Задачей дыхания является снабжение тканей кислородом и удаление углекислого газа (двуокиси углерода) из организма. Направленный на выполнение этих целей процесс дыхания можно разделить на четыре главные функции: (1) легочная вентиляция, т.е. поступление атмосферного воздуха в альвеолы легких и выведение его из альвеол обратно в атмосферу; (2) диффузионный обмен кислорода и углекислого газа между альвеолами и кровью; (3) транспорт кислорода и углекислого газа кровью и жидкостями организма в клетки тканей и из них; (4) регуляция вентиляции и других процессов дыхания.
Механика легочной вентиляции
а) Мышцы, участвующие в расширении и сжатии легких. Расширять и сжимать легкие можно двумя способами:
(1) движением диафрагмы вниз и вверх, что удлиняет или укорачивает грудную клетку, соответственно;
(2) поднятием и опусканием ребер, что увеличивает или сокращает переднезадний диаметр грудной клетки, соответственно.
Эти два способа показаны на рисунке ниже.
Сужение и расширение грудной клетки во время выдоха и вдоха, показывающее сокращение диафрагмы, функцию межреберных мышц, поднятие и опускание грудной клетки
Нормальное спокойное дыхание совершается почти полностью первым способом, т.е. движением диафрагмы. Во время вдоха сокращение диафрагмы тянет за собой вниз нижние поверхности легких. Во время выдоха диафрагма просто расслабляется и эластическая тяга легких, стенки грудной клетки и органов грудной клетки сдавливает легкие и выдавливает воздух. Однако при форсированном дыхании эластическая тяга оказывается недостаточно мощной для поддержания необходимого при этом быстрого выдоха, и дополнительная мощность создается в основном сокращением мышц стенки живота, что перемещает содержимое брюшной полости вверх к диафрагме и сдавливает легкие.
Второй способ расширения легких — поднятие ребер грудной клетки. Это расширяет легкие, т.к. в обычном состоянии покоя ребра наклонены вниз, как видно на левой стороне рисунке выше, что позволяет грудине уйти назад ближе к позвоночнику. При поднятии ребра грудной клетки устанавливаются почти горизонтально, грудина также движется вперед, удаляясь от позвоночника, что увеличивает переднезадний размер грудной клетки во время вдоха примерно на 20% по сравнению с таковым во время выдоха, поэтому все мышцы, поднимающие грудную клетку, считают мышцами вдоха и все мышцы, опускающие грудную клетку, считают мышцами выдоха. Наиболее важными мышцами, поднимающими грудную клетку, являются наружные межреберные мышцы.
Им помогают:
(1) грудино-ключично-сосцевидные мышцы, которые поднимают грудину;
(2) передние зубчатые мышцы, которые поднимают большинство ребер;
(3) лестничные мышцы, которые поднимают первые два ребра.
Среди мышц, тянущих грудную клетку вниз, основными являются:
(1) прямые мышцы живота, которые мощно подтягивают нижние ребра вниз и одновременно вместе с другими мышцами живота придавливают содержимое брюшной полости вверх к диафрагме;
(2) внутренние межреберные мышцы.
На рисунке выше показан также механизм участия наружных и внутренних межреберных мышц во вдохе и выдохе. Слева: во время выдоха ребра направлены вниз, наружные межреберные мышцы растянуты вперед и вниз. При сокращении они подтягивают верхние ребра вперед по отношению к нижним ребрам, что вызывает поднятие ребер и вдох. Внутренние межреберные мышцы действуют, как мышцы выдоха, т.к. они прикреплены к ребрам в обратном направлении и их сокращение вызывает противоположно направленное движение грудной клетки.
