Как мы дышим // ФиС, 1962
Как мы дышим – статья из журнала «Физкультура и спорт» 1962 г., это первая лекция в «Школе дыхания», ведёт доцент анатомии И. Шароватов.
Дыхание – сложный процесс, в результате которого организм из внешней среды потребляет при вдохе кислород, а в неё выделяет при выдохе углекислый газ и воду. Эта функция осуществляется деятельностью не только воздухоносных путей, но и лёгкими. Вдох и выдох под влиянием нервной системы регулируются сокращением дыхательных мышц, расширяющих грудную клетку и способствующих уменьшению её объёма.
Весь путь, по которому проходит воздух в лёгкие, имеет довольно сложное анатомическое строение. В стенках дыхательной трубки, начиная от носовых отверстий и кончая разветвлением её в веществе лёгких, заложена твёрдая основа – кости или хрящи, которые предохраняют трубку от спадения. Это обстоятельство является весьма важным, так как процесс дыхания происходит непрерывно в течение всей жизни.
Верхние дыхательные пути
Верхние дыхательные пути - это полость носа, глотка и гортань. Строение верхних дыхательных путей резко отличается от строения лёгких.
Полость носа, представляющая собой самый верхний отрезок дыхательных путей, имеет в своей основе костную систему: носовые кости, отростки верхнечелюстных костей, нёбных костей, решётчатой кости сошника, образующего основу носовой перегородки, и других костей. Кроме того, в этом отделе имеется множество мелких хрящей, входящих в состав стенок носовых отверстий. Полость носа посредством особых отверстий сообщается с полостями других воздухоносных костей лица. В лобных, верхнечелюстных и основной костях эти полости называются пазухами. В решётчатой кости эта полость разделена на множество ячеек, сообщающихся между собой. Это так называемый лабиринт решётчатой кости. Решётчатая кость, кроме того, имеет особые отростки, называемые раковинами, - по три раковины в каждой половине полости носа. Добавочные полости носа и раковины решётчатой кости значительно расширяют общую воздухоносную трубку в верхнем отделе дыхательных путей. Это важно потому, что дыхательные пути выстланы слизистой оболочкой, богато снабжённой кровеносными сосудами и сохраняющей на своей поверхности определённую степень влажности. Такая особенность в строении воздухоносных путей обеспечивает согревание, увлажнение и очищение воздуха внешней среды от пылевых частиц. Легко понять, почему при обычных условиях рекомендуется дышать носом, а не ртом.
В следующий отдел дыхательных путей входит глотка, которая представляет собой фиброзно-мышечный мешок, верхняя стенка которого прикреплена к костям основания черепа, а задняя – к передней поверхности шейного отдела позвоночного столба; боковые стенки глотки граничат с органами шеи. В переднем отделе глотка сообщается с полостью носа и полостью рта. Таким образом, глотка является одновременно и воздухоносной трубкой и отрезком пищеварительного пути. В нижнем отделе глотка без резких границ переходит в пищевод. В этом участке расположен следующий за глоткой отрезок дыхательного пути – гортань.
Гортань располагается в области шеи на уровне IV и V шейных позвонков. Она состоит из хрящевой основы и вся выстлана слизистой оболочкой, которой нет лишь на поверхности голосовых связок, идущих в виде двух коротких складок в продольном направлении между хрящами (черпаловидными – сзади и щитовидным – спереди). Щель между связками называется голосовой щелью. Вибрация голосовых связок под влиянием выдыхаемого воздуха образует голос. Поэтому гортань, являясь составной частью органов дыхания, играет роль и органа голосообразования. Вход в гортань отделяется от глотки особым хрящом (надгортанник), узкая часть его прикреплена к самому крупному хрящу гортани – к щитовидному. Широкая часть надгортанника, имеющего форму листка, постоянно удерживается в приподнятом состоянии и закрывает вход в гортань в момент прохождения пищи из глотки в пищевод. Хрящевой скелет гортани, кроме щитовидных и черпаловидных хрящей, имеет ещё перстневидный хрящ и несколько мелких хрящей. Суставные соединения хрящей обеспечивают их взаимную подвижность.
Нижние дыхательные пути
Нижние дыхательные пути - это трахея, бронхи, бронхиолы, альвеола и лёгкие. Началом нижних дыхательных путей служит трахея, или дыхательное горло.
Трахея – непосредственное продолжение гортани. Она представляет собой цилиндрическую трубку длиной 11-13 см и расположена в грудной полости. Трахея состоит из 16-20 хрящевых колец, соединённых между собой плотной соединительной тканью. Хрящевые кольца сзади не замкнуты. Задняя стенка трахеи образована соединительной тканью и гладкими мышцами. В этом месте трахея прилегает к пищеводу. Трахея, равно как и гортань, выстлана слизистой оболочкой, покрытой мерцательным эпителием. Ворсинки мерцательного эпителия находятся в состоянии постоянного волнообразного колебания. Направление движения ворсинок идёт из глубины к верхним отделам дыхательных путей. Вот почему загрязнённый вдыхаемый воздух в значительной мере очищается от пыли. Заканчивается трахея на уровне V грудного позвонка. В этом месте она делится на две ветви: правый и левый бронхи.
Бронхи перед вхождением в ворота лёгких делятся на более мелкие ветви – вторичные, третичные, четвертичные, пятого порядка. Далее они переходят в мельчайшие дыхательные пути, называемые бронхиолами. Бронхиолы являются опорной частью дольки лёгкого.
Следующий отдел органов дыхания – лёгкие. Они расположены в грудной полости и разделены органами средостения. Грудная полость образована стенками грудной клетки и отделена снизу от брюшной полости сухожильномышечной перегородкой, которую называют диафрагмой, или грудобрюшной преградой. Грудная клетка представляет собой костную основу грудного отдела туловища. Верхняя граница её расположена на уровне VII шейного позвонка – сзади на уровне верхнего края грудной кости – спереди: с боков она замкнута ключицами, соединяющими грудную кость с плечевыми отростками лопаток. Нижняя граница грудной клетки проходит от нижнего конца грудной кости (место соединения рёберных дуг) по краю рёберных дуг в направлении к XII ребру и к остистому отростку XII грудного позвонка. С боков и спереди грудная клетка образована двенадцатью парами рёбер, сзади – грудным отелом позвоночного столба. Центральная часть передней стенки занята грудной костью. Передние концы рёбер – хрящевые. Рёбра соединяются подвижно с позвонками позвоночного столба посредством суставов. Так же подвижно соединены с грудной костью передние концы рёбер. Эти соединения укреплены упругоэластичными связками. Вследствие скрученной формы рёбер по их длиннику грудная клетка может расширяться при поднимании рёбер одновременно в двух направлениях: в переднезаднем и поперечном. Костную основу грудной полости составляет грудная клетка. Снизу, как уже говорилось, она замыкается грудобрюшной преградой. Таким образом, грудная полость ограничивается спереди, с боков и сзади стенками грудной клетки, снизу – диафрагмой, а сверху – органами шеи. Грудная полость выстлана грудной фасцией, состоящей из соединительной ткани.
Внутри грудной полости расположены лёгкие с бронхами и так называемыми органами средостения (сердце, вилочковая железа, аорта, пищевод, грудной проток, лимфатические узлы, нервные стволы и др.).
Лёгкие
Лёгкие – парные дыхательные органы. Они расположены в правой и левой половинах грудной полости. Лёгкие состоят из мягкой, эластичной ткани. Основу строения лёгкого составляют лёгочные пузырьки, поэтому лёгкие имеют ячеистое строение. Каждая мельчайшая ячейка имеет богатую сесть кровеносных сосудов. В капиллярах лёгких происходит процесс газообмена.
Правое лёгкое состоит из трех долей, левое – из двух. Форма лёгких напоминает половину конуса с закруглённой верхушкой, широким основанием обращённого книзу. Верхушка лёгких выступает через верхнее отверстие грудной клетки на 4-5 см выше верхнего края грудной кости. Основание лёгких соприкасается с диафрагмой, боковые поверхности – с рёберными стенками грудной клетки; внутренними поверхностями лёгкие обращены к органам средостения. Лёгкие покрыты серозной оболочкой, состоящей из соединительной ткани с эпителиальным покровом на её внутренней поверхности. Правая и левая половины грудной полости покрыты изнутри такой же серозной оболочкой. Серозная оболочка называется плеврой. Различаются серозные оболочки лёгких и грудной стенки. Щель, заключённая между этими серозными оболочками, - замкнутая и называется плевральной полостью. Правая и левая плевральные полосы отделаются друг от друга органами средостения.
Нормальное давление в плевральной полости – отрицательное. При расширении грудной клетки и опускании сокращающейся диафрагмы лёгкие расширяются, и тогда воздух входит, как бы втягивается, в открытые воздухоносные пути. Воздух проникает в дыхательные пути потому, что, расширяясь, грудная клетка растягивает лёгкие, а не наоборот. Стимулом вдоха является присутствие в составе крови углекислого газа. Он воздействует на регуляторные центры мозга, координирующего весь дыхательный процесс.
Дыхательные мышцы
Существенную роль в механизме дыхания играют дыхательные мышцы, которые своим сокращением изменяют положение рёбер, вызывающих попеременно то расширение, то сужение грудной полости.
Мышцы вдоха
К мышцам вдоха следует отнести: диафрагму; мышцы, поднимающие рёбра; межрёберные, лестничные, а при сильном вдохе принимают участие и другие мышцы шеи и груди.
Мышцы выдоха
К мышцам выдоха относятся: внутренние межрёберные мышцы, подрёберные мышцы, нижние задние зубчатые мышцы, мышцы брюшного пресса.
Выдох облегчается тем, что при расслаблении мышц, расширяющих грудную клетку и поднимающих рёбра, сама грудная клетка опускается в силу своей тяжести и эластичного аппарата в местах соединения костных звеньев.
Из всей группы дыхательных мышц особого внимания заслуживает диафрагма. Образуя нижнюю стенку грудной полости, она является в тоже время одной из самых активных мышц вдоха. Наружная часть её – мышечная, центральная часть – сухожильная. Наружные края мышечной части прикрепляются к внутренней поверхности грудной стенки на границе между грудной и брюшной полостями. В момент выдоха диафрагма имеет форму купола, верхушкой обращённого к лёгким. Центральная часть диафрагмы, над которой находится сердце, расположена на уровне пятых рёбер. Боковые отделы её расположены несколько выше: правый купол – на уровне V, левый купол – на уровне IV межрёберных промежутков. Такое положение диафрагма занимает в момент окончания выдоха. При сокращении мышечной части диафрагмы правый и левый купола её опускаются, тем самым увеличивается грудная полость в вертикальном направлении. А так как это происходит в момент сокращения мышц, расширяющих грудную клетку, то вместе с ними диафрагма увеличивает объём грудной полости. Свою исходную куполообразную форму диафрагма принимает вновь по окончании выдоха, чему в значительной степени способствует сокращение мышц передней брюшной стенки. Чем лучше развиты мышцы груди и живота, тем легче делать вдох и выдох. Этим объясняется тот факт, что у людей, занимающихся физической культурой и спортом, процесс дыхания происходит более совершенно.
Деятельность мышечной системы несомненно отражается на усилении дыхания. Обычно в норме взрослый человек совершает 16-20 вдохов в минуту. Незначительное повышение мышечной деятельности приводит к усилению внутритканевого обмена и накоплению в крови углекислого газа и других продуктов жизнедеятельности, которые должны быть выведены из организма. Даже утренняя гимнастика, продолжающаяся в течение 10-15 минут, значительно повышает процесс газообмена. Различного рода физические упражнения, равно как и различные виды спорта, сопровождаются усилением кровообращения, а оно, в свою очередь, усиливает работу органов дыхания.
Практика физической культуры и спорта показывает, что у людей, занимающихся физическими упражнениями, мышечная стенка сердца развита значительно лучше, а процессы дыхания более глубокие и более совершенные. Кроме того, у людей тренированных и систематически занимающихся физической культурой и спортом утомление после больших нагрузок исчезает значительно быстрее. Такие виды спорта, как плавание, лыжный спорт, гимнастика, особенно благотворно влияют на укрепление органов дыхательной системы.
В сложной деятельности человеческого организма система органов дыхания занимает одно из важных мест. Нормальное взаимодействие органов дыхания с деятельностью сердечно-сосудистой, нервной и других систем человеческого организма обеспечивает здоровье человека, служит залогом высокой работоспособности и долголетия.
Литература: Как мы дышим. И. Шароватов, доцент анатомии. // Физкультура и спорт. – 1962. - № 2. – С. 5-7.