Обмін газів у легенях людини підтримується їх вентиляцією за рахунок зворотно-поступального переміщення повітря в просвіті дихальних шляхів, яке відбувається в процесі вдиху і видиху (дихального акту).
М'язи, які здійснюють дихальний акт, підрозділяють на м'язи вдиху і м'язи видиху, що сприяють відповідно збільшення і зменшення обсягу грудної клітини. Крім того, виділяють групу вспомо-готельних м'язів, які включаються при форсованому диханні.
Основна м'яз вдиху - діафрагма (рис. 83). При спокійному нку-ванні вона забезпечує практично весь обсяг легеневої вентиляції. Діа-фрагменти працює синергічно з зовнішніми міжреберних м'язів. Бла-цію скорочення м'язів вдиху збільшуються вертикальний і переднезадний розміри грудної клітини
До м'язів видиху відносять внутрішні міжреберні м'язи, кото-які опускають ребра і м'язи черевного преса. Функція останніх со-стоїть в підвищенні внутрішньочеревного тиску, завдяки чому купол діа-фрагменти впячивается в грудну порожнину і зменшує її обсяг.
До допоміжних м'язів дихання відносять ряд м'язів шиї, грудей і спини, скорочення яких викликає переміщення ребер, полегшуючи дію-віє основних м'язів вдиху і видиху.
В процесі вдиху тканину легких розтягується, тому що збільшується обсяг грудної клітини, і тиск в легенях стає на 2-3 мм рт.ст. менше, ніж в атмосфері. Різниця тисків забезпечує надходження повітря в легені. Під час вдиху одночасно збільшується обсяг плевральної порожнини і, отже, тиск у ній падає і стає на 9 мм рт.ст. нижче атмо-сферного. В результаті збільшується різниця між тиском атмосферно-го повітря і тиском в плевральної порожнини, що також сприяє рас-тяжіння легеневої тканини. Перешкоджає процесу вдиху тиск в брюш-ної порожнини і власне опір стінок живота. Крім того, замед-ляет розтягнення легеневої тканини еластична тяга легень і поверхневий натяг стінок альвеол.
Спокійний видих починається, як тільки розслабляється мускулатура вдиху. При цьому зросла в ході вдиху еластична тяга легень повертає їх в початковий стан. При цьому через зменшення обсягу легень тиск в них стає вище атмосферного і повітря з повітроносних шляхів уст-ремляется назовні. Таким чином, видих на відміну від вдиху відбувається пасивно, за рахунок вивільнення енергії розтягнутих під час фази вдиху легких. Лише при форсованому диханні включаються м'язи видиху, ак-тивно сприяють додаткового зменшення обсягу грудної порожнини, причому в цьому випадку тиск в плевральній порожнині може ставати вище атмосферного.
Отже, дихальний цикл включає дві фази: вдих і видих. Зазвичай вдих дещо коротший видиху, у дорослої людини їх співвідношення в середовищ-ньому равно1: 1,3.
Легеневі обсяги. Обсяг повітря, що вдихається за кожен дихальний цикл, - дихальний обсяг (ДО, приблизно 500см 3), - становить при спокійному диханні відносно невелику частину загальної ємності легень. При збільшенні легеневої вентиляції цей обсяг зростає за рахунок додат-Передачі повітря (резервного обсягу), що надходить в легені при вдо-хе (РВВС) і изгоняемого при видиху (РОвид). Кількісно ці обсяги рівні 1500 см 3. Якщо зафіксувати різницю між максимально глибоким вдихом і максимально глибоким видихом, виходить величина життєвої ємності легень (ЖЕЛ), в яку не входить так званий залишковий обсяг (близько 1500см 3). видаляється тільки при повному спадении легких
Величина ЖЕЛ залежить від вікових, статевих та морфологічних особливостей людини і є одним з найважливіших функціональних по-показників зовнішнього дихання, які використовуються в антропометричних дослідженнях для оцінки фізичного розвитку людини. У дорослого чоло-століття ЖЕЛ в середньому дорівнює:
500см 3 (ДО) + 1500см 3 (РВВС) + 1500см 3 (РОвид) = 3500см 3.
У чоловіків ЖЕЛ коливається від 3200 до 7200см 3. у жінок - від 2500 до 5000см 3. У дітей ЖЕЛ значно менше.
I - загальна ємність легенів; П - життєва ємкість легень; Ш - резерв-ний обсяг вдиху; IY - дихальний об'єм; Y - резервний об'єм видиху YI - залишковий об'єм; YII - ємність вдиху; YII1 - функціональна остаточ-ва ємність;
Частота дихання у спокої у дорослої людини коливається від 14 до 20 рухів в хвилину. Однак при фізичній роботі або іншому стані напруги організму частота дихання може сильно зростати.
Легеневої вентиляцією називають обсяг повітря, що вдихається за оди-ніцу часу (зазвичай використовують хвилинний обсяг дихання - МОД). Та-ким чином, МОД - це твір дихального обсягу на частоту дихальних циклів (0,5 л х 14 = 7,0 л), В спокої МОД коливається від 7 до 10 л. При фізичній роботі МОД збільшується до 150 - 180 л. Величина МОД також є важливим функціональним показником зовнішнього нку-ня. У спортсменів МОД значно вище, ніж у людей, які не займаються спортом; у чоловіків вище, ніж у жінок; у дорослих вище, ніж у дітей і підлітків. Однак в легеневій газообмене бере участь не весь вентильований повітря, а лише та його частина, яка досягає альвеол.
4. Газообмін в легенях
Справа в тому, що приблизно 1/3 дихального обсягу спокою припадає на вентиляцію так званого мертвого простору (трахеї, бронхів аж до дихальних бронхіол), заповненого повітрям, який непо-безпосередніх не бере участі в газообміні і лише переміщається в просвіті воз-духоносних шляхів при вдиху і видиху. Мертве простір бере участь в кондиціонуючий функції повітроносних шляхів - зволоженні і обога-реві вдихуваного повітря за рахунок інтенсивного кровопостачання і секреції | слизової оболонки носових ходів, носоглотки, гортані, трахеї і бронхів. Підготовлений таким чином повітря, досягаючи альвелярной простору (переважно за рахунок процесів дифузії) вступає в безперервно йду-щий обмін газів з кров'ю. Повітря, що надходить в легені містить близько 21% кисню, приблизно 0,03% вуглекислого газу і 79% азоту (табл. 7). Од-нако в міру просування до альвеол склад повітря значно змінюється: кількість кисню падає до 14%, а вуглекислого газу - зростає до 5%. Зміна складу обумовлено змішуванням знову надходження повітря з повітрям, що містяться в глибоких відділах бронхіального дерева. Повітря. заповнює альвеоли, так званий альвеолярний газ, служить для ор-ганизма свого роду внутрішньою атмосферою. Сталість складу альвео-лярного газу (табл. 7) забезпечується механізмами регуляції дихання і яв-ляется необхідною умовою нормального протікання газообміну. При цьому повітря мертвого простору служить своєрідним буфером, згладжені-БЕЗПЕЧУЮТЬ коливання складу альвеолярного газу в ході дихального циклу.