Дишане. Вентилация на кислорода.

Бeлият дрoб и неговите дялове, както и носът, трахеята – всичко това е част от дихателната система на човека.

Мускулите, които участват в дишането са две групи:

• инспираторни – инспираторни мускули са: diaphragma, mm. intercostales externi, mm. sternocleidomastomastoidei, mm. scalene, mm. serrati posteriores superiors, mm. pectorales, mm. latissimi dorsi
• експираторни – експираторни мускули са: mm. intercostales interni, mm. abdominales, mm. serrati posteriores inferiors

Механизъм на вдишването

Диафрагмата е един от основните инспираторни мускули. Тя е разположена в долната част на гръдния кош и отделя гръдната кухина от коремната. Диафрагмата има два купола, от които десният лежи на едно междуребрие по-високо поради разположения отдолу черен дроб. Площта на диафрагмата е около 270 см. Ако тя се смъкне надолу само с 1 см, това означава увеличаване на белодробния обем с 270 ml, а ако се смъкне с 10 см, този обем се увеличава приблизително с 3:1.

При вдишване центърът на диафрагмата се измества надолу, куполите й се изглаждат, коремните органи се избутват също надолу и коремната стена се издува напред. Този тип на дишане наречено коремно, или диафрагмено е характерно за мъжа, докато за жената е типично т.нар. ребрено дишане.

Междуребрени мускули

При спокойно вдишване освен диафрагмата се съкращават и външните междуребрени мускули. Те повдигат ребрените пръстени, които се разширяват встрани като едновременно гръдната кост се отдалечава от гръбначния стълб. По този начин гръдният кош увеличава фронталния и сагиталния си размер.

Диафрагмата и външните интеркостални муксули принадлежат към т.нар. задължителни инспираторни мускули. Понякога се налага усилено дишане, както при фитнес тренировката. Тогава се включват допълнителните дихателни мускули: mm.sternocleidomastoidei, mm. scalene, mm. pectorals, mm. latissimi dorsi, mm. serrate posteriors superiors. При хора, които имат по усилена или екстремно усилена белодробна активност (фитнес трениращ, спринтьор, маратонец, плувец), тази мускулатура е силно развита. Тя хипертрофира и при болестни състояния, когато хората са принудени да поемат въздух с по-голямо усилие.

Механизъм на издишване: нормално актът на издишване е пасивен процес. Когато се поема въздух и вдишването спре, гръдният кош веднага се отпуска, ако волево не го задържим в положение на инспириум. Коя е причината обаче?

При вдишване, когато ребрените пръстени се разширяват, еластичните сили на разтегляне на ребрените хрущяли, които свързват ребрените дъги с гръдната кост и на еластичните влакна в белите дробове са равни на мускулната сила, необходима да поддържа новия обем. Когато в края на вдишването изнспираторната мускулатура се отпусне, еластичните сили връщат гръдния кош и белите дробове към изходно положение, при което те заемат най-малък обем.

Процесът, при който въздухът от околната среда навлиза в организма и се обменя с въздуха в белите дробове, се нарича белодробна вентилация. Той протича по следния начин: въздухът се поема чрез носа и устата и навлиза във вентилационната система, адаптирайки се към телесната температура, след това се филтрира и овлажнява преди да премине през трахеята. Кондиционираният по този начин въздух се вдишва през двете бронхи. Бронхите от своя страна се състоят от многобройни бронхиоли, които препращат вдишания въздух към въздуха в алвеолите (алвеолите са най-малките разклонения на дихателния тракт). (Mc Fadden, E. R., JR. Respiratory heat and water exchange: Physiological and clinical implications. J.Apple. Physiol. 54:331,1983).

Газообмен между белите дробове и кръвта

Съществуват около 300 милиона алвеоли (торбички с еластични тънкостенни мембрани), които осигуряват газообмена между белите дробове и кръвта. От всички органи в тялото, в алвеолите има най-голям приток на кръв. По време на почивка (например в рамките на една фитнес тренировка), за една минута около 250 мл кислород напускат алвеолите и навлизат в кръвта, а около 200 мл въглероден двуокис протичат в обратната посока и навлизат в тях. По време на усилени физически упражнения, при добре тренирани за издръжливост спортисти, количеството кислород, преминаващо през алвеоларната мембрана, е почти 25 пъти по-голямо. Основната функция на вентилирането по време на почивка и физическо натоварване е да се поддържа необходимата концентрация на кислорода и въглеродния двуокис в алвеоларните камери. Това дава възможност за ефективен газообмен преди кръвта да напусне белите дробове и да се транспортира в организма. (McArdle, William D., Katch, Frank I., Katch, Victor L.: Exercise Physiology Energy, Nutrition and Human Performance. Lea, Febiger; Philadelphia, P.A., 1986, стр. 192.).

Вентилационен механизъм

Белите дробове не са прикрепени директно към гръдната кухина в буквалния смисъл на думата. Вместо това, напрежението на повърхността, получено от естествената влага в гръдния кош, е причина те да се допират до вътрешните й стени и да следват неговото движение. Поради това, всяка промяната в обема на гръдната кухина води съответно до промяна в обема на белите дробове (McArdle, William D., Katch, Frank I., Katch, Victor L.: Exercise Physiology Energy, Nutrition and Human Performance: Lea, Febiger. Philadelphia, P.A., 1986, стр. 193.).

Вдишване

Диафрагмата представлява преграда, която не позволява на въздуха да се движи между гръдната и коремната кухина. По време на вдишването диафрагмата се свива, като се спуска надолу (до 10 см.), вследствие на което въздухът в белите дробове се разширява и налягането му (белодробното налягане) леко спада под атмосферното. При здравия човек налягането, упражнено от инспираторните мускули варира от 80 до 140 мм. живачен стълб (Leech, J.A. et al.: Respiratory pressures and function in young adults. Am. Rev. respir. Dis.,128:17, 1983). Ребрата и гръдната кост също подпомагат вдишването по време на физически упражнения. Съкращенията на скаленусите и външните междуребрени мускули карат ребрата да се повдигат и извъртат навън. Вдишването спира, когато разширяването на гръдната кухина се прекрати и налягането в белите дробове се повиши дотолкова, че да се изравни с атмосферното.

Издишване

Издишването представлява излизането на въздуха от белите дробове. По време на покой и леки физически усилия фазата на издишване представлява пасивен процес. Това е така, защото изпънатата белодробна тъкан се свива, а дихателните мускули се отпускат. Този процес води до задвижване на ребрата и гръдната кост надолу, а на диафрагмата обратно към гръдната кухина. Тези движения намаляват размера на гръдната кухина и компресират алвеоларните газове и така въздухът се отделя чрез експираторния тракт. Издишването завършва, когато експираторната мускулатура преустанови компресията, а налягането в белите дробове спадне до атмосферното. При вентилиране по време на усилено физическо натоварване, междуребрените и коремните мускули упражняват силен натиск върху ребрата и коремната кухина и съответно водят до намаляване на размера на гръдната кухина. По този начин, издишването става по-бързо и по-силно. (McArdle, William D., Katch, Frank I., Katch, Victor L.: Exercise Physiology Energy, Nutrition and Human Performance. Lea, Febiger; Philadelphia, P.A., 1986, стр. 194.).

Обратно към раздел „Анатомия и Физиология“.