Механизм дыхания. Жизненная ёмкость лёгких

Дыхательные движения — это чередование вдоха и выдоха. В процессе вдоха межреберные мышцы сокращаются, поднимают ребра, а диафрагма отодвигается в сторону брюшной полости и становится менее выпуклой. В случае форсированного дыхания в процесс включаются некоторые мышцы плечевого пояса и шеи.

Выдох производится пассивно, благодаря эластичности легких, тяжести стенок грудной клетки и участию в дыхании внутренних межреберных мышц. Дыхание — одна из немногих функций организма, которая контролируется сознательно и неосознанно.

Есть несколько видов дыхания: глубокое и поверхностное, частое и редкое, верхнее, среднее (грудное) и нижнее (брюшное).

Типы внешнего дыхания у мужчин и женщин различны. Мужчины дышат главным образом за счет сокращения диафрагмы. Такой тип дыхания называется брюшным. Женщины дышат за счет сокращения межреберных мышц. Это грудной тип дыхания.

Частота дыхания в покое у взрослого человека составляет 15-17 дыхательных движений в минуту, соответственно, он пропускает примерно 7 л воздуха за указанный период времени. Поступающий в процессе дыхания объем воздуха можно измерить, и это необходимо для объективной оценки состояния дыхательной системы человека. Объем воздуха, поступающий в ходе дыхательного акта, называется дыхательным объемом (ДО).

Остаточная емкость легких (ОЕЛ) — это воздух, оставшийся после сделанного максимально глубокого выдоха.

Если вычесть величину остаточной емкости легких из величины общего объема легких, получится величина жизненной емкости легких (ЖЕЛ). Величина ЖЕЛ зависит от возраста, пола, размеров тела и общей физической подготовки человека. Так, у здорового мужчины 20-30 лет она составляет 4,8 л., а в возрасте 50 лет — уже 3,8 л.

Жизненная емкость легких — это важный показатель, который используется в том числе специалистами в спортивной медицине. ЖЕЛ отражает функциональный потенциал дыхательной системы, что важно для выстраивания системы подготовки спортсменов, планирования их выступлений на состязаниях, назначения специальных препаратов и прочего. Жизненная емкость легких измеряется с помощью особого прибора — спирометра.

Фактически измеренное показание спирометра можно сравнить с величиной должного показателя ЖЕЛ, которое можно рассчитать по формуле Людвига:

ЖЕЛ для мужчин = 40*рост (см)+30*вес (кг)-4400;

ЖЕЛ для женщин = 40*рост (см)+10*вес (кг)-3800.

Важно знать, что показатели, высчитанные по формуле Людвига, у здоровых людей могут иметь отклонение в ±15 %.

Величина остаточного объема легких — это объем, остающийся после максимального выдоха. Остаточный объем легких у молодого и здорового человека составляет примерно 1500 мл.

При вдохе воздух, который содержит кислород, углекислый газ, азот и пары воды, поступает в легкие. Вдыхаемый, выдыхаемый и альвеолярный воздух имеют различный состав. В альвеолах происходит газообмен — кровь насыщается кислородом и доставляет в пространство альвеол углекислый газ. Это происходит благодаря тому, что кровь, поступающая в легкие по сосудам малого круга кровообращения, содержит много углекислого газа. В легких углекислый газ переходит из сосудов в альвеолы и выдыхается в окружающую среду. А кислород, попавший в легкие в процессе вдоха, переходит в капиллярную кровь. Здесь он связывается с гемоглобином, и ставшая артериальной кровь транспортируется к тканям. Для облегчения транспортировки кислорода, рядом располагающиеся альвеолы сообщаются между собой порами. Главный переносчик кислорода — гемоглобин, 1 г которого способен связывать 1,34 мл кислорода. Соединение гемоглобина с кислородом называется оксигемоглобин.

Газообмен между кровью и тканями осуществляется путем простой диффузии. Важно понимать, что количество потребляемого кислорода в тканях разных органов различно. В данном случае принято говорить о величине коэффициента утилизации кислорода, которая в спокойном состоянии составляет 30-40%, а при выполнении тяжелой физической работы достигает 90%. Среди особо потребляющих кислород органов отмечается миокард, серое вещество мозга, печень. Особое значение в данном случае имеет величина коэффициента утилизации кислорода для работающей мышцы сердца, поскольку постоянное и своевременное поступление энергии для этого органа имеет большое значение для всего организма.

Завершающий этап процесса дыхания — это использование кислорода в окислительной реакции с получением энергии. Энергия используется клетками для обеспечения процессов жизнедеятельности.

Чем больше физическая и умственная нагрузка на организм, тем больше ему нужно энергии, а значит, и кислорода. Поэтому частота и глубина дыхания увеличивается при активной деятельности человека. Это влечет учащение ритма сердцебиения и увеличение объема крови, который выбрасывается из сердца в круги кровообращения.