Парциальное давление О2 и СО2 в альвеолах, крови и тканях
Таблица 17.6 Средние показатели содержания кислорода в крови человека
Биомеханика дыхания Дыхание
Обмен кислорода (О2) и углекислоты (СО2) между организмом и средой называется дыханием. Человеческий организм в процессе жизнедеятельности потребляет кислород (О2) и выделяет углекислоту (СО2). Здоровый мужчина среднего возраста и нормального сложения с массой тела 70 кг в условиях основного обмена потребляет за 1 мин. 250 мл О2 и выделяет около 200 мл углекислоты. При физической нагрузке потребление О2 и, соответственно, выделение СО2 увеличивается в несколько раз. При этом повышение тканевого обмена обеспечивается не только пропорциональным увеличением потребления О2, возрастает также утилизация О2, в результате чего происходит более полное восстановление оксигемоглобина в тканях. Обеспечение организма нужным количеством О2 и выведением СО2 возможно лишь при условии нормального течения и координированного изменения ряда последовательных актов. У человека дыхание осуществляется благодаря ряду последовательных процессов: 1) обмен газов между средой и легкими, что обычно обозначают как «легочную вентиляцию»; 2) обмен газов между альвеолами легких и кровью (легочное дыхание); 3) обмен газов между кровью и тканями. Наконец, газы переходят внутри ткани к местам потребления (для О2) и от мест образования (для СО2) (клеточное дыхание). Движение газов в дыхательной системе и между средой и тканями происходит в результате разницы давлений. Пониженное давление О2 в ткани заставляет газ двигаться к ней. Для СО2 градиент давления направлен в обратную сторону, и СО2 переходит в окружающую среду. Известно, что давление водяных паров в организме выше, чем в окружающей среде, и, таким образом, при дыхании организм теряет воду. Дыхательная система (рис. 17.13) состоит из тканей и органов, обеспечивающих легочную вентиляцию и легочное дыхание (воздушные пути, легкие и элементы костно-мышечной системы). К воздухоносным путям относятся: нос, полость носа, носоглотка, гортань, трахея, бронхи и бронхиолы. Легкие состоят из бронхиол и альвеолярных мешочков, а также из артерий, капилляров и вен легочного круга кровообращения. К элементам костно-мышечной системы, связанным с дыханием, относятся ребра, межреберные мышцы, диафрагма и вспомогательные дыхательные мышцы. Легкие
Легкие представляют собой важнейшую структуру, осуществляющую физиологическую связь организма с окружающей средой: общая площадь их поверхности примерно в 30 раз больше, чем площадь кожи.
Рис. 17.13. Дыхательная система: 1 — лобная пазуха, 2 — решетчатая кость, 3 — гайморова пазуха, 4 — носоглотка, 5 — ротовая часть глотки, 6 — гортанная часть глотки, 7 — гортань, 8 — трахея, 9 — верхушка легкого, 10 — межреберные мышцы, И—диафрагма, 12 — сердце, 73 — ветви нижнедолевого бронха, 14 — ребра, /5 — правый бронх, 16 — альвеолы
В целом легкие имеют вид губчатых, пористых конусовидных образований, лежащих в обеих половинах грудной полости. Наименьший структурный элемент легкого — долька состоит из конечной бронхиолы, ведущей в легочную бронхиолу и альвеолярный мешок. Стенки легочной бронхиолы и альвеолярного мешка образуют углубления — альвеолы. Стенки альвеол состоят из одного слоя эпителиальных клеток типа I и окружены легочными капиллярами. Принято считать, что общая поверхность альвеол, через которую осуществляется газообмен, экспоненциально зависит от веса тела. С возрастом отмечается уменьшение площади поверхности альвеол. Плевра
Каждое легкое окружено мешком, образованным серозной оболочкой — плеврой (рис. 17.14). Наружный (париентальный) листок плевры примыкает к внутренней поверхности грудной стенки и диафрагме, внутренний (висцеральный) покрывает легкое. Щель между листками называется плевральной полостью. При движении грудной клетки внутренний листок обычно легко скользит по наружному. Давление в плевральной полости всегда меньше атмосферного (отрицательное). В условиях покоя внутриплевральное давление у человека в среднем на 4,5 торр ниже атмосферного (—4,5 торр).
Рис. 17.14. Изменения внутрилегочного и внутриплеврального давления на протяжении цикла вдох—выдох. Показаны также изменения скорости тока воздуха и объема легких
|
