Физиология и функции дыхательной системы
Основная поза для дыхательных практик
Дыхание – сложный физиологический механизм, обеспечивающий обмен кислородом и углекислым газом между клетками и внешней средой. Кислород постоянно поглощается клетками и одновременно идет процесс удаления из организма углекислого газа, который образуется в результате биохимических реакций, протекающих в организме. Кислород участвует в реакциях окисления сложных органических соединений с их конечным распадом до углекислого газа и воды, в ходе чего образуется необходимая для жизни энергия.
Кроме жизненно необходимого газообмена, внешнее дыхание обеспечивает другие важные функции в организме, например способность к звукообразованию. В этом процессе участвуют мышцы гортани, дыхательные мышцы, голосовые связки и полость рта, а сам он возможен только при выдохе. Вторая важная «недыхательная» функция – обоняние.
Кислород в нашем организме содержится в небольшом количестве – 2,5–2,8 л, причем около 15 % этого объема находится в связанном состоянии.
В покое человек в минуту потребляет приблизительно 250 мл кислорода и удаляет около 200 мл углекислого газа. Таким образом, при остановке дыхания запаса кислорода в нашем организме хватает всего на несколько минут, затем наступает повреждение и гибель клеток, в первую очередь страдают клетки ЦНС. Для сравнения: без воды человек способен прожить 10–12 сут (в организме человека запас воды в зависимости от возраста составляет до 75 %), без еды – до 1,5 мес. При интенсивной физической нагрузке расход кислорода резко возрастает и может доходить до 6 л в минуту.
Функцию дыхания в организме человека осуществляет дыхательная система, в которую входят органы внешнего дыхания (верхние дыхательные пути, легкие и грудная клетка, включая ее костно-хрящевой каркас и нервно-мышечную систему), органы транспорта газов кровью (сосудистая система легких, сердце) и регуляторные центры, обеспечивающие автоматизм дыхательного процесса.
Грудная клетка образует стенки грудной полости, в которой расположены сердце, легкие, трахея и пищевод. Она состоит из 12 грудных позвонков, 12 пар ребер, грудины и соединений между ними. Передняя стенка грудной клетки короткая, она сформирована грудиной и реберными хрящами. Задняя стенка образована позвонками и ребрами, тела позвонков расположены в грудной полости. Ребра соединены между собой и с позвоночником подвижными суставами и принимают активное участие в дыхании. Промежутки между ребрами заполнены межреберными мышцами и связками. Изнутри грудная полость выстлана пристеночной, или париетальной, плеврой.
Мышечная система, обеспечивающая дыхание
Дыхательные мышцы подразделяют на осуществляющие вдох (инспираторные) и осуществляющие выдох (экспираторные). К основным инспираторным мышцам относят диафрагму, наружные межреберные и внутренние межхрящевые мышцы.
К вспомогательным инспираторным мышцам принадлежат лестничные, грудиноключично-сосцевидные, трапециевидные, большие и малые грудные.
К экспираторным мышцам относят внутренние межреберные, прямые, подреберные, поперечные, а также наружную и внутреннюю косые мышцы живота.
Поскольку грудобрюшная перегородка, диафрагма, имеет крайне важное значение в процессе дыхания, рассмотрим ее строение и функции более подробно. Эта обширная изогнутая (выпуклостью кверху) пластина полностью разграничивает брюшную и грудную полости. Диафрагма – главная дыхательная мышца и важнейший орган брюшного пресса. В ней выделяют сухожильный центр и три мышечные части с названиями по тем органам, от которых они начинаются, соответственно выделяют реберную, грудинную и поясничную области. При сокращении купол диафрагмы удаляется от стенок грудной клетки и уплощается, за счет чего увеличивается объем грудной полости и уменьшается объем брюшной полости. При одновременном сокращении диафрагмы с мышцами брюшного пресса повышается внутрибрюшное давление. Следует учесть, что к сухожильному центру диафрагмы крепятся париетальная плевра, перикард и брюшина, то есть перемещение диафрагмы смещает органы грудной и брюшной полости.
Диафрагма в дыхательной системе
К дыхательным путям относят путь, который воздух проходит от носа до альвеол. Их делят на воздухоносные пути, расположенные вне грудной полости (это носовые ходы, глотка, гортань и трахея) и внутригрудные дыхательные пути (трахея, главные и долевые бронхи).
Воздухоносные пути
Мы рассмотрим основную функцию аппарата дыхания – внешнее дыхание, при котором происходит газообмен в легких, то есть поступление кислорода к дыхательной поверхности легких и удаление углекислого газа. В процессе внешнего дыхания принимают участие собственно аппарат дыхания, включающий воздухоносные пути (нос, глотка, гортань, трахея), легкие и инспираторные (дыхательные) мышцы, расширяющие грудную клетку во всех направлениях.
Подсчитано, что в среднем суточная вентиляция легких составляет около 19 000–20 000 л воздуха, а за год через легкие человека проходит более 7 млн л воздуха!
Легочная вентиляция обеспечивает газообмен в легких и снабжается благодаря чередованию вдоха (инспирации) и выдоха (экспирации). Вдох – это активный процесс за счет инспираторных (дыхательных) мышц, основные из которых – диафрагма, наружные косые межреберные мышцы и внутренние межхрящевые мышцы. Диафрагма – это мышечно-сухожильное образование, разграничивающее брюшную и грудную полости, при ее сокращении увеличивается объем грудной клетки. При спокойном дыхании диафрагма смещается вниз на 2–3 см, а при глубоком форсированном экскурсия диафрагмы может достигать 10 см!
Внутригрудные дыхательные пути
Процесс дыхания условно можно разделить на три этапа:
• внешнее, или легочное, дыхание;
• транспорт газов кровью (транспортировка кислорода кровью к тканям и клеткам, одновременно удаление из тканей углекислого газа);
