Біофізика і біомеханіка - В. С. Антонюк - 2012

Розділ 4. БІОФІЗИКА СКЛАДНИХ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ

4.8.Показники фізіологічного стану дихальної системи людини

4.8.1.Будова та основні функції дихальної системи

Дихальна система людини - сукупність органів, що забезпечують в організмі людини зовнішнє дихання, або обмін газів між кров’ю та зовнішнім середовищем і деякі інші функції.

Газообмін виконується легенями і в нормі напрямлений на поглинання із вдихуваного повітря кисню та виділення в зовнішнє середовище утвореного в організмі вуглекислого газу. Крім того, дихальна система бере участь у таких важливих функціях, як терморегуляція, генерація звуків, нюх, зволоження вдихуваного повітря. Легенева тканина також відіграє важливу роль у таких процесах, як синтез гормонів, водно-сольовий і ліпідний обміни. У густорозвиненій судинній системі легенів відбувається депонування крові. Дихальна система також забезпечує механічний та імунний захист від факторів зовнішнього середовища.

Загальні відомості про будову дихальної системи. Диханням називають комплекс процесів, що забезпечує вживання кисню тканинами організму та виділення вуглекислого газу. Дихання є необхідною умовою життєдіяльності людини, тварин, рослин та їх енергетичних перетворень. В умовах спокою, наприклад, у процесі розумової діяльності, у

середньому за кожну хвилину організм має одержувати 250...300 мл кисню та виділяти 200.250 мл вуглекислого газу. Під час фізичного навантаження потреба в кисні істотно зростає і досягає в нетренованих людей - 2.3 л/хв, у тренованих - 4.6 л/хв.

Дихальна система поєднує органи, які виконують повітроносну (порожнину рота, носоглотку, гортань, трахею, бронхи) і дихальну або газообмінну функції (легені). Основна функція органів дихання - забезпечення газообміну між повітрям і кров’ю дифузією кисню та вуглекислого газу через стінки легеневих альвеол у кровоносні капіляри. Крім того, органи дихання беруть участь у звукоутворенні, виробленні деяких гормоноподібних речовин, підтриманні імунітету тощо. У повітропровідних шляхах відбувається очищення, зволоження, зігрівання вдихуваного повітря, а також сприйняття заходу, температурних і механічних подразників. Характерною особливістю будови дихальних шляхів є наявність хрящової основи. Із зменшенням калібру бронхів їх хрящі поступово змінюють форму: спочатку це півтільця, потім хрящові пластини, які зовсім зникають у бронхіолах. Внутрішня поверхня дихальних шляхів покрита слизуватою оболонкою - епітелієм з великою кількістю залоз, що виділяють слиз.

Трахея являє собою непарний орган, через який у легені надходить повітря і навпаки. Вона має вигляд трубки завдовжки 9.10 см. У грудній порожнині трахея ділиться на дві головні бронхи, які входять у праву та ліву легені. Довжина бронхів становить 3.5 см. Внутрішня поверхня трахей вистелена слизуватою оболонкою, що містить слизуваті залози. Легені - це головний орган дихальної системи. Права та ліва легені розміщені в грудній порожнині. Кожна легеня борознами поділяється на частини: права - на три, ліва - на дві. Кожна легеня складається з розгалужених бронхів, які утворюють бронхіальне дерево й систему легеневих пухирців. Головні бронхи поділяються на сегментарні, субсегментарні частинкові і внутрішньочастинкові. У легенях налічується близько 20 тис. кінцевих бронхіол, які закінчуються альвеолярними ходами або альвеолярними мішечками. Кількість альвеол становить 300...350 млн, а загальна площа їх поверхні - 80 м .

Процес дихання містить у собі п’ять основних етапів:

1. Зовнішній подих, або вентиляція легенів - обмін газів між альвеолами легенів і атмосферним повітрям.

2. Обмін газів у легенях між альвеолярним повітрям і кров’ю.

3. Транспорт газів кров’ю від легенів до тканин і вуглекислого газу від тканин до легенів.

4. Обмін газів між кров’ю капілярів великого кола кровообігу та клітинами тканин.

5. Внутрішній подих - біологічне окиснення в мітохондріях клітки.

Вентиляцією легенів називають процес відновлення газового складу альвеолярного повітря, що забезпечує надходження в них кисню й виведення вуглекислого газу. Вентиляція легенів відбувається завдяки дихальним рухам, які забезпечують механічне переміщення повітря. Інтенсивність вентиляції визначається глибиною вдиху й частотою дихання. Вентиляція легенів створюється різницею тиску між альвеолярним і атмосферним повітрям. У разі вдиху тиск в альвеолярному просторі значно знижується (за рахунок розширення грудної порожнини) і стає меншим від атмосферного, тому повітря з атмосфери надходить у повітроносні шляхи. За рахунок цього відбувається обмін газами - кисень входить в альвеолярний простір, а вуглекислий газ виходить із нього. Під час видиху тиск знову вирівнюється, тобто тиск в альвеолярному просторі наближається до атмосферного, або навіть стає вищим від нього, що зумовлює видалення чергової порції повітря з легенів.