Внутреннее и внешнее дыхание: описание, показатели и функции

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:

Видео: Механизмы дыхания человека

• 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:

1. Дыхательный объем (ДО). Это количество воздуха, которое человек вдыхает и выдыхает в покое. Норма - от трехсот до семисот миллилитров.
2. Резервный объем вдоха (РОВ). Это воздух, который еще можно добавить в легкие. Например, если после спокойного вдоха попросить человека глубоко вдохнуть.
3. Резервный объем выдоха (РОВд). Это объем воздуха, который покинет легкие, если после обычного выдоха сделать глубокий. Оба показателя составляют около полутора литров.
4. Остаточный объем. Это количество воздуха, которое остается в легких после глубокого выдоха. Его величина - от тысячи до полутора тысяч миллилитров.
5. 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.

Видео: Анатомия (строение глаза)

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:

1. Обструктивный. Одышка появляется на вдохе.
2. Рестриктивный тип. Одышка появляется на выдохе.
3. 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:

1. 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).
2. Брадипное – редкое дыхание. Обычно сочетается с неврологическими заболеваниями, повышением внутричерепного давления, отеком мозга, комой, интоксикацией.
3. 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.
4. 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.