходит выдох

Оказывается, в здоровом организме диафрагма совершает в одну минуту 18 колебаний, в час – 1000 колебаний, за 24 часа — 24 тыс. колебаний. Диафрагма перемещается на 4 см вверх и на 4 см вниз. За каждый вдох и выдох человек поглощает – 20 сантиметров

кубических кислорода, выделяет — 175 сантиметров кубических углекислого газа.

Работу органов дыхания, как и других органов, регулирует нервная система. Снабжение организма необходимым количеством кислорода обеспечивается совместной деятельностью органов дыхания и кровообращения, а непосредственно работой органов дыхания управляет дыхательный центр, находящийся в продолговатом мозге. Он состоит из центров вдоха и выдоха, которые регулируют работу дыхательных мышц. От дыхательного центра направляются импульсы к мышцам, которые осуществляют дыхательные движения. Спадение легочных альвеол, которые происходит при выдохе, рефлекторно вызывает вдох, а расширение альвеол рефлекторно вызывает выдох, т.е. дыхательный центр координирует мышечные сокращения при осуществлении вдоха и выдоха.

При задержании дыхания мышцы входа и выдоха сокращаются одновременно, благодаря чему грудная клетка и диафрагма удерживаются в одном положении. На работу дыхательного центра влияют и другие центры, расположенные в коре больших полушарий. Благодаря влиянию этих центров, дыхание изменяется при разговоре и пении. Ритм дыхания меняется во время физических упражнений. При появлении пыли или неприятно пахнущих веществ в окружающем воздухе у человека появляется кашель и чихание (механизм проявления этих защитных дыхательных движений расскажет ученик )

Ученик: “Чихание и кашель” (сообщение)

Причиной чихания является раздражение слизистой носа пылью или неприятно пахнущим веществом, которое вызывает кратковременную остановку дыхания, в результате чего происходит смыкание голосовой щели, затем начинается интенсивный выдох. При этом давление воздуха нарастает, наступает момент, когда он с силой прорывается через сомкнутые голосовые связки. Струя воздуха направляется наружу, и возникает характерный звук чихания. Вместе с воздухом и слизью из носовой полости выделяются наружу и раздражители, вызывающие чихание и кашель. Причиной кашля является раздражение глотки, носоглотки, гортани, нижних дыхательных путей, легких, плевры пылью или сильно пахнущими веществами. При кашле основной поток воздуха выходит через рот. Чихание и кашель, в основном, носят защитный характер, они предохраняют наш организм от попадания различных токсических веществ.

Учитель:

На работу дыхательной системы кроме нервной, оказывает гуморальная регуляция. При любой физической нагрузке в организме усиливаются процессы окисления, и в кровь выделяется больше углекислого газа. Когда кровь с избытком углекислого газа доходит до дыхательного центра и начинает его раздражать и при этом активность центра повышается, человек тогда начинает глубоко дышать. В итоге избыток углекислого газа удаляется, а недостаток кислорода восполняется.

А если концентрация углекислого газа в крови понижается, работа дыхательного центра тормозится, то наступает непроизвольная задержка дыхания.

Благодаря нервной и гуморальной регуляциям, концентрация углекислого газа и кислорода всегда поддерживается на определенном уровне.

Давайте проверим гуморальное воздействие на дыхательный центр. Для этого задержите дыхание и проследите, что произойдет при его возобновлении? Учащиеся делают вывод, что при этом увеличивается глубина дыхания, а число дыхательных движений изменяется незначительно.

На работу органов дыхания отрицательно, даже можно сказать, губительно, влияет никотин. В одном из произведений Абубакара приводится притча о том, как в России распространялся табак.

Первые торговцы табаком выкрикивали:
“Тот, кто курит, никогда не умрет от старости,
Того, кто курит, никогда не укусит собака,
Того, кто курит никогда вор не ограбит”

Теперь послушаем информацию о влиянии никотина на органы дыхания, а затем мы с вами сделаем соответствующие выводы.

Ученик: “Действие никотина на органы дыхания” (сообщение)

Содержащийся в табаке никотин является сильным ядом для организма. Вещества табачного дыма раздражают слизистую оболочку дыхательных путей, что ведет к увеличению выделяемой ею слизи. Поэтому у курящих людей бывает кашель - легкие защищаются от вредного воздействия курения. У курящих людей голос становится хриплым, так как под влиянием табачного дыма и смены температуры голосовые связки опухают, что приводит к изменению голоса. Многие курильщики считают, что при курении без затяжки табачный дым не опасен, поскольку газы всасываются лишь в альвеолах легких. Это ошибочное мнение. Многие вредные вещества, в том числе и никотин, всасываются в кровь уже в ротовой полости. Если дым выпускают через нос, курящие люди значительно чаще заболевают хроническим бронхитом, раком легких, туберкулезом и астмой. Очень чувствительны к табачному дыму некурящие люди. Длительное пребывание в накуренном помещении не менее вредно, чем само курение. Особенно вредно курение в молодом возрасте. Недопустимо курение в помещении, где находятся маленькие дети.

После обсуждения данной проблемы, ребята узнают смысл слов: Абубакара

1. Тот, кто курит, умирает молодым,
2. Того, кто курит, никогда не укусит собака, потому что он ходит с палкой (вспомните влияние никотина на сердечно-сосудистую систему, никотин поражает артерии ног, в результате чего у них появляется перемежающая хромота).
3. Того, кто курит никогда не ограбит вор, потому что он ворочается в постели и кашляет, т.е. плохо спит или вовсе не спит.

Учитель:

Важную роль для органов дыхания имеет чистота атмосферного воздуха.

Вспомните из курса химии состав атмосферного воздуха: кислород – 21 %, азот – 78 %, углекислый газ – 0,03 %, прочих газов – 1 %. В выдыхаемом воздухе содержание кислорода снижена до 16,3%, а содержание углекислого газа возрастает до 3-4 %.

А как изменяется состав атмосферного воздуха в душном помещении?

В душном помещении концентрация углекислого газа возрастает, а кислорода снижается, а также плохо влияют табачный дым и водочный перегар. В таком помещении у человека снижается работоспособность, появляется головная боль и вялость. Там, где используют печное отопление, в воздухе может оказаться примесь оксида углерода и угарный газ, которые очень ядовиты. Оксид углерода образует с гемоглобином прочное соединение- карбоксигемоглобин, молекулы такого гемоглобина лишаются возможности переносить кислород из легких в ткани, возникает недостаток кислорода, что сильно отражается на работе головного мозга. При отравлении угарным газом появляются головная боль и тошнота, могут возникнуть рвота, судороги и потеря сознания, сильное отравление может привести к смерти, так как прекращается тканевое дыхание.

Оказавшись в такой ситуации, любой человек должен уметь оказывать первую необходимую помощь пострадавшему. Каковы будут ваши действия, если вдруг вы оказались в такой ситуации? Для того, чтобы ответить на этот вопрос, прочитайте 2 абзац на странице 145.После самостоятельной работы с учебником ребята рассказывают о мерах оказания первой помощи. Учащиеся называют:

1. Распахнуть окна и двери.
2. Перекрыть источник газа.
3. Зажигать огонь и включать свет нельзя.

Плохо влияющих факторов на органы дыхания много. Одним их таких факторов является пыль. О том как надо вести борьбу с пылью, расскажет ученик.

Ученик: “Борьба с пылью” (сообщение)

Пыль, содержащаяся в воздухе, очень опасна, так как она может механически травмировать стенки легочных пузырьков и воздухоносных путей, затруднять газообмен и вызывать аллергию. На пылинках оседают микробы и вирусы, которые могут стать причиной инфекционных заболеваний. Если пыль содержит частички свинца и хрома, то это может вызвать химические отравления. С пылью человек встречается повсюду: на производстве, в быту и в сельском хозяйстве. Во время работы для защиты от пыли обязательно надо носить респираторы. Респираторы готовят из марли. Во время дыхания пылевые частицы задерживаются марлей. Для того чтобы избавится от пыли, надо в быту и дома почаще делать влажную уборку и проветривать помещение.

Учитель:

В настоящее время существует много источников загрязнения атмосферного воздуха — это выхлопы автотранспорта, промышленные выбросы вредных газов, золы, дыма, использование ядохимикатов и минеральных удобрений. А в городах, где сильно развита промышленность и мало зеленых насаждений, нередко образуется смог- это смесь тумана и дыма, пыли и сажи.

III. Закрепление новой темы.

1. За счет чего происходит вход и выдох?
2. Какова роль чихания и кашля?
3. Где находится дыхательный центр?
4. Чем опасен никотин?
5. Каково действие нервной и гуморальной регуляции на органы дыхания?.

lV. Выставление оценок. Подведение итогов.

V. Д/задание: параграф №-28, задание на ст. 146 под восклицательным знаком.

Источники информации:

1. Биология. Человек. Р.Д.Маш. Д.В.Колесов. Москва. Издательский центр “Дрофа”
2. А.И. Никишов. Биология в таблицах
3. В.З. Резникова. Человек и его здоровье. Методическое пособие для учителя
4. В.С. Анисимова. Физиология и гигиена человека.
5. Б.В.Захаров. Справочные материалы.
6. Н.П.Соколова. Пособие для подготовительных отделений и поступающих в ВУЗы. “Высшая школа”
7. Биология Человек. А.Г. Драгомилов.Р.Д. Маш.

 Атмосфера Земли состоит на 99,9% из воздуха, водяного пара, природных (действие вулканов) и промышленных газов, твердых частиц. В результате природных факторов Земли и процессов жизнедеятельности человека, состав атмосферы в том или ином регионе планеты может подвергаться незначительным изменениям. Одной из главных составных частей атмосферы является воздух. Воздух представляет собой смесь газов, основными компонентами которого являются: Азот (N₂) – 78%; Кислород (О₂) – 21%; Углекислый газ (СО₂) – 0,03%; Инертные газы и другие вещества – до 1%. В воздухе также присутствуют в незначительном количестве водород, оксид азота, озон, сероводород, водяной пар, инертные газы: аргон, неон, гелий, аргон, криптон, ксенон, радон, а также пыль и микроорганизмы.

Общая информация о физиологии дыхания человека


Поступление в организм кислорода и удаление углекислого газа обеспечивает дыхательная система человека.

Транспорт газов и других необходимых организму веществ обеспечивается с помощью кровеносной системы.

Обмен О₂ и CO₂ между организмом и окружающей средой осуществляется благодаря ряду последовательных процессов:

1. Легочная вентиляция – обмен газами между окружающей средой и легкими.

2. Легочное дыхание – обмен газами между альвеолами легких и кровью.

3. Внутреннее (тканевое) дыхание – обмен газами между кровью и тканями тела.

Дыхательная система – совокупность органов и тканей, обеспечивающих легочную вентиляцию и легочное дыхание. Дыхательная система состоит из воздухоносных путей и собственно легких.

Воздухоносные пути включают в себя:





Воздух вдыхает человек, он попадает в нос и носовую полость. В носовой полости находятся обонятельные рецепторы, с помощью которых мы различаем запахи. Также в носовой полости есть волосы, предназначенное для задержки частиц пыли, поступающего вместе с воздухом из атмосферы.

Воздух, проходя через нос и носовую полость попадает в носоглотку. Носоглотка покрыта слизистой оболочкой, обогащенной кровеносными сосудами, благодаря чему осуществляется нагрев и увлажнение воздуха.

Трахея начинается у нижнего конца гортани и спускается в грудную полость где делится на левую и правую бронхи. Входя в легкие бронхи постепенно делятся на все более мелкие трубки – бронхиолы, маленькие из которых и является последним элементом воздухоносных путей.

Наименьший структурный элемент легкого – долька, которая состоит из конечной бронхиолы и альвеолярного мешочка. Стенки легочной бронхиолы и альвеолярного мешочка образуют альвеолы.

Легкие (легочные дольки) состоят: конечные бронхиолы; альвеолярные мешочки; легочные артерии; капилляры; вены легочного круга кровообращения.




Воздух, проходя через бронхи и бронхиолы, заполняет большое количество альвеол – легочных пузырьков, в которых осуществляется газообмен между кровью и альвеолярным воздухом. Стенки альвеол состоят из тонкой пленки, которая вмещает большое количество эластичных волокон.

С помощью которых альвеолярные стенки могут расширяться, тем самым увеличивать объем альвеол. Диаметр каждой альвеолы составляет около 0,2 мм. А площадь ее поверхности около 0,125 мм. В легких взрослого человека около 700 млн. альвеол. То есть, общая площадь их поверхности составляет около 90 м².

Таким образом, дыхательная поверхность в 60-70 раз превышает поверхность кожного покрова человека. При глубоком вдохе альвеолы растягиваются, и дыхательная поверхность достигает 250 м², превышая поверхность тела более чем в 125 раз.

Процесс газообмена при дыхании

Сущность процесса газообмена заключается в переходе кислорода из альвеолярного воздуха в венозную кровь, которая циркулирует по легочных капиллярах (поглощение кислорода), и в переходе углекислого газа из венозной крови в альвеолярный воздух (выделение углекислого газа).

Этот обмен проходит через тонкие стенки легочных капилляров по законам диффузии, вследствие разности парциальных давлений газов в альвеолах и крови.

Обогащенная кислородом кровь из легких разносится по всей кровеносной системе, отдавая для обогащения тканям кислород и забирая от них углекислый газ. Кислород, поступающий в кровь, доставляется во все клетки организма. В клетках происходят важные для жизни окислительные процессы. Отдавая кислород клеткам, кровь захватывает углекислоту и доставляет их в альвеолы. Этот процесс и является внутренним, или тканевым дыханием.

Основные параметры процесса дыхания

Основным параметрами, характеризующими процесс дыхания человека, являются:

1. жизненная емкость легких;

2. мертвое пространство органов дыхания;

3. частота дыхания;

4. легочная вентиляция;

5. доза потребления кислорода.

Жизненная емкость легких – это максимальное количество воздуха (л), которую может вдохнуть человек после максимально глубокого выдоха. Этот показатель измеряется прибором, который называется спирометр. Нормальная жизненная емкость легких взрослого человека – примерно 3,5 л.

У тренированного человека, занимающегося спортом, жизненная емкость легких составляет 4,7-5 л.

Общий объем легких человека состоит из жизненной емкости и остаточного объема. Остаточный объем, это количество воздуха, который всегда остается в легких человека после максимального выдоха. Этот объем составляет 1,5 л и его человек никогда не может удалить из органов дыхания.




Как видно из диаграммы, после спокойного вдоха в легких человека находится 3,5 л воздуха, а после спокойного выдоха остается только 3 л воздуха. Таким образом, при дыхании в спокойном состоянии человек использует при каждом вдохе только 0,5 л воздуха, называется дыхательным.

После спокойного вдоха, при желании, человек может продлить вдох и дополнительно вдохнуть еще 1,5 л воздуха. Этот воздух называется дополнительным. После спокойного выдоха человек также может дополнительно выдохнуть из легких еще 1,5 л воздуха. Этот воздух называется запасным или резервным.

Таким образом, жизненная емкость легких состоит из суммы дыхательного, дополнительного и запасного объемов воздуха.

При конструировании изолирующих аппаратов с замкнутым циклом дыхания, в которых используются емкости для приготовления и хранения дыхательной смеси (дыхательные мешки), необходимо учитывать, что их объем должен быть не менее максимальную жизненную емкость легких человека. Поэтому в современных изолирующих аппаратах используются дыхательные мешки, которые имеют объем 4,5-5 л, из расчета, что в них могут работать хорошо физически развитые люди.

Во время выдоха не весь выдыхаемый воздух выходит из организма человека в окружающею среду. Часть воздуха остается в носовой полости, гортани, трахее и бронхах. Эта часть воздуха не участвует в процессе газообмена, и пространство, которое она занимает, называется мертвым пространством.

Воздух, находящийся в мертвом пространстве, содержит малую концентрацию кислорода и насыщенный углекислым газом. При вдохе, воздух мертвого пространства, вместе с воздухом вдыхаемого, попадает в легкие человека, вредно влияет на процесс дыхания. Поэтому мертвое пространство еще иногда называют вредным пространством. Объем мертвого пространства у взрослого человека составляет примерно 140 мл.

Каждый изолирующий аппарат также имеет своё мертвое пространство, которое в общем прилагается к мертвому пространству органов дыхания человека. Мертвое пространство изолирующих аппаратов содержат маска и дыхательные шланги. Пространство между маской и лицом спасателя (органов дыхания) называется подмасочным пространством, оно также является мертвым пространством.

Легочная вентиляция (л/мин.) – Количество воздуха, вдыхаемого человеком за одну минуту.

Частота дыхания – это количество циклов (вдох-выдох), происходящих за одну минуту. Частота дыхания является не постоянной величиной и зависит от многих факторов.

Частота дыхания в зависимости от возраста человека

В зависимости от возраста человека, частота дыхания меняется и составляет:

у только что родившихся – 60 вдохов / мин.

у годовалых младенцев – 50 вдохов / мин.

у пятилетних детей – 25 вдохов / мин.

у 15–летних подростков – 12-18 вдохов / мин.

С возрастом человека, частота дыхания значительно не изменяется. Однако следует отметить, что у физически хорошо развитого человека частота дыхания уменьшается до 6-8 вдохов / мин.

При выполнении работы с физической нагрузкой, ускоряются физико-химические процессы в организме человека и возрастает потребность в большем количестве кислорода. Согласно этому, увеличивается частота дыхания, при значительной нагрузке может достигать 40 вдохов в минуту.

Однако следует помнить, что полностью используется жизненный объем легких только при частоте дыхания 15-20 вдохов / мин. При увеличении частоты дыхания возможность использования полной емкости легких уменьшается. Дыхание становится поверхностным.

При частоте дыхания 30 вдохов / мин., Емкость легких используется только на 2/3, а при 60 вдохов / мин. всего лишь на 1/4. Количество кислорода, поглощаемого человеком из воздуха при дыхании в единицу времени, называется дозой потребления кислорода. Доза потребления кислорода человеком, величина не постоянная и зависит от частоты дыхания и легочной вентиляции.

При увеличении физической нагрузки на организм человека, увеличивается частота дыхания и легочная вентиляция. Соответственно, растет доза потребления кислорода и увеличивается концентрация углекислого газа в выдыхаемом воздухе. Интересным свойством организма является то, что при вдыхании воздуха через нос в организм попадает на 25% больше кислорода, чем при вдыхании через рот.

Материал с сайта fireman.club

физиология дыхание

Как работают легкие | NHLBI, NIH

Дыхание состоит из двух фаз: вдох и выдох. Если у вас проблемы с дыханием, может быть нарушен газообмен, что может стать серьезной проблемой для здоровья.

Вдыхание

Когда вы вдыхаете или вдыхаете, ваша диафрагма сжимается и движется вниз. Это увеличивает пространство в грудной полости, и ваши легкие расширяются в нее. Мышцы между ребрами также помогают увеличить грудную клетку. Они сокращаются, чтобы тянуть грудную клетку вверх и наружу при вдохе.

Когда ваши легкие расширяются, воздух всасывается через нос или рот. Воздух проходит по трахею в легкие. Пройдя через бронхи, воздух попадает в альвеолы ​​или воздушные мешочки.

Газовая биржа

Газообмен в легких. Когда вы вдыхаете, воздух попадает в ваш нос или рот и попадает в дыхательное горло, также называемое трахеей.Внизу трахея разделяется на две бронхи, а затем разветвляется на более мелкие бронхиолы. Брохиолы заканчиваются крошечными воздушными мешочками, называемыми альвеолами. В альвеолах вдыхаемый кислород попадает в кровоток, а углекислый газ из вашего тела выходит из кровотока. Углекислый газ выводится из вашего тела при выдохе. Medical Animation Copyright © 2020 Nucleus Medical Media Inc. Все права защищены.

Через тонкие стенки альвеол кислород из воздуха попадает в кровь в окружающих капиллярах.В то же время углекислый газ перемещается из вашей крови в воздушные мешочки. Кислород в крови переносится внутри красных кровяных телец с помощью белка, называемого гемоглобином.

Богатая кислородом кровь из ваших легких по легочным венам переносится в левую часть сердца. Сердце перекачивает кровь к остальным частям тела, где кислород в красных кровяных тельцах перемещается из кровеносных сосудов в ваши клетки.

Ваши клетки используют кислород для производства энергии, чтобы ваше тело могло работать. Во время этого процесса ваши клетки также производят отработанный газ, называемый углекислым газом.Углекислый газ необходимо выдыхать, иначе он может повредить ваши клетки.

Углекислый газ перемещается из клеток в кровоток, где он попадает в правую часть сердца. Затем кровь, богатая диоксидом углерода, перекачивается из сердца через легочную артерию в легкие, где она выдыхается.

Для получения дополнительной информации о кровотоке посетите тему «Как работает сердце».

Когда вы выдыхаете или выдыхаете, мышцы диафрагмы и ребер расслабляются, уменьшая пространство в грудной полости.По мере того, как грудная полость становится меньше, ваши легкие сдуваются, подобно выпуску воздуха из воздушного шара. В то же время воздух, богатый углекислым газом, выходит из легких через дыхательное горло, а затем выходит из носа или рта.

Выдох не требует усилий от вашего тела, если у вас нет заболевания легких или вы не занимаетесь физической активностью. Когда вы физически активны, мышцы живота сокращаются и прижимают диафрагму к легким даже сильнее, чем обычно. Это быстро выталкивает воздух из легких.

Повреждение, инфекция или воспаление в легких или дыхательных путях или в обоих случаях может привести к следующим состояниям.

Воздействие сигаретного дыма, загрязнителей воздуха или других веществ может повредить дыхательные пути, вызывая заболевание дыхательных путей или усугубляя болезнь.

Дыхательная система: части, функции и заболевания

Что такое дыхательная система?

Дыхательная система — это органы и другие части вашего тела, участвующие в дыхании, когда вы обмениваетесь кислородом и углекислым газом.

Части дыхательной системы

В вашу дыхательную систему входят:

• Нос и носовая полость
• Пазухи
• Рот
• Горло (глотка)
• Голосовой аппарат (гортань)
• Дыхательное горло (трахея)
• Диафрагма
• Легкие
• Бронхи / бронхи
• Бронхиолы
• Воздушные мешочки (альвеолы)
• Капилляры

Как мы дышим?

Дыхание начинается, когда вы вдыхаете воздух в нос или рот.Он проходит по задней стенке горла и попадает в трахею, которая разделена на дыхательные пути, называемые бронхами.

Чтобы ваши легкие работали наилучшим образом, эти дыхательные пути должны быть открыты. На них не должно быть воспалений, отеков и лишней слизи.

Когда бронхи проходят через легкие, они разделяются на более мелкие дыхательные пути, называемые бронхиолами. Бронхиолы заканчиваются крошечными воздушными мешочками, напоминающими воздушные шары, которые называются альвеолами. В вашем теле около 600 миллионов альвеол.

Альвеолы ​​окружены сеткой крошечных кровеносных сосудов, называемых капиллярами. Здесь кислород из вдыхаемого воздуха попадает в вашу кровь.

Продолжение

После поглощения кислорода кровь направляется к сердцу. Затем ваше сердце перекачивает его через ваше тело к клеткам ваших тканей и органов.

Поскольку клетки используют кислород, они производят углекислый газ, который попадает в вашу кровь. Затем ваша кровь переносит углекислый газ обратно в легкие, где он удаляется из вашего тела при выдохе.

Вдыхание и выдох

Вдыхание и выдох — это то, как ваше тело получает кислород и избавляется от углекислого газа. Этому процессу помогает большая куполообразная мышца под легкими, называемая диафрагмой.

Когда вы вдыхаете, ваша диафрагма тянется вниз, создавая вакуум, который вызывает прилив воздуха в легкие.

С выдохом происходит обратное: ваша диафрагма расслабляется вверх, давя на легкие, позволяя им сдуться.

Как дыхательная система очищает воздух?

Ваша дыхательная система имеет встроенные средства, предотвращающие попадание вредных веществ из воздуха в легкие.

Волосы в носу помогают отфильтровывать крупные частицы. Крошечные волоски, называемые ресничками, вдоль дыхательных путей движутся широкими движениями, чтобы поддерживать их в чистоте. Но если вдыхать вредные вещества, например, сигаретный дым, реснички могут перестать работать. Это может привести к таким проблемам со здоровьем, как бронхит.

Продолжение

Клетки в трахее и бронхах вырабатывают слизь, которая поддерживает влажность дыхательных путей и помогает удерживать пыль, бактерии и вирусы, а также вещества, вызывающие аллергию, из легких.

Слизь может доставить вещи, которые проникают глубже в легкие. Затем вы откашляете или проглотите их.

Заболевания дыхательной системы

Распространенные болезни дыхательной системы включают:

• Астма. Ваши дыхательные пути сужаются и выделяют слишком много слизи.
• Бронхоэктазы. Воспаление и инфекция делают стенки бронхов толще.
• Хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ). Это длительное состояние со временем ухудшается.Он включает бронхит и эмфизему.
• Пневмония. Инфекция вызывает воспаление ваших альвеол. Они могут заполниться жидкостью или гноем.
• Туберкулез. Бактерия вызывает эту опасную инфекцию. Обычно это поражает ваши легкие, но также может поражать почки, позвоночник или мозг.
• Рак легких. Клетки в вашем легком изменяются и превращаются в опухоль. Это часто происходит из-за курения или употребления других химических веществ, которые вы вдыхали.
• Муковисцидоз. Это заболевание вызвано проблемой в ваших генах и со временем ухудшается. Это вызывает неизлечимые инфекции легких.
• Плевральный выпот. Слишком много жидкости скапливается между тканями, выстилающими легкие и грудную клетку.
• Идиопатический фиброз легких. Ткань вашего легкого покрывается рубцами и не может работать должным образом.
• Саркоидоз. Крошечные скопления воспалительных клеток, называемые гранулемами, часто образуются в легких и лимфатических узлах.

Вдыхание и выдох — определение, 15 основных различий, примеры | Разница между

Главная »Разница между» Вдыхание и выдох — определение, 15 основных различий, примеры

Обучающие видео по биологии

Последнее обновление 30 декабря 2020 г., автор — Сагар Арьял

Изображение создано с помощью biorender.com
Определение вдыхания

Вдыхание или вдох — это часть дыхания, при которой воздух попадает в легкие, создавая отрицательное давление за счет сокращения дыхательных мышц и диафрагмы.

• Вдыхание — это жизненно важный физический процесс, автономный, который происходит без краткости и контроля. Однако дыхание как процесс можно контролировать или прерывать до определенных пределов.
• Вдыхание — активный процесс, требующий энергии.
• Позволяет всасывать воздух, который переносит кислород в легкие, который затем диффундирует в кровоток.
• Вдыхание приводит к увеличению объема легких за счет сокращения различных дыхательных мышц.
• Пространство между внешней стенкой и грудной стенкой, называемое плевральным пространством, заполнено плевральной жидкостью, которая образует изоляцию легких от грудной стенки.
• Это уплотнение позволяет грудной полости расширяться, обеспечивая расширение легких.
• В процессе вдоха работают две важные мышцы; диафрагма и наружные межреберные мышцы.
• Диафрагма сжимается, расширяя грудную полость вверх. В то же время внешние межреберные мышцы сокращаются, а внутренние межреберные мышцы расслабляются, чтобы приподнять ребра и грудину, заставляя грудную полость двигаться наружу.
• Благодаря сокращению этих мышц объем грудной полости увеличивается, и соединение легких с полостью посредством плеврального мешка в конечном итоге позволяет увеличить объем легких.
• С увеличением объема легких давление в легких уменьшается в соответствии с законом Бойля.
• В результате давление в легких становится меньше давления окружающей среды. Эта разница в давлении или градиенте давления позволяет воздуху попадать в легкие через дыхательный канал.
• Во время вдоха воздух всасывается через нос, проходит через носовой ход, глотку и гортань, чтобы достичь дыхательного дерева.
• Дыхательное дерево начинается с трахеи, которая разделена на несколько более узких ветвей.
• Таким образом, воздух проходит через эти ветви и, наконец, достигает альвеол. Обмен газов происходит в альвеолах, где кислород диффундирует в кровь, присутствующую в кровеносных сосудах.
• Принудительный вдох — это процесс, который происходит во время упражнения, который происходит за счет сокращения дополнительных мышц, таких как лестничные мышцы, грудино-ключично-сосцевидная, большая и малая грудные мышцы, передняя зубчатая мышца и широчайшая мышца спины.Все эти мышцы способствуют увеличению объема легких.
Выдох Определение

Выдох или выдох — это часть дыхания, при которой воздух вытягивается из легких за счет расслабления дыхательных мышц.

• Выдох — это также жизненно важный физический процесс, автономный, без краткости и контроля. Однако процесс можно контролировать или прерывать до определенных пределов.
• Основная цель выдоха — избавиться от углекислого газа, который вырабатывается в организме в процессе клеточного дыхания.
• Выдох приводит к уменьшению объема легких за счет расслабления различных дыхательных мышц.
• В выдохе задействован тот же набор мышц, что и во время вдоха, но механизм выдоха противоположен таковому при вдохе.
• Диафрагма возвращается в исходное положение, при этом грудная полость возвращается в исходное положение.
• Между тем, внешние межреберные мышцы расслабляются, а внутренние межреберные мышцы сокращаются, в результате чего ребра и грудина откидываются назад, в результате чего грудная полость втягивается внутрь.
• Расслабление этих мышц вызывает уменьшение объема грудной полости и легких.
• Уменьшение объема вызывает давление в легких, превышающее давление в окружающей среде.
• В результате воздух из легких вытягивается через дыхательные пути.
• Воздух в легких образуется в результате диффузии воздуха из кровеносных сосудов в альвеолы ​​после обмена кислорода и углекислого газа.
• Затем воздух проходит через дыхательные пути, трахею и глотку и, наконец, проходит через носовой ход, прежде чем выйти из тела.
• Выдох занимает больше времени, чем вдох, так как он обеспечивает лучший обмен газов, чем вдох.
• Как и при вдыхании, воздух, выходящий из легких, представляет собой не просто углекислый газ, а смесь газов с метанолом, изопреном и другими спиртами.
• Выдох — это пассивный процесс, который контролируется дыхательными центрами продолговатого мозга и моста.
• Произвольный выдох — это активный процесс, который происходит во время тренировки и контролируется более сложным неврологическим путем.
• Он контролируется той же моторной корой в коре больших полушарий головного мозга, которая контролирует произвольное движение мышц.
• Сигналы коры головного мозга управляют дополнительными мышцами, участвующими в форсированном выдохе. Некоторые из этих мышц включают переднебоковые брюшные, внутренние межреберные и самые внутренние межреберные, которые помогают сокращению легких.
Ключевые различия (вдох и выдох)

Основа для сравнения	Вдыхание	Выдох
Определение	Вдыхание — это часть дыхания, при которой воздух попадает в легкие, создавая отрицательное давление за счет сокращения дыхательных мышц и диафрагмы.	Выдох — это часть дыхания, при которой воздух вытягивается из легких за счет расслабления дыхательных мышц.
Также называется	Вдыхание еще называют вдохновением.	Выдох также называется выдохом.
Процесс	Вдыхание — это активный процесс, поскольку он включает сокращение мышц.	Выдох — это пассивный процесс, поскольку он включает расслабление мышц.
Мембрана	Диафрагма сжимается и сжимается во время вдоха, заставляя ее двигаться вниз.	Диафрагма расслабляется и приобретает куполообразную форму, заставляя ее двигаться вверх.
Наружные межреберные мышцы	Наружные межреберные мышцы сокращаются во время вдоха.	Наружные межреберные мышцы расслабляются во время выдоха.
Внутренняя межреберная мышца.	Внутренние межреберные мышцы расслабляются во время вдоха.	Внутренние межреберные мышцы сокращаются во время выдоха.
Ребра и грудина	Ребра и грудина смещаются вперед и наружу в результате сокращения межреберных мышц.	Ребра и грудина смещаются вниз и внутрь в результате расслабления межреберных мышц.
Грудная полость	При вдохе объем грудной полости увеличивается.	Во время выдоха объем грудной полости уменьшается.
Легкие	Размер легких увеличивается при вдохе.	Размер легких уменьшается во время выдоха.
Состав воздуха	Воздух, попадающий в легкие, состоит в основном из азота и кислорода.	Воздух, выходящий из легких, состоит в основном из углекислого газа и азота.
Давление воздуха	Давление воздуха внутри легких меньше, чем давление во внешней среде.	Давление воздуха внутри легких больше, чем давление во внешней среде.
Движение воздуха	Воздух перемещается из окружающей среды в легкие.	Воздух вытягивается из легких в окружающую среду.
Распространение	Кислород диффундирует из альвеол в кровь.	Углекислый газ диффундирует из крови в альвеолы.
Время	Процесс вдоха короче выдоха.	Выдох длится дольше, чем вдох.
Вовлечены добавочные мышцы	Вспомогательными мышцами, задействованными во время форсированного вдоха, являются лестничная мышца, грудино-ключично-сосцевидная, большая и малая грудные мышцы, передняя зубчатая мышца и широчайшая мышца спины.	Вспомогательными мышцами, задействованными во время форсированного выдоха, являются переднебоковые мышцы живота, внутренние межреберные и самые внутренние межреберные мышцы.

Ссылки и источники
• 5% — https: // microbenotes.com / дыхание-против-дыхание /
• 2% — https://www.bbc.co.uk/bitesize/guides/z6h5jxs/revision/2
• 1% — https://socratic.org/questions/as-the-thoracic-muscles-relax-what-happens-to-the-volume-of-the-thoracic-cavity
• 1% — https://simple.wikipedia.org/wiki/Intercostal_muscle
• 1% — https://quizlet.com/97436668/ap-2-ch-23-flash-cards/
• 1% — https://quizlet.com/330986252/respiratory-flash-cards/
• 1% — https://quizlet.com/22388789/chapter-23-flash-cards/
• 1% — https: // m2.healio.com/~/media/book/physical-therapy/sleep-and-rehabilitation/40337_2p.pdf
• 1% — https://en.m.wikipedia.org/wiki/Exhalation
• 1% — https://courses.lumenlearning.com/boundless-biology/chapter/breathing/
• 1% — https://biodifferences.com/difference-between-inhalation-and-exhalation.html
• 1% — https://answers.yahoo.com/question/index?qid=20100518174532AAmVMfR
• 1% — https://answers.yahoo.com/question/index?qid=200
  032902AAdoWDu
• 1% — https: // ответы.yahoo.com/question/index?qid=20061019203517AAZRASz
• <1% - https://www.scienceabc.com/humans/why-does-the-human-body-release-carbon-dioxide.html
• <1% - https://respsyst.weebly.com/the-pathway-of-air.html
• <1% - https://pediaa.com/difference-between-inhalation-and-exhalation/
• <1% - https://answers.yahoo.com/question/index?qid=20110418164344AAZDLTE
Категории Разница между, Физиология человека Теги Дыхание, Выдох, Вдыхание, Дыхание сообщение навигации

Разница между вдохом и выдохом (со сравнительной таблицей)

Вдыхание — это процесс вдыхания воздуха, содержащего кислород, в то время как выдох — это процесс выделения обогащенного кислородом воздуха.Это основной процесс дыхания. Здесь одно дыхание включает в себя один полный вдох и выдох.

Итак, частота дыхания варьируется от человека к человеку и от разных видов деятельности, которые они выполняют в день. Хотя в среднем частота дыхания взрослого человека составляет 15-18 раз в минуту, однако она может увеличиваться до 25 раз в минуту в случае тяжелых упражнений, во время бега или быстрой ходьбы.

Существует много путаницы между дыханием и дыханием, поэтому это можно просто понять, сказав, что дыхание включает в себя процесс обмена газов, таких как кислород и углекислый газ, из легких с помощью различных органов дыхания.

В то время как дыхание — это полный биохимический процесс, в котором клетки организмов получают энергию за счет объединения кислорода и глюкозы, что приводит к выделению углекислого газа, АТФ (аденозинтрифосфата) и воды.

Так как эта статья посвящена дыхательным процессам, которые бывают вдохом и выдохом. Таким образом, мы рассмотрим основное различие между ними с кратким описанием.

Содержание: вдох против выдоха

1. Сравнительная таблица
2. Определение
3. Ключевые отличия
4. Заключение

Сравнительная таблица

Основа для сравнения	Вдыхание	Выдох
Значение	Вдыхание — это процесс поступления воздуха в легкие.	Выдох — это процесс выпуска воздуха из легких.
Тип процесса	Вдыхание — активный процесс.	Выдох — это пассивный процесс.
Роль диафрагмы	Они сокращаются во время вдоха и становятся плоскими при движении вниз.	Они расслабляются при выдохе и приобретают куполообразную форму при движении вверх.
Роль межреберных мышц	Внутренние межреберные мышцы расслабляются, а внешние реберные мышцы сокращаются.	Внутренние межреберные мышцы сокращаются, а внешние межреберные мышцы расслабляются.
Объем легких	Увеличивается во время вдоха, значит, он надувается.	Уменьшение во время выдоха означает, что он сдувается.
Увеличивается размер грудной полости	.	Уменьшается.
Результат	Воздух, богатый кислородом, попадает в кровь.	Углекислый газ вытесняется.
Влияние межреберных мышц	За счет воздействия межреберных мышц грудная клетка перемещается вверх и наружу.	Под действием межреберных мышц грудная клетка смещается вниз.
Состав воздуха	Вдыхаемый воздух представляет собой смесь кислорода и азота.	Выдыхаемый воздух представляет собой смесь углекислого газа и азота.
Давление воздуха	Снижение давления воздуха (ниже атмосферного).	Повышение давления воздуха.




Определение вдыхания

Он также известен как «Дыхание ». Когда мы вдыхаем или вдыхаем воздух через ноздри, он затем проходит через носовую полость, откуда воздух, богатый кислородом, достигает легких через дыхательное горло.

Легкие, расположенные в грудной полости, окружены ребрами, которые образуют клеточную структуру, называемую грудная клетка , и имеют большой мышечный лист, известный как диафрагма, который лежит на дне полости.

Когда воздух, богатый кислородом, достигает сюда, диафрагма сжимается или сжимается и движется вниз. Пространство в грудной полости увеличивается, место, в которое попадают легкие, расширяется.

Грудная полость также увеличивается из-за наличия межреберных мышц между ребрами . Это помогает в сокращении и вытягивании грудной клетки как наружу, так и вверх.

Как только легкие расширяются, воздух поступает через нос или рот .Этот воздух проходит вниз через дыхательное горло в легкие. Воздух непременно достигает альвеол, пройдя через бронхов .

Воздух проходит к близлежащим капиллярам (кровеносным сосудам) через тонкие стенки альвеол. Теперь этот воздух (кислород) перемещается в кровь из воздушной полости с помощью белка, называемого гемоглобином .

Одновременно, с другой стороны, углекислый газ также перемещается из капилляров в воздушные мешочки.Движение газа происходит через легочную артерию , в кровоток от правой стороны сердца . Кроме того, эта богатая кислородом кровь попадает в легочные вены , через сеть капилляров.

Роль легочной вены заключается в доставке богатой кислородом крови в левую часть сердца. Эта сторона сердца перекачивает кровь к остальному телу. Оттуда кровь переходит в окружающие ткани.

Определение выдоха

Он также известен как « выдох ».Процесс противоположен ингаляционному. При этом диафрагма расслабляется и движется вверх в грудную полость. Также расслабляются межреберные мышцы между ребрами, что уменьшает площадь грудной клетки.

Постепенно область грудной клетки уменьшается, и воздух, богатый углекислым газом, вынужден выходить из легких и дыхательного горла и, наконец, через нос.


Ключевые различия между вдохом и выдохом

Хотя выше мы обсуждаем процесс дыхания, ниже приведены ключевые различия между вдохом и выдохом:

1. Вдыхание — это процесс поступления воздуха в легкие, тогда как выдох — это процесс выпуска воздуха из легких.
2. Вдох — это активный процесс , , а выдох — это пассивный процесс , .
3. Диафрагма сжимается во время вдоха и становится плоской при движении вниз, в то время как во время выдоха они расслабляются и превращаются в куполообразную при движении вверх.
4. Межреберные мышцы расслабляются, а внешние реберные мышцы сокращаются в процессе вдоха, в то время как в процессе выдоха сокращаются внутренние межреберные мышцы, а внешние межреберные мышцы расслабляются.
5. Объем легких увеличивается во время вдоха, это означает, что он надувается, и он уменьшается во время выдоха, что означает, что он сдувается.
6. Размер грудной полости увеличивается на вдохе и уменьшается на выдохе.
7. Во время вдоха воздух, богатый кислородом , попадает в кровь, но углекислый газ выталкивается из крови в процессе выдоха.
8. Из-за воздействия межреберных мышц грудная клетка движется вверх и наружу на вдохе, а на выдохе грудная клетка движется вниз.
9. Состав вдыхаемого воздуха — это смесь кислорода и азота, а состав выдыхаемого воздуха — смесь диоксида углерода и азота.
10. Вдыхание приводит к снижению давления воздуха (ниже атмосферного). На выдохе происходит повышение давления воздуха.

Заключение

Мы можем просто сказать, что процесс отдачи и принятия называется дыханием. В этом процессе, дыша, мы вдыхаем воздух, богатый кислородом из атмосферы, и выделяем углекислый газ обратно в атмосферу.Этот воздух (углекислый газ) используется растением в дневное время в процессе фотосинтеза. И поэтому цикл продолжается непрерывно, что очень важно для всех живых существ.

39.3A: Механика человеческого дыхания

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF
1. Ключевые моменты
2. Ключевые термины
3. Механика дыхания человека
4. Вдыхание и выдох
5. Защита легких

Как вдох, так и выдох зависят от градиентов давления между легкими и атмосферой, а также мышц в грудная полость.

Задачи обучения

• Описать, как структуры легких и грудной полости контролируют механику дыхания

Ключевые моменты

• Механика дыхания подчиняется закону Бойля, который гласит, что давление и объем имеют обратную зависимость.
• Процесс вдоха происходит из-за увеличения объема легких (сокращение диафрагмы и расширение грудной клетки), что приводит к снижению давления в легких по сравнению с атмосферным; таким образом, воздух устремляется в дыхательные пути.
• Процесс выдоха происходит из-за упругой отдачи легочной ткани, которая вызывает уменьшение объема, что приводит к увеличению давления по сравнению с атмосферным; таким образом, воздух устремляется из дыхательных путей.
• Во время выдоха нет сокращения мышц; это считается пассивным процессом.
• Легкое защищено слоями ткани, которые называются висцеральной плеврой и париетальной плеврой; внутриплевральное пространство содержит небольшое количество жидкости, которая защищает ткани за счет уменьшения трения.

Ключевые термины

• висцеральная плевра : часть защитной ткани, которая прикрепляется непосредственно к легким
• париетальная плевра : часть защитной ткани, которая выстилает внутреннюю поверхность грудной стенки и покрывает диафрагму

Механика человеческого дыхания

Связь между давлением газа и объемом помогает объяснить механику дыхания. Закон Бойля — это закон газа, который гласит, что в замкнутом пространстве давление и объем обратно пропорциональны.По мере уменьшения объема давление увеличивается и наоборот. Обсуждая детальную механику дыхания, важно помнить об этой обратной зависимости.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Закон Бойля : Этот график данных из оригинального эксперимента Бойля 1662 года показывает, что давление и объем обратно пропорциональны. Единицы не указаны, поскольку Бойль использовал произвольные единицы в своих экспериментах.

Вдыхание и выдох

В грудной полости или грудной полости всегда имеется небольшое отрицательное давление, которое помогает держать дыхательные пути легких открытыми.В процессе вдоха объем легких увеличивается за счет сокращения диафрагмы и межреберных мышц (мышц, которые связаны с грудной клеткой), таким образом расширяя грудную полость. Из-за этого увеличения объема давление снижается в соответствии с принципами закона Бойля. Это снижение давления в грудной полости относительно окружающей среды делает давление в полости меньше атмосферного. Этот градиент давления между атмосферой и грудной полостью позволяет воздуху устремляться в легкие; происходит вдыхание.Результирующее увеличение объема в значительной степени объясняется увеличением альвеолярного пространства, поскольку бронхиолы и бронхи представляют собой жесткие структуры, которые не меняются в размере.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Вдыхание и выдох : Легкие, грудная стенка и диафрагма участвуют в дыхании, как (а) вдох, (б) выдох.

Во время этого процесса грудная стенка расширяется и удаляется от легких. Легкие эластичные; поэтому, когда воздух наполняет легкие, упругая отдача в тканях легких оказывает давление обратно во внутреннюю часть легких.Эти внешние и внутренние силы соревнуются в надувании и сдутии легкого при каждом вдохе. На выдохе легкие отталкиваются, вытесняя воздух из легких. Межреберные мышцы расслабляются, возвращая грудную стенку в исходное положение. Во время выдоха диафрагма также расслабляется, продвигаясь выше в грудную полость. Это увеличивает давление в грудной полости по сравнению с окружающей средой. Воздух устремляется из легких из-за градиента давления между грудной полостью и атмосферой.Это движение воздуха из легких классифицируется как пассивное событие, поскольку мышцы не сокращаются, чтобы вытеснить воздух.

Защита легких

Каждое легкое окружено инвагинированным мешком. Слой ткани, покрывающий легкое и впадающий в пространство, называется висцеральной плеврой. Второй слой париетальной плевры выстилает внутреннюю часть грудной клетки. Пространство между этими слоями, внутриплевральное пространство, содержит небольшое количество жидкости, которая защищает ткань, уменьшая трение, возникающее при трении слоев ткани друг с другом, когда легкие сокращаются и расслабляются.Если эти слои тканей воспаляются, это классифицируется как плеврит: болезненное воспаление, которое увеличивает давление в грудной полости, уменьшая объем легкого.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Висцеральная плевра : слой ткани, называемый плеврой, окружает легкое и внутреннюю часть грудной полости.

Механика вентиляции | SEER Training

Вентиляция или дыхание — это движение воздуха по проводящим каналам между атмосферой и легкими.Воздух движется по проходам из-за градиентов давления, возникающих при сокращении диафрагмы и грудных мышц.

Легочная вентиляция

Легочная вентиляция обычно называется дыханием. Это процесс поступления воздуха в легкие во время вдоха (вдоха) и из легких во время выдоха (выдоха). Воздух течет из-за разницы давлений между атмосферой и газами внутри легких.

Воздух, как и другие газы, течет из области с более высоким давлением в область с более низким давлением.Мышечные дыхательные движения и отдача эластичных тканей создают изменения давления, которые приводят к вентиляции. Легочная вентиляция включает три различных давления:

• Атмосферное давление
• Внутриальвеолярное (внутрилегочное) давление
• Внутриплевральное давление

Атмосферное давление — это давление воздуха вне тела. Внутриальвеолярное давление — это давление внутри альвеол легких. Внутриплевральное давление — это давление внутри плевральной полости.Эти три давления отвечают за легочную вентиляцию.

Вдохновение

Вдох (вдох) — это процесс вдыхания воздуха в легкие. Это активная фаза вентиляции, потому что она является результатом сокращения мышц. Во время вдоха диафрагма сжимается, а грудная полость увеличивается в объеме. Это снижает внутриальвеолярное давление, так что воздух попадает в легкие. Вдохновение втягивает воздух в легкие.

Срок действия

Выдох (выдох) — это процесс выпуска воздуха из легких во время дыхательного цикла.Во время выдоха расслабление диафрагмы и упругая отдача ткани уменьшает грудной объем и увеличивает внутриальвеолярное давление. Выдыхание выталкивает воздух из легких.

Как мы дышим? — Scientific American

Ключевые концепции
Биология
Кузов
Легкие
Физика
Давление воздуха

Введение
Мы дышим много — примерно 10 раз в минуту! Вы когда-нибудь задумывались, как процесс дыхания протекает так гладко? Наши легкие позволяют нам вдыхать кислород, в котором нуждается наш организм, но они делают гораздо больше.Они также позволяют избавиться от углекислого газа, продукта жизнедеятельности, образующегося в организме, и играют жизненно важную роль в пении, крике и даже хихиканье. В этом упражнении вы создадите модель легкого и с легкостью узнаете, как воздух входит в легкие и выходит из них.

Фон
Все клетки нашего тела нуждаются в кислороде для эффективного производства энергии. Однако когда клетки вырабатывают энергию, они производят углекислый газ. Мы получаем кислород, вдыхая свежий воздух, и удаляем углекислый газ из организма, выдыхая застоявшийся воздух.Но как работает дыхательный механизм?

Воздух поступает через рот или нос. Затем воздух проходит по дыхательному горлу, которое сначала разделяется на два бронха: по одному на каждое легкое. Затем бронхи разделяются на все меньшие и меньшие трубки, на концах которых есть крошечные воздушные мешочки, называемые альвеолами. В наших легких миллионы альвеол! У этих мешочков тонкие стенки — настолько тонкие, что кислород и углекислый газ могут проходить через них и попадать в нашу кровь или выходить из нее. Кровь переносит кислород почти во все части тела.Кровь также возвращает углекислый газ в легкие.

Легкие занимают большую часть места в груди. 12 пар ребер в грудной клетке защищают легкие и другие органы грудной полости, например сердце.

Расслабленное дыхание — это рефлекс; нам не нужно думать, чтобы дышать. Во время этого невынужденного вдоха наша диафрагма — куполообразная мышца между грудной клеткой и брюшной полостью — уплощается. Это расширяет грудную клетку и в результате втягивается воздух.Во время выдоха диафрагма расслабляется, легкие естественным образом отскакивают, и воздух мягко выталкивается наружу.

Мы также можем дышать с большей силой. Когда мы тренируемся, громко поем или когда нам нужно больше воздуха или кислорода, мы можем приложить силу, чтобы дышать глубже. Мы используем различные мышцы для более резкого увеличения объема груди. Так же, как при расслабленном дыхании, расширение грудной клетки втягивает воздух, так что легкие наполняются. Расслабление грудной клетки выталкивает воздух наружу. Мышцы также могут заставить грудную клетку сокращаться еще больше, выталкивая еще больше воздуха.Поскольку расширения и сокращения в этом случае больше, больший объем воздуха поступает в наши легкие и выходит из них, и наше тело получает больший запас кислорода или у нас больше воздуха для создания звука.

Материалы

• Одноразовая пустая прозрачная бутылка (10–16 жидких унций) из твердого пластика (например, бутылка для спортивных напитков)
• Линейка
• Два шара (хорошо подойдут 8-дюймовые шары)
• Универсальный нож (обратитесь за помощью к взрослым и будьте осторожны при использовании ножа)
• Помощник для взрослых
• Ножницы
• Соломинка для питья (опция)
• Пластилин (по желанию)
• Лента (опция)
• Дополнительный баллон (опция)


Препарат

• Попросите взрослого разрезать пластиковую бутылку.Отрежьте дно бутылки так, чтобы когда воздушный шарик висел внутри бутылки из носика, под воздушным шариком оставалось от 1/3 до 3/4 дюйма пустого пространства.
• Поместите разрезанную бутылку в широкое отверстие. Опустите баллон в бутылку, пока не будет выступать только часть горлышка баллона. Загните горлышко воздушного шара поверх бутылки. Воздушный шар представляет собой легкое.
• Переверните бутылку (удерживая воздушный шарик внутри) так, чтобы верхняя часть бутылки лежала на столе.На следующих шагах вы создадите и добавите диафрагму к своей модели.
• Завяжите узел на шее второго шарика. На противоположной стороне этого шарика отрежьте около трети шарика, так что у вас останется широкое отверстие.
• Растяните широкое отверстие разрезанного баллона над широким отверстием бутылки. Вытяните края воздушного шара достаточно далеко вверх по бутылке, чтобы поверхность воздушного шара слегка растянулась. Убедитесь, что узелок находится снаружи и находится около середины горлышка бутылки.
• Наши легкие, как надутый воздушный шар, наполнены воздухом. У нас есть два легких, которые заключены в грудную клетку и защищены 24 ребрами. Когда вы вдыхаете, воздух попадает в легкие. Когда вы выдыхаете, воздух выходит из легких. Воздушный шар внутри бутылки похож на одно из ваших легких. Бутылка похожа на грудную клетку.


Порядок действий

• Держите бутылку так, чтобы вы могли видеть воздушный шарик внутри (представляющий легкие). Осторожно потяните за узел. Что происходит с воздушным шариком внутри бутылки ?
• Дайте узлу вернуться в нейтральное положение, а затем осторожно надавите на него. Что теперь происходит с воздушным шариком внутри бутылки?
• Повторите эти шаги несколько раз. Это похоже на дыхание? Почему?
• Какая часть напоминает вдох, а какая — выдох?
• Если ваша модель работает хорошо, воздух будет врываться в воздушный шар, когда вы потянете узел наружу, и вытечет наружу, когда вы толкаете узел внутрь. .Как вы думаете, почему это происходит?
• Когда мы дышим расслабленно, наша диафрагма — мышца, отделяющая грудную полость от брюшной полости — движется, расширяя и сокращая грудную полость. Чем это похоже на то, что вы делаете со своей моделью?
• Потяните и потяните узел еще несколько раз. Используя модель, вы можете определить, какое движение диафрагмы создает вдох, а какое — выдох?
• Пощупайте ребра и глубоко вдохните, затем выдохните. Вы чувствуете, как ваша грудная клетка расширяется и опускается назад?
• Центр нашей диафрагмы перемещается больше, когда мы делаем глубокий вдох: до четырех дюймов! В модели, которую вы сделали, грудная клетка (пластиковая бутылка) зафиксирована, но вы можете сдвинуть «диафрагму» дальше, потянув узел дальше и вдавив его сильнее. Попробуйте сами. Как это изменит объем воздуха, который поступает в баллон легкого и выходит из него?
• Extra : Добавьте дыхательное горло к вашей модели. Для этого выньте воздушный шарик из бутылки и наденьте его горлышко на соломинку; прикрепите баллон к соломке скотчем.Повесьте воздушный шарик и короткую часть соломинки на горлышко бутылки и используйте глину, чтобы удерживать его на месте. Убедитесь, что глина герметично закрывает соломинку и горлышко бутылки. Второй баллон, закрывающий дно бутылки, менять не нужно. Вы видите, какая часть моделирует дыхательное горло?
• Extra : Кашель — это тело, с силой выталкивающее воздух, чтобы избавиться от чего-то, что вызвало раздражение. Во время кашля вы вдыхаете относительно глубоко, но вместо того, чтобы воздух выходить наружу, в то время как грудная полость сокращается, ваше горло закрывается, и в легких накапливается воздух.Когда горло открывается, грудная клетка сжимается еще больше, и воздух с силой выходит наружу. Можете ли вы имитировать кашель с помощью своей модели?
• Extra : Найдите способ создать модель, включающую дыхательное горло, которое разделяется на два бронха, к каждому из которых прикреплено легкое. Модель с дыхательным горлом и одним легким — хорошее начало. Как добавить второе легкое? Можете ли вы найти причину, почему для нас полезно иметь два легких?

Наблюдения и результаты
Когда вы затянули узел, пространство внутри бутылки увеличилось, и ваш воздушный шар, вероятно, заполнился воздухом.Точно так же, когда диафрагма в нашем теле отодвигается, грудная полость увеличивается, и воздух поступает в наши легкие, и мы вдыхаем.

Когда вы затолкали узел, пространство внутри бутылки уменьшилось, и воздушный шар, вероятно, сдулся. Таким же образом, когда диафрагма расслабляется, грудная полость уменьшается, воздух выталкивается из легких, и мы выдыхаем.

Когда вы потянули и затянули узел дальше, воздушный шар надувается и сдувается еще больше. Это отражает то, что происходит, когда больший объем воздуха вытесняется при более глубоком дыхании.

Эта динамика работает из-за давления воздуха, показателя того, насколько сильно воздух прижимается к объектам. Давление воздуха увеличивается, когда вы уменьшаете пространство, которое есть в воздухе, и уменьшается, когда вы оставляете воздуху больше места. Закройте непрочную пустую пластиковую бутылку и попробуйте сжать ее. Это трудно! Воздух внутри отталкивается. Откройте бутылку и попробуйте снова сжать бутылку. Это намного проще. Воздух отжимается с гораздо меньшей силой. Если что-то не блокирует движение, воздух будет перемещаться из областей с высоким давлением в области с более низким давлением, и именно это происходит, когда воздух врывается в легкие или из них.Когда грудная полость расширяется, вокруг легких появляется больше места. В этом состоянии легкие могут расширяться, создавая зону низкого давления, и воздух устремляется внутрь, чтобы уравновесить разницу в давлении. Затем для выдоха грудная полость и легкие сжимаются. Это повышает давление воздуха в легких, и воздух устремляется обратно.

Больше для изучения
Ваши легкие и дыхательная система, от KidsHealth
Объем легких и возраст, от Science Buddies
Постройте автомобиль с воздушным шаром, от Scientific American
Под давлением: запустите ракету на воздушном шаре, от Scientific American
Занятия STEM для детей от Science Buddies

Это мероприятие предоставлено вам в сотрудничестве с Science Buddies

.