Механические процессы в легких

биообъект мышца гук закон Вдох совершается в результате увеличения объема грудной полости, происходящем при подъеме ребер и опускании диафрагмы. Увеличение объема грудной полости приводит к уменьшению давления в плевральной полости; в результате увеличения разности давления между давлением воздуха и давлением плевральной полости легкие расправляются.

При выдохе расслабляются мышцы, под давлением перепада давления легкие сжимаются.

Атмосферное давление (р) на грудную клетку уравновешивается давлением плевральной полости и эластичной тягой грудной клетки:

Ратм = Рпл + Рэл. гк (1).

Ратм — атмосферное давление Рпл — давление в плевральной полости Рэл. гк — эластичная тяга грудной клетки Ратм — Рпл < 9 мм.рт.ст.

Давление в альвеолах уравновешивается давлением в плевральной полости и эластичной тяги легких:

Рал = Рпл + Рэл. л (2).

Рал — давление в альвеолах Рэл. л — эластичная тяга легких.

Транспульманальным давлением называется разность между давлением Рал и Рпл:

Р = Рал — Рпл = Рэл. л (3).

(в соответствии с (2) обеспечивается эластичной тягой легких).

Эластичная тяга легких развивается за счет 2-х факторов:

• — упругость тканей легких;
• — сила поверхностного натяжения жидкости, выстилающей внутреннюю поверхность альвеол.

При вдохе межреберные мышцы сокращаются, оттягивая передние концы ребер вверх и вперед; такое движение возможно благодаря как бы «шарнирному» соединению ребер с позвоночником. В это же время диафрагма, образующая дно грудной полости, сокращается и становится менее выпуклой в своей верхней части, что тоже увеличивает пространство полости. Поскольку пространство грудной полости замкнуто, это увеличение объема приводит к уменьшению давления в легких, и, когда давление становится ниже атмосферного, наружный воздух устремляется через трахею и бронхи в альвеолярные мешочки и альвеолы.

При выдохе воздух выталкивается из легких благодаря эластичности самих легких и тяжести стенок грудной клетки. Во время вдоха легкие по мере наполнения их воздухом растягиваются. После расслабления межреберных мышц ребра получают возможность вернуться в первоначальное положение, а одновременное расслабление диафрагмы ведет к тому, что под давлением органов, расположенных в брюшной полости, она вновь принимает прежнюю куполообразную форму. В результате объем грудной полости уменьшается, что позволяет растянутой упругой ткани легких сжаться и вытолкнуть воздух, вошедший в легкие при вдохе.

Во время мышечной работы пассивное расслабление межреберных мышц и диафрагмы происходит недостаточно быстро для того, чтобы воздух успел выйти из легких до начала следующего вдоха, и это уменьшение объема грудной полости производится путем сокращения мышц. Кроме мышц, поднимающих ребра при вдохе, имеется вторая группа мышц, волокна которых идут под прямым углом к первым; эти мышцы опускают передние концы ребер, уменьшая тем самым объем грудной клетки. Мышцы брюшной стенки тоже сокращаются, заставляя органы брюшной полости давить вверх на диафрагму и этим дополнительно ускорять эластическое сжатие легких. При дыхании стенки грудной полости никогда не давят на легкие и не выжимают из них воздух; уменьшение объема грудной полости лишь позволяет легким сжиматься благодаря их собственной упругости. Кашель и чихание представляют собой формы усиленного выдоха, при котором вследствие энергичного сокращения мышц брюшной стенки органы, лежащие в брюшной полости, давят на диафрагму, резко уменьшая объем грудной полости и быстро выталкивая воздух из легких.

Трахея, глотка и другие дыхательные пути не выполняют никакой активной мышечной функции в дыхании; они служат лишь проводящими каналами. В некоторых случаях при закрытии просвета гортани приходится создавать искусственное отверстие в области шеи для прохождения воздуха в трахею; дыхательные движения после этого происходят нормально.

Давление воздуха в легких изменяется при каждом дыхательном движении. В промежутках между выдохом и последующим вдохом оно равно атмосферному, так как наружный воздух и воздух в легких свободно сообщаются между собой. Когда начинается вдох, давление воздуха в легких слегка понижается (на 1—2 мм рпг. ст. ниже атмосферного), что заставляет воздух входить в легкие. К концу вдоха вошедший воздух уравнивает давление. В начале выдоха сила упругости легких сжимает содержащийся в них воздух, давление его становится на 2—3 мм рт. ст. выше атмосферного и вследствие этого воздух выходит из легких. К концу выдоха давление, конечно, возвращается к уровню атмосферного.