Внешнее дыхание

Содержание

Внутреннее и внешнее дыхание: описание, показатели и функции

Внешнее дыхание

Взрослый человек каждую минуту совершает от четырнадцати до двадцати вздохов, а дети, в зависимости от возраста, в состоянии делать до шестидесяти дыхательных движений за тот же отрезок времени. Это безусловный рефлекс, который помогает организму выжить.

Его осуществление проходит за границами нашего контроля и понимания. Внешнее и внутреннее дыхание между собой имеют так называемое сообщение. Оно работает по принципу обратной связи. Если клеткам не хватает кислорода, то организм учащает дыхание, и наоборот.

Определение

Дыхание – это сложнорефлекторный непрерывный акт. Он обеспечивает постоянство газового состава крови. Состоит из трех этапов или звеньев: внешнее дыхание, транспорт газов и тканевое насыщение. Сбой может произойти на любом из этапов.

Он способен привести к гипоксии и даже смерти. Внешнее дыхание – это первый этап, на котором происходит газообмен между человеком и окружающей средой. Сначала атмосферный воздух попадает в альвеолы.

А на следующем этапе диффундирует в кровь для транспортировки к тканям.

Механизм попадания кислорода в кровь основан на разнице парциального давления газов. Обмен происходит по градиенту концентрации. То есть кровь с высоким содержанием углекислого газа легко принимает достаточное количество кислорода, и наоборот.

Одновременно суть тканевого дыхания следующая: кислород из крови попадет в цитоплазму клетки, а затем проходит через цепочку химических реакций, называемую дыхательной цепью.

В конечном итоге, в периферическое русло поступает углекислый газ и другие продукты обмена.

Внешнее дыхание имеет сильную зависимость от состава атмосферного воздуха. Чем меньше содержится в нем кислорода, тем реже становятся вдохи. В норме состав воздуха примерно такой:

  • азот – 79,03 %;
  • кислород – 20 %;
  • углекислый газ – 0,03 %;
  • все остальные газы – 0,04 %.

На выдохе, соотношение частей несколько меняется. Углекислый газ повышается до 4 %, и настолько же уменьшается кислород.

Строение дыхательного аппарата

Система внешнего дыхания представляет собой ряд трубок, соединенных между собой. До того, как попасть в альвеолы, воздух проходит длинный путь, чтобы согреться и очиститься. Все начинается с носовых ходов. Они являются первым барьером для пыли и грязи. Волоски, расположенные на слизистой носа, удерживают крупные частицы, а близко расположенные сосуды согревают воздух.

Затем идет носо- и ротоглотка, после них – гортань, трахея, главные бронхи. Последние делятся на правую и левую доли. Они разветвляются, формируя бронхиальное дерево.

Самые мелкие бронхиолы на конце имеют эластичный мешочек – альвеолу. Несмотря на то что слизистая выстилает все воздухоносные пути, газообмен происходит только в самом их конце. Неиспользованное пространство называется мертвым.

В норме его размер достигает до ста пятидесяти миллилитров.

Дыхательный цикл

У здорового человека дыхание проходит в три этапа: вдох, выдох и пауза. По времени весь это процесс занимает от двух с половиной до десяти секунд и более. Это весьма индивидуальные параметры.

Внешнее дыхание во многом зависит от условий, в которых пребывает организм и от его состояния здоровья. Так, существуют такие понятия, как ритм и частота дыхания. Они определяются по количеству движений грудной клетки в минуту, их размеренности.

Глубину дыхания можно определить, измерив объем выдыхаемого воздуха или обхват грудной клетки на вдохе и на выдохе. Процесс достаточно простой.

Вдох осуществляется во время сокращения диафрагмы и межреберных мышц. Отрицательное давление, которое создаётся в этот момент, как бы «засасывает» атмосферный воздух в легкие. При этом грудная клетка расширяется. Выдох является противоположным действием: мускулатура расслабляется, стенки альвеол стремятся избавиться от перерастяжения и вернуться в исходное состояние.

Легочная вентиляция

Исследование функции внешнего дыхания помогло ученым лучше понять механизм развития значительного количества заболеваний. Они даже выделили отдельную отрасль медицины – пульмонологию.

Существует несколько критериев, по которым анализируют работу дыхательной системы. Показатели внешнего дыхания не являются жесткой величиной.

Они могут варьироваться в зависимости от конституции человека, возраста и состояния здоровья:

  1. Дыхательный объем (ДО). Это количество воздуха, которое человек вдыхает и выдыхает в покое. Норма – от трехсот до семисот миллилитров.
  2. Резервный объем вдоха (РОВ). Это воздух, который еще можно добавить в легкие. Например, если после спокойного вдоха попросить человека глубоко вдохнуть.
  3. Резервный объем выдоха (РОВд). Это объем воздуха, который покинет легкие, если после обычного выдоха сделать глубокий. Оба показателя составляют около полутора литров.
  4. Остаточный объем. Это количество воздуха, которое остается в легких после глубокого выдоха. Его величина – от тысячи до полутора тысяч миллилитров.
  5. Четыре предыдущих показателя вместе составляют жизненную емкость легких. У мужчин она равна пяти литрам, у женщин – трем с половиной.

Легочная вентиляция представляет собой весь объем воздуха, который проходит через легкие за одну минуту. У взрослого здорового человека в покое этот показатель колеблется в районе шести – восьми литров.

Исследование функции внешнего дыхания необходимо не только людям, имеющим патологии, но и спортсменам, а также детям (особенно недоношенным новорожденным).

Часто такие знания необходимы в реанимации, когда пациента переводят на ИВЛ (искусственную вентиляцию легких) или снимают с нее.

Типы нормального дыхания

Функция внешнего дыхания во многом зависит от типа процесса. А также от конституции и пола человека. По способу расширения грудной клетки можно выделить два типа дыхания:

  • Грудное, во время которого поднимаются ребра. Он преобладает у женщин.
  • Брюшное, когда уплощается диафрагма. Этот вид дыхания в большей степени присущ мужчинам.

Существует еще смешанный тип, когда задействованы все группы мышц. Это показатель индивидуален. Он зависит не только от пола, но и от возраста человека, так как подвижность грудной клетки с годами уменьшается. Влияет на него и профессия: чем тяжелее труд, тем больше преобладает брюшной тип.

Патологические типы дыхания

Показатели внешнего дыхания резко изменяются при наличии синдрома дыхательной недостаточности. Это не отдельная болезнь, а лишь следствие патологии других органов: сердца, легких, надпочечников, печени или почек. Сидром проходит как в острой, так и в хронической форме. Кроме того, он делится на типы:

  1. Обструктивный. Одышка появляется на вдохе.
  2. Рестриктивный тип. Одышка появляется на выдохе.
  3. Смешанный тип. Обычно является терминальной стадией и включает в себя два первых варианта.

Кроме того, существует несколько типов патологического дыхания, которые не имеют привязки к конкретному заболеванию:

  • Дыхание Чейна – Стокса. Начиная с поверхностного, дыхание постепенно углубляется и на пятый-седьмой вдох достигает нормальных показателей. Затем снова становится редким и неглубоким. В конце обязательно присутствует пауза – несколько секунд без вдоха. Встречается у новорожденных, при ЧМТ, интоксикации, гидроцефалии.
  • Дыхание Куссмауля. Это глубокое, шумное и редкое дыхание. Встречается при гипервентиляции, ацидозе, диабетической коме.

Нарушение внешнего дыхания встречается как при нормальном функционировании организма, так и в критических ситуациях:

  1. Тахипное – состояние, когда частота дыхания превышает двадцать раз в минуту. Бывает как физиологическое (после нагрузки, в душном помещении), так и патологическое (при заболеваниях крови, лихорадке, истерии).
  2. Брадипное – редкое дыхание. Обычно сочетается с неврологическими заболеваниями, повышением внутричерепного давления, отеком мозга, комой, интоксикацией.
  3. Апноэ – отсутствие или остановка дыхания. Может быть связано с параличом дыхательной мускулатуры, отравлением, черепно-мозговой травмой или отеком мозга. Также выделяют симптом остановки дыхания во сне.
  4. Диспноэ – одышка (нарушение ритма, частоты и глубины дыхания). Встречается при чрезмерной физической нагрузке, бронхиальной астме, хроническом обструктивном бронхите, гипертонической болезни.

Где необходимы знания о характеристиках внешнего дыхания?

Исследование внешнего дыхания необходимо проводить с диагностической целью для оценки функционального состояния всей системы. У пациентов, попадающих в группу риска, например курильщиков или работников вредной промышленности, таким образом выявляют склонность к профессиональным заболеваниям.

Для хирургов и анестезиологов состояние этой функции важно при подготовке пациента к операции. Динамическое исследование внешнего дыхания проводится для подтверждения группы инвалидности и оценки трудоспособности в целом.

А также при диспансерном наблюдении больных с сердечными или легочными хроническими заболеваниями.

Виды исследований

Спирометрия – это способ оценки состояния дыхательной системы по объему обычного и форсированного выдоха, а также выдоха за 1 секунду. Иногда в диагностических целях проводят пробу с бронхолитиком.

Суть ее заключается в том, что пациент сначала проходит исследование. Затем получает ингаляцию лекарства, которое расширяет бронхи. И через 15 минут снова проходит исследование. Результаты сравниваются.

Делается вывод об обратимости или необратимости патологии дыхательных путей.

Бодиплетизмография – проводится для оценки общей емкости легких и аэродинамического сопротивления дыхательных путей. Для этого пациенту необходимо вдыхать воздух. Он находится в герметичной камере. При этом регистрируется не только количество газа, но и сила, с которой он вдыхается, а также скорость потока воздуха.

Источник: https://FB.ru/article/259271/vnutrennee-i-vneshnee-dyihanie-opisanie-pokazateli-i-funktsii

Физиология дыхания 1

Внешнее дыхание

Дыхание – сложный непрерывный процесс, в результате которого постоянно обновляется газовый состав крови.

В процессе дыхания различают три звена: внешнее, или легочное, дыхание, транспорт газов кровью и внутреннее, или тканевое, дыхание.

Внешнее дыхание — это газообмен между организмом и окружающим его атмосферным воздухом. Осуществляется в два этапа — обмен газов между атмосферным и альвеолярным воздухом и газообмен между кровью легочных капилляров и альвеолярным воздухом.

Аппарат внешнего дыхания включает в себя дыхательные пути, легкие, плевру, скелет грудной клетки и ее мышцы, а также диафрагму.

Основной функцией аппарата внешнего дыхания является обеспечение организма кислородом и освобождение его от избытка углекислого газа.

О функциональном состоянии аппарата внешнего дыхания можно судить по ритму, глубине, частоте дыхания, по величине легочных объемов, по показателям поглощения кислорода и выделения углекислого газа и т. д.

Транспорт газов осуществляется кровью. Он обеспечивается разностью парциального давления (напряжения) газов по пути их следования: кислорода от легких к тканям, углекислого газа от клеток к легким.

Внутреннее или тканевое дыхание также может быть разделено на два этапа. Первый этап – обмен газов между кровью и тканями. Второй — потребление кислорода клетками и выделение ими углекислого газа (клеточное дыхание).

СОСТАВ ВДЫХАЕМОГО, ВЫДЫХАЕМОГО И АЛЬВЕОЛЯРНОГО ВОЗДУХА

Человек дышит атмосферным воздухом, который имеет следующий состав: 20,94% кислорода, 0,03% углекислого газа, 79,03% азота. В выдыхаемом воздухе обнаруживается 16,3% кислорода, 4% углекислого газа, 79,7% азота.

Альвеолярный воздух по составу отличается от атмосферного. В альвеолярном воздухе резко уменьшается содержание кислорода и возрастает количество углекислого газа. Процентное содержание отдельных газов в альвеолярном воздухе: 14,2—14,6%кислорода, 5,2—5,7% углекислого газа, 79,7—80% азота.

СТРОЕНИЕ ЛЕГКИХ.

Легкие — парные дыхательные органы, расположенные в герметически замкнутой грудной полости. Их воздухоносные пути представлены носоглоткой, гортанью, трахеей.

Трахея в грудной полости делится на два бронха — правый и левый, каждый из которых, многократно разветвляясь, образует так называемое бронхиальное дерево.

Мельчайшие бронхи — бронхиолы на концах расширяются в слепые пузырьки — легочные альвеолы.

В дыхательных путях газообмен не происходит, и состав воздуха не меняется. Пространство, заключенное в дыхательных путях называется мертвым, или вредным. При спокойном дыхании объем воздуха в мертвом пространстве составляет 140—150 мл.

Строение легких обеспечивает выполнение ими дыхательной функции. Тонкая стенка альвеол состоит из однослойного эпителия, легко проходимого для газов.

Наличие эластических элементов и гладких мышечных волокон обеспечивает быстрое и легкое растяжение альвеол, благодаря чему они могут вмещать большие количества воздуха.

Каждая альвеола покрыта густой сетью капилляров, на которые разветвляется легочная артерия.

Каждое легкое покрыто снаружи серозной оболочкой — плеврой, состоящей из двух листков: пристеночного и легочного (висцерального). Между листками плевры имеется узкая щель, заполненная серозной жидкостью — плевральная полость.

Расправление и спадение легочных альвеол, а также движение воздуха по воздухоносным путям сопровождается возникновением дыхательных шумов, которые можно исследовать методом выслушивания (аускультации).

Давление в плевральной полости и в средостении в норме всегда отрицательное. За счет этого альвеолы всегда находятся в растянутом состоянии. Отрицательное внутригрудное давление играет значительную роль в гемодинамике, обеспечивая венозный возврат крови к сердцу и улучшая кровообращение в легочном круге, особенно в фазу вдоха.

ДЫХАТЕЛЬНЫЙ ЦИКЛ.

Дыхательный цикл состоит из вдоха, выдоха и дыхательной паузы. Длительность вдоха у взрослого человека от 0,9 до 4,7 с, длительность выдоха1,2—6 с. Дыхательная пауза различна по величине и даже может отсутствовать.

Дыхательные движения совершаются с определенным ритмом и частотой, которые определяют по числу экскурсий грудной клетки в 1 мин. У взрослого человека частота дыхательных движений составляет 12—18 в 1 мин.

Глубину дыхательных движений определяют по амплитуде экскурсий грудной клетки и с помощью специальных методов, позволяющих исследовать легочные объемы.

Механизм вдоха. Вдох обеспечивается расширением грудной клетки вследствие сокращения дыхательных мышц – наружных межреберных и диафрагмы. Поступление воздуха в легкие в значительной степени зависит от отрицательного давления в плевральной полости.

Механизм выдоха. Выдох (экспирация) осуществляется в результате расслабления дыхательной мускулатуры, а также вследствие эластической тяги легких, стремящихся занять исходное положение.

Эластические силы легких представлены тканевым компонентом и силами поверхностного натяжения, которые стремятся сократить альвеолярную сферическую поверхность до минимума. Однако альвеолы в норме никогда не спадаются.

Причина этого – наличие в стенках альвеол поверхностно-активного стабилизирующего вещества – сурфактанта, вырабатываемого альвеолоцитами.

ЛЕГОЧНЫЕ ОБЪЕМЫ. ЛЕГОЧНАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ.

Дыхательный объем — количество воздуха, которое человек вдыхает и выдыхает при спокойном дыхании. Его объем составляет 300 — 700 мл.

Резервный объем вдоха — количество воздуха, которое может быть введено в легкие, если вслед за спокойным вдохом произвести максимальный вдох. Резервный объем вдоха равняется 1500—2000 мл.

Резервный объем выдоха — тот объем воздуха, который удаляется из легких, если вслед за спокойным вдохом и выдохом произвести максимальный выдох. Он составляет 1500—2000 мл.

Остаточный объем — это объем воздуха, который остается в легких после максимально глубокого выдоха. Остаточный объем равняется 1000—1500 мл воздуха.

Дыхательный объем, резервные объемы вдоха и выдоха
составляют так называемую жизненную емкость легких.
Жизненная емкость легких у мужчин молодого возраста
составляет 3,5—4,8 л, у женщин — 3—3,5 л.

Общая емкость легких состоит из жизненной емкости легких и остаточного объема воздуха.

Легочная вентиляция — количество воздуха, обмениваемое в 1 мин.

Легочную вентиляцию определяют путем умножения дыхательного объема на число дыханий в 1 мин (минутный объем дыхания). У взрослого человека в состоянии относительного физиологического покоя легочная вентиляция составляет 6—8 л в 1 мин.

Легочные объемы могут быть определены с помощью специальных приборов — спирометра и спирографа.

ТРАНСПОРТ ГАЗОВ КРОВЬЮ.

Кровь доставляет тканям кислород и уносит углекислый газ.

Движение газов из окружающей среды в жидкость и из жидкости в окружающую среду осуществляется благодаря разности их парциального давления. Газ всегда диффундирует из среды, где имеется высокое давление, в среду с меньшим давлением.

Парциальное давление кислорода в атмосферном воздухе 21,1 кПа (158 мм рт. ст.), в альвеолярном воздухе — 14,4—14,7 кПа (108—110 мм рт. ст.) и в венозной крови, притекающей к легким,—5,33 кПа (40 мм рт. ст.).

В артериальной крови капилляров большого круга кровообращения напряжение кислорода составляет 13,6—13,9 кПа (102—104 мм рт. ст.), в межтканевой жидкости — 5,33 кПа (40 мм рт. ст.), в тканях — 2,67 кПа (20 мм рт. ст.).

Таким образом, на всех этапах движения кислорода имеется разность его парциального давления, что способствует диффузии газа.

Движение углекислого газа происходит в противоположном направлении. Напряжение углекислого газа в тканях — 8,0 кПа и более (60 и более мм рт. ст.), в венозной крови — 6,13 кПа (46 мм рт. ст.

), в альвеолярном воздухе — 0,04 кПа (0,3 мм рт. ст.). Следовательно, разность напряжения углекислого газа по пути его следования является причиной диффузии газа от тканей в окружающую среду.

Транспорт кислорода кровью. Кислород в крови находится в двух состояниях: физическом растворении и в химической связи с гемоглобином.

Гемоглобин образует с кислородом очень непрочное, легко диссоциирующее соединение – оксигемоглобин: 1г гемоглобина связывает 1,34 мл кислорода.

Максимальное количество кислорода, которое может быть связано 100 мл крови, – кислороднаяемкость крови (18,76 мл или 19 об%).

Насыщение гемоглобина кислородом колеблется от 96 до 98%.

Степень насыщения гемоглобина кислородом и диссоциация оксигемоглобина (образование восстановленного гемоглобина) не находятся в прямой пропорциональной зависимости от напряжения кислорода.

Эти два процесса не являются линейными, а совершаются по кривой, которая получила название кривой связывания илидиссоциации оксигемоглобина.

Рис. 25. Кривые диссоциации оксигемоглобина в водном растворе (I) и в крови (II) при напряжении углекислого газа 5,33 кПа (40 мм рт. ст.) (по Баркрофту).

При нулевом напряжении кислорода оксигемоглобина в крови нет. При низких значениях парциального давления кислорода скорость образования оксигемоглобина невелика.

Максимальное количество гемоглобина (45— 80%) связывается с кислородом при его напряжении 3,47—6,13 кПа (26—46 мм рт. ст.).

Дальнейшее повышение напряжения кислорода приводит к снижению скорости образования оксигемоглобина (рис. 25).

Сродство гемоглобина к кислороду значительно понижается при сдвиге реакциикрови в кислую сторону, что наблюдается в тканях и клетках организма вследствие образования углекислого газа

Переход гемоглобина в оксигемоглобин и из него в восстановленный зависит и от температуры. При одном и том же парциальном давлении кислорода в окружающей среде при температуре 37—38° С в восстановленную форму переходит наибольшее количество оксигемоглобина,

Транспорт углекислого газа кровью. Углекислый газ переносится к легким в форме бикарбонатов и в состоянии химической связи с гемоглобином (карбогемоглобин).

Источник: http://medlecture.ru/lectures/phisiologia-semestr-2/pages/phisiologia-dyhaniya-1

Внешнее дыхание и объемы легких

Внешнее дыхание

Для фридайвера легкие явлются основным “рабочим инстументом” (конечно, после головного мозга), поэтому нам важно понимать устройство легких и весь процесс дыхания. Обычно, когда мы говорим о дыхании, мы имеем в виду внешнее дыхание или вентиляцию легких — единственный заметный для нас процесс в цепи дыхания. И рассматривать дыхание надо начинать именно с него.

Строение легких и грудной клетки

Легкие представляют собой пористый орган, похожий на губку, напоминающий в своем строении скопление отдельных пузырьков или виноградную гроздь с большим количеством ягод.

Каждая «ягода» — это легочная альвеола (легочный пузырек) — место, где происходит выполнение основной функции легких — газообмен. Между воздухом альвеол и кровью лежит воздушно-кровяной барьер, образованный очень тонкими стенками альвеолы и кровеносного капилляра.

Именно через этот барьер происходит диффузия газов: из альвеолы в кровь поступает кислород, а из крови в альвеолу углекислый газ.

Воздух к альвеолам поступает по воздухоносным путям — трохея, бронхи и более мелкие бронхиолы, которые завершаются альвеолярными мешками.

Ветвление бронхов и бронхиол формирует доли (правое легкое имеет 3 доли, левое – 2 доли).

В среднем в обоих легких имеется около 500-700 млн альвеол, дыхательная поверхность которых составляет от 40 м2 при вы­дохе до 120 м2 при вдохе. При этом большее количество альвеол находится в нижних отделах легких.

Бронхи и трахея имеют в своих стенках хрящевое основание и поэтому достаточно жестки. Бронхиолы и альвеолы имеют мягкие стенки и поэтому могут спадаться, то есть слипаться, как спустивший воздушный шарик, если в них не поддерживать некое давление воздуха. Чтобы этого не произошло, легкие, как единый орган, со всех сторон покрытый плеврой — прочной герметичной оболочкой.

Плевра имеет два слоя — два листка. Один листок плотно прилежит к внутренней поверхности жесткой грудной клетки, другой — окружает легкие.

Между ними находится плевральная полость, в которой поддерживается отрицательное давление. Благодаря этому легкие находятся в расправленном состоянии.

Отрицательное давление в плевральной щели обусловлено эластической тягой легких, то есть постоянным стремлением легких уменьшить свой объем.

Эластическая тяга легких обусловлена тремя факторами:1) упругостью ткани стенок альвеол вследствие наличия в них эластичных волокон2) тонусом бронхиальных мышц

3) поверхностным натяжением пленки жидкости, покрывающей внутреннюю поверхность альвеол.

Жесткий каркас грудной клетки составляют ребра, которые гибко, благодаря хрящам и суставам, присоединяются к позвоночнику и суставам. Благодаря этому грудная клетка увеличивает и уменьшает свой объем, сохраняя при этом жесткость, необходимую для защиты находящихся в грудной полости органов.

Дыхательные мышцы

Для того, чтобы вдохнуть воздух, нам необходимо создать в легких давление более низкое, чем атмосферное, а чтобы выдохнуть более высокое. Таким образом, для вдоха необходимо увеличение объема грудной клетки, для выдоха — уменьшением объема. На самом деле большая часть усилий дыхания расходуется на вдох, в обычных условиях выдох осуществляется за счет упругих свойств легких.

Основной дыхательной мышцей является диафрагма — куполообразная мышечная перегородка между полостью грудной клетки и брюшной полостью. Условно её границу можно провести по нижнему краю ребер.

При вдохе диафрагма сокращается, растягиваясь активным действием в сторону нижних внутренних органов. При этом несжимаемые органы брюшной полости оттесняются вниз и в стороны, растягивая стенки брюшной полости. При спокойном вдохе купол диафрагмы спускается приблизительно на 1.

5 см, соответственно увеличивается вертикальный размер грудной полости. При этом нижние ребра несколько расходятся, увеличивая и обхват грудной клетки, что особенно заметно в нижних отделах.

При выдохе диафрагма пассивно расслабляется и подтягивается, удерживающими её сухожилиями, в своё спокойное состояние.

Кроме диафрагмы, в увеличении объема грудной клетки принимают участие также наружные косые межреберные и межхрящевые мышцы. В результате подъема ребер увеличивается смещение грудины вперед и отхождение боковых частей ребер в стороны.

При очень глубоком интенсивном дыхании или при повышении сопротивления вдоху в процесс увеличения объема грудной клетки включается ряд вспомогательных дыхательных мышц, которые могут поднимать ребра: лестничные, большая и малая грудные, передняя зубчатая. К вспомогательным мышцам вдоха относятся также мышцы, разгибающие грудной отдел позвоночника и фиксирующие плечевой пояс при опоре на откинутые назад руки(трапециевидная, ромбовидные, поднимающая лопатку).

Как говорилось выше, спокойный вдох протекает пассивно, практически на фоне расслабления мышц вдоха.

При активном интенсивном выдохе «подключаются» мышцы брюшной стенки, в результате чего объем брюшной полости уменьшается и повышается давление в ней. Давление передается на диафрагму и поднимает ее.

Вследствие сокращения внутренних косых межреберных мышц происходит опускание ребер и сближение их краев.

Дыхательные движения

В обычной жизни, понаблюдав за собой и своими знакомыми, можно увидеть как дыхание, обеспечиваемое в основном диафрагмой, так и дыхание, обеспечиваемое в основном работой межреберных мышц. И это в пределах нормы. Мышцы плечевого пояса чаще подключаются при серьезных заболеваниях или интенсивной работе, но почти никогда — у относительно здоровых людей в нормальном состоянии.

Считается, что дыхание, обеспечиваемое в основном движениями диафрагмы, характерно больше для мужчин. В норме вдох сопровождается незначительным выпячиванием брюшной стенки, выдох — незначительным ее втяжением. Это брюшной тип дыхания.

У женщин чаще всего встречается грудной тип дыхания, обеспечиваемый в основном работой межреберных мышц. Это может быть связано с биологической готовностью женщины к материнству и, как следствие, с затрудненностью брюшного дыхания при беременности. При этом типе дыхания наиболее заметные движения совершает грудина и ребра.

Дыхание, при котором активно движутся плечи и ключицы, обеспечивается работой мышц плечевого пояса. Вентиляция легких при этом малоэффективна и касается только верхушек легких. Поэтому такой тип дыхания называется верхушечным. В обычных условиях такой тип дыхания практически не встречается и используется либо в ходе тех или иных гимнастик или развивается при серьезных заболеваниях.

Во фридайвинге мы считаем, что брюшной тип дыхания или дыхание животом является наиболее естественным и продуктивным. Об этом же говорится при занятиях йогой и пранаямой.

Во-первых, потому, что в нижних долях легких находится больше альвеол. Во-вторых, дыхательные движения связаны с нашей вегетативной нервной системой. Дыхание животом активирует парасимпатическую нервную систему – педаль тормоза для организма.

Грудное дыхание активирует симпатическую нервную систему – педаль газа. При активном и долгом верхушечном дыхании происходит перестимуляция симпатической нервной системы. Это работает в обе стороны. Так паникующие люди всегда дышат верхушечным дыханием.

И наоборот, если какое-то время спокойно дышать животом, происходит успокоение неврной системы и замедление всех процессов.

Легочные объемы

При спокойном дыхании человек вдыхает и выдыхает около 500 мл (от 300 до 800 мл) воздуха, этот объем воздуха называется дыхательным объемом.

 Кроме обычного дыхательного объема при максимально глубоком вдохе человек может вдохнуть еще приблизительно 3000 мл воздуха — это резервный объем вдоха.

 После обычного спокойного выдоха обычный здоровый человек напряжением мышц выдоха способен «выдавить» из легких еще около 1300 мл воздуха — это резервный объем выдоха

Сумма указанных объемов составляет жизненную емкость легких (ЖЭЛ): 500 мл + 3000 мл + 1300 мл = 4800 мл.

Как видим, природа подготовила для нас почти десятикратный запас по возможности «прокачивать» воздух через легкие.

Дыхательный объем — количественное выражение глубины дыхания. Жизненная емкость легких определяет собой максимальный объем воздуха, который может быть введен или выведен из легких в течение одного вдоха или выдоха. Средняя жизненная емкость легких у мужчин составляет 4000 — 5500 мл, у женщин — 3000 — 4500 мл. Физические тренировки и различные растяжки грудной клетки позволяют увеличить ЖЭЛ.

После максимального глубокого выдоха в легких остается около 1200 мл воздуха. Это — остаточный объем. Большая его часть может быть удалена из легких только при открытом пневмотораксе.

Остаточный объем определяется в первую очередь эластичностью диафрагмы и межреберных мышц. Увеличение подвижности грудной клетки и уменьшение остаточного объема – важная задача при подготовке к нырянию на большие глубины.

Погружения ниже остаточного объема для обычного нетренированного человека – это погружения глубже 30-35 метров.

Один из популярных способов увеличения эластичности диафрагмы и уменьшения остаточного объема легких – регулярное выполнение уддияна бандхи.

Максимальное количество воздуха, которое может находиться в легких, называется общей емкостью легких, она равна сумме остаточного объема и жизненной емкости легких (в использованном примере: 1200 мл + 4800 мл = 6000 мл).

Объем воздуха, находящийся в легких в конце спокойного выдоха (при расслабленной дыхательной мускулатуре) называется функциональной остаточной емкостью легких.

 Она равна сумме остаточного объема и резервного объема выдоха (в использованном примере: 1200 мл + 1300 мл = 2500 мл).

Функциональная остаточная емкость легких близка к объему альвеолярного воздуха перед началом вдоха.

Вентиляция легких определяется объемом воздуха, вдыхаемого или выдыхаемого в единицу времени. Обычно измеряют минутный объем дыхания. Вентиляция легких зависит от глубины и частоты дыхания, которая в состоянии покоя составляет от 12 до 18 вдохов в минуту. Минутный объем дыхания равен произведению дыхательного объема на частоту дыхания, т.е. примерно 6-9 л.

Для оценки легочных объемов используется спирометрия — метод исследования функции внешнего дыхания, включающий в себя измерение объёмных и скоростных показателей дыхания. Мы рекомендуем пройти это исследование всем, кто планирует серьезно заниматься фридайвингом.

Мертвое пространство

Воздух находится не только в альвеолах, но и в воздухоносных путях. К ним относятся полость носа (или рта при ротовом дыхании), носоглотка, гортань, трахея, бронхи.

Воздух, находящийся в воздухоносных путях (за исключением дыхательных бронхиол), не участвует в газообмене. Поэтому просвет воздухоносных путей называют анатомическим мертвым пространством.

 При вдохе последние порции атмосферного воздуха входят в мертвое пространство и, не изменив своего состава, покидают его при выдохе.

Объем анатомического мертвого пространства около 150 мл или примерно 1/3 дыхательного объема при спокойном дыхании. Т.е. из 500 мл вдыхаемого воздуха в альвеолы поступает лишь около 350 мл. В альвеолах в конце спокойного выдоха находится около 2500 мл воздуха, поэтому при каждом спокойном вдохе обновляется лишь 1/7 часть альвеолярного воздуха.

Источник: http://freediver.me/node/200

Разница между внешним дыханием и внутренним дыханием

Внешнее дыхание

Внешнее дыхание описывает дыхание, которое происходит между внешней средой и клетками тела.

Внешнее дыхание состоит из двух этапов:

Первый этап включает в себя вентиляцию или дыхание, которое представляет собой прием кислорода в организм и вытеснение углекислого газа из организма.

Вторая стадия включает обмен газов между кровеносными капиллярами и альвеолами легких. Альвеолы ​​представляют собой тонкостенные круглые формы (или воздушные мешки), которые встречаются в группах внутри легких. Есть несколько таких воздушных мешков, упакованных вместе, чтобы увеличить площадь поверхности для газообмена.

Газы движутся между клетками во внешнем дыхании. Кислород, который вдыхается, диффундирует из альвеол в кровь капилляров. Там кислород прикрепляется обратимо к гему (железу) гемоглобина эритроцита.

Углекислый газ, который прикрепляется к аминокислоте в кровотоке из эритроцитов, чтобы выдохнуть из организма. Клетки крови транспортируют газы вокруг тела. Так достигается оксигенация клеток тела и удаление отходов.

У многих животных нет легких для газообмена. Например, у животных, таких как рыба, которые живут в воде, вместо легких есть жабры, а некоторые животные в воде также могут использовать кожу в качестве поверхности газообмена.

Важно то, что поверхность газообмена должна быть влажной для обмена газами. У наземных животных эти поверхности остаются влажными, например, путем продуцирования слизи в легких.

Кислород необходим для внутреннего дыхания, поэтому внешнее дыхание имеет решающее значение для поддержания жизни наших клеток. Очень немногие организмы могут продолжать подвергаться клеточному дыханию в отсутствие кислорода.

Что такое внутреннее дыхание?

Внутреннее дыхание происходит внутри клеток организма и включает в себя все клетки организма, а не только клетки легких. Он использует кислород для разрушения молекул, чтобы высвободить энергию в форме аденозинтрифосфата (АТФ). Внутреннее дыхание часто также называют клеточным дыханием, поскольку оно происходит внутри клетки.

Внутреннее клеточное дыхание может происходить в двух формах:

  • Аэробное дыхание, которое требует кислорода
  • Анаэробное дыхание (также известное как ферментация), которое не требует кислорода

Клетки большинства живых организмов не могут выдержать длительные периоды анаэробного дыхания, и, следовательно, необходим кислород. Аэробное дыхание генерирует большое количество энергии в виде АТФ, тогда как анаэробное дыхание не может производить очень много энергии (АТФ).

Аэробное дыхание включает три этапа:

  1. Гликолиз (расщепление сахара), которое происходит в цитоплазме
  1. Цикл Креба, который встречается в матрице митохондрии
  1. Окислительное фосфорилирование происходит через мембрану митохондрии.

Кислород является конечным акцептором электронов, который известен как цепь переноса электронов, найденная на последней стадии, окислительное фосфорилирование аэробного клеточного дыхания. Кислород обеспечивает силу, приводящую к переносу электронов по цепочке. Когда электроны движутся по мембране, АТФ образуется из ADP.

Вода и углекислый газ производятся как отходы внутреннего клеточного дыхания. Вода образуется, когда протоны объединяются с кислородом в конце цепи переноса электронов.

Место нахождения:

Наружное дыхание происходит между клетками организма и внешней средой, в то время как внутреннее дыхание происходит внутри клеток.

Дыхание:

Внешнее дыхание включает дыхание, в то время как внутреннего дыхания нет.

Вовлечение гемоглобина:

Внешнее дыхание включает кислород, присоединенный к гемоглобину или его разгрузку. Это не процесс внутреннего дыхания.

Окисление:

Внутреннее дыхание включает три стадии: гликолиз, цикл Кребса и окислительное фосфорилирование; это не относится к внешнему дыханию.

Вовлечение кислорода:

Внутреннее дыхание может иногда возникать без кислорода, это не относится к внешнему дыханию.

Вход:

Внешнее дыхание включает кислород, впервые входящий в вентиляционные структуры, такие как легкие или жабры; это не относится к внутреннему дыханию.

Химическая реакция:

Внешнее дыхание – это механизм того, как кислород физически входит в организм и перемещается, а внутреннее дыхание – это только процесс химических реакций, который включает кислород в качестве движущей силы.

Газообмен:

Внешнее дыхание связано с газообменом, внутреннего дыхания нет.

Вовлечение воды против оксигемоглобина:

Внутреннее дыхание включает протоны, которые в конечном итоге объединяются с кислородом для образования воды, а во внешнем дыхании кислород объединяется с гемоглобином для образования оксигемоглобина.

Резюме внешнего и внутреннего дыхания:

  • Внешнее дыхание включает дыхание, в течение которого кислород вдыхается, и выделяется углекислый газ.
  • Наружное дыхание также включает обмен газом, обмен кислорода и углекислого газа между клетками организма и клетками крови.
  • Внутреннее дыхание – это дыхание, которое происходит внутри клетки.Существует два типа: аэробное дыхание, которое требует кислорода и анаэробного дыхания, которое не требует кислорода.
  • Внутреннее дыхание известно как клеточное дыхание и является химическим процессом, с помощью которого глюкоза разрушается и вырабатывается энергия (АТФ).
  • Большинство живых организмов нуждаются в аэробном дыхании, чтобы выработать достаточную энергию для выживания и, следовательно, потребовать кислорода, поступающего в организм внешним дыханием.
  • Как внешнее, так и внутреннее дыхание связаны с наружным дыханием, приносящим кислород, необходимый для внутреннего дыхания. Внешнее дыхание удаляет углекислый газ, образующийся во время внутреннего дыхания.

Источник: https://ru.esdifferent.com/difference-between-external-respiration-and-internal-respiration

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.