Длительность вдоха у взрослого человека составляет 0,9-4,7 с, длительность выдоха - 1,2-6 с. Дыхательная пауза - непостоянная составная часть дыхательного цикла. Она различна по величине и даже может отсутствовать.
Дыхательные движения совершаются с определённым ритмом и частотой, которые определяют по числу экскурсий грудной клетки в минуту. У взрослого человека частота дыхательных движений составляет 12-18 в минуту. У детей дыхание поверхностное и поэтому более частое, чем у взрослых. Так, у новорождённого частота дыхания около 60 в минуту, у 5-летнего ребёнка 25 в минуту. В любом возрасте частота дыхательных движений меньше количества сердечных сокращений в 4-5 раз.
Механизмы вдоха и выдоха
Вдох (инспирация) совершается вследствие увеличения объёма грудной клетки в трёх направлениях - вертикальном, сагиттальном (переднезаднем) и фронтальном. Изменение размеров грудной полости происходит за счёт сокращения дыхательных мышц - межрёберных и диафрагмы, импульсы к которым посылает дыхательный центр. К вспомогательным мышцам вдоха, которые помогают при одышке, относят все мышцы, начинающиеся от черепа, позвоночника и костей плечевого пояса, способные поднять рёбра. Главные из них: большие и малые грудные, лестничные, грудиноключично-сосцевидные и передние зубчатые.
В зависимости от преимущественного участия в акте вдоха мышц грудной клетки и диафрагмы различают грудной или рёберный и брюшной или диафрагмальный тип дыхания. У мужчин преобладает брюшной тип дыхания, у женщин - грудной.
При вдохе лёгкие пассивно следуют за увеличивающейся в размерах грудной клеткой. Дыхательная поверхность лёгких увеличивается, а давление в них снижается ниже атмосферного на 2 мм рт.ст. Это способствует поступлению воздуха в лёгкие. Во время вдоха увеличивается объём плевральной полости: давление в ней снижается и становится отрицательным (на 9 мм рт.ст. ниже атмосферного). Во время вдоха преодолевается эластическая тяга лёгких. Быстрому выравниванию давления в лёгких препятствует голосовая щель, так как в этом месте воздухопроводящие пути сужены. Только на высоте вдоха происходит полное заполнение воздухом расширенных альвеол.
Выдох (экспирация) происходит в результате расслабления наружных межрёберных мышц, опускания рёбер и поднятия купола диафрагмы. При этом грудная клетка возвращается в исходное положение, и дыхательная поверхность лёгких уменьшается. К важнейшим вспомогательным мышцам выдоха относят мышцы живота, оттягивающие рёбра вниз и сдавливающие органы брюшной полости, которые вслед за диафрагмой поднимаются вверх. Сужение воздухоносных путей в области голосовой щели обусловливает медленный выход воздуха из лёгких. В начале фазы выдоха давление в лёгких становится на 3-4 мм рт.ст. выше атмосферного, что облегчает выход воздуха из них в окружающую среду. Уменьшению объёма лёгких помогает их эластическая тяга.
Лёгочные объёмы
Для исследования функционального состояния аппарата внешнего дыхания широко используют определение лёгочных объёмов с помощью специальных приборов - спирометра и спирографа. Спирографический метод позволяет графически (в виде кривой) регистрировать величины лёгочных объёмов (рис. 6).
• Дыхательный объём. В состоянии покоя человек вдыхает и выдыхает около 500 мл (300-600 мл) воздуха - это дыхательный объём. Следует иметь в виду, что не весь объём вдыхаемого воздуха (500 мл) достигает альвеол. Часть его (140-150 мл) остаётся в мёртвом пространстве - в дыхательных путях. Таким образом, при спокойном дыхании в альвеолы попадает не 500 мл воздуха, а 350 мл.
• Резервные объёмы вдоха и выдоха. После спокойного вдоха человек может вдохнуть ещё 1500-2000 мл - резервный объём вдоха, а после спокойного выдоха может выдохнуть ещё 1500 мл - резервный объём выдоха.
• Жизненная ёмкость лёгких - совокупность дыхательного объма, резервных объёмов вдоха и выдоха. Это тот объём воздуха, который может максимально вдохнуть человек после максимального выдоха. Для взрослого здорового мужчины жизненная ёмкость лёгких в среднем составляет 4000-5000 мл.
Рис. 6. Дыхательные движения и легочные объемы.
1 - дыхательный объем в покое;
2 - резервный объем вдоха;
3 - резервный объем выдоха;
4 - остаточный воздух; 5 - воздух вредного пространства; 6 - дыхательный объем при форсированном дыхании; 7 - жизненная емкость легких.
• Остаточный объём. После максимально глубокого выдоха лёгкие не освобождаются полностью от всего воздуха - в них остается 1000-1500 мл воздуха - это остаточный объём.
• Общая ёмкость лёгких состоит из жизненной ёмкости лёгких и остаточного объёма воздуха.
Резервы внешнего дыхания, обеспечивающие вентиляцию лёгких, велики. Так, в покое частота дыхательных движений человека составляет 16-20 в минуту, дыхательный объём лёгких - 0,5 л.
