Вдох как происходит: Дыхательные движения — урок. Биология, 8 класс.

Содержание

Вдох-выдох

Наша дыхательная система — эволюционный шедевр: один из самых эффективных способов доставить воздух в организм, извлечь из него кислород и отдать обратно. Она позволяет нам расти большими, чему очень завидуют насекомые. Она тонко регулируется, подстраиваясь под состояние организма, самостоятельно очищается и защищается от разных напастей. А еще она устроена так, чтобы даже самые забывчивые из нас никогда не забывали дышать. Словом, чудо из чудес — и стоило бы получше заботиться о таком подарке природы. Но мы живем в городах, вдыхаем то, чего не следовало бы, и вообще толком не знаем, как с этой системой правильно обращаться.

Это продолжение проекта «Когда рассеется дым», посвященного концепции снижения вреда от табакокурения, никотину, этическим, биохимическим и антропологическим аспектам практик курения и многому другому. Проект подготовлен при поддержке аффилированных компаний «Филип Моррис Интернэшнл» в России.

Мнение авторов статей может не совпадать с позицией компании.

Социальные антропологи давно предупреждают: использовать для описания человеческого тела метафору машины не только не оригинально, но и опасно. Механистические описания органов и их систем были чем-то новым и могли удивить на заре эпохи Просвещения, но давно надоели и даже тормозят развитие медицины.

Но изобрести что-то новое сложно, а механицизм помогает, по крайней мере, усвоить азы анатомии и физиологии: сердце — насос, нервная система — проводка и центр управления, пищеварение — двигатель внутреннего сгорания, а дыхательная система — это система подачи окислителя. И пока философы борются с опасными концепциями, мы продолжаем их использовать — хотя бы потому, что к машинам бывают инструкции.

А кому не хочется получить инструкцию к собственному телу?

История изобретения

Наши легкие — часть системы подачи окислителя, очень современной и продвинутой. Первые ее варианты устроены проще и дают намного меньше возможностей.

Одноклеточные и простейшие организмы поглощают окислитель через всю поверхность тела за счет диффузии растворенного в воде кислорода. Это просто, но накладывает на организм ограничения.

Во-первых, проницаемые для окислителя мембраны нужно постоянно смачивать — а значит, жить можно только в воде. Во-вторых, диффузия не может перенести окислитель глубоко внутрь тела, поэтому тем, кто довольствуется этим вариантом подачи кислорода, сложно вырасти очень большими и сложными: все важное должно быть на поверхности.

Первое чудесное изобретение эволюции, которое позволило обойти эти ограничения, — это кровь. Она доставляет кислород к тканям и органам, расположенным в глубине тела. Из всех версий этого изобретения природы мы, млекопитающие, пользуемся передовой — кровью, в которой перенос кислорода осуществляется за счет дыхательного фермента на основе железа. Другая версия белка-транспортера, на медной основе, работает в крови моллюсков — например, крабов и осьминогов.

Но и тем, у кого, в отличие от одноклеточных и медуз, есть кровь, нужна большая поверхность контакта с внешней средой — разница только в том, что теперь поверхность должна сообщаться не со всеми тканями тела, а только с кровью. Рыбы решили эту проблему, отрастив тонкие пластинки, усеянные капиллярами — жабры. Сухопутные животные пошли дальше и спрятали обильно кровоснабжаемые поверхности внутри тела, защитив их от высыхания. Так появились легкие — уникальная система, позволяющая прекрасно жить вдали от воды.

Из последних эволюционных апгрейдов легких мы пользуемся:

  • ячеистой структурой. Она многократно увеличивает площадь легких: до 100-140 м2 у взрослого человека на глубоком вдохе. Это площадь хорошей трехкомнатной квартиры — для сравнения, кожа, которую традиционно называют самым большим органом, имеет площадь полутораспальной кровати.

  • разветвленными бронхами. Легкие сообщаются с атмосферой через дыхательные пути, которые могут быть более или менее разветвленными — в зависимости от того, какая им доступна площадь. У змей, например, места мало, и ветвления бронхов нет — у некоторых из них весь газообмен вообще умещается в одном выросте трахеи. А у людей грудные клетки широкие, и бронхам есть где ветвиться.

  • диафрагмой. Эта мышца есть у млекопитающих, и ни у кого больше. В отсутствие диафрагмы вдох получается за счет расслабления грудных мышц, а выдох — при их сжатии и сокращении объема грудной клетки. С диафрагмой все наоборот: мы сокращаем ее на вдохе и расслабляем на выдохе. Все животные, кроме млекопитающих, обходятся без диафрагмы, и у птиц дышать получается даже эффективнее. Но наличие диафрагмы дает некоторые преимущества, в частности, возможность эффективно очищать легкие за счет кашля (см. следующий пункт).

  • протоколами очищения. Нежелательные вещества и частицы можно выгнать из легких. Для этого нужно создать в легких большое давление, на время закрыть выход, а потом резко отпустить — получится резкий и мощный выдох, который увлечет за собой все ненужное. Ключевую роль в этом играет диафрагма: она сокращается, объем грудной клетки увеличивается, происходит глубокий вдох. Затем гортанная щель закрывается, и голосовые связки перекрывают гортань. Затем диафрагма расслабляется, а вспомогательные мышцы сокращаются, усиливая выдох. При закрытой гортани все это создает большое давление, и когда гортань наконец открывается, воздух устремляется наружу быстрее обычного, унося с собой нежелательные элементы. Эта полезная фича позволяет избавляться от мокроты, пыли и ядовитых газов. У птиц и рептилий нет диафрагмы, кашляют они совсем иначе — и куда менее эффективно.

Принцип работы и ТТХ

Итак, главный орган дыхательной системы человека — легкие. Их у нас два, правое чуть больше левого. Легкие взрослого человека весят около 1,3 килограмма, правое чуть тяжелее. Они расположены в грудной полости, между ребрами и позвоночником.

Теперь поговорим о строении легких.

Бронхи: воздуховоды, фильтры, встроенная система ремонта. Каркас легких составляют бронхи. У взрослого человека на протяжении легкого бронх делится больше двадцати раз. После каждого деления отростки бронха увеличиваются в числе, становятся меньше и уже. Крупные бронхи укреплены хрящами. Кроме того, в бронхах есть части иммунной системы — лимфоидные узелки. Они вырабатывают иммунные клетки и обеспечивают быструю реакцию на инфекции.

Бронхи состоят преимущественно из соединительной и эпителиальной ткани. Во внутренней слизистой оболочке бронхов много эластичных волокон, благодаря которым бронхи расширяются на вдохе и сужаются на выдохе. Сжатием и расширением управляют кольцевые мышцы бронхов.

Изнутри бронхи всегда влажные за счет секрета специальных желез, расположенных в стенке бронха. В этом секрете задерживаются частички пыли, бактерии и вирусы — и вместе с секретом же выводятся из дыхательных путей. Для того, чтобы секрет постоянно двигался вдоль бронхов и уносил пыль, работают специальные «дворники» — микроскопические реснички.

В норме реснички постоянно дрожат (230–260 колебательных движений в минуту) и перемешивают трахеобронхиальный секрет, направляя его в нужную сторону. Если из-за инфекции в бронхах секрет становится слишком густым, или реснички по каким-то причинам замедляются, к очищению подключается кашель.

Альвеолы: место, где происходит газообмен. Самые тонкие бронхи — бронхиолы — ведут к альвеолам. Альвеолы — это крошечные (120-140 мкм в диаметре) пузырьки. У взрослого человека 300-400 миллионов альвеол, а их общая площадь на вдохе может достигать 100-140 м2. На самом деле площадь газообмена еще больше — за счет цитоплазматических выростов на внутренней поверхности клеток альвеол.

С клетками альвеол тесно сплетаются клетки эпителия капилляров; именно за счет этого сплетения происходит газообмен. Воздух и кровь не соприкасаются напрямую. Между ними существует очень тонкий аэрогематический барьер: в среднем всего полмикрометра. Состоит он из участков клеток альвеол и капилляров, а также из жидкости, которую выделяют специальные клетки альвеол.

Эта жидкость называется сурфактантным комплексом; она не только проводит кислород и углекислый газ, но и помогает пузырьку не схлопнуться на выдохе. Кроме того, сурфактантный комплекс мешает крови проникнуть внутрь альвеолы, а микроорганизмам, залетевшим с воздухом — наоборот, не позволяет попасть в кровь.

Что происходит внутри: по дыхательным путям воздух попадает в альвеолы, где через аэрогематический барьер происходит обмен. Кровь отдает углекислый газ и забирает кислород. Однако детали требуют изучения: скажем, ученым хотелось бы точнее понимать, что происходит с тем, что мы вдыхаем, по пути к альвеолам.

Например, неплохо бы было знать, где и в каком количестве задерживаются в легких пылинки, частички сажи, микропластик, взвешенные в воздухе капельки жидкости и дым. Это может помочь оценить последствия курения, жизни в окутанном смогом городе или эффект лекарственных спреев. Раньше такие измерения вели на животных моделях, но сейчас этические принципы требуют замены подопытных животных моделями, физическими или цифровыми.

Некоторые из таких моделей — например, эта — учитывают даже такие нюансы, как температурный режим внутри дыхательных путей: ведь температура тоже может влиять на то, как далеко проникают в бронхи разные объекты. Температура в модели, напечатанной из полимерных чернил на 3D-принтере, на разных участках регулируется с помощью трубочек с водой различной температуры.

Описанная модель — это научный проект PMI Science, который используется в том числе в исследованиях бездымных продуктов и их влияния на здоровье совершеннолетних курильщиков. В отличие от сигарет, такие альтернативные продукты нагревают табак, не сжигая его. При их использовании образуется аэрозоль, содержащий никотин и гораздо более низкие уровни вредных химических веществ по сравнению с сигаретным дымом.

Другие модели позволяют наблюдать in vitro работу настоящих, живых клеток. Вырастить в лаборатории целое живое легкое пока невозможно, но существует технология орган-на-чипе (Organ-on-a-chip): небольшие клеточные культуры совмещаются с приборами так, чтобы исследователи могли измерять реакцию клеток на разные воздействия (подробнее читайте в материале «Чип спешит на помощь»).

Некоторые технологические платформы позволяют объединять в одном месте несколько клеточных культур, чтобы точнее моделировать поведение настоящих тканей и целых органов. В прошлом году компания Филип Моррис Интернэшнл и биотехнологическая компания TissUse приступили к разработке такой многокомпонентной системы для моделирования поведения тканей легких под воздействием вдыхаемых аэрозолей.

Как мы вдыхаем

Вопреки распространенному заблуждению, легкие не расширяются и не сжимаются сами по себе. На самом деле они ведут себя примерно так же, как вода или коты: заполняют все предложенное им пространство. Их объем увеличивается, когда увеличивается объем грудной клетки — то есть когда ребра расходятся в стороны. и наоборот: объем легких уменьшается, когда ребра сходятся и грудная клетка становится меньше. Движением ребер управляют мышцы.

Мы уже говорили о диафрагме — главной мышце, регулирующей вдох и выдох у млекопитающих. Она подпирает легкие снизу и, сокращаясь, расширяет объем грудной клетки. При интенсивном дыхании ей помогают межреберные мышцы: сокращаясь, они прижимают ребра друг к другу и помогают нам выдыхать. Эти мышцы особенно интенсивно работают при аэробных нагрузках — например, при беге.

Разница между дыханием «животом» и «грудью» заключается только в способе расширения грудной клетки. Диафрагму мы сознательно сокращаем при дыхании «животом»; межреберные мышцы работают при дыхании «грудью». Разница между этими двумя типами дыхания существует, однако она касается скорее воздействия дыхания на нервную систему; путь воздуха не меняется — даже при дыхании «животом» он поступает в легкие, а не в желудок.

Вокруг того, какой тип дыхания полезнее, сломано много копий. Ряд исследований (1, 2, 3) указывают на возможную пользу диафрагмального дыхания в терапии астмы и других заболеваний с респираторной симптоматикой, а также кислотного рефлюкса, язвы желудка и тревожности. Однако последние мета-исследования показывают, что значительного терапевтического эффекта оно не имеет.

Система управления

От управления дыханием мозг не отдыхает никогда: мы не забываем дышать ни во сне, ни в обмороке. Пока вы не вспомнили о том, что надо дышать, вдох и выдох происходят как будто сами по себе. Как только что-то напоминает вам о неизбежной смерти от недостатка кислорода, все меняется: система переходит на ручное управление, которое составляет совсем другую часть центральной нервной системы. Сознательный контроль дыхания осуществляется за счет нейронов моторной и премоторной коры.

За бессознательный контроль отвечают несколько нервных ядер в стволе головного мозга. В отличие от импульсов, которые рождаются в моторной коре, сигнал из продолговатого мозга рождается автоматически: ему для этого не нужны никакие внешние стимулы. Ученые наблюдали его непрерывную работу даже в лабораторных препаратах. Не получая сигнала ни из мозга, ни от тела, группа особых нейронов продолговатого мозга продолжает работать, как метроном: сигнал-пауза, сигнал-пауза.

Важно отметить, что «дыхательные» группы нейронов продолговатого мозга передают сигнал в первую очередь по диафрагмальному нерву, связанному, как следует из названия, с диафрагмой. Поэтому обычное, спокойное дыхание — как во сне или в покое, когда мы не обращаем на это внимания — происходит именно за счет сокращения диафрагмы. Когда организм подвергается нагрузке, он нуждается в бо́льшем поступлении воздуха. В этом случае тот же участок продолговатого мозга отправляет сигнал через нервы, расположенные ниже и ведущие к межреберным мышцам, и те помогают диафрагме сильнее расширять грудную клетку.

Еще один способ увеличить потребление кислорода — учащение дыхания — запускается другими группами нейронов, расположенными в варолиевом мосту чуть выше продолговатого мозга. Его нейроны меняют активность нейронов дыхательных узлов продолговатого мозга, и человек начинает дышать чаще. На нейроны варолиевого моста приходят сигналы об эмоциональных переживаниях (от лимбической системы), от рецепторов кожи — о боли, жаре, холоде и других ощущениях. Все они влияют на частоту и длину вдохов и выдохов.

Дыхание зависит не только от физической нагрузки, но и от химического состава крови. Существует механизм, который заставляет нас дышать чаще при повышенной концентрации углекислого газа или сниженной концентрации кислорода в крови, а также при повышенной кислотности крови. За распознавание этих сигналов отвечают рецепторы аорты; при повышении концентрации CO2 они передают нервный импульс в продолговатый мозг. Именно эти рецепторы не позволяют нам слишком долго сознательно задерживать дыхание; они же заставляют новорожденного сделать первый вдох.

Эксплуатация и техническое обслуживание

Человеческие легкие — отличный, чутко реагирующий на состояние всего организма механизм со сложной системой управления. Но, как и с любой машиной, чтобы он работал хорошо, нужно соблюдать условия эксплуатации. Главные факторы среды, которые влияют на состояние легких — это состав атмосферы, давление, а также режим эксплуатации (насколько часто легкие подвергаются дополнительным нагрузкам).

Состав атмосферы

Это один из самых консервативных параметров: мы рассчитаны на жизнь в современной земной атмосфере с 20 процентами кислорода. Если в легкие поступает меньше кислорода, начинается гипоксия.

Если кислорода слишком много, это может не быть проблемой — по крайней мере при нормальном давлении. Однако человек, несколько суток дышащий газовой смесью, содержание кислорода в которой превышает нормальное в три раза, может почувствовать симптомы отравления кислородом: конвульсии, нарушения дыхания и слепоту.

Но чаще мы сталкиваемся не с избытком, а с недостатком кислорода или с присутствием в воздухе веществ и частиц, которых в нем быть не должно. Все они действуют на организм по-разному. Большая часть эффектов связана с появлением «неправильных» газов в крови. Особняком стоит углекислый газ, повышение концентрации которого в крови заставляет активнее работать мышцы, отвечающие за вдох и выдох.

Прочие обычные загрязнители — составляющие промышленных выхлопов, сигаретного дыма, микроскопические частички сажи — действуют и на сами легкие, но эффекты проявляются не мгновенно. Постоянное воздействие табачного дыма, например, увеличивает объем альвеол и истончает их стенки. Некоторые продукты горения разрушительно действуют и на сурфактант альвеол, а его разрушение, в свою очередь, приводит к снижению эластичности альвеол и повышает риск их схлопывания.

Погружения

При глубоководных погружениях человек переживает эффекты, связанные с увеличением давления снаружи. Небольшое повышение давления не слишком влияет на доставку кислорода. Для вдоха дайверу (человеку, который ныряет с баллонами со сжатым воздухом) необходимо небольшое усилие, а для выдоха — наоборот, приходится прикладывать больше сил.

На глубине около 10 метров начинает проявляться сжатие тканей организма, включая легкие. Сжимается и воздух, который человек вдыхает, поэтому на глубине он занимает меньший объем.

Эффект сжатия фридайвер (человек, совершающий погружения на одном вдохе) начинает чувствовать на глубине около 10 метров и давлении в 2 атмосферы: к этому моменту заполненные воздухом легкие занимают примерно половину своего объема на поверхности. Еще через десять метров объем уменьшится до трети. Дальнейшее погружение зависит от соотношения объема легких после выдоха и общего дыхательного объема легких спортсмена; неподготовленные люди достигают его на глубине около 40 метров, лучшие в мире фридайверы — на глубине более ста метров.

Увеличение давления окружающей среды и уменьшение объема легких запускает множество адаптационных эффектов, направленных на защиту жизненно важных органов: мозга, легких и сердца.

Например, для компенсации давления, которое постепенно становится ниже, в крупные кровеносные сосуды легких устремляется кровь из периферических сосудов организма; происходит «кровяной сдвиг». Этот механизм предотвращает баротравму легких и сохраняет определенную концентрацию кислорода в крови, поступающей в мозг. Нарушение протоколов погружения может провоцировать баротравмы легких и разрушение сосудов и альвеол, которые перестают функционировать, когда кровь попадет внутрь. Эти эффекты и определяют нижнюю границу возможного погружения для фридайвера.

Другая часть эффектов, переживаемых при погружениях, связана не с функцией легких, а с поведением растворенных в крови газов.

В начале погружения в крови растворены кислород, углекислый газ и азот. Их концентрация изменяется незначительно: длительность погружения невелика (не больше 5 минут у чемпионов мира), и дополнительных вдохов спортсмен не делает.

Однако на глубине газы ведут себя не так, как в нормальных условиях. Меняется, в частности, их растворимость. Растворимость кислорода при повышенном давлении увеличивается, а вместе с ней растет и его концентрация в тканях мозга . Это может привести к повреждению нейронов: кислород — сильный окислитель.

Кроме того, ученые не исключают вероятности азотного наркоза: растворенный в нормальных условиях, при повышении давления азот формирует пузырьки. В мозге газообразный азот может оказывать психотропное воздействие. Этот эффект наблюдается при глубоких погружениях или при нескольких погружениях подряд на среднюю глубину. Само по себе это состояние не опасно, но может приводить к дезориентации и потере сознания.

Космос и его окрестности

При больших ускорениях человек переживает эффекты, схожие с теми, что возникают на глубине. Вдохнуть становится тяжело уже при двукратной перегрузке; для расширения грудной клетки требуется большее усилие, чем обычно. При перегрузке в 5-6-7-8-9 g для вдоха требуется уже очень много сил. Если перегрузка будет короткой, рекомендуется на ее время освободить легкие от воздуха. Так, инструкция для американских гражданских пилотов рекомендует перед пиковой перегрузкой сделать глубокий выдох и закрыть голосовую щель, чтобы заходить на вираж или в пике с пустыми легкими, не сообщающимися с окружающей средой.

Космонавты во время перегрузок после старта и при посадке тоже осваивают специальную технику дыхания животом: так легче расширить грудную клетку и впустить в легкие немного воздуха. Глубокие вдохи при больших ускорениях не удаются. Зато на орбите космонавтам не приходится переживать о дыхании. В отличие от других тканей и органов, лёгкие работают в невесомости почти так же, как на Земле, разве что воздухом заполняются не так равномерно.

Разреженный воздух на большой высоте

Без привычки к жизни высоко над уровнем моря человеку угрожают разной степени тяжести проявления гипоксии: от легкой рассеянности и утомляемости до потери сознания, судорог и смерти. Это обусловлено и разреженностью атмосферы, и низким атмосферным давлением, при котором даже при максимальном расширении грудной клетки приток внутрь воздуха меньше, чем на равнине.

Долгое проживание на большой высоте запускает множество физиологических изменений. Дыхание меньше сбивается от понижения давления, меняется состав крови: становится больше эритроцитов, а в них — больше переносящего кислород гемоглобина. Подготовленные люди легче переносят восхождения на высоту до 8 километров. Но ближе к отметке в 9 километров не работают и эти адаптации: без дополнительного поступления кислорода человеку выше не подняться.

Физические нагрузки и их отсутствие

Человеку, который давно не занимался физкультурой, может быть трудно подняться по лестнице: у него появится одышка. Человеку, который готовится бежать марафон, та же лестница покажется пустяком. Но различия в работе их легких — при условии, что оба человека здоровы, — могут быть совсем невелики.

Аэробные упражнения — бег, плавание, ходьба и другие продолжительные нагрузки, во время которых мы часто дышим, — влияют на работу легких, в том числе увеличивают их объем. Но абсолютные значения этих улучшений невелики: в конце концов, легкие нельзя увеличить в размере, можно только заставить человека дышать глубже.

В гораздо большей степени нагрузки влияют на кровеносную систему — на работу сердца и при большом стаже тренировок на состав крови. Ученые пока не понимают, почему так, но точно знают, что у спортсменов больше красных кровяных клеток, чем у людей, ведущих малоподвижный образ жизни. Впрочем, доставка окислителя — совместная задача кровеносной и дыхательной систем, поэтому улучшение функции одной обязательно поможет и другой.

Дыхание как процесс. Механизмы вдоха и выдоха

Дыхание как процесс состоит из трех компонентов:

1.      Внешнее дыхание.

2.      Транспорт газов кровью.

3.      Внутреннее дыхание.

Внешнее дыхание. Вдох и выдох. Механизм вдоха

1.      Первым делом при вдохе сокращаются наружные межреберные мышцы, в результате чего ребра приподнимаются.

2.      Следом сокращается и уплощается диафрагма. Она решительно давит на органы, расположенные в брюшной полости, толкая их вниз.

3.      Объемы грудной и плевральной полости растут.

4.      Давление в плевральной полости еще более понижается и падает ниже атмосферного.

5.      Давление в альвеолах легких также уменьшается при поднятии ребер и увеличении грудной клетки.

6.      Низкое давление в альвеолах и в плевральной полости — залог поступления воздуха в легкие.

7.      Грудная клетка поднята, человек вдыхает.

Механизм выдоха

1.       Выдох происходит под действием тяжести опускающейся грудной клетки, воздух попросту выдавливается.

2.      Сокращаются лишь внутренние межреберные мышцы, а наружные расслабляются.

3.      Диафрагма вновь становится выпуклой — она как бы вдается в грудную полость.

4.      Давление в легких в этот момент выше атмосферного, поэтому воздух и идет из легких наружу, из области высокого давления в область более низкого.

Дыхательные показатели легких

1.      Дыхательный объем — это тот объем воздуха, который человек без усилий, спокойно вдыхает за один дыхательный цикл (у взрослого он составляет около 0,5 литра).

2.       Резервный объем вдоха — объем воздуха, который возможно дополнительно, с усилием вдохнуть после обычного вдоха (это еще около 1,5 литра).

3.      Резервный объем выдоха — объем воздуха, который человек способен выдохнуть после обычного выдоха (соответственно, около 1,5 литра).

4.      ЖЕЛ — объем воздуха, который человек выдыхает после того, как сделал максимально глубокий вдох (он составляет в среднем 3,3–4,8 литра). Измеряют этот объем спирометром.

5.      Остаточный объем — объем воздуха, остающийся в легких даже после максимального выдоха (около 1,2 литра). Как мы видим, полный выдох вовсе не означает, что в легких вовсе не осталось воздуха. В них существует невероятный, длиной в три тысячи километров, лабиринт путей, по которым движется воздух.

6.      Общая емкость легких — результат сложения остаточного объема и ЖЕЛ (4,2–6 литров).

Транспорт газов кровью

100 миллилитров крови переносят около 21 миллилитра кислорода — это называется кислородной емкостью крови. Ниже мы перечислим, как, из каких мест и куда по кровяному руслу переносятся кислород и углекислый газ.

1.      Кислород в альвеолах проникает в капилляры, связывается с гемоглобином эритроцитов, образуется оксигемоглобин.

2.      Эритроциты передают молекулы кислорода клеткам и тканям.

3.      Из клеток и тканей в обратном направлении движется углекислый газ, связывающийся с гемоглобином — в результате чего образуется карбгемоглобин, а также карбонаты; либо СО2 движется в свободном состоянии (в составе угольной кислоты).

4.      Кровь, насыщенная СО2, поступает в легкие.

Тканевое (внутреннее) дыхание

1.       Кровеносные капилляры отдают кислород в тканевую жидкость.

2.      Газы из капилляров крови идут в тканевую жидкость по закону диффузии.

3.      Из тканевой жидкости кислород идет в клетки тела, где используется для окисления.

4.      Из клеток в тканевую жидкость диффузно идет углекислый газ.

5.      Из тканевой жидкости углекислый газ диффузно достигает капилляра.

Интересные факты о дыхании

1.      В воздухе, выдыхаемом человеком, содержится до 10 процентов кислорода и до 4 процентов углекислого газа.

2.      При минимальных 4–5 процентах углекислого газа в воздухе у человека появляются признаки отравления. При 10–12 процентах человек теряет сознание, возможна смерть.

3.      Кессонная болезнь развивается от перепада давления при стремительном подъеме с глубины на поверхность, например, у дайверов или исследователей, опускающихся на глубину в батискафе. В крови при этом образуются пузырьки азота, которые разрушают кровеносные сосуды, перекрывают ток крови. При этом возможны паралич и смерть.

4.      Ионы водорода воздействуют на нейроны дыхательных центров головного мозга.

5.      Кислород действует только на специфические хеморецепторы сосудов, не влияя на клетки дыхательных центров мозга.

6.      Если суммировать общий вес крови, перекачивающейся легкими за сутки, результат нас удивит — это около 7 тонн!

Хочешь сдать экзамен на отлично? Жми сюда — мастер класс по биологии

Механизм вдоха и выдоха

Поступление воздуха в легкие при вдохе и изгнание его из лег­ких при выдохе осуществляются благодаря ритмичному расшире­нию и сужению грудной клетки. Вдох является первично активным (осуществляется с непосредственной затратой энергии), выдох так­же может быть первично активным, например при форсированном дыхании. При спокойном же дыхании выдох является вторично ак­тивным, так как осуществляется за счет потенциальной энергии, накопленной при вдохе.

А. Механизм вдоха. При описании механизма вдоха необхо­димо объяснить три одновременно протекающих процесса: 1) рас­ширение грудной клетки, 2) расширение легких, 3) поступление воздуха в альвеолы.

1. Расширение грудной клетки при вдохе обеспечивается со­кращением инспираторных мышц и происходит в трех направлени­ях: вертикальном, фронтальном и сагиттальном. Инспираторными мышцами являются диафрагма, наружные межреберные и межхря­щевые. В вертикальном направлении грудная клетка расширя­ется в основном за счет сокращения диафрагмы и смещения ее су­хожильного центра вниз. Это является следствием того, что точки прикрепления периферических частей диафрагмы к внутренней поверхности грудной клетки по всему периметру находятся ниже купола диафрагмы. Диафрагмальная мышца — главная дыхатель­ная мышца, в норме вентиляция легких на 2/3 осуществляется за счет ее движений. Диафрагма принимает участие в обеспечении кашлевой реакции, рвоты, натуживания, икоты, в родовых схват­ках. При спокойном вдохе купол диафрагмы опускается примерно на 2 см, при глубоком дыхании — до 10 см. У здоровых молодых

152

мужчин разница между окружностью грудной клетки в положении вдоха и выдоха составляет 7-10 см, а у женщин — 5-8 см.

Расширение грудной клетки в передне-заднем направлении и в стороны происходит при поднятии ребер вследствие сокраще­ния наружных межреберных и межхрящевых мышц. Наружные межреберные мышцы при своем сокращении с одинаковой силой (Р) верхнее ребро тянут вниз, а нижнее поднимают вверх, однако система из каждой пары ребер поднимается вверх (рис. 7.2), так как момент силы, направленной вверх (Р2), больше момента силы, направленной вниз (Р[), поскольку плечо нижнего ребра (Ц) боль­ше верхнего (Ц): р!=Р2. но Ь9>Ь,; поэтому


153


Так же действуют и межхрящевыемышцы. В обоих случаях мышечные волокна ориентированы таким образом, что точка ихприкрепления к нижележащему ребру расположена дальше от цен­тра вращения, чем точка прикрепления к вышележащему ребру. Расширению грудной клетки способствуют также и силы ее упру­гости, так как грудная клетка в процессе выдоха сильно сжимает­ся, вследствие чего она стремится расшириться. Поэтому энергия

при вдохе расходуется только на частичное преодоление ЭТЛ и брюшной стенки, а ребра поднимаются сами, обеспечивая пример­но до 60% жизненной емкости (по данным одних авторов — до 55%, других — до 70%). При этом расширяющаяся грудная клетка спо­собствует также преодолению ЭТЛ. При расширении грудной клет­ки движение нижних ребер оказывает большее влияние на ее объем и вместе с движением диафрагмы вниз обеспечивает лучшую вен­тиляцию нижних долей легких, чем верхушек легких. Вместе с рас­ширением грудной клетки расширяются и легкие.

2. Главная причина расширения легких при вдохе — ат­мосферное давление воздуха, действующее на легкое только с одной стороны, вспомогательную роль выполняют силы сцепле­ния (адгезии) висцерального и париетального листков плевры (рис. 7.3).

Сила, с которой легкие прижаты к внутренней поверхности груд­ной клетки атмосферным воздухом, равна Р — Рэтл. Такое же дав­ление, естественно, ив плевральной щели (Рпл), т. е. оно меньше атмосферного на величину Р . Р = Р„„ — Р„,„, т. е. на 4-8 мм

т г ] этл пл атм этл’

154


рт. ст. ниже атмосферного давления. Снаружи на грудную клетку действует Ратм, но это давление на легкие не передается, поэтому на легкие действует только одностороннее атмосферное давление * через воздухоносные пути. Так как снаружи на грудную клетку дей­ствует Ратм, а изнутри Ратм — Рэтл, при вдохе необходимо преодолеть силу ЭТЛ. Поскольку при вдохе ЭТЛ увеличивается вследствие расширения (растяжения) легких, то увеличивается и отрицатель­ное давление в плевральной щели. А это значит, что увеличение отрицательного давления в плевральной щели является не при­чиной, а следствием расширения легких.

Имеется еще одна сила, которая способствует расширению легких при вдохе, — это сила сцепления между висцеральным и па­риетальным листками плевры. Но она крайне мала по сравнению с атмосферным давлением, действующим на легкие через воздухо­носные пути. Об этом свидетельствует, в частности, тот факт, что легкие при открытом пневмотораксе спадаются, когда воздух по­ступает в плевральную щель, и на легкие с обеих сторон — и со сто­роны альвеол, и со стороны плевральной щели — действует одина­ковое атмосферное давление (см. рис. 7.3). Поскольку легкие в условиях пневмоторакса отрываются от внутренней поверхности грудной клетки, это означает, что ЭТЛ превосходит силу сцепле­ния между париетальным и висцеральным листками плевры. По­этому сила сцепления не может обеспечить растяжение легких при вдохе, так как она меньше ЭТЛ, действующей в противоположном направлении. При дыхании висцеральная плевра скользит относи­тельно париетальной, что также свидетельствует о незначительной величине сил сцепления двух листков плевры.

Таким образом, легкие следуют за расширяющейся грудной клеткой при вдохе в основном вследствие действия на них атмос­ферного давления только с одной стороны — через воздухоносные пути. При расширении грудной клетки и легких давление в легких уменьшается примерно на 1,5 мм рт. ст., однако это уменьшение незначительно, на легкие продолжает действовать давление, рав­ное 758-759 мм рт.ст. Это давление и прижимает легкие к внут­ренней поверхности грудной клетки.

3. Поступление воздуха в легкие при их расширении являет­ся результатом некоторого (на 1,5 мм рт.ст.) падения давления в альвеолах. Этого градиента давления оказывается достаточно, по­скольку воздухоносные пути имеют большой просвет и не оказыва­ют существенного сопротивления движению воздуха. Кроме того, увеличение ЭТЛ при вдохе обеспечивает дополнительное расши­рение бронхов. Вслед за вдохом плавно начинается выдох.

Б. Механизм выдоха. При рассмотрении процессов, обеспе­чивающих выдох, необходимо объяснить причины одновременно происходящих сужения грудной клетки, сужения легких и изгна­ния воздуха из легких в атмосферу. Экспираторными мышцами яв­ляются внутренние межреберные мышцы и мышцы брюшной стенки. Хотя в представлениях различных авторов о механизме выдоха противоречий меньше, чем относительно механизмов вдо­ха, однако и по этому вопросу необходимо внести уточнения. Это касается роли отрицательного давления в плевральной щели.

Спокойный выдох осуществляется без непосредственной затраты энергии. Сужение грудной клетки обеспечивает ЭТЛ

155

и стенки живота. Это достигается следующим образом. При вдо­хе растягиваются легкие, вследствие чего возрастает ЭТЛ. Кроме того, диафрагма опускается вниз и оттесняет органы брюшной полости, растягивая при этом стенку живота. Как только прекра­щается поступление нервных импульсов к мышцам вдоха по ди-афрагмальному и межреберным нервам, прекращается возбужде­ние мышц, вследствие чего они расслабляются. Грудная клетка суживается под влиянием ЭТЛ и постоянно имеющегося тонуса мышц стенки живота — при этом органы брюшной полости оказы­вают давление на диафрагму. Вследствие сужения грудной клет­ки легкие сжимаются. Поднятию купола диафрагмы способству­ет также ЭТЛ. Давление воздуха в легких возрастает на 1,5 мм рт.ст. в результате уменьшения их объема, воздух из легких изго­няется в атмосферу. Несколько затрудняет выдох сужение брон­хов вследствие уменьшения ЭТЛ и наличия тонуса гладких мышц бронхов.

Каким же образом сила ЭТЛ передается на грудную клетку и сжимает ее? Это реализуется за счет уменьшения давления атмосферного воздуха на грудную клетку изнутри через воздухоносные пути и легкие (см. рис. 7.3). Уменьшение давления равно силе ЭТЛ, так как с внутренней стороны реаль- , ное давление, оказываемое воздухом на грудную клетку, равно Ратм — Р этл, а снаружи на грудную клетку действует Раш. Этот перепад давлений (Р,тл) действует и на вдохе, и на выдохе, но вдо­ху он препятствует (преодоление ЭТЛ), а выдоху способствует. Иными словами, ЭТЛ сжимает грудную клетку, как пружину. При этом необходимо учесть, что при вдохе давление в альвеолах уменьшается на 1,5 мм рт.ст., а при выдохе на столько же увели­чивается. В результате сила, которая сжимает грудную клетку, Рсж.гР.кл. =Рэтл * 1.5 мм рт.ст. (на вдохе +1,5, на выдохе — 1,5 мм рт.ст.).

Вспомогательным механизмом передачи ЭТЛ на грудную клет­ку является сила сцепления (адгезии) висцерального и париеталь­ного листков плевры. Но сила сцепления мала, она не добавляется к ЭТЛ и не вычитается из нее, а только способствует удержанию листков плевры друг с другом.

Сужению грудной клетки (опусканию ребер) способствует ее масса. Но главную роль играет ЭТЛ, настолько сильно сжимаю­щая грудную клетку при выдохе, что при вдохе она расправляется сама, без непосредственной затраты энергии за счет сил упругос­ти (потенциальной энергии), накопленной при выдохе. При этом расширяющаяся грудная клетка способствует также преодолению ЭТЛ.

156

Расход энергии на обеспечение вентиляции легких

При спокойном дыхании на работу дыхательных мышц затрачи­вается лишь около 2 % потребляемого организмом кислорода (ЦНС потребляет 20% 02, Ыа/К-помпа расходует 30% всей энергии орга­низма).


157


Расход энергии на обеспечение внешнего дыхания незначите­лен, во-первых, потому, что при вдохе грудная клетка расправля­ется сама за счет собственных упругих сил и способствует преодо­лению эластической тяги легких. Во-вторых, расход энергии на вентиляцию легких мал потому, что мало неэластическое сопро­тивление вдоху и выдоху. Его составляют следующие компоненты: 1) аэродинамическое сопротивление воздухоносных путей; 2) вяз­кое сопротивление тканей; 3) инерционное сопротивление. При спокойном дыхании энергия затрачивается в основном на преодо­ление ЭТЛ и брюшной стенки. При тяжелой работе расход энергии на обеспечение вентиляции легких может возрастать с 2 до 20% от общего энергорасхода организмом из-за возрастания неэластиче­ского сопротивления вдоху и выдоху. В-третьих, расход энергии на вентиляцию легких так мал потому, и это главное, что органы дыхания работают подобно качелям (рис. 7.4), для поддержания качания которых затрачивается весьма мало энергии.

Дело в том, что значительная часть энергии сокращения мышц, обеспечивающей расширение грудной клетки при вдохе, переходит в потенциальную энергию ЭТЛ и брюшной стенки — они растягива­ются. Эта накопившаяся потенциальная энергия эластической тяги при вдохе обеспечивает и выдох — поднятие диафрагмы и сжатие, как пружины, грудной клетки после расслабления мышц вдоха. В свою очередь, потенциальная энергия ЭТЛ, сжимающая грудную клетку, как пружину, при выдохе, переходит в потенциальную энер­гию в виде упругих сил грудной клетки, обеспечивающих подня­тие ребер при очередном вдохе. Подобный переход одного вида энергии в другой и обратно происходит в каждом цикле ды­хания, что мы и называем дыхательными качелями.

Что касается известной модели Дондерса, на которую ссыла­ются при доказательстве роли увеличения отрицательного давле­ния в расширении легких при вдохе, то она не отражает реальной действительности. В этой модели легкие не прижаты к «грудной клетке». Они расширяются при искусственном уменьшении давле­ния в «плевральной полости». Поскольку в легких сохраняется ат­мосферное давление, то возникает градиент давления, который и обеспечивает расширение легких. В организме же легкие прижаты к внутренней поверхности грудной клетки за счет атмосферного давления. При вдохе плевральная щель не расширяется, так как в ней воздуха нет вообще. Поскольку легкие прижаты к грудной клет­ке атмосферным давлением, естественно, они расширяются вмес­те с расширяющейся грудной клеткой. При расширении легких воз­растает, естественно, ЭТЛ, что сопровождается увеличением отрицательного давления в плевральной щели. Из этого анализа также следует, что возрастание этого давления не причина, а след­ствие расширения легких.

Как показали исследования последних лет, экскурсия грудной клетки, даже при интенсивной мышечной работе, осуществляется в пределах 50-58% жизненной емкости легких. Это установлено на спортсменах при различных физических нагрузках (В. В. Карп-ман). При спокойном дыхании, как известно, человек использует всего около 10% жизненной емкости легких, так как дыхательный объем составляет около 450 мл, а жизненная емкость легких дос­тигает 4500 мл. Поскольку грудная клетка может расширяться сама за счет упругих сил до 60% жизненной емкости легких, то факти­чески при любой интенсивности физической деятельности подня­тие ребер и всей массы грудной клетки осуществляется без непо­средственной затраты энергии — вторично активно. При этом силы упругости грудной клетки не преодолевают ту часть ЭТЛ, которая бывает в конце выдоха — 4 мм рт.ст. Энергия же мышечного сокра-

щения при вдохе расходуется только на преодоление прироста ЭТЛ (обычно до 8 мм рт.ст.), так как в конце выдоха ЭТЛ, сжимающая грудную клетку, и силы упругости грудной клетки, стремящиеся ее расширять, равны между собой. Иными словами энергия мышеч­ного сокращения при вдохе расходуется на увеличение градиента давления на грудную клетку: снаружи на нее действует Ратм, а из­нутри, через воздухоносные пути, Ратм — Рэт .

Все изложенное о механизме вентиляции легких объясняет при­чины незначительного расхода энергии на обеспечение внешнего дыхания в покое, а также и то, почему мы так легко дышим, не за­мечая затрачиваемых усилий!

Форсированное дыхание. Типы дыхания. Объем вентиляции легких. Вентиляция альвеол

А. Форсированное дыхание обеспечивается с помощью вов­лечения в сокращение ряда дополнительных мышц, оно осуществ­ляется с большой затратой энергии, так как при этом резко возрас­тает неэластическое сопротивление. При вдохе вспомогательную роль играют все мышцы, прикрепленные к костям плечевого пояса, черепу или позвоночнику и способные поднимать ребра, — это гру-динно-ключично-сосцевидная, трапециевидная, обе грудные мыш­цы, мышца, поднимающая лопатку, лестничная мышца, передняя зубчатая мышца. Форсированный выдох также осуществляется с дополнительной непосредственной затратой энергии, во-первых, в результате сокращения внутренних межреберных мышц. Их на­правление противоположно направлению наружных межреберных мышц, поэтому в результате их сокращения ребра опускаются. Во-вторых, важнейшими вспомогательными экспираторными мышца­ми являются мышцы живота, при сокращении которых ребра опус­каются, а органы брюшной полости сдавливаются и смещаются кверху вместе с диафрагмой. Способствуют форсированному вы­доху также задние зубчатые мышцы. Естественно, при форсирован­ных вдохе-выдохе действуют и все силы, с помощью которых осу­ществляется спокойное дыхание.

Б. Тип дыхания зависит от пола и рода трудовой деятельнос­ти. У мужчин в основном брюшной тип дыхания, у женщин — в ос­новном грудной тип. В случае преимущественно физической рабо­ты и у женщин формируется преимущественно брюшной тип дыхания. Грудной тип дыхания обеспечивается, главным образом, за счет работы межреберных мышц. При брюшном типе, в резуль­тате мощного сокращения диафрагмы, органы брюшной полости смещаются вниз, поэтому при вдохе живот «выпячивается».

158

159

В. Объемы вентиляции легких зависят от глубины вдоха и выдоха. Вентиляция легких — газообмен между атмосферным воз­духом и легкими. Ее интенсивность и сущность выражаются двумя понятиями. Гипервентиляция — произвольное усиление дыхания, не связанное с метаболическими потребностями организма, и ги-перпное, непроизвольное усиление дыхания в связи с реальными потребностями организма. Различают объемы вентиляции легких» и их емкости, при этом под термином «емкость» понимают сово­купность нескольких объемов (рис. 7.5).

  1. Дыхательный объем (ДО) — это объем воздуха, который че­ловек вдыхает и выдыхает при спокойном дыхании, при этом про­должительность одного цикла дыхания составляет 4-6 с, акт вдоха проходит несколько быстрее. Такое дыхание называется эйпное (хорошее дыхание).

  2. Резервный объем вдоха (РО вдоха) — максимальный объем воздуха, который человек может дополнительно вдохнуть после спокойного вдоха.

  3. Резервный объем выдоха (РО выдоха) — максимальный объем воздуха, который можно выдохнуть после спокойного выдоха.

4. Остаточный объем (00) — объем воздуха, остающийся в легких после максимального выдоха.

  1. Жизненная емкость легких (ЖЕЛ)- это наибольший объем воздуха, который можно выдохнуть после максимального вдоха. У молодых людей должную величину ЖЕЛ можно рассчитать по формуле: ЖЕЛ= Рост(м)2,5 л.

  2. Функциональная остаточная емкость (ФОЕ) — количество воздуха, остающееся в легких после спокойного выдоха, равно сум­ме остаточного объема и резервного объема выдоха.

160

7. Общая емкость легких (ОЕЛ) — объем воздуха, содержа­щийся в легких на высоте максимального вдоха, равен сумме ЖЕЛ плюс остаточный объем. Общая емкость легких, как и другие объе­мы и емкости, весьма вариабельна и зависит от пола, возраста и роста. Так, у молодых людей в возрасте 20-30 лет она равна в сред­нем 6 л, у мужчин в 50 — 60 лет — в среднем около 5,5 л.

В случае пневмоторакса большая часть остаточного воздуха выходит, а в легком остается так называемый минимальный объем воздуха. Этот воздух задерживается в так называемых воздушных ловушках, так как часть бронхиол спадается раньше альвеол (кон­цевые и дыхательные бронхиолы не содержат хрящей). Поэтому легкое взрослого человека и дышавшего новорожденного ребенка не тонет в воде (тест для определения судебно-медицинской экс­пертизой, живым ли родился ребенок: легкое мертворожденного то­нет в воде, так как не содержит воздуха).

Минутный объем воздуха (МОВ) — это объем воздуха, про­ходящего через легкие за 1 мин. Он составляет в покое 6-8 л, час­тота дыхания- 14-18 в 1 мин. При интенсивной мышечной нагруз­ке МОВ может достигать 100 л.

Максимальная вентиляция легких (МВЛ) — это объем воз­духа, который проходит через легкие за 1 мин при максимально возможной глубине и частоте дыхания. МВЛ может достигать у молодого человека 120-150 л/мин, а у спортсменов — 180 л /мин, она зависит от возраста, роста, пола. При прочих равных условиях МВЛ характеризует проходимость дыхательных путей, а также упругость грудной клетки и растяжимость легких.

Г. Нередко обсуждается вопрос, как дышать при увели­чении потребности организма в газообмене: реже, но глубже или чаще, но менее глубоко? Глубокое дыхание более эффективно для газообмена в легких, так как часть воздуха может поступать конвективным способом непосредственно в альвеолы. Однако ды­шать глубоко при интенсивной мышечной нагрузке становится труд­но, так как сильно возраатает неэластическое сопротивление (аэро­динамическое сопротивление воздухоносных путей, вязкое сопротивление тканей и инерционное сопротивление). Поэтому при форсированном дыхании возрастает расход энергии на обеспече­ние работы внешнего звена дыхания от 2% общего расхода в покое до 20% при тяжелой физической работе. При этом у тренирован­ных лиц увеличение вентиляции легких при физической нагрузке осуществляется преимущественно за счет углубления дыхания, а у нетренированных — в основном за счет учащения дыхания до 40-50 в мин. Однако обычно частота и глубина дыхания определяются самой физической нагрузкой. Организм самостоятельно (непроиз-

6—247 161

вольно) устанавливает режим дыхания согласно своим физическим возможностям и потребностям в данный момент. Кроме того, при интенсивной физической работе человек незаметно для себя неред­ко переходит с носового дыхания на дыхание ртом, поскольку носо­вое дыхание создает примерно половину сопротивления воздушно­му потоку. Сознательное стремление дышать реже, но глубже при интенсивной физической нагрузке ведет также к увеличению мы­шечной работы на преодоление возрастающей ЭТЛ при глубоком вдохе. Таким образом, меньшая работа дыхания совершается при неглубоком частом дыхании, хотя вентиляция легких лучше при глубоком дыхании. Полезный результат для организма больше при неглубоком частом дыхании. Режим дыхания устанавливается не­произвольно и при физической работе, и в покое. Человек созна­тельно (произвольно) обычно не контролирует частоту и глубину дыхания, хотя это возможно.

Д. Вентиляция альвеол конвективным путем (непосредствен­ное поступление свежего воздуха в альвеолы) происходит только при очень интенсивной физической работе. Значительно чаще вен­тиляция альвеол осуществляется диффузионным способом. Это объясняется тем, что многократное дихотомическое деление брон­хиол ведет к увеличению суммарного поперечного сечения возду­хоносного пути в дистальном направлении и, естественно, к увели­чению его объема. Время диффузии газов в газообменной области и выравнивание состава газовой смеси в альвеолярных ходах и аль­веолах составляет около 1с. Состав газов переходной зоны прибли­жается к таковому альвеолярных ходов примерно за это же вре­мя — 1 с.

Газообмен между альвеолами и кровью организма

Газообмен осуществляется с помощью диффузии: С02 выде­ляется из крови в альвеолы, 02 поступает из альвеол в венозную кровь, пришедшую в легочные капилляры из всех органов и тканей организма. При этом венозная кровь, богатая С02 и бедная 02, пре­вращается в артериальную, насыщенную 02 и обедненную С02. Га­зообмен между альвеолами и кровью идет непрерывно, но во вре­мя систолы больше, чем во время диастолы.

А. Движущая сила, обеспечивающая газообмен в альвеолах, -это разность парциальных давлений Ро2 и Рсо2 в альвеолярной сме­си газов и напряжений этих газов в крови. Парциальное давление газа (рагИаНз — частичный) — это часть общего давления газовой смеси, приходящаяся на долю данного газа. Напряжение газа в жидкости зависит только от парциального давления газа над жид­костью, и они равны между собой.

162

Ро2 и Рсо, в альвеолах и капиллярах уравниваются.

Кроме градиента парциального давления-напряжения, обеспе­чивающего газообмен в легких, имеется и ряд других, вспомогатель­ных факторов, играющих важную роль в газообмене.

Б. Факторы, способствующие диффузии газов в легких.

  1. Огромная поверхность контакта легочных капилляров и альвеол (60-120м2). Альвеолы представляют собой пузырьки диа­метром 0,3-0,4 мм, образованные эпителиоцитами. Причем каж­дый капилляр контактирует с 5-7 альвеолами.

  2. Большая скорость диффузии газов через тонкую легочную мембрану около 1 мкм. Выравнивание Ро2 в альвеолах и крови в легких происходит за 0,25 с; кровь находится в капиллярах легких около 0,5 с, т.е. в 2 раза больше. Скорость диффузии С02 в 23 раза больше таковой 02, т.е. имеется высокая степень надежности в про­цессах газообмена в организме.

  3. Интенсивная вентиляция легких и кровообращение — ак­тивация вентиляции легких и кровообращения в них, естественно, способствует диффузии газов в легких.

  4. Корреляция между кровотоком в данном участке легкого и его вентиляцией. Если участок легкого плохо вентилируется, то кровеносные сосуды в этой области суживаются и даже полностью закрываются. Это осуществляется с помощью механизмов местной саморегуляции — посредством реакций гладкой мускулатуры: при снижении в альвеолах Ро2 возникает вазоконстрикция.

В. Изменение содержания 02 и С02 в легких. Газообмен в легком, естественно, ведет к изменению газового состава в легком по сравнению с составом атмосферного воздуха. В покое человек потребляет около 250 мл 02 и выделяет около 230 мл С02. Поэтому в альвеолярном воздухе уменьшается количество 02 и увеличива­ется — С02 (табл. 7.2).

163

Изменения содержания 02 и С02 в альвеолярной смеси газов являются следствием потребления организмом 02 и выделения С02. В выдыхаемом воздухе количество 02 несколько возрастает, а С02 -уменьшается по сравнению с альвеолярной газовой смесью вслед­ствие того, что к ней добавляется воздух воздухоносного пути, не участвующий в газообмене и, естественно, содержащий С02 и 02 в таких же количествах, как и атмосферный воздух. Кровь, обогащен­ная 02 и отдавшая С02, из легких поступает в сердце и с помощью артерий и капилляров распределяется по всему организму, в раз­личных органах и тканях отдает 02 и получает С02.

Дыхательная гимнастика и наш иммунитет

В повседневной жизни редко кто из нас задумывается над тем, какие наш организм выполняет важнейшие действия для нормального функционирования. Например, совершая дыхательные и глотательные движения.

Так вот, для того чтобы дышать правильно, через нос, в нашем организме работает сложная отлаженная система.

Знаете ли вы, что легкие лишены мышечной ткани и сами дышать не могут? Дыхательные движения обеспечивает работа мышц диафрагмы и межреберных мышц. Человек совершает дыхательные движения благодаря сложному взаимодействию различных групп межреберных мышц, мышц брюшного пресса при глубоком дыхании, а самая мощная мышца, участвующая в дыхании, – диафрагма. 

Установлено, что взрослый человек, находясь в состоянии покоя, совершает в среднем 14 дыхательных движений в минуту, однако частота дыхания может претерпевать значительные колебания (от 10 до 18 за минуту). А новорождённый ребёнок делает 1 вдох в секунду. Без внешнего дыхания человеческий организм обычно может прожить до 5-7 минут (так называемая «клиническая» смерть), после чего наступают потеря сознания, необратимые изменения в мозге и его смерть.

 

Как происходит вдох и выдох?

У человека дыхательный центр располагается в продолговатом мозге. Физиологическим возбудителем дыхательного центра является углекислый газ. При вдохе сокращаются наружные межрёберные мышцы и диафрагма. Ребра поднимаются, диафрагма уплощается. Увеличивается объём грудной полости. Растягиваются лёгкие. В легких падает давление. Воздух поступает в лёгкие. Происходит вдох. При выдохе расслабляются наружные межрёберные мышцы и диафрагма. Ребра опускаются, диафрагма поднимается куполом. Уменьшается объём грудной полости. Лёгкие сдавливаются. Воздух выталкивается из легких. Происходит выдох. Дыхательный центр работает автоматически. Его работой руководит кора больших полушарий, что позволяет совершать произвольные дыхательные движения.

 

Что же такое дыхание?

Это физиологический процесс, который обеспечивает  нормальное течение обмена веществ и энергии. Когда из окружающей среды через легкие поступает в организм кислород, а в окружающую среду выделяются продукты обмена веществ  (углекислый газ, вода и т.д.). Известно, что в зависимости от интенсивности обмена веществ человек выделяет через лёгкие в среднем около            5-18 литров углекислого газа и 50 граммов воды в час. Впридачу с ними — около 400 других примесей летучих соединений, в том числе и ацетон.

Именно дыхание через нос является для человека оптимальным, так как оно создает сопротивление потоку воздуха, формируя медленное и глубокое дыхание. Дыша ртом, когда «заложен нос», мы имеем гораздо больше шансов заболеть, чем при нормальном носовом дыхании.

 

Что  относится

к дыхательной системе?

Функций у дыхательной системы много: это не только обеспечение организма кислородом, это еще и человеческая речь, и улавливание различных запахов, и теплообмен. Органы дыхательной системы человека условно делятся на дыхательные пути, по ним воздушная смесь поступает к легким, в легочную ткань, или альвеолы. Дыхательные пути по уровню прикрепления пищевода условно делятся на верхние и нижние. К верхним дыхательным путям относятся: нос и его придаточные пазухи, ротоглотка, гортань. К нижним дыхательным путям относятся: трахея, главные бронхи, легкие. 

Какова защитная функция органов дыхания?

Носовая полость — первый рубеж при поступлении воздуха в организм. Холодный воздух, проходя через слизистую оболочку носа, согревается. На пути пылевых частиц встают многочисленные волоски (реснички мерцательного эпителия, которыми покрыты воздухопроводящие дыхательные пути), расположенные на слизистой полости носа, и очищают проходящий воздух. Эти реснички переносят чужеродные вещества к глотке, где они потом откашливаются и глотаются. Кроме того, в дыхательной системе, особенно в области верхних дыхательных путей, содержатся клетки специфической противоинфекционной защиты – лимфоциты и плазматические клетки или плазмоциты.

Плазмоциты живут недолго, всего 2-3 дня. Их основная функция – выработка специфических антител: иммуноглобулинов А, М, G, которые, в свою очередь, защищают наш  организм от различных инфекций.

 

Типы дыхания

При грудном (реберном) типе дыхания, который чаще встречается у женщин, дыхательные движения осуществляются за счет сокращения межреберных мышц. При этом грудная клетка расширяется и слегка приподнимается во время вдоха, суживается и несколько опускается при выдохе.

При брюшном (диафрагмальном) типе дыхания, чаще встречающемся у мужчин, дыхательные движения осуществляются преимущественно диафрагмой. Во время вдоха диафрагма сокращается и опускается, что увеличивает отрицательное давление в грудной полости, и легкие заполняются воздухом. Внутрибрюшное давление при этом повышается и брюшная стенка выпячивается. Во время выдоха диафрагма расслабляется, поднимается, брюшная стенка возвращается в исходное положение.

При смешанном типе в акте дыхания участвуют межреберные мышцы и диафрагма.

Грудной тип дыхания у мужчин может быть обусловлен воспалением диафрагмы или брюшины (перитонит), повышением внутрибрюшного давления (асцит, метеоризм).

Брюшной тип дыхания у женщин наблюдается при сухом плеврите, межреберной невралгии, переломе ребер, что делает движения их болезненными.

Современная медицина считает, что выработка правильного дыхания – залог хорошего здоровья и долголетия. Поэтому необходимо научиться правильно дышать, используя специальные дыхательные упражнения.

 

В чём польза дыхательной гимнастики?  

   Дыхательная гимнастика — это целая система дыхательных упражнений, регулярно выполняя которые мы можем не только предотвратить развитие заболеваний органов дыхания, но и облегчить состояние людей, уже имеющих проблемы со здоровьем. Перечислим только некоторые из положительных моментов, которые позволяет решить дыхательная гимнастика, и на что акцентируют внимание пациентов врачи лечебной физической культуры (ЛФК), отмечая комплексное воздействие дыхательной гимнастики на организм человека.

•     Профилактика болезней бронхов (бронхиальной астмы, обструктивного, хронического бронхита).

•     Массаж внутренних органов, улучшение перистальтики кишечника и укрепление мышц живота.

•     Концентрация внимания и повышение интеллектуальной деятельности.

•     Снижение утомляемости, борьба со стрессом и бессонницей.

•     Прилив энергии, бодрость и отличное самочувствие.

•     Молодая упругая кожа и сброс лишних килограммов.

 

Чтобы занятия для вас стали регулярными, вашими любимыми, следуйте следующим правилам:

1.   Обязательно проконсультируйтесь со специалистом  в плане выбора именно вам подходящей методики, с учетом состояния вашего здоровья.

2.   Начинайте с самого лёгкого упражнения, постепенно увеличивая нагрузку.

3.   Тренируйтесь на свежем воздухе (или в хорошо проветриваемом помещении) и в удобной одежде.

4.   Не отвлекайтесь во время занятий. Для достижения максимального эффекта важна концентрация.

5.   Дышите не торопясь. Наибольшему насыщению организма кислородом способствует именно медленное дыхание.

6.   Делайте упражнения с удовольствием! При появлении неприятных симптомов остановите тренировку. Единственный допустимый дискомфорт — лёгкое головокружение.

7.   Всегда нескучно заниматься всей семьей общим делом, поэтому смело приглашайте поучаствовать в тренировке всех членов семьи. Если с детства привить детям азы правильного отношения к своему здоровью, то это позволит минимизировать последствия от различных недугов, подстерегающих нас, взрослых, на протяжении всей жизни. Согласны?

    На сегодняшний день существует множество разновидностей дыхательной гимнастики. Наиболее популярными являются: парадоксальное дыхание                          по  А.Н. Стрельниковой, поверхностное дыхание по К.П. Бутейко. Расскажем об одном из них, но какое  выбрать — решать вам вместе со специалистом (для взрослых — участковым терапевтом, врачом лечебной физкультуры; для детей — участковым врачом – педиатром).

 Гимнастика А.Н. Стрельниковой состоит из упражнений, которые активно включают в работу все части тела (руки, ноги, голову, бедерный пояс, брюшной пресс, плечевой пояс и т.д.) и вызывают общую физиологическую реакцию всего организма, повышенную потребность в кислороде. Все упражнения выполняются одновременно с коротким и резким вдохом через нос (при пассивном выдохе), это усиливает внутреннее тканевое дыхание и повышает усвояемость кислорода тканями, а также раздражает зону рецепторов на слизистой оболочке носа, которая обеспечивает рефлекторную связь полости носа почти со всеми органами. Плюсы: сочетается со всеми циклическими упражнениями: ходьба,    бег, плавание.

Алла Доманова,

врач – методист                                                                                 Республиканского центра медпрофилактики                                      

 «ЧР» № 34 от 12 мая 2020г.

 

Механизм и регуляция дыхания

Легкие находятся в грудной полости. Движения мышц, которые изменяют объем этой полости, вызывают движение воздуха в легкие и из легких, попеременно увеличивая или уменьшая объем грудной клетки. Это обусловливается ритмическими сокращениями дыхательных мышц, вследствие чего и осуществляются вдох и выдох — поступление и удаление из легких воздуха, их вентиляция.

При вдохе межреберные мышцы приподнимают ребра, а диафрагма, сокращаясь, становится менее выпуклой, в результате объем грудной клетки увеличивается, легкие расширяются, давление воздуха в них становится ниже атмосферного и воздух устремляется в легкие — происходит спокойный вдох. При глубоком вдохе, кроме наружных межреберных мышц и диафрагмы, одновременно сокращаются мышцы груди и плечевого пояса.

При выдохе межреберные мышцы и диафрагма расслабляются, ребра опускаются, выпуклость диафрагмы увеличивается, в результате объем грудной клетки уменьшается, легкие сжимаются, давление в них становится выше атмосферного и воздух устремляется из легких — происходит спокойный выдох. Глубокий выдох обусловлен сокращением внутренних межреберных и брюшных мышц.

Таким образом, ритмичное увеличение или уменьшение объема грудной полости действует как механический насос, нагнетающий воздух в легкие и выталкивающий его из них.

Скорость и сила дыхательных движений чрезвычайно тонко регулируется нервной системой на протяжении всей жизни человека: с момента его рождения и до самой смерти. Согласованность, координация, ритмичность сокращений и расслаблений дыхательных мышц обусловливаются поступающими к ним по нервам импульсам от дыхательного центра продолговатого мозга.

И. М. Сеченов в 1882 г. установил, что примерно через каждые 4 секунды в дыхательном центре автоматически возникают возбуждения, обеспечивающие чередование вдоха и выдоха. Дыхательный центр не только регулирует ритмичное чередование вдоха и выдоха, но и способен изменять частоту и глубину дыхательных движений, приспосабливая легочную вентиляцию к потребностям организма, обеспечивая тем самым оптимальное содержание газов в крови.

Нервные механизмы саморегуляции дыхания проявляются в том, что вдох рефлекторно вызывает выдох, а выдох — вдох. Это происходит потому, что во время вдоха при растяжении легочной ткани в нервных рецепторах, находящихся в ней, возникает возбуждение, которое передается продолговатому мозгу и вызывает активацию центра выдоха и торможение центра вдоха, образующих дыхательный центр.

Сокращение дыхательных мышц прекращается, они расслабляются, и происходит выдох. При выдохе поток импульсов от рецепторов прекращается, центр выдоха перестает активизироваться, центр вдоха растормаживается, активизируется и наступает вдох.

Гуморальная регуляция дыхания состоит в том, что повышение концентрации углекислого газа в крови возбуждает дыхательный центр — частота и глубина дыхания увеличиваются. Уменьшение содержания углекислого газа в крови понижает возбудимость дыхательного центра — частота и глубина дыхания уменьшаются.

Дыхание очень тесно связано с кровообращением. Увеличение скорости дыхания может способствовать циркуляции крови. Чем глубже вдох, тем больше снижается давление в грудной полости. Это падение давления не только нагнетает воздух в легкие, но и заставляет оттекать к сердцу кровь из вен, расположенных в различных частях тела. Если долго неподвижно сидеть или стоять, это может вызвать глубокий и непроизвольный вздох, заставляющий притекать к сердцу большие количества крови и, таким образом, способствующий циркуляции крови.

Формой дыхательной деятельности являются чихание и кашель. Они регулируются защитными дыхательными рефлексами.

Чихание — это сильный и очень быстрый рефлекторный выдох через ноздри, возникающий в результате раздражения рецепторов слизистой оболочки носовой полости. Во время чихания удаляются вещества, которые раздражают (пыль, вещества с резким запахом и т. д.).

Кашель — резкий рефлекторный выдох через рот, возникающий в результате раздражения рецепторов гортани.

Жизненная емкость легких состоит из дыхательного объема, резервного объема вдоха и резервного объема выдоха. Дыхательным объемом называется количество воздуха, поступающего в легкие при одном вдохе. В покое он равен примерно 0,5 л и соответствует объему выдыхаемого воздуха при одном выдохе. Если после спокойного вдоха сделать усиленный дополнительный вдох, то в легкие может поступить еще 1.5 л (1500 см3) воздуха, который и составляет резервный объем вдоха. После спокойного выдоха можно при максимальном напряжении выдохнуть еще 1.5 л воздуха. Это количество называют резервным объемам выдоха.

Таким образом, дыхательный объем (0,5 л) + резервный объем вдоха (1,5 л) + резервный объем выдоха (1,5 л) и составляют жизненную емкость легких. Ее показатели колеблются от 3,5 л до 4,8 л у мужчин и от 3,0 л до 3,5 л — у женщин.

Наибольшее количество воздуха, которое человек может выдохнуть после самого глубокого вдоха, называется жизненной емкостью легких.

У физически здоровых тренированных людей жизненная емкость легких достигает 6,0—7,0 л. Измеряется жизненная емкость с помощью прибора спирометра.

Искусственное дыхание применяется при оказании первой помощи утопленникам, при поражении электрическим током, молнией, отравлении угарным газом и других несчастных случаях. Искусственное дыхание позволяет возобновить деятельность дыхательного центра и спасти человека от смерти. Для этого необходимо обеспечить проходимость дыхательных путем, очистив рот и глотку от инородных тел.

Помощь утопающему

Например, спасая утопленника, прежде всего, нужно удалить воду из его дыхательных воздухоносных путей. Для этого спасатель, стоя на одном колене, укладывает пострадавшего себе на бедро так, чтобы его голова и верхняя часть туловища свисали вниз. Далее открывают рот тонувшему и, похлопывая его по спине, удаляют воду из дыхательных путей.

Затем пострадавшего нужно уложить на спину, на твердую горизонтальную поверхность, освободить от давящих частей одежды и произвести искусственное дыхание, которое лучше всего делать вдвоем.

Есть несколько способов искусственного дыхания:

  1. в положении на спине
  2. в положении на животе
  3. изо «рта в рот»

Вдувание производится с интервалом в 4–5 с, то есть 12–16 раз в минуту. Продолжительность выдоха должна быть больше вдоха в два раза. Одновременно с искусственным дыханием проводят массаж сердца, в случае его остановки.

Непрямой массаж сердца

Для этого массирующий кладет ладонь на нижнюю треть грудины, другую ладонь располагает сверху под прямым углом, производит толчкообразные надавливания на грудину. Темп массажа — 60 нажатий в минуту у взрослого, 70–80 — у детей до 12 лет.


Запись опубликована в рубрике Биология человека с метками Дыхательная система, система органов. Добавьте в закладки постоянную ссылку.

Регистр лекарственных средств России РЛС Пациент 2003.

Назад Оглавление Вперёд

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.

Дыхание – это совокупность процессов, обеспечивающих потребление организмом кислорода и выделение углекислого газа.

 
  

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.

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 имеет возможность, сознательно управлять дыханием.

 
  

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.

Как вдыхать марихуану | Crazy Bill’s

Для всех вас, энтузиастов марихуаны, которые курили в течение многих лет, терпите нас, когда мы приветствуем и рассказываем всем новичкам марихуаны, которые присоединились к нам, о том, как правильно вдыхать хорошие вещества, чтобы они могли стать выше. Кроме того, вы можете узнать кое-что!

Многим новичкам и даже некоторым опытным ветеринарам требуется минута, чтобы понять, что курение марихуаны — это не то же самое, что курение сигареты. Независимо от того, являетесь ли вы новичком или хотите получить как можно больше от своего удара, Crazy Bills здесь, чтобы рассказать вам, как правильно вдыхать травку.

Разница между травкой и сигаретами

Общее действие при курении травки очень похоже на действие при курении сигареты, когда вы втягиваете дым и выдуваете облако. Облако «О» идеальной формы, если вы действительно талантливы. Настоящая разница между ними заключается в скорости вашего вдоха.

Закуривая сигарету, вы, скорее всего, довольно быстро затягиваетесь и нервно дергаете окурок, чтобы стряхнуть пепел. Когда дело доходит до вдыхания каннабиса, рисуется совершенно другая картина. Более холодная картина.

Внимание, спойлер: ключ к действительно хорошему хиту? Помедленней.

Вдох…

Вдыхая плавно и медленно, не прекращайте вдыхать, как только дым окажется у вас во рту. Многие новички сидят с неподвижным дымом во рту, прежде чем выпустить его. Другие пытаются его проглотить. Оба способа неэффективны и являются пустой тратой драгоценного ТГК. Ни у кого нет на это времени!

Чтобы полностью ощутить эффект Мэри Джейн, вам нужно продолжать вдыхать, пока дым еще находится во рту. Продолжайте втягивать дым глубоко в легкие, пока не сможете больше. Обязательно вдыхайте свежий воздух через нос во время процесса, так как рот должен быть закрыт. Как только вы наткнулись на стену вдоха — держите ее!

Выдох…

Задержав дым так долго, как сможете, медленно выдохните дым обратно. Держите ли вы его в течение одной секунды или десяти, не выдыхайте слишком быстро. Как только вы научитесь контролировать поток дыма, вы поймете, что мы имеем в виду, когда говорим, что вы испытаете более сильный кайф.

Битвы за вдох

Кашель

Извините, новые ребята, но неизбежно, что в какой-то момент вы испытаете приступ кашля во время вдоха. Лучший способ не испытать это? Избегайте этого, прежде чем это произойдет.

Для этого просто начните с маленьких ударов, а не с одного большого удара. Это тренировка, к которой ваши легкие и тело еще не совсем привыкли. Работайте над сопротивлением кашлю, постоянно повышая переносимость вдоха.

Обжигающее горло

Если вы каким-то образом полностью избежали этого, то поднимаем вам наш следующий косяк. Жжение в горле — еще одна распространенная проблема, с которой сталкиваются новички при вдыхании каннабиса. Это огненное ощущение в пищеводе вызвано горячим дымом от зажженной марихуаны, в основном из косяков.

Первые пару раз попробуйте курить через бонг или барботер, так как эти устройства фильтруют дым с помощью воды. Эта вода охлаждает дым до того, как он попадет в ваши легкие, и на самом деле успокаивает жжение в горле.

Если вы сильно кашляете, жжение в горле становится невыносимым, ответ прост – бросайте курить!

Методы ингаляций

Суставы

Немного раздавить, свернуть, принять удар. Популярный косяк всегда будет одним из самых популярных способов курения марихуаны. Просто помните, что в отличие от сигарет, вы должны зажечь конец косяка, прежде чем начнете затягиваться.

Поджарьте косяк, поднеся его к огню, поверните его, как те грили, которые вы видите в Swiss Chalet, чтобы убедиться, что косяк равномерно горит. Когда косяк приготовится, поднесите его ко рту и сделайте несколько коротких затяжек.

Важно: ваши легкие мало защищены от дыма, поэтому для начала делайте небольшие затяжки по мере того, как вы вырабатываете свою толерантность.

Чаши

Перед тем, как упаковать чашу, вам нужно измельчить шишки с помощью мельницы. Вы заметите, что на боковой стороне чаши есть небольшое отверстие. Положите большой палец на это отверстие и поднесите мундштук к губам.

Свободной рукой подожгите травку и одновременно вдохните дым. Как только вы почувствуете сильное жжение, отпустите большой палец, чтобы воздух хлынул в трубку. Это позволит вам начать вдыхать дым.

Когда дело доходит до курения чаши, важно не перегружать ее, иначе вы рискуете неравномерно сгореть.

Бонги

Не путайте чаши с бонгами. Хотя концепция очень похожа, вдыхание через бонг намного интенсивнее, так как вы втягиваете намного больше дыма. Подобно чаше, у бонга будет стержень с чашей на конце. Заполните это отделение травкой и светом.

Поднесите трубку ко рту и начните втягивать дым. Как чаша, вам нужно впустить в процесс свежий воздух, чтобы вы могли получить еще более сильный вдох. Как только вы достигнете этой точки, вытащите чашу из бонга и продолжайте вдыхать.

Не повторяйте тех ошибок, которые совершили некоторые из нас, ветеранов, когда впервые сели в зеленую коптильню. Узнайте, как правильно вдыхать марихуану на раннем этапе, чтобы вы могли оценить весь опыт, сэкономить деньги и, возможно, когда-нибудь передать свою мудрость другому новичку.

Если у вас все еще есть вопросы об ингаляциях или о том, какие устройства лучше всего подходят для вас как новичка, обязательно посетите один из наших четырех офисов, и кто-нибудь будет рад вам помочь. Или сходите с ума и совершайте покупки в Интернете!

Как вдыхать травку | Поглотить 95% ТГК | Защита легких

предыдущий | Далее

 Научиться правильно вдыхать травку важно не только для правильного усвоения THC , но и для вашего здоровья .

Из-за того, что пандемия все еще продолжается, мы все можем согласиться с тем, что здоровье легких важно в 2021 году, верно? Итак, как вы курите травку, не забывая о своем здоровье?

Независимо от того, являетесь ли вы новичком или опытным курильщиком, вы можете быть удивлены, узнав, что все это время вы вдыхали травку неправильно! Знаете ли вы, что при неправильном вдыхании марихуаны в легкие могут попасть вредные смолы и смолы?

«Склонность глубоко вдыхать и задерживать дыхание при курении марихуаны означает, что вам 9 лет.0014 часто подвергается воздействию большего количества смолы за вдох »

Healthline, Fact Медицинский обзор Дебры Роуз Уилсон, доктора философии

Не беспокойтесь, мы разберем все, что вам нужно знать, чтобы правильно курить травку.

  • От того, сколько секунд нужно для вдоха ТГК
  • Как получить 95% ТГК во время курения
  • Как предотвратить накопление смолы и смолы в легких
  • Как предотвратить приступы кашля

Пропустите шаги ниже, чтобы узнать, как правильно вдыхать марихуану, но мы рекомендуем вам продолжать читать, чтобы вы могли научиться курить травку, одновременно защищая свои легкие.

3 экспертных совета о том, как правильно курить травку

Популярное изображение людей, курящих марихуану, всегда представляло собой человека, который делает большую затяжку и держит дым до тех пор, пока у него не начнется довольно сильный приступ кашля. Это прямо противоположно тому, как выглядит правильное употребление марихуаны.

Давайте рассмотрим 3 совета экспертов, которые помогут вам правильно и безопасно курить травку. Если вы новичок в каннабисе, мы рекомендуем вам сначала научиться курить травку на элементарном уровне.

Как вдыхать дым марихуаны для получения максимального ТГК

Посмотрим правде в глаза: научившись правильно курить марихуану, вы сможете воспользоваться удивительными преимуществами этого чудо-растения и ТГК.

Остается большой вопрос: стоит ли держать дым от травки, чтобы поглотить больше ТГК?

Давайте посмотрим, что говорит Стив Либке, автор «Справочника по снижению вреда для потребителей каннабиса»:

«Делайте маленькие, неглубокие затяжки или затяжки. Около 95% ТГК в дыме каннабиса поглощается в первые несколько секунд, поэтому задержка дыхания совершенно бессмысленно. Все, что он на самом деле достигает, это гораздо большее количество смолы, откладывающееся в легких»

95% всего ТГК поглощается в первые несколько секунд. Задержка дыхания на самом деле обманывает ваш мозг, заставляя его думать, что вы находитесь выше из-за нехватки кислорода в мозгу.

Так что полегче с этим косяком и легкими, всего лишь 2-секундная затяжка, и вы все равно получите максимальное количество ТГК, которое вам нужно.

Как курить марихуану и предотвратить накопление смолы и смолы

Когда вы курите марихуану, вы вдыхаете маленькие кусочки смолы и смолы, эти частицы проходят через ваше горло и попадают в ткани ваших легких.

Ваше тело естественным образом борется с этим, вырабатывая слизь для очистки легких при кашле.

Посмотрите на этот фильтр и на то, как он выглядит после всего 5 разрывов бонга. Да вся эта смола и деготь попали бы вам в легкие!

Для безопасного и плавного вдыхания травы вы должны обязательно использовать соответствующие инструменты. Moose Lab разработала MouthPeace как самый здоровый способ курения каннабиса с очень мощным трехслойным угольным фильтром, который предотвращает попадание смолы, смолы и загрязняющих веществ в легкие.

Знание того, как правильно вдыхать травку, важно и для вашего здоровья. Знаете ли вы, что больше смолы откладывается в легких курильщика от травяного дыма, чем от сигаретного дыма?

Смола марихуаны в легких — это то, чего мы должны максимально избегать при курении марихуаны.

Компания Mooselabs сотрудничала с доктором Мэри Клифтон, чтобы помочь распространить информацию о том, что доказано, что Mouth Peace предотвращает попадание смолы и смолы в легкие при любом методе курения каннабиса. Вы можете использовать MouthPeace для бонгов и мазков, а MouthPeace Mini — для суставов, косяков и вейпов.

Как вдыхать траву без кашля

Многие курильщики каннабиса принимают более резкие рывки, задерживая дым марихуаны на более длительные периоды времени и стремясь кашлять, чтобы получить более высокий кайф. Это просто не нужно!

Кашель после курения травки не является признаком успеха. Это признак того, что смола и смола попадают в ваши легкие, источник тепла слишком сильный или вы приняли слишком много.

Задержки в дыму от травы только усиливают приступ кашля. Если это вы, вам может быть полезно научиться курить травку, не кашляя.

Чтобы предотвратить кашель, вы можете перейти на устройства для курения с охлаждающим эффектом, такие как ледяные бонги или перколятор. Кашель может быть вызван вашим телом, пытающимся вытеснить из легких инородные элементы, такие как смола и смола, поэтому использование MouthPeace также предотвратит это.

Как вдыхать травку и общие вопросы

Мы установили, что кашель от неправильного вдыхания травки без угольного фильтра неприятен и вызывает дополнительное повреждение легких. Кроме того, мы обнаружили, что это миф, что вам нужно задерживать дыхание при вдыхании ТГК.

Когда вы задерживаете дыхание, независимо от того, есть ли в ваших легких дым травки или нет, у вас начинает кружиться голова. Правда в том, что головокружение происходит от кислородного голодания, а не от проникновения ТГК.

Важно научиться, как долго держать травку. Научиться правильно курить марихуану очень просто.

Шаги к тому, как вдыхать

Теперь, когда у вас есть все основы, научиться вдыхать траву легко:

  1. Зажгите каннабис, но старайтесь перемещать огонь внутрь и наружу марихуаны, когда вы зажигаете.
  2. После того, как какая-либо часть растения подожжена, вы должны вдохнуть не более 2 секунд прямо в легкие.
  3. Избегайте задержки дыма в легких. Через 2 секунды вы можете выдохнуть марихуану и повторять шаги, пока не будете удовлетворены.
  4. Обязательно используйте MouthPeace, чтобы предотвратить попадание смолы и смолы в легкие, а также остановить приступы кашля.

Нужно ли вдыхать травку, чтобы получить кайф?

Проще говоря, да. Был проведен тест, в котором пользователи вдыхали дым марихуаны ртом, но не легкими, и выдыхали. Большинство пользователей не получили кайф. Поэтому, если вы хотите испытать ТГК, вам придется вдохнуть дым в легкие.

Как долго продержаться в траве?

Безопасно всегда считать до 2 секунд с момента начала вдоха. Таким образом, как только каннабис зажжен и вы начинаете вдыхать, продолжительность, с которой вы вдыхаете прямо в легкие, должна составлять не более 2 секунд.

Делает ли кашель вас выше?

Как мы уже говорили ранее, кашель является признаком неудачи. Смола и смола попадают на ткани ваших легких, и этого можно избежать, используя тройной угольный фильтр, такой как MouthPeace. Мы всегда должны стремиться не кашлять при курении марихуаны.

КАК МОЖНО ОГРАНИЧИТЬ ИЛИ ПРЕДОТВРАТИТЬ ОТЛОЖЕНИЕ МАРИХУАНЫ?

Использование угольного фильтра во время курения поможет обеззаразить дым/пары и улучшить вкус за счет уменьшения содержания смол, загрязнений и смол, не препятствуя всасыванию и не уменьшая поток воздуха.

За 16 месяцев исследований и разработок компания Moose Labs создала MouthPeace, в котором используется мощная трехслойная система угольных фильтров, защищающая ваши легкие от смолы и других вредных раздражителей. Доказано с медицинской точки зрения, Mooselabs — лучший способ курить каннабис.

Проще говоря, MouthPeace отфильтровывает любую смолу, микробы или канцерогены, когда вы вдыхаете траву. Взгляните на тройной угольный фильтр MouthPeace в действии: он отфильтровывает 1 грамм цветка и 1 грамм мусора. Неудивительно, что многие люди кашляют смолой при курении.

Вдыхание дыма от марихуаны из тупика, косяка или косяка

Правильный процесс вдыхания сорняка из тупика, косяка или косяка важен для скрученного каннабиса, чтобы он горел равномерно и гладко. Самый эффективный способ курить травку с помощью катящихся приспособлений — это использовать тупой фильтр или совместный фильтр.

Научиться вдыхать косяк очень просто, нужно сначала втянуть дым травки в рот. Это делает удар более плавным и приятным.

После того, как вы получили желаемое количество дыма во рту, вы дышите глубже диафрагмой. Вот где происходит волшебство.

Имейте в виду, однажды вдохнув дым диафрагмой, в тот момент, когда дым марихуаны проникнет в ваши легкие, вы получите кайф. Не нужно сужать дыхание более чем на 2 секунды.

Выдохните и позвольте ощутить кайф.

Вдыхание дыма марихуаны из бонгов, чаш и других предметов, содержащих углеводы

прямо мимо рта и вдохните прямо в легкие.

Moose Labs MouthPeace важен для этого метода. Из-за того, что вы вдыхаете дым прямо в легкие, трехслойный угольный фильтр защищает ваши легкие от отложений смолы, в то же время наслаждаясь вкусом марихуаны и сохраняя весь ТГК, чтобы попасть прямо в ваши легкие.

Вы знаете смолу, которая накапливается в вашем любимом бонге после многократного использования перед чисткой? Да, та же самая смола накапливается в ваших легких, если вы вдыхаете травку без MouthPeace. И само собой разумеется, вы не можете очистить свои легкие, как бонг.

Кроме того, MouthPeace, делящийся бонгами с друзьями при курении травки в обществе, защищает каждого курильщика от микробов при прохождении после каждой затяжки.

Заключение

Правильный способ вдыхания травы — важный процесс по многим причинам. Из перечисленных причин здоровье легких является главным приоритетом. Но без MouthPeace правильное вдыхание травы только предотвратит кашель, но не защитит ваши легкие от всех нежелательных токсинов.

Сообщите нам в разделе комментариев о своем опыте курения травки теперь, когда вы знаете, как правильно вдыхать.

Как вдыхать травку (да, есть правильный способ) | Лучший интернет-магазин дыма в Денвере