Дыхательные мышцы

Физиология дыхания

Дыхание — это физиологический процесс, обеспечивающий нормальное течение метаболизма (обмена веществ и энергии) живых организмов и способствующий поддержанию гомеостаза (постоянства внутренней среды), получая из окружающей среды кислород (О2) и отводя в окружающую среду в газообразном состоянии некоторую часть продуктов метаболизма организма (СО2, H2O и другие). В зависимости от интенсивности обмена веществ человек выделяет через лёгкие в среднем около 5 — 18 литров углекислого газа (СО2), и 50 грамм воды в час.

В исполнительных органов системы дыхания относят:

· Грудная клетка - жесткий каркас, который защищает легкие. Движение грудной клетки обеспечивает осуществление вдоха и выдоха - элементарных актов, обеспечивающих вентиляцию легких и обновление газового состава воздуха. Грудная клетка, грудь (лат. Thorax) — одна из частей туловища. Образуется грудиной, рёбрами, позвоночником, а также мышцами. Грудная клетка содержит в себе грудную полость (Cavum thoracis), а также из-за изогнутости диафрагмы верхнюю часть брюшной полости. Укреплённая внутри и снаружи на грудной клетке дыхательная мускулатура обеспечивает дыхание у сухопутных позвоночных. Имеет два отверстия (апертуры) — верхнее и нижнее. Верхнее отверстие ограничено сзади телом I грудного позвонка, с боков — первыми ребрами, спереди рукояткой грудины. Через него в область шеи выступает верхушка легкого, а также проходят пищевод, трахея, сосуды и нервы. Нижнее отверстие больше верхнего, оно ограничено телом XII грудного позвонка, XI и XII ребрами и реберными дугами, мечевидным отростком и закрывается диафрагмой.

· Дыхательные мышцы - за счет их сокращения и расслабления происходят движения грудной клетки вдох и выдох.

Дыхательные мышцы можно разделить на две группы:

а) те, которые обеспечивают осуществление спокойного дыхания, а именно спокойный вдох: это внешние реберные мышцы и диафрагма - при их сокращении спокойный вдох, при их расслаблении спокойный выдох;

б) те, которые подключаются к работе во время форсированного (глубокого) дыхания:

- Вспомогательные (дополнительные) мышцы вдоха - большие и малые грудные мышцы, лестничной, трапециевидные, подъемник лопатки, подъемник ануса.

- Вспомогательные (дополнительные) мышцы выдоха - мышцы живота (брюшного пресса) и средние межреберные.

ДЫХАТЕЛЬНЫЕ МЫШЦЫ

Дыхательные мышцы - это часть аппарата внешнего дыхания, группа поперечнополосатых мышц, главной функцией которых является совершение механической работы, необходимой для конвекционного транспорта дыхательной смеси газов по дыхательным путям в процессе внешнего дыхания.

К дыхательным мышцам относятся:

1. Инспираторные мышцы, то есть мышцы, обеспечивающие вдох. Вдох - процесс активный, то есть осуществляемый с активным участием дыхательных мышц.

1.1 Торакоабдоминальная диафрагма (грудобрюшная перегородка) - главная дыхательная мышца.

1.2. Наружные межрёберные мышцы - дополнительные дыхательные мышцы. Эти мышцы работают при необходимости увеличения лёгочной вентиляции выше среднего уровня спокойного дыхания.

1.3. Лестничные мышцы и грудинно-ключично-сосцевидные мышцы - второстепенные дыхательные мышцы.

2. Экспираторные мышцы, то есть мышцы, обеспечивающие форсированный выдох. Спокойный выдох - процесс пассивный, без активного участия дыхательных мышц.

2.1 Внутренние межреберные мышцы и мышцы живота: наружные и внутренние косые мышцы, поперечная мышца живота и прямая мышца живота.

2.2. Дополнительные мышцы выдоха: мышцы голосовой щели и торакоабдоминальная диафрагма. Мышцы голосовой щели суживают голосовую щель, обеспечивая этим снижение скорости потока выдоха. Во время спокойного дыхания в начале выдоха сокращается грудобрюшная диафрагма. При этом слегка увеличивается объём грудной клетки и лёгких. Возникает давление, противодействующее давлению выдоха, обусловленного эластичностью аппарата внешнего дыхания.

Плевра и плевральная полость, которая образуется ее двумя листками - герметичность плевральной полости является необходимым условием для вдоха и выдоха.

Воздухоносные (дыхательные) пути - полость носа и пазухи, носоглотка, гортань, трахея, главные бронхи и все их генерации (20-25). Они вентилируются при каждом вдохе, но не участвуют в газообмене. Поэтому объем дыхательных путей называют " анатомическим мертвым пространством". Его объем у взрослого человека составляет 150 мл.

Легкие - в альвеолах легких осуществляется газообмен между воздухом, в них находиться (альвеолярный воздух, состав которого постоянно обновляется путем вдоха и выдоха) и венозной кровью, которая притекает в легких по артериальным сосудам малого круга кровообращения. Проходя по капиллярам легких венозная кровь превращается в артериальную.

Кровь - газы (О2, СО2), входящих в ее состав транспортируются от легких к тканям (О2) и в обратном направлении (СО2).

Система кровообращения - обеспечивают транспорт (движение) крови.

Ткани - утилизируют (используют) О2 и образуют СО2.

Дыхание - сложный процесс и его разделяют на ряд этапов:

1. Внешнее дыхание - обмен газами между атмосферным и альвеолярным воздухом осуществляется путем чередования вдоха и выдоха.

2. Диффузия газов в легкие - переход О2 из альвеолярного воздуха в кровь и СО2 - в противоположном направлении по градиенту парциального давления этих газов в альвеолярном воздухе и их напряжением в крови.

3. Транспорт газов кровью.

4. Диффузия газов в тканях.

5. Тканевое дыхание.

Существует представление о системе внешнего дыхания.

К исполнительным органам относятся органы 1-5. За счет изменения количества мышц, обеспечивающих вдох и выдох, силы их сокращения и расслабления меняется глубина и частота дыхания - изменение вентиляции легких - обеспечение устойчивого состава альвеолярного воздуха. Этот результат очень важен, поскольку у здорового человека при прохождении крови через капилляры легких происходит практически полное выравнивание состава газов в альвеолах и крови. Поэтому постоянство газового состава альвеолярного воздуха является условием устойчивости газового состава артериальной крови - газовый гомеостаз.

Внешнее дыхание осуществляется благодаря ритмическому чередованию вдоха и выдоха.

Биомеханика спокойного дыхания:

1. Спокойный вдох - активный акт, т.е. связанный с сокращением мышц спокойного вдоха (наружные межреберные и диафрагма).

Сокращение наружных межреберных мышц сопровождается поднятием ребер - увеличение размеров грудной клетки в передне-заднем и боковом направлениях. Нижние ребра подтягиваются к верхним благодаря характерному ходу волокон - сила, действующая на оба ребра одинакова, но момент силы, действующей на нижнее ребро, больше.

Сокращение диафрагмы сопровождается ее уплощением - органы брюшной полости смещаются вниз, а грудная клетка увеличивает свой размер в верхнем нижнем направлении. Роль диафрагмы в осуществлении спокойного дыхания больше, чем в межреберных мышц - она ​ ​ смещается вниз всего на 1 см, но обеспечивает 2/3 емкости спокойного вдоха. При форсированном дыханий она может смещаться вниз на 10 см. У большинства людей в покое преобладает диафрагмальное дыхание как более эффективно. Однако при некоторых состояний (беременность, метеоризм) диафрагмальное дыхание затруднено и тогда преобладает реберное дыхание.

Увеличение емкости грудной клетки за счет сокращения мышц вдоха сопровождается снижением внутриплеврального давления (от -5 мм водн.ст до -7... -8 мм водн.ст). То внутришньопелвральний давление отрицательный уже в состоянии выдоха (ниже атмосферного), а при вдохе становится более негативным. Это приводит к увеличению транспульмонального давления (разность давлений в альвеолах и плевральной полости) и легкие расширяются. При этом давление в альвеолах становится на 2-3 мм водн. ст. ниже атмосферного и воздух с градиентом давления поступает в альвеолы ​ ​ - осуществляется вдох.

То есть, последовательность действий при вдохе такова: сокращения дыхательных мышц увеличение размеров грудной клетки падение давления в плевральной полости (повышение степени отрицательного давления) повышение транспульмонального давления расширение легких снижения давления в альвеолах движение атмосферного воздуха в альвеолы ​ ​ по градиенту давления вдох.

2. Биомеханика спокойного выдоха принципиально отличается от биомеханики спокойного вдоха тем, что выдох проходит пассивно. Последовательность действий при выдохе такова: расслабление мышц вдоха опускания ребер (под действием силы тяжести, сил эластичной деформации хрящей, связок, поднятия диафрагмы) вследствие разницы давления в брюшной и грудной полости уменьшения объема грудной клетки повышения давления в плевральной полости (уменьшение степени негативности этого давления, но он все еще остается отрицательным - около -5 см вод. ст.) уменьшение транспульмонального давления уменьшение объема легких повышение давления в альвеолах до +2 см. водн. ст.) движение воздуха из альвеол в атмосферу выдох.

Обращает на себя внимание тот факт, что давление в плевральной полости при спокойном дыхании остается отрицательным даже при выдохе. Причиной наличия негативного внутриплеврального давления является эластичная тяга легких - сила, которая заставляет легкие спадатись (уменьшаться в объеме). Эта сила вызывает уменьшение объема легких, а давление в плевральной полости за счет этого становится отрицательным.