Дыхательная система

При расслаблении дыхательных мышц ребра опускаются до исходного положения, купол диафрагмы приподнимается, объем грудной клетки и легких уменьшается и воздух выдыхается наружу. В глубоком выдохе принимают  участие мышцы живота, внутренние межреберные и другие мышцы.

а)Типы дыхания.

 У детей раннего возраста  ребра имеют малый изгиб и  занимают почти горизонтальное  положение. Верхние ребра и  весь плечевой пояс расположены  высоко, межреберные мышцы слабые. Поэтому у новорожденных преобладает  диафрагмальное дыхание с незначительным  участием межреберных мышц. Такой  тип дыхания сохраняется до  второй половины первого года  жизни. По мере развития межреберных  мышц и роста ребенка грудная  клетка опускается вниз и ребра принимают косое положение. Дыхание грудных детей теперь становится грудобрюшным с преобладанием диафрагмального.

В возрасте от 3 до 7 лет в связи  с развитием плечевого пояса  начинает преобладать грудной тип  дыхания, и к 7 годам он становится выраженным.

В 7–8 лет начинаются половые отличия  в типе дыхания: у мальчиков преобладающим  становится брюшной тип дыхания, у девочек – грудной. Заканчивается  половая дифференцировка дыхания  к 14–17 годам.

б)Глубина и частота дыхания.

 Своеобразие строения грудной  клетки и малая выносливость  дыхательных мышц делают дыхательные  движения у детей менее глубокими  и частыми. Взрослый же человек  делает в среднем 15–17 дыхательных движений в минуту; за один вдох при спокойном дыхании он вдыхает 500 мл воздуха. При мышечной работе дыхание учащается в 2–3 раза. У тренированных людей при одной и той же работе объем легочной вентиляции постепенно увеличивается, так как дыхание становится более редким и глубоким. При глубоком дыхании альвеолярный воздух вентилируется на 80–90 %. Это обеспечивает большую диффузию газов через альвеолы. При неглубоком и частом дыхании вентиляция альвеолярного воздуха значительно меньше и относительно большая часть вдыхаемого воздуха остается в так называемом мертвом пространстве – в носоглотке, ротовой полости, трахее, бронхах. Таким образом, у тренированных людей кровь в большей степени насыщается кислородом, чем у людей нетренированных.

Глубина дыхания характеризуется  объемом воздуха, поступающим в  легкие за один вдох, – дыхательным воздухом. Дыхание новорожденного частое и поверхностное, при этом его частота подвержена значительным колебаниям: 48–63 дыхательных цикла в минуту во время сна. Частота дыхательных движений в минуту во время бодрствования составляет: 50–60 – у детей первого года жизни; 35–40 – у детей 1–2 лет; 25–35 – у детей 2–4 лет; 23–26 – у детей 4–6 лет. У детей школьного возраста происходит дальнейшее урежение дыхания – до 18–20 раз в минуту.

Большая частота дыхательных движений у ребенка обеспечивает высокую  легочную вентиляцию. Объем дыхательного воздуха у ребенка составляет: 30 мл – в 1 месяц; 70 мл – в 1 год; 156 мл – в 6 лет; 230 мл – в 10 лет; 300 мл – в 14 лет.

За счет большой частоты дыхания  у детей значительно выше, чем  у взрослых, минутный объем дыхания (в пересчете на 1 кг массы). Минутным объемом дыхания называют количество воздуха, которое человек вдыхает за 1 мин. Он определяется произведением величины дыхательного воздуха на число дыхательных движений в 1 мин. Минутный объем дыхания составляет:

650–700 мл воздуха – у новорожденного;

2600–2700 мл – к концу первого года жизни;

3500 мл – к 6 годам;

4300 мл – к 10 годам;

  4900 мл – в 14 лет;

  5000–6000 мл – у взрослого человека.

в)Жизненная емкость легких.

 В покое взрослый человек  может вдохнуть и выдохнуть  около 500 мл воздуха, при усиленном дыхании – еще около 1500 мл воздуха. Наибольшее количество воздуха, которое человек может выдохнуть после глубокого вдоха, называют жизненной емкостью легких.

Жизненная емкость легких меняется с возрастом, зависит от пола, степени  развития грудной клетки, дыхательных  мышц. Как правило, она больше у  мужчин, чем у женщин; у спортсменов  больше, чем у нетренированных  людей. Например, у штангистов жизненная  емкость легких составляет около 4000 мл, у футболистов – 4200 мл, у гимнастов – 4300, у пловцов – 4900, у гребцов – 5500 мл и более.

Так как измерение жизненной  емкости легких требует активного  и сознательного участия исследуемого, то она может быть определена у  ребенка только после 4–5 лет.

К 16–17 годам жизненная емкость  легких достигает величин, характерных  для взрослого человека.

 

5. Газообмен в легких

а)Состав вдыхаемого, выдыхаемого и альвеолярного воздуха. Вентиляция легких осуществляется благодаря вдоху и выдоху. Тем самым в альвеолах поддерживается относительно постоянный газовый состав. Человек дышит атмосферным воздухом с содержанием кислорода (20,9 %) и содержанием углекислого газа (0,03 %), а выдыхает воздух, в котором кислорода 16,3 %, углекислого газа – 4 %. В альвеолярном воздухе кислорода – 14,2 %, углекислого газа – 5,2 %. Повышенное содержание углекислого газа в альвеолярном воздухе объясняется тем, что при выдохе к альвеолярному воздуху примешивается воздух, который находится в органах дыхания и в воздухоносных путях.

У детей более низкая эффективность  легочной вентиляции выражается в ином газовом составе как выдыхаемого, так и альвеолярного воздуха. Чем моложе ребенок, тем больше процент  кислорода и тем меньше процент  углекислого газа в выдыхаемом и  альвеолярном воздухе, т. е. кислород используется детским организмом менее эффективно. Поэтому детям для потребления одного и того же объема кислорода и выделения одного и того же объема углекислого газа нужно гораздо чаще совершать дыхательные акты.

б)Газообмен в легких.

 В легких кислород из альвеолярного  воздуха переходит в кровь,  а углекислый газ из крови  поступает в легкие.

Движение газов обеспечивает диффузия. Согласно законам диффузии газ распространяется из среды с высоким парциальным  давлением в среду с меньшим  давлением. Парциальное давление –  это часть общего давления, которая  приходится на долю данного газа в  газовой смеси. Чем выше процентное содержание газа в смеси, тем выше его парциальное давление. Для  газов, растворенных в жидкости, употребляют  термин «напряжение», соответствующий  термину «парциальное давление», применяемому для свободных газов.

В легких газообмен совершается  между воздухом, содержащимся в альвеолах, и кровью. Альвеолы оплетены густой сетью капилляров. Стенки альвеол  и стенки капилляров очень тонкие. Для осуществления газообмена определяющими  условиями являются площадь поверхности, через которую осуществляется диффузия газов, и разности парциального давления (напряжения) диффундирующих газов. Легкие идеально соответствуют этим требованиям: при глубоком вдохе альвеолы растягиваются  и их поверхность достигает 100–150 кв. м (не менее велика и поверхность  капилляров в легких), существует достаточная  разница парциального давления газов  альвеолярного воздуха и напряжения этих газов в венозной крови.

в)Связывание кислорода кровью.

В крови кислород соединяется с  гемоглобином, образуя нестабильное соединение – оксигемоглобин, 1 г которого способен связать 1,34 куб. см кислорода. Количество образующегося оксигемоглобина прямо пропорционально парциальному давлению кислорода. В альвеолярном воздухе парциальное давление кислорода равняется 100–110 мм рт. ст. При этих условиях 97 % гемоглобина крови связывается с кислородом.

В виде оксигемоглобина кислород от легких переносится кровью к тканям. Здесь парциальное давление кислорода  низкое, и оксигемоглобин диссоциирует, высвобождая кислород, что обеспечивает снабжение тканей кислородом.

Наличие в воздухе или тканях углекислого газа уменьшает способность  гемоглобина связывать кислород.

г) Связывание углекислого газа кровью.

Углекислый газ переносится  кровью в химических соединениях  гидрокарбоната натрия и гидрокарбоната калия. Часть его транспортируется гемоглобином.

В капиллярах тканей, где напряжение углекислого газа высокое, происходит образование угольной кислоты и  карбоксигемоглобина. В легких карбоангидраза, содержащаяся в эритроцитах, способствует дегидратации, что приводит к вытеснению углекислого газа из крови.

Газообмен в легких у детей тесно  связан с регуляцией кислотно-щелочного  равновесия. У детей дыхательный  центр очень чутко реагирует  на малейшие изменения рН-реакции  крови. Поэтому даже при незначительных сдвигах равновесия в сторону  подкисления у детей возникает  одышка. По мере развития диффузионная способность легких увеличивается  из-за увеличения суммарной поверхности  альвеол.

Потребность организма в кислороде  и выделение углекислого газа зависит от уровня окислительных  процессов, протекающих в организме. С возрастом этот уровень снижается, а значит, величина газообмена на 1 кг массы по мере роста ребенка уменьшается.

 

Возрастные особенности дыхания  человека

 

а)Дыхание плода.

Дыхательные движения у плода возникают задолго  до рождения. Стимулом для их возникновения  является уменьшение содержания кислорода  в крови плода.

Дыхательные движения плода заключаются в  небольшом расширении грудной клетки, которое сменяется более длительным спадением, а затем еще более длительной паузой. При вдохе легкие не расправляются, а только возникает небольшое отрицательное давление в плевральной щели, которое отсутствует в момент спадения грудной клетки. Значение дыхательных движений плода заключается в том, что они способствуют увеличению скорости движения крови по сосудам и ее притоку к сердцу. А это приводит к улучшению кровоснабжения плода и снабжения тканей кислородом. Кроме того, дыхательные движения плода рассматриваются как форма тренировки функции легких.

б)Дыхание новорожденного.

Возникновение первого вдоха новорожденного обусловлено  рядом причин. После перевязки  пупочного канатика у новорожденного прекращается плацентарный обмен газов  между кровью плода и матери. Это  приводит к увеличению содержания в  крови углекислого газа,раздражающего клетки дыхательного центра и вызывающего возникновение ритмического дыхания.

Причиной  возникновения первого вдоха  новорожденного является изменение  условий его существования. Действие различных факторов внешней среды  на все рецепторы поверхности  тела становится тем раздражителем, который рефлекторно способствует возникновению вдоха. Особенно мощным фактором является раздражение кожных рецепторов.

Первый  вдох новорожденного особенно труден. При его осуществлении преодолевается упругость легочной ткани, которая  увеличена за счет сил поверхностного натяжения стенок спавшихся альвеол  и бронхов. Уменьшению сил поверхностного натяжения способствует образовавшийся в альвеолах сурфактант. Считают, что для растяжения легких необходимо определенное изменение формы грудной клетки с возрастом, соответствие силы сокращения дыхательных мышц и растяжимости легочной ткани. Если мышцы слабы, растяжения легких не произойдет, и дыхательные движения не возникнут.

После возникновения первых 1 – 3 дыхательных  движений легкие полностью расправляются  и равномерно наполняются воздухом. Во время первого вдоха давление воздуха в легких становится равным атмосферному и легкие растягиваются  до такой степени,что листки висцеральной и париетальной плевры соприкасаются между собой.

Грудная клетка растет быстрее, чем легкие,поэтому в плевральной полости возникает отрицательное давление, и создаются условия для постоянного растяжения легких. Создание отрицательного давления в плевральной полости и поддержание его на постоянном уровне зависит и от свойств плевральной ткани. Она обладает высокой всасывательной способностью. Поэтому газ, введенный в плевральную полость и уменьшивший в ней отрицательное давление, быстро всасывается, и отрицательное давление в ней снова восстанавливается.

 

в)Механизм акта дыхания у новорожденного.

.Особенности дыхания ребенка связаны со строением и развитием его грудной клетки. У новорожденного грудная клетка имеет пирамидальную форму, к 3 годам она становится конусообразной, а к 12 годам –почти такой же, как и у взрослого.Верхние ребра, рукоятка грудины, ключицы и весь плечевой пояс у новорожденного расположены высоко. Все ребра лежат почти горизонтально, дыхательная мускулатура слаба. В связи с таким строением грудная клетка принимает незначительное участие в акте дыхания. Оно осуществляется в основном за счет опускания диафрагмы.

У новорожденных эластичная диафрагма, ее сухожильная часть занимает малую  площадь, а мышечная – большую. По мере развития мышечная часть диафрагмы  увеличивается еще больше. Она  начинает атрофироваться с 60-летнего  возраста, и взамен ее увеличивается  сухожильная часть.

Поскольку у грудных детей в основном диафрагмальное дыхание, то во время  вдоха должно преодолеваться сопротивление  внутренних органов, находящихся в  брюшной полости. Кроме того, при  дыхании приходится преодолевать упругость  легочной ткани, которая у новорожденных  еще велика и уменьшается с  возрастом. Приходится преодолевать также  бронхиальное сопротивление, которое  у детей значительно больше, чем  у взрослых. А поэтому работа, затрачиваемая на дыхание, у детей  значительно больше по сравнению  со взрослыми.

г) Изменение с возрастом типа дыхания.

Диафрагмальное  дыхание сохраняется вплоть до второй половины первого года жизни. По мере роста ребенка грудная клетка опускается вниз и ребра принимают косое положение. При этом у грудных детей наступает смешанное дыхание (грудобрюшное), причем более сильная подвижность грудной клетки наблюдаются в ее нижних отделах. В связи с развитием плечевого пояса (3 – 7 лет) начинает преобладать грудное дыхание. С 8 – 10 лет возникают половые различия в типе дыхания: у мальчиков устанавливается преимущественно диафрагмальный тип дыхания, а у девочек – грудной.

д)Изменение с возрастом ритма и частоты дыхания.

У новорожденных и грудных детей  дыхание аритмичное. Аритмичность выражается в том, что глубокое дыхание сменяется  поверхностным, паузы между вдохами и выдохами неравномерны. Продолжительность вдоха и выдоха у детей короче, чем у взрослых: вдох равен 0,5 – 0,6 с (у взрослых – 0,98 – 2,82 с), а выдох – 0,7 – 1 с (у взрослых – от 1,62 до 5,75с). Уже с момента рождения устанавливается такое же, как и у взрослых,соотношение между вдохом и выдохом: вдох короче выдоха.