Цикл лекций (основные положения) «физиология и патология системы органов внешнего дыхания, транспорт

Дыхательный цикл состоит

1.1. Анатомо-физиологические особенности воздухоносных путей

Дыхание – это многокомпонентный процесс жизнеобеспечения всех внутренних органов, включающий внешнее дыхание, транспорт газов кровью, обмен газов между кровью и тканями, а также тканевое дыхание. В свою очередь внешнее дыхание включает газообмен между внешней средой и альвеолярным воздухом, а также альвеолярное дыхание – газообмен между альвеолярным воздухом и притекающей к легким кровью (рис.1).

Внешнее дыхание – процесс, регулируемый центральной и периферической вегетативной и соматической нервной системой, носит произвольный и непроизвольный характер, включает акт активного регулируемого вдоха (активную инспирацию), пассивную постинспирацию (расслабление вдыхательной мускулатуры) и активный регулируемый выдох (экспирацию). Вентиляция альвеол обеспечивается за счет чередования вдоха и выдоха. При вдохе в альвеолы поступает насыщенный кислородом воздух, а при выдохе удаляется из альвеол в окружающую среду воздух, насыщенный CO2 и бедный O2. Передвижение воздуха во время вдоха и выдоха по воздухоносным путям обусловлено попеременным расширением и уменьшением размеров грудной клетки за счет последовательного сокращения и расслабления дыхательных мышц грудной клетки (вдыхательных и выдыхательных), а также диафрагмы. Дыхательные мышцы грудной клетки включают инспираторную и экспираторную мускулатуру.

Диафрагма ограничивает снизу грудную полость, состоит из сухожильного центра и мышечных волокон.

Во время вдоха диафрагма уплощается в результате сокращения мышечных волокон, отходящих от внутренней поверхности грудной клетки, а купол диафрагмы сглаживается, открывается реберно-диафрагмальный синус. Участки легких, расположенные в этих синусах, хорошо вентилируются.

К инспираторным мышцам грудной клетки относятся наружные межреберные и внутренние межхрящевые мышцы. В момент вдоха нижележащее ребро поднимается к вышележащему, а грудная клетка поднимается.

Во время выдоха сокращаются экспираторные мышцы, к которым относятся внутренние межреберные. При их сокращении вышележащее ребро подтягивается к нижележащему, а грудная клетка опускается.

Для усиления дыхания в условиях нормы и патологии используется вспомогательная инспираторная и экспираторная мускулатура. К вспомогательным инспираторным мышцам относятся грудинно-ключично-сосцевидная мышца, а также большие и малые грудные, лестничные, зубчатые мышцы. К важнейшим вспомогательным экспираторным мышцам относятся мышцы живота.

В зависимости от того, связано ли расширение грудной клетки преимущественно с поднятием ребер или уплощением диафрагмы, различают реберный (грудной) и брюшной тип дыхания. Тип дыхания в значительной мере зависит от возраста. С возрастом подвижность грудной клетки уменьшается и начинает преобладать брюшной тип дыхания. Брюшное дыхание затрудняется в последние месяцы беременности. Принято считать, что у женщин преобладает грудной тип дыхания, а у мужчин – брюшной. Брюшное дыхание наиболее эффективно, так как при таком дыхании улучшается вентиляция легких и облегчается венозный возврат от брюшной полости к сердцу.

В условиях нормы легкие отделяются от грудной клетки плевральной полостью, находящейся между висцеральным и париетальным листками плевры и заполненной несжимаемой жидкостью (рис.2). Последняя обеспечивает скольжение мешков плевры друг относительно друга. В случаях развития плеврита и скопления жидкости в полости плевры с последующим образованием спаек, вентиляция легких резко затрудняется.

Рис.2. Схема строения органов дыхания

В плевральной полости создается определенной давление, которое на высоте вдоха на 0,6 – 0,8 кПа ниже атмосферного, а в конце выдоха внутриплевральное давление на 0,3-0,5 кПа также ниже атмосферного. Таким образом, в плевральной полости давление постоянно отрицательное, ниже атмосферного. Поступление воздуха, крови или эксудата в плевральную полость называют, соответственно – пневмо-, гемо-, или гидроторакс. При этом поджатые легкие не следуют за сокращением дыхательной мускулатуры, либо их смещение происходит в меньшем объеме. Искусственный односторонний пневмоторакс иногда проводят с диагностической целью, чтобы уменьшить нагрузку на поражённые туберкулезом легкие.

1.2. Роль воздухоносных путей в обеспечении дыхания и недыхательных функций.

Дыхательные пути начинаются с полости носа, включая носоглотку, гортань, трахею, бронхи, бронхиолы и заканчиваются альвеолярными ходами и альвеолами. Внутренняя поверхность дыхательных путей покрыта слизистой оболочкой, которая выстлана мерцательным эпителием, содержит значительное количество желез, выделяющих слизь, а также различные виды рецепторов. Отдельные участки воздухоносных путей отличаются особенностями структуры и функции.

Касаясь роли носового дыхания, необходимо отметить его способность очищать, увлажнять и согревать воздух. При участии реснитчатого эпителия и слизи здесь задерживаются взвешенные в воздухе частицы размером до 4мкм. При носовом дыхании происходит обеззараживание воздуха за счет иммуноглобулинов классов A,G,M, секретируемых или пассивно диффундирующих в слизистую, а также при участии микро- и макрофагов, лизоцима, комплемента, интерферона, содержащихся в слизи.

Слизистая носа и носоглотки содержит значительное количество ирритантных рецепторов, механорецепторов, обонятельных рецепторов, рецепторов болевой чувствительности, являющихся окончаниями обонятельного, тройничного, лицевого, верхнегортанного нервов. С рецепторов слизистой оболочки носа формируются защитные рефлексы в виде чихания и усиленного слизеотделения, а также рефлексы, влияющие на функциональную активность центральной нервной системы, ряда внутренних органов.

С механорецепторов и хеморецепторов слизистой носа и носоглотки возникает афферентная импульсация в ретикулярную формацию ствола мозга, а затем в слюноотделительный, дыхательный, сосудодвигательный центры продолговатого мозга, в гипоталамус. При этом усиливаются неспецифические восходящие активирующие влияния и на кору головного мозга.

Возбуждение рецепторов слизистой носа и носоглотки резко усиливается при развитии воспалительного процесса в верхних дыхательных путях инфекционной или аллергической природы под влиянием медиаторов воспаления и аллергии: гистамина, кининов, лейкотриенов, причем возбуждение ирритантных рецепторов вызывает развитие тахипноэ, спазм дыхательных путей, кашлевой рефлекс, чихание, чувство першения.

Гортань – завершает верхний отдел дыхательных путей и переходит в трахею – начальную часть нижних дыхательных путей. Гортань обеспечивает дыхательную, защитную и речевую функции, в частности регулирует поступление воздуха в нижние дыхательные пути за счет сужения и расширения голосовой щели. Слизистая гортани содержит механорецепторы, ирритантные рецепторы, возбуждение которых при участии верхне- и нижегортанного нервов, языкоглоточного нерва регулирует частоту и глубину дыхательных движений. Кроме дыхательной функции, гортань выполняет защитную, голосовую и речевую функции.

В трахее и бронхах продолжаются процессы усиленного увлажнения, согревания и очищения воздуха. Здесь при участии слизи и мерцательного эпителия задерживаются более мелкие, взвешенные в воздухе частицы размером от 4 мкм до десятых долей мкм, а также происходит инактивация патогенных агентов за счет выделительного фагоцитоза, иммуноглобулинов, лизоцима, лактоферрина, интерферона.

Стенки трахеи и крупных бронхов содержат хрящевые кольца и не спадаются при дыхании, а мышечные волокна, образующие стенку бронха, регулируют просвет бронхов на фоне изменения нервных и гуморальных влияний, а также уровня локально образующихся медиаторов воспаления и аллергии.

Воздухоносные пути (ВП) легких представляют собой ряд дихотомически-делящихся трубок, представленных 23 генерациями В.П.. Первые 16 генераций включают бронхи, бронхиолы и терминальные бронхиолы, выполняющие проводящую функцию для воздуха. Последние 7 генераций состоят из дыхательных бронхов, альвеолярных ходов и альвеолярных мешочков, дающих начало альвеолам. Стенки проводящих воздухоносных бронхов состоят из 3-х основных слоев: внутренней слизистой оболочки, гладкомышечного слоя и внешнего соединительнотканного слоя, содержащего хрящ в больших бронхах. Эпителиальные клетки ВП несут на апикальной поверхности реснички, продвигающие слизь в направлении носоглотки. В свою очередь слизь образуется бокаловидными клетками. Реснитчатый эпителий и бокаловидные клетки формируют мукоцилиарный эскалатор, обеспечивающий очищение ВП (рис.3).

Диаметр просвета воздухоносных путей регулируется при участии холинергических нервных влияний; освобождение ацетилхолина приводит к сокращению гладких мышц воздухоносных путей. В то же время неадренергические, нехолинергические нейроны и нервные волокна за счет высвобождения субстанции Р обеспечивают сокращения гладких мышц воздухоносных путей, а при участии ВИП (вазоактивного интестинального пептида) возникает расслабление гладких мышц воздухоносных путей.

Важная роль в регуляции просвета воздухоносных путей отводится медиаторам воспаления, аллергии: гистамину, гепарину, серотонину, лейкотриенам, факторам активации тромбоцитов, хемотаксиса. В свою очередь эозинофилы в зоне воспаления являются источником таких медиаторов, как главный основной белок, катионный белок, лейкотриены В4,С4 и других, также оказывающих выраженное влияние на просвет воздухоносных путей.

Большинство медиаторов воспаления, вызывающих бронхоспастическое действие, реализуют биологические эффекты при участии специфических рецепторов.

Слизистая трахеи и бронхов является слабой рефлексогенной зоной, несмотря на наличие достаточного количества механо-, хемо- и ирритантных рецепторов. Значительная часть этих рецепторов относится к быстро-адаптирующимся или промежуточным, высокопороговым и, соответственно, низкочувствительным структурам, нефункционирующим в условиях нормы и возбуждающимся лишь при сверхпороговых раздражениях или под влиянием медиаторов воспаления и аллергии, а также при застойных явлениях в малом кругу кровообращения. Импульсация в этих рецепторах распространяется по чувствительным волокнам к центрам n. Vagus, а затем при участии ретикулярной формации ствола мозга к инспираторным и экспираторным бульбарным нейронам, определяя частоту и глубину дыхательных движений, а также развитие кашлевого рефлекса.

Варианты дыхательных паттернов при функциональной незрелости дыхательной системы у человека

Согласно определению, дыхательная система человека объединяет не только легкие, но и малый круг кровообращения, грудную клетку с дыхательной мускулатурой, а также систему регуляции, обладающую многообразием и широтой вариабельности контроля. Каждому человеку присущ только ему свойственный паттерн дыхания. В период бодрствования управление происходит преимущественно произвольным путем через кортико-спинальные тракты. Они несут информацию от переднего мозга и коры больших полушарий к межреберной мускулатуре [2].

Читайте также:  Чем для здоровья вреден майонез

Во время сна, вследствие выключения или ослабления тонического влияния коры на дыхательный центр, дыхание переходит на непроизвольную ступень регуляции. Фаза медленного сна сопровождается снижением частоты дыхания и минутной вентиляции легких. Дыхание, как правило, носит регулярный характер. В фазу быстрого сна усиливается активность нейронов дыхательного центра, в то время как мотонейроны диафрагмального нерва получают тормозные импульсы [4]. В результате создаются условия для появления нестабильности дыхания.

В возрасте до 1 года фаза быстрого сна составляет примерно 60% от общего времени сна. У новорожденных, особенно недоношенных детей, дыхание неравномерно по глубине, амплитуде и частоте. Периодические задержки дыхания являются скорее правилом, чем исключением. Высокая вариабельность объемно-временных параметров внешнего дыхания в этот период свидетельствует о норме, тогда как их снижение предвещает неблагоприятный прогноз.

Целью работы явилось изучение особенностей дыхательного паттерна при функциональной незрелости дыхательной системы у человека в ранний период постнатального онтогенеза.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

В исследование включено 24 ребенка, которые находились на стационарном лечении в отделении патологии новорожденных №4 МУЗ ОДКБ №1 г. Воронежа. Гестационный возраст обследованных 26-40 недель (Ме=34); постконцептуальный возраст — 31-46 недель (Ме=38); масса тела 1100-5439 г. (Ме=2235 г.); длина тела 38-50 см (Ме=47 см). Задержка внутриутробного развития (ЗВУР) 1, 2 и 3 степени наблюдалась у 18, 46 и 36 %% детей соответственно.

Церебральная ишемия диагностировалась в 100% случаев, средней степени тяжести — в подавляющем большинстве (88%). Внутрижелудочковые кровоизлияния (ВЖК) с ликвородинамическими нарушениями и натальная травма шейного отдела позвоночника выявлялись с одинаковой частотой (63% в обоих случаях). Конъюгационная желтуха имела место у 75%; пневмопатия — у 63%, из них синдром дыхательных расстройств (СДР) у 21%. Врожденный порок сердца (ВПС) наблюдался в 25% случаев, в половине из них с обогащением малого круга кровообращения. Всем обследуемым в период дневного сна продолжительностью 90-180 мин проводили динамическую электрокардиографию и реопневмографию («Кардиотехника 04-3Р», ЗАО «ИНКАРТ», Санкт-Петербург). К основным преимуществам этих методов исследования относится возможность непрерывной регистрации ритма сердечной деятельности и дыхательных движений в естественных условиях, не создавая каких бы то ни было дополнительных нагрузок на организм обследуемого.

Во всех случаях мы регистрировали интегральную реопневмограмму с нижних отделов обоих легких. Для этих целей индифферентный электрод перемещали в область 5-го межреберья по средне-подмышечной линии справа, а электрод модифицированного отведения V6 выступал в роли активного (5 межреберье по средне-подмышечной линии слева). Полученные результаты обрабатывали с помощью программного обеспечения «KT Result 247» и статической программы «Statgraphics Plus».

Анализ реопневмограммы заключался в определении характера реопневмографической кривой при регистрации дыхательных движений и их отсутствии. Учитывали суммарное количество, длительность и особенности появления каждой дыхательной паузы. Рутинным способом определяли временные и объемные показатели дыхательного цикла в каждом конкретном случае [3, 5].

Характер реопневмографической кривой у обследованных детей в целом отличался выраженным полиморфизмом, а в каждом конкретном случае был сугубо индивидуален. Последнее замечание в большей степени относится к объемно-временным показателям дыхательного цикла и основному ритму дыхательных движений. Представим наиболее часто встречающиеся паттерны дыхания, которые мы наблюдали при функциональной незрелости дыхательной системы у человека.

К одному из них относится хаотическое (атактическое) дыхание. Для него характерны неравномерные по частоте и амплитуде дыхательные движения (рис. 1). В данном случае частота дыхательных движений составила 81 в 1 мин, амплитуда — 333-2233 мОм. За весь период наблюдения коэффициент вариации, рассчитанный для этих показателей равнялся 22% и 30% соответственно. Вышеописанные колебания объемно-временных параметров дыхательного цикла отражают высокую изменчивость минутного объема дыхания и неравномерную вентиляцию отдельных зон обоих легких.

На реопневмограмме во время сна у детей с ВПС, у ребенка с врожденной гидроцефалией и перенесших ИВЛ мы наблюдали эпизоды относительно монотонного дыхательного ритма (рис. 2). В данном случае, несмотря на небольшие колебания амплитуды дыхательных движений (1100-1967 мОм), наблюдалось математически точное повторение продолжительности инспираторной и экспираторной фаз. Об этом свидетельствуют невысокие значения их коэффициента вариации в исследуемый период времени. Он составил 10% и 16% для инспираторной и экспираторной фазы соответственно. Кроме того, отмечалось исчезновение вставочных вдохов и периодических дыхательных пауз.

Вставочные вдохи — это дыхательные циклы, амплитуда которых превышает обычные в несколько раз, при этом резких изменений вентиляции не происходит [3]. Вставочные вдохи надстраиваются над обычными и представляют собой их вторую фазу. На рис. 3 представлен дыхательный ритм с частотой 63 в 1 мин и глубиной 800-2600 мОм (в среднем 1600 мОм). На его фоне регистрируются повторяющиеся через определенный временной интервал вставочные вдохи с амплитудой 4000-5933 мОм, в среднем 4562 мОм.

Иногда глубокий вдох завершался так называемой «компенсаторной паузой» (рис. 4). При этом мы обратили внимание на различный характер реопневмографической кривой: в одних случаях она имела изоэлектричный вид (рис. 4, 5), в других случаях (и их большинство) — крупно- или мелковолновой вид (рис. 6, 7).

Разбирая реопневмограммы, представленные на рис. 4 и далее целесообразно выделить две фазы: фазу апноэ — собственно остановка дыхания и фазу диспноэ — патологический ритм. В данном случае фаза апноэ представляет собой не что иное как компенсаторную задержку дыхания после глубокого вдоха (первый дыхательный цикл). Он превышает обычные по амплитуде в восемь раз (рис. 4), его экспираторная фаза имеет вогнутый вид. По её завершении возникает поверхностный вдох (амплитуда — 800 мОм) и 5-секундная дыхательная пауза. Следующий за паузой дыхательный цикл начинается с инспираторной фазы. Средняя частота дыхательных движений 51 в 1 мин. На рис. 5 показано периодическое дыхание с апноэ, прерывающее фазу диспноэ (6-9 дыхательных движений) с постепенно увеличивающейся и уменьшающейся амплитудой. Дыхательная пауза представляет собой затянувшийся вдох (3-4 сек), заканчивающийся коротким выдохом. При этом реопневмографическая кривая имеет изоэлектричный вид. Описанные изменения напоминают апнейзис.

Задержка дыхания после вдоха на более продолжительное время (11,5 сек) с коротким выдохом приводится на рис. 6. На фоне хаотического дыхания регистрируется апноэ, при этом реопневмографическая кривая имеет крупноволновой вид. Частота дыхательных движений за весь период наблюдения находилась в пределах 46-78 в 1 мин.

Мы наблюдали ещё один вариант периодического дыхания, при котором апноэ развивалось по окончании экспираторной фазы (рис. 7). По продолжительности (2-4 сек) их можно отнести к физиологическим, однако в данном случае они патологические, так как повторяются на протяжении короткого периода времени. Частота дыхательных движений 23 в 1 мин. В момент их регистрации реопневмографическая кривая имеет мелковолновой вид.

В отдельных случаях встречались ритмы, состоящие из дыхательных циклов П-образной формы (рис. 8). На продолжительном участке реопневмограммы ребенка П., можно видеть чередование дыхательных движений, различающихся по амплитуде и продолжительности экспираторной фазы. Они зависели от наличия или отсутствия задержек дыхания на вдохе, которые в среднем составили 1-2 сек. Частота дыхательных движений 32-63 в 1 мин. Амплитуда дыхания 533-1367 мОм, коэффициент вариации 39%. Регистрируются полиморфные дыхательные циклы: а) с остроконечной вершиной, б) с задержкой дыхания на вдохе, в) с удлинённым выдохом (рис. 8).

Периодическое дыхание с апноэ по типу Чейн-Стокса (рис. 9А и 10А) и Биота (рис. 9Б и 10Б) отмечалось преимущественно у детей с ВЖК, кистами головного мозга и в одном случае у ребенка с лейкомаляцией в правой теменной области. В фазу диспноэ при дыхании Чейн-Стокса (рис. 9А, 10А) происходит быстрое нарастание амплитуды дыхания от поверхностного до максимального и обратно (по типу «крещендо-декрещендо»). При дыхании Биота (рис. 9Б, 10Б) фаза диспноэ отличается ритмичными и одинаковыми по глубине дыхательными движениями. В обоих случаях фаза диспноэ может заканчиваться дыхательной паузой или поверхностными дыхательными движениями.

Фазы апноэ, которые мы регистрировали на протяжении всего периода исследования у ребенка Б. (рис. 9), продолжительностью 6-15 сек и у ребенка Х. (рис. 10), продолжительностью 6-7 сек отличались по характеру реопневмографической кривой. В первом случае она имела волновой вид, во втором — преимущественно изоэлектричный. Суммарная длительность дыхательных пауз составила 34,7 мин и 10,2 мин (23,1% и 8,5 % от периода сна) соответственно.

На среднем графике реопневмограммы ребенка Б (рис. 9Б) и на нижнем графике реопневмограммы ребенка Х. (рис. 10Б) можно видеть дыхательные циклы особой формы, которые мы не наблюдали у взрослых. Они отличаются наличием дополнительных дыхательных движений невысокой амплитуды на протяжении экспираторной фазы после глубокого вдоха. Предположим, что подобный выдох является графическим отображением пуэрильного (шумного) дыхания.

Сделаем акцент на ещё одном варианте периодического дыхания (рис. 9Б, 10А), при котором в фазу апноэ регистрируются поверхностные дыхательные движения. Они представлены дыхательными циклами невысокой амплитуды (в данных случаях от одного до трёх). Кроме того, на рис. 10А (средний и нижний график) отдельные фазы диспноэ состоят из дыхательных циклов с так называемой альтернирующей амплитудой.

Читайте также:  Вертикальная девиация - Глазные синдромы и симптомы

У двух детей при респираторном мониторировании мы наблюдали необычный дыхательный ритм, состоящий из дыхательных циклов с малой амплитудой инспираторной фазы и последующей увеличенной экспираторной фазой, превышающий вышеназванную в несколько раз (рис. 11А). Такой выдох соответствует максимально форсированному, т.е он является активным. После него наступает неполный (незавершенный) вдох. Реопневмограмма с частым повторением описываемого дыхательного паттерна в режиме длительной записи представлена на рис. 11Б (нижний график).

При респираторном мониторировании у новорожденных детей с незрелой дыхательной системой мы наиболее часто сталкивались с хаотическим и периодическим ритмом дыхания. Это закономерно, в силу того, что подобные дыхательные движения являются наиболее древними в онто- и филогенетическом плане. В условиях же незрелости головного мозга, его травматического и гипоксического поражения подобные дыхательные паттерны могут выступать в качестве защитно-приспособительного или охранительного механизма. Известно, что высокая вариабельность паттерна дыхания характерна для тех видов, которые большую часть времени проводят в воде, а его высокая вариабельность у новорожденного — это хороший прогностический критерий [3]. Напротив, монотонное дыхание отражает крайнюю степень истощения нейронов дыхательного центра и является практически неблагоприятным признаком. Появление хаотического дыхания у взрослых свидетельствует о поражении дыхательного центра и наличии очагов в покрышке продолговатого мозга [1].

Согласно литературным данным, все формы нарушения нормального характера дыхания принято называть диспноэ и разделять на две большие группы — ремитирующее или равномерное (волнообразное) и интермитирующее или неравномерное (перемежающееся). К ремитирующим формам диспноэ относят тахипноэ (повышение частоты с уменьшением дыхательного объема), брадипноэ (уменьшение частоты дыхательных движений), полипноэ (увеличение частоты и глубины с увеличением минутного объема дыхания), олигопноэ (уменьшение частоты и глубины с уменьшением минутного объема дыхания).

В своей статье мы в большей мере затронули различные варианты интермитирующего дыхания. По характеру реопневмографической кривой неравномерное дыхание может быть с апноэ или поверхностными дыхательными движениями, в разной степени равномерно чередующееся с фазами диспноэ. В зависимости от амплитуды входящих в него дыхательных циклов оно может именоваться дыханием Чейн-Стокса или дыханием Биота. Для первого из них характерно постепенное увеличение глубины дыхания, тогда как для второго — регулярное на протяжении всей фазы. Если в фазу апноэ регистрируются поверхностные дыхательные движения, то такое дыхание называется «неполный ритм Чейн-Стокса». При альтернирующем патологическом дыхании, когда каждая вторая волна более поверхностная, проводят аналогию с альтернирующим нарушением сердечной деятельности.

Дыхательные движения с задержками на вдохе относятся к апнейстическим. Для апнейзиса характерно нарушение процесса смены вдоха на выдох: вдох, задержка дыхания и короткий выдох. Его возникновение связано с обширным повреждением моста мозга с вовлечением дорсолатеральных отделов покрышки [1]. Полное развитие апнейзиса у человека встречается редко, существуют различные его разновидности. Довольно часто мы наблюдали дыхательные циклы с задержками дыхания на вдохе, которые продолжались от 1-2 до 10 и более секунд.

В фазу апноэ реопневмографическая кривая в разных случаях имела различный характер: преимущественно изоэлектричный или волнообразный. Попытаемся объяснить эти различия. Как известно, дыхание у новорожденных осуществляется диафрагмой и носит характер брюшного [6]. Следовательно электроды, записывающие реопневмограмму с нижних отделов легких одновременно регистрируют и движения диафрагмы. Предположим, что при их отсутствии реопневмографическая кривая носит изоэлектричный характер, тогда как при их наличии — волнообразный. Именно в отсутствии или наличии дыхательных движений грудной и брюшной стенок и состоит одно из главных отличий между центральным и периферическим апноэ (в сочетании с отсутствием ороназального потока).

Одним из доказательств нашего предположения может послужить тот факт, что у детей с преимущественным органическим поражением головного мозга преобладали изоэлектричные дыхательные паузы, а у детей с пневмопатией — они были волнообразными. Следовательно, при анализе динамической реопневмограммы с периодическим дыханием необходимо обращать внимание не только на условия и характер возникновения фазы диспноэ, но и фазы апноэ, а также на её графическое изображение. В заключение необходимо отметить следующее: изучение дыхательных паттернов и их вариантов при функциональной незрелости головного мозга у человека может помочь при изучении и описании особенностей внешнего дыхания в период сна в различных возрастных группах.

  1. Абросимов В.Н. Нарушения регуляции дыхания — М.: Медицина, 1990. — 248 с.
  2. Бреслав И.С., Глебовский В.Д. Регуляция дыхания — Л., 1981. — 280 с.
  3. Бреслав И.С. Паттерны дыхания: Физиология, экстремальные состояния, патология — Л.: «Наука», 1984. — 206 с.
  4. Вейн А.М., Хехт К. Сон человека. Физиология и патология — М.: Медицина, 1989. — 272 с.
  5. Жуковский Л.И., Фринерман Е.А. Основы клинической реографии легких — Т.: «Медицина», 1976. — 276 с.
  6. Кузнецова Т.Д. Возрастные особенности дыхания детей и подростков — М.: «Медицина», 1986. — 128 с.

1.5.2.1. Дыхательная система. Физиология дыхания

Процесс дыхания, поступление кислорода в организм при вдохе и удаление из него углекислого газа и паров воды при выдохе. Строение респираторной системы. Ритмичность и различные типы дыхательного процесса. Регуляция дыхания. Разные способы дыхания.

Для нормального протекания обменных процессов в организме человека и животных в равной мере необходим как постоянный приток кислорода, так и непрерывное удаление углекислого газа, накапливающегося в ходе обмена веществ. Такой процесс называется внешним дыханием.

Таким образом, дыхание – одна из важнейших функций регулирования жизнедеятельности человеческого организма. В организме человека функцию дыхания обеспечивает дыхательная (респираторная система).

В дыхательную систему входят легкие и респираторный тракт (дыхательные пути), который, в свою очередь, включает носовые ходы, гортань, трахею, бронхи, мелкие бронхи и альвеолы (смотри рисунок 1.5.3). Бронхи разветвляются, распространяясь по всему объему легких, и напоминают крону дерева. Поэтому часто трахею и бронхи со всеми ответвлениями называют бронхиальным деревом.

Кислород в составе воздуха через носовые ходы, гортань, трахею и бронхи попадает в легкие. Концы самых мелких бронхов заканчиваются множеством тонкостенных легочных пузырьков – альвеол (смотри рисунок 1.5.3).

Альвеолы – это 500 миллионов пузырьков диаметром 0,2 мм, где происходит переход кислородом в кровь, удаление углекислого газа из крови.

Здесь и происходит газообмен. Кислород из легочных пузырьков проникает в кровь, а углекислый газ из крови – в легочные пузырьки (рисунок 1.5.4).

Рисунок 1.5.4. Легочный пузырек. Газообмен в легких

Важнейший механизм газообмена – это диффузия, при которой молекулы перемещаются из области их высокого скопления в область низкого содержания без затраты энергии (пассивный транспорт). Перенос кислорода из окружающей среды к клеткам производится путем транспорта кислорода в альвеолы, далее в кровь. Таким образом, венозная кровь обогащается кислородом и превращается в артериальную. Поэтому состав выдыхаемого воздуха отличается от состава наружного воздуха: в нем содержится меньше кислорода и больше углекислого газа, чем в наружном, и много водяных паров (смотри рисунок 1.5.4). Кислород связывается с гемоглобином, который содержится в эритроцитах, насыщенная кислородом кровь поступает в сердце и выталкивается в большой круг кровообращения. По нему кровь разносит кислород по всем тканям организма. Поступление кислорода в ткани обеспечивает их оптимальное функционирование, при недостаточном же поступлении наблюдается процесс кислородного голодания (гипоксии).

Недостаточное поступление кислорода может быть обусловлено несколькими причинами как внешними (уменьшение содержания кислорода во вдыхаемом воздухе), так и внутренними (состояние организма в данный момент времени). Пониженное содержание кислорода во вдыхаемом воздухе, так же как и увеличение содержания углекислого газа и других вредных токсических веществ наблюдается в связи с ухудшением экологической обстановки и загрязнением атмосферного воздуха. По данным экологов только 15% горожан проживают на территории с допустимым уровнем загрязнения воздуха, в большинстве же районов содержание углекислого газа увеличено в несколько раз.

При очень многих физиологических состояниях организма (подъем в гору, интенсивная мышечная нагрузка), так же как и при различных патологических процессах (заболевания сердечно-сосудистой, дыхательной и других систем) в организме также может наблюдаться гипоксия.

Природа выработала множество способов, с помощью которых организм приспосабливается к различным условиям существования, в том числе к гипоксии. Так компенсаторной реакцией организма, направленной на дополнительное поступление кислорода и скорейшее выведение избыточного количества углекислого газа из организма является углубление и учащение дыхания. Чем глубже дыхание, тем лучше вентилируются легкие и тем больше кислорода поступает к клеткам тканей.

К примеру, во время мышечной работы усиление вентиляции легких обеспечивает возрастающие потребности организма в кислороде. Если в покое глубина дыхания (объем воздуха, вдыхаемого или выдыхаемого за один вдох или выдох) составляет 0,5 л, то во время напряженной мышечной работы она увеличивается до 2-4 л в 1 минуту. Расширяются кровеносные сосуды легких и дыхательных путей (а также дыхательных мышц), увеличивается скорость тока крови по сосудам внутренних органов. Активируется работа дыхательных нейронов. Кроме того, в мышечной ткани есть особый белок (миоглобин), способный обратимо связывать кислород. 1 г миоглобина может связать примерно до 1,34 мл кислорода. Запасы кислорода в сердце составляют около 0,005 мл кислорода на 1 г ткани и этого количества в условиях полного прекращения доставки кислорода к миокарду может хватить для того, чтобы поддерживать окислительные процессы лишь в течение примерно 3-4 с.

Читайте также:  Салоны красоты с макияжем (Крылатское) часы работы и адреса, макияж в Крылатском - отзывы в каталоге

Миоглобин играет роль кратковременного депо кислорода. В миокарде кислород, связанный с миоглобином, обеспечивает окислительные процессы в тех участках, кровоснабжение которых на короткий срок нарушается.

В начальном периоде интенсивной мышечной нагрузки увеличенные потребности скелетных мышц в кислороде частично удовлетворяются за счет кислорода, высвобождающегося миоглобином. В дальнейшем возрастает мышечный кровоток, и поступление кислорода к мышцам вновь становится адекватным.

Все эти факторы, включая усиление вентиляции легких, компенсируют кислородный “долг”, который наблюдается при физической работе. Естественно, увеличению доставки кислорода к работающим мышцам и удалению углекислого газа способствует согласованное увеличение кровообращения в других системах организма.

Саморегуляция дыхания. Организм осуществляет тонкое регулирование содержания кислорода и углекислого газа в крови, которое остается относительно постоянным, несмотря на колебания количества поступающего кислорода и потребности в нем. Во всех случаях регуляция интенсивности дыхания направлена на конечный приспособительный результат – оптимизацию газового состава внутренней среды организма.

Частота и глубина дыхания регулируются нервной системой – ее центральными (дыхательный центр) и периферическими (вегетативными) звеньями. В дыхательном центре, расположенном в головном мозге, имеются центр вдоха и центр выдоха.

Дыхательный центр представляет совокупность нейронов, расположенных в продолговатом мозге центральной нервной системы.

При нормальном дыхании центр вдоха посылает ритмические сигналы к мышцам груди и диафрагме, стимулируя их сокращение. Ритмические сигналы образуются в результате спонтанного образования электрических импульсов нейронами дыхательного центра.

Сокращение дыхательных мышц приводит к увеличению объема грудной полости, в результате чего воздух входит в легкие. По мере увеличения объема легких возбуждаются рецепторы растяжения, расположенные в стенках легких; они посылают сигналы в мозг – в центр выдоха. Этот центр подавляет активность центра вдоха, и поток импульсных сигналов к дыхательным мышцам прекращается. Мышцы расслабляются, объем грудной полости уменьшается, и воздух из легких вытесняется наружу (смотри рисунок 1.5.5).

Рисунок 1.5.5. Регуляция дыхания

Процесс дыхания, как уже отмечалось, состоит из легочного (внешнего) дыхания, а также транспорта газа кровью и тканевого (внутреннего) дыхания. Если клетки организма начинают интенсивно использовать кислород и выделять много углекислого газа, то в крови повышается концентрация угольной кислоты. Кроме того, увеличивается содержание молочной кислоты в крови за счет усиленного образования ее в мышцах. Данные кислоты стимулируют дыхательный центр, и частота и глубина дыхания увеличиваются. Это еще один уровень регуляции. В стенках крупных сосудов, отходящих от сердца, имеются специальные рецепторы, реагирующие на понижение уровня кислорода в крови. Эти рецепторы также стимулируют дыхательный центр, повышая интенсивность дыхания. Данный принцип автоматической регуляции дыхания лежит в основе бессознательного управления дыханием, что позволяет сохранить правильную работу всех органов и систем независимо от условий, в которых находится организм человека.

Ритмичность дыхательного процесса, различные типы дыхания. В норме дыхание представлено равномерными дыхательными циклами “вдох – выдох” до 12-16 дыхательных движений в минуту. В среднем такой акт дыхания совершается за 4-6 с. Акт вдоха проходит несколько быстрее, чем акт выдоха (соотношение длительности вдоха и выдоха в норме составляет 1:1,1 или 1:1,4). Такой тип дыхания называется эйпноэ (дословно – хорошее дыхание). При разговоре, приеме пищи ритм дыхания временно меняется: периодически могут наступать задержки дыхания на вдохе или на выходе (апноэ). Во время сна также возможно изменение ритма дыхания: в период медленного сна дыхание становится поверхностным и редким, а в период быстрого – углубляется и учащается. При физической нагрузке за счет повышенной потребности в кислороде возрастает частота и глубина дыхания, и, в зависимости от интенсивности работы, частота дыхательных движений может достигать 40 в минуту.

При смехе, вздохе, кашле, разговоре, пении происходят определенные изменения ритма дыхания по сравнению с так называемым нормальным автоматическим дыханием. Из этого следует, что способ и ритм дыхания можно целенаправленно регулировать с помощью сознательного изменения ритма дыхания.

Человек рождается уже с умением использовать лучший способ дыхания. Если проследить как дышит ребенок, становится заметным, что его передняя брюшная стенка постоянно поднимается и опускается, а грудная клетка остается практически неподвижной. Он “дышит” животом – это так называемый диафрагмальный тип дыхания.

Диафрагма – это мышца, разделяющая грудную и брюшную полости.Сокращения данной мышцы способствуют осуществлению дыхательных движений: вдоха и выдоха.

В повседневной жизни человек не задумывается о дыхании и вспоминает о нем, когда по каким-то причинам становится трудно дышать. Например, в течение жизни напряжение мышц спины, верхнего плечевого пояса, неправильная осанка приводят к тому, что человек начинает “дышать” преимущественно только верхними отделами грудной клетки, при этом объем легких задействуется всего лишь на 20%. Попробуйте положить руку на живот и сделать вдох. Заметили, что рука на животе практически не изменила своего положения, а грудная клетка поднялась. При таком типе дыхания человек задействует преимущественно мышцы грудной клетки (грудной тип дыхания) или области ключиц (ключичное дыхание). Однако как при грудном, так и при ключичном дыхании организм снабжается кислородом в недостаточной степени.

Недостаток поступления кислорода может возникнуть также при изменении ритмичности дыхательных движений, то есть изменении процессов смены вдоха и выдоха.

В состоянии покоя кислород относительно интенсивно поглощается миокардом, серым веществом головного мозга (в частности, корой головного мозга), клетками печени и корковым веществом почек; клетки скелетной мускулатуры, селезенка и белое вещество головного мозга потребляют в состоянии покоя меньший объем кислорода, то при физической нагрузке потребление кислорода миокардом увеличивается в 3-4 раза, а работающими скелетными мышцами – более чем в 20-50 раз по сравнению с покоем.

Интенсивное дыхание, состоящее в увеличении скорости дыхания или его глубины (процесс называется гипервентиляцией), приводит к увеличению поступления кислорода через воздухоносные пути. Однако частая гипервентиляция способна обеднить ткани организма кислородом. Частое и глубокое дыхание приводит к уменьшению количества углекислоты в крови (гипокапнии) и защелачиванию крови – респираторному алкалозу.

Подобный эффект прослеживается, если нетренированный человек осуществляет частые и глубокие дыхательные движения в течение короткого времени. Наблюдаются изменения со стороны как центральной нервной системы (возможно появление головокружения, зевоты, мелькания “мушек” перед глазами и даже потери сознания), так и сердечно-сосудистой системы (появляется одышка, боль в сердце и другие признаки). В основе данных клинических проявлений гипервентиляционного синдрома лежат гипокапнические нарушения, приводящие к уменьшению кровоснабжения головного мозга. В норме у спортсменов в покое после гипервентиляции наступает состояние сна.

Следует отметить, что эффекты, возникающие при гипервентиляции, остаются в то же время физиологичными для организма – ведь на любое физическое и психоэмоциональное напряжение организм человека в первую очередь реагирует изменением характера дыхания.

При глубоком, медленном дыхании (брадипноэ) наблюдается гиповентиляционный эффект. Гиповентиляция – поверхностное и замедленное дыхание, в результате которого в крови отмечается понижение содержание кислорода и резкое увеличение содержания углекислого газа (гиперкапния).

Количество кислорода, которое клетки используют для окислительных процессов, зависит от насыщенности крови кислородом и степени проникновения кислорода из капилляров в ткани.Снижение поступления кислорода приводит к кислородному голоданию и к замедлению окислительных процессов в тканях.

В 1931 году доктор Отто Варбург получил Нобелевскую премию в области медицины, открыв одну из возможных причин возникновения рака. Он установил, что возможной причиной этого заболевания является недостаточный доступ кислорода к клетке.

Используя простые рекомендации, а также различные физические упражнения, можно повысить доступ кислорода к тканям.

  • Правильное дыхание, при котором воздух, проходящий через воздухоносные пути, в достаточной степени согревается, увлажняется и очищается – это спокойное, ровное, ритмичное, достаточной глубины.
  • Во время ходьбы или выполнения физических упражнений следует не только сохранять ритмичность дыхания, но и правильно сочетать ее с ритмом движения (вдох на 2-3 шага, выдох на 3-4 шага).
  • Важно помнить, что потеря ритмичности дыхания приводит к нарушению газообмена в легких, утомлению и развитию других клинических признаков недостатка кислорода.
  • При нарушении акта дыхания уменьшается приток крови к тканям и понижается насыщение ее кислородом.

Необходимо помнить, что физические упражнения способствуют укреплению дыхательной мускулатуры и усиливают вентиляцию легких. Таким образом, от правильного дыхания в значительной мере зависит здоровье человека.

Ссылка на основную публикацию
Цефалический индекс что это такое, формы черепа плода (мезоцефалическая, брахицефалическая, долихоце
Несколько слов о норме и патологии. Малыш на приеме у невролога: форма и размер черепа новорожденного Своеобразие патогенеза, особенности клинических...
Цервикобрахиалгия Лечение Киев Центр лечения цервикобрахиалгии МАНУАЛ-ДЕЛЮКС в Киеве
Цервикобрахиалгия что за болезнь Цервикобрахиалгия (шейно-плечевой синдром) — это болевой синдром, локализующийся в шейном отделе позвоночника и иррадиирующий в руки,...
Церебральная ишемия у новорожденных симптомы заболевания и методы его лечения ВКонтакте
Симптомы и последствия церебральной ишемии у детей Хроническая церебральная ишемия ⇩ Симптоматика церебральной ишемии ⇩ Степень развития церебральной ишемии ⇩...
Цефиксим Экспресс инструкция по применению показания, противопоказания, побочное действие – описание
Супракс® (капсулы, 400 мг) Инструкция русский қазақша Торговое название Супракс® Международное непатентованное название Лекарственная форма Состав Одна капсула содержит активное...
Adblock detector