Легкие

Оба легких занимают большую часть грудной клетки. Из двух легких правое объемнее, чем левое, так как немалое место в левой стороне грудной клетки занимает сердце. Каждое легкое делится на доли. Правое легкое имеет три доли — верхнюю, среднюю и нижнюю. Левое легкое имеет две доли — верхнюю и нижнюю. Доли отделены друг от друга и имеют на поверхности желобки — борозды.

Легкие образуют достаточно плотную решетку трубок. Самые большие из них — это бронхи, которые в верхнем отделе легких отделяют трахею слева и справа, входя в вещество соответствующего легкого. Внутри легкого бронхи ветвятся на вторичные и третичные бронхи, которые, в свою очередь, делятся на более мелкие трубки, называемые бронхиолами. Бронхиолы заканчиваются воздушными мешочками, называемыми альвеолами.

Вторую систему трубок образуют легочные артерии, которые входят в вещество легких вдоль правого и левого бронхов. Они также делятся на мелкие трубки, или кровеносные сосуды, которые проходят по бронхиолам. На альвеолах они образуют сеть маленьких капилляров.

Как работают легкие

Если легкие удалить из груди, он сожмутся, как лопнувшие воздушные шарики. Легкие не сжимаются благодаря поверхностному натяжению. Оно создается жидкостью, выделяемой тонкой плевральной оболочкой, которая покрывает легкие и стенки грудной полости. Для сравнения можно представить две пластинки стекла. Если они сухие и лежат друг на друге, их легко разъединить, но если они мокрые, поверхностное напряжение, создаваемое водой, склеивает их.

Точно так же, когда тонкий слой жидкости отделяет легкие от стенок грудной полости, легкие остаются несжатыми. Когда грудная клетка расширяется, легкие вытягиваются, и воздух проникает в альвеолы. Когда человек производит выдох, реберные мышцы полностью расслабляются. При полном расслаблении легкие быстро возвращаются в прежнее состояние, если только человек намеренно не будет удерживать их пустыми. Если воздух попадет между легкими и стенкой грудной полости, поверхностное напряжение нарушится и легкие порвутся.

Плевра

В легких имеются два вида плевральных оболочек: внутренняя, или висцеральная, плевра, и внешняя, или пристеночная, плевра. Висцеральная плевра покрывает самое легкое, заходя в его борозды. Пристеночная плевра изнутри покрывает стенки грудной полости. Эти две оболочки стыкуются только у ворот легкого — там, где легкое соединяется с трахеей бронхом и с сердцем легочными кровеносными сосудами. Во всех других случаях плевральные оболочки отделены друг от друга.

У здоровых людей висцеральная и пристеночная плевральные оболочки постоянно взаимодействуют: между ними происходит скользящее трение во время движения легких в процессе дыхания. Безусловно, между двумя оболочками имеется определенное пространство. У здоровых людей это «потенциальное» пространство минимально: его хватает только на то, чтобы вместить незначительное количество жидкости, которая смазывает оболочки, смягчая трение между ними. Однако в случае плеврита пространство между оболочками может заполниться большим количеством жидкости: данное состояние называется плевральным излиянием.

В отличие от легкого плевра снабжена болевыми окончаниями; именно эта боль характеризует наличие плеврита. Любое воспаление делает плевру влажной, и боль усиливается при трении между висцеральной и пристеночной плеврой во время дыхания.

Дыхание

Когда человек спит или бодрствует, частота дыхания составляет в среднем 12 раз в минуту; за 24 часа человек вдыхает и выдыхает более 800 литров (282 кубических фута) воздуха. Во время тяжелых физических упражнений дыхание учащается до 80 раз в минуту. Целью вдыхания и выдыхания такого значительного количества воздуха является намерение заставить легкие выполнять две функции: извлекать из воздуха кислород, необходимый для поддержания жизнедеятельности организма, и высвобождать двуокись углерода — продукт обмена внутренних химических процессов.

Кислород составляет пятую часть вдыхаемого человеком воздуха; работа же легких, сердца и кровеносных сосудов заключается в том, чтобы донести кислород из воздуха к тканям тела, где он необходим для выработки энергии, требуемой для поддержания жизненных сил организма.

Подобно тому, как двигатель автомобиля сжигает бензин с кислородом, а для горения угля необходимы уголь и кислород, чтобы обогреть помещение, точно так же и клетки организма используют кислород: они сжигают свое топливо (которое обычно выступает в виде сахара) вместе с кислородом и производят энергию. Продукты обмена данной химической реакции в клетках организма и в двигателе автомобиля одни и те же: это двуокись углерода и вода.

Хотя некоторые клетки организма способны функционировать какое-то время без кислорода, мозг этого делать не может. Когда человек дышит, большую часть работы выполняет диафрагма — листок мышц и фиброзной ткани; она образует сплошную стенку между грудной клеткой и брюшной полостью. Ребра защищают верхнюю часть грудной полости, которая вмещает сердце и легкие; диафрагма занимает самый низ грудной полости.

Если посмотреть на диафрагму сверху, то можно увидеть центральную фиброзную часть, соединенную мышечными волокнами с внутренней поверхностью нижних шести ребер. Это напоминает солнце, лучи которого расходятся от центра к ребрам грудной клетки, чтобы таким образом удержать ее. Спереди диафрагма выглядит, как купол, прикрепленный мышечными ремнями к ребрам изнутри.

При вдохе мышечные волокна диафрагмы сокращаются и сглаживают купол диафрагмы, сдвигая центральную, самую высокую, часть вниз к брюшной полости. Это увеличивает объем легких и способствует прохождению в них воздуха через трахею, носовую и ротовую полости. Попадая в легкие, воздух идет к альвеолам, где происходит обмен кислорода и двуокиси углерода. Кислород забирается гемоглобином в кровь, а красные кровяные тельца освобождаются от груза двуокиси углерода, отдавая его альвеолам, с тем, чтобы легкие его выдохнули. Выдох происходит путем простого расслабления мышц; при этом воздух выходит так, как если бы его стали выпускать из воздушного шарика. Как любая другая мышца, диафрагма получает от нервной системы импульсы к сокращению или расслаблению. Нервы, которые подходят к диафрагме, называются левыми и правыми диафрагмальными нервами. Эти нервы спускаются по позвоночнику и потому проделывают достаточно долгий путь от шеи вниз к основанию грудной клетки. Диафрагмальные нервы могут быть повреждены при травме или болезни.

Частота дыхания

Частота дыхания контролируется дыхательным центром мозга — продолговатым мозгом — и регулируется скорее уровнем содержания в крови двуокиси углерода, чем кислорода. Мозг реагирует па увеличение содержания двуокиси углерода, происходящее, например, при физической нагрузке, и в соответствии с этим регулирует частоту дыхания. Дыхание становится глубже и чаще, поскольку вдыхается большее количество кислорода, стимулируя работу сердца, скорость течения крови увеличивается, двуокись углерода выводится. При завершении физических упражнений уровень содержания двуокиси углерода падает, дыхание становится нормальным.

Произвольные изменения в частоте дыхания происходят во время говорения, пения, приема пищи. Зевота, вздох, кашель и икота также вызывают изменения в дыхании. Долгие вдохи после коротких выдохов, происходящие при смехе и плаче, являются изменением в дыхании, которое вызывается эмоциональными стимулами.

Задержка дыхания намеренная (при плавании под водой) или непроизвольная (в результате нервного приступа) также вызывает изменения в дыхательном процессе. Уровень содержания двуокиси углерода в крови падает при первых же глубоких вдохах; при продолжительной задержке дыхания мозг остается без стимуляции. Это может привести к потере сознания и смерти, например, в случае нахождения под водой, если человек тонет и не может выбраться на поверхность.