Учебное пособие для студентов всех форм обучения Донецк 2018 ббк 28. 903 я 73 удк 612 (075) д 30
 Скачать 0.95 Mb.
|
|
ТЕМА 8. ФИЗИОЛОГИЯ СЕРДЦА 1. Строение сердца, свойства сердечной мышцы Кровообращение обеспечивает все процессы метаболизма в организме человека. Основой кровообращения является сердечная деятельность. В среднем за 70 лет жизни сердце совершает 2600 млн. сокращений, перекачивая около 155 млн. л крови. Сердце представляет собой полый мышечный насос, разделенный внутри продольной перегородкой на правую и левую половины Каждая из них состоит из предсердия и желудочка, т.е. всего в сердце 4 камеры: 2 предсердия и 2 желудочка. Предсердия – это тонкостенные мышечные камеры, которые способны развивать небольшую мощность сокращения. Они служат временным резервуаром крови, которая приходит из вен и далее поступает в желудочки. Желудочки – это толстостенные мышечные камеры, которые способны развивать значительные по мощности сокращения. Предсердия и желудочки соединены между собой створчатыми – атриовентрикулярными отверстиями, снабженными в левой половине двустворчатым, а в правой – трехстворчатым клапанами. Со стороны желудочков к клапанам прикрепляются сухожильные нити, что позволяет клапанам открываться только в сторону желудочков. Помимо клапанов отверстия имеют кольцевидные мышцы, которые участвуют в замыкании отверстия. От левого желудочка отходит аорта, которой начинается большой круг кровообращения, а от правого желудочка – легочная артерия, ею начинается малый или легочный круг кровообращения. Отверстия, которыми начинаются эти сосуды, закрыты полулуннымиклапанами, открывающимися только во время сокращения желудочков. К основным свойствам сердечной мышцы относятся: автоматизм, возбудимость, проводимость и сократимость. 2. Автоматизм сердечной мышцы Автоматизм – это способность сердца к ритмическому сокращению под влиянием импульсов, возникающих в самом органе. Возникновение импульсов связано с функцией особых мышечных клеток – пейсмекеров, которые образуют три узла сердца. Эти три узла обеспечивают выполнение автоматизма сердечной мышцы. Возбуждение в сердце возникает в месте впадения полых вен в правое предсердие, где находится так называемый синоатриальный узел, являющийся главным водителем ритма сердца. Далее возбуждение по предсердиям распространяется до атриовентрикулярного узла, расположенного в межпредсердной перегородке правого предсердия, затем по пучку Гисса, его ножкам (правая и левая)и волокнам Пуркинье оно проводится к мускулатуре желудочков. Все три узла связаны между собой межузловыми пучками и анатомически образуют единую систему. Данная система проходит через все сердце, от его вершины до основания. Таким образом, возбуждение охватывает все сердце и вызывает его последовательное сокращение, сначала предсердия, потом желудочки. Самым главным из трех узлов является первый - синусный узел. Он определяет частоту сердечных сокращений в 1 минуту. Сколько импульсов будет образовано в синусном узле, столько раз сердце сократиться за 1 минуту. На характер проявления автоматии влияет содержание солей кальция в миокраде, рН внутренней среды и температура, некоторые гормоны (адреналин, норадреналин и ацетилхолин). В условиях покоя синусный узел вырабатывает 60 – 80 импульсов в минуту, что соответствует 60 – 80 ударам сердца в минуту. Уменьшение ЧСС называется брадикардией, а увеличение – тахикардией. 3. Возбудимость, проводимость и сократимость сердечной мышцы Возбудимость – это способность сердца отвечать на различные внешние и внутренние раздражения переходом из состояния покоя к состоянию активной деятельности (к сокращению). Возбуждение связано с появлением в возбужденном участке отрицательного электрического потенциала – потенциала действия, который распространяется по сердечной мышце, начиная предсердиями и заканчивая основаниями желудочков. Таким образом, передача возбуждения по сердечной мышце обеспечивается таким свойством, как проводимость. Проводимость наблюдается и при передаче возбуждения от первого узла автоматизма ко второму и к третьему. Возбудимость сердечной мышцы может изменяться. Если очередное возбуждение застаёт сердечную мышцу в момент сокращения (систолы), то на него сердце не отвечает - это фаза абсолютной рефрактерности (состояние полной невозбудимости). С началом расслабления возбудимость сердца начинает восстанавливаться и наступает фаза относительной рефрактерности. Поступление в этот момент интенсивного стимула вызывает внеочередное сокращение сердца – экстрасистолу. При этом период, следующий за экстрасистолой, длится больше времени, чем обычно, и называется компенсаторной паузой. После фазы относительной рефрактерности наступает фаза повышенной возбудимости. Это означает, что в этот момент сокращение сердца могут вызвать даже очень слабые импульсы. Период этот непродолжителен и вскоре наступает восстановление нормального уровня возбудимости. Возбуждение сердечной мышцы вызывает её сокращение, т.е. увеличение её напряжения или укорочение длины мышечного волокна. Таким образом, сократимость сердца – это способность сердечной мышцы сократиться в ответ на возбуждение 4. Динамика сокращений сердца, фазы сердечного цикла Безостановочное движение крови по сосудам происходит в результате ритмических сокращений сердца, которые чередуются с его расслаблениями. Сокращение сердечной мышцы называется систолой, а расслабление – диастолой. Время, за которое происходит систола предсердий, систола желудочков и общая пауза – называется сердечным циклом. Во время общей паузы - правое предсердие наполняется кровью из верхней и нижней полой вены, а левое предсердие наполняется кровью из четырех легочных вен. В это время открыты створчатые клапаны и кровь из предсердий течет в желудочки. Полулунные клапаны аорты и легочной артерии - закрыты. Возбуждением синоатриального узла и его распространением по миокарду предсердий начинается систола предсердий, во время которой происходит некоторое добавочное наполнение желудочков кровью. Однако, это наполнение не играет большой роли, поскольку большая часть наполняющей желудочки крови уже поступила. Сокращение предсердий сменяется диастолой и расслаблением. После систолы предсердий начинается систола желудочков. Сокращение желудочков развивается постепенно. Вначале увеличивается напряжение мышечной ткани желудочков, что приводит к увеличению в них давления крови. Для того, чтобы кровь из желудочков не вернулась в предсердия, атриовентрикулярные клапаны закрываются. Полулунные клапаны в это время также закрыты, поскольку давление в желудочках ниже, чем в аорте и легочной артерии. По мере увеличения напряжения мышечной ткани желудочков, увеличивается давление крови в них. Когда величина давления в желудочках превысит давление в аорте и легочной артерии, открываются полулунные клапаны и происходит изгнание крови из желудочков. После изгнания крови из желудочков наступает их диастола. В опустевших желудочках давление становится ниже, чем в сосудах, и для того чтобы кровь не вернулась в сердце закрываются полулунные клапаны. Расслабление желудочков продолжается, давление в них становится еще ниже, и когда величина давления в желудочках станет меньше величины давления в предсердиях откроются створчатые клапаны. После того, как открываются створчатые клапаны, наступает общая пауза. Кровь из предсердий начинает наполнять желудочки и всё повторяется вновь. 5. Электрокардиограмма (ЭКГ) Электрокардиограмма – это метод графической регистрации биотоков, возникающих в сердце при его деятельности. По данным ЭКГ можно судить об автоматизме, возбудимости и проводимости сердца. Для регистрации ЭКГ у человека применяют 3 стандартных отведения. При первом отведении – электроды накладывают на правую и левую руку, при втором – правую руку и левую ногу, при третьем – на левую руку и левую ногу. Помимо стандартных отведений применяют отведения от разных точек грудной клетки. Типичная ЭКГ человека состоит из зубцов. Их обозначают латинскими буквами: Ρ,Q,R,S,T. Три крупных зубца – Р,R,T – обращены вершиной вверх, два мелких – Q, S – направлены вниз. Промежутки между зубцами называют сегментами, совокупность зубца и сегмента – интервалом. Зубец Р – отражает возбуждение предсердий. Комплекс QRS – возбуждение желудочков. Зубец Т – отражает восстановление нормального потенциала мембраны клеток миокарда, т.е. реполяризацию миокарда. Интервал P-Q отражает время движения возбуждения от предсердий к желудочкам. Сегмент S-T – соответствует периоду угасания возбуждения желудочков и началу реполяризации. Интервал Т-Р отражает состояние покоя всей сердечной мышцы (диастола сердца). Интервал R-R – отражает длительность сердечного цикла и зависит от частоты сердечных сокращений. При брадикардии он удлинен, при тахикардии – укорочен. При анализе ЭКГ определяют величину зубцов и длину интервалов между ними (доли секунды). Особенности автоматии сердца проявляются в изменениях частоты и ритма зубцов ЭКГ, характер возбудимости и сократимости — в динамике ритма и высоте зубцов, а особенности проводимости — в продолжительности интервалов. Ритм работы сердца зависит от возраста, пола, массы тела, тренированности. 6. Систолический и минутный объемы крови Основной физиологической функцией сердца является нагнетание крови в сосудистую систему. Количество крови, выбрасываемой желудочком сердца в минуту, называется минутным объемом крови (МОК).Он одинаков для правого и левого желудочков. В состоянии покоя МОК равен в среднем 4,5 - 5,0 л. Левый и правый желудочки при каждом сокращении сердца изгоняют в аорту и легочную артерию около 60 - 80 мл крови. В состоянии покоя этот объем одинаков как для левого, так и для правого желудочков и называется систолическим объемом крови (СО) или ударным объемом. Величина систолического объема зависит от возраста, пола, уровня физического развития, степени тренированности и положении тела. При ритме сердечных сокращений, равных 70-75 в минуту систолический объем равен 65-70 мл крови. Эта величина непостоянна, поскольку МОК увеличивается при мышечной работе и может достигать 20-30 л. У тренированных людей это увеличение происходит в результате увеличения систолического объема сердца, а у нетренированных – за счет частоты сердечных сокращений. Систолический объем возрастает во время мышечной работы. У спортсменов он может увеличиться до 170-190 мл, минутный объем крови — до 30-35 литров, а у не спортсменов систолический объем редко превышает 100-120 мл. 7. Регуляция деятельности сердца Регуляция сердечной деятельности осуществляется следующими механизмами:
Рассмотрим каждый механизм регуляции сердечной деятельности. Механизм саморегуляции сердца Существуют два механизма саморегуляции сократимости сердечной мышцы. Первый механизм саморегуляции основывается на законе сердца Франка-Старлинга: чем сильнее сердце растянуто во время диастолы, тем сильнее оно сокращается во время систолы. Второй механизм саморегуляции связан с действием на сердечную мышцу биологически активных веществ, влияющих на обмен веществ. В частности, адреналин и норадреналин увеличивают вход кальция в клетку в момент развития потенциала действия, вызывая тем самым усиление сердечных сокращений. Регуляция деятельности сердца вегетативной нервной системой. Возбуждение симпатических нервных волокон (медиатор этих волокон - норадреналин) повышает ЧСС, увеличивает силу и мощность сокращения миокарда, усиливает кровоток в коронарных сосудах. Возбуждение парасимпатических нервных волокон (медиатор - ацетилхолин) вызывает обратный эффект: снижает ЧСС, уменьшает силу сердечных сокращений, уменьшает кровоток через коронарные сосуды. Регуляция работы сердца рефлекторным путем. Рефлекторная регуляция сердечной деятельности осуществляется при участии барорецепторов - рецепторов, чувствительных к изменению давления крови в сосудах и хеморецепторов - рецепторов, чувствительных к недостатку в крови кислорода и избытку углекислого газа. Данные рецепторы расположены в трех рефлексогенных зонах: в дуге аорты, в сонных артериях и в стенках полых вен. Повышение давления крови в рефлексогенных зонах вызывает возбуждение барорецепторов, которые посылают импульсы в вегетативную нервную систему. Если в момент возбуждения барорецепторов возбуждена парасимпатическая нервная система, то ритм сердца замедляется, и сила сердечных сокращений ослабевает. А, если возбуждена симпатическая нервная система, то рефлекторно ритм сердца учащается, сила сердечных сокращений увеличивается и повышается артериальное давление. Такая реакция на возбуждение барорецепторов является безусловным рефлексом. При недостатке в крови кислорода или увеличении углекислого газа возбуждаются хеморецепторы и вызывается рефлекторное усиление деятельности сердца, и повышение артериального давления. Такая реакция на возбуждение хеморецепторов, также является безусловным рефлексом. Нервная регуляция сердечной деятельности. Нервные центры, регулирующие сердечную деятельность расположены в: спинном мозге, продолговатом мозге, гипоталамусе, мозжечке и моторной зоне коры больших полушарий. Высшим отделом, регулирующим деятельность сердца является кора головного мозга. Гуморальная регуляция работы сердца связана с выделением в кровь мозговым веществом надпочечников адреналина и норадреналина, которые оказывают на сердце такое же действие, как и симпатические нервные волокна. На сократимость сердца влияет гормон щитовидной железы – тироксин. При его повышении в крови ЧСС увеличивается, а при снижении сократимость миокарда ухудшается. ТЕМА 9 ФИЗИОЛОГИЯ СИСТЕМЫ КРОВООБРАЩЕНИЯ 1. Большой и малый круги кровообращения Кровообращение представляет собой физиологические процессы, обеспечивающие непрерывное движение крови по сосудам благодаря сокращениям сердца. Основные функции кровообращения: - транспорт газов и веществ к тканям; - удаление метаболитов и поврежденных клеток; - обмен тепла в организме. Система кровообращения включает совокупность кровеносных сосудов, которые образуют большой и малый круги. Большойкруг кровообращения начинается от левого желудочка аортой, которая ветвится на многочисленные артерии. По мере ветвления число артерий возрастает, диаметр их уменьшается. Эти артерии снабжают кровью каждый отдельный орган (кожу, мышцы, печень, сердце, легкие, мозг и др.). В толще органов мельчайшие артерии (артериолы) формируют густое сплетение мелких сосудов с тонкими стенками – капиллярную сеть. Именно здесь происходит обмен веществами между клетками и кровью. Сливаясь между собой, капилляры образуют венулы. Венозная сеть сосудов заканчивается двумя большими полыми венами, впадающими в правое предсердие. Венозные сосуды, несущие кровь от кишечника и селезенки ветвятся в печени на ещё одну систему капилляров (портальное кровообращение). Эта система капилляров переходит в печеночные вены, кровь по которым также попадает в полую вену. Двумя полыми венами, впадающими в правое предсердие, заканчивается большой круг кровообращения. Малый круг кровообращения начинается от правого желудочка легочной артерией, которая, разветвляясь, переходит в сосудистые сети легких и заканчивается легочными венами, впадающими в левое предсердие. В итоге оба круга кровообращения замыкаются. Легочная артерия – единственная в организме артерия, по которой из правого желудочка в легкие течет венозная кровь, а легочные вены – единственные вены, по которым из легких течет обогащенная кислородом артериальная кровь. Скорость кругооборота крови – отражает время, за которое частица крови проходит большой и малый круг кровообращения. Это время составляет 23 с. Почти во всех отделах сосудистой системы кровь движется слоями параллельно оси сосуда без перемешивания. Такой кровоток носит ламинарный характер. Слой, прилегающий к стенке сосуда, практически неподвижен, по этому слою скользит второй слой, затем третий и т.д. Форменные элементы крови движутся в середине сосуда. В тех отделах сосудистой системы, где скорость тока крови большая, ламинарный ток превращается в турбулентный (вихревой). В нем слои движутся нерегулярно и смешиваются друг с другом. Турбулентное движение крови наблюдается в желудочках, аорте, в местах разветвлений и сужений сосудов, в участках крутых изгибов сосудов. 2. Типы сосудов По своим функциональным характеристикам сосуды большого и малого кругов кровообращения делятся на следующие группы: 1. Амортизирующие сосуды. К ним относятся аорта, легочная артерия, крупные артерии. Их функция выражается в сглаживании (амортизации) резкого подъема артериального давления во время систолы. За счет эластических свойств этих сосудов создается непрерывный кровоток, как во время систолы, так и диастолы. 2. Резистивные сосуды. К ним относятся средние и мелкие артерии, артериолы, прекапилляры и прекапиллярные сфинктеры (скопление гладкомышечных клеток в начале капилляров, регулирующие число «открытых» капилляров, снабжающих кровью участок тела). Эти сосуды имеют хорошо развитую гладкомышечную стенку, за счет которой просвет сосуда может резко уменьшаться и создавать большое сопротивление кровотоку. 3. Обменные сосуды. К ним относятся капилляры, в которых происходят обмен веществ и газов между кровью и тканевой жидкостью. Обменные сосуды имеют тонкие стенки, состоящие из одного слоя эндотелиальных клеток. 4. Емкостные сосуды — это вены, благодаря своей растяжимости они способны вмещать 70 — 80% всей крови. Их главная функция – служить резервуаром для крови. Вены могут вмещать и выбрасывать большие количества крови, способствуя тем самым её перераспределению в организме. 5. Артериовенозные анастомозы (шунты) — это сосуды, соединяющие артериальную и венозную части сосудистой системы, минуя капиллярную сеть. Они обеспечивают сброс крови из артериаол в венулы и служат для регуляции температуры тела. Их много в сосудистых сплетениях кожи пальцев рук и ног, ушей и носа. 3. Давление, артериальное давление и артериальный пульс При каждом сокращении сердца кровь выбрасывается в артерии под давлением, которое называют кровяным давлением и . Давление крови в аорте и крупных артериях, которое достигается в процессе систолы желудочков, называется систолическим или максимальным и составляет 110 – 120 мм рт. ст. в плечевой артерии здорового человека в возрасте 20 – 40 лет. Давление крови, до которого оно падает в фазу диастолы желудочков, называется диастолическим или минимальным давлением и составляет70 – 80 мм рт. ст. Разность между систолическим и диастолическим давлением, называется пульсовым давлением (40 мм рт. ст.). Повышение артериального давления в сравнении с нормой называется артериальной гипертензией, снижение – артериальной гипотензией. Артериальный пульс - ритмические колебания стенки артерий, возникающие в период систолы. Артериальный пульс отражает состояние сердечно-сосудистой системы и имеет несколько характеристик:
Уровень кровяного давления (мм рт. ст.) зависит от таких факторов: 1. Нагнетающая сила сердца. При каждой систоле и диастоле кровяное давление в артериях колеблется: при систоле - повышается, при диастоле – понижается. 2. Сопротивление сосудов - чем больше сопротивление, тем выше давление крови. Величина сопротивления зависит от длины сосуда, его диаметра и вязкости крови. Чем длиннее сосуды, тем выше сопротивление току крови, поскольку увеличивается трение между кровью и стенками сосудов; чем меньше диаметр сосуда, тем выше сопротивление кровотоку; чем выше вязкость крови, движущийся по сосуду, тем больше её трение о стенки и соответственно больше сопротивление. 3. Объем циркулируемой в сосудах крови.Чем больше объем крови в сосудах, тем больше величина давления. Обильные потери крови приводят к снижению кровяного давления, а переливание больших количеств крови повышает артериальное давление. 4. Тонус стенок сосудов. Чем выше их тонус, тем выше давление, и наоборот. Изменение тонуса стенок сосудов является эффективным механизмом регуляции уровня артериального давления крови. 5. Эмоциональное воздействие. Во время эмоциональных переживаний происходит сужение сосудов и максимальное давление может повышаться на 20 - 40 мм рт.ст. Во время сна давление падает на 15 — 20 мм рт.ст. 6. Положение тела в пространстве. Сосудистая система подчиняется физической величине - сила тяжести. Поэтому давление в сосудах, расположенных ниже сердца, больше чем давление в сосудах, расположенных выше сердца. При горизонтальном положении эти различия нивелируются. Так, в вертикальном положении в сосудах стопы АД составляет до 190 мм рт.ст. В артериях головного мозга АД снижается, составляя 70 мм рт.ст. 4. Давление и движение крови в венах. Микроциркуляция в капиллярах Стенки вен гораздо более растяжимы, чем стенки артерий, поэтому в венах скапливается большое количество крови. Внутренняя поверхность большинства крупных вен снабжена клапанами. Клапаны способствуют току крови к сердцу и препятствуют ее обратному движению. Давление в венах низкое, однако, кровь по ним движется и достигает правого предсердия, этому движению способствует ряд механизмов:
Микроциркуляция в капиллярах Кровеносные капилляры являются самыми тонкими и многочисленными сосудами. Эти сосуды пролегают в межклеточных пространствах, тесно соприкасаясь с клетками органов и тканей организма. Физиологическое значение капилляров состоит в том, что из наполняющей их крови в клетки тканей поступают вода, питательные вещества и кислород, а из клеток в кровь поступают продукты обмена клетки. Они выполняют функции: 1. Участвуют в перераспределении крови в организме в зависимости от его потребностей. 2. Создают условия для обмена веществ между кровью и тканями. 3. Играют компенсаторно-приспособительную роль при воздействии экстремальных факторов среды — переохлаждение, перегревание и др. Кровь течет лишь в «дежурных - открытых» капиллярах. Часть капилляров выключена из кровообращения. В период интенсивной деятельности органов, когда обмен веществ в них усиливается, количество функционирующих капилляров значительно возрастает. 5. Регуляция просвета сосудов Каждая клетка нуждается в кислороде и питательных веществах в количестве, соответствующем её обмену веществ (метаболизму). В связи с этим тканям необходимо поступление определенного количества крови, несущей кислород и питательные вещества, в единицу времени. Эта потребность обеспечивается благодаря поддержанию постоянного уровня артериального давления и непрерывного перераспределения крови между органами и тканями в соответствии с их потребностями. Механизмы, регулирующие диаметр сосудов:
4. сосудистые рефлексы возникают при возбуждении барорецепторов и хеморецепторов кровеносных сосудов. Скопление рецепторов находится в дуге аорты; в области разветвления сонной артерии на внутреннюю и наружную; в легочной артерии. Барорецепторы чувствительны к изменению давления крови в сосудах. Механизм действия барорецепторов: при повышении артериального давления стенки аорты растягиваются, барорецепторы возбуждаются, возбуждение от них поступает в сосудодвигательный центр продолговатого мозга. От него, по эфферентным волокнам, достигают гладких мышц стенок сосудов, напряжение (тонус) в них уменьшается, сосуды расширяются, понижается величины ЧСС и АД. Хеморецепторы чувствительны к наличию углекислого газа СО2 и к недостатку кислорода в крови, а также к наличию в крови угарного газа (СО) и никотина. Такие хеморецепторы находятся в аорте и сонной артерии. Механизм действия хеморецепторов: при изменении химического состава крови, хеморецепторы возбуждаются, возбуждение от них по афферентным нервным волокнам передается к сосудодвигательному центру. Затем, импульс от нервного центра направляется к сосудам и повышает их тонус. В результате сосуды суживаются и давление повышается. Одновременно происходит возбуждение дыхательного центра, которое вызовет изменение частоты и глубины дыхания. 5. гуморальная регуляция осуществляется гормонами мозгового слоя надпочечников, который выделяет адреналин, что приводит к расширению сосудов мозга, коронарных сосудов, сосудов скелетных мышц и бронхов; а также к сужению сосудов кожи, легких, органов пищеварения, почек. Задняя доля гипофиза образует гормон вазопрессин, который суживает сосуды легких и органов пищеварения; расширяет сосуды сердца и мозга. ТЕМА 10 ФИЗИОЛОГИЯ ДЫХАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ 1. Процесс дыхания Для жизнедеятельности человек нуждается в постоянном поступлении к тканям организма кислорода, который используется в биохимических процессах окисления питательных веществ, в результате чего выделяется энергия и образуется двуокись углерода и вода. Дыхание – это совокупность физиологических процессов, обеспечивающих поступление кислорода в организм, использование его тканями и выведение из организма углекислого газа. Процесс дыхания состоит из совокупности последовательных процессов:
Вентиляция легких осуществляется за счет создания разности давления между альвеолярным и атмосферным воздухом: при вдохе давление значительно снижается (за счет расширения грудной полости) и становится меньше атмосферного, поэтому воздух из атмосферы входит в воздухоносные пути и альвеолярное пространство. При выдохе давление вновь выравнивается, т.е. давление в альвеолярном пространстве приближается к атмосферному, что приводит к удалению очередной порции воздуха из легких. Акт вдоха – активный процесс. Расширение грудной полости совершается дыхательными мышцами. При сокращения мышц диафрагмы уплощается ее купол, что приводит к увеличению верхнее - нижнего размера грудной полости. При спокойном вдохе участвуют также наружные межреберные мышцы. При их сокращении поднимаются ребра и отходит грудина, т.е. увеличиваются размеры грудной полости в переднее – заднем и поперечном направлениях. При спокойном вдохе увеличение объема грудной клетки составляет примерно 500 — 600 мл. Движение диафрагмы во время дыхания обусловливает до 80% вентиляции легких. У спортсменов высокой квалификации во время глубокого дыхания купол диафрагмы может смещаться до 10 —12 см. Акт выдоха – пассивный процесс. Как только вдох окончен мышцы грудной клетки расслабляются и она возвращается к своим обычным размерам. При этом объем легких уменьшается, давление в них возрастает, воздух из альвеол устремляется через воздухоносные пути наружу. При форсированном выдохе сокращаются внутренние межреберные мышцы, мышцы брюшной стенки, которые активно уменьшают объем грудной полости и тем самым повышается внутреннее давление, т.е. создают в альвеолах более высокое давление, чем в атмосфере. При спокойном вдохе и выдохе через легкие проходит объем воздуха, называемый дыхательным объемом (ДО), который у взрослого человека составляет примерно 500 мл. Максимальный объем воздуха, который способен дополнительно вдохнуть человек после спокойного вдоха называется резервным объемом вдоха (РОвд). Его величина составляет примерно 1,8 —2,0 л. После спокойного выдоха человек может дополнительно выдохнуть еще определенный объем воздуха, так называемый резервный объем выдоха (РОвыд). Его величина составляет в среднем 1,2 — 1,4 л. Объем воздуха, который остается в легких после максимального выдоха в легких — остаточный объем легких (ОО). Величина остаточного объема составляет 1,2 — 1,5 л. Различают следующие емкости легких: 1) общая емкость легких (ОЕЛ) — объем воздуха, находящегося в легких после максимального вдоха — все четыре объема (ДО+РОвд+РОвыд+ОО), 4 – 6 л; 2) жизненная емкость легких (ЖЕЛ) — максимальный объем воздуха, выдохнутого из легких после максимального вдоха, у мужчин составляет 3,5 — 5,0 л, у женщин — 3,0 —4,0 л. 2. Легочная вентиляция В процессе газообмена между организмом и атмосферным воздухом большое значение имеет вентиляция легких, которая обеспечивает обновление состава альвеолярного газа. Интенсивность вентиляции зависит от глубины и частоты дыхания. Количественным показателем вентиляции легких является минутный объем дыхания. Минутный объем дыхания (МОД) - это объем воздуха, проходящий через легкие за 1 минуту (в покое частота дыхательных движений - примерно 16 в 1 минуту, а объем выдыхаемого воздуха — около 500 мл. Умножив частоту дыхания в 1 минуту на величину дыхательного объема, получим МОД), который в покое составляет в среднем 8 л/мин. В легочном газообмене участвует не весь вентилируемый воздух, а та его часть, которая достигает альвеол. Примерно ⅓ дыхательного объема покоя приходится на вентиляцию так называемого «мертвого пространства». Мертвое пространство - это воздух, который находится в воздухоносных путях (полость рта, носа, глотки, трахеи, бронхов и бронхиол). Он в газообмене не участвует и выполняет следующие функции:
Обмен газов в легких обеспечивает только альвеолярная вентиляция. Объем мертвого пространства практически не влияет на эффективность альвеолярной вентиляции. Повышение (увеличение) легочной вентиляции называется гипервентиляцией, а уменьшение – гиповентиляцией. Гипервентиляция бывает при мышечной работе и происходит за счет увеличения глубины и (или) частоты дыхания. 3. Обмен кислорода и углекислого газа Газообмен, с помощью диффузии, определяется двумя процессами:
Движение кислорода Кислород для того, чтобы перейти из альвеол легких в кровь капилляров, проходит через аэрогематический барьер. Аэрогематический барьер состоит из слоя внешней оболочки (эпителия) альвеол и стенки (эндотелия) капилляра. Альвеолы покрыты сетью капилляров, их стенки тесно соприкасаются друг с другом. Газообмен кислорода между альвеолярным воздухом и кровью происходит благодаря наличию концентрационного градиента О2 между этими средами. Транспорт кислорода начинается в капиллярах легких, где основная масса поступающего в кровь О2 вступает в химическую связь с гемоглобином в эритроцитах. Гемоглобин способен связывать О2 и образовывать оксигемоглобин (НbО2). Контакт крови с альвеолярным воздухом происходит за 0,3 – 0,7 с. За это время происходит полное выравнивание парциальных давлений кислорода. Один грамм гемоглобина связывает 1,36— 1,34 мл О2, а в 100 мл крови содержится 19 — 21 мл О2. Эти показатели определяют кислородную емкость крови.Кислородная емкость крови – это максимальное количество кислорода, которое может содержаться в 100 мл крови. В капиллярных сосудах кислород переходит в клетки тканей и зависит от потребностей клеток организма. Этот процесс определяется такими факторами: концентрация водородных ионов, температура, количество углекислоты. Для того, чтобы проникнуть внутрь клетки, кислород проходит через гематопаренхиматозный барьер. Этот барьер состоит из: мембраны клеток и стенки капилляров. Переход кислорода из крови внутрь клетки возможен вследствие того, что количество кислорода в крови больше, чем количество кислорода в клетке и кислород переходит из области высокого давления в область низкого давления, т.е. из крови в клетку. Кровь, проходя по капиллярам большого круга кровообращения, отдает не весь кислород, который содержит. То количество кислорода (в %) от общего содержания его в артериальной крови, которое получают ткани, называется коэффициентом утилизации кислорода (К ут. О2). Данный коэффициент вычисляют путем определения разности содержания кислорода в артериальной и венозной крови и выражают в процентах. В покое коэффициент утилизации кислорода равен 30 - 40%, при тяжелой мышечной работе потребление кислорода клетками возрастает и достигает 50 - 60%. Углекислый газ, образующийся в тканях, диффундирует в тканевые капилляры через гематопаренхиматозный барьер, откуда переносится венозной кровью в легкие, где переходит в альвеолы и удаляется с выдыхаемым воздухом. Углекислый газ в крови растворяется в плазме крови (≈ 5%), а в эритроцитах химически связывается с другими веществами (95%), образуя угольную кислоту (Н2СО3), соли угольной кислоты (NaHCO3) и связывается с гемоглобином (НbНСО3 - карбогемоглобин). Эритроциты переносят в 3 раза больше СО2, чем плазма. Достигая с кровью легочных капилляров, углекислый газ переходит в свободное состояние. Затем, углекислый газ проходит через аэрогематический барьер и проникает внутрь альвеол. Это проникновение возможно вследствие того, что количество углекислого газа в венозной крови капилляров больше чем в альвеолах, следовательно, давление углекислого газа в крови больше давления углекислого газа в альвеолах. Углекислый газ стремиться переместится из области высокого давления в область давления низкого. |