Движения грудной клетки обусловлены согласованными сокращениями и расслаблениями межреберных мышц и грудобрюшной преграды — диафрагмы, отделяющей грудную полость от брюшной. В тот момент, когда все эти мышцы одновременно сокращаются, ребра (цифра 1 на цветной вкладке), подвижно соединенные с позвоночником, принимают более горизонтальное положение, а диафрагма, натягиваясь, становится почти плоской (2). В результате объем грудной клетки увеличивается. В следующий момент мышцы расслабляются, ребра принимают наклонное положение (3), а диафрагма — форму купола (4) и втягивается в грудную клетку. Таким образом, мы не расширяем грудную клетку с помощью вдоха, а, наоборот, способны произвести вдох благодаря расширению грудной клетки.
Ритмичные сокращения и расслабления мышц, изменяющих объем грудной клетки, регулируются центральной нервной системой. К межреберным мышцам подходят нервные окончания от грудной части спинного мозга (5), а к диафрагме — из его шейного отдела. Деятельность спинного мозга в свою очередь всецело подчиняется импульсам, которые поступают из головного мозга. В нем находится область, получившая название дыхательного центра (6).
Дыхательный центр способен к автоматической беспрерывной деятельности, благодаря которой поддерживается известная ритмичность в увеличении и уменьшении объема грудной клетки. Кроме того, клетки дыхательного центра весьма чувствительны к количеству углекислоты, которая поступает в мозг вместе с кровью. Как только процентное содержание углекислоты превышает норму, в дыхательном центре усиливается возбуждение. Оно распространяется по спинному мозгу и нервам, идущим к мышцам грудной клетки. В результате дыхание углубляется и учащается, организм, получая новые порции кислорода из атмосферного воздуха, увеличивает выделение углекислоты.
Перед тем как попасть в легкие, атмосферный воздух проходит через носоглотку, трахею и бронхи (7). Здесь он увлажняется и согревается; часть веществ, загрязняющих воздух, оседает на слизистых оболочках носоглотки, трахеи, бронхов и затем удаляется оттуда вместе с мокротой во время кашля и чихания.
Каждый бронх (а их всего два), войдя в легкое, делится на все более и более мелкие бронхиолы (8). Диаметр их равен нескольким миллиметрам. На конце таких бронхиол подобно кисти винограда располагаются мельчайшие пузырьки — альвеолы (9). Размер альвеол колеблется от 0,2 до 0,3 миллиметра. Но их очень много, около 350 миллионов, и общая площадь внутренней поверхности всех альвеол составляет 100–120 квадратных метров, то есть приблизительно в 50 раз больше поверхности нашего тела.
Стенки альвеол образует всего лишь один слой особых клеток, к которым прилегают многочисленные кровеносные капилляры (10). Именно здесь, в месте соприкосновения альвеол с мельчайшими кровеносными сосудами, и происходит обмен газов между атмосферным воздухом и кровью.
Но неправильно было бы представлять дело так, что во время вдоха все альвеолы целиком заполняются атмосферным воздухом, а во время выдоха полностью освобождаются от углекислого газа. Состав воздуха, находящегося в альвеолах, в процессе дыхания меняется незначительно. После вдоха объем кислорода в альвеолярном воздухе увеличивается лишь на 0,6 процента, а количество углекислоты после выдоха уменьшается на те же 0,6 процента.
Следовательно, альвеолярный воздух выполняет своеобразную буферную роль, благодаря чему кровь непосредственно не соприкасается с окружающим нас воздухом.
Находясь в состоянии покоя, человек в минуту делает в среднем 16–18 вдохов и выдохов. За это время через легкие проходит около 8 литров воздуха. Во время большой физической нагрузки это количество может возрасти до 100 литров в минуту. Человек может жить и в том случае, если дыхательная поверхность его легких будет намного уменьшена.
Большой диапазон, в пределах которого легкие могут обеспечивать необходимый для жизни газообмен, позволяет хирургам удалять значительные области легочной ткани, когда она поражена, скажем, туберкулезным процессом или злокачественной опухолью.
Когда вдыхаемый воздух загрязнен, процесс газообмена в легких затрудняется. Если же долгое время дышать таким воздухом, могут возникнуть заболевания легких и дыхательных путей. Поэтому необходимо регулярно проветривать помещения, не следует курить, особенно там, где люди работают или отдыхают. Свободное время полезно проводить в скверах, парках, за городом — там, где много свежего, чистого, оздоровляющего воздуха.
В случаях кратковременной задержки дыхания, например во время обморока, движения грудной клетки можно восстановить с помощью нашатырного спирта. Для этого пузырек с лекарством или смоченную им ватку на 2–3 секунды подносят к носу пострадавшего. Пары нашатырного спирта, раздражая нервные окончания в носоглотке, вызывают возбуждение дыхательного центра в головном мозгу. Так повторяют несколько раз с короткими перерывами. Но нельзя держать лекарство около носа беспрерывно; это может привести к обратному результату — перевозбуждению и параличу дыхательного центра.
Если человек тонул или отравился угарным газом, пострадавшего необходимо как можно скорее вынести на свежий воздух, очистить его рот от слизи или каких-нибудь других мешающих дыханию предметов (ил, песок) и начать искусственное дыхание.
Есть два основных способа искусственного дыхания (смотри снимки). Первый способ: человека кладут на живот, повернув его голову в сторону. Тот, кто оказывает первую помощь, охватывает ладонями нижние отделы заднебоковой поверхности грудной клетки и начинает ритмично, через определенные промежутки времени надавливать на грудную клетку. Каждое надавливание — выдох — должно длиться 2–3 секунды, а пауза между ними — одну секунду. Во время Паузы грудная клетка пассивно расширяется и происходит вдох.
Второй способ: пострадавшего кладут на спину. Оказывающий помощь берет его руки за предплечья и круговыми движениями в течение 2–3 секунд отводит их через стороны за голову лежащего, расширяя таким образом грудную клетку (вдох). Затем на 3–4 секунды прижимает руки к грудной клетке, сдавливая ее (выдох).
Такие манипуляции надо производить 30–40 минут без перерыва. Известны случаи, когда дыхание пострадавшего восстанавливали полностью лишь после проведения искусственного дыхания в течение столь длительного времени.
Врач Л. Я. Кельштейн
Воздух в классе
Врач Л.Я. Кельштейн
Закончились уроки… Ребята устремляются из классов бурно, точно ручьи в половодье, наполняя все школьное здание разноголосым шумом. Посмотрите внимательнее на этих девочек и мальчиков — почти все выглядят теперь не такими чинными и приглаженными, как утром, когда они выстраивались в вестибюле на линейку. У многих потные лица, расстегнутые воротнички; чувствуется, что дети устали за день.
В значительной мере это утомление, разумеется, естественно: ведь за плечами у детей «рабочая смена», полная умственного напряжения, труда, самых разнообразных переживаний. Но утомление могло быть значительно меньше, если бы в этой школе лучше соблюдали правила гигиены и, в частности, если бы в течение всего дня воздух в классе оставался чистым и свежим.
В детском организме обмен веществ происходит более интенсивно, чем у взрослых, поэтому и потребность в кислороде у детей больше. Она удовлетворяется благодаря тому, что ребенок чаще дышит. Взрослый человек, например, делает 16–18 вдохов в минуту, а десятилетний ребенок — 20–22.
Потребность в кислороде увеличивается во время движения, физической и умственной работы. Поэтому в течение всего школьного дня — на уроках, переменах, занятиях по труду и физкультуре — ребенок нуждается в притоке свежего воздуха. Хорошее снабжение клеток мозговой коры кислородом уменьшает утомление, восстанавливает работоспособность.