Уровень физического состояния (здоровье, физическое развитие и физическая подготовленность) во многом зависит от состояния кардио-респираторной системы организма.
Предлагаем материал, который подскажет Вам: что, как и почему надо делать, чтобы сохранить здоровье на оптимальном уровне.
Обращаем Ваше внимание на дыхательную функцию организма.
Дыхание – одна из основных жизненных функций, совокупность процессов, обеспечивающих поступление в организм кислорода, использование его в окислительно-восстановительных процессах, а также удаление из организма углекислого газа и некоторых других соединений, являющихся конечными продуктами обмена веществ.
В организме человека дыхательная система выполняет дыхательную и не дыхательную функции.
Дыхательная функция поддерживает газовый гомеостазис внутренней среды организма. С вдыхаемым воздухом в легкие попадают микрочастицы пыли, которые задерживаются слизистой оболочкой дыхательных путей и затем удаляются из легких с помощью защитных рефлексов (кашель, чихание) и механизмов мукоцилиарного очищения (защитная функция).
Недыхательные функции — метаболическая, защитная, выделительная, терморегулирующая.
Типы дыхания у человека
- Внешнее дыхание, или вентиляция легких — обмен газов между альвеолами легких и атмосферным воздухом.
- Обмен газов в легких между альвеолярным воздухом и кровью.
- Транспорт газов кровью, то есть процесс переноса О2 от легких к тканям, а СО2 — от тканей к легким.
- Обмен газов между кровью капилляров большого круга кровообращения и клетками тканей.
- Внутреннее (тканевое) дыхание – биологическое окисление в митохондриях легких.
Четыре первых этапа изучает физиология, а последний – биохимия.
Механизм внешнего дыхания
Дыхательная система человека состоит из тканей и органов, обеспечивающих легочную вентиляцию (воздухоносные пути и костномышечная система, выполняющая вентиляцию легких) и легочное дыхание (орган газообмена — легкие).
В покое частота дыхания человека 12 — 15 раз за 1 мин. Во время вдоха и выдоха за один дыхательный акт вентилируется около 500 мл воздуха, или 6 — 8 л за минуту.
Внешнее дыхание или вентиляция легких осуществляется циклически за счет создания разности давлений между альвеолярным и атмосферным воздухом путем чередования вдоха и выдох.
Акт вдоха
Вдох, как правило, несколько короче выдоха. Акт вдоха есть активным процессом, в осуществлении которого важное значение имеет изменение объема грудной полости.
Легкие находятся всегда в растянутом состоянии, так как атмосферное давление действует на них в одном направлении — изнутри. Во время вдоха растяжение увеличивается, во время выдоха — уменьшается. Грудная клетка представляет собой пассивную костно-хрящевую основу, объединенную связками, которая в процессе вдоха расширяется благодаря двум механизмам — поднятию ребер и уплощению диафрагмы.
Акт выдоха
Выдох в обычных условиях осуществляется пассивно за счет следующих факторов: силы тяжести грудной клетки, эластической тяги перекрученных во время вдоха реберных хрящей, давления органов брюшной полости.
Выдох так же, как и вдох, может быть активным (например, при гипервентиляции), когда происходит сокращение внутренних косых межреберных мышц.
При спокойном дыхании на работу дыхательных мышц расходуется около 2% поглощенного кислорода. Однако при физической нагрузке энергетические потребности дыхательных мышц растут в большей степени, чем минутный объем дыхания и поглощения О2. В связи с этим при тяжелой физической работе на деятельность дыхательной мускулатуры расходуется до 20% общего поглощения кислорода.
Роль мышц в дыхательном акте
В дыхательном акте принимают участие большое количество групп мышц.
Механизмы увеличения и уменьшения объема грудной полости осуществляются за счет работы дыхательных мышц, которые делятся на инспираторные и экспираторные. За счет сокращения инспираторных дыхательных мышц объем грудной полости увеличивается в трех направлениях — вертикальном, сагиттальном и фронтальном.
В дыхательном процессе можно выделить несколько факторов:
- Сокращение диафрагмы — основной инспираторной мышцы, которая обеспечивает увеличение грудной полости в вертикальном направлении. Движение диафрагмы приводит к изменению внутригрудного объема в пределах 75%.
В результате сокращения диафрагмы происходит уменьшение (уплощение) ее купола, внутренние органы (в брюшной полости) оттесняются вниз, и грудная клетка увеличивается в вертикальном направлении.
- Сокращение наружных косых межреберных и межхрящевых мышц. С их помощью происходит увеличение объема грудной клетки в сагитальном и фронтальном направлениях. Такому изменению положения грудной клетки способствует то, что ребра выдвигаются вперед, вверх и в стороны.
Диафрагма и внешние межреберные мышцы в состоянии самостоятельно поддерживать достаточную вентиляцию легких.
Лестничные, грудинно-ключично-сосцевидные мышцы шеи, трапецевидная, большая и малая грудные мышцы, мышцы разгибатели позвоночника являются вспомогательными мышцами вдоха и помогают поднять грудную клетку в случае усиленного дыхания.
Таким образом, в акте вдоха принимают участие мышцы разгибатели.
Дыхательные мышцы в акте выдоха участия не принимают, поэтому его считают пассивным процессом.
Что такое дыхательный акт
Один цикл чередования вдоха и выдоха составляет дыхательный акт.
Соотношение компонентов дыхательного акта (длительность фаз, глубина дыхания, динамика давления и потоков в воздухоносных путях) называется паттерн дыхания.
Организм избирает такой паттерн дыхания, при котором требуемый уровень альвеолярной вентиляции достигается с наименьшей затратой энергии на работу дыхательных мышц.
В норме дыхание представлено равномерными дыхательными циклами «вдох-выдох» в соотношении 1:1,3 с частотой 12 — 16 дыхательных движений за мин.
Паттерн дыхания может изменяться в зависимости от состояния человека, его потребностей — разговор, прием еды. Периодически может возникать апноэ – задержка дыхания при вдохе и выдохе.
Гиперпноэ – увеличение частоты и глубины дыхания при физической нагрузке за счет повышения потребности в О2.
При нарушении структур мозга, имеющих непосредственное отношение к процессу дыхания, паттерн дыхания существенно меняется. Ритмичность дыхательных циклов относительна.
При различных состояниях организма, фармакологических воздействиях или неадекватных окружающих условиях наблюдаются расстройства дыхания. Все формы нарушения нормального дыхания объединяются термином «диспноэ».
Выводы
- Дыхание – одна из основных жизненных функций, от которой зависит работа всех систем и функций организма, в том числе умственная и физическая работоспособность.
- Наши многолетние исследования свидетельствуют, что у студентов 1 — 2 курсов показатели дыхательной системы оказались хуже всех остальных показателей физического развития.
- Имея знания по физиологии дыхания, можно понять, каким образом следует совершенствовать дыхательную функцию.
- Составляя комплекс дыхательной гимнастики, надо учитывать значение дыхательных и других мышц туловища для полноценного дыхания.
Материал представлен по источнику: «Физиология системы дыхания» : Учебное пособие для студентов-медиков // В. Н. Соколенко, Л. Э. Веснина и др. — Полтава, 2018. – 146 с.