Будова легень: а) повітроносні шляхи і респіраторні відділи; б) легеневі альвеоли і їх кровопостачання; в) часточка легкого.
Дихання - сукупність фізіологічних процесів, що забезпечують безперервне надходження кисню до тканин, використання його в окислювальних реакціях, а також видалення з організму утворюються в процесі метаболізму вуглекислого газу і частково води. До системи органів дихання відносяться носова порожнина , гортань , бронхи і легкі . Дихання складається з наступних основних етапів: зовнішнього дихання, що забезпечує газообмін між легкими і зовнішнім середовищем; газообміну між альвеолярним повітрям і притікає до легким венозної кров'ю ; транспорту газів кров'ю; газообміну між артеріальною кров'ю і тканинами; тканинного дихання.
Вдих і видих
Легкі через повітроносні шляхи повідомляються з атмосферою. При кожному вдиху атмосферне повітря входить в легені, і при кожному видиху невелика частина альвеолярного повітря виходить в атмосферу. Основна причина газообміну між навколишнім середовищем і альвеолярним повітрям, що заповнює порожнину легенів, - це градієнт тиску. У момент вдиху тиск повітря в порожнині легенів стає менше атмосферного і повітря надходить в легені. При видиху тиск повітря в легенях стає трохи вище атмосферного, і повітря з легенів виходить в навколишнє середовище. Зміна тиску повітря в порожнині легенів обумовлено зміною їх обсягу при диханні. Характеристикою суміші газів, що займає певний об'єм, служить так зване парціальний тиск. Якщо обсяг збільшується - парціальний тиск падає, якщо обсяг зменшується - парціальний тиск збільшується.
У легких немає м'язової тканини і немає механізмів, що дозволяють легким активно змінювати свій обсяг. Тому існує апарат вентиляції легенів, що складається з грудної клітини ( ребра і грудина ) І поперечно-смугастих дихальних м'язів. У процесі дихання апарат вентиляції внаслідок скорочення основних дихальних м'язів робить ритмічні дихальні рухи. При спокійному диханні в процесі дихання беруть участь поперечно-смугасті зовнішні міжреберні м'язи і діафрагма, яка є головним дихальним м'язом. При форсованому диханні в цей процес можуть залучатися десятки інших поперечно-смугастих м'язів тулуба.
Три листки плеври.
Легкі оточені парієтальної і вісцеральної плеврою . Париетальная плевра зрощена з грудною кліткою. Вісцелярна плевра зрощена з легкими. Між парієтальної і вісцеральної плеврою є тонка щілина, заповнена мономолекулярним шаром серозної рідини. Поверхневий натяг цієї рідини міцно притягує один до одного обидва листка плеври, так що при зволіканні одного листка плеври інший слід за ним. Ця ситуація може бути змодельована, якщо притиснути один до одного два невеликих скла, капнути між ними крапельку води і спробувати роз'єднати. За рахунок сил поверхневого натягу води, їх зв'язують, роз'єднати скла не вдасться. Таким чином, під час дихання грудна клітка тягне за собою парієтальних плевру, яка зрощена з нею. Париетальная плевра тягне за собою вісцеральної плеври, пов'язану з нею силами поверхневого натягу серозної рідини, а вісцеральна плевра тягне тканину легенів.
Вдих - активний процес, який відбувається саме завдяки скороченню дихальних м'язів. Скорочення зовнішніх міжреберних м'язів призводить до підйому ребрових дуг, грудина відходить трохи вперед. Одночасно скорочуються м'язові волокна діафрагми, її сухожильний центр зміщується донизу, відтісняючи черевні нутрощі вперед і вниз. Обсяг грудної порожнини збільшується в трьох взаємно перпендикулярних площинах. Зсув діафрагми при спокійному диханні складає 1-1,5 см, а при глибокому - може збільшуватися до 10 см. При зміщенні діафрагми на 1 см об'єм грудної порожнини змінюється приблизно на 250-270 мл. Скорочення діафрагми обумовлюють близько 50-70% глибини вдиху. Легкі пасивно слідують за всіма змінами обсягу грудної порожнини при скороченні і розслабленні дихальних м'язів. Атмосферний тиск, що діє на легені тільки з боку повітроносних шляхів, щільно притискає їх до грудної стінці. Атмосферний тиск, що діє на нас зовні, демпфуюча шкірою і підшкірної жирової тканиною, тому воно не досягає легенів з зовнішньої поверхні тіла. Грудна порожнина і плевральна порожнина, які оточують легкі, герметичні і з атмосферою не повідомляються.
Одностороннє атмосферний тиск, що діє на легені з боку дихальних шляхів, - головна рушійна сила легких. Існують і інші сили, що зумовлюють збільшення обсягу легких при вдиху і зменшення при видиху. Збільшення обсягу грудної порожнини в момент вдиху приводить до збільшення обсягу легких, парціальний тиск повітря в них дещо знижується, і повітря з навколишнього середовища заходить в легені.
При видиху об'єм грудної клітки зменшується за рахунок повернення діафрагми в початковий стан і розслаблення міжреберних м'язів. Це призводить до збільшення тиску всередині легких, яке перевищує атмосферний. Так, спроба зробити сильний видих, якщо повітроносні шляхи закриті, викликає значне зростання тиску в альвеолах. У нормальних умовах в результаті плавного зменшення легеневого обсягу створюється градієнт тиску, і повітря пасивно виходить з легких.
В цілому, внутрішня поверхня легенів пов'язана з атмосферою, а зовнішня поверхня легенів за рахунок герметичності грудної клітини такого зв'язку не має. Саме це явище дозволяє здійснювати вдих і видих. При порушенні герметичності грудної клітини (наприклад, при пораненнях) атмосферний тиск починає діяти не лише на внутрішню поверхню легких, але і на зовнішню. Це призводить до того, що легені спадаються (превмоторакс) і акти вдиху і видиху стають неможливими. Двосторонній пневмотрокс, який стосується обидва легких, якщо не застосовується штучне нагнітання повітря в легені, веде до смерті.
Газообмін між зовнішнім середовищем і організмом (три етапи дихання).
Механізм дихальних рухів (зміна обсягу грудної клітини) за рахунок діафрагми і м'язів черевного преса (а) і скорочення зовнішніх міжреберних м'язів (б).