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.
Состав воздуха
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:
- Дыхательный объем (ДО). Это количество воздуха, которое человек вдыхает и выдыхает в покое. Норма - от трехсот до семисот миллилитров.
- Резервный объем вдоха (РОВ). Это воздух, который еще можно добавить в легкие. Например, если после спокойного вдоха попросить человека глубоко вдохнуть.
- Резервный объем выдоха (РОВд). Это объем воздуха, который покинет легкие, если после обычного выдоха сделать глубокий. Оба показателя составляют около полутора литров.
- Остаточный объем. Это количество воздуха, которое остается в легких после глубокого выдоха. Его величина - от тысячи до полутора тысяч миллилитров.
- 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:
- Обструктивный. Одышка появляется на вдохе.
- Рестриктивный тип. Одышка появляется на выдохе.
- 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.
Патология внешнего дыхания
Нарушение внешнего дыхания встречается как при нормальном функционировании организма, так и в критических ситуациях:
- 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).
- Брадипное – редкое дыхание. Обычно сочетается с неврологическими заболеваниями, повышением внутричерепного давления, отеком мозга, комой, интоксикацией.
- 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.
- 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.
