Систему дыхания можно условно разделить на несколько частей:
- дыхательный центр;
- верхние воздухоносные пути (полость носа, носоглотка, гортань);
- трахея и бронхи;
- легкие;
- плевра;
- грудная клетка (костный каркас и мышцы);
- иннервационный аппарат;
- диафрагма.
Верхние дыхательные пути и их патология изучаются клинической дисциплиной оториноларингологией.
Трахея — дыхательное горло, представляет собой широкую трубку, состоящую из 16—20 неполных хрящевых колец, соединенных фиброзными связками. Каждое кольцо простирается лишь на две трети окружности. Задняя стенка трахеи перепончатая, содержит пучки гладкой мышечной ткани, которые обеспечивают активные движения трахеи при дыхании и кашле.
Верхний уровень трахеи находится у нижнего края VI шейного позвонка, нижний — у верхнего края V грудного позвонка. Длина трахеи от гортани до деления на бронхи у мужчин составляет в среднем 14 см, у женщин — 12 см, диаметр — 15—25 мм. Деление трахеи на два стволовых или главных бронха (бифуркация трахеи) происходит на уровне IV—V грудных позвонков, что соответствует I—II межреберью спереди.
Шейный отдел трахеи охватывается спереди щитовидной железой, сзади трахея соприкасается с пищеводом, по ее сторонам рас
положены сонные артерии. Грудной отдел трахеи спереди прикрыт рукояткой грудиньи остатками тимуса и сосудами.
Слизистая оболочка трахеи покрыта мерцательным эпителием за исключением голосовых связок и части надгортанника.
Бронхи - воздухоносные трубки более узкого калибра, сходные по строению с трахеей. Погружаясь в легкие, они делятся до 8—13 раз. и заканчиваются терминальными бронхами — бронхиолами, просвет которых менее 1 мм. В мелких бронхах хрящевые кольца постепенно исчезают, а пучки гладких мышечных волокон циркулярно охватывают всю стенку бронха. Бронхиолы хрящевых колец не содержат.
Правый бронх отходит от трахеи под углом 15—40°, его длина около 3 см, диаметр просвета 12—22 мм. Левый бронх отходит под углом 50—70°, его длина почти вдвое больше правого (4-5 см) диаметр — 8—16 мм.
Левый и правый бронхи делятся на долевые, слева — долевых два, справа — три. Далее долевые делятся на сегментарные. В каждом легком различают но 10 сегментов Cei менты, как и доли, представляют собой относительно самос юя к'льные структурнофункциональные единицы. Сегменты подразделяются на дольки величиной 1~2 см. Деление бронхов завершается респираторной бронхиолой, каждая из которых подводит воздух непосредственно к альвеолам. Группа альвеол с терминальной бронхиолой называется ацинусом, \2~ 18 ацинусов образуют дольку. Общее число альвеол около 700 миллионов, их поверхность доходит до 100- 120 м2. Правое легкое на 10% больше левого, оно более короткое и широкое, что сказывается на объеме правой и левой половины грудной клетки.
Легкие имеют конусовидную форму с широким основанием и закругленными верхушками. Верхушки находятся на 3—4 см выше
- ребра, сзади их границы лежат на уровне VII шейного позвонка Легкие имеют нижнюю диафрагмальную поверхность, обширные реберные поверхности, примыкающие к ребрам, и медиальную поверхность, прилегающую к средостению. На медиальной поверхности вверх и назад от углубления, образуемого сердечной сумкой, расположены ворота легкого, через которые в легкое входят бронхи, легочная артерия, нервы, легочные вены, лимфатические сосуды. Они составляют корень легкого.
Границы долей относительно грудной клетки имеют следующее расположение {рис. 268). Сзади с обеих сторон к грудной клетке прилегает по 2 доли, границы между которыми идут от III трудно-
го позвонка к местам пересечения задних подмышечных линий с
- ребрами. Далее эти линии продолжаются к местам прикрепления к грудине VI ребер. Справа от задней подмышечной линии по 4 ребру к грудине идет дополнительная линия, ограничивающая среднюю долю. Таким образом, средняя доля лежит в основном спереди между IV и VI ребрами и имеет клиновидную форму. Правое легкое содержит 10 сегментов (рис. 269).
В верхней доле имеется три сегмента:
- верхушечный (I);
- задний (2);
- передний (3).
Средняя доля состоит из двух сегментов — латеральный (4), медиальный (5).
В нижней доле различают 5 или 6 сегментов:
- верхушечный (6);
- 4 базальных: медиальный (сердечный, 7), передний (8), латеральный (9), задний (10).
Левое легкое содержит 10 сегментов (рис. 269).
Верхняя доля:
- верхушечно-задний (1—2);
- передний (3);
- верхний язычковый (4);
- нижний язычковый (5).
В нижней доле слева различают 5 или 6 сегментов, которые симметричны сегментам нижней доли правого легкого и имеют те же обозначения.
Каждое легкое снаружи покрыто плеврой, за исключением узкой медиальной части — ворот (корня) легкого. Условная фронтальная плоскость, проходящая через трахею и корни легких, разграничивает переднее и заднее средостение. В области корней, плевра, покрывающая легкое (висцеральный листок), переходит в наружный листок, в париетальную плевру, которая выстилает внутреннюю поверхность грудной клетки, верхнюю поверхность диафрагмы и средостение. Между листками, таким образом, образуется замкнутое щелевое пространство — плевральная полость. В ней всегда имеется небольшое количество жидкости (1—2 мл), обеспечивающее хорошее, бесшумное скольжение листков при дыхании.
В силу эластической тяги легкого в плевральной полости имеется отрицательное давление, оно колеблется во время дыхательного цикла: в конце спокойного выдоха оно равно — 3 мм рт.ст .
ВИД СПЕРЕДИ
а/
-•4v-'
Рис. 269. Схематическое изображение сегментов легких (Максименков А.Н. идр., 1960).
Правое легкое. Верхняя доля. 1 — верхушечный сегмент, 2 — задний сегмент, 3 - передний сегмент, средняя доля: 4 — латеральный сегмент, 5 — медиальный сегмент; нижняя доля: 6 - верхушечный (верхний) сегмент, 7 - медиальный базальный (сердечный) сегмент, 8 - передний базальный сегмент, 9 - латеральный базальный сегмент, 10 - задний базальный сегмент.
Левое легкое. Верхняя доля: 1-2 - верхушечно-задний сегмент, 3 — передний сегмент, 4 — верхний язычковый сегмент, 5 — нижний язычковый сегмент; нижняя доля: 6 — верхушечный (верхний) сегмент, 8 — передний базальный сегмент, 9 — латеральный базальный сегмент, 10 — задний базальный сегмент.
а в конце спокойного вдоха - 6 мм рт.ст. При глубоком вдохе давление в полости может снизиться до 20 мм рт.ст., а при глубоком выдохе приблизится к атмосферному. Уменьшение давления в плевральной полости во время вдоха обусловлено тем, что грудная клетка расширяется на большую величину, чем расширяются легкие, увеличению объема которых препятствует эластическая тяга легких.
В плевральной полости постоянно осуществляется транскапиллярное движение жидкости из капилляров пристеночной плевры в плевральную полость, а затем ее абсорбирование висцеральной плеврой.
При заболеваниях плевры этот транспорт жидкости нарушается, что ведет к накоплению жидкости в плевральной полости.
Нижние границы плевры не совпадают с нижними границами легких, они располагаются ниже, что создает резерв объема для расширяющихся во время вдоха jicikhx Расположение фанип плевры и лечких по основным юпографическим линиям представлено в табл. S.
Таблица 8. Расположение нижних 1рамиц плевры и jicikiix (см рис. 26Х)
|
Линии |
Границы плевры |
Границы легких |
|
Средиппо ключичная |
VII ребро |
VI ребро |
|
Средпяя подмышечная |
X ребро |
VIII ребро |
|
Лонатчпая |
XI ребро |
X ребро |
Локомоторный аппарат дыхательной системы сосгош из костного остова с суставами и связками и дыхательных мышц. Костный остов представляется 12 грудными позвонками, 12 парами ребер, грудиной, ключицами и лопатками. Вся конструкция грудной клетки обеспечивает необходимую жесткость и, в то же время, подвижность грудной клетки.
Дыхательные движения грудной клетки обеспечиваются функцией дыхательных мышц, которые делятся на инспираторные и экспираторные.
При спокойном дыхании активным является только вдох, выдох совершается пассивно за счет эластической ретракции легких. Если же вентиляция превышает 50% максимальной вольной вентиляции, то выдох становится активным за счет включения мышц экспираторной группы.
Инспираторные мышцы делятся на основные и дополнительные. К основным относятся диафрагма, наружные межреберные, внутренние межреберные мышцы. Важнейшая роль в осуществлении дыхания принадлежит диафрагме. Так при спокойном дыхании до 2/3 дыхательного объема обеспечивается за счет диафрагмы и лишь 1/3 — за счет других дыхательных мышц.
К дополнительным инспираторным мышцам относятся грудино-ключично-сосцевидные, а также передние, средние и задние лестничные мышцы.
К экспираторным мышцам принадлежат внутренние межреберные мышцы (за исключением их межхрящевой парастернальной группы), мышцы живота — прямые, наружные и внутренние косые, а также поперечные. При сокращении экспираторных мышц объем грудной полости уменьшается. Эти мышцы включаются в акт дыхания лишь при глубоком выдохе, при затрудненной вентиляции легких. Их сокращение оттесняет органы брюшной полости вверх, что способствует подьему купола диафрагмы. Мышцы выдоха и|раю! ведущую роль при кашле, рвоте, натуживании.
В стенке трахеи и бронхов различаки слизиаую, фиброзно-хрящевую и наружную оболочки. Слизистая состоит из покровного эпителия, банальной мембраны, собственной пластинки, мышечного и подслизисгого слоев. Эпителий представляется реснитчатыми, бокаловидными, промежуточными, базальными, сеточными, щеточными клетками, клетками Клара и Кульчицкого.
Каждая клетка реснитчатого эпителия имеет на поверхности до 200 мерцательных ресничек, совершающих 16—17 колебаний в секунду, что способствует, подобно конвейеру, перемещению и выведению слизи, частиц пыли, микроорганизмов, клеточных элементов. Реснитчатые и бокаловидные клетки, выполняющие дренажную функцию, объединены под названием мукоцилиарного аппарата.
Щеточные клетки, вероятно, выполняют резорбтивную функцию, клетки Кульчицкого относятся к нейросекреторным клеткам.
В целом, покровный эпителий дыхательных путей выполняет барьерную, очистительную, секреторную, резорбтивную функции и участвует в кондиционировании — согревании и увлажнении вдыхаемого воздуха.
Под собственной пластинкой находится мышечный слой, более четко он выражен в главных и последующих бронхах и достигает респираторных бронхиол второго порядка. Сокращение мышц несколько укорачивает бронхи и позволяет сузить просвет на одну треть.
В слизистой оболочке трахеи и бронхов постоянно присутствуют свободные клетки — лимфоциты, плазматические клетки, гистиоциты, тучные клетки, нейтрофилы и эозинофилы, что является отражением иммунологической реакции на антигены, проникающие с воздухом в дыхательные пути.
Стенка альвеол состоит из альвеолярного эпителия с тремя типами клеток, покрывающею альвеолу с двух сторон. Между слоями эпителия находится интерстиций с сетью кровеносных капилляров. Газообмен осуществляется через альвеоциты I типа.
Функциональная активность альвеол и бронхиол существенно связана с наличием на их поверхности, на границе фаз воздух — жидкость, поверхностно-активной мономолекулярной пленки — сурфактанта, — комплекса веществ, уменьшающих поверхностное натяжение и выполняющих еще ряд других сложных физиологических функций.
Легкие обладают большой эласшчносчью, которая на 1/3 обусловлена наличием в стенках альвеол эласшческих волокон и на 2/3 — наличием сурфактанта.
Основная функция дыхаюльпою аппарата заключается в обеспечении стабильное! и i а зоною соаава внутренней среды организма. в элиминации СО, из венозной крови, адекватное восполнение
О,, а также поддержании ней змеиного уровня pH крови. Эю до- сшгается за счет изменения ыубины, частоты дыхания и изменения объема кровообращения по малому кругу.
К нереспираторной функции легких относится участие их в системе поддержания гомеостаза ряда биоло1ически активных веществ (инактивация избытка циркулирующих в крови био- 1снных аминов, пешидов, ацегилхолина, просгаыандина), кондиционировании вдыхаемого воздуха, выделения газообразных ядовитых продуктов — аммиака, окиси углерода, углеводородов, альдегидов, кетонов, сероводорода, продуктов перекисного окисления.
У человека, находящегося в покое при спокойном дыхании, в легкие поступает 300—500 мл воздуха, этот объем называется дыхательным объемом. При максимальном волевом усилии человек может дополнительно вдохнуть до 1500 мл, этот объем называется резервом вдоха. После спокойного выдоха возможен дополнительный выдох в объеме до 1500 мл — резервный выдох. Сумма этих трех объемов составляет жизненную емкость легких (ЖЕЛ) У здоровых она равна 3500—4500 мл. У женщин ЖЕЛ на 1000 mj
меньше, чем у мужчин. У физически активных лиц ЖЕЛ порой достигает 6—8 литров.
После максимального выдоха легкие полностью не спадаются, в альвеолах остается до 850 мл воздуха. Воздух, находящийся в бронхах, трахее, гортани непосредственно в газообмене не участвует, поэтому воздухоносные пути получили название «вредного пространства», его объем около 150 мл. Сумма объема воздуха, остающегося в альвеолах после максимального выдоха и объема «вредного пространства» называется остаточным объемом, он равен 1000 мл.
Показатели функции внешнего дыхания изменяются при патологии дыхательной, сердечно-сосудистой системы, обмена веществ.
Иннервация дыхательных путей и легких обеспечивается вегетативной нервной системой. Различают афферентную, эфферентную вагусную и эфферентную симпатическую иннервацию. Влияние парасимпатической иннервации на бронхи выражено сильнее, чем симпатической. Между нервными сплетениями трахеи и сердца имеются анастомозы. Периферические нервные ветви следуют вдоль бронхов и сосудов.
Афферентные волокна начинаются от «рецепторов раздражения» в слизистой оболочке гортани, трахеи, бронхов и от рецепторов, воспринимающих растяжение в стенках альвеол «Рецепторы раздражения» располагаются между клетками покровного эпителия дыхательных путей, они участвуют в осуществлении кашлевого рефлекса. Значительная часть афферентных волокон в составе блуждающего нерва направляются к чувствительным клеткам узлового ганглия, другая часть — к звездчатому ганглию, к нижним шейным и верхним грудным ганглиям.
Эфферентные вагусные волокна начинаются от клеток дорсальных ядер в продолговатом мозге. В нервных сплетениях бронхов они сменяются короткими постганглионарными волокнами, несущими импульсы к мышцам и железам трахеи, бронхов, бронхиол и к сосудам.
Вагусная иннервация относится к холинэргической и вызывает сокращение мышц дыхательных путей, секрецию желез и расширение сосудов.
Эфферентные симпатические волокна начинаются в спинном мозге на уровне 1—6 грудных сегментов. Волокна, иннервирующие гортань и верхнюю часть трахеи, переключаются на пост- ганглионарные в верхнем симпатическом узле. Волокна, несущие
импульсы к нижнему отделу трахеи, бронхам, переключаются в верхних грудных ганглиях пограничного симпатического ствола. Они направляются в легочные сплетения и являются адренергическими.
Кровоснабжение легких осуществляется из 2 источников — легочной артерии и бронхиальных артерий. Ветви легочной артерии вступают в легкие через корни легких, разделяются и повторяют разветвления бронхов. Наиболее крупные ветви относятся к артериям эластического типа, внутриорганные — к артериям мышечного типа. Капиллярная сеть, оплетающая альвеолы, завершается формированием венозной сети. Вены объединяются в крупные стволы по 2 от каждого легкого и впадают в левое предсердие.
Бронхиальные артерии (от 2 до 4) начинаются от грудного отдела аорты, направляются к корням легких и, отдав ветви к плевре, разветвляются вместе с бронхами, достигая бронхиол. Из капилляров кровь переходит в вены, часть из которых впадает в систему легочных вен, другая часть впадает в бронхиальные вены. Между ветвями системы легочной и бронхиальных артерий и вен имеются анастамозы.
Лимфатическая система имеет 2 сети — поверхностную и глубокую. Поверхностная располагается в толще плевры. Глубокая сопровождает бронхиальное дерево. Между ними существуют анастомозы. Обе они несут лимфу к воротам легких.
На пути оттока лимфы к корням легких имеются скопления бронхопульмональных лимфоузлов. Они располагаются по ходу бронхов и особенно в местах разветвлений бронхов. Наиболее крупные скопления — нижние трахеобронхиальные, правые и левые паратрахеальные лимфоузлы. От них лимфа поступает в бронхосредостенный ствол, далее слева — в грудной проток, а справа — в правый лимфатический проток.