Jak człowiek wdycha i wydycha powietrze? Proces oddychania człowieka: co to jest i jak to się dzieje. Odruchy ośrodka oddechowego i wpływ odruchów na oddychanie
Wymiana gazów pomiędzy powietrzem atmosferycznym a powietrzem w pęcherzykach płucnych następuje w wyniku rytmicznej naprzemienności aktów wdechu i wydechu. W płucach nie ma tkanki mięśniowej, dlatego nie mogą one aktywnie się kurczyć. Mięśnie oddechowe odgrywają aktywną rolę w akcie wdechu i wydechu. Kiedy mięśnie oddechowe są sparaliżowane, oddychanie staje się niemożliwe, chociaż narządy oddechowe nie są dotknięte.
Akt wdechu, czyli inspiracji– aktywny proces, który zapewnia zwiększenie objętości klatki piersiowej. Akt wydechu lub wydechu– proces bierny, który następuje w wyniku zmniejszenia objętości jamy klatki piersiowej. Fazy wdechu i następujący po nim wydech cykl oddechowy. Podczas wdechu powietrze atmosferyczne Dostaje się do płuc przez drogi oddechowe, a po wydychaniu część powietrza je opuszcza.
W wdechu biorą udział mięśnie międzyżebrowe skośne zewnętrzne oraz przepona (ryc. 18). Wraz ze skurczem zewnętrznych mięśni międzyżebrowych skośnych, które biegną od góry do przodu i w dół, żebra unoszą się, a jednocześnie zwiększa się objętość klatki piersiowej w wyniku przemieszczenia mostka do przodu i bocznych części żeber przesuwając się na boki. Membrana kurczy się i przyjmuje bardziej płaską pozycję. W tym przypadku nieściśliwe narządy jamy brzusznej są popychane w dół i na boki, rozciągając ściany jamy brzusznej. Podczas spokojnego wdechu kopuła przepony opada o około 1,5 cm i odpowiednio zwiększa się pionowy rozmiar jamy klatki piersiowej.
Przy bardzo głębokim oddychaniu w akcie wdechu bierze udział szereg pomocniczych mięśni oddechowych: pochyły, mięsień piersiowy większy i mniejszy, ząbkowaty przedni, czworoboczny, romboidalny, dźwigacz łopatek.
Płuca i ściana jamy klatki piersiowej pokryte są błoną surowiczą - opłucną, pomiędzy warstwami której znajduje się wąska szczelina - jama opłucnowa zawierająca surowiczy płyn. Płuca znajdują się stale w stanie rozdętym, ponieważ ciśnienie w jamie opłucnej jest ujemne. Jest to spowodowane elastycznym rozciąganiem płuc, czyli ciągłym dążeniem płuc do zmniejszania ich objętości. Pod koniec spokojnego wydechu, gdy rozluźnione są prawie wszystkie mięśnie oddechowe, ciśnienie w jamie opłucnej wynosi około -3 mmHg. Art., tj. poniżej atmosfery.
Ryż. 18. Mięśnie umożliwiające wdech i wydech
Podczas wdechu, w wyniku skurczu mięśni oddechowych, zwiększa się objętość klatki piersiowej. Ciśnienie w jamie opłucnej staje się bardziej ujemne. Pod koniec spokojnego wdechu spada do -6 mmHg. Sztuka. W momencie głębokiego wdechu może osiągnąć -30 mmHg. Sztuka. Płuca rozszerzają się, zwiększa się ich objętość i zasysane jest do nich powietrze.
U różnych osób mięśnie międzyżebrowe lub przepona mogą odgrywać dominującą rolę w akcie wdychania. Dlatego o tym mówią różne typy oddychanie: klatką piersiową lub żebrowo-brzuszną lub przeponową. Ustalono, że u kobiet dominuje typ oddychania piersiowego, a u mężczyzn brzuszny.
Podczas spokojnego oddychania wydech odbywa się dzięki energii sprężystości zgromadzonej podczas poprzedniego wdechu. Kiedy mięśnie oddechowe się rozluźniają, żebra biernie powracają do pierwotnej pozycji. Zaprzestanie skurczu przepony prowadzi do tego, że przyjmuje ona poprzednią pozycję w kształcie kopuły pod wpływem nacisku na nią z narządów jamy brzusznej. Powrót żeber i przepony do ich pierwotnego położenia prowadzi do zmniejszenia objętości jamy klatki piersiowej, a w konsekwencji do zmniejszenia w niej ciśnienia. Jednocześnie, gdy żebra powracają do pierwotnego położenia, wzrasta ciśnienie w jamie opłucnej, tj. Zmniejsza się w niej podciśnienie. Wszystkie te procesy, które zapewniają wzrost ciśnienia w klatce piersiowej i jamie opłucnej, prowadzą do tego, że płuca są ściskane, a powietrze jest z nich biernie uwalniane - odbywa się wydech.
Wymuszony wydech jest aktywny proces. W jego realizacji biorą udział: mięśnie międzyżebrowe wewnętrzne, których włókna biegną w przeciwnym kierunku niż zewnętrzne: od dołu do góry i do przodu. W miarę kurczenia się żebra przesuwają się w dół, a objętość klatki piersiowej zmniejsza się. Skurcze mięśni sprzyjają także zwiększonemu wydechowi. mięśnie brzucha, w wyniku czego zmniejsza się objętość jamy brzusznej i wzrasta w niej ciśnienie, które przekazywane jest przez narządy jamy brzusznej do przepony i ją podnosi. Wreszcie mięśnie kończyn górnych, kurcząc się, uciskają klatkę piersiową w górnej części i zmniejszają jej objętość.
W wyniku zmniejszenia objętości jamy klatki piersiowej wzrasta w niej ciśnienie, w wyniku czego powietrze jest wypychane z płuc - następuje aktywny wydech. W szczycie wydechu ciśnienie w płucach może być o 3–4 mmHg wyższe od ciśnienia atmosferycznego. Sztuka.
Akty wdechu i wydechu rytmicznie zastępują się nawzajem. Osoba dorosła wykonuje 15 – 20 cykli na minutę. Oddychanie osób wytrenowanych fizycznie jest rzadsze (do 8 – 12 cykli na minutę) i głębsze.
Normalna fizjologia: notatki z wykładów Svetlana Sergeevna Firsova
3. Mechanizm wdechu i wydechu
3. Mechanizm wdechu i wydechu
U osoby dorosłej częstość oddechów wynosi około 16–18 oddechów na minutę. Zależy to od intensywności procesów metabolicznych i składu gazów krwi.
Cykl oddechowy składa się z trzech faz:
1) faza wdechu (trwa około 0,9–4,7 s);
2) faza wydechowa (trwa 1,2–6,0 s);
3) pauza oddechowa (składnik nietrwały).
Rodzaj oddychania zależy od mięśni, dlatego rozróżniają:
1) klatka piersiowa. Odbywa się to przy udziale mięśni międzyżebrowych i mięśni 1-3 przestrzeni oddechowej; podczas wdechu zapewniana jest dobra wentylacja górnej części płuc, typowa dla kobiet i dzieci poniżej 10 roku życia;
2) brzuch. Wdychanie następuje w wyniku skurczów przepony, co prowadzi do wzrostu rozmiaru pionowego i odpowiednio lepszej wentylacji dolnej części, charakterystycznej dla mężczyzn;
3) mieszane. Obserwowane, gdy wszystkie mięśnie oddechowe pracują równomiernie, czemu towarzyszy proporcjonalny wzrost klatka piersiowa w trzech kierunkach, obserwowane u osób przeszkolonych.
W stanie spokoju oddychanie jest procesem aktywnym i składa się z aktywnego wdechu i biernego wydechu.
Aktywna inhalacja rozpoczyna się pod wpływem impulsów docierających z ośrodka oddechowego do mięśni wdechowych, powodując ich skurcz. Prowadzi to do zwiększenia wielkości klatki piersiowej i odpowiednio płuc. Ciśnienie wewnątrzopłucnowe staje się bardziej ujemne niż ciśnienie atmosferyczne i spada o 1,5–3 mm Hg. Sztuka. W wyniku różnicy ciśnień powietrze dostaje się do płuc. Pod koniec fazy ciśnienia wyrównują się.
Wydech pasywny następuje po ustaniu impulsów do mięśni, rozluźniają się, a rozmiar klatki piersiowej maleje.
Jeśli przepływ impulsów z ośrodka oddechowego zostanie skierowany do mięśni wydechowych, wówczas następuje aktywny wydech. W tym przypadku ciśnienie śródpłucne staje się równe ciśnieniu atmosferycznemu.
Wraz ze wzrostem częstości oddechów wszystkie fazy ulegają skróceniu.
Ujemne ciśnienie śródopłucnowe to różnica ciśnień pomiędzy warstwą ciemieniową i trzewną opłucnej. Zawsze jest poniżej atmosfery. Czynniki, które o tym decydują:
1) nierówny wzrost płuc i klatki piersiowej;
2) obecność elastycznej trakcji płuc.
Tempo wzrostu klatki piersiowej jest wyższe niż tkanki płucnej. Prowadzi to do zwiększenia objętości jamy opłucnej, a ponieważ jest ona uszczelniona, ciśnienie staje się ujemne.
Elastyczna trakcja płuc- siła, z jaką tkanina ma tendencję do zapadania się. Dzieje się tak z dwóch powodów:
1) ze względu na obecność napięcia powierzchniowego cieczy w pęcherzykach płucnych;
2) ze względu na obecność włókien elastycznych.
Ujemne ciśnienie śródopłucnowe:
1) prowadzi do rozszerzenia płuc;
2) zapewnia żylny powrót krwi do klatki piersiowej;
3) ułatwia przepływ limfy przez naczynia;
4) wspomaga przepływ krwi w płucach, ponieważ utrzymuje naczynia otwarte.
Tkanka płuc nie zapada się całkowicie nawet przy maksymalnym wydechu. Dzieje się tak dzięki obecności środek powierzchniowo czynny, co zmniejsza napięcie płynu. Środek powierzchniowo czynny to kompleks fosfolipidów (głównie fosfatydylocholiny i gliceryny) tworzony przez pęcherzyki płucne typu II pod wpływem nerwu błędnego.
W ten sposób w jamie opłucnej powstaje podciśnienie, dzięki któremu przeprowadzane są procesy wdechu i wydechu.
Z książki Normalna fizjologia autor Marina Gennadievna Drangoi Z książki Propedeutyka chorób wewnętrznych: notatki z wykładów przez A. Yu Z książki Gimnastyka oddechowa A.N. Strelnikowa autor Michaił Nikołajewicz Szczetinin autor Z książki Jak wyzdrowieć z różnych chorób. Łkający oddech. Oddech Strelnikovej. Oddychanie jogina autor Aleksander Aleksandrowicz Iwanow Z książki Jak wyzdrowieć z różnych chorób. Łkający oddech. Oddech Strelnikovej. Oddychanie jogina autor Aleksander Aleksandrowicz Iwanow Z książki Zdrowy na śmierć. Wynik badania głównych pomysłów na temat zdrowy sposóbżycie autor AJ Jacobsa Z książki 365 złotych ćwiczeń ćwiczenia oddechowe autor Natalia Olszewska autor Irina Anatolijewna Koteszewa Z książki Symfonia dla kręgosłupa. 100 pozycji leczniczych autor Irina Anatolijewna Koteszewa Z książki Techniki oddechowe dla szczupłości. Wydychać dodatkowe kilogramy autorka Olga Dan autor Irina Anatolijewna Koteszewa Z książki Symfonia dla kręgosłupa. Profilaktyka i leczenie chorób kręgosłupa i stawów autor Irina Anatolijewna Koteszewa autor Irina Anatolijewna Koteszewa Z książki Ból pleców... Co robić? autor Irina Anatolijewna Koteszewa Z książki Wschodnia ścieżka samoodmłodzenie. Wszystko najlepsze techniki i metody autor Galina Aleksiejewna Serikowa„Tato, co oddycha?” - Niedawno usłyszałem od mojego syna i szczerze mówiąc, byłem trochę zdezorientowany. Mimo że proces ten jest tak znajomy, trudno go ogarnąć i wyjaśnić, jak do niego dochodzi. Musiałem poszukać odpowiedzi na to pytanie i wyjaśnić „dlaczego”, jak przebiega wdech i wydech u człowieka.
Proces wdechu i wydechu u człowieka
Na początek należy to wyjaśnić płuca nie są w stanie same się kurczyć lub rozciągają się, co oznacza, że są pasywne. Proces oddychania wynika z faktu, że płuca zmieniaj głośność w zależności od położenia klatki piersiowej. Oczywiście niewiele osób zwraca uwagę na to, jak oddycha, i to pomimo tego, że oddychanie można w rzeczywistości częściowo kontrolować jest to proces niezależny. Za tę funkcję organizmu odpowiada specjalna część mózgu – ośrodek oddechowy, który koordynuje pracę:
- 11 par zewnętrznych mięśni międzyżebrowych;
- mięśnie brzucha;
- 12 par mięśni dźwigaczy żeber;
- membrana.
Jak przebiega inhalacja?
W tym wypadku tylko kiedy obniżenie membrany objętość już wzrasta do 900-1100 ml. W tym samym czasie inna grupa mięśni - mięśnie międzyżebrowe - wydaje się obracać wokół osi, co pociąga za sobą pewne rozszerzenie jamy klatki piersiowej. Jak już wspomniano, płuca rozciągają się za klatką piersiową, co oznacza, że następuje spadek ciśnienia. W wyniku powstałej różnicy powietrze atmosferyczne ma tendencję do wypełniania przestrzeni - następuje inhalacja.
Jak zachodzi wydech?
Pod koniec inhalacji jest rozluźnienie tkanki mięśniowej, co prowadzi do skurczu klatki piersiowej, co oznacza zmniejszenie jej objętości. Stąd, płuca również zapadają się i powietrze ucieka. W tym procesie znaczącą rolę odgrywają mięśnie brzucha, które przenoszą ciśnienie w jamie brzusznej i przenosi ciśnienie na membranę.
Warto to zauważyć Mężczyźni i kobiety mają nieco inne wzorce oddychania. U mężczyzn oddychanie odbywa się głównie z powodu mięśnie brzucha, natomiast u kobiet ze względu na mięśnie międzyżebrowe. Chodzi o to, że u kobiet przypisana jest jama brzuszna ważna funkcja - odtwarzanie co oznacza, że aktywna praca mięśni w tym obszarze może zaszkodzić dziecku.
Prąd powietrza drogi oddechowe odbywa się poprzez rytmiczne ruchy oddechowe – wdech i wydech. Normalna częstość oddechów u noworodków wynosi do 60 na minutę, a u dorosłych - 16-18 razy.
Mechanika inhalacji
Podczas wdechu klatka piersiowa rozszerza się w wyniku obniżenia przepony i uniesienia żeber.
Membrana- przegroda piersiowo-otrzewnowa w postaci płaskiego mięśnia, w kształcie kopuły. Jego obniżenie odbywa się poprzez skurcz włókna mięśniowe, przez co się spłaszcza. Kiedy przepona się obniża, narządy jamy brzusznej przesuwają się w dół i na boki, czemu towarzyszy ruch ściany brzucha.
Podczas wdechu żebra unoszą się do góry, tj. przyjąć bardziej poziomą pozycję, przednie końce popychają mostek do przodu, czemu towarzyszy wzrost objętości klatki piersiowej. Uniesienie żeber jest możliwe dzięki skurczowi zewnętrznych mięśni międzyżebrowych, które są przyczepione ukośnie od żebra do żebra.
Oprócz przepony i zewnętrznych mięśni międzyżebrowych w akcie wdechu biorą udział mięśnie międzychrzęstne tchawicy i oskrzeli. Podczas ruchu ramion i tułowia wykorzystywane są również mięśnie szkieletowe - prostowniki kręgosłupa, czworoboczny, romboidalny, piersiowy większy i mniejszy itp.
Opisany mechanizm zapewnia zwiększenie objętości klatki piersiowej i odpowiednio jam opłucnowych, co prowadzi do spadku w nich ciśnienia i towarzyszy temu rozciąganie tkanki płucnej. W rezultacie zwiększa się objętość płuc i wypełniają się one powietrzem z dróg oddechowych, gdzie ciśnienie jest wyższe. W ten sposób robisz wdech.
Mechanizm wydechowy
Podczas wydechu zmniejsza się objętość klatki piersiowej i płuc, wzrasta ciśnienie w pęcherzykach płucnych, a powietrze opuszcza płuca drogami oddechowymi na zewnątrz. Wydech zapewnia rozluźnienie mięśni oddechowych, obniżenie żeber i uniesienie kopuły przepony, co powoduje zmniejszenie objętości klatki piersiowej i płuc.
Zatem wydech w spoczynku zwykle odbywa się biernie, bez pomocy mięśni tułowia. Przy przyspieszonym wydechu dodawane są skurcze wewnętrznych mięśni międzyżebrowych, mięśni brzucha itp. Skurcze mięśni brzucha wypychają narządy jamy brzusznej i kopułę przepony w górę i wydają się ściskać płuca.
W różnych momentach oddychanie może obejmować głównie mięśnie międzyżebrowe lub przeponę. Jeśli udział mięśni międzyżebrowych jest korzystny, mówi się o oddychaniu piersiowym. Jeśli dominuje funkcja przepony, wówczas takie oddychanie nazywa się przeponowym lub brzusznym. Rodzaj oddychania zależy od płci: u mężczyzn dominuje oddychanie brzuszne, u kobiet dominuje oddychanie klatką piersiową.
Błędem jest sądzić, że proces oddychania u człowieka zachodzi wyłącznie w płucach.
Można go podzielić na trzy główne etapy. Tlen wdychany przez płuca jest wchłaniany do krwi. Płuca przypominają gąbkę zbudowaną z narośli w postaci pęcherzyków płucnych. Końcowe części tych pęcherzyków nazywane są pęcherzykami płucnymi. Przeplatają się one gęstą siecią naczyń krwionośnych. Całkowita powierzchnia pęcherzyków płucnych jest ogromna. To właśnie na tej dużej powierzchni tlen wchodzi w kontakt z krwią.
Przez cienkie ściany pęcherzyków tlen przedostaje się do naczyń krwionośnych.
Następnie następuje drugi etap procesu oddychania. Krew rozprowadza tlen po całym organizmie i dostarcza go do tkanek. Wreszcie etap trzeci – komórki absorbują tlen dostarczony im na powierzchnię i wykorzystują go do powolnego spalania, czyli utleniania. W rezultacie powstaje dwutlenek węgla. Krew wychwytuje dwutlenek węgla i przenosi go do płuc, gdzie jest uwalniany podczas wydechu. Zwykle proces oddychania postrzegany jest jedynie jako rytmiczny ruch narządów oddechowych.
Co sprawia, że narządy oddechowe – płuca – poruszają się rytmicznie, zasysając powietrze podczas rozprężania i wydychając je podczas ściskania?
Ruchy oddechowe powstają dzięki specjalnym mięśniom oddechowym. Mięśnie te, kurcząc się, powodują zmniejszenie objętości klatki piersiowej, a podczas rozszerzania ją zwiększają. W krótkim czasie pomiędzy wdechem a wydechem ma czas nastąpić wymiana gazowa we krwi, czyli krew oddaje przyniesiony z organizmu dwutlenek węgla i wychwytuje świeżą porcję tlenu.
Ile powietrza człowiek wchłania przy każdym oddechu?
W stanie spokojnym z każdym oddechem człowiek bierze i wydycha około 500 centymetrów sześciennych powietrza. Przy najsilniejszym możliwym oddechu człowiek może wchłonąć dodatkowe 1500 centymetrów sześciennych powietrza. Podczas głębokiego wydechu, oprócz zwykłych 500 centymetrów sześciennych, osoba może oddać kolejne 1500 centymetrów sześciennych zapasowego powietrza.
Ale płuca człowieka nigdy nie pozostają puste; zawsze zawierają około 1500 centymetrów sześciennych resztkowego gazu.
Zatem jeśli po maksymalnym wydechu weźmiesz mocny oddech, możesz wchłonąć do 3,5 litra powietrza. Dodając do tych 3,5 litra powietrza kolejne 1500 centymetrów sześciennych gazu, który pozostaje w płucach nawet przy maksymalnym wydechu, otrzymujemy całkowitą objętość gazu, która może zmieścić się w płucach człowieka.
Objętość ta wynosi około 5 litrów.
W spokojnym stanie i w normalnych warunkach meteorologicznych, gdy temperatura powietrza mieści się w granicach 18-22° i wilgotność względna wynosi 40-70 procent, człowiek może przepuścić przez płuca około 8 litrów powietrza na minutę, czyli około 500 litrów na godzinę. Naraz ludzkie ciało otrzymuje około 22 litrów tlenu.
Podczas wykonywania ciężkich praca fizyczna lub przy szybkich ruchach oddech człowieka przyspiesza, a ilość powietrza przechodzącego przez płuca wzrasta 10 lub więcej razy. Na przykład podczas biegania lub pływania sportowcy wdychają i wydychają 120–130 litrów powietrza na minutę; W związku z tym wzrasta ilość tlenu otrzymywanego przez organizm.
Jeśli znajdziesz błąd, zaznacz fragment tekstu i kliknij Ctrl+Enter.