В проведении воздуха по респираторному тракту участвуют верхние и нижние дыхательные пути. Механические движения обеспечивают мышцы грудной клетки, диафрагма. Ход воздуха в лёгкие и из лёгких также зависит от газового состава, обменных процессов.
Как воздух попадает в лёгкие
Попаданию газов в лёгкие предшествует акт вдоха и циркуляция по дыхательным путям.
После вдыхания смесь (кислород, азот, углекислый газ) попадает в нос и синусы (придаточные пазухи). Здесь происходит очищение от пыли, производственных выбросов, химических соединений. Одновременно происходит согревание холодного или охлаждение горячего воздуха. Газ в носовых ходах увлажняется за счёт контакта с физиологической слизью. В среднем у взрослого человека железы слизистой продуцируют до 300 мл секрета.
Через нос поток осуществляет дугообразный путь. Узость проходов, костный и хрящевой рельеф создают определённое сопротивление во время вдоха и усиливают скорость циркуляции. Если вдох сделать ртом, то он будет не настолько глубоким. При таком механизме отрицательное давление в грудной клетке уменьшается, что приводит к снижению экскурсии газов в лёгких и нарастающей гипоксии организма (кислородное голодание).
Далее воздух попадает в носоглотку. Этот орган выполняет такие функции:
- Согревающая. Слизистая пронизана густой сетью капилляров, которая регулирует теплообмен. Газ нагревается для безопасной работы бронхов и лёгких.
- Защитная. Воздух подвергается фильтрации от вредных частиц, патогенных микроорганизмов, аллергенов.
- Обонятельная. При вдыхании вместе с рецепторами участвует в механизме восприятия и распознавания запахов.
Далее поток газов попадает в гортань. Это орган респираторного тракта, от состояния которого полностью зависит, попадёт воздух в бронхи и лёгкие, или нет. В гортани располагается голосовая щель, которая во время дыхания сужается и расширяется, регулируя акт вдоха-выдоха. Слизистая оболочка содержит большое количество нервных окончаний. При попадании инородных тел разного размера гортань реагирует приступообразным кашлем.
Если человек дышит спокойно, истинные голосовые связки раскрываются в среднем положении. При глубоком вдохе они размыкаются полностью.
Важно! Скорость прохождения газов по дыхательным путям зависит от таких физических величин, как температура, влажность. Холодный поток является сильным раздражителем. Поэтому движение атмосферного воздуха по пути в лёгкие намного быстрее, чем поток выдыхаемой смеси газов температуры 37-37,5 °C.
Акт раскрытия голосовой щели может быть как рефлекторным, так и произвольным.
Затем газовая смесь попадает в трахею и бронхи. Эти органы выполняют дыхательную, защитную, дренажную функцию. Так как грудная клетка находится в постоянном движении, трахея при вдохе смещается вниз и кпереди на 2-3 см. Объём воздуха в трубке в зависимости от пола человека составляет 120-180 мл. При вдохе просвет трахеи расширяется, при выдохе сужается.
На лёгкость прохождения потока влияет химический состав. Примесь частиц, вредных веществ, пыли вызывает сужение трахеобронхиального дерева на рефлекторном уровне. Воздух поступает кратко и поверхностно. По этой причине человек легко и полной грудью дышит в экологически чистых местах (в горах, полях, у моря).
В нижних дыхательных путях регуляция потока и газообмена осуществляется гуморально (через жидкие среды) и автоматически (через рефлекторные дуги). Из крупных бронхов воздух распределяется по таким отделам:
- бронхи среднего и мелкого калибра;
- доли, сегменты лёгких;
- дыхательные бронхиолы;
- альвеолярные ходы и мешочки;
- ацинус (структурная единица лёгких).
В альвеолах осуществляется обмен кислорода и углекислого газа. Их стенка настолько тонкая, что через неё смесь проникает в циркулирующую кровь и обратно в лёгкие. Здесь гемоглобин насыщается кислородом. Воздушная смесь поступает в лёгкие двумя путями: вентиляционным при вдохе, диффузным через альвеолы из кровеносного русла.
Если рассматривать в целом, как проникает воздух в лёгкие и обратно из организма в атмосферу, то процесс выглядит в такой последовательности:
- Во время вдоха резко сокращается межрёберная мускулатура. Это приводит к увеличению объёма и пропускной способности грудной клетки.
- Лёгкие расширяются, давление в них становится отрицательным (ниже атмосферного).
- По воздухоносным путям дыхательной системы поток устремляется в лёгкие.
- Достигая альвеол, наступает процесс газообмена.
- Для того чтобы выдохнуть, непроизвольно расслабляются мышцы грудного каркаса.
- Купол диафрагмы поднимается максимально высоко, рёбра опускаются.
- Лёгкие сокращаются, повышая внутреннее давление.
- Воздух по респираторному тракту выходит наружу.
Скорость и объёмы вентиляции также зависят от типа дыхания: грудное, рёберное, диафрагмальное, брюшное, смешанное.
На частоту и глубину дыхания влияют такие факторы:
- наличие острых или хронических обструктивных заболеваний дыхательной системы;
- нервные и психические расстройства;
- гормональные сбои;
- травмы грудной клетки;
- количественный и качественный состав воздуха;
- возраст, пол;
- погодные условия.
При отсутствии заболеваний дыхательной системы у взрослого человека за одну минуту по респираторному тракту проходит 6-10 л воздушной смеси. Во время физических нагрузок это показатель увеличивается до 30-100 л. В период затяжных болезней циркулирующий объём значительно сокращается.
