Анатомо-физиологические особенности органов дыхания

Дыхательная система объединяет органы, выполняющие воздухо-проводящую функцию (полость носа, носоглотка, гортань, трахеи, бронхи) и дыхательную, или газообменную функцию (легкие) (рис. 1).

Основная функция органов дыхания – обеспечение газообмена между воздухом и кровью за счет диффузии О₂ и СО₂через стенки легочных альвеол и окружающих их кровеносных капилляров. Наряду с этим органы дыхания участвуют в голосообразовании, водно-солевом и липидном обмене веществ и иммунной защите.

В воздухоносных путях происходит очищение, увлажнение, согревание вдыхаемого воздуха, а также ретенция (восприятие) обонятельных, температурных и механических раздражений.

 

Рисунок 1 – Органы дыхания (схема).

1 – полость носа; 2 – полость рта; 3 – глотка; 4 – гортань; 5 – трахея; 6 – бронхи; 7 – легкие

 

Нос – начальный отдел дыхательной системы. Выделяют наружный нос и полость носа.

Наружный нос имеет корень, спинку, верхушку и крылья носа.

Полость носа –формируется наружным носом и костями лицевого черепа. Воздух, проходя черезполость носа, очищается от пыли, увлажняется, согревается или охлаждается.

Входными отверстиями в носовую полость являются ноздри. Носовая полость разделена на две почти симметричные половины перегородкой носа. Кзади полость носа открывается парными хоанами, в носоглотку.

В каждой половине носа выделяют преддверие полости носа. Оно покрыто изнутри переходящей через ноздри кожей наружного носа, содержащей потовые, сальные железы и жесткие волосы – вибриссы, задерживающие пылевые частицы.

Полость носа выстлана изнутри слизистой оболочкой, в которой выделяют две части: дыхательную и обонятельную.

В области нижней раковины слизистая оболочка и подслизистая основа богаты венозными сосудами, которые образуют пещеристые венозные сплетения. Их наличие способствует, с одной стороны, согреванию вдыхаемого воздуха, с другой – может являться причиной носовых кровотечений.

Гортань – является не только каналом для прохождения воздуха, но и одновременно функционируети как голосовой аппарат. Оно имеет хорошо выражаемый хрящевой скелет и многочисленные мышцы, приводящие его в движение. Гортань расположена на передней поверхности шеи, выступая на уровне 4-6-го шейных позвонков. При помощи подъязычно-щитовидной мембраны гортань соединяется с подъязычной костью и поэтому следует за её движениями, опускаясь и поднимаясь (например, при глотании).

К хрящам гортани относятся 3 непарных и 3 парных. К непарным относятся щитовидный хрящ, перстневидный хрящ и надгортанник, к парным – черпаловидный, рожковидный и клиновидный хрящ. Все они имеют различное строение. Надгортанник, как и мелкие хрящи (рожковидный и клиновидный), построены из эластичного хряща, в то время как щитовидный, перстневидный и черпаловидный - из гиалинового.

Наиболее крупным хрящом гортани является щитовидный. Он состоит из 2-ух пластинок четырехугольной формы, которые спереди сходятся почти под прямым углом и образуют хорошо выраженный выступ гортани. Щитовидный хрящ имеет верхние и нижние рожки, которыми соединяются сверху при помощи связки с подъязычной костью, а снизу при помощи сустава - с перстневидным хрящом. У мужчин щитовидный хрящ более развит, чем у женщин, что обуславливает и большую длину голосовых связок у мужчин.

Перстневидный хрящ подвижно соединен с черпаловидными хрящами и с щитовидным хрящом, а также при помощи перстнетрахеальной связки – нижележащим первым кольцам трахеи. Перстневидный хрящ имеет на верхнем крае пластинки суставные поверхности для соединения с черпаловидными хрящами.

Надгортанник в верхнем своем отделе образует расширения, а книзу суживается. Форму его обычно сращивают с формой листа

Черпаловидный хрящ –имеет форму трёх границ пирамиды. У него различают верхушку, которая соединяется с рожковым хрящом, основание, которое соединяется с суставной поверхностью перстневидного хряща, и три стороны.

Медиальная поверхность одного хряща обращение в сторону другого. В области основания хрящ имеет два отростка. Из них один, направлен кпереди, носит название голосовой отросток и служит местом прикрепления голосовой связки, другой называется мышечным и обращен кнаружи и несколько кзади, являясь местом прикрепления мышц.

Рожковидный хрящ имеет коническую форму и своим основанием располагается на вершине черпаловидного хряща

Клиновидный хрящ удлиненной формы находится в складке слизистой оболочки, тянущейся от черпаловидного хряща к надгортаннику.

С внутренней поверхности гортань выстлана слизистой оболочкой, которая содержит мелкие скопления лимфоидной ткани и железы, вырабатывающая слизь. Поверхностный слой слизистой оболочки покрыт многорядным мерцательным эпителием.

Те пучки соединительной ткани, которые тянуться от щитовидного хряща к голосовому отростку черпаловидного хряща, входят в состав голосовой связки. Она покрыта слизистой оболочкой, образующей здесь голосовую связку. Выше её находится складка преддверия, слизистая которой покрывает одноименную связку. Она имеет небольшое количество эластичных волокон. Между этими складками расположено углубление – желудочек гортани (резонирующая функция). Между правой и левой голосовыми складками находится голосовая щель.

Функции гортани – голосообразование, участвует в акте глотания. Вход в гортань закрывается в результате того, что надгортанник отклоняется кзади под влиянием давления на него языка и отчасти за счет сокращения черпалонадгортанных мышц.

На уровне VI-VII шейных позвонков гортань переходит в дыхательное горло – трахею. Не спадающая трубка длиной 11-13 см. В ней различают 2 части: шейную и грудную. Позади трахеи на шее и в грудной полости располагается пищевод, впереди – щитовидная и вилочковая железа, а также дуга аорты и её ветви.

На уровне IV-V грудных позвонков трахея делится на две крупных главных бронха. Место деления называют бифуркация трахеи. Правый бронх короче и шире, чем левый. Он является как бы продолжение трахеи.

Основу трахеи составляют 16-20 гиалиновых хрящевых полуколец, соединяющихся между собой кольцевыми связками. Свободные задние концы этих хрящей соединены пучками гладкомышечных клеток и соединительнотканными пластинками, образующими сзади мягкую перепончатую стенку трахеи.

Внутренняя поверхность трахеи и бронхов выстлана слизистой оболочкой, рыхло соединенной с помощью подслизистой основы с хрящами. Она лишена складок, покрыта многорядным призматическим решетчатым эпителием, содержащим большое количество слизистых бокаловидных клеток и лимфоидных узелков. В подслизистой основе находится смешанные серозно-слизистые трахеальные железы.

Легкие – парный орган дыхательной системы, который насыщает кислородом кровь и выводит углекислый газ.

Правое и левое легкие расположены в грудной полости по бокам средостения. По форме они напоминают усеченный конус. Правое легкое короче и толще, чем левое. На легком различают три поверхности: реберную, обращенную к ребрам, медианную, обращенную в сторону средостения, диафрагмальную, обращенную вниз. Легкое имеет верхушку и основание. На медиальной поверхности легкого находятся ворота представляющие собой углубление, через которое проходят: бронх, кровеносные и лимфатические сосуды и нервы. Все это составляет корень легкого. Здесь же находятся лимфатические узлы в большом количестве. Легкие делятся щелями на доли: правое – косой и горизонтальной щелями на верхнюю, среднюю и нижнюю доли, а левое – косой щелью на верхнюю нижнюю доли. Доли подразделяются на бронхолегочные сегменты (11 справа и 10 слева), в каждый из которых входит сегментарный бронх (разветвление долевого бронха) и соответствующая ветвь легочной артерии. Бронхи делятся дихотомически на всё более и более мелкие, образуя бронхиальное дерево. Сегменты легкого состоят из долек (первичных) (рис. 2).

Рисунок 2 – Долька легкого (схема).

1 – бронхиола; 2 – терминальная бронхиола; 3 – дыхательная бронхиола; 4 – альвеолярные ходы; 5 – альвеолярные мешочки; 6 – альвеолы легкого.

 

Дольки, граничащие с наружной поверхностью легкого, имеют пирамидальную форму с верхушкой, обращенной внутрь дольки; находящиеся более глубоко – форму многогранника. Дольки легких отделены друг от друга прослойками соединительной ткани. Войдя в дольку, внутридольковые ветви сегментарных бронхов многократно ветвятся и переходят в терминальные (концевые) бронхиолы, каждая из которых служит началом ацинуса (вторая долька). Это структурно-функциональная единица легкого. Он представляет собой систему альвеол, осуществляющих газообмен между кровью и воздухом. Альвеолярное дерево начинается дыхательной бронхиолой (альвеолярной, респираторной), которая делится дихотомически 2-3 раза и переходит в альвеолярные ходы, а каждый из них на два альвеолярных мешочка. Стенки альвеолярных ходов и мешочков образованы несколькими десятками альвеол, общее количество их у взрослого человека достигает в среднем 300-350 млн., а площадь поверхности всех альвеол составляет 80-120 м ².

Стенки альвеол выстланы однослойным плоским эпителием. Поверхность эпителия покрыта сурфактантом – веществом липопротеиновой природы, основная функция которого состоит в поддержании поверхностного натяжения альвеолы, её способности к увеличению объёма при вдохе и противодействию спадению при выдохе. Сурфактант препятствует пропотеванию жидкости в просвет альвеол и обладает бактерицидными свойствами. Под эпителием в тонких соединительнотканных перегородках залегают многочисленные кровеносные капилляры, образующие вместе с эпителиоцитами, барьер между кровью и воздухом (аэрогематический барьер) толщиной 0,5 мкм, не препятствующий обмену газов и выделению водяных паров. Снаружи легкие покрыты плеврой. Плевра представляет собой тонкую гладкую и влажную, богатую эластическими волокнами серозную оболочку, окружающую каждое легкое. Различают висцеральную плевру, плотно сращенную с тканью легкого, и париетальную плевру, выстилающей изнутри стенки грудной полости. В области корня лёгкого висцеральная плевра переходит в париетальную.

Париетальная плевра разделяется на реберную, диафрагмальную и медиастинальную. Реберная покрывает ребра, диафрагмальная – диафрагму, а медиастинальная – средостение. В целом вокруг каждого лёгкого образуется герметически замкнутая плевральная полость, содержащая небольшое количество серозной жидкости, облегчающей дыхательные движения лёгких; при верхней или нижней части лёгких увлажненная висцеральная плевра свободно скользит по внутренней поверхности париетальной плевры. Вместе перехода реберной плевры в диафрагмальную образуется реберно-диафрагмальный синус – запасное пространство для лёгки, при их расширении, в котором может скапливаться плевральная жидкость при нарушении процессов её образования и всасывания – гемоторакс, пневмоторакс, гидроторакс.

Средостение – комплекс органов расположенных между правым и левым листками медиастинальной плевры Условной плоскостью, проходящей поперечно через место деления трахеи, средостение подразделяется на переднее и заднее. Переднее состоит из верхнего и нижнего отделов. Верхний образован вилочковой железой (тимусом), крупными сосудами (верхней полой веной, выходящей частью и дугой аорты) и нервами, а нижний – сердцем. Заднее средостение составлено пищеводом, сопровождающими его блуждающими нервами грудной частью аорты, грудным лимфатическим протоком, лимфатическим стволом с отходящими от него большими и малыми чревными нервами, непарной и полунепарной венами. Здесь имеются и лимфатические узлы.

Физиологическая роль легких заключается, прежде всего, в обеспечении дыхания. Каждой клетке организма требуется непрерывное поступление кислорода. Частота дыханий составляет 16-20 в минуту. Она увеличивается при физической нагрузке.

Дыхание регулируется дыхательным центром, который расположен в продолговатом мозге. Существует также гуморальная регуляция, которая осуществляется воздействием на дыхательный центр изменений газового состава крови и температуры: дыхание учащается при недостатке кислорода и избытке углекислоты, увеличенной кислотности крови, повышении температуры.

Акт дыхания состоит из вдоха и выдоха. При вдохе грудная клетка расширяется за счет сокращения дыхательных мышц и диафрагмы. Выдох же происходит при спадении грудной клетки и подъема диафрагмы. При вдохе окружность груди увеличена, при выдохе уменьшается. Для оценки дыхательной функции важно знать не только число дыханий в минуту, но и объем вдыхаемого и выдыхаемого.

Человек в состоянии покоя вдыхает и выдыхает около 500 мл воздуха. Этот объем воздуха называется дыхательным. Если после спокойного вдоха сделать усиленный дополнительный вдох, то в легкие может поступить еще 1500 мл воздуха. Такой объем называют резервным объемом вдоха. После спокойного выдоха при максимальном напряжении дыхательных мышц можно выдохнуть еще 1500 мл воздуха. Этот объем носит название резервного объема выдоха. После максимального выдоха в легких остается около 1200 мл воздуха – остаточный объем. Сумма резервного объема выдоха и остаточного объема составляет около 250 мл воздуха – функциональную остаточную емкость легких (альвеолярный воздух). Жизненная емкость легких – это в сумме дыхательный объем воздуха, резервный объем вдоха и резервный объем выдоха (500 + 1500 + 1500).

Жизненную емкость легких и объем легочного воздуха измеряют при помощи специального прибора – спирометра (или спирографа).