Дыхательная система ее возрастные особенности. Возрастные особенности дыхательной системы
Строение и функции дыхательной системы в разные возрастные периоды.
Основные функции - дыхание, газообмен.
Кроме того, дыхательная система участвует в таких важных функциях, как терморегуляция, голосообразование, обоняние, увлажнение вдыхаемого воздуха. Лёгочная ткань также играет важную роль в таких процессах как: синтез гормонов, водно-солевой и липидный обмен. В обильно развитой сосудистой системе лёгких происходит депонирование крови. Дыхательная система также обеспечивает механическую и иммунную защиту от факторов внешней среды.
Возрастные особенности дыхательной системы у детей
Носовая полость
к моменту рождения ребенка недоразвита, она отличается узкими носовыми отверстиями и ходами, практически отсутствием придаточных пазух, окончательное формирование которых происходит в подростковом возрасте. Носоглотка
у детей раннего возраста отличается меньшей длиной, большей шириной и низким расположением евстахиевой трубы.
Гортань
детей расположена выше, чем у взрослых, поэтому ребенок лежа на спине, может глотать жидкую пищу.
Трахея
новорожденного относительно широкая и длинная, располагается выше, чем у взрослого. Она увеличивается в соответствии с ростом туловища, максимальное ускорение отмечено в первые 6 месяцев жизни и в период полового созревания – 14-16 лет.
Бронхи
к моменту рождения узкие, их хрящи мягкие, мышечные и эластические волокна развиты слабо, слизистая оболочка содержит мало слизистых желез, богато снабжена сосудами. Механизмы самоочищения - кашлевой рефлекс, развиты намного слабее, чем у взрослых.
Легкие
у новорожденного недостаточно сформированы. До 3 лет происходит их усиленный рост и дифференцировка отдельных элементов. По сравнению с объемом новорожденного, к 12 годам легкие увеличиваются в 10 раз, а к концу полового созревания – в 20 раз (в основном за счет увеличения объема альвеол).
Жизненная емкость легких
(ЖЕЛ) с возрастом также меняется. У новорожденных и детей младшего возраста измерения не проводятся. В 4-6 лет составляет 1200 мл воздуха, в 8 лет─ 1360-1440 мл, к 12 годам- 1950 мл, в 15 лет ─2500-2600 мл, в 14 ─ 2700-3500мл, у взрослого человека ─ 3000-4500 мл.
Типы дыхания
. У новорожденных детей преобладает диафрагмальное дыхание
, которое сохраняется до второй половины первого года. Постепенно дыхание грудных детей становится грудобрюшным
, с преобладанием диафрагмального.
В возрасте от 3 до 7 лет в связи с развитием плечевого пояса все более начинает преобладать грудной тип
дыхания, и к 7-годам он становиться выраженным.
В 7-8 лет выявляются половые отличия в типе дыхания: у мальчиков становиться преобладающий брюшной тип
, у девочек –грудной
. Заканчивается половая дифференцировка дыхания к 14-17 годам.
Возрастные особенности дыхательной системы у пожилых и старых людей
С возрастом бронхолегочная система претерпевает разнообразные морфологические и функциональные изменения, распространяющиеся на грудную клетку, воздухоносные пути, легочную паренхиму, сосудистую систему малого круга кровообращения и объединяемые понятием «сенильное легкое».
Костно – мышечный скелет . Развивается остеохондроз грудного отдела позвоночника. Уменьшается подвижность реберно – позвоночных сочленений.
Формируется кальциноз реберных хрящей. Происходит восковидное и вакуольное перерождение волокон мышц, непосредственно участвующих в акте дыхания (межреберных, диафрагмы). В результате этих изменений развивается грудной кифоз, деформируется грудная клетка, приобретая бочкообразную форму. Уменьшается подвижность ребер. Ограничивается объем движений грудной клетки.
Воздухоносные пути. Происходит нарушение мукоцилиарного клиренса. Увеличивается количество слизистых и уменьшается количество реснитчатых клеток.
Уменьшается количество эластических волокон. Снижается активность сурфактанта (вещество, покрывающее альвеолы изнутри и не дает им склеиваться). Снижение эвакуаторной функции ухудшает бронхиальную проходимость, усугубляет нарушение легочной вентиляции и благоприятствует развитию бронхолегочной инфекции. Снижается кашлевой рефлекс.
Легочная паренхима. Уменьшается общая емкость легких. Снижается жизненная емкость легких (ЖЕЛ) (до половины соответствующего показателя у молодых). Легочная паренхима утрачивает свою эластичность (снижается масса эластических волокон), подвергается атрофии. Альвеолы увеличиваются в размерах, в результате чего дыхательная поверхность легких уменьшается на 40 – 45 %.
Легочные капилляры уплотняются, становятся ломкими, ухудшается питание ткани легкого, нарушается газообмен.
Уменьшается альвеолярно – капиллярная поверхность. Снижается активность альвеолярных макрофагов и нейтрофилов.
Острый бронхит необструктивный – воспалительное заболевание бронхов разного калибра.
Обструктивный бронхит – диффузное поражение бронхов, вызванное длительным раздражением и воспалением, при котором происходит сужение бронхов, сопровождающееся затруднением выхода наружу скапливающейся слизи, мокроты.
Этиология
Наиболее часто острое воспаление бронхов наблюдается у больных с острыми респираторными заболеваниями, обусловленными гриппом, парагриппом, аденовирусной инфекцией, а также при тяжелых формах кори, коклюше, дифтерии. Довольно часто встречаются острые бронхиты, вызванные бактериальными агентами на фоне воздействия гриппозного вируса, угнетающего фагоцитоз и приводящего к активации бактериальной флоры дыхательных путей. В мокроте таких больных обнаруживают палочку инфлюэнцы, пневмококки, гемолитический стрептококк, золотистый стафилококк, палочку Фридлендера и др.
Предрасполагающими факторами могут быть переохлаждение, злоупотребление алкоголем, хронические интоксикации, курение, кроме того, наличие очагов инфекции в верхних дыхательных путях (тонзиллит, ринит, синусит и др.) также способствует возникновению острого бронхита. К другим причинам возникновения острого бронхита можно отнести вдыхание воздуха с содержанием высоких концентраций окислов азота, серного и сернистого ангидрида, сероводорода, хлора, аммиака, паров брома, а также при поражении боевыми отравляющими веществами (хлор, фосген, дифосген, иприт, люизит, ФОВ). Довольно частой причиной острого бронхита может быть вдыхание воздуха с высоким содержанием пыли, особенно органической.
Клинические проявления необстрективного бронхита : появление сухого, раздражающего кашля, чувства саднения или боли за грудиной, затем процесс переходит на крупные и мелкие бронхи, что приводит к симптомам обструкции дыхательных путей (приступообразный кашель, одышка). На 2-3 день начинает отделяться слизистая или слизисто-гнойная мокрота, иногда с примесью крови. Большинства больных отмечаются боли в нижних отделах грудной клетки, обусловленные кашлем и судорожным сокращением диафрагмы, общая слабость, недомогание, разбитость, боли в спине и конечностях, нередко потливость. Температура тела может быть нормальной или субфебрильной. В тяжелых случаях повышается до 38°С. Если острый бронхит гриппозной этиологии, то нередко температура повышается до 39°С и выше, гиперемия слизистых оболочек зева и глотки, нередко с точечными кровоизлияниями.
При перкуссии - легочный звук. При аускультации в первые дни заболевания определяется везикулярное дыхание с удлиненным выдохом, рассеянные сухие свистящие и жужжащие хрипы, при покашливании количество хрипов изменяется. Через 2-3 дня обычно присоединяются влажные разнокалиберные хрипы. Со стороны сердечно-сосудистой системы тахикардия, со стороны нервной системы - головная боль, разбитость, плохой сон.
Острый обструктивный бронхит - острая форма бронхообструкции для взрослых не характерна, так как чаще всего острый обструктивный бронхит бывает у детей до 4 лет. Однако, у взрослых наблюдается первичный обструктивный бронхит - вследствие присоединения нескольких факторов риска, описанных выше, развивается воспалительный процесс. На фоне ОРВИ, гриппа, пневмонии, при неадекватном лечении и при других провоцирующих факторах возможно начало развития обструктивного бронхита у взрослых. При остром обструктивном бронхите основные симптомы у больных следующие:
· Сначала наблюдается катар верхних дыхательных путей
· Сильный сухой кашель, с трудноотделяемой мокротой
· Приступы кашля особенно усиливаются ночью
· Затрудненное дыхание, с шумом на выдохе
· Температура субфебрильная, не выше 37,5 – это отличает острый обструктивный бронхит у взрослых от простого острого бронхита, при котором обычно высокая температура.
Диагностика
При исследовании крови выявляется лейкоцитоз 8-10х10 9 /л, ускорение СОЭ; в мокроте значительное количество микрофлоры; при исследовании функции внешнего дыхания выявляется снижение ЖЕЛ и максимальной вентиляции; при вовлечении в процесс мелких бронхов выявляется нарушение бронхиальной проходимости и форсированной жизненной емкости; при рентгенологическом исследовании иногда отмечается расширение тени корней легких.
Осложнения
Для большинства людей острый бронхит не опасен. Однако у курильщиков, людей, страдающих бронхиальной астмой и другими заболеваниями легких, или которые часто дышат загрязненным воздухом, повышен риск повторных случаев острого бронхита с затяжным течением и развития хронического бронхита.
При сердечной недостаточности опасны частые бронхиты с затяжным течением. Пневмония.
Принципы лечения : лечение чаще проводится на дому, где больной должен избегать резких смен окружающей температуры. Из лекарственных препаратов - противовоспалительные средства: амидопирин, анальгин, аспирин, обладающие жаропонижающим и болеутоляющим действием.
При тяжелом течении острого бронхита в период эпидемии гриппа, у пожилых и старых людей, а также ослабленных больных целесообразна госпитализация и назначение таблетированных антибиотиков и сульфаниламидов в общих дозах.
Для разжижения мокроты назначают настои термопсиса, ипекакуаны, настои и экстракты корня алтея, мукалтин, 3% раствор йодистого калия, щелочные ингаляции, ЛФК. При наличии бронхоспазма назначают бронхолитические средства: таблетки теофедрина, эфедрина по 0,025 г и эуфилина по 0,15 г 3 раза в день. Фитотерапия. Отхаркивающие травы: мать – и – мачеха, подорожник, фиалка трехцветная, чабрец, почки сосновые, крапива, девясил.
При сухом мучительном кашле можно назначить: кодеин, дионин, гидрокодон, либексин, балтикс. Назначаются отвлекающие средства: горчичники на грудь и спину, банки, теплые ножные ванны, обильное теплое питье, прием минеральных вод щелочного содержания.
Организуется консультация врача-физиотерапевта для назначения физиотерапевтического лечения (электрофорез с йодистым калием, хлористым кальцием, эуфилином и т. д., ЛФК).
Для предупреждения перехода острого бронхита в хронический комплексную терапию следует продолжать до полного выздоровления больного.
Сестринский диагноз : кашель, недомогание, слабость, одышка, тахикардия, лихорадка, плохой сон.
Составление плана сестринских вмешательств : ухода и наблюдения, обследования и выполнения врачебных назначений по лечению больных.
Реализация плана сестринских действий: независимая - методы ухода и наблюдения за больным: частота пульса, дыхания, сердечных сокращений, измерение АД, физиологическими отправлениями, общим состоянием, проветривание помещения, постановка горчичников, банок; зависимая - забор биологического материала (крови, мочи, мокроты) на лабораторное исследование, подготовка больного к рентгенологическому исследованию грудной клетки, исследованию функции внешнего дыхания, своевременная раздача лекарств, введение лекарственных средств парентерально.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ КОМИ
Государственное автономное образовательное учреждение среднего профессионального образования Республики Коми
«ВОРКУТИНСКИЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»
Специальность 050744.52 Дошкольное образование
Профессиональный модуль П.00. Профессиональный цикл
Междисциплинарный курс ОП.03. Возрастная анатомия, физиология и гигиена
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА Тема: Возрастные особенности органов дыхания
Выполнил: студент группы 120-В Чеботар Е.М. Преподаватель: Цыганова Г.А.
Воркута 2013
1. Характеристика строения органов дыхания Возрастные особенности дыхания ребёнка Гигиенические требования к организации воздушного режима в дошкольных учреждениях
1. Характеристика строения органов дыхания
Органы дыхания - совокупность органов обеспечивающих функцию внешнего дыхания человека (газообмен между атмосферным воздухом и циркулирующей по малому кругу кровообращения кровью). Их функция - обеспечение тканей кислородом, необходимым для обменных процессов, и выведение из организма углекислого газа (диоксида углерода). )внешнее дыхание, или вентиляция легких - обмен газов между альвеолами легких и атмосферным воздухом; )обмен газов в легких между альвеолярным воздухом и кровью; )транспорт газов кровью, т.е процесс переноса кислорода от легких к тканям т углекислого газа от тканей к легким; )обмен газов между кровью капилляров большого круга кровообращения и клетками тканей; )внутреннее дыхание - биологическое окисление в митохондриях клетки. Из других функций дыхательной системы можно отметить: Участие в процессах терморегуляции
. Температура вдыхаемого воздуха в определенной мере влияет на температуру тела. Вместе с выдыхаемым воздухом организм отдает во внешнюю среду тепло.
Участие в процессах выделения
. Вместе с выдыхаемым воздухом из организма помимо углекислого газа удаляются пары воды, а также пары некоторых других веществ (этиловый спирт).
Участие в иммунных реакциях
. Некоторые клетки легких и дыхательных путей обладают способностью обезвреживать болезнетворные бактерии, вирусы и другие микроорганизмы.
Специфическими функциями дыхательных путей (носоглотки, гортани, трахеи и бронхов) являются: согревание или охлаждение вдыхаемого воздуха (в зависимости от температуры окружающего воздуха); увлажнение вдыхаемого воздуха (для предотвращения высыхания легких); очищение вдыхаемого воздуха от инородных частиц (пыль). Органы дыхания человека представлены воздухоносными путями, по которым проходит вдыхаемый и выдыхаемый воздух, и легкими, где происходит обмен газов.(рис.1) К системе органов дыхания относятся наружный нос, полость носа, глотку, гортань, трахею, бронхи и легкие (рис.2).Все перечисленные органы, кроме легких, являются воздухоносными путями, по которым воздух поступает в главный орган этой системы - в легких. Легкие и легочная паренхима образует дыхательную часть, осуществляющую обмен газов между вдыхаемым воздухом и кровью.
Рис. 1. Строение дыхательной системы
Воздухоносные пути представляют собой последовательно соединенные полости и трубки. Слизистая оболочка воздухоносных путей покрыта мерцательным эпителием. Реснички этих клеток своими движениями изгоняют наружу вместе со слизью попавшие в дыхательные пути инородные частицы.
Рис. 2. Схема строения органов дыхания: Носовая полость
.
Начало воздухоносных (дыхательных) путей составляют парные носовые полоски, ведущие в глотку. Они образованы костями и хрящами, составляющими стенки носа, и выстланы слизистой оболочкой. Вдыхаемый воздух, проходя через нос, очищается от частиц пыли согревается. Околоносные пазухи, т.е полости в костях черепа, называемые также придаточными пазухами носа, сообщаются с носовой полостью через небольшие отверстия. Носовая полость имеет костный о хрящевой остов и сплошной перегородкой делится на правую и левую части. Тремя носовыми раковинами она разделена на носовые ходы: верхний, средний и нижний, по которым проходит вдыхаемый и выдыхаемый воздух.(рис. 3)
В слизистой оболочке содержится большое количество приспособлений для обработки вдыхаемого воздуха: Во-первых, она покрыта мерцательным эпителием, реснички которого способствуют изгонять из носовой полости пыль и инородные предметы. Во-вторых, слизистая оболочка содержит слизистые железы, которые способствуют увлажнять воздух. Также слизь обладает бактерицидными свойствами, а именно понижает способность бактерий к размножению или их убивает. Из полости носа вдыхаемый воздух через хоаны попадает в носоглотку, а затем, пройдя через ротовую часть глотки, в гортань. В ротовую часть глотки поступает также воздух при дыхании через рот. Гортань
. Гортань располагается впереди гортанной части глотки на уровне 4 - 5 шейных позвонков о образована хрящами: непарными - щитовидными и перстневидным, парными - черпаловидными, рожковидными и клиновидными. Вход в гортань со стороны глотки закрывает эластичный надгортанник. Внутренняя поверхность гортани выстлана слизистой оболочкой. Впереди гортани располагаются поверхностные мышцы шеи, сзади - глотка, ее гортанная часть. Гортань при помощи мышц и связок подвижно соединена с подъязычной костью.
При глотании и разговоре гортань слегка смещается вверх и вниз. Вверху гортань сообщается с глоткой, внизу переходит в трахею. Спереди и с боков к гортани прилежит щитовидная железа. Полость гортани подразделяют на три отдела: верхний, средний и нижний. Верхний суживающийся к низу отдел является преддверием гортани. Средний отдел находится между предвечными (ложными) складками вверху и голосовыми (истинными) складками внизу. Трахея и бронхи.
Трахея, являясь продолжением гортани, начинается на уровне нижнего края 6 шейного позвонка и оканчивается на уровне верхнего края 5 грудного позвонка, где она делится на два бронха - правый и левый. Трахея имеет довольно жесткий скелет в виде 16 - 20 полуколец, не замкнутых сзади и соединенных кольцевыми связками. Задняя стенка трахеи, прилежащая к пищеводу, перепончатая, построена из соединительной ткани, содержит мышечные клетки. Слизистая оболочка трахеи покрыта мерцательным эпителием, имеет много желез и лимфоидных узелков. Трахея делится на два бронха, которые входят в правое и левое легкие. В легких бронхи древовидно ветвятся на более мелкие бронхи, которые входят в легочные дольки и образуют ещё более мелкие дыхательные ветви - бронхиолы. Мельчайшие дыхательные бронхиолы разветвляются на альвеолярные ходы, которые заканчиваются альвеолярными мешочками.
Альвеолы состоят из очень тонкого плоского эпителия, который снаружи окружен сетью мельчайших, тоже тонкостенных, кровеносных сосудов, что облегчает обмен газов. Легкие.
Правое и левое легкие располагаются в грудной полости, справа и слева от сердца. Покрыты легкие оболочкой - плеврой. Плевра образует вокруг каждого легкого замкнутый плевральный мешочек - плевральную полость, содержащую небольшое количество плевральной жидкости. По форме легкое напоминает конус с уплощенной одной стороной, закругленной верхушкой и основанием, обращенным к диафрагме(рис. 4).На уплощенной средостенной стороне находятся ворота легких, через которые в легкое входят главный бронх, легочная артерия, нервы, а выходят из легкого легочные вены и лимфатические сосуды. Бронхи, сосуды, нервы образуют корень легкого.
Каждое легкое разделено на доли бороздами: правое - на три доли, левое - на две. У долей выделяют сегменты. Сегменты делятся на дольки. Концевые бронхиолы делятся в свою очередь на дыхательные бронхиолы. Дыхательные бронхиолы переходят в альвеолярные ходы, на стенках которых имеются альвеолы. Одна концевая бронхиола с ее разветвлениями - бронхиолами, альвеолярными ходами и альвеолами - называется дыхательным деревом или ацинусом (гроздью). Ацинус - структурная единица легкого. В нем происходит газообмен между притекающей по капиллярам кровью и воздухом альвеол. Одной из причин смены воздуха в легких является изменение объема грудной и плевральной полостей. Легкие пассивно следуют за изменением их объема.
Рис. 4. Строение легких
2. Возрастные особенности дыхания ребёнка
дыхание возрастной гигиенический воздушный Дыхательные движения плода заключаются в небольшом расширении грудной клетки, которое сменяется более длительным спаданием, а затем еще более длительной паузой. При вдохе легкие не расправляются, а только возникает небольшое отрицательное давление в плевральной щели, которое отсутствует в момент спадания грудной клетки. Значение дыхательных движений плода заключается в том, что они способствуют увеличению скорости движения крови по сосудам и ее притоку к сердцу. А это приводит к улучшению кровоснабжения плода и снабжения тканей кислородом. Кроме того, дыхательные движения плода рассматриваются как форма тренировки функции легких. Дыхание новорожденного.
Возникновение первого вдоха новорожденного обусловлено рядом причин. После перевязки пупочного канатика у новорожденного прекращается плацентарный обмен газов между кровью плода и матери. Это приводит к увеличению содержания в крови углекислого газа, раздражающего клетки дыхательного центра и вызывающего возникновение ритмического дыхания.
Причиной возникновения первого вдоха новорожденного является изменение условий его существования. Действие различных факторов внешней среды на все рецепторы поверхности тела становится тем раздражителем, который рефлекторно способствует возникновению вдоха. Особенно мощным фактором является раздражение кожных рецепторов. Первый вдох новорожденного особенно труден. При его осуществлении преодолевается упругость легочной ткани, которая увеличена за счет сил поверхностного натяжения стенок спавшихся альвеол и бронхов. После возникновения первых 1 - 3 дыхательных движений легкие полностью расправляются и равномерно наполняются воздухом. Грудная клетка растет быстрее, чем легкие, поэтому в плевральной полости возникает отрицательное давление, и создаются условия для постоянного растяжения легких. Создание отрицательного давления в плевральной полости и поддержание его на постоянном уровне зависит и от свойств плевральной ткани. Она обладает высокой всасывательной способностью. Поэтому газ, введенный в плевральную полость и уменьшивший в ней отрицательное давление, быстро всасывается, и отрицательное давление в ней снова восстанавливается. Механизм акта дыхания у новорожденного.
Особенности дыхания ребенка связаны со строением и развитием его грудной клетки. У новорожденного грудная клетка имеет пирамидальную форму, к 3 годам она становится конусообразной, а к 12 годам - почти такой же, как и у взрослого. У новорожденных эластичная диафрагма, ее сухожильная часть занимает малую площадь, а мышечная - большую. По мере развития мышечная часть диафрагмы увеличивается еще больше. Она начинает атрофироваться с 60-летнего возраста, и взамен ее увеличивается сухожильная часть. Поскольку у грудных детей в основном диафрагмальное дыхание, то во время вдоха должно преодолеваться сопротивление внутренних органов, находящихся в брюшной полости. Кроме того, при дыхании приходится преодолевать упругость легочной ткани, которая у новорожденных еще велика и уменьшается с возрастом. Приходится преодолевать также бронхиальное сопротивление, которое у детей значительно больше, чем у взрослых. А поэтому работа, затрачиваемая на дыхание, у детей значительно больше по сравнению со взрослыми.
Изменение с возрастом типа дыхания.
Диафрагмальное дыхание сохраняется вплоть до второй половины первого года жизни. По мере роста ребенка грудная клетка опускается вниз и ребра принимают косое положение. При этом у грудных детей наступает смешанное дыхание (грудобрюшное), причем более сильная подвижность грудной клетки наблюдаются в ее нижних отделах. В связи с развитием плечевого пояса (3 - 7 лет) начинает преобладать грудное дыхание. С 8 - 10 лет возникают половые различия в типе дыхания: у мальчиков устанавливается преимущественно диафрагмальный тип дыхания, а у девочек - грудной.
Изменение с возрастом ритма и частоты дыхания.
У новорожденных и грудных детей дыхание аритмичное. Аритмичность выражается в том, что глубокое дыхание сменяется поверхностным, паузы между вдохами и выдохами неравномерны. Продолжительность вдоха и выдоха у детей короче, чем у взрослых: вдох равен 0,5 - 0,6 с (у взрослых - 0,98 - 2,82 с), а выдох - 0,7 - 1 с (у взрослых - от 1,62 до 5,75 с). Уже с момента рождения устанавливается такое же, как и у взрослых, соотношение между вдохом и выдохом: вдох короче выдоха.
Частота дыхательных движений у детей уменьшается с возрастом. У плода она колеблется в пределах 46 - 64 в минуту. До 8 лет частота дыханий (ЧД) у мальчиков больше, чем у девочек. К периоду полового созревания ЧД у девочек становится больше, и это соотношение сохраняется в течение всей жизни. К 14 - 15-летнему возрасту ч. д. приближается к величине у взрослого человека. Частота дыхания у детей значительно больше, чем у взрослых, изменяется под влиянием различных воздействий. Она увеличивается при психическом возбуждении, небольших физических упражнениях, незначительном повышении температуры тела и среды. Изменение с возрастом величины дыхательного и минутного объемов легких, их жизненной емкости.
У новорожденного ребенка легкие малоэластичны и относительно велики. Во время вдоха их объем увеличивается незначительно, всего на 10 - 15 мм. Обеспечение организма ребенка кислородом происходит за счет увеличения частоты дыхания. Дыхательный объем легких увеличивается с возрастом вместе с уменьшением частоты дыхания.
С возрастом абсолютная величина МОД увеличивается, но относительный МОД (отношение МОД к массе тела) уменьшается. У новорожденных и детей первого года жизни он в два раза больше, чем у взрослых. Это связано с тем, что у детей при одинаковом относительном дыхательном объеме частота дыханий в несколько раз больше, чем у взрослых. В связи с этим легочная вентиляция на 1 кг массы тела у детей больше (у новорожденных она равна 400 мл, в 5 - 6-летнем возрасте она составляет 210, в 7-летнем - 160, в 8 - 10-летнем - 150, 11 - 13-летнем - 130 - 145, 14-летних - 125, а у 15 - 17-летних - 110). Благодаря этому обеспечивается большая потребность растущего организма в О2.
Величина ЖЕЛ увеличивается с возрастом в связи с ростом грудной клетки и легких. У ребенка 5 - 6 лет она равна 710-800 мл, в 14 - 16 лет - 2500 - 2600 мл. С 18 до 25 лет жизненная емкость легких является максимальной, а после 35 - 40 лет уменьшается. Величина жизненной емкости легких колеблется в зависимости от возраста, роста, типа дыхания, пола (у девочек на 100 - 200 мл меньше, чем у мальчиков). У детей при физической работе дыхание изменяется своеобразно. Во время нагрузки увеличивается ЧД и почти не меняется ДО. Такое дыхание неэкономно и не может обеспечить длительное выполнение работы. Легочная вентиляция у детей при выполнении физической работы увеличивается в 2 - 7 раз, а при больших нагрузках (беге на средние дистанции) почти в 20 раз. У девочек при выполнении максимальной работы потребление кислорода меньше, чем у мальчиков, особенно в 8 - 9 лет и в 16 - 18. Все это следует учитывать при занятиях физическим трудом и спортом с детьми различного возраста. Возрастные особенности системы дыхания.
Дети до 8-11 лет имеют недоразвитую носовую полость, набухшую слизистую оболочку и сужены носовые ходы. Это затрудняет дыхание носом и поэтому дети часто дышат с открытым ртом, что может способствовать простудным заболеваниям, воспалению глотки и гортани. Кроме того, постоянное дыхание ртом может привести к частым отитов, бронхитов, сухости полости рта, к неправильному развитию твердого неба, к нарушению нормального положения носовой перегородки и др.. Простудно - инфекционные заболевания слизистой носа почти всегда способствуют ее дополнительному отеку и еще большему уменьшению и к тому суженных носовых проходов у детей, дополнительно способствует усложнению их дыхание носом. Поэтому простудные заболевания детей требуют быстрого и эффективного лечения, тем более, что инфекция может попадать в полости костей черепа вызывая соответствующие воспаление слизистой этих полостей и развитие хронического насморка. Из полости носа воздух попадает через хоаны в глотку, куда открываются также ротовая полость (зовет), слуховые (евстахиевы каналы) трубки, и берут начало гортань и пищевод. У детей до 10-12 лет глотка очень короткая, что приводит к тому, что инфекционные заболевания верхних дыхательных путей часто осложняются воспалением среднего уха, так как инфекция туда легко попадает через короткую и широкую слуховую трубу. Об этом следует помнить при лечении простудных заболеваний детей, а также при организации занятий по физической культуре, особенно на базе водных бассейнов, по зимним видам спорта и тому подобное. Вокруг отверстий из полости рта, носа и слуховых трубок в глотке находятся узлы, предназначенные защищать организм от болезнетворных микроорганизмов, которые могут попадать в рот и глотки вместе с воздухом, который вдыхает, или с пищей или водой, употребляемых. Эти образования называются аденоиды или гланды (миндалины).
Из носоглотки воздух попадает в гортань, которая состоит из хрящей, связок и мышц. Полость гортани со стороны глотки при глотании пищи прикрывается эластичным хрящом - надгортанником, который противодействует попаданию пищи в поветряности пути. В верхней части гортани расположены также голосовые связки. Вообще, гортань у детей более короткая, чем у взрослых. Наиболее интенсивно этот орган растет в первые 3 года жизни ребенка, и в период полового созревания. В последнем случае формируются половые различия в строении гортани: у мальчиков она становится более широкой (особенно на уровне щитовидного хряща), появляется кадык и голосовые связки становятся более длинными, что обусловливает ломкую голоса конечного формированием более низкого голоса у мужчин. От нижнего края гортани отходит трахея, которая далее разветвляется на два бронха, которые и поставляют воздух в соответствии с левого и правого легкого. Слизистая оболочка путей детей (до 15-16 лет) очень уязвима к инфекциям за счет того, что содержит меньшее количество слизистых желез и очень нежная. Состояние внешнего дыхания характеризуется функциональными и объемными показателями.
К функциональным показателям относят прежде всего тип дыхания. Дети до 3-х лет имеют диафрагмальный тип дыхания. С 3 до 7 лет у всех детей формируется грудной тип дыхания. С 8 лет начинают проявляться половые особенности типа дыхания: у мальчиков постепенно развивается брюхо - диафрагмальный тип дыхания, а у девочек совершенствуется грудной тип дыхания. Закрепление такой дифференциации завершается в 14-17 лет. Следует заметить, что тип дыхания может изменяться в зависимости от физической нагрузки. При интенсивном дыхании у ребят начинает активно работать не только диафрагма, а и грудная клетка, а у девушек вместе с грудной клеткой активируется и диафрагма.
Вторым функциональным показателем дыхания является частота дыханий (количество вдохов или выдохов за I минуту), которая значительно уменьшается с возрастом. Органы дыхания человека очень важны для жизнедеятельности организма, так как снабжают кислородом ткани и выводят из них углекислый газ. К верхним дыхательным путям относятся носовые отверстия, доходящие до голосовых связок, а к нижним - бронхи, трахея и гортань. В момент рождения ребёнка строение органов дыхания ещё не до конца развито, что и составляет особенности дыхательной системы у грудных детей. Требования к воздушно-тепловому режиму.
Температура воздуха в учебных помещениях должна соответствовать значениям, приведенным в таблице 1
Табл. 1. Нормативы температуры воздуха в учебных помещениях Климатический районСезон годаОптимальные значения, °СДопустимые значения, °С Холодный Умеренный ЖаркийЗима 21 - 22 18 - 20 17 - 1918 - 23 17 - 22 16 - 21Умеренный Жаркий Весна 18 - 22 23 - 2417 - 23 20 - 26Умеренный Жаркий Осень 16 - 22 24 - 2615 - 23 20 - 28 При обычном остеклении зданий, расположенных в умеренном климате, температура воздуха должна составлять: в спортзале и учебных мастерских - 15 - 17 С; в кабинетах информатики - оптимальная 19 - 21 С, допустимая 18 - 22 С; в медицинском кабинете - 21 - 23 С; в рекреациях - 16 - 18 С; в библиотеке, кабинете психолога - 17 - 21 С; спальня - 19-20 С; игровая - 20-22 С. Температура воздуха в учебных помещениях с ленточным остеклением зависит от их ориентации: северная ориентация окон - оптимальный температурный диапазон составляет 21- 22°С,допустимый - 18- 24°С; южная ориентация окон - 19- 20°С; восточная ориентация окон -20- 21°С. Для контроля температуры воздуха учебные помещены должны быть оснащены термометрами. Относительная влажность воздуха в основных помещениях должна составлять 40 - 60%, скорость движения воздуха не более 0,1м/сек. Здания учреждений оборудуют системами центрального отопления и вентиляции. Отопление, вентиляцию, кондиционирование воздуха в зданиях учреждений следует предусматривать в соответствии с требованиями строительных норм и правил к общественным зданиям и сооружениям. Паровое отопление не используют. В качестве нагревательных приборов используют радиаторы, трубчатые нагревательные элементы, встроенные в бетонные панели. Средняя температура поверхности на обогревательных приборов не должна превышать 80 С. Отопительные приборы ограждают съемными деревянными решетками, располагают под оконными проемами. Ограждения из древесно-стружечных плит и других полимерных материалов не допускаются. Паровое отопление не используют. В качестве нагревательных приборов используют радиаторы, трубчатые нагревательные элементы, встроенные в бетонные панели. Средняя температура поверхности нагревательных приборов не должна превышать 80 С. Отопительные приборы ограждают съемными деревянными решетками, располагают под оконными проемами. Ограждения из древесно-стружечных плит и других полимерных материалов не допускаются. Для поддержания в учебное время расчетной температуры и нормируемой относительной влажности воздуха в учебных помещениях при использовании воздушного отопления, совмещенного с вентиляцией, следует предусмотреть автоматическое управление системой.
Значение дыхания. Дыхание - необходимый для жизни процесс постоянного обмена газами между организмом и окружающей средой. Дыхание обеспечивает постоянное поступление в организм кислорода, необходимого для осуществления окислительных процессов, являющихся основным источником энергии. Без доступа кислорода жизнь может продолжаться лишь несколько минут. При окислительных процессах образуется углекислый газ, который должен быть удален из организма. В понятие дыхание включают следующие процессы:
- 1) внешнее дыхание -- обмен газов между внешней средой и легкими - легочная вентиляция;
- 2) обмен газов в легких между альвеолярным воздухом и кровью капилляров - легочное дыхание;
- 3) транспорт газов кровью, перенос кислорода от легких к тканям и углекислого газа из тканей в легкие;
- 4) обмен газов в тканях;
- 5) внутреннее, или тканевое, дыхание - биологические процессы, происходящие в митохондриях клеток.
Этот этап дыхания является предметом рассмотрения в курсе биохимии. Нарушение любого из этих процессов создает опасность для жизни человека.
Дыхательная система человека включает: воздухоносные пути, к которым относятся полость носа, носоглотка, гортань, трахея, бронхи легкие - состоящие из бронхиол, альвеолярных мешочков и богато снабженные сосудистыми разветвлениями; костно-мышечную систему, обеспечивающую дыхательные движения: к ней относятся ребра, межреберные и другие вспомогательные мышцы, диафрагма. Все звенья дыхательной системы претерпевают с возрастом существенные структурные преобразования, что определяет особенности дыхания детского организма на разных этапах развития.
Воздухоносные пути и дыхательный путь начинаются носовой полостью. Слизистая оболочка носовой полости обильно снабжена кровеносными сосудами и покрыта многослойным мерцательным эпителием. В эпителии много железок, выделяющих слизь, которая вместе с пылевыми частицами, проникшими со вдыхаемым воздухом, удаляется мерцательными движениями ресничек. В носовой полости вдыхаемый воздух согревается, частично очищается от пыли и увлажняется. К моменту рождения носовая полость ребенка недоразвита, она отличается узкими носовыми отверстиями и практически отсутствием придаточных пазух, окончательное формирование которых происходит в подростковом возрасте. Объем носовой полости с возрастом увеличивается примерно в 2,5 раза. Структурные особенности носовой полости детей раннего возраста затрудняют носовое дыхание, дети часто дышат с открытым ртом, что приводит к подверженности простудным заболеваниям. Одним из факторов, затрудняющих дыхание через нос, являются аденоиды. "Заложенный" нос влияет на речь, вызывая закрытую гнусавость, косноязычие. При "заложенном" носе воздух недостаточно очищается от вредных примесей, пыли, недостаточно увлажняется, отчего возникают частые воспаления гортани и трахеи. Ротовое дыхание вызывает кислородное голодание, застойные явления в грудной клетке и черепной коробке, деформацию грудной клетки, понижение слуха, частые отиты, бронхиты, сухость слизистой полости рта, неправильное (высокое) развитие твердого нёба, нарушение нормального положения носовой перегородки и формы нижней челюсти.
В придаточных пазухах носовой полости детей могут развиваться воспалительные процессы - гайморит и фронтит.
Гайморит - воспаление придаточной (гайморовой-- верхнечелюстной) полости носа. Обычно гайморит развивается после острой инфекции (скарлатина, корь, грипп). Инфекция попадает через кровь из полости носа или из соседнего очага (кариозный зуб). Больной испытывает общее недомогание, познабливание, повышается температура до 38° в первые дни заболевания, появляется головная боль или боль невралгического характера с иррадиацией в щеку, в верхние зубы и висок, слизистая носа (односторонне) набухает, появляются выделения (с той же стороны). Необходимо немедленно направить ребенка в лечебное учреждение для своевременного лечения. Недостаточное лечение приводит к переходу заболевания в хроническое состояние.
Фронтит - воспаление лобной пазухи. Больной жалуется на боль над бровью, во лбу и нижней стенке лобной пазухи, наблюдается слезотечение и светобоязнь. Комплекс этих симптомов появляется периодически, они продолжаются с 10--11 ч утра и затихают к 15--16 ч дня. При вертикальном положении тела наблюдаются обильные выделения (гнойные). Важно направить ребенка в лечебное учреждение для своевременного лечения. Нередко заболевание становится хроническим.
Из полости носа воздух попадает в носоглотку - верхнюю часть глотки. В глотку открываются также полость носа, гортань и слуховые трубы, соединяющие полость глотки со средним ухом. Глотка ребенка отличается меньшей длиной, большей шириной и низким расположением слуховой трубы. Особенности строения носоглотки приводят к тому, что заболевания верхних дыхательных путей у детей часто осложняются воспалением среднего уха, так как инфекция легко проникает в ухо через широкую и короткую слуховую трубу. Заболевания миндалевидных желез, расположенных в глотке, серьезно отражаются на здоровье ребенка.
Тонзиллит - воспаление миндалин. Оно может быть острым (ангины) и хроническим. Хронический тонзиллит развивается после частых ангин и некоторых других инфекционных заболеваний, сопровождающихся воспалением слизистой оболочки зева (скарлатина, корь, дифтерия). Особую роль в развитии хронического заболевания миндалин имеет микробная (стрептококк и аденовирус) инфекция. Хронический тонзиллит способствует возникновению ревматизма, воспалению почек, органическому поражению сердца.
Одним из видов заболеваний миндалевидных желез являются аденоиды - увеличение третьего миндалика, находящегося в носоглотке. Для увеличения миндалика имеют значение ряд перенесенных инфекций, климатические условия (в холодном климате аденоиды у детей встречаются чаще, чем в теплом). Разрастание миндалика констатируется преимущественно у детей до 7--8 лет. При аденоидах наблюдаются: долго не прекращающийся насморк, затрудненное носовое дыхание, особенно по ночам (храпение, не освежающий, беспокойный сон с частым пробуждением), притупление обоняния, открытый рот, отчего нижняя губа отвисает, носогубные складки сглаживаются, появляется особое "аденоидное" выражение лица.
Следующее звено воздухоносных путей - гортань. Скелет гортани образован хрящами, соединенными между собой суставами, связками и мышцами.
Полость гортани покрыта слизистой оболочкой, которая образует две пары складок, замыкающих вход в гортань во время глотания. Нижняя пара складок покрывает голосовые связки. Пространство между голосовыми связками называют голосовой щелью. Таким образом, гортань не только связывает глотку с трахеей, но и участвует в речевой функции.
Гортань у детей короче, уже и располагается выше, чем у взрослых. Наиболее интенсивно гортань растет на 1--3-м годах жизни и в период полового созревания. В период полового созревания появляются половые различия в строении гортани. У мальчиков образуется кадык, удлиняются голосовые связки, гортань становится шире и длиннее, чем у девочек, происходит ломка голоса.
От нижнего края гортани отходит трахея. Длина ее увеличивается в соответствии с ростом туловища, максимальное ускорение роста трахеи отмечено в возрасте 14--16 лет. Окружность трахеи увеличивается соответственно увеличению объема грудной клетки. Трахея разветвляется на два бронха, правый из которых более короткий и широкий. Наибольший рост бронхов происходит в первый год жизни и в период полового созревания.
Слизистая оболочка воздухоносных путей у детей более обильно снабжена кровеносными сосудами, нежна и ранима, она содержит меньше слизистых желез, предохраняющих ее от повреждения. Эти особенности слизистой оболочки, выстилающей воздухоносные пути, в детском возрасте в сочетании с более узким просветом гортани и трахеи обусловливают подверженность детей воспалительным заболеваниям органов дыхания.
Легкие. С возрастом существенно изменяется и структура основного органа дыхания - легких. Первичный бронх, вступив в ворота легких, делится на более мелкие бронхи, которые образуют бронхиальное дерево. Самые тонкие веточки его называют бронхиолами. Тонкие бронхиолы входят в легочные дольки и внутри них делятся на конечные бронхиолы.
Бронхиолы разветвляются на альвеолярные ходы с мешочками, стенки которых образованы множеством легочных пузырьков -- альвеол. Альвеолы являются конечной частью дыхательного пути. Стенки легочных пузырьков состоят из одного слоя плоских эпителиальных клеток. Каждая альвеола окружена снаружи густой сетью капилляров. Через стенки альвеол и капилляров происходит обмен газами - из воздуха в кровь переходит кислород, а из крови в альвеолы поступают углекислый газ и пары воды.
В легких насчитывают до 350 млн. альвеол, а их поверхность достигает 150 м 2. Большая поверхность альвеол способствует лучшему газообмену. По одну сторону этой поверхности находится альвеолярный воздух, постоянно обновляющийся в своем составе, по другую - непрерывно текущая по сосудам кровь. Через обширную поверхность альвеол происходит диффузия кислорода и углекислого газа. Во время физической работы, когда при глубоких входах альвеолы значительно растягиваются, размеры дыхательной поверхности увеличиваются. Чем больше общая поверхность альвеол, тем интенсивнее происходит диффузия газов.
Каждое легкое покрыто серозной оболочкой, называемой плеврой. У плевры два листка. Один плотно сращен с легким, другой приращен к грудной клетке. Между обоими листками - небольшая плевральная полость, заполненная серозной жидкостью (около 1--2 мл), которая облегчает скольжение листков плевры при дыхательных движениях. В альвеолах осуществляется газообмен: кислород из альвеолярного воздуха переходит в кровь, из крови углекислый газ поступает в альвеолы.
Стенки альвеол и стенки капилляров очень тонкие, что способствует проникновению газов из легких в кровь и наоборот. Газообмен зависит от поверхности, через которую осуществляется диффузия газов, и разности парциального давления диффундирующих газов. Такие условия есть в легких. При глубоком вдохе альвеолы растягиваются, и их поверхность достигает 100--150 м 2. Также велика и поверхность капилляров в легких. Есть и достаточная разница парциального давления газов, альвеолярного воздуха и напряжения этих газов в венозной крови. Для кислорода эта разница составляет 70 мм рт.ст., для углекислого газа- 7 мм рт. ст.
Легкие у детей растут главным образом за счет увеличения объема альвеол (у новорожденного диаметр альвеолы 0,07 мм, у взрослого он достигает уже 0,2 мм). До 3 лет происходит усиленный рост легких и дифференцировка их отдельных элементов. Число альвеол к 8 годам достигает числа их у взрослого человека. В возрасте от 3 до 7 лет темпы роста легких снижаются. Особенно энергично растут альвеолы после 12 лет. Объем легких к 12 годам увеличивается в 10 раз по сравнению с объемом легких новорожденного, а к концу периода полового созревания - в 20 раз (в основном за счет увеличения объема альвеол). Соответственно изменяется газообмен в легких, увеличение суммарной поверхности альвеол приводит к возрастанию диффузионных возможностей легких.
Дыхательные движения. Обмен газов между атмосферным воздухом и воздухом, находящимся в альвеолах, происходит благодаря ритмическому чередованию актов вдоха и выдоха.
В легких нет мышечной ткани, и поэтому активно они сокращаться не могут. Активная роль в акте вдоха и выдоха принадлежит дыхательным мышцам. При параличе дыхательных мышц дыхание становится невозможным, хотя органы дыхания при этом не поражены.
При вдохе сокращаются наружные межреберные мышцы и диафрагма. Межреберные мышцы приподнимают ребра и отводят их несколько в сторону. Объем грудной клетки при этом увеличивается. При сокращении диафрагмы ее купол уплощается, что также ведет к увеличению объема грудной клетки. При глубоком дыхании принимают участие и другие мышцы груди и шеи. Легкие, находясь в герметически закрытой грудной клетке, пассивно следуют во время вдоха и выдоха за ее движущимися стенками, так как при помощи плевры они приращены к грудной клетке. Этому способствует и отрицательное давление в грудной полости. Отрицательное давление - это давление ниже атмосферного. Во время вдоха оно ниже атмосферного на 9--12 мм рт. ст., а во время выдоха -- на 2--6 мм рт. ст.
В ходе развития грудная клетка растет быстрее, чем легкие, отчего легкие постоянно (даже при выдохе) растянуты. Растянутая эластичная ткань легких стремится сжаться. Сила, с которой ткань легкого стремится сжаться за счет эластичности, противодействует атмосферному давлению. Вокруг легких, в плевральной полости, создается давление, равное атмосферному минус эластическая тяга легких. Так вокруг легких создается отрицательное давление. За счет отрицательного давления в плевральной полости легкие следуют за расширившейся грудной клеткой. Легкие при этом растягиваются. Атмосферное давление действует на легкие изнутри через воздухоносные пути, растягивает их, прижимает к грудной стенке.
В растянутом легком давление становится ниже атмосферного, и за счет разницы давления атмосферный воздух через дыхательные пути устремляется в легкие. Чем больше увеличивается при вдохе объем грудной клетки, тем больше растягиваются легкие, тем глубже вдох.
При расслаблении дыхательных мышц ребра опускаются до исходного положения, купол диафрагмы приподнимается, объем грудной клетки, а следовательно, и легких уменьшается и воздух выдыхается наружу. В глубоком выдохе принимают участие мышцы живота, внутренние межреберные и другие мышцы.
Постепенность созревания костно-мышечного аппарата дыхательной системы и особенности его развития у мальчиков и девочек определяют возрастные и половые различия типов дыхания. У детей раннего возраста ребра имеют малый изгиб и занимают почти горизонтальное положение. Верхние ребра и весь плечевой пояс расположены высоко, межреберные мышцы слабые. В связи с такими особенностями у новорожденных преобладает диафрагмальное дыхание с незначительным участием межреберных мышц. Диафрагмальный тип дыхания сохраняется до второй половины первого года жизни. По мере развития межреберных мышц и роста ребенка грудная клетка опускается вниз, и ребра принимают косое положение. Постепенно дыхание грудных детей становится грудобрюшным, с преобладанием диафрагмального, причем в верхнем отделе грудной клетки подвижность остается все еще небольшой.
В возрасте от 3 до 7 лет в связи с развитием плечевого пояса все более начинает преобладать грудной тип дыхания, и к 7 годам он становится выраженным.
В 7--8 лет выявляются половые отличия в типе дыхания: у мальчиков становится преобладающим брюшной тип дыхания, у девочек - грудной. Заканчивается половая дифференцировка дыхания к 14--17 годам. Следует заметить, что тип дыхания у юношей и девушек может меняться в зависимости от занятий спортом, трудовой деятельностью.
Возрастные особенности строения грудной клетки и мышц обусловливают особенности глубины и частоты дыхания в детском возрасте. Взрослый человек делает в среднем 15--17 дыхательных движений в минуту, за один вдох при спокойном дыхании вдыхается 500 мл воздуха. Объем воздуха, поступающий в легкие за один вдох, характеризует глубину дыхания.
Дыхание новорожденного ребенка частое и поверхностное. Частота подвержена значительным колебаниям - 48--63 дыхательных цикла в минуту во время сна. У детей первого года жизни частота дыхательных движений в минуту во время бодрствования 50--60, а во время сна --35--40. У детей 1--2 лет во время бодрствования частота дыхания 35--40, у 2--4-летних - 25--35 и у 4--б-летних - 23--26 циклов в минуту. У детей школьного возраста происходит дальнейшее урежение дыхания (18--20 раз в минуту).
Большая частота дыхательных движений у ребенка обеспечивает высокую легочную вентиляцию.
Объем вдыхаемого воздуха у ребенка в 1 месяц жизни составляет 30 мл, в 1 год - 70 мл, в 6 лет--156 мл, в 10 лет - 239 мл, в 14 лет - 300 мл.
За счет большой частоты дыхания у детей значительно выше, чем у взрослых, минутный объем дыхания (в пересчете на 1 кг массы). Минутный объем дыхания - это количество воздуха, которое человек вдыхает за 1 мин; он определяется произведением величины вдыхаемого воздуха на число дыхательных движений за 1 мин. У новорожденного минутный объем дыхания составляет 650--700 мл воздуха, к концу первого года жизни - 2600-- 2700 мл, к 6 годам - 3500 мл, у 10-летнего ребенка - 4300 мл, у 14-летнего - 4900 мл, у взрослого человека - 5000--6000 мл.
Важной характеристикой функционирования дыхательной системы является жизненная емкость легких - наибольшее количество воздуха, который человек может выдохнуть после глубокого вдоха. Жизненная емкость воздуха легких меняется с возрастом (табл. 18), зависит от длины тела, степени развития грудной клетки и дыхательных мышц, пола. Обычно она больше у мужчин, чем у женщин. У спортсменов жизненная емкость легких больше, чем у нетренированных людей: у штангистов, например, она составляет около 4000 мл, у футболистов --4200, у гимнастов - 4300, у пловцов - 4900, у гребцов --5500 мл и более.
Так как измерение жизненной емкости легких требует активного и сознательного участия самого ребенка, то она может быть определена лишь после 4--5 лет.
К 16--17 годам жизненная емкость легких достигает величин, характерных для взрослого человека. Для определения жизненной емкости легких используется прибор спирометр. Жизненная емкость является важным показателем физического развития.
Регуляция дыхания
Обычно человек не замечает, как он дышит, потому что процесс этот регулируется независимо от его воли. В какой-то мере, однако, дыхание можно регулировать сознательно, о чем мы и поговорим ниже. Непроизвольную регуляцию дыхания осуществляет дыхательный центр, находящийся в продолговатом мозге (одном из отделов заднего мозга). Вентральная (нижняя) часть дыхательного центра ответственна за стимуляцию вдоха; ее называют центром вдоха (инспнраторным центром). Стимуляция этого центра увеличивает частоту и глубину вдоха. Дорсальная (верхняя) часть и обе латеральные (боковые) тормозят вдох и стимулируют выдох; они носят собирательное название центра выдоха (экспираторного центра). Дыхательный центр связан с межреберными мышцами межреберными нервами, а с диафрагмой - диафрагмальными. Бронхиальное дерево (совокупность бронхов и бронхиол) иннервируется блуждающим нервом. Ритмично повторяющиеся нервные импульсы, направляющиеся к диафрагме и межреберным мышцам обеспечивают осуществление вентиляционных движений. Расширение легких при вдохе стимулирует находящиеся в бронхиальном дереве рецепторы растяжения (проприоцепторы) и они посылают через блуждающий нерв все больше и больше импульсов в экспираторный центр. Это на время подавляет инспираторный центр и вдох. Наружные межреберные мышцы теперь расслабляются, эластично сокращается растянутая легочная ткань - происходит выдох. После выдоха рецепторы растяжения в бронхиальном дереве более уже не подвергаются стимуляции. Поэтому экспираторный центр отключается, и вдох может начаться снова.
Весь этот цикл непрерывно и ритмично повторяется на протяжении всей жизни организма. Форсированное дыхание осуществляется при участии внутренних межреберных мышц. Основной ритм дыхания поддерживается дыхательным центром продолговатого мозга, даже если все входящие в него нервы перерезаны. Однако в обычных условиях на этот основной ритм накладываются различные влияния. Главным фактором, регулирующим частоту дыхания, служит не концентрация кислорода в крови, а концентрация С 02. Когда уровень С 02 повышается (например, при физической нагрузке), имеющиеся в кровеносной системе хеморецепторы каротидных и аортальных телец посылают нервные импульсы в инспираторный центр. В самом продолговатом мозге также имеются хеморецепторы. От инспираторного центра через диафрагмальные и межреберные нервы поступают импульсы в диафрагму и наружные межреберные мышцы, что ведет к их более частому сокращению, а следовательно, к увеличению частоты дыхания. Накапливающийся в организме С 02 может причинить большой вред организму. При соединении С 02 с водой образуется кислота, способная вызвать денатурацию ферментов и других белков. Поэтому в процессе эволюции у организмов выработалась очень быстрая реакция на любое повышение концентрации С 02. Если концентрация С 02 в воздухе увеличивается на 0,25%, то легочная вентиляция удваивается. Чтобы вызвать такой же результат, концентрация кислорода в воздухе должна снизиться с 20% до 5%. Концентрация кислорода тоже влияет на дыхание, однако в обычных условиях кислорода всегда бывает достаточно, и потому его влияние относительно невелико. Хеморецепторы, реагирующие на концентрацию кислорода, располагаются в продолговатом мозге, в каротидных и аортальных тельцах, так же, как и рецепторы С 02. В известных пределах частота и глубина дыхания могут регулироваться произвольно, о чем свидетельствует, например, наша способность "затаить дыхание". К произвольной регуляции дыхания мы прибегаем при форсированном дыхании, при разговоре, пении, чихании и кашле. В этом случае импульсы, возникающие в полушариях головного мозга, передаются в дыхательный центр, который и выполняет соответствующие действия. Регуляция вдоха при помощи рецепторов растяжения и хеморецепторов представляет собой пример отрицательной обратной связи. Произвольная активность полушарий головного мозга способна преодолеть действие этого механизма.
Дыхание человека в возрастной динамике.
Развитие легких у человеческого зародыша начинается на 3 неделе эмбрионального существования. Между 5-й неделей и 4-м месяцем жизни зародыша формируются бронхи и бронхиолы, к моменту рождения количество легочных сегментов уже такое же, как и у взрослого.
Ребенок готовится к самостоятельному дыханию заранее - как только начинается родовая деятельность. Первый вдох возникает под влиянием совокупности многих факторов: раздражения кожных покровов во время прохождения ребенка по родовым путям и сразу после рождения, изменения положения его тела, перевязки пуповины. Мощным стимулятором дыхательного центра является холодовое раздражение - перепад температур во время рождения в 12 - 16 град.
Легкие плода заполнены жидкостью, которую вырабатывают клетки дыхательного эпителия. Когда ребенок продвигается по родовому каналу, его грудная клетка сдавливается, и жидкость вытесняется из дыхательных путей. В грудной клетке создается отрицательное давление, и атмосферный воздух засасывается в нее. Первые порции воздуха заполняют только те дыхательные пути, которые в процессе родов освободились от жидкости.
Во время родов при схватках плацентарная циркуляция нарушается, снижается поступление кислорода в организм ребенка, вследствие чего у него в крови и тканях накапливается углекислота.
Гиперкапния, гипоксия, возникающие в процессе родов и в первые секунды и минуты жизни новорожденного, приводят к резкому возбуждению дыхательного центра в продолговатом мозге. Наступает судорожное сокращение диафрагмы и скелетных мышц, участвующих в дыхании, расправляются легкие. В этот момент происходит первый вдох, сопровождающийся криком появившегося на свет младенца.
Частота дыхания доношенных новорожденных в 1-ю неделю жизни колеблется от 30 до 50 в минуту.
Основной структурной единицей легкого у ребенка (также, как и у взрослого) является ацинус. У новорожденных ацинус недостаточно дифференцирован. Дифференцировка происходит еще долгое время после рождения. Так, например, у новорожденного число альвеол 24 млн, а их диаметр - 0,05 мм, что в 12 раз и соответственно в 4 раза меньше, чем у взрослых. Если вес легких новорожденного - 50 г, то к 1 году возрастает в 3 раза, к 12 - в 10 раз и у взрослого - в 20 раз.
Легкие ребенка бедны эластическими волокнами, особенно в окружности альвеол и в стенках легочных капилляров, между дольками легких и альвеолами обильно развита рыхлая соединительная ткань, богатая кровеносными сосудами. До 3 лет происходит усиленная дифференцировка отдельных элементов легких, от 3 до 7 лет ее темп замедляется. К 7-8 годам заканчиваются процессы дифференцировки бронхов. Особенно усиленный рост и совершенствование органов дыхания наблюдается в пубертатном периоде (12-16 лет). В течение этого периода носовые ходы, гортань, трахея и общая поверхность легких достигает максимального развития. Увеличивается просвет трахеи и бронхов, развиваются их мышечные и эластические волокна.
В пубертатном периоде увеличивается объем легких за счет увеличения объема альвеол (их количество достигает уровня взрослого к 8 годам (рис.16)). В то же время объем легких и поверхность альвеол еще значительно меньше, чем у взрослых.
В связи с трудностью определения ЖЕЛ (жизненной емкости легких) у новорожденных, у них обычно определяют жизненную емкость крика, считая, что при очень сильном крике объем выдыхаемого воздуха почти равен ЖЕЛ. Таким образом смогли определить ЖЕЛ в первые минуты после рождения: она составила 56-110 мл.
У детей обычно ЖЕЛ измеряют с 4-6 лет. В значительной степени она зависит от физического развития, возраста, пола и др. На рис.17 показаны средние величины ЖЕЛ в зависимости от возраста и пола. Как видно, с возрастом ЖЕЛ увеличивается, причем наибольший прирост отмечается в 12-17 лет (период полового созревания), к 17 годам достигая величины для взрослого человека.
Частота дыхания в мин у детей первого года жизни составляет 29-60. У детей 1-2 лет эта величина составляет 35-40, у 2-4-летних 25-35, у 4-6-летних - 23-26 циклов в минуту. У детей школьного возраста происходит дальнейшее урежение дыхания (до 18-20 раз). Большая частота дыхания у ребенка обеспечивает высокую легочную вентиляцию.
Объем дыхательного воздуха (ДО) у ребенка в 1 месяц составляет 30 мл, в 1 год - 70 мл, в 6 лет - 156 мл, в 10 - 230 мл, в 14 лет - 300 мл, и лишь к 16-17 годам достигает величины взрослого человека.
Минутный объем дыхания - это количество воздуха, которое вдыхает человек в 1 минуту. У новорожденного МОД - 650 - 700 мл, к концу первого жизни - 2700 мл, к 6 годам - 3500 мл, у взрослого человека - 5000-6000 мл.
В процессе роста и развития организма с увеличением резерва вдоха увеличивается и максимальная вентиляция легких или максимальная произвольная вентиляция (МПВ). Напомним, что под этим понимается максимальная возможность дыхательного аппарата. Для его определения человека просят дышать как можно чаще и глубже в течение 15 сек.
Значение МПВ во временном периоде увеличивается, достигая к 16-17 лет уровня взрослого человека.
Примерно с 11 лет прирост МПВ у девочек начинает отставать от такового у мальчиков.
МПВ у дошкольников в 10 раз больше чем МОД; в пубертатном периоде в 13 раз; в среднем у взрослого - в 20-25 раз. Это показывает, что в процессе роста и развития организма резервы внешнего дыхания увеличиваются.
У плода органом газообмена является плацента, и снабжение кислородом зависит от напряжения кислорода в крови матери, кислородной емкости крови плода, особенностей его гемоглобина и т.д. На этом периоде развития организм обладает специальным приспособительными механизмами, обеспечивающими доставку кислорода тканям. Кислородная емкость крови плода к концу внутриутробной жизни увеличена. Фетальный гемоглобин обладает повышенным сродством к кислороду, кривая диссоциации оксиформы гемоглобина сдвинута влево, что облегчает поступление кислорода из организма матери в кровь плода. Увеличение кислородной емкости крови плода является важным механизмом биологической адаптации к условиям внутриутробной жизни. К 35-40-му дню постнатальной жизни кривая диссоциации оксигемоглобина приближается к форме таковой у взрослого.
Высокая интенсивность окислительного метаболизма, показанная выше, особенности функции внешнего дыхания, кровообращение, дыхательной функции крови обусловливают своеобразие кислородных режимов организма на ранних этапах его развития. В связи с меньшей мощностью дыхательного аппарата скорость поступления кислорода в легкие ребенка невелика. По мере того, как с возрастом увеличивается кислородный запрос организма, общий объем и мощность органов дыхания, легочная вентиляция, а вместе с ней и скорость поступления кислорода в легкие увеличивается.
Изменяющиеся соотношения между скоростью доставки кислорода и его потреблением приводит к тому, что кислородные режимы организма с возрастом становятся все более эффективными. Повышение эффективности кислородных режимов проявляется в том, что снижается "холостой", в отношении обеспечения тканей кислородом, ток венозной крови; скорость транспорта кислорода венозной кровью превышает скорость потребления его тканями в 2,2-2,4 раза в первом (4-7 лет) и втором детстве (8-12 лет), в 2,7-2,8 раза - в подростковом возрасте (13-16 лет) и только в 1,7 раза у взрослых.
Общая тенденция повышения эффективности кислородных режимов организма в процессе роста и развития ребенка и подростка обусловлена тем, что регуляция дыхания и кровообращения становится с возрастом все более совершенной, а функции этих систем более экономными. Например, у ребенка на каждый литр потребляемого кислорода приходится 29-30, а у подростков 32-34 литра воздуха, проходящего через легкие, тогда как у взрослого - всего 24-25 л. Для доставки тканям 1 л кислорода у ребенка и подростка необходимо 22-21 л крови, у взрослого надо только 15-16 л.
Одной из лучших моделей для выявления функциональных возможностей внешнего дыхания и всей системы газообмена и газотранспорта является физическая нагрузка.
У детей и подростков при мышечной работе потребление кислорода не может возрастать до таких значений, как у взрослых. У детей ниже максимальные величины легочной вентиляции и кровотока. Например, во время физической нагрузки (тест на МПК) легочная вентиляция у детей и подростков возрастает всего в 10-12 раз (8-9 лет - до 50-60 л/мин; 14-15 лет - до 60-70 л/мин), тогда как даже у нетренированных взрослых - достигает 100 л/мин.
В связи с небольшим размером сердца, меньшей мощностью сердечной мышцы, систолический объем крови у детей и подростков при напряженной мышечной деятельности не может увеличиваться так, как у взрослых.
Увеличение легочной вентиляции у детей при нагрузке осуществляется в основном за счет учащения дыхания, а не за счет увеличения дыхательного объема вдоха и выдоха. Малое увеличение диффузионной поверхности легких при нагрузке является причиной меньшей утилизации кислорода из альвеолярного воздуха. Например, 1 л кислорода у детей в покое извлекается из 5 л, а у взрослых из 3,5 л поступившего в альвеолы воздуха. При физической нагрузке коэффициент утилизации кислорода увеличивается примерно в 2 раза, а у взрослых в 3 раза.
Использование кислорода из артериальной крови у детей составляет примерно 50%, тогда как у взрослых - 70% (у спортсменов высокого класса достигает 85-90%). Относительно небольшая кислородная емкость крови, меньшая утилизация из нее кислорода приводит к тому, что у детей и подростков при физической нагрузке эффективность кровообращения не столь высока как у взрослых. Меньшая работоспособность, более низкие эффективность и экономичность кислородных режимов свидетельствует о худшем регулировании кислородных режимов в организме ребенка во время мышечной работы.
Легкие и воздухоносные пути начинают развиваться у эмбриона на 3-й неделе из мезодермальной мезенхимы . В дальнейшем в процессе роста формируется долевое строение легких, после 6 месяцев образуются альвеолы. В 6 месяцев поверхность альвеол начинает покрываться белково-липидной выстилкой - сурфактантом . Его наличие является необходимым условием нормальной аэрации легких после рождения. При недостатке сурфактанта после попадания в легкие воздуха альвеолы спадаются, что приводит к тяжелым расстройствам дыхания и без лечения.
Легкие плода как орган внешнего дыхания не функционируют. Но они не находятся в спавшем состоянии, альвеолы и бронхи плода заполнены жидкостью. У плода, начиная с 11-й недели, появляются периодические сокращения инспираторных мышц - диафрагмы и межреберных мышц.
В конце беременности дыхательные движения плода занимают 30-70% всего времени. Частота дыхательных движений обычно увеличивается ночью и по утрам, а также при увеличении двигательной активности матери. Дыхательные движения необходимы для нормального развития легких. После их выключения развитие альвеол и увеличение массы легких замедляется. Помимо этого дыхательные движения плода представляют собой своего рода подготовку дыхательной системы к дыханию после рождения.
Рождение вызывает резкие изменения состояния дыхательного центра, расположенного в продолговатом мозгу, приводящие к началу вентиляции. Первый вдох наступает, как правило, через 15-70 сек. после рождения.
Основными условиями возникновения первого вдоха являются:
1. Повышения в крови гуморальных раздражителей дыхательного центра, СО 2 , Н + и недостатка О 2 ;
2. Резкое усиление потока чувствительных импульсов от рецепторов кожи (холодовых, тактильных), проприорецепторов, вестибулорецепторов. Эти импульсы активируют ретикулярную формацию ствола мозга, которая повышает возбудимость нейронов дыхательного центра;
3. Устранение источников торможения дыхательного центра. Раздражение жидкостью рецепторов, расположенных в области ноздрей, сильно тормозит дыхание (рефлекс ныряльщика). Поэтому сразу после появления головы плода акушеры удаляют с лица слизь и околоплодные воды.
Таким образом, возникновение первого вдоха является результатом одновременного действия ряда факторов.
Начало вентиляции легких сопряжено с началом функционирования малого круга кровообращения. Кровоток через легочные капилляры резко усиливается. Легочная жидкость всасывается из легких в кровеносное русло, часть жидкости всасывается в лимфу.
У детей младшего возраста спокойное дыхание - диафрагмальное. Это связано с особенностями строения грудной клетки. Ребра расположены под большим углом к позвоночнику, поэтому сокращение межреберных мышц менее эффективно изменяет объем грудной полости. Энергетическая стоимость дыхания ребенка гораздо выше, чем у взрослого. Причина - узкие воздухоносные пути и их высокая аэродинамическая сопротивляемость, а также низкая растяжимость легочной ткани.
Другой отличительной особенностью является более интенсивная вентиляция легких в пересчете на килограмм массы тела с целью удовлетворения высокого уровня окислительных процессов и меньшая проницаемость легочных альвеол для О 2 и СО 2 . Так, у новорожденных частота дыхания составляет 44 цикла в минуту, дыхательный объем - 16 мл, минутный объем дыхания - 720 мл/мин. У детей 5-8-летнего возраста частота дыхания снижается и достигает 25-22 циклов в минуту, дыхательный объем - 160-240 мл, а минутный объем дыхания - 3900-5350 мл/мин. У подростков частота дыхания колеблется от 18 до 17 циклов минуту, дыхательный объем - от 330 до 450 мл, минутный объем дыхания - от 6000 до 7700 мл/мин. Эти величины наиболее близки к уровню взрослого человека.
С возрастом увеличиваются жизненная емкость легких, проницаемость легочных альвеол для О 2 и СО 2 . Это связано с увеличением массы тела и работающих мышц, с ростом потребности в энергетических ресурсах. Кроме того, дыхание становится более экономичным, об этом свидетельствуют снижение частоты дыхания и дыхательного объема.
Наибольшие морфофункциональные изменения в легких охватывают возрастной период до 7-8 лет. В этом возрасте отмечается интенсивная дифференцировка бронхиального дерева и увеличение количества альвеол. Рост легочных объемов связан также с изменением диаметра альвеол. В период с 7 до 12 лет диаметр альвеол увеличивается вдвое, к взрослому состоянию - втрое. Общая поверхность альвеол увеличивается в 20 раз.
Таким образом, развитие дыхательной функции легких происходит неравномерно. Наиболее интенсивное развитие отмечается в возрасте 6-8, 10-13, 15-16 лет. В эти возрастные периоды преобладает рост и расширение трахеобронхиального дерева. Кроме того, в это время наиболее интенсивно протекает процесс дифференцировки легочной ткани, который завершается к 8-12 годам. Критические периоды для развития функциональных возможностей системы дыхания наблюдаются в возрасте 9-10 и 12-13 лет.
Этапы созревания регуляторных функций легких делятся на три периода: 13-14 лет (хеморецепторный), 15-16 лет (механорецепторный), 17 лет и старше (центральный). Отмечена тесная связь формирования дыхательной системы с физическим развитием и созреванием других систем организма.
Интенсивное развитие скелетной мускулатуры в возрасте 12-16 лет сказывается на характере возрастных преобразований дыхательной системы подростка. В частности, у подростков с высокими темпами роста часто отмечается отставание развития органов дыхания. Внешне это проявляется в форме отдышки даже при выполнении небольших физических нагрузок. Такие дети жалуются на быструю утомляемость, имеют низкую мышечную работоспособность, избегают занятий с интенсивными физическими упражнениями. Для них рекомендуется постепенное увеличение занятий физической культурой под контролем врача.
В отличие от них, у подростков, занимающихся спортом, годовые прибавки роста меньше, а функциональные возможности легких выше. Но в целом развитие органов дыхания у подавляющей части детей несет на себе «отпечатки цивилизации». Низкая двигательная активность ограничивает подвижность грудной клетки. Дыхание в этом случае поверхностное, а его физиологическая ценность невелика. Необходимо учить детей правильному и глубокому дыханию, что является необходимым условием сохранения здоровья, расширения возможности адаптации к физическим нагрузкам.