Внутрішнє і зовнішнє дихання: короткий опис, показники та функції

Доросла людина щохвилини робить від чотирнадцяти до двадцяти подихів, а діти, залежно від віку, в змозі робити до шістдесяти дихальних рухів за той же відрізок часу. Це безумовний рефлекс, який допомагає організму вижити. Його здійснення проходить за межами нашого контролю і розуміння. Зовнішнє і внутрішнє дихання між собою мають так зване повідомлення. Воно працює за принципом зворотного зв’язку. Якщо клітинам бракує кисню, то організм частішає дихання, і навпаки.

Визначення

Дихання — це складнорефлекторний безперервний акт. Він забезпечує сталість газового складу крові. Складається з трьох етапів або ланок: зовнішнє дихання, транспорт газів і тканинне насичення. Збій може статися на будь-якому з етапів. Він здатний привести до гіпоксії і навіть смерті. Зовнішнє дихання — це перший етап, на якому відбувається газообмін між людиною і навколишнім середовищем. Спочатку атмосферне повітря потрапляє в альвеоли. А на наступному етапі дифундує в кров для транспортування до тканин.

Механізм потрапляння кисню в кров заснований на різниці парціального тиску газів. Обмін відбувається за градієнтом концентрації. Тобто кров з високим вмістом вуглекислого газу легко приймає достатню кількість кисню, і навпаки. Одночасно суть тканинного дихання наступна: кисень з крові потрапить в цитоплазму клітини, а потім проходить через ланцюжок хімічних реакцій, званий дихальним ланцюгом. Зрештою, в периферичне русло надходить вуглекислий газ та інші продукти обміну.

Склад повітря

Зовнішнє дихання має сильну залежність від складу атмосферного повітря. Чим менше міститься в ньому кисню, тим рідше стають вдихи. У нормі склад повітря приблизно такий:

• азот — 79,03%;
• кисень — 20%;
• вуглекислий газ — 0,03%;
• всі інші гази — 0,04%.

На видиху, співвідношення частин дещо змінюється. Вуглекислий газ підвищується до 4%, і настільки ж зменшується кисень.

Будова дихального апарату

Система зовнішнього дихання являє собою ряд трубок, з’єднаних між собою. До того, як потрапити в альвеоли, повітря проходить довгий шлях, щоб зігрітися і очиститися. Все починається з носових ходів. Вони є першим бар’єром для пилу і бруду. Волосини, розташовані на слизовій носі, утримують великі частинки, а близько розташовані судини зігрівають повітря.

Потім йде носо- і ротоглотка, після них — гортань, трахея, головні бронхи. Останні діляться на праву і ліву частки. Вони розгалужуються, формуючи бронхіальне дерево. Найдрібніші бронхіоли на кінці мають еластичний мішечок — альвеолу. Незважаючи на те що слизова вистилає всі повітроносні шляхи, газообмін відбувається тільки в самому їх кінці. Невикористаний простір називається мертвим. У нормі його розмір досягає до ста п’ятдесяти мілілітрів.

Дихальний цикл

У здорової людини дихання проходить у три етапи: вдих, видих і пауза. За часом весь цей процес займає від двох з половиною до десяти секунд і більше. Це досить індивідуальні параметри. Зовнішнє дихання багато в чому залежить від умов, в яких перебуває організм і від його стану здоров’я. Так, існують такі поняття, як ритм і частота дихання. Вони визначаються за кількістю рухів грудної клітини в хвилину, їх розміреності. Глибину дихання можна визначити, виміряючи об’єм видихуваного повітря або обхват грудної клітини на вдиху і на видиху. Процес досить простий.

Вдих здійснюється під час скорочення діафрагми і міжреберних м’язів. Негативний тиск, який створюється в цей момент, як би «засмоктує» атмосферне повітря в легені. При цьому грудна клітина розширюється. Видих є протилежною дією: мускулатура розслабляється, стінки альвеол прагнуть позбутися перерозв’язання і повернутися у вихідний стан.

Легенева вентиляція

Дослідження функції зовнішнього дихання допомогло вченим краще зрозуміти механізм розвитку значної кількості захворювань. Вони навіть виділили окрему галузь медицини — пульмонологію. Існує кілька критеріїв, за якими аналізують роботу дихальної системи. Показники зовнішнього дихання не є жорсткою величиною. Вони можуть варіюватися залежно від конституції людини, віку і стану здоров’я:

1. Дихальний обсяг (ДО). Це кількість повітря, яке людина вдихає і видихає в спокої. Норма — від трьохсот до семисот мілілітрів.
2. Резервний обсяг вдиху (РОВ). Це повітря, яке ще можна додати в легені. Наприклад, якщо після спокійного вдиху попросити людину глибоко вдихнути.
3. Резервний обсяг видиху (РОВд). Це обсяг повітря, який покине легені, якщо після звичайного видиху зробити глибокий. Обидва показники становлять близько півтора літра.
4. Залишковий обсяг. Це кількість повітря, яке залишається в легенях після глибокого видиху. Його величина — від тисячі до півтори тисячі мілілітрів.
5. Чотири попередні показники разом становлять життєву ємність легенів. У чоловіків вона дорівнює п’яти літрам, у жінок — трьом з половиною.

Легенева вентиляція являє собою весь обсяг повітря, який проходить через легені за одну хвилину. У дорослої здорової людини в спокої цей показник коливається в районі шести — восьми літрів. Дослідження функції зовнішнього дихання необхідне не тільки людям, які мають патології, а й спортсменам, а також дітям (особливо недоношеним новонародженим). Часто такі знання необхідні в реанімації, коли пацієнта переводять на ІВЛ (штучну вентиляцію легенів) або знімають з неї.

Типи нормального дихання

Функція зовнішнього дихання багато в чому залежить від типу процесу. А також від конституції і статі людини. За способом розширення грудної клітини можна виділити два типи дихання:

• Грудне, під час якого піднімаються ребра. Він переважає у жінок.
• Черевне, коли спливає діафрагма. Цей вид дихання більшою мірою притаманний чоловікам.

Існує ще змішаний тип, коли задіяні всі групи м’язів. Це показник індивідуальний. Він залежить не тільки від статі, але і від віку людини, так як рухливість грудної клітини з роками зменшується. Впливає на нього і професія: чим важча праця, тим більше переважає черевний тип.

Патологічні типи дихання

Показники зовнішнього дихання різко змінюються при наявності синдрому дихальної недостатності. Це не окрема хвороба, а лише наслідок патології інших органів: серця, легенів, надниркових, печінки чи нирок. Сидром проходить як в гострій, так і в хронічній формі. Крім того, він ділиться на типи:

1. Обструктивний. Задишка з’являється на вдиху.
2. Рестриктивний тип. Задишка з’являється на видиху.
3. Змішаний тип. Зазвичай є термінальною стадією і включає в себе два перших варіанти.

Крім того, існує кілька типів патологічного дихання, які не мають прив’язки до конкретного захворювання:

• Дихання Чейна — Стокса. Починаючи з поверхневого, дихання поступово поглиблюється і на п’ятий-сьомий вдих досягає нормальних показників. Потім знову стає рідкісним і неглибоким. Наприкінці обов’язково присутня пауза — кілька секунд без вдиху. Зустрічається у новонароджених, при ЧМТ, інтоксикації, гідроцефалії.
• Дихання Куссмауля. Це глибоке, галасливе і рідкісне дихання. Зустрічається при гіпервентиляції, ацидозі, діабетичній комі.

Патологія зовнішнього дихання

Порушення зовнішнього дихання зустрічається як при нормальному функціонуванні організму, так і в критичних ситуаціях:

1. Тахіпне — стан, коли частота дихання перевищує двадцять разів на хвилину. Буває як фізіологічне (після навантаження, в задушливому приміщенні), так і патологічне (при захворюваннях крові, лихоманці, істерії).
2. Брадипне — рідкісне дихання. Зазвичай поєднується з неврологічними захворюваннями, підвищенням внутрішньочерепного тиску, набряком мозку, комою, інтоксикацією.
3. Апне — відсутність або зупинка дихання. Може бути пов’язано з паралічем дихальної мускулатури, отруєнням, черепно-мозковою травмою або набряком мозку. Також виділяють симптом зупинки дихання уві сні.
4. Диспне — задишка (порушення ритму, частоти і глибини дихання). Зустрічається при надмірному фізичному навантаженні, бронхіальній астмі, хронічному обструктивному бронхіті, гіпертонічній хворобі.

Де необхідні знання про характеристики зовнішнього дихання

Дослідження зовнішнього дихання необхідно проводити з діагностичною метою для оцінки функціонального стану всієї системи. У пацієнтів, які потрапляють до групи ризику, наприклад курців або працівників шкідливої промисловості, таким чином виявляють схильність до професійних захворювань. Для хірургів і анестезіологів стан цієї функції важливий при підготовці пацієнта до операції. Динамічне дослідження зовнішнього дихання проводиться для підтвердження групи інвалідності та оцінки працездатності в цілому. А також при диспансерному спостереженні хворих з серцевими або легеневими хронічними захворюваннями.

Види досліджень

Спірометрія — це спосіб оцінки стану дихальної системи за обсягом звичайного і форсованого видиху, а також видиху за 1 секунду. Іноді в діагностичних цілях проводять пробу з бронхолітиком. Суть її полягає в тому, що пацієнт спочатку проходить дослідження. Потім отримує інгаляцію ліків, які розширюють бронхи. І через 15 хвилин знову проходить дослідження. Результати порівнюються. Робиться висновок про зворотність або незворотність патології дихальних шляхів.

Бодіплетизмографія — проводиться для оцінки загальної ємності легенів і аеродинамічного опору дихальних шляхів. Для цього пацієнту необхідно вдихати повітря. Він знаходиться в герметичній камері. При цьому реєструється не тільки кількість газу, а й сила, з якою він вдихається, а також швидкість потоку повітря.