Одним из важнейших направлений развития здоровья специалиста является постановка дыхания. Не секрет, что практически каждый из нас сталкивался с проблемой дыхания при выполнении той или иной физической работы (выполнении тяжелых физических упражнений), когда результат оказывается плачевным только потому, что не хватило «дыхалки».
Вернемся к рассмотрению, казалось бы, всем известного процесса — акта дыхания.
Дыхание является одной из наиболее важных физиологических функций человеческого организма, связанных с обменом веществ. Посредством дыхания осуществляется обеспечение организма кислородом и выделение из него углекислого газа.
Дыхание включает следующие процессы:
• обмен воздуха между внешней средой и альвеолами легких (внешнее дыхание, или вентиляция легких);
• обмен газов между альвеолярным воздухом и кровью, протекающей через легочные капилляры (диффузия газов в легких);
• транспорт газов кровью;
• обмен газов между кровью и тканями в тканевых капиллярах (диффузия газов в тканях);
• потребление кислорода клетками и выделение ими углекислоты (клеточное дыхание).
Внешнее дыхание осуществляется в результате ритмических дыхательных движений грудной клетки. Акт вдоха (инспирация) совершается вследствие увеличения объема грудной полости. Это происходит в результате поднятия ребер и опускания диафрагмы. При этом поднятие ребер обеспечивается сокращением наружных межреберных и межхрящевых мышц, а опускание диафрагмы — сокращением ее мышечных волокон. При форсированном (усиленном) дыхании в акте вдоха участвует ряд вспомогательных дыхательных мышц, разгибающих грудной отдел позвоночного столба и фиксирующих плечевой пояс с откинутыми назад плечами.
Акт выдоха (экспирация) происходит обычно пассивно: в результате расслабления дыхательных мышц под тяжестью ребер и под действием упругих сил реберных хрящей, стенок живота и брюшных внутренностей. При форсированном выдохе объем грудной клетки дополнительно уменьшается в результате сокращения внутренних межреберных мышц, мышц живота, оттесняющих органы брюшной полости и купол диафрагмы кверху. Помещенные внутри грудной клетки легкие отделены от ее стенок плевральной полостью (плевральная щель). При вдохе, когда объем грудной клетки увеличивается, давление в плевральной щели уменьшается, объем легких растет, и давление в них понижается.
При выдохе, когда объем грудной полости уменьшается, давление в плевральной щели немного увеличивается, растянутая легочная ткань несколько сжимается, а давление в легких незначительно повышается.
Как во время вдоха, так и во время выдоха эластичная ткань легких остается в растянутом состоянии. Это является причиной того, что давление в плевральной щели во время спокойного вдоха на 9 мм рт. ст., а во время спокойного выдоха на б мм рт. ст. ниже атмосферного.
Жизненная емкость легких приблизительно в 8 раз больше их дыхательного объема (в состоянии покоя). Это позволяет за счет изменения глубины дыхания при постоянном числе дыхательных движений (в состоянии покоя 16–20 дыхательных движений в минуту) изменять минутный объем вентиляции легких. Объем выдыхаемого воздуха по сравнению с объемом вдыхаемого воздуха несколько меньше в связи с тем, что углекислого газа выделяется меньше, чем поглощается кислорода, так как последний частично используется в организме на окисление водорода и образование воды, выделяемой с мочой и потом. Состав выдыхаемого воздуха отличается меньшим содержанием кислорода (около 16,3 %) и большим содержанием углекислого газа (около 4 %) по сравнению с составом атмосферного (вдыхаемого) воздуха (соответственно 20,94 % и 0,03 %). При этом состав выдыхаемого воздуха существенно зависит от интенсивности обмена веществ организма и от объема легочной вентиляции.
Газообмен в легких осуществляется в результате диффузии углекислого газа из крови в альвеолярный воздух и кислорода из альвеолярного воздуха в кровь. Диффузия газов происходит вследствие разности между парциальным давлением этих газов в альвеолярном воздухе и напряжением их в крови. Напряжение кислорода в артериальной крови равно 100 мм рт. ст., а углекислого газа — 40 мм рт. ст., в венозной же крови напряжение кислорода равняется 40 мм рт. ст., а углекислого газа — 46 мм рт. ст. Парциональное давление кислорода в альвеолярном воздухе составляет примерно 102 мм рт. ст., а углекислого газа — 40 мм рт. ст. Разность между напряжением газов в венозной крови и их давлением в альвеолярном воздухе равна для кислорода приблизительно 62 мм рт. ст., а для углекислого газа, имеющего значительно большую скорость диффузии, — 6 мм рт. ст. За короткое время пребывания крови в легочных капиллярах напряжение газов в крови почти сравнивается с их парциальным давлением в альвеолярном воздухе.
Кислород и углекислый газ находятся в крови не только в физически растворенном, но и в химически связанном состоянии. Кислород в крови связан с гемоглобином, поэтому кислородная емкость крови (порядка 19 %) определяется содержанием в ней гемоглобина. Связывание кислорода с гемоглобином (с образованием оксигемоглобина) зависит от напряжения кислорода в крови и является легко обратимым процессом. При понижении напряжения кислорода оксигемоглобин отдает кислород. Углекислый газ только частично связан с гемоглобином; большая же часть его находится в крови в виде бикарбоната, образующегося в эритроцитах. Таким образом, в механизме транспорта кровью кислорода и углекислого газа важнейшая роль принадлежит эритроцитам, в которых содержатся гемоглобин и карбоангидраза.
В тканях кровь отдает кислород и поглощает углекислоту. Газообмен в капиллярах тканей также обусловлен диффузией вследствие разности напряжения газов в крови и тканях. Напряжение углекислого газа в клетках может достигать 60 мм рт. ст., в тканевой жидкости — около 46 мм рт. ст. Диффузируя по направлению более низкого напряжения, углекислый газ переходит из клеток в тканевую жидкость и далее в кровь, делая ее венозной. Клетки весьма энергично потребляют кислород, поэтому его напряжение в протоплазме клеток очень низкое (близкое к нулю), а в тканевой жидкости составляет порядка 20–40 мм рт. ст. Кислород непрерывно поступает в тканевую жидкость; в оттекающей от тканей венозной крови напряжение кислорода снижается до 40 мм рт. ст. Таким образом, кровь отдает приблизительно 30–40 % содержащегося в ней кислорода. Коэффициент утилизации кислорода увеличивается (до 50–60 %) при повышенных физических нагрузках.
Поступающий в клетки кислород обеспечивает тканевые окислительные процессы, происходящие в них с освобождением энергии и выделением углекислого газа и других веществ — продуктов жизнедеятельности.
Координированная ритмическая деятельность дыхательных мышц и приспособление дыхания к условиям внешней и внутренней среды организма обеспечиваются дыхательным центром, представляющим совокупность нервных клеток, расположенных в разных отделах центральной нервной системы. Факторами, вызывающими возбуждение дыхательного центра,
Для регуляции дыхательной деятельности характерны рефлекторность и автоматия. Однако в процессах регуляции дыхания принимают участие также вышележащие отделы центральной нервной системы. Важная роль в регуляции дыхания принадлежит большим полушариям головного мозга и их коре, благодаря которой осуществляется приспособление дыхательных движений при разговоре, различных видах деятельности.
На функциональное состояние дыхательного центра оказывают влияние факторы внешней среды и состояние организма человека.
