litceysel.ru
добавить свой файл
1
Лекція


ВІКОВА ФІЗІОЛОГІЯ ДИХАЛЬНОЇ СИСТЕМИ

План


  1. Значення дихання.

  2. Будова органів дихання.

  3. Дихальні рухи.

  4. Легеневі об'єми. Життєва ємність легенів.

  5. Геронтологічні зміни системи дихання.

1. Значення дихання

Дихання — це сукупність процесів, у результаті яких відбуваєть­ся використання організмом кисню і виділення вуглекислого газу. Дихання включає такі процеси: а) обмін повітря між зовнішнім середови­щем і альвеолами легень (легенева вентиляція), б) обмін газів між альвеолярним повітрям і кров'ю (дифузія газів у легенях); в) транс­порт газів кров'ю; г) газообмін між кров'ю, тканинами і клітинами; д) ви­користання кисню клітинами і виділення ними вуглекислого газу (тка­нинне або клітинне дихання).

Крім газообміну, дихання є важливим фактором теплорегуляції. Легені виконують функцію виділення, оскільки через них виводиться вуглекислий газ, аміак і деякі леткі сполуки.

Під час відхаркування разом із слизом видаляються продукти об­міну: сечовина, сечова кислота, солі мінеральних речовин, частинки пилу і мікроорганізми.

Майже всі складні перетворення речовин в організмі відбуваються з обов'язковою участю кисню. Без кисню неможливий обмін речовин, і для збереження життя необхідне постійне надходження кисню.

Дихання, як і кровообіг, надзвичайно важливе для забезпечення гомеостазу організму. Порушення дихання призводить не тільки до зміни газового складу внутрішнього середовища організму, а й до глибо змін у всіх реакціях обміну, в усіх процесах життєдіяльності.

2. Будова органів дихання

До органів дихання входять повітропровідні шляхи (носова по рожнина, носоглотка, гортань, трахея, бронхи) та легені.

Дихальна система починається носовою порожниною, яка ділиться хрящовою перегородкою на дві половинки, кожна з яких ще поділяється носовими раковинами на нижній, середній і верхній носові ходи. У перші дні життя у дітей дихання через ніс утруднене. Носові ходи у дітей вужчі, ніж у дорослих, і формуються до 14-15 років.


Стінки порожнини носа вкриті слизовою оболонкою з миготливим епітелієм, війки якого затримують і виводять слиз і мікроорганізми, які осідають на слиз оболонки. Слизова, оболонка має густу сітку крово­носних судин і капілярів. Кров, що тече по цих судинах, зігріває або охолоджує повітря, яке вдихає людина. Слизова оболонка носової по­рожнини містить рецептори, які сприймають запахи і обумовлюють нюх. Порожнина носа сполучається з порожнинами, які знаходяться в кістках черепа: гайморовою, лобною, клиноподібними пазухами. Повітря, яке надходить у легені через носову порожнину, очищається, зігрівається і знешкоджується. Це не відбувається при диханні через ротову порожнину. Носова порожнина ззаду через отвори — хоани спо­лучається з носоглоткою. У слизові носової порожнини є лейкоцити, які виходять на поверхню слизової оболонки з кровоносних судин. Завдяки фагоцитарній здатності, лейкоцити знищують мікроорганізми, що потрап­ляють у носову порожнину з вдихуваним повітрям. Згубно діє на мікро­організми наявна в складі слизу речовина — лізоцим. Дихальні шляхи у дітей значно вужчі, ніж у дорослих. Це сприяє легшому проникненню інфекції в організм дитини. Під час запальних процесів у носі слизова оболонка набухає, внаслідок чого утворюється або ж і зовсім стає неможливим дихання через ніс, тому діти змушені дихати через рот. А це сприяє охолодженню дихальних шляхів аж до легень і проникненню у них мікроорганізмів та частинок пилу.

Носоглотка — верхня частина глотки. Глотка — м'язова трубка, и яку відкривається порожнина носа, рота і гортані. У носоглотку відкриваються слухові трубки, які сполучають порожнину глотки з порожни­ною середнього вуха.

Носоглотка у дітей широка і коротка, слухова труба знаходиться низько. Захворювання верхніх ди­хальних шляхів нерідко усклад­нюється запаленням середнього вуха, бо інфекція легко проникає в середнє вухо.

У 4-10 річних дітей утво­рюється так звані аденоїдні розро­щення, тобто розрощення лімфа­тичної тканини у ділянці глотки, а також у носі. Крім того, аденоїдні розрощення можуть негативно впливати на загальний стан здоров'я і на працездатність дітей.


Із носоглотки повітря попадає її ротоглотку, а потім у гортань.

Гортань — розташована у передній частині шиї і зовні її час­тину видно як підвищення, яке на­зивається кадиком. Ске­лет гортані утворений кількома хря­щами, сполученими між собою суг­лобами, зв'язками, м'язами. Найбільший з них—щитоподібний хрящ. Зверху вхід у гортань покривається надгортанником, який перешкоджає надходженню їжі в гортань і дихальні шляхи.

Порожнина гортані вкрита слизовою оболонкою з миготливим еп­ітелієм, яка утворює дві пари складок, що затуляють вхід у гортань під час ковтання. Нижня пара складок вкриває голосові зв'язки, простір між якими називається голосовою щілиною. Під час звичайного дихан­ня голосові зв'язки розслаблені і щілина між ними звужується. Видиху­ване повітря, проходячи через вузьку щілину, примушує коливатися голосові зв'язки — виникає звук. Від ступеня натягу голосових зв'язок залежить висота тону і при натягнутих зв'язках звук вищий, при розс­лабленні — нижчий. Крім голосових зв'язок у звукоутворенні беруть участь язик, губи, щоки, порожнина носа, резонатори (глотка та порож­нина рота). У чоловіків голосові зв'язки довші, чим пояснюється більш низький голос.

Гортань у дітей коротша, вужча і найінтенсивніше росте в 1-3 роки життя і в період статевого дозрівання.

У 12-14 років у хлопчиків починає рости кадик на місці сполучен­ня пластинок щитоподібного хряща. Пройшовши гортань, повітря попа­дає в трахею.

Трахея — нижній відділ гортані довжиною 10-13 см, усередині вона вкрита слизовою оболонкою. Трахея складається із 16 - 20 неповних хрящових кілець, з'єднаних між собою зв'язками. Задня стінка трахеї перетинчаста, в ній є гладенькі м'язові волокна, і вона прилягає до стравоходу, що створює сприятливі умови для проходжен­ня їжі по ньому.

На рівні 4-5 грудних хребців трахея поділяється на правий і лівий бронхи, які є головними. Вони входять у ворота відповідної легені, де розподіляються на часткові бронхи. Часткові бронхи в леге­нях розгалужуються на дрібніші сегментарні бронхи, які, в свою чер­гу, дихотомічно (кожний на два) розділяються (до 18-го порядку) до часточкових бронхів (діаметр до 1 мм) і закінчуються кінцевими брон­хіолами (0,3-0,5 мм в діаметрі). Вся система розгалуження бронхів, починаючи від головних і закінчуючи кінцевими бронхіолами, називається бронхіальним деревом.


У новонароджених трахея приблизно 4 см, у 14-15 років — при­близно 7 см. У дітей трахея і бронхи розвиваються поступово. Вони ростуть, в основному, паралельно з ростом тулуба. Просвіт трахей і бронхів у дітей значно вужчий, ніж у дорослих, хрящі їх ще не зміцніли. М'язові еластичні волокна розвинені слабо. Слизова оболонка, що вис­тилає трахею і бронхи, дуже ніжна і багата на кровоносні судини. Тому трахея і бронхи у дітей легше ушкоджуються, ніж у дорослих.

Бронхіоли закінчуються альвеолярними ходами, на стін­ках яких є пухирці — альвеоли, які вкриті густою сіткою крово­носних капілярів, де відбуваєть­ся газообмін. У легенях дорос­лої людини нараховується 300-700 млн. альвеол, з загальною площею поверхні 60-120 м2. Така величезна поверхня забез­печує велику швидкість газо­обміну в легенях. Легені роз­ташовані в грудній порожнині, по боках серця.

Основними структурно-функціональними одиницями легенів є альвеоли. Альвеоли (від лат. alveolus — міхурець) —мікроскопічні міхурці легенів, де відбувається газообмін між кров'ю та вдихуваним повітрям.

У просторі між легенями, який називається середостінням, розміщені трахея, стравохід, зобна залоза, серце, великі судини, лімфатичні вузли і деякі нерви.

Права і ліва легеня неоднакові як за розмірами, так і формою. Пра­ва легеня складається з трьох часток, ліва — з двох. На внутрішній поверхні легень знаходяться ворота легень, через які проходять брон­хи, нерви, легеневі артерії, вени, лімфатичні судини. Кожна легеня вкри­та серозною оболонкою, яка називається плеврою. У плеври є два лис­тки (вісцеральний і парієтальний). Один щільно зрісся з легенями, дру­гий приріс до грудної клітки. Між листками є щілина, заповнена сероз­ною рідиною. Ця рідина зволожує поверхні плеври, обернені одна до одної, і цим зменшує тертя між ними під час дихальних рухів. Повітря в щілині плеври немає, тиск — негативний — нижчий атмосферного на 6-9 мм рт.ст. (0,8-1,2 кПа). Тиск в середині легенів дорівнює атмос­ферному, що забезпечує нормальну функцію легенів: вони не відходять від стінок грудної клітки при вдиху і розтягуються при збільшенні об'є­му грудної клітки. Негативний внутрішньоплевральний тиск сприяє збільшенню дихальної поверхні легенів при вдиху, поверненню крові до серця і, таким чином, покращенню кровообігу та лімфовідтоку.


Легені у дітей розвинені ще недостатньо, альвеоли малі, слабо роз винена в них еластична тканина. Кровонаповнення легень у дітей підви­щене. До 3 років у дітей посилено ростуть легені, кількість альвеол до 8: років досягає кількості альвеол дорослої людини. У віці від 3 до 7 років темпи росту знижуються. Після 12 років енергійно ростуть альвеоли. Об'єм легень до 12 років збільшується в 10 разів, порівняно з об'ємом легенів новонародженого, а до кінця статевого дозрівання — у 20 разів.

3. Дихальні рухи

Дихальний цикл складається з двох фаз: вдиху і видиху. Завдяки актам вдиху і видиху, які здійснюються ритмічно, відбувається обмін газів між атмосферним повітрям і альвеолярним, яке міститься в легеневих міхурцях. Активна роль в акті вдиху належить дихальним м'язам.

Під час вдиху відбувається збільшення грудної клітки, завдяки опусканню діафрагми і підніманню ребер. Діафрагма — утвір, що відмежо­вує грудну порожнину від черевної, має вигляд поперечно-розміщеної куполоподібної м'язово-сухожильної пластинки, краї якої прикріплені до стінок грудної клітки. Опускання діафрагми здійснюється за рахунок скорочення смугастих м'язових волокон. Ребра під час вдиху піднімають­ся догори, передніми кінцями відсувають груднину вперед, що супровод­жується збільшенням грудної порожнини і завдяки скороченню зовнішніх міжреберних м'язів, які прикріплюються косо від ребра до ребра.

У процесі вдиху беруть участь міжхрящові м'язи трахеї, бронхів. Глибокий вдих викликається одночасним скороченням міжреберних м'язів, діафрагми, м'язів грудей і плечового пояса. При цьому перебо­рюється ряд перепон: еластична тяга легень, опір реберних хрящів, маса грудної клітки, що піднімається вгору, опір черевних нутрощів та стінок живота.

Між грудною стінкою і поверхнею легень (між парієтальним і вісце­ральним листками плеври) лежить щілина з негативним тиском. Плев­ральна щілина закрита герметично, тому під час розширення грудної клітки слідом за її стінками ідуть і легені, які завдяки еластичності їх тканини легко розтягуються. В розтягнутих легенях тиск повітря падає нижче від атмосферного. Грудна порожнина герметично закрита і з на­вколишнім середовищем сполучається тільки через дихальні шлях Тому при наявності різниці тиску між атмосферним і легеневим повітрям зовнішнє повітря заходить у легені, тобто відбувається вдих.


Після закінчення вдиху м'язи розслабляються і грудна клітка по­вертається до вихідного положення (видих). Спокійний видих відбуваєть­ся пасивно, без участі м'язів. У глибокому видиху беруть участь м'язи живота, внутрішні міжреберні та інші м'язи. Коли розслабляються м'язи діафрагми, купол її під тиском черевних органів піднімається і стає опуклішим, що зменшує грудну порожнину у вертикальному напрямі. Зменшення розмірів грудної порожнини приводить до зменшення об'єму легень, до збільшення тиску в легенях, внаслідок чого частина повітря виходить з легень назовні, поки тиск повітря в легенях на зрівняється з атмосферним.

У людини у диханні можуть брати участь або м'язи діафрагми, або міжреберні м'язи. У випадку переважання участі міжреберних м'язів кажуть про грудний тип дихання, якщо переважають діафрагмальні м'язи, то таке дихання називається черевним.

У новонароджених переважає діафрагмальне дихання з незначною участю міжреберних м'язів. Діафрагмальний тип дихання зберігається до другої половини першого року життя. В міру розвитку міжреберних м'язів і росту дитини грудна клітка опускається вниз і ребра набирають косого положення. Дихання немовлят стає грудочеревним із перевагою діафрагмального.

У віці від 3 до 7 років у зв'язку з розвитком плечового пояса все більше починає переважати грудний тип дихання і до 7 років він стає виражений. У 7-8 років починаються статеві відмінності в типі дихан­ня: у хлопчиків переважає черевний тип дихання, у дівчаток — грудний.

Доросла людина робить приблизно 15-17 дихальних рухів за хви­лину і за один вдих вдихає приблизно 500 мл повітря. Співвідношення частоти дихання і серцевих скорочень дорівнює 1:4-1:5. При м'язовій роботі дихання збільшується в 2-3 рази. При захворюваннях частота та глибина дихання змінюються.

При глибокому диханні альвеолярне повітря вентилюється на 80-90%, що забезпечує більшу дифузію газів. При неглибокому — більша частина вдихуваного повітря залишається в мертвому просторі — но­соглотці, ротовій порожнині, трахеї, бронхах.


Дихання новонародженої дитини 48-63 дихальних рухів за хвилину, часте, поверхове. У дітей першого року при неспанні — 50-60, під час сну 35—40, у дітей 4-6 років — 23-26 циклів за хвилину, у дітей шкільно­го віку 18-20 разів за хвилину.

4. Легеневі об'єми. Життєва ємність легень

У спокої людина може вдихнути і видихнути приблизно 500 мл по­вітря. Це називають дихальним об'ємом легень. Об'єм дихального повітря у дитини, коли їй 1 місяць, становить — ЗО мл, 1 рік — 70 мл, 6 років — 156 мл, 10 років — 230 мл, 14 років — 300 мл. При посилено­му диханні людина може вдихнути ще приблизно 1500-3000 мл повітря — це додаткове, або резервне, повітря вди­ху. Після спокійного видиху людина може додатково видихнути ще 1300— 1500 мл повітря —резервний об'єм ви­диху.

Найбільша кількість повітря, яку людина може видихнути після глибоко­го вдиху, називається життєвою єм­ністю легень (ЖЄЛ), яка змінюється з віком, залежно від статі, ступеня розвит­ку грудної клітки, дихальних м'язів. Сума об'ємів дихального — 500 мл, додаткового — 1500 мл і резер­вного — 1500 мл повітря становить жит­тєву ємність легень (3500 мл).

Життєва ємність легень у дітей повільно наростає до 7 років, поки відбувається диференціювання легень, і енергійно збільшується у 8-9 років, даючи максимальний приріст у період статевого дозрівання.

З 18 до 35 років життєва ємність легень є максимальною — 3000-6000 мл, а потім з віком зменшується. У жінок ЖЄЛ становить 3000-4500 мл, а в чоловіків — 4000-5500 мл. Здоровий спосіб життя, фізичні тренування значно підвищують життєву ємність легень.

Після максимального глибокого видиху в легенях залишається ще значний об'єм повітря, близько 1200 мл, який називається залишковим об'ємом. Це пов'язано з тим, що завдяки нижчому тиску в плевральній щілині, по відношенню до атмосферного, легені не спадаються і в них завжди міститься повітря. Частина залишкового повітря може вийти з легень лише тоді, коли в плевральну щілину зайде повітря і створиться там атмосферний тиск, що можливе при пошкодженні грудної клітки з обох боків.


Загальна ємність легенів дорівнює сумі значень ЖЄЛ і залишко­вого об'єму.

Крім того, при кожному вдиху приблизно 150 мл повітря залишається в дихальних шляхах — у порожнині носа, глотці, гортані, трахеї та брон­хах. Цей об'єм називають об'ємом повітроносних шляхів, або мер­твим простором, бо він не бере участі в газообміні, а виконує лише бар'єрну функцію. Тут повітря зволожується, зігрівається, звільняється від пилу та мікроорганізмів.


5.Геронтологічні зміни системи дихання.

При старінні відбуваються морфологічні і функціональні зміни у всіх відділах дихальної системи, включаючи грудну клітку, повітреносні шляхи, легеневу паренхіму і судинну систему малого кола кровообігу.

У віці понад 60 років відзначаються дегенеративно-деструктивні зміни кістково-м’язового скелета грудної клітки, що погіршують вентиляцію легень: остеохондроз грудного відділу хребта, зменшення рухливості реброво-хрящових суглобів, переродження міжреберних і діафрагмальних м’язів. Це викликає викривлення (грудний кіфоз) і зниження рухливості грудної клітки, а також зниження сили дихальних м’язів. Грудна клітка набуває бочкоподібної форми з однаковими розмірами з боків і в передньо-задньому напрямку; зменшується її рухливість.

При старінні унаслідок атрофії епітелію і гладких м’язів бронхів порушується їх дренажна функція, внаслідок чого в просвіті бронхів нерідко скупчується слиз, злущений епітелій, які призводять до звуження бронхів та підвищення нееластичного опору. Така ситуація сприяє розвитку застійних процесів у бронхах, атрофії бронхового епітелію, послабленні перистальтики бронхів, пригніченню рефлексу кашлю. Навіть у нормі вміст бронхів виділяється недостатньо.

У паренхімі легенів відбуваються дегенеративні зміни сполучної тканини: за рахунок дегідратації та утворення поперечних зв’язок між колагеновими волокнами легеневої тканини втрачається здатність до розтягування. Зменшується дифузійна здатність легень, яка викликається тим, що у артеріях малого кола розвивається фіброз; у ендотелії капілярів відкладаються жири, знижуючи їх проникність; частина капілярів припиняє функціонувати.


У людей, що ведуть малорухливий спосіб життя, система дихання одна з перших знаходить інволюційні перебудови. Підвищення ригідності грудної клітки, зменшення сили дихальних м’язів і еластичності легенів, погіршення бронхіальної провідності та зниження дифузійної здатності легенів – все це істотно знижує ефективність зовнішнього дихання, що особливо виразно виявляється при фізичному навантаженні.

При старінні змінюються і капіляри, в яких з’являється жироподібна зернистість, вони стають ламкими, порушується проникність, зменшується кількість капілярів, які функціонують. Поряд зі зменшенням серцевого викиду, ці зміни призводять до зменшення кровонаповнення легень. З віком резерви дихання різко зменшуються, про що свідчить зниження максимальної вентиляції легень. Зменшується дихальний та резервний об’єми, життєва ємкість легень, проте з віком збільшується залишковий об’єм, що призводить до порушення газообміну.

Максимальна вентиляція легенів зменшується (із швидкістю 0,6 % за рік), тому виникає задишка. При старінні газообмін підтримується та компенсується зростанням частоти дихання – до 22–24 разів за хвилину. Пристосувальні механізми з віком знижуються, відбувається порушення розподілу вдихуваного повітря через неоднаковий опір у бронхових шляхах, різний ступінь втрати еластичності елементів. З роками насичення артеріальної крові киснем знижується, унаслідок чого розвивається артеріальна гіпоксемія.

У людей віком 40–70 років в артеріальній крові має місце гіпоксемія, часто зустрічаються такі захворювання, як гострий і хронічний бронхіт, пневмонія, рак легень.

В той же час, не дивлячись на вказані вікові зміни, в умовах спокою газообмін у літніх і старих людей підтримується на достатньому рівні.