Биомеханика дыхания

В связи с легочным дыханием грудная полость, а вместе с ней и легкие ритмично расширяются (вдох) и спадаются (выдох). Эта функция обычно выполняется рефлекторно под влиянием сигналов, идущих главным образом от гемо-и интерорецепторов легочной ткани к дыхательного центра, откуда импульсы через двигательные нервные пути передаются в мышц грудной клетки. Наряду с этим дыхательные движения некоторой степени могут контролироваться сознанием.

Во время вдоха расширение грудной полости и наполнения легких воздухом обеспечивается сокращением дыхательных мышц, работа которых затрачивается на подъем ребер и опускания диафрагмы. Во время выдоха (особенно при поверхностном дыхании) ребра и грудина могут опускаться благодаря их массе и эластичным силам хрящей и связочного аппарата грудной клетки, а расслабленная диафрагма под действием повышенного внутрибрюшного давления пассивно поднимается. Если выдох форсированный, ведущая роль в нем принадлежит, как правило, сокращению мышц грудной клетки и живота.

Дыхательные мышцы разделяют на мышцы, которые способствуют вдохе, и мышцы, которые способствуют выдоха. Первую группу можно разделить на основные и вспомогательные дыхательные мышцы. Последние участвуют в дыхании только при определенных условиях.

К основным мышц, способствующих вдохе, относятся: диафрагма, сокращение которой увеличивает объем полости грудной клетки в вертикальном направлении; внешние и в меньшей степени внутренние межреберные мышцы, которые поднимают ребра; задние верхние зубчатые мышцы, поднимают верхние ребра; внутренние межреберные мышцы; мышцы - пиднимачи ребер; лестничной мышцы, поднимающие и фиксируют И - II ребра, а это не только увеличивает продольный диаметр грудной пустым ¬ ны, но и усиливает действие межреберных мягкие мышц, совместное действие подвздошно-реберных мышц, мышц шеи и внешних пучков квадратных мышц поясницы, растягивающие грудную клетку в вертикальном направлении.

Мышцы, которые выполняют форсированный выдох: мышцы передней стенки живота, которые способствуют опусканию нижних ребер, грудины и (благодаря повышению внутрибрюшного давления) механическом поднятию диафрагмы; поперечная мышца, что способствует сужению грудной полости; задние нижние зубчатые мягкие мышцы, а также подвздошно-реберные мышцы поясницы и большая часть квадратных мышц поясницы (оттягивают вниз нижние ребра).

Вспомогательные дыхательные мышцы: передние зубчатые, большие грудные и широчайшие мышцы спины, которые поднимают ребра только при фиксации свободных верхних конечностей (упор кистями вытянутых рук, положение рук на бедрах) или только плечевых костей (упор локтей) малые грудные и подключичные мышцы, участие которых в дыхании возможна только при фиксации оттянутых назад лопаток (сокращение ромбовидных мышц, положение сидя с откинутым назад туловищем и упором его в спинку стула, кресла и т.д.) грудино-ключично-сосцевидной мышца, поднимает ключицы и грудину при фиксации головы; грудная часть мышцы - выпрямителя позвоночного столба, из-за уменьшения грудного кифоза (выпрямление спины) косвенно расширяет межреберные промежутки и этим облегчает труд межреберных мышц.

Участие вспомогательной дыхательной мускулатуры в акте дыхания имеет особое значение в случае недостаточности функции основной дыхательной мускулатуры, что случается во время физических перегрузок и при некоторых болезненных состояниях (декомпенсированные пороки сердца).

Различают три типа дыхания: грудное, брюшное или диафрагменное, и смешанное. Они значительно варьируют в зависимости от пола, возраста и конституциональных особенностей. Так, у мужчин преобладает брюшной тип дыхания, у женщин - преимущественно грудной. У новорожденного и грудного ребенка наблюдается брюшной тип дыхания, в 2 года оно становится смешанным, в 3 - 7 лет - грудным. У мальчиков 8-10 лет - брюшной или нижнегрудных, а у девочек - верхне-грудной тип дыхания. В гиперстеников частым бывает брюшной, у астеников - грудной тип дыхания. Благоприятным для вентиляции легких является смешанный тип дыхания.

Емкость легких. При полном вдохе емкость легких взрослого человека составляет около 5000 см воздуха. После полного выдоха в обоих легких остается примерно 1500 см3 воздуха, называется остаточным. Разница между общей емкостью и остаточным воздухом является средней жизненной емкостью легких, составляет 3500 см3. Этот воздух вдыхаемый и выдыхаемый при спокойного дыхания (500 см3), дополнительный воздух (1500 см3) - при глубоком вдохе и резервное воздуха (1500 см3) - до конца выдыхаемый после спокойного выдоха. В возрасте 35 - 40 лет жизненная емкость легких обычно постепенно уменьшается вследствие ослабления дыхательной мускулатуры, кальцинации реберных хрящей и уменьшение подвижности в суставах грудной клетки.