Зміна обсягу легких під час вдиху і видиху. Функція внутриплеврального тиску. Плевральное простір. Пневмоторакс.

Скорочення дихальних м`язів грудної клітки і діафрагми при вдиху викликає збільшення обсягу легких, а при їх розслабленні під час видиху легкі спадають до початкового об`єму. Обсяг легких як при вдиху, так і при видиху змінюється пасивно, оскільки завдяки своїй високій еластичності і розтяжності легкі слідують за змінами обсягу грудної порожнини, викликаними скороченням дихальних м`язів. Це положення ілюструє наступна модель пасивного збільшення обсягу легких (Рис. 10.3). У цій моделі легкі можуть бути розглянуті в якості еластичного балона, поміщеного всередину ємності, виконаної з ригідних стінок і гнучкою діафрагми. Простір між еластичним балоном і стінками ємності є герметичним. Ця модель дозволяє змінювати тиск всередині ємності при русі вниз гнучкою діафрагми. При збільшенні обсягу ємності, викликаному рухом вниз гнучкою діафрагми, тиск всередині ємності, т. Е. Поза балона, стає нижче атмосферного відповідно до закону ідеального газу. Балон роздувається, оскільки тиск всередині нього (атмосферний) стає вище, ніж тиск в ємності навколо балона.

У додатку до легким людини, які повністю заповнюють обсяг грудної порожнини, їх поверхня і внутрішня поверхня грудної порожнини покриті плевральної мембраною. Плевральна мембрана поверхні легенів (вісцеральна плевра) фізично не стикається з плевральної мембраною, що покриває грудну стінку (париетальная плевра), так як між цими мембранами є плевральное простір (Синонім - внутриплевральное простір), Заповнене тонким шаром рідини - плевральної рідини. Ця рідина зволожує поверхню часток легенів і сприяє їх ковзанню відносно один одного під час роздування легких, а також полегшує тертя між парієтальних і вісцеральним листками плеври. Рідина нестислива і її обсяг не збільшується при зменшенні тиску в плевральної порожнини. Тому високоеластичні легкі в точності повторюють зміна обсягу грудної порожнини під час вдиху. Бронхи, кровоносні судини, нерви і лімфатичні судини формують корінь легені, за допомогою якого легкі фіксовані в області середостіння. Механічні властивості цих тканин обумовлюють основну міру зусилля, яке повинні розвивати дихальні м`язи при скороченні, щоб викликати збільшення обсягу легких. У звичайних умовах еластична тяга легень створює незначну величину негативного тиску в тонкому шарі рідини внутриплеврального простору щодо атмосферного тиску. Негативне внутрішньоплеврально тиск варіює відповідно до фазами дихального циклу від -5 (видих) до -10 см водн. ст. (Вдих) нижче атмосферного тиску (рис. 10.4). Негативне внутриплевральное тиск здатний викликати зменшення (колапс) обсягу грудної порожнини, якому тканини грудної клітини протидіють своєї надзвичайно ригидной структурою. Діафрагма в порівнянні з грудною кліткою, є більш еластичною, і її купол піднімається вгору під впливом градієнта тиску, існуючого між плевральної і черевної порожнин.

У стані, коли легені не розширюються і не спадаються (пауза відповідно після вдиху або видиху), в дихальних шляхах відсутній потік повітря і тиск в альвеолах дорівнює атмосферному. В цьому випадку градієнт між атмосферним і внутрішньоплеврально тиском буде точно врівноважувати тиск, що розвивається еластичної тягою легенів (див. Рис. 10.4). У цих умовах величина внутрішньоплеврально тиску дорівнює різниці між тиском в дихальних шляхах і тиском, що розвивається еластичної тягою легенів. Тому чим більше розтягнуті легкі, тим сильніше буде еластична тяга легень і більш негативним щодо атмосферного є величина внутрішньоплеврально тиску. Так відбувається під час вдиху, коли діафрагма опускається вниз і еластична тяга легень протидіє роздування легких, а величина внутрішньоплеврально тиску стає більш негативною. При вдиху це негативний тиск сприяє просуванню повітря по дихальних шляхах в сторону альвеол, долаючи опір дихальних шляхів. В результаті повітря надходить із зовнішнього середовища в альвеоли.

При видиху діафрагма розслаблюється і величина внутрішньоплеврально тиску стає менш негативною. У цих умовах альвеоли в зв`язку з високою еластичністю їх стінок починають зменшуватися в розмірі і виштовхують повітря з легенів через дихальні шляхи. Опір дихальних шляхів потоку повітря підтримує позитивний тиск в альвеолах і перешкоджає їх швидкому спадання. Таким чином, в спокійному стані при видиху потік повітря в дихальних шляхах обумовлений тільки еластичної тягою легенів.

пневмоторакс. Якщо повітря входить у внутриплевральное простір, наприклад через рану, в легких виникає колапс, грудна клітка незначно збільшується в об`ємі, а діафрагма опускається вниз, як тільки внутрішньоплеврально тиск стає рівним атмосферному тиску. Цей стан називається пневмотораксом, при якому легені втрачають здатність слідувати за зміною обсягу грудної порожнини під час дихальних рухів. Більш того, під час вдиху повітря через рану входить в грудну порожнину і виходить під час видиху без зміни обсягу легень під час дихальних рухів, що робить неможливим газообмін між зовнішнім середовищем і організмом.