Дихальна система людини будова і функції, нижні і верхні дихальні шляхи, значення мехнизма дихання, відділи, особливості анатомії та фізіології органів дихання

За один день доросла людина вдихає і видихає десятки тисяч разів. Якщо людина не може дихати, то у нього є тільки секунди.

Важливість цієї системи для людини важко переоцінити. Замислюватися про те, як працює дихальна система людини, яка її будова і функції, потрібно до того, як можуть з’явитися проблеми зі здоров’ям.

Будова дихальної системи людини

Легенева система може розглядатися в якості однієї з найбільш істотних у людському організмі. Вона включає в себе функції, спрямовані на засвоєння кисню з повітря і виведення вуглекислого газу. Нормальна робота дихання особливо важлива для дітей.

Анатомія органів дихання передбачає, що їх можна розділити на дві групи:

Верхні дихальні шляхи

При попаданні повітря всередину організму він проходить через рот або ніс. Переміщується через глотку далі, вступаючи в трахею.

До верхніх дихальних шляхів відносять придаткові пазухи носа, а також гортань.

Носова порожнина поділяється на кілька відділів: нижній, середній, верхній і загальний.

Всередині ця порожнина покрита мерцательным епітелієм, який прогріває вступник повітря і очищає його. Тут знаходиться особлива слиз, що має захисні властивості, що допомагають боротися з інфекцією.

Гортань являє собою хрящове утворення, яке знаходиться в проміжку від глотки до трахеї.

Нижні дихальні шляхи

Коли відбувається вдих, повітря, переміщаючись всередину, потрапляє в легені. При цьому з глотки на початку свого шляху він виявляється в трахеї, бронхах і легенях. Фізіологія відносить їх до нижніх дихальних шляхах.

У структурі трахеї прийнято виділяти шийну і грудну частину. Вона поділяється на дві частини. Вона подібно іншим органам дихання покрита мерцательным епітелієм.

В легенях розрізняють відділи: верхівку і підстава. Цей орган має три поверхні:

Порожнину легенів захищена, коротко кажучи, грудною кліткою з боків і діафрагмою знизу від черевної порожнини.

Вдихом і видихом керують:

• діафрагма;
• дихальні міжреберні м’язи;
• міжхрящові внутрішні м’язи.

Анатомія

Верхні дихальні шляхи сформовані: носовою порожниною, ротовою порожниною, горлом та верхньою частиною гортані. В них вдихуване повітря зігрівається, зволожується та очищується. На рівні голосових зв’язок починаються нижні дихальні шляхи — трахея з бронхіальним деревом. Трахея розгалужується на 2 головних бронхи, що дальше діляться на часткові, сегментарні, субсегментарні, аж до дистальних бронхіол, що формуються після ≈16 розгалужень. З кожним поділом бронхи та бронхіоли стають вужчими та коротшими, їх число подвоюється та збільшується сумарна площа поперечного перерізу дихальних шляхів (рис. II.A.1-1). Бронхи та бронхіоли діаметром , а вони утворюють легеневі частки — верхню, середню та нижню частки правої легені, а також верхню і нижню лівої легені.

В легенях нараховується 300–500 млн. альвеол , їх сумарна площа складає 70–80 м 2 . Альвеоли мають форму багатогранного мішечка, їх діаметр складає 200–250 мкм. Стінку альвеол формують капіляри, волокна сполучної тканини та пневмоцити I типу, що вистилають внутрішню поверхню альвеол. Пневмоцити першого типу — це клітини з дуже тонким шаром цитоплазми та великою поверхнею; вони прилягають безпосередньо до базальної мембрани. В альвеолах також знаходяться пневмоцити II та III типу, а також альвеолярні макрофаги.

Пневмоцити II типу секретують сурфактант — речовину, що знижує поверхневий натяг альвеол. Зв’язок поміж тиском в альвеолах (P), поверхневим натягом їх стінок (T) та їх радіусом (r) представлений в законі Лапласа – ΔP = 2T/r. Якщо розмір альвеоли зменшується, тиск в ній повинен зростати, а альвеоли малого розміру повинні колабувати. Цьому запобігає сурфактант , що зменшує поверхневий натяг залежно від об’єму легень. Функції сурфактанту:

1) зниження роботи яка потрібна для підвищення об’єму легень

2) стабілізація альвеол, тобто профілактика колабування малих альвеол під час видиху

3) профілактика набряку легень шляхом обмеження потрапляння в альвеоли рідини із судин та інтерстицію легень.

Інтерстиціальна строма легень

Дихальні шляхи, судини та альвеоли оточені інтерстиціальною стромою, яка виконує опорну функцію. Інтерстиціальна строма складається з основної речовини яка містить протеоглікани (формують желеподібну структуру, в якій знаходяться інші елементи строми), волокна сполучної тканини (колагенові еластичні та ретикулярні), а також різні клітини мезенхімального походження (фібробласти, міофібробласти та гладком’язові клітини). При патологічних станах в інтерстиціальній стромі можуть нагромаджуватись запальні клітини — лімфоцити, макрофаги, мастоцити, еозинофіли та нейтрофіли. Волокна сполучної тканини довкола альвеол розташовані таким чином, що під час вдиху не зазнають надмірного натягу, саме тому легеня дуже легко збільшує свій об’єм. Еластичні сили які виникають при збільшенні об’єму легень передаються від волокон сполучної тканини яка оточує альвеоли на волокна які оточують легеневі ацинуси і часточки, волокна які формують міждольові перетинки, оточують бронхіолярні- та бронхіолярно-судинні пучки аж до вісцеральної плеври. Цей механізм утримує прохідність дихальних шляхів (особливо малих дихальних шляхів, стінки яких не мають хрящів) під час видиху, тоді коли тиск який діє на стінки дихальних шляхів ззовні більший ніж тиск в їх просвіті.

Руйнування інтерстиціальної строми це один з патологічних процесів, що призводить до емфіземи легень. Пошкодження волокон сполучної тканини нівелює еластичні сили утримуючі прохідність малих дихальних шляхів, що призводить до їх передчасного закриття під час видиху, утворення повітряної пастки, а також статичної та динамічної гіперінфляції (роздування легень). В основі патомеханізмів інтерстиціальних захворювань легень лежать різноманітні запальні стани, порушення загоювання пошкоджень та фіброз.

Головним дихальним м’язом є діафрагма, яка кріпиться до 6 нижніх пар ребер, грудини та поперекових хребців. До обох куполів діафрагми спускаються діафрагмальні нерви, що виходять із шийного сплетення (C3–C5). Діафрагма при скороченні, опускається і сплющується, а завдяки зовнішнім міжреберним м’язам одночасно піднімаються ребра, що призводить до збільшення об’єму грудної клітки, зниження тиску в дихальних шляхах та вдиху. Водночас підвищується тиск в черевній порожнині. Додаткові дихальні м’язи це: драбинчасті та грудинно-ключично-соскоподібні м’язи. Експіраторні м’язи в основному представлені м’язами передньої черевної стінки, а також внутрішніми міжреберними м’язами. В нормальних умовах робота дихальних м’язів складає 1–2% від загального споживання кисню, натомість при важкій бронхообструкції — навіть до ≈30%.

Таблиця “Дихальні шляхи: будова і функції”

Хрящова тканина створює жорсткий і рухливий каркас для гортані, трахеї, бронхів і частково носа. Завдяки цьому дихальні шляхи не спадаються при русі повітря.

Гладкі м’язи беруть участь в утворенні голосу, розширюють або звужують просвіт бронхів.

Майже весь епітелій, який вистилає дихальні шляхи, схожий на пухнастий килим. На поверхні його клітин є вії, які рухаються і переміщують порошинки і інші дрібні частинки до глотки. Такий епітелій називають миготливим або війчастим. З глотки цей “сміття” потрапляє в травну систему.

Келихоподібні клітини і дрібні залози виробляють слиз, до якої прилипають частинки з повітря.

Дуже розвинена лімфоїдна тканина, адже дихальна система – це межа між організмом і зовнішнім середовищем. У дихальні шляхи потрапляє величезна кількість вірусів, бактерій, мікроскопічних грибів (раніше їх називали грибками), пилу. Імунні клітини дихальної системи не тільки борються з мікроорганізмами. Вони переробляють пил, пилок рослин та інші найдрібніші частинки з вдихуваного повітря.

Ніс, носова порожнина, пазухи носа

Зовнішній ніс складається частково з кісткової, частково – з хрящової тканини. За ним слід носова порожнина. Носова порожнина ділиться перегородкою на дві симетричні половини.

Повітря, який буде доставлений до легких, повинен бути чистим, вологим і теплим. Обробкою повітря “займається” слизова оболонка носа. Слиз затримує пил і зволожує повітря. Миготливий епітелій просуває дрібні частинки до глотки.

У носовій порожнині багато венозних судин, що проходить в них кров зігріває повітря. При алергії або інфекції вони переповнюються кров’ю, ускладнюючи дихання.

Також носова порожнина містить нюхові рецептори. Завдяки нюху людина уникає просторів з поганим повітрям і визначає зіпсовану їжу.

Носова порожнина сполучається з носовими пазухами, глоткою і слуховою трубою. Пазухи – це порожнини в кістках черепа. Тому нежить може ускладнитися отитом, гайморитом і запаленням інших пазух. Такі стани потрібно лікувати відразу, тому що завжди є ймовірність гнійних ускладнень, які можуть дійти до очниці і головного мозку. Детальніше про це вже говорилося в уроках, присвячених опорно-руховому апарату і органам почуттів.

Носоглотка, глотка

Строго кажучи, носоглотка – це носова частина глотки. За будовою вона дуже нагадує інші дихальні шляхи, теж вистелена миготливим епітелієм. У носоглотці знаходиться глоткова мигдалина, це велике скупчення лімфоїдної тканини. Її надмірне збільшення (аденоїди) ускладнює дихання.

Глотка одночасно відноситься і до дихальної та травної систем. Ротова частина глотки-це місце перехрещення дихальної і травної систем, тут її будова ближче до органів травлення. Під час ковтання дихальні та травні шляхи розділяються. Корінь язика тисне на надгортанник і опускає його. Так надгортанник перекриває вхід в гортань. При глибокому диханні, розмові і сміху цей механізм розбудовується, їжа потрапляє в дихальні шляхи.

Гортань

Гортань знаходиться попереду глотки і повідомляється з нею. Скелет гортані складається з хрящів, які з’єднуються один з одним зв’язками і утворюють суглоби. М’язи гортані керують рухом хрящів, тому гортань змінює свою форму і обсяг і напруга голосових зв’язок.

Гортань – це унікальний природний музичний інструмент. Вона одночасно схожа на духові та струнні інструменти. З одного боку, гортань – це труба, по якій проходить повітря. Коли повітря коливається в трубі органу (музичного інструменту), народжується звук. Однак в гортані звук виникає за рахунок коливання голосових зв’язок, які нагадують струни.

М’язи гортані змінюють ступінь натягу голосових зв’язок, а також обсяг і форму порожнини гортані. Від цього залежить висота, гучність і частково тембр голосу.

У дітей і жінок голосові складки тонші і коротші, ніж у чоловіків. А оскільки тонкі і короткі струни видають більш високий звук, то і голоси їх вище, ніж чоловічі. Однак деякі чоловіки вміють співати в діапазоні жіночого голосу. Таких співаків називають контратенорами.

У гортані голос тільки народжується, він зовсім не схожий на той звук, який вийде. Звук проходить через різні тканини і тим самим набуває своє індивідуальне забарвлення – тембр. Тому ми легко розрізняємо людей за звучанням їх голосу. Самі співаки під час виконання відчувають своє тіло як єдиний музичний інструмент. Пазухи посилюють звук, вокалісти називають їх резонаторами.

Гортань залежить від статевих гормонів. Під час статевого дозрівання гортань розростається, висота і тембр голосу змінюються. У деяких юнаків на шиї стає помітно так зване «адамове яблуко» – це і є збільшена гортань. Зміна голосу в підлітковому періоді музиканти називають мутацією. В цей час хлопчикам забороняють співати. Дівчаткам співати можна, оскільки у них голос змінюється більш плавно.

У дівчат і жінок голос стає залежний від менструального циклу і вагітності. Протягом менструального циклу відбувається зміна балансу жіночих статевих гормонів – естрогенів і прогестерону. Це позначається на стані багатьох тканин, в тому числі і голосових зв’язках.

Під час вагітності відбуваються величезні зміни гормонального балансу. Співачки помічають, що голос змінює тембр та інші властивості. Також вони бояться зірвати голос під час пологів. Але насправді правильне Співоче дихання під час пологів тільки допомагає.

Весь секрет в тому, що правильний спів ґрунтується на правильному диханні, яке дає максимально корисну кількість кисню організму. Крик під час сутичок забирає сили у жінки і не дає достатньо кисню дитині. Можливо, дитина навіть лякається крику матері. Жінка, яка володіє вокальною технікою, може замінити крик на стогін. Стогін – це основа правильного співу, до того ж він полегшує біль.

Правила гігієни голосу:

• Кричати якомога менше.
• Не співати на холоді.
• Після приходу з холодної вулиці відразу не розмовляти і не співати, почекати, коли голос «зігріється».
• Перед співом не можна їсти соняшникове насіння. Вважається, що дрібні частинки насіння і лушпиння потрапляють в гортань, осідають на її стінках і голосових зв’язках. Небажані горіхи, шоколад і гостра їжа. Також деякі співаки відчувають сухість в горлі після кави або міцного чаю.
• Якщо при співі або розмові відчувається дискомфорт в горлі, відразу припинити заняття і дати гортані відпочити.
• Хлопчикам не можна співати під час мутації голосу.
• Дівчатам не можна співати під час менструації і за 2 дні до неї.
  Універсальні ліки для голосу – мовчання.