---часто нарушается у пациентов с легочными заболеваниями вследствие гиповентиляции, диффузионных нарушений, шунтирования и несоответствия вентиляции и перфузии;
---осуществляется для доставки кислорода в количестве, достаточном для поддержания метаболических потребностей организма и удаления углекислоты, образующейся в результате метаболических процессов.
МЕХАНИКА РЕСПИРАТОРНОЙ СИСТЕМЫ
Механика дыхания - область физиологии, которая рассматривает механические силы, ответственные за перемещение воздуха в альвеолы и обратно (легочную вентиляцию). При этом активной силой является сокращение мышц грудной клетки и диафрагмы, тогда как движение легких совершается пассивно. Силы, развиваемые дыхательными мышцами, приводят в движение легкие и грудную клетку и преодолевают сопротивление эластической отдачи дыхательной системы (давление, создаваемое эластической паренхимой легких и грудной стенки), фрикционное сопротивление (сопротивление трения) воздухоносных путей воздушному потоку и инерционное сопротивление трахеобронхиального воздушного столба, легких и грудной стенки. Инерционное сопротивление составляет примерно 5% от общего сопротивления при нормальной частоте дыхания. При увеличении частоты дыхания инерционное сопротивление возрастает, однако остается относительно небольшим. Поэтому в механике дыхания его обычно не учитывают.
ДЫХАТЕЛЬНЫЕ МЫШЦЫ
Дыхательные мышцы обеспечивают ритмичное увеличение или уменьшение грудной полости, а размер легких следует за размерами грудной полости. Функционально дыхательные мышцы делятся на инспираторные, т.е. отвечающие за вдох (основные и вспомогательные), и экспираторные (отвечающие за выдох). Основную инспираторную группу мышц составляют диафрагма, наружные межреберные и парастернальные (внутренние межхрящевые) мышцы, вспомогательные мышцы: лестничные, грудинно-ключично-сосцевидные, трапециевидная, большая и малая грудинные мышцы. Экспираторную группу мышц составляют абдоминальные (внутренняя и наружная косые, прямая и поперечная мышцы живота) и внутренние межреберные.
Важнейшей мышцей вдоха является диафрагма - куполообразная скелетная мышца, разделяющая грудную и брюшную полости. Она прикрепляется к трем первым поясничным позвонкам (позвоночная, или круральная, часть диафрагмы) и к нижним ребрам (реберная, или костальная, часть). К диафрагме подходят нервы от 3-го, 4-го и 5-го шейных сегментов спинного мозга. При сокращении диафрагмы органы брюшной полости смещаются вниз и вперед, и вертикальные размеры грудной полости возрастают. Кроме того, при этом поднимаются и расходятся ребра, что приводит к увеличению ее поперечного размера. При спокойном дыхании диафрагма является единственной активной инспираторной мышцей и ее купол опускается примерно на 1 - 1,5 см. При глубоком форсированном дыхании, например, при физической нагрузке увеличивается амплитуда движений диафрагмы (экскурсия может достигать 10 см) и активизируются наружные межреберные и вспомогательные мышцы. Из вспомогательных мышц у человека наиболее значимыми являются лестничные и грудинно-ключично-сосцевидные мышцы.
Наружные межреберные мышцы соединяют соседние ребра. Их волокна ориентированы наклонно вниз и вперед от верхнего к нижнему ребру. При сокращении этих мышц ребра поднимаются и смещаются вперед, что приводит к увеличению объема грудной клетки в переднезаднем и боковом направлениях. Паралич межреберных мышц не вызывает серьезных расстройств дыхания, поскольку диафрагма прекрасно обеспечивает вентиляцию.
Лестничные мышцы, сокращаясь во время вдоха, поднимают два верхних ребра, а вместе с ними грудину и реберную клетку. Грудинно-ключично-сосцевидные поднимают I ребро и грудину. При спокойном дыхании они практически не задейст-вованы, однако при увеличении легочной вентиляции могут очень интенсивно работать.
В отличие от вдоха выдох при спокойном дыхании происходит пассивно. Легкие и грудная клетка обладают упругостью, и поэтому после вдоха, когда они активно растягиваются, стремятся вернуться в прежнее положение. При физической нагрузке или при хронической обструктивной болезни легких, когда повышено сопротивление воздухоносных путей, выдох становится активным. Наиболее важными и сильными экспираторными мышцами являются абдоминальные мышцы, которые образуют переднебоковую стенку брюшной полости. При их сокращении повышается внутрибрюшное давление, диафрагма поднимается вверх и объем легких уменьшается.
В активном выдохе участвуют также внутренние межреберные мышцы. При их сокращении ребра опускаются и объем грудной клетки уменьшается. Кроме того, сокращение этих мышц способствует укреплению межреберных промежутков; в противном случае мягкие ткани выпячивались бы через них при напряжении.
ИЗМЕНЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ ВО ВРЕМЯ ДЫХАНИЯ
Дыхательные мышцы изменяют объем грудной клетки и создают градиент давления, который необходим для возникновения воздушного потока по воздухоносным путям и поддержания определенного уровня расправления легких. Во время вдоха сокращение инспираторных мышц приводит к расширению грудной клетки в поперечном и переднезаднем направлении. Легкие пассивно следуют за объемным приращением грудной клетки; в результате давление в альвеолах становится ниже атмосферного (отрицательным). Под воздействием отрицательного градиента давления в легкие входит воздух из внешней среды. Напротив, на выдохе уменьшается объем легких, давление в альвеолах становится выше атмосферного (положительным) и альвеолярный воздух выходит во внешнюю среду. В конце вдоха и выдоха объем грудной полости прекращает изменяться и при открытой голосовой щели давление в альвеолах становится равным атмосферному. Альвеолярное давление (P<sub>alv</sub>) представляет собой сумму плеврального давления (P<sub>pl</sub>) и давления, создаваемого эластической паренхимой легкого (P<sub>el</sub>):
P<sub>alv</sub> = P<sub>pl</sub> + P<sub>el</sub><sub> </sub>.
Плевральное давление - давление в герметично замкнутой плевральной полости между висцеральными и париетальными листками плевры. Давление внутри плевральной полости зависит от величин и направления сил, создаваемых эластической паренхимой легких и грудной стенкой. Кроме того, конечное значение плеврального давления зависит от усилий дыхательных мышц и процессов фильтрации и всасывания плевральной жидкости висцеральной и париетальной плеврой. Под влиянием силы тяжести в плевральной жидкости развивается вертикальный градиент 0,25 см вод.ст. на 1 см высоты легких, что приводит к разнице давления между апикальными и прилегающими к диафрагме базальными отделами легких и, соответственно, к разной воздухонаполненности легких. В положении лежа на спине или на боку градиент меньше и совсем отсутствует в вертикальном положении вниз головой. Плевральное давление может быть измерено манометром, соединенным с плевральной полостью полой иглой. В клинической практике часто применяют косвенный метод оценки величины плеврального давления, измеряя давление в нижней части пищевода с помощью пищеводного баллонного катетера. Изменения внутрипищеводного давления во время дыхания отражают изменения внутриплеврального давления.
В норме плевральное давление всегда ниже атмосферного во время вдоха, а во время выдоха оно может быть ниже, выше или равно атмосферному, в зависимости от форсированности выдоха. При спокойном дыхании плевральное давление перед началом вдоха ниже атмосферного и составляет - 5 см вод.ст., перед началом выдоха оно ниже на 3 - 4 см вод.ст. При пневмотораксе (нарушение герметичности грудной клетки и сообщение плевральной полости с внешней средой) выравниваются плевральное и атмосферное давление, что вызывает спадение легкого и делает невозможным его вентиляцию.