Войти
Воспроизвести медиа Магнитно-резонансная томография в реальном времени 5>грудной клетки человека во время дыхания 
Воспроизвести медиа рентгеновское видео самки американского аллигатора во время дыхания. Дыхание (или вентиляция ) - это процесс перемещения воздуха в легкие и из них для облегчения газообмена с внутренней средой, в основном за счет кислород и вымывание углекислого газа.
Все аэробные существа нуждаются в кислороде для клеточного дыхания, которое использует кислород для расщепления пищи для получения энергии и производит углекислый газ в качестве отходов. товар. При дыхании или «внешнем дыхании» воздух попадает в легкие, где происходит газообмен в альвеолах посредством диффузии. кровеносная система переносит эти газы в клетки и из них, где происходит «клеточное дыхание».
Дыхание всех позвоночных с легкими состоит из повторяющихся циклов вдоха и выдоха через сильно разветвленную систему трубок или дыхательных путей, которые ведут от носа к альвеолам. Число дыхательных циклов в минуту - это дыхание или частота дыхания, и это один из четырех основных жизненно важных показателей жизни. В нормальных условиях глубина и частота дыхания автоматически и бессознательно контролируются несколькими гомеостатическими механизмами, которые поддерживают парциальные давления углекислого газа и кислорода. в артериальной крови константа. Сохранение парциального давления углекислого газа в артериальной крови неизменным при широком разнообразии физиологических обстоятельств в значительной степени способствует жесткому контролю pH во внеклеточных жидкостях (ECF). Чрезмерное дыхание (гипервентиляция ) и недостаточное дыхание (гиповентиляция ), которые уменьшают и повышают парциальное давление углекислого газа в артериальной крови соответственно, вызывают повышение pH ECF в первом случай, и понижение pH во втором. Оба вызывают тревожные симптомы.
Дыхание выполняет и другие важные функции. Он обеспечивает механизм речи, смеха и подобных выражений эмоций. Он также используется для рефлексов, таких как зевота, кашель и чихание. Животные, которые не могут регулировать температуру с помощью потоотделения, потому что у них недостаточно потовых желез, могут терять тепло из-за испарения при одышке.
Влияние мышц вдоха в расширение грудной клетки. Конкретное действие, проиллюстрированное здесь, называется перемещением рукоятки насоса грудной клетки. 
На этом виде грудной клетки хорошо виден нисходящий наклон нижних ребер от средней линии наружу. Это позволяет движение, подобное «эффекту рукоятки насоса», но в этом случае оно называется перемещением рукоятки ковша. Цвет ребер относится к их классификации и здесь не имеет отношения. Дыхание 
Дыхательные мышцы в состоянии покоя: вдох слева, выдох справа. Сокращающиеся мышцы показаны красным цветом; расслабленные мышцы синим цветом. Сокращение диафрагмы обычно больше всего способствует расширению грудной клетки (голубой цвет). Однако в то же время межреберные мышцы тянут ребра вверх (их действие показано стрелками), что также вызывает расширение грудной клетки во время вдоха (см. Диаграмму на другой стороне страницы). Расслабление всех этих мышц во время выдоха заставляет грудную клетку и брюшную полость (светло-зеленые) упруго возвращаться в положение покоя. Сравните эти диаграммы с видео МРТ вверху страницы. 
Мышцы интенсивного дыхания (вдох и выдох). Цветовой код такой же, как слева. В дополнение к более сильному и обширному сокращению диафрагмы, межреберным мышцам помогают вспомогательные мышцы вдоха, чтобы преувеличить движение ребер вверх, вызывая большее расширение грудной клетки. Во время выдоха, помимо расслабления мышц вдоха, мышцы живота активно сокращаются, чтобы тянуть нижние края грудной клетки вниз, уменьшая объем грудной клетки, и в то же время подталкивая диафрагму вверх глубоко в грудную клетку. Легкие не способны раздуваться сами по себе и будут расширяться только при увеличении объема грудной полости. У человека, как и у других млекопитающих, это достигается прежде всего за счет сокращения диафрагмы, но также за счет сокращения межреберных мышц, которые тянут грудная клетка вверх и наружу, как показано на схемах слева. Во время сильного вдоха (рисунок справа) вспомогательные мышцы вдоха, которые соединяют ребра и грудину с шейными позвонками и основанием черепа, в во многих случаях из-за промежуточного прикрепления к ключицам преувеличивают движения рукоятки насоса и рукоятки ведра (см. иллюстрации слева), что приводит к большему изменению объем грудной полости. Во время выдоха (выдоха) в состоянии покоя все мышцы вдоха расслабляются, возвращая грудную клетку и живот в положение, называемое «положением покоя», которое определяется их анатомической эластичностью. В этот момент легкие содержат функциональную остаточную емкость воздуха, которая у взрослого человека составляет около 2,5–3,0 литров.
При тяжелом дыхании (гиперпноэ ), так как, например, во время упражнения выдох вызывается расслаблением всех мышц вдоха (так же, как и в состоянии покоя), но, кроме того, мышцы живота, вместо того, чтобы быть пассивными, теперь сильно сокращаются, заставляя грудную клетку тянуться вниз (спереди и по бокам). Это не только уменьшает размер грудной клетки, но и подталкивает органы брюшной полости вверх к диафрагме, которая, следовательно, глубоко выпирает в грудную клетку. Объем легких в конце выдоха теперь меньше воздуха, чем «функциональная остаточная емкость» в состоянии покоя. Однако у нормального млекопитающего легкие не могут быть полностью опорожнены. У взрослого человека после максимального выдоха в легких всегда остается не менее одного литра остаточного воздуха.
Диафрагмальное дыхание заставляет живот ритмично выпирать и опускаться назад. Поэтому его часто называют «брюшным дыханием». Эти термины часто используются как синонимы, потому что они описывают одно и то же действие.
Когда активируются вспомогательные мышцы вдоха, особенно во время затрудненного дыхания, ключицы тянутся вверх, как объяснено выше. Это внешнее проявление использования вспомогательных мышц для вдоха иногда называют ключичным дыханием, особенно во время приступов астмы и у людей с хронической обструктивной болезнью легких.
Это диаграмма, показывающая, как вдох и выдох контролируются различными мышцами, и как это выглядит в общем виде. 
Нижние дыхательные пути .
Вдыхаемый воздух согревается и увлажняется влажной теплой слизистой оболочкой носа, которая в результате охлаждает и сушит. Когда теплый влажный воздух из легких выдыхается через нос, холодная гигроскопичная слизь в прохладном и сухом носу повторно улавливает часть тепла и влаги из выдыхаемого воздуха. В очень холодную погоду повторно уловленная вода может вызвать «капание из носа». 
Следуя приведенной выше диаграмме, если выдыхаемый воздух выдыхается через рот в холодных и влажных условиях, водяной пар будет конденсироваться в видимое облако или туман.Обычно воздух вдыхается через нос. носовые полости (между ноздрями и глоткой ) довольно узкие, во-первых, будучи разделенными на две части носовой перегородкой, и, во-вторых, боковыми стенками, имеющими несколько продольных складок или полок, называемых носовых раковин, таким образом открывая большую площадь слизистой оболочки носа воздуху, когда он вдыхается (и выдыхается). Это заставляет вдыхаемый воздух впитывать влагу из влажной слизи и тепло из нижележащих кровеносных сосудов, так что воздух почти насыщен водяным паром и находится почти на уровне тела. температура к тому времени, когда она достигнет гортани. Часть этой влаги и тепла улавливается, когда выдыхаемый воздух выходит через частично высушенную, охлажденную слизь в носовых проходах во время выдоха. Клейкая слизь также задерживает большую часть вдыхаемых твердых частиц, не позволяя им достичь легких.
Анатомия типичной респираторной системы млекопитающих, ниже структур, обычно перечисленных среди «верхних дыхательных путей» (носовые полости, глотка и гортань) часто описывается как респираторное дерево или трахеобронхиальное дерево (рисунок слева). Более крупные дыхательные пути дают ответвления, которые немного уже, но их больше, чем у «стволовых» дыхательных путей, дающих начало ветвям. Дыхательное дерево человека может состоять в среднем из 23 таких ответвлений на все более мелкие дыхательные пути, в то время как дыхательное дерево мыши имеет до 13 таких ответвлений. Проксимальные отделы (самые близкие к верхушке дерева, такие как трахея и бронхи) функционируют в основном для передачи воздуха в нижние дыхательные пути. Более поздние отделы, такие как респираторные бронхиолы, альвеолярные протоки и альвеолы, специализируются на газообмене.
Трахея и первые части главных бронхов находятся вне легких. Остальная часть «дерева» разветвляется внутри легких и в конечном итоге распространяется на все части легких.
Альвеолы - это слепые окончания «дерева», а это означает, что любой воздух, который попадает в них, должен выходят по тому же маршруту, который использовался для входа в альвеолы. Такая система создает мертвое пространство, объем воздуха, который заполняет дыхательные пути (мертвое пространство) в конце вдоха и выдыхается без изменений во время следующего выдоха, никогда не достигая альвеолы. Точно так же мертвое пространство заполняется альвеолярным воздухом в конце выдоха и является первым воздухом, который вдыхается обратно в альвеолы, прежде чем свежий воздух достигнет альвеол во время вдоха. Объем мертвого пространства типичного взрослого человека составляет около 150 мл.
Основная цель дыхания - освежить воздух в альвеолах, чтобы газообмен мог происходить в крови. Уравновешивание парциальных давлений газов в альвеолярной крови и альвеолярном воздухе происходит за счет диффузии. После выдоха легкие взрослого человека все еще содержат 2,5–3 л воздуха, их функциональная остаточная емкость или FRC. При ингаляции вводится только около 350 мл нового теплого влажного атмосферного воздуха, который хорошо смешивается с FRC. Следовательно, газовый состав FRC очень мало изменяется во время дыхательного цикла. Это означает, что легочная и капиллярная кровь всегда уравновешивается относительно постоянным составом воздуха в легких, а скорость диффузии газов артериальной крови остается неизменной с каждым вдохом. Таким образом, ткани тела не подвергаются сильным колебаниям напряжения кислорода и углекислого газа в крови, вызванным дыхательным циклом, и периферические и центральные хеморецепторы измеряют только постепенные изменения растворенных газов. Таким образом, гомеостатический контроль частоты дыхания зависит только от парциального давления кислорода и углекислого газа в артериальной крови, что также поддерживает постоянный pH крови.
Частота и глубина дыхания автоматически контролируется дыхательными центрами, которые получают информацию от периферических и центральных хеморецепторов. Эти хеморецепторы непрерывно контролируют парциальные давления диоксида углерода и кислорода в артериальной крови. Датчики - это, во-первых, центральные хеморецепторы на поверхности продолговатого мозга ствола мозга, которые особенно чувствительны к pH, а также к парциальному давлению. диоксида углерода в крови и спинномозговой жидкости. Вторая группа датчиков измеряет парциальное давление кислорода в артериальной крови. Вместе последние известны как периферические хеморецепторы, которые расположены в аорте и каротидных телах. Информация от всех этих хеморецепторов передается в дыхательные центры в мосту и продолговатом мозге, которые реагируют на отклонения парциального давления углекислого газа и кислорода. в артериальной крови от нормы, регулируя частоту и глубину дыхания таким образом, чтобы восстановить парциальное давление углекислого газа до 5,3 кПа (40 мм рт. ст.), pH до 7,4 и, в меньшей степени, частичное давление кислорода до 13 кПа (100 мм рт. ст.). Например, упражнение увеличивает выработку углекислого газа активными мышцами. Этот углекислый газ диффундирует в венозную кровь и в конечном итоге повышает парциальное давление углекислого газа в артериальной крови. Это сразу же ощущается хеморецепторами углекислого газа на стволе мозга. Дыхательные центры реагируют на эту информацию, заставляя частоту и глубину дыхания увеличиваться до такой степени, что парциальные давления углекислого газа и кислорода в артериальной крови почти немедленно возвращаются к тем же уровням, что и в состоянии покоя. Дыхательные центры сообщаются с дыхательными мышцами через двигательные нервы, из которых диафрагмальные нервы, которые иннервируют диафрагму, вероятно, являются наиболее важными.
Автоматическое дыхание может быть ограничено. степень по простому выбору или для облегчения плавания, речи, пения или других вокальных тренировок. Невозможно подавить желание дышать до состояния гипоксии, но тренировка может повысить способность задерживать дыхание.
Существуют и другие рефлексы автоматического управления дыханием. Погружение, особенно лица, в холодную воду вызывает реакцию, называемую рефлексом ныряния. Во-первых, это происходит в результате перекрытия дыхательных путей против притока воды. Скорость метаболизма резко замедляется. Это сочетается с сильным сужением сосудов конечностей и внутренних органов брюшной полости. Это резервирует кислород, который есть в крови и легких в начале погружения, почти исключительно для сердца и мозга. Рефлекс ныряния - это часто используемая реакция у животных, которым обычно необходимо нырять, таких как пингвины, тюлени и киты. Он также более эффективен у младенцев и детей младшего возраста, чем у взрослых.
Вдыхаемый воздух содержит 79% по объему азота, 20,95% кислорода и небольшое количество другие газы, включая аргон, диоксид углерода, неон, гелий и водород.
. Выдыхаемый газ составляет от 4% до 5% по объему двуокиси углерода, примерно в 100 раз больше вдыхаемого количества. Объем кислорода уменьшается незначительно, на 4–5%, по сравнению с вдыхаемым кислородом. Типичный состав:
Помимо воздуха, подводные ныряльщики, практикующие техническое погружение, могут дышать богатым кислородом, обедненным кислородом или богатым гелием газовые смеси для дыхания. Кислород и болеутоляющие газы иногда назначают пациентам, находящимся под медицинской помощью. Атмосфера в скафандрах - чистый кислород. Тем не менее, оно поддерживается на уровне около 20% от атмосферного давления Земли, чтобы регулировать скорость вдоха.
Рис. 4 Атмосферное давление Атмосферное давление уменьшается с высотой над уровнем моря (высотой), и поскольку альвеолы открыты для наружного воздуха через открытые дыхательные пути, давление в легких также уменьшается с той же скоростью, что и высота. На высоте все еще требуется перепад давления, чтобы воздух попадал в легкие и выходил из них, как на уровне моря. Механизм дыхания на высоте по сути идентичен дыханию на уровне моря, но со следующими отличиями:
Атмосферное давление экспоненциально уменьшается с высотой, примерно вдвое с каждым увеличением высоты на 5 500 метров (18 000 футов). Однако состав атмосферного воздуха почти постоянен на глубине ниже 80 км в результате постоянного перемешивающего воздействия погоды. Концентрация кислорода в воздухе (ммоль O 2 на литр воздуха) поэтому уменьшается с той же скоростью, что и атмосферное давление. На уровне моря, где давление окружающей среды составляет около 100 кПа, кислород составляет 21% атмосферы, а парциальное давление кислорода (P O2) составляет 21 кПа (т.е. 21 % от 100 кПа). На вершине горы Эверест, 8848 метров (29029 футов), где общее атмосферное давление составляет 33,7 кПа, кислород по-прежнему составляет 21% атмосферы, но его парциальное давление составляет всего 7,1 кПа (т. Е. 21% от 33,7 кПа = 7,1 кПа). Следовательно, на высоте необходимо вдыхать больший объем воздуха, чем на уровне моря, чтобы вдыхать такое же количество кислорода за определенный период.
Во время вдоха воздух нагревается и насыщается водяным паром, когда он проходит через нос и глотку перед тем, как попасть в альвеолы. Давление насыщенного пара воды зависит только от температуры; при внутренней температуре тела 37 ° C она составляет 6,3 кПа (47,0 мм рт. ст.), независимо от любых других факторов, включая высоту. Следовательно, на уровне моря воздух трахеи (непосредственно перед входом вдыхаемого воздуха в альвеолы) состоит из водяного пара (P H2O= 6,3 кПа), азота (P N2= 74,0 кПа), кислорода (P O2= 19,7 кПа) и следовые количества диоксида углерода и других газов, всего 100 кПа. В сухом воздухе P O2на уровне моря составляет 21,0 кПа по сравнению с P O2в 19,7 кПа в трахейном воздухе (21% от [100 - 6,3] = 19,7 кПа). На вершине Эвереста воздух в трахее имеет общее давление 33,7 кПа, из которых 6,3 кПа составляют водяной пар, что снижает P O2в воздухе трахеи до 5,8 кПа (21% от [33,7 - 6,3] = 5,8 кПа)., сверх того, что объясняется только снижением атмосферного давления (7,1 кПа).
градиент давления, заставляющий воздух попадать в легкие во время вдоха, также уменьшается с высотой. Удвоение объема легких вдвое снижает давление в легких на любой высоте. Давление воздуха на уровне моря (100 кПа) приводит к градиенту давления 50 кПа, но то же самое на высоте 5500 м, где атмосферное давление составляет 50 кПа, удвоение объема легких приводит к градиенту давления единственного 25 кПа. На практике, поскольку мы дышим мягко, циклически, с градиентом давления всего 2–3 кПа, это мало влияет на фактическую скорость притока в легкие и легко компенсируется путем более глубокого дыхания. Более низкая вязкость воздуха на высоте позволяет воздуху течь легче, и это также помогает компенсировать любую потерю градиента давления.
Все вышеперечисленные эффекты низкого атмосферного давления на дыхание обычно компенсируются увеличением минутного дыхательного объема (объема вдыхаемого или выдыхаемого воздуха в минуту), и механизм для этого является автоматическим. Требуемое точное увеличение определяется гомеостатическим механизмом дыхательных газов, который регулирует артериальные P O2и P CO2. Этот гомеостатический механизм отдает приоритет регуляции артериального P CO2над регуляцией кислорода на уровне моря. Другими словами, на уровне моря артериальный P CO2поддерживается на уровне, очень близком к 5,3 кПа (или 40 мм рт. Ст.) В широком диапазоне обстоятельств, за счет артериального P O2, который может варьироваться. в очень широком диапазоне значений, прежде чем вызвать корректирующую респираторную реакцию. Однако, когда атмосферное давление (и, следовательно, атмосферное P O2) падает ниже 75% от его значения на уровне моря, кислород гомеостаз получает приоритет над гомеостазом диоксида углерода. Это переключение происходит на высоте около 2 500 метров (8 200 футов). Если это переключение происходит относительно внезапно, гипервентиляция на большой высоте вызовет сильное падение артериального P CO2с последующим повышением pH артериальной плазмы, что приведет к респираторному алкалозу. Это одна из причин высотной болезни. С другой стороны, если переключение на кислородный гомеостаз не завершено, то гипоксия может усложнить клиническую картину с потенциально фатальными результатами.
Типичное дыхательное усилие при дыхании через регулятор для дайвинга Давление увеличивается с глубиной воды примерно на одну атмосферу - чуть более 100 кПа, или одна планка на каждые 10 метров. Воздух, которым дышат под водой дайверы, находится под давлением окружающей воды, и это имеет сложный спектр физиологических и биохимических последствий. При неправильном обращении вдыхание сжатых газов под водой может привести к нескольким нарушениям дайвинга, включая легочную баротравму, декомпрессионную болезнь, азотный наркоз, и кислородное отравление. Воздействие дыхательных газов под давлением дополнительно осложняется использованием одной или нескольких специальных газовых смесей.
Воздух подается с помощью дайвинг-регулятора, который снижает высокое давление в водолазный баллон до давления окружающей среды. характеристики дыхания регуляторов являются фактором при выборе подходящего регулятора для типа дайвинга. Желательно, чтобы дыхание от регулятора требовало небольших усилий даже при подаче большого количества воздуха. Также рекомендуется, чтобы он подавал воздух плавно, без резких изменений сопротивления при вдохе или выдохе. На графике справа обратите внимание на первоначальный скачок давления при выдохе, чтобы открыть выпускной клапан, и что начальное падение давления при вдохе скоро преодолевается, поскольку эффект Вентури, разработанный в регуляторе, чтобы позволить легкое рисование. воздуха. Многие регуляторы имеют регулировку для изменения легкости вдоха, чтобы дыхание было легким.
| Дыхательные паттерны | |
|---|---|
 | |
| График, показывающий как нормальные, так и различные патологические паттерны дыхания. |
Аномальные паттерны дыхания включают дыхание Куссмауля, дыхание Биота и Дыхание Чейна – Стокса.
Другие нарушения дыхания включают одышку (одышку), стридор, апноэ, апноэ во сне (чаще всего обструктивное апноэ во сне ), дыхание ртом и храп. Многие состояния связаны с закупоркой дыхательных путей. Гипопноэ относится к чрезмерно поверхностному дыханию ; гиперпноэ относится к быстрому и глубокому дыханию, вызванному потребностью в большем количестве кислорода, например, физическими упражнениями. Термины гиповентиляция и гипервентиляция также относятся к поверхностному, быстрому и глубокому дыханию соответственно, но при несоответствующих обстоятельствах или заболевании. Однако это различие (например, между гиперпноэ и гипервентиляцией) не всегда соблюдается, поэтому эти термины часто используются взаимозаменяемо.
Диапазон дыхательных тестов может использоваться для диагностировать такие заболевания, как диетическая непереносимость. риноманометр использует акустическую технологию для исследования потока воздуха через носовые ходы.
Слово «дух» происходит от латинского spiritus, что означает дыхание. Исторически дыхание часто рассматривалось как понятие жизненной силы. Еврейская Библия относится к Богу, вдыхающему дыхание жизни в глину, чтобы сделать Адама живой душой (нефеш ). Это также относится к дыханию как к возвращению к Богу, когда смертный умирает. Термины дух, прана, полинезийский мана, иврит ruach и psyche в психологии связаны к концепции дыхания.
В Тайцзи, аэробные упражнения сочетаются с дыхательными упражнениями для укрепления мышц диафрагмы, улучшения позы и лучше использовать ци (энергию) тела. Различные формы и йога пропагандируют различные методы дыхания. Форма, называемая анапанасати, означающая внимательность к дыханию, была впервые введена Буддой. Дыхательные дисциплины включены в некоторые формы йоги, такие как пранаяма и метод Бутейко для лечения астмы и других состояний.
В музыке некоторые исполнители на духовых инструментах используют технику под названием круговое дыхание. Певцы также полагаются на контроль дыхания.
Распространенные культурные выражения, связанные с дыханием, включают: «перевести дыхание», «перевести дух», «вдохновение», «выдохнуть», « отдышаться ".
Определенные модели дыхания имеют тенденцию происходить с определенными настроениями. Благодаря этой взаимосвязи, практикующие в различных дисциплинах считают, что они могут способствовать возникновению определенного настроения, приняв паттерн дыхания, с которым оно чаще всего встречается. Например, и, пожалуй, наиболее распространенная рекомендация заключается в том, что более глубокое дыхание, при котором в большей степени задействуются диафрагма и живот, может способствовать более расслабленному и уверенному настроению. Практики разных дисциплин часто по-разному интерпретируют важность регуляции дыхания и ее влияние на настроение. Буддисты могут считать, что это помогает вызвать чувство внутреннего покоя, целостных целителей, что он способствует общему состоянию здоровья, и бизнес-консультантов, что помогает избавиться от стресса на работе.
Во время физических упражнений адаптируется более глубокий режим дыхания, способствующий большему поглощению кислорода. Еще одна причина для принятия более глубокого дыхания - это укрепление ядра тела. Во время процесса глубокого дыхания грудная диафрагма занимает более низкое положение в ядре, что помогает создавать внутрибрюшное давление, которое укрепляет поясничный отдел позвоночника. Как правило, это позволяет выполнять более мощные физические движения. Таким образом, при поднятии тяжестей часто рекомендуется сделать глубокий вдох или перейти на более глубокий режим дыхания.
 | В Викицитатнике есть цитаты, связанные с: Дыханием |
.
