Часть IV. Физиология систем внутренних органов

В альвеолах происходит газообмен между кровью легочных капилляров и воздухом, содержащимся в легких. Подсчитано, что общее число альвеол равно примерно 300 млн, а суммарная площадь их поверхности — примерно 80 м2. Диаметр альвеол составляет 0,2–0,3 мм. Каждая альвеола окружена плотной сетью капилляров, поэтому площадь контакта крови, протекающей по капиллярам, с альвеолами очень велика.

Газообмен между альвеолярным воздухом и кровью осуществляется путем диффузии. Для того чтобы такой газообмен был достаточно эффективным, необходима не только большая обменная поверхность, но и как можно меньшее диффузионное расстояние. Диффузионный барьер в легких полностью отвечает обоим этим условиям. Кровь легочных капилляров отделена от альвеолярного пространства лишь тонким слоем ткани — так называемой альвеолярно-капиллярной мембраной, образованной альвеолярным эпителием, узким интерстициальным пространством и эндотелием капилляра. Общая толщина этой мембраны не превышает 1 мкм.

Внешнее дыхание осуществляется благодаря изменениям объема грудной клетки и сопутствующим изменениям объема легких.

В дыхательных движениях участвуют три анатомо-функциональных образования:

• дыхательные пути, которые по своим свойствам являются слегка растяжимыми, сжимаемыми и создают поток воздуха, особенно в центральной зоне;
• эластичная и растяжимая легочная ткань;
• грудная клетка, состоящая из пассивной костно-хрящевой основы, которая объединена соединительнотканными связками и дыхательными мышцами.

Грудная клетка относительно ригидна на уровне ребер и подвижна на уровне диафрагмы.

Вентиляция легких осуществляется благодаря изменению объема грудной полости в сагиттальном, вертикальном и фронтальном направлениях. Объем грудной клетки увеличивается во время вдоха, или инспирации, и уменьшается во время выдоха, или экспирации (рис. 23.1). Объем легких изменяется пассивно — за счет изменений объема грудной полости, приводящих к изменению давления в плевральной щели и внутрилегочного давления. Главная причина расширения легких при вдохе — атмосферное давление воздуха, действующее на легкое только с одной стороны через воздухоносные пути и прижимающее легкие к внутренней поверхности грудной клетки. Легкие следуют за расширяющейся грудной клеткой благодаря тому, что оба листка плевры (висцеральный и париетальный) прочно сцеплены между собой тончайшим слоем жидкости, находящейся в плевральной щели. При этом не существует никаких соединяющих легкие и стенки грудной клетки структур, кроме тех, которые прикрепляют их ворота к средостению. Таким образом, легкие «плавают» в грудной полости, окруженные тонким слоем плевральной жидкости, которая облегчает их движение в полости.

Изменение альвеолярного давления на вдохе и выдохе вызывает движение воздуха из внешней среды в альвеолы и обратно. На вдохе возрастает объем легких. Согласно закону Бойля–Мариотта альвеолярное давление в них уменьшается, и в результате этого в легкие входит воздух из внешней среды.

Рис. 23.1. Объем грудной клетки: а — после спокойного выдоха; б — при вдохе. При вдохе объем грудной клетки увеличивается, воздух входит в легкие

Напротив, на выдохе уменьшается объем легких, альвеолярное давление увеличивается, в результате чего альвеолярный воздух выходит во внешнюю среду.

pV = const, (23.1)

где p — давление газа; V — объем газа.