В этой части речь идет о морфологическом развитии органов дыхания: об антенатальном развитии органов дыхания, о постнатальном развитии органов дыхания, о носоглотке, о гортани, о трахее, бронхах, легких и плевре.
Морфологическое развитие органов дыхания.
Антенатальное развитие органов дыхания.
В процессе эмбрионального развития органы дыхания формируются одновременно с пищеварительной трубкой на третьей неделе жизни зародыша.
Развитие верхних дыхательных путей начинается с того, что носовые отверстия, образующиеся на переднем конце тела зародыша, открываются в первичную ротовую полость. Носовая полость развивается из верхней части ротовой путем разделения небными выростами, из которых впоследствии образуется твердое и мягкое небо.
Органы дыхания образуются из непарного мешковидного выпячивания вентральной части кишки, от которой впоследствии они отделяются. Из верхней части этого непарного выпячивания в дальнейшем формируются гортань и трахея, а его нижняя часть делится по средней линии на два мешка, из которых образуются правое и левое легкие.
С пищеварительным аппаратом органы дыхания остаются связанными только в верхней части в области глотки.
Легкие развиваются как сложная железа, в которой альвеолы являются секретирующими образованиями, а бронхи - выводными протоками.
На ранних стадиях развития все органы дыхания (гортань, трахея, бронхи и легочные мешки) сформированы только из клеток энтодермы. Позднее в эти образования проникают клетки мезенхимы. Из мезенхимы формируются хрящи и мышцы гортани, хрящи трахеи, хрящевые пластики и гладкие мышцы бронхов, а также соединительнотканная основа легких, прослойки соединительной ткани, прорастающие между дольками легкого, сосудистая система легких.
Бронхи и бронхиоли образуются из легочных мешков в конце 4-го и начале 5-го месяца внутриутробного периода развития. С 6-го месяца и до момента рождения в легких развиваются альвеолярные ходы и появляются альвеолы. В течение всего периода внутриутробного развития альвеолы представляют собой спавшиеся пузырьки с толстой стенкой. На 6-м месяце развития плода образуются наружный и внутренний листки плевры.
Легкие расправляются при первом вдохе новорожденного, во время которого альвеолы расширяются, их полости резко увеличиваются и уменьшается толщина альвеолярных стенок.
Постнатальное развитие органов дыхания.
Носовая полость у новорожденных очень невелика. Ее высота составляет 17,5 мм при длине решетчатой кости 10,5 мм и верхней челюсти 7 мм. Носовая перегородка, разделяющая нос на правую и левую части, очень низкая. Носовые раковины, идущие от наружных боковых стенок носовой полости и разделяющие носовую полость на ряд щелей (четыре носовых хода), очень толстые. В связи с этим носовые ходы узкие. Нижний носовой ход образуется к 6 месяцам и продолжает увеличиваться до 13 лет, а затем в течение жизни изменяется мало. Значительное увеличение среднего носового хода начинается с 2 лет и продолжается до 20.
У новорожденных добавочные полости носа развиты слабо: лобная и клиновидная пазухи представляют собой небольшие выпячивания слизистой оболочки. К 14 годам они достигают размеров и формы пазух взрослого человека. Больше других развита гайморова полость. Ячейки решетчатой кости у новорожденных находятся в зачаточном состоянии. Наиболее сильно они растут в первый год. Сначала они имеют круглую форму, к 3 годам становятся крупнее, к 7 годам теряют округлые очертания и число их увеличивается, к 14 годам достигают размеров ячеек взрослого.
Слезный канал у новорожденного выражен хорошо, но очень короток, его выходное отверстие лежит сравнительно близко ко дну носовой полости. Слизистая оболочка носовой полости очень нежна и богато снабжена кровеносными сосудами, причем просвет сосудов шире, чем у взрослых. Это обеспечивает лучшее согревание воздуха.
После рождения сильно растет наружная хрящевая часть носа, меняются размеры и форма носа (особенно в первые 5 лет жизни), а вместе с ним изменяется и носовая полость.
Носоглотка.
Носоглотка у новорожденного невысокая и не образует полукруглого свода, как в взрослого. Ширина носоглотки сравнительно большая. Хоаны, соединяющие полость носа с полостью рта, круглой или треугольной формы. В течение первого года жизни они растут очень быстро, к двум годам их высота увеличивается в два раза и форма их становится овальной.
Нижняя часть носоглотки (глотка) у детей относительно велика, широкая и короткая евстахиева труба располагается низко.
Заболевания верхних дыхательных путей у детей нередко осложняются воспалением среднего уха. Это связано с тем, что инфекция легко проникает в среднее ухо через широкую и короткую евстахиеву трубу.
Гортань.
Гортань у новорожденных располагается выше, чем у взрослых. Вследствие этого ребенок одновременно может дышать и глотать. Гортань в раннем возрасте имеет форму воронки, у которой фронтальный диаметр больше саггитального. С возрастом она принимает цилиндрическую форму. Гортань и голосовая цель у новорожденных узкие. Длина ее относительно велика: 1,53 см, т.е. 1/32 длины тела. Гортань растет в разные годы неравномерно. ДО 3 лет растет быстро, и в это время у мальчиков и девочек она одинакова. С 3 до 12 лет ее рост незначителен, но сильно изменяются форма хрящей, их плотность, строение слизистой оболочки и др.
Надгортанник у новорожденных располагается близко к языку, он невелик, его края загнуты внутрь так, что он имеет вид желоба. Он широкий и короткий - ширина 1 см, длина 0,5 см. Размеры надгортанника к 16 гадам увеличиваются в два раза. Надгортанник постепенно уплощается и к 10 годам у мальчиков приобретает такую же форму, как у взрослого. У женщин этот процесс заканчивается к 20 годам.
Истинные голосовые связки прикрепляются у годовалых детей спереди к щитовидному хрящу выше, чем у взрослых. У детей раннего возраста они короче абсолютно и по отношению к голосовой щели, чем в последующее время. Довольно быстро голосовые связки у мальчиков длиннее (1,65 см), чем у девочек (1,5 см). Длина голосовых связок у новорожденного 0,42-0,45 см.
Половые различия в развитии гортани до 2 лет не обнаружены. После 2-3 лет у девочек гортань отстает в росте. Еще ярче это выражено в 10-15 лет. У девочек гортань короче и меньше, чем у мальчиков. У мальчиков переднезадний диаметр гортани увеличивается с 3-5 лет и становится больше, чем у девочек. Эта закономерность сохраняется у взрослых. Половые различия гортани больше всего заметны на щитовидном хряще и голосовых связках.
Трахея у новорожденных и детей первых месяцев жизни имеет просвет эллипсоидной формы, который постепенно к 15-20 годам становится круглым, окружность ее увеличивается.
У новорожденных, как и у плода, трахея располагается выше, чем у взрослого. Рост трахеи осуществляется в соответствии с ростом тела. Особенно интенсивно растет трахея в первые 6 месяцев жизни и в период полового созревания - 14-16 лет. Длина трахеи к 10 годам увеличивается в 2 раза, к 25 годам - в 3 раза.
У новорожденных и грудных детей хрящевая часть трахеальных колец относительно мала, а соединительнотканная задняя стенка, наоборот, велика. Хрящевая ткань трахеи эластична и мягка, вследствие чего она легко сжимается. У детей трахея легко суживается и расширяется. С 25-летнего возраста сужение и расширение трахеи становится затруднительным, а с 60-летнего - невозможным.
Слизистая оболочка трахеи, как и носоглотки, нежна и богата кровеносными сосудами, но относительно суха вследствие недостаточного развития слизистых желез.
Бронхи.
Бронхи у детей узки, их хрящевая ткань мягка, мышечные и эластические волокна развиты слабо, слизистая оболочка содержит мало слизистых желез, богато снабжена сосудами. Рост бронхов наиболее энергичен в первый год жизни и в период полового созревания. Правый бронх является как бы продолжением трахеи, а левый отходит от трахеи под большим углом. Левый бронх у новорожденных и детей раннего возраста всегда более длинный и узкий по сравнению с правым. У подростков в связи с усиленным ростом бронхов в длину происходит уменьшение их хрящевых стенок и усиленное развитие мышечной и эластической тканей. Бронхи детей содержат гораздо меньше хрящевой ткани по сравнению со взрослыми.
Легкие.
Легкие человека разделены на доли (правое имеет три доли, а левое - две). Это деление выражено со второго месяца развития плода.
Легкие новорожденного относительно велики: масса легких у детей относится к массе тела как 1: 43 или 1: 59. Легкие растут непрерывно до 16 лет, но имеются периоды наиболее сильного роста: в 3 месяца и от 13 до 16 лет.
В возрастом масса легких изменяется: у новорожденного - 50 г, у годовалого ребенка - 150 г, у 12-летнего - 500 г, а у взрослого - 1 кг. Относительная масса легких уменьшается во все возрастные периоды. Объем легких значительно увеличивается в первый год жизни. У 2-3-недельного ребенка легкие занимают 2/3 объема грудной клетки. Рост легких осуществляется за счет ветвления мелких бронхов, образования альвеол и увеличения их объема: у новорожденных размер альвеол в 2 раза меньше, чем у детей 12 лет, и в 3 раза, чем у взрослых. Процесс дифференциации легких заканчивается к 7 годам.
У взрослого человека альвеола представляет собой шар с поверхностью 0,126 мм и внутренним объемом 4,14 мл. У плода в спавшихся легких альвеолы имею кругловатую или овальную форму, в легких ребенка, наполненных воздухом, они многогранной формы вследствие производимого на них давления.
В процессе развития легочного альвеолярного эпителия к моменту рождения у плода образуется сурфактант - вещество, стабилизирующее силу поверхностного натяжения легких. Оно продуцируется крупными клетками альвеолярного эпителия - гранулярными пневмоцитами. Если сурфактант не образуется, то легкие новорожденного не расправляются.
Различные отделы легких развиваются неодинаково. У новорожденного верхняя и средняя доли правого легкого почти одинакового размера, нижняя больше их. До 3 месяцев верхняя доли развивается медленнее других, в дальнейшем - одинаково с ними. Ко второму году жизни ребенка отдельные доли правого и левого легких приобретают те же размеры по отношению друг к другу, как и у взрослых. Неравномерно меняется месса легких: от момента рождения до 3 месяцев жизни правое легкое тяжелее левого. Соответственно, и объем правого легкого больше. К году объем легких ребенка равен 250-280 мл. К 16 годам он увеличивается в 20 раз по сравнению с объемом легких новорожденного.
Плевра.
Плевра новорожденного ребенка содержит много клеточных элементов и мало эластических и соединительнотканных волокон вплоть до 2-2,5 лет. Строение плевры ребенка приближается к строению взрослого к 7 годам.
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.
Современные представления о развитии дыхательной системы в онтогенезе базируются на многочисленных исследованиях, выполненных в нашей стране и за рубежом. Во многих работах изучена их зависимость от антропометрических показателей. Динамика морфологических преобразований легких в онтогенезе человека рассмотрена в ряде исследований.
Дыхательная система является одной из ведущих и во многом определяющих как умственную, так и физическую работоспособность. Отмечена тесная связь формирования дыхательной системы с физическим развитием и созреванием других физиологических систем организма. Учитывая то, что процесс полового созревания влияет на возрастное развитие в целом, отмечено влияние его на характер возрастных преобразований дыхательной системы подростка.
Дыхательная система человека в различные возрастные периоды имеет не только количественные, но и качественные различия. В их основе лежат процессы непрерывного развития морфологических структур и функциональных процессов.
Большинство исследователей отводят значительную роль в развитии функции дыхания следующим периодам: новорожденности, до 1 года, от 5 до 7 лет и от 11 до 12 лет, когда отмечаются наибольшие количественные изменения показателей изучаемой функции.
Дыхание необходимый для жизни процесс постоянного обмена газами между организмом и окружающей средой. Обмен газов между атмосферным воздухом и воздухом, находящимся в альвеолах, происходит благодаря ритмическому чередованию актов вдоха и выдоха. Постепенность созревания костно-мышечного аппарата дыхательной системы и особенности его развития у мальчиков и девочек определяет возрастные и половые различия типов дыхания. У новорожденных детей преобладает диафрагмальное дыхание с незначительным участием межреберных мышц. Дыхание грудных детей является грудобрюшным, с преобладанием диафрагмального. В возрасте от 3 до 7 лет начинает преобладать грудной тип дыхания, и к 7 годам он становится выраженным. В 7-8 лет выявляются положительные отличия в типе дыхания: у мальчиков преобладает брюшной тип дыхания, у девочек грудной. Заканчивается половая дифференцировка дыхания к 14-17 годам. Тип дыхания у юношей и девушек может меняться в зависимости от занятий спортом, трудовой деятельностью. Фарбер Д.А. и Козлов В.И. выделяют у новорожденных смешанное дыхание.
Возрастные особенности строения грудной клетки и мышц обусловливают особенности глубины и частоты дыхания в детском возрасте. Объем воздуха, поступающий в легкие за один вдох, характеризует глубину дыхания. Число дыханий у детей в минуту (по А.Ф. Туру): От 7 до 12 лет 30-35, от 2 до 3 лет 25-30, от 5 до 6 лет около 25, от 10 до 12 лет 20-22\, от 14 до 15 лет 18-20
До 8 лет частота дыхания у мальчиков больше, чем у девочек. Перед периодом полового созревания частота дыхания у девочек больше, и в дальнейшем это отношение сохраняется в течение всей жизни. Дыхательный центр у детей легко возбудим. Дыхание у детей значительно учащается при психических возбуждениях, небольших физических упражнениях, незначительном повышении t 0 тела и окружающей среды.
Большая частота дыхательных движений у ребенка обеспечивает высокую легочную вентиляцию. Объем вдыхаемого воздуха у детей 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). В 6 лет он равен 3500 мл, в 10 лет 4300 мл, в 14 лет 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. ЖЕЛ меняется с возрастом (таблица см. ниже) зависит от длины тела, степени развития грудной клетки и дыхательных мышц, пола. ЖЕЛ является важным показателем физического развития. К 16-17 годам ЖЕЛ достигает величин, характерных для взрослых людей.
Средняя величина ЖЕЛ (в мл)
Человек может произвольно регулировать частоту и глубину дыхания, осуществлять задержку дыхания. Но задержка дыхания не может быть слишком длительной, так как в крови человека, задержавшего дыхание, накапливается СО 2 , а когда его концентрация достигает сверхпорогового уровня, возбуждается дыхательный центр и дыхание возобновляется помимо воли человека. Так как возбудимость дыхательного центра у разных людей различна, то и длительность произвольной задержки дыхания оказывается у них разной. Время задержки дыхания можно удлинить, если провести гипервентиляцию легких (несколько частых и глубоких вдохов и выдохов в течение 20-30 0 С).
Во время гипервентиляции СО 2 «вымывается» из крови и время его накопления до уровня, возбуждающего дыхательный центр, увеличивается. Это и позволяет после гипервентиляции легких осуществлять задержку дыхания на значительно большее время. При гипервентиляции и задержке дыхания в выдыхаемом воздухе значительно изменяется содержание СО 2 и почти не изменяется содержание О 2 . Следовательно, гуморальным фактором, возбуждающим дыхательный центр и влияющим на длительность задержки дыхания, является СО 2 .
В современной физиологии произвольную задержку дыхания применяют для исследований произвольной регуляции дыхания, при этом продолжительность пробы служит мерой способности человека произвольно управлять дыханием. Она используется для определения индивидуальных особенностей регуляции дыхания. Из различных вариантов проведения произвольной задержки дыхания широкое распространение получили проба Штанге задержка дыхания, проводимая на высоте обычного вдоха и проба Генча задержка дыхания, проводимая на высоте обычного выдоха.
При задержке дыхания происходит быстрое упрочение условного рефлекса на время, чем при нормальном дыхании. Индивидуальные особенности реакций обусловлены неодинаковой чувствительностью к гуморальным (гиперкапния и гипоксия), нейрогенным и механическим факторам, возникающим в процессе пробы и размещениями в механизмах осуществления этих реакций.
Для характеристики функционального состояния ССС и дыхательной систем используются еще одна методика определение по пробе Руфье. Эта проба является наиболее объективным и простым критерием оценки взаимодействия СС и дыхательной систем.
Возрастные особенности сердечно-сосудистой системы
Эффективность обучения и воспитания подрастающего поколения зависит от того, насколько учитываются адаптационные возможности школьников, находящихся на разных этапах индивидуального развития, когда периоды наибольшей восприимчивости сменяются периодами пониженной сопротивляемости воздействию факторов внешней среды.
Развитие всех систем организма предъявляет повышенные требования к ССС, как системе жизнеобеспечения. Именно деятельность ССС является одним из важнейших факторов, лимитирующих развитие приспособительных реакций растущего организма в процессе его адаптации к условиям обучения и воспитания Крови у ребенка 6-16 лет до 7%, т.е. на 1 кг веса тела приходится примерно 70 г крови. Обычно у детей старше одного года многие гематологические показатели приближаются к значениям, характерным для взрослого организма.
У детей относительная масса сердца и общий просвет сосудов больше, чем у взрослых, что в значительной степени облегчает процессы кровообращения. Рост сердца находится в тесной связи с общим ростом тела. Наиболее интенсивный рост сердца наблюдается в первые годы развития и в конце подросткового периода (Калюжная. Функциональные различия в ССС детей и подростков сохраняются до 12 лет. Частота сердечных сокращений у детей больше, чем у взрослых, что связано с преобладанием у детей тонуса симпатических центров по сравнению с блуждающими нервами. В процессе постнатального развития тоническое влияние на сердце блуждающего нерва постепенно усиливается. Задержка в формировании тонического влияния блуждающего нерва на сердечно-сосудистую деятельность может свидетельствовать о задержке физического развития ребенка. Тонус блуждающего нерва усиливается с возрастом, особенно у хорошо физически развитых детей и подростков.
Частота сердечных сокращений обычно измеряется по пульсу, поскольку каждый выброс крови в сосуды приводит к изменению их кровенаполнения, растяжению сосудистой стенки, что ощущается в виде толчка, наибольшая частота пульса наблюдается у новорожденных, у которых число сокращений сердца 120-140 в минуту, а к 12-13 годам 75-80 уд/мин. К 15 годам эта величина приближается к показателю взрослых и составляет 65-75 уд/мин.
Интегральный критерий состояния кровообращения уровень артериального давления в нашей работе не изучался. В общем необходимо отметить, что у детей кровяное давление значительно ниже, чем у взрослых. Чем меньше ребенок, тем у него больше капиллярная сеть и шире просвет кровеносных сосудов, а следовательно, и ниже давление крови. Следует также упомянуть, что возраст 9-10 лет нужно рассматривать как переломный в развитии ССС, т.к. в этот период направленность возрастных изменений показателей артериального давления у мальчиков и девочек противоположна. С окончанием полового созревания у девочек (14-15 лет) и мальчиков (15-16 лет) устанавливаются величины показателей гемодинамики на уровне, характерном для взрослых людей.
В целом, деятельность всей системы кровообращения направлена на обеспечение организма в разных условиях необходимым количеством О 2 и питательных веществ, на выведение из клеток и органов продуктов обмена, сохранение на постоянном уровне кровяного давления. Это создает условия для сохранения постоянства внутренней среды организма.
Физиология развития ССС растущего организма характеризуется постепенной экономизацией функции, выражающейся по мере роста и развития ребенка в урежении ритма сердечных сокращений, усилении мощности сократительного миокарда.
Возрастные изменения системы крови.
Кровь - это промежуточная внутренняя среда, находящаяся в сосудах и не соприкасающаяся непосредственно с большинством клеток организма. Однако кровь и лимфа, находясь в непрерывном движении, обеспечивают постоянство состава и свойств тканевой жидкости.
Важнейшей функцией крови является дыхательная, т.е. она доставляет клеткам кислород и выносит из них углекислый газ. Обогащение крови кислородом происходит через тончайшие стенки эпителиальных клеток капилляров, окружающих легочные пузырьки; там же кровь отдает углекислый газ, который удаляется в окружающую среду с выдыхаемым воздухом. Протекая через капилляры различных тканей и органов, кровь отдает им кислород и поглощает углекислый газ.
Кровь, находясь в постоянном движении, выполняет в организме транспортную функцию. С кровью переносится от органов пищеварения к тканям различные питательные вещества: аминокислоты, глюкоза, жиры, минеральные: вёщества, витамины. Они усваиваются раз личными тканями, клетками организма, а их избыток откладывается в запас. Так осуществляется питательная функция крови.
Кровь переносит продукты обмена веществ мочевина, мочевая кислота и др. от места образования к месту их выделения из организма, так кровь участвует в экскреторной функции организма. Кровь транспортирует гормоны (секреты желез внутренней секреции) и другие физиологически активные вещества и осуществляет гуморальную регуляцию функций организма.
Благодаря тому, что в составе крови очень много воды, а она обладает высокой теплопроводностью и удельной теплоемкостью, велико значение крови в повышении или понижении, в поддержании постоянной температуры тепа - терморегулятивная функция. Защитная функция крови - особая, так как все, что связано с деятельностью крови, имеет защитное для организма значение. Кровь защищает клетки живого организма от вредного влияния чрезмерно сильных колебаний условий внешней среды. Свертываемость крови, обусловленная белками ее плазмы и кровяными пластинками, защищает от кровопотерь. Эта функция включает и защиту организма от чужеродных веществ: белки бактерий, вирусов, различные токсины. Против них в организме вырабатываются антитела. Защитная функция зависит от активности лейкоцитов, которые обладают способностью к поглощению и перевариванию чужеродных веществ. Лейкоциты также участвуют в образовании антител, т.е. в создании иммунных свойств крови.
Количество крови в организме человека меняется (Я возрастом. У детей крови, относительно массе тела, больше, чем у взрослых (табл.1). В пересчете на 1 кг массы тела приходится у новорожденных 150 мл, у 6-11-летнего - 70 мл, а у взрослых - 50 мл. Это связано с более интенсивным протеканием обмена веществ в детском организме. У взрослых людей массой 60-70 кг общее количество крови 5-5,5 л.
Количество крови у детей и подростков
Важное значение в сохранении относительного постоянства состава и количества крови в организме имеет ее резервирование в специальных кровяных депо. Эту функцию выполняют селезенка, печень, легкие, кожа подкожные слои, где резервируются до 50% крови. Например, в кровеносных сосудах кожи может храниться до 1 л крови.
В тех случаях, когда в организме человека возникает недостаток кислорода, - при усиленной мышечной работе, при потере больших количеств крови при ранениях и хирургических операциях, некоторых заболеваниях - запасы крови из депо поступают в общий кровоток. Потеря 50% крови смертельна.
Кровь - эта жидкая соединительная ткань организма. В ее состав входят форменные элементы (клетки крови) и плазма (жидкая часть крови). К форменным элементам крови относят красные кровяные тельца - эритроциты, белые кровяные тельца - лейкоциты и кровяные пластинки -тромбоциты. У взрослого человека они составляют 45% объема крови, а 55% объема составляет плазма. У детей же форменных элементов в крови больше и процентов. У грудных детей 55-50% форменных элементов, 45-50% - плазмы, у детей младшего школьного возраста - 50% на 50%. В плазме крови 90-92% воды, 8-10% приходится на долю сухого вещества. Из них 6,5-8,2% составляют белки и лишь 2% приходится на все остальные органические и неорганические вещества. Неорганические вещества плазмы - это хлориды, фосфаты, карбонаты и сульфиты натрия, калия, кальция и магния. К органическим веществам относятся белки: апьбумины, глобулины, фибриноген и протромбин, аминокислоты, мочевина, мочевая кислого, глюкоза и другие вещества.
Эритроциты. Самыми многочисленными форменными элементами крови являются эритроциты - красные кровяные тельца. Они безъядерные, двояковогнутой формы. Такая форма увеличивает их поверхность более чем в 1,5 раза и обеспечивает более быструю и равномерную диффузию кислорода внутрь эритроцитами способствует лучшему выполнению транспортной функции крови. Молодые эритроциты имеют ядра, но в процессе созревания ядра исчезают, что обеспечивает более экономную работу эритроцитов.
В 1 куб мм крови содержится 4-5 млн. эритроцитов (у мужчин 4,5-5 млн., а у женщин 4-4,5 млн). Значит общее количество их огромно. Подсчитано, что сумма поверхностей всех эритроцитов одного человека в 1500 раз превышает поверхность его тела. Количество эритроцитов не строго постоянно. Оно может значительно увеличиваться при недостатке кислорода на больших высотах, при мышечной работе. Когда же потребность в кислороде уменьшается, количество эритроцитов в крови снижается. Содержание эритроцитов изменяется и с возрастом ребенка.
У детей 6-10-летнего возраста их количество колеблется в пределах 4,1-6,4 млн в 1 мл крови. У детей изменяется не только количество, но и размеры эритроцитов. Так, диаметр эритроцитов у детей колеблется от 3,5 до 10 мк, когда у взрослых - 6-9 мк. Примерно к 9-10 годам, т.е. к концу периода младшего школьного возраста, и форма, и размеры эритроцитов становятся такими же, как у взрослых.
Характерное для детей большое количество эритроцитов делает кровь детей более вязкой, густой. Осуществление эритроцитами дыхательной функции связано с наличием в них особого вещества - гемоглобина, являющегося переносчиком кислорода. Это вещество содержит белок-глобин и небелковое вещество – гем, в составе которого имеется двухвалентное железо. Благодаря этому соединению, гемоглобин в капиллярах легких соединяется с кислородом и образует оксигемоглобин. Это вещество имеет ярко-красный цвет, а кровь, содержащая оксигемоглобин, называется артериальной. В капиллярах тканей оксигемоглобпн распадается на свободный кислород и гемоглобин. Последний, соединяясь с углекислым газом, образует карбгемоглобин. Это вещество темно-красного цвета. Кровь называется венозной.
Лейкоцитами называются бесцветные ядерные клетки разнообразной формы. У взрослого человека в 1 куб мм крови содержится 6-8 тысяч лейкоцитов. По форме клетки и ядра они делятся на лимфоциты, моноциты, нейтрофипы, эозинофипы и базофилы.
Лимфоциты образуются в лимфатических узлах и, вырабатывая антитела, участвуют в формировании иммунных свойств организма. Важное Место они занимают в Обеспечении защиты организма от чужеродных образований.
Нейтрофилы вырабатываются в красном костном мозге. Это самые многочисленные лейкоциты и выполняют основную роль в фагоцитозе. Поглощение и переваривание лейкоцитами различных микробов, простейших, чужеродных веществ, попадающих в организм, называют фагоцитозом, а сами лейкоциты - фагоцитами. Явление фагоцитоза бы по изучено известным русским ученым. И.И. Мечниковым. Один нейтрофил может поглотить 20-30 микробов. Через час все они оказываются переваренными внутри нейтрофила. Способны к фагоцитозу и моноциты - клетки, образующиеся в селезенке и печени, Существует определенное соотношение между разными типами лейкоцитов, выраженное в процентах гак называемой лейкоцитарной формулы.
При патологических состояниях изменяется как общее чисто лейкоцитов, так и лейкоцитарная формула.
Количество лейкоцитов и их соотношение изменяются с возрастом. У новорожденного лейкоцитов значительно больше, чем у взрослого (до 20 тыс. в 1 мл крови. В первые сутки жизни число лейкоцитов возрастает (происходит рассасывание продуктов распада тканей ребенка, тканевых кровоизлияний, возможных во время родов) до 30 тыс. в 1 мл крови. Наибольшее количество лейкоцитов у детей в 2-3 месяца, а затем оно постепенно волнообразно уменьшается и доходит до уровня взрослых к 13-15 годам. Чем меньше возраст ребенка, тем его кровь содержит больше незрелых форм лейкоцитов.
Кровь ребенка в первые годы жизни содержит больше лимфоцитов и пониженное число нейтрофилов. К 5-6 годам количество их выравнивается, затем количество нейтрофилов быстро увеличивается, а лимфоцитов понижается. Низка в ранние периоды жизни и фагоцитарная функция нейтрофилов. Всем этим объясняется большая восприимчивость детей младших возрастов к инфекционным болезням. С другой стороны, частые простудные заболевания приводят к гибели большого количества лейкоцитов, в особенности нейтрофилов.
Увеличение общего количества лейкоцитов в крови называется лейкоцитоз, а понижение - лейкопения. В отличие от эритроцитов, содержание лейкоцитов в крови резко колеблется. Лейкоцитоз наблюдается при болезненном состоянии, при мышечной работе, после приема пищи. Лейкопения наблюдается при ионизирующем облучении. У большинства детей до 12 лет учебная нагрузка вызывает лейкоцитоз, особенно увеличение количества лимфоцитов. Хотя у младших школьников в крови лейкоцитов больше, чем у старших детей и взрослых людей, однако их подвижность и фагоцитарная активность понижена. Следовательно, у младших школьников понижена и способность крови к образованию специфических защитных теп, а это повышает восприимчивость детей к инфекционным заболеваниям.
Тромбоциты или кровяные пластинки - очень мелкие, неправильной формы клетки крови. Количество тромбоцитов в 1 мл крови колеблется от 200 тыс. до 400 тыс. Днем их больше, ночью меньше. Мышечная работа увеличивает их количество в крови, т.к. в кровь интенсивно выбрасываются тромбоциты из депо, а именно из селезенки, а также вследствие усиленного кроветворения. Питание белками и жирами и процессе пищеварения вызывают снижение количества тромбоцитов в крови. Такое же явление наблюдается при недостатке в пище витаминов групп А и В и после ионизирующего облучения. У детей тромбоцитов меньше, чем у взрослых.
Выяснено, что любой вид нагрузки, в том числе и умственная, приводит к увеличению количества тромбоцитов и к уменьшению времени свертываемости крови. Например, у мальчиков после 40 приседаний тромбоциты увеличиваются на 13,3%, у девочек – на 8,7%. И вообще у мальчиков 7-10 лет тромбоцитов больше на 12-13%, чем у девочек, а вот время свертывания крови короче у девочек. Все эти изменения и отличия в основном объясняются более высокой моторносгыо мальчиков.
Образуются тромбоциты в красном костном мозге и селезенке. Основная их функция - обеспечение свертываемости крови. В тромбоцитах находится активный фермент фибринаэа, участвующий в превращении белка фибриногена (растворенного в крови) в фибрин - тромб, необходимый для формирования кровяного сгустка. В течение учебного года у школьников 1-Ш классов происходит снижение активности важнейшего фермента - фибринааы. Такое снижение активности фибриназы особо отмечается во втором полугодии. Исследования показывают, что активность фибриназы может снижаться к концу учебного года в 4 раза. Эти данные, видимо, отражают сдвиги в метаболических процессах клеток и тканей, возникающие по мере приспособления школьников младших классов к учебной нагрузке.
Свертывание крови у детей в первые, дни после рождения замедленно, особенно это заметно в первые дни жизни ребенка. С 3-го по 7-й день жизни свертывание крови ускоряется и приближается к норме взрослых, У детей дошкольного и школьного возраста время свертывания крови имеет широкие индивидуальные колебания. В среднем начало свертывания в капле крови наступает через 1-2 мин; конец свертывания - через 3-4 мин. Эту особенность необходимо всегда учитывать при организации учебно-воспитательного процесса, особенно при организации экскурсий, при проведении уроков физкультуры, труда и т.д., так как при ранениях ученики могут терять большое количество крови.
Кроветворение. У взрослого человека кроветворение происходит в красном костном мозги черепа, грудины, ребер, позвонков, таза и эпифизов трубчатых костей. Лимфоциты образуются в селезенке и лимфатических узлах. У детей восстановление форменных элементов крови совершается значительно быстрее, чем у взрослых. Соотношение различных форменных элементов крови на протяжении развития ребенка периодически изменяется. Периодичность этих изменений совпадает с периодичностью в отношении деятельности кроветворных органов: костною мозга, селезенки и печени, которые находятся в самой тесной взаимосвязи благодаря нервной системе.
Костный мозг несет двоякую функцию. С одной стороны, он принимает участие в процессе роста и развития костной ткани, а с другой, - является органом кроветворения. Уже на первом году жизни начинается замена части красного костного мозга жировым. В периоды усиленного роста организма костный мозг находится в состоянии напряжения ввиду предъявленных к нему больших запросов, связанных с интенсивным ростом и кроветворением. И в периоды особо, быстрого росту или во время сильных, длительных болезней у детей костный мозг не успевает с кроветворением. И тогда кроветворную функцию частично берет на себя печень, иногда желтый костный мозг временно переходит в красный костный мозг. Но после выздоровления он снова превращается в желтый костный мозг. С возрастом интенсивность образования форменных элементов крови постепенно снижается.
100 р бонус за первый заказ
Выберите тип работы Дипломная работа Курсовая работа Реферат Магистерская диссертация Отчёт по практике Статья Доклад Рецензия Контрольная работа Монография Решение задач Бизнес-план Ответы на вопросы Творческая работа Эссе Чертёж Сочинения Перевод Презентации Набор текста Другое Повышение уникальности текста Кандидатская диссертация Лабораторная работа Помощь on-line
Узнать цену
Дыхание - это сложный непрерывный процесс поддержания на оптимальном уровне окислительно-восстановительных процессов в организме человека. В процессе дыхания принято различать три звена: легочное дыхание, транспорт газов кровью, тканевое дыхание.
Легочное дыхание - это газообмен между организмом и окружающим его атмосферным воздухом. Оно делится на два этапа: газообмен между атмосферным и альвеолярным воздухом, газо- обмен между альвеолярным воздухом и кровью.
Легочное дыхание осуществляется за счет активности аппарата внешнего дыхания который включает в себя дыхательные пути (носоглотка, трахея, крупные бронхи), легкие, плевру, дыхательные мышцы, скелет грудной клетки, диафрагму. Основная функция аппарата легочного дыхания это доставка кислорода из окружающего воздуха и освобождение от избытка углекислого газа. Транспорт газов осуществляется кровью. Он обеспечивается разностью парциального давления газов по пути их следования.
Регуляция дыхания осуществляется ЦНС, специальные области которой обусловливают автоматическое дыхание – чередование вдоха и выдоха и произвольное дыхание, обеспечивающее приспособительные изменения в системе органов дыхания, соответствующие конкретной внешней ситуации и осуществляемой деятельности. Группа нервных клеток, ответственная за осуществление дыхательного цикла,называется дыхательным центром. Дыхательный центр расположен в продолговатом мозге, его разрушение приводит к остановке 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. Поэтому у новорожденных преобладает диафрагмальное дыхание с незначительным участием межреберных мышц. Такой 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. Дыхание грудных детей теперь становится грудобрюшным с преобладанием диафрагмального.
В возрасте от 3 до 7 лет в связи с развитием плечевого пояса начинает преобладать грудной тип дыхания, и к 7 годам он становится выраженным.
В 7–8 лет начинаются половые отличия в типе дыхания: у мальчиков преобладающим становится брюшной тип дыхания, у девочек – грудной. Заканчивается половая дифференцировка дыхания к 14–17 годам.
Своеобразие строения грудной клетки и малая выносливость дыхательных мышц делают дыхательные движения у детей менее глубокими и частыми.
Глубина дыхания характеризуется объемом воздуха, поступающим в легкие за один вдох, – дыхательным воздухом. Дыхание новорожденного частое и поверхностное, при этом его частота подвержена значительным колебания. У детей школьного возраста происходит дальнейшее урежение дыхания.
Большая частота дыхательных движений у ребенка обеспечивает высокую легочную вентиляцию.
Жизненная емкость легких меняется с возрастом, зависит от пола, степени развития грудной клетки, дыхательных мышц. Как правило, она больше у мужчин, чем у женщин; у спортсменов больше, чем у нетренированных людей. К 16–17 годам жизненная емкость легких достигает величин, характерных для взрослого человека.
2. Строение, функции и возрастные особенности воздухоносных путей (полость носа, гортань, трахея, бронхи)………………………………………3
3. Строение, функции и возрастные особенности легких…………………...74. Регуляция дыхания………………………………… ……………………......9
5. Механизм вдоха и выдоха………………………………………… …….....11
6. Типы дыхания……………………………………………… …………….....137. Выводы и практические рекомендации………………………………...... .14
8. Список литературы…………………………………………………… …....15
Общая характеристика и возрастные
особенности
дыхательной системы
Дыхательная система человека
состоит из носовой полости, гортани, трахеи,
бронхов и легких. В зависимости от функции
органы дыхания подразделяют на воздухоносные
пути и дыхательный или респираторный
отдел. Воздухоносные пути включают полость
носа, гортань, трахею, бронхи и выполняют
функцию проведения, согревания, очищения
и увлажнения воздуха. Дыхательный отдел
включает легкие и выполняет функцию газообмена.
Некоторые ученые в состав дыхательной
системы включают третий отдел костно-мышечную
систему обеспечивающую дыхательные движения.Дыхание - это совокупность процессов, обеспечивающих потребление организмом кислорода и выделение углекислого газа. Процесс дыхания включает пять основных этапов: обмен газов между альвеолярным и атмосферным воздухом - внешнее дыхание; обмен газов в легких между альвеолярным воздухом и кровью; транспорт газов кровью с помощью эритроцитов; обмен газов между кровью и клетками; внутреннее дыхание - биологическое окисление органических веществ до воды и углекислого газа с выделением энергии в митохондриях клеток. Дыхательная система осуществляет первые два этапа процесса дыхания.
Строение, функции и возрастные особенности
воздухоносных путей (полость носа, гортань,
трахея, бронхи)
Дыхательная система начинается носовой полостью, скелет которой
образован костями, хрящами, а внутренняя
поверхность выстлана слизистой оболочкой.
Основу наружного носа образуют носовые
кости (спинка носа) и парные боковые хрящи.
Крылья носа и ноздри поддерживаются парой
больших хрящей крыльев и несколькими
мелкими. Этот гибкий скелет носа держит
постоянно открытыми ноздри, через которые
верхние дыхательные пути сообщаются
с внешней средой. Носовая полость делится
продольной перегородкой на правую и левую
несообщающиеся половины, каждая из них
в свою очередь разделяется носовыми раковинами
на ходы, в которые открываются придаточные
полости - пазухи. В носовой полости вдыхаемый воздух нагревается (или, наоборот, охлаждается, если он сильно нагрет) благодаря густой сети капилляров расположенных в слизистой оболочке и благодаря волоскам частично очищается от механических примесей (пыль, дым). Поэтому очень важно, чтобы дыхание происходило через нос, а не через рот. Слизистая оболочка небольшой верхней обонятельной части носовой полости содержит специализированные клетки - обонятельные рецепторы.
У новорожденного полость носа низкая (высота ее 17,5 мм) и узкая. Носовые раковины относительно толстые, носовые ходы развиты слабо. К 10 годам полость носа увеличивается в длину в 1,5 раза, а к 20 годам - в два раза по сравнению с новорожденным. Из околоносовых пазух у новорожденного имеется только верхнечелюстная, она развита слабо. Остальные пазухи начинают формироваться позже.
Гортань - это не только отдел воздухоносных путей но и орган голосообразования и членораздельной речи. Отсюда и сложность ее строения. Гортань расположена на уровне IV-VI шейных позвонков, от которых отделена нижней частью глотки. В верхней части гортань подвешена к подъязычной кости, а в нижней соединена с трахеей.
Скелет гортани составляют хрящи: гиалиновые (щитовидный, перстневидный и черпаловидные) и эластический (надгортанник), подвижно соединенные связками, суставами и мышцами. Щитовидный хрящ - непарный, самый крупный, состоит из правой и левой пластинок, сходящихся впереди под углом, который образует у мужчин кадык.
Между слизистой оболочкой гортани и хрящами залегает слой эластической ткани, образующий в своей нижней половине эластический конус. Его свободный верхний край образует пару голосовых связок. Так как у мужчин угол щитовидного хряща резче выступает вперед, то и голосовые связки у них длиннее (22-24 мм), чем у женщин (15-18 мм). Этим обусловлен низкий голос мужчин (чем длиннее струна, тем ниже издаваемый ею звук). Пространство между голосовыми связками образует голосовую щель. Голос возникает от колебания голосовых связок воздухом, когда он с силой выдыхается из легких. Произношение звуков связано с быстрой сменой формы и размеров голосовой щели и натяжением голосовых связок.
Гортань новорожденного имеет сравнительно большие размеры; она короткая, широкая, воронкообразная, располагается выше, чем у взрослого человека (на уровне II-IV позвонков). Пластинки щитовидного хряща располагаются под тупым углом друг к другу. Выступ гортани отсутствует. Вследствие высокого расположения гортани у новорожденных и детей грудного возраста надгортанник находится несколько выше корня языка, поэтому при глотании пищевой комок (жидкость) обходит надгортанник латерально. В результате этого ребенок может дышать и глотать (пить) одновременно, что имеет важное значение при акте сосания. Гортань быстро растет в течение первых четырех лет жизни ребенка.
В период полового созревания (после 10-12 лет) вновь начинается активный рост, который продолжается до 25 лет у мужчин и до 22-23 лет у женщин. Половые отличия гортани в раннем возрасте не наблюдаются, в дальнейшем рост гортани у мальчиков идет несколько быстрее, чем у девочек. После 6-7 лет гортань у мальчиков крупнее, чем у девочек того же возраста. В 10-12 лет у мальчиков становится заметным выступ гортани. В период полового созревания размеры гортани, длина голосовых связок у мальчиков больше, чем у девочек. Хрящи гортани тонкие у новорожденного, с возрастом становятся более толстыми, однако долго сохраняют свою гибкость. В пожилом и старческом возрасте в хрящах гортани, кроме надгортанника, откладываются соли кальция; хрящи окостеневают, становятся хрупкими и ломкими.
Трахея подобна полому, слегка уплощенному спереди назад цилиндру, длиной около 12 см и диаметром 2-2,5 см. Скелет трахеи образуют 16-20 хрящевых колец, не замкнутых на задней стенке, в месте расположения пищевода. Внутренняя слизистая оболочка выстлана многорядным мерцательным эпителием. В подслизистой основе расположены белково-слизистые железы, секрет которых увлажняет проходящий воздух. Трахея начинается от гортани на уровне между VI и VII шейными позвонками и спускается в грудную полость, где на высоте IV-V грудных позвонков происходит раздваивание ее трахеи на правый и левый первичные бронхи. Деление трахеи на два главных бронха представляет первую генерацию дихотомическо го ветвления (раздвоения) дыхательного дерева. По мере ветвления бронхи теряют хрящи, так что основу стенок малых бронхов составляют преимущественно эластичные и гладкомышечные волокна. Слизистая оболочка бронхов покрыта мерцательным эпителием и содержит слизистые железы, секрет которых выделяется на поверхность слизистой и увлажняет проходящий воздух.
У взрослого человека дыхательное дерево насчитывает 23 генерации ветвления. Внутри легких каждый из главных бронхов разделяется на две дочерние ветви, а те, в свою очередь, становятся родительской ветвью и дихотомически делятся и т. д. Так, за толстым главным бронхом последовательно появляются более тонкие бронхи - долевые, сегментарные бронхи, мелкие бронхи, или бронхиолы, вплоть до концевых бронхиол с диаметром более 1 мм, которые являются 16-й генерацией ветвления дыхательного дерева. В совокупности все эти 16 генераций бронхов образуют так называемую проводящую зону, в конце которой число бронхиол увеличивается примерно до 65 000 (216).
У новорожденного длина трахеи составляет 3,2-4,5 см, ширина просвета в средней части около 0,8 см, хрящи развиты слабо, тонкие.
В пожилом и старческом возрасте (после 60-70 лет) хрящи трахеи становятся плотными, хрупкими, при сдавлении легко ломаются. После рождения трахея быстро растет в течение первых шести месяцев, затем рост ее замедляется и вновь ускоряется в период полового созревания и в юношеском возрасте (12 - 22 года). К 3 - 4 годам жизни ребенка ширина просвета трахеи увеличивается в два раза. Трахея у ребенка 10-12 лет вдвое длиннее, чем у новорожденного, а к 20-25 годам длина ее утраивается. Слизистая оболочка стенки трахеи у новорожденного тонкая, нежная; железы развиты слабо.
Строение, функции и возрастные особенности легких
Легкие правое и левое занимают 4/5 грудной клетки, располагаясь каждое в самостоятельной серозной плевральной полости. Внутри этих полостей легкие фиксируются бронхами и кровеносными сосудами, которые связаны соединительной тканью в корень легкого. На каждом легком различают три поверхности: нижнюю вогнутую - диафрагмальную; обширную и выпуклую наружную - реберную и обращенную к срединной плоскости - средостенную. Суженный и закругленный конец легкого, несколько выступающий из грудной клетки в область шеи, называется верхушкой. Глубокие борозды делят легкие на доли: правое на верхнюю, среднюю и нижнюю, а левое только на верхнюю и нижнюю. Правое легкое немного больше левого.Концевые бронхиолы, составляющие 16-ю генерацию ветвления бронхиального дерева, разделяются на две или три терминальные бронхиолы, каждая из которых вновь разделяется на две или три респираторные бронхиолы и т. д. Последние дыхательные бронхиолы расширяются, и каждая из них заканчивается удлиненными камерами -альвеолярными ходами - с диаметром около 0,4 мм, стенки которых имеют множество сотен выростов альвеолярных мешочков. Каждая концевая бронхиола с ее разветвлениями - дыхательными бронхиолами, альвеолярными ходами и альвеолами - называется легочным ацинусом (гроздью). Ацинус является структурно-функцио-нальной единицей легкого, в нем происходит газообмен между протекающей по капиллярам кровью и воздухом альвеол. В обоих легких человека имеется около 600-700 млн альвеол, дыхательная поверхность которых составляет примерно 120 м2. Диаметр альвеол одинаков у разных людей и составляет - 0,1-0,3 мм.
Вес каждого легкого, несмотря на значительный объем, колеблется в пределах 0,5-0,6 кг (отсюда и название органа). Они вмещают у мужчин до 6,3 л воздуха. В спокойном состоянии человек сменяет в них около 0,5 л воздуха при каждом дыхательном движении. При большом напряжении это количество вырастает до 3,5 л. Даже спавшиеся легкие содержат воздух, поэтому не тонут в воде. Легкие покрыты серозной оболочкой -висцеральным листком плевры, с которым плотно сращены. По корню легкого он переходит в париетальный листок. Между обоими листками остается щелевидное пространство - плевральная полость - с небольшим количеством серозной жидкости (около 20 мл), которая облегчает скольжение листков плевры при дыхательных движениях.
Легкие у новорожденного неправильной конусовидной формы, верхние доли относительно небольших размеров, средняя доля правого легкого по размерам равна верхней доле, а нижняя сравнительно велика. Масса обоих легких новорожденного составляет в среднем 57 г (от 39 до 70 г), объем 67 см3. Бронхиальное дерево к моменту рождения в основном сформировано. На первом году жизни наблюдается его интенсивный рост (размеры долевых бронхов увеличиваются в два раза; а главных - в 1,5 раза).
В период полового созревания рост бронхиального дерева снова усиливается. Размеры всех его частей к 20 годам увеличиваются в 3,5-4 раза по сравнению с бронхиальным деревом новорожденного. У людей 40-45 лет бронхиальное дерево имеет наибольшие размеры. Возрастная инволюция бронхов начинается после 50 лет. В пожилом и старческом возрасте длина и диаметр просвета сегментарных бронхов немного уменьшаются, иногда появляются четкообразные выпячивания их стенок.
Легочные ацинусы у новорожденного имеют небольшое количество мелких легочных альвеол. В течение второго года жизни ребенка и позже ацинус растет за счет появления новых альвеолярных ходов и образования новых легочных альвеол в стенках уже имеющихся альвеолярных ходов.
Образование новых разветвлений альвеолярных ходов заканчивается к 7-9 годам, легочных альвеол - к 12-15 годам. К этому времени размеры альвеол увеличиваются вдвое. Формирование легочной паренхимы завершается к 15-25 годам. В период от 25 до 40 лет строение легочного ацинуса практически не меняется. После 40 лет постепенно начинается старение легочной ткани: легочные альвеолы становятся крупнее, часть межальвеолярных перегородок исчезает. В процессе роста и развития легких после рождения увеличивается их объем: в течение первого года в четыре раза, к восьми годам - в восемь раз, к 12 годам - в 10 раз, к 20 годам - в 20 раз по сравнению с объемом легких новорожденного.
Регуляция дыхания
Существует нервная и химическая регуляции дыхания. Нервная регуляция дыхания вызывается притоком к дыхательному центру, расположенного в продолговатом мозге, центростремительных импульсов от рецепторов плевры, легких и рецепторов дыхательных мышц. Во время вдоха механическое раздражение рецепторов, вызванное растягиванием легких и плевры и сокращением дыхательных мышц, рефлекторно вызывает по двигательным нервам торможение сокращений вдыхательных мышц из дыхательного центра, а при выдохе, наоборот, механическое раздражение рецепторов при растяжении расслабленных мышц и сжатии легких и плевры рефлекторно вызывает сокращение дыхательных мышц. Таким образом, при вдохе дыхательный центр вызывает выдох, а при выдохе - вдох.В лобных долях больших полушарий находятся высшие нервные центры, регулирующие деятельность дыхательного центра посредством безусловных и условных рефлексов. Рефлекторное изменение дыхания происходит также при раздражении рецепторов кожи, обоняния, вкуса, слуха, зрения. Однако нервная саморегуляция дыхания имеет особое значение, так как она совершается в течение всей жизни при бодрствовании и во время сна. Она предупреждает чрезмерное растяжение легких при вдoxe.
Защитное значение имеет также раздражение рецепторов слизистой оболочки органов дыхания пылью или слизью, вызывающее кашель - судорожные выдыхательные движения при закрытой голосовой щели. Раздражение рецепторов носоглотки некоторыми газообразными веществами, например парами аммиака, вызывает защитное рефлекторное сужение бронхов, а раздражение рецепторов носоглотки пылью вызывает чихание - глубокий вдох, а затем быстрый, очень сильный выдох при закрытом рте.