Mechanika procesu oddychania

Oddychanie jest jedną z najważniejszych funkcji życiowych człowieka i innych ssaków, zapewniającą wymianę gazową między komórką a środowiskiem. Proces oddychania u człowieka składa się z trzech faz: oddychania zewnętrznego, przenoszenia gazów przez krew i oddychania wewnętrznego. W tym artykule przyjrzymy się mechanice oddychania zewnętrznego, które jest mechanicznym procesem napełniania płuc powietrzem (wdech) i wypuszczania tego powietrza na zewnątrz (wydech).

Cykl oddechowy, składający się z wdechu i wydechu, powtarza się u człowieka 15-18 razy na minutę. Podczas wdechu mięśnie międzyżebrowe kurczą się, ciągnąc przednie końce żeber do góry i do przodu z powodu „zawiasu” żeber z kręgosłupem. Jednocześnie przepona stanowiąca dno jamy klatki piersiowej kurczy się i staje się mniej wypukła w jej górnej części, co również zwiększa objętość jamy klatki piersiowej. Przestrzeń klatki piersiowej jest zamknięta, a to zwiększenie objętości prowadzi do spadku ciśnienia w płucach. Kiedy ciśnienie spada poniżej ciśnienia atmosferycznego, powietrze zewnętrzne przedostaje się przez tchawicę i oskrzela do pęcherzyków pęcherzykowych i pęcherzyków płucnych.

Podczas wydechu powietrze jest wypychane z płuc ze względu na elastyczność samych płuc i ciężar ścian klatki piersiowej. Podczas wdechu płuca rozszerzają się, napełniając się powietrzem. Po rozluźnieniu mięśni międzyżebrowych żebra mogą powrócić do pierwotnej pozycji, a jednoczesne rozluźnienie przepony prowadzi do tego, że pod naciskiem narządów znajdujących się w jamie brzusznej ponownie przyjmuje swoją poprzednią kopułę -kształt kształt. W rezultacie zmniejsza się objętość klatki piersiowej, co pozwala rozciągniętej elastycznej tkance płuc ściskać i wypychać powietrze, które dostało się do płuc podczas wdechu.

Mięśnie ściany brzucha również kurczą się, powodując, że narządy jamy brzusznej naciskają w górę na przeponę, co jeszcze bardziej przyspiesza elastyczną kompresję płuc. Podczas oddychania ściany klatki piersiowej nigdy nie uciskają płuc i nie wyciskają z nich powietrza; zmniejszenie objętości klatki piersiowej pozwala jedynie na kurczenie się płuc z powodu ich własnej elastyczności.

Kaszel i kichanie to formy wymuszonego wydechu, podczas których w wyniku energicznego skurczu mięśni drzewo oskrzelowe i pęcherzyki płucne są szybko oczyszczane ze śluzu, kurzu i innych szkodliwych cząstek.

Zatem mechanika oddychania zewnętrznego polega na napełnianiu płuc powietrzem podczas wdechu i wypychaniu go na zewnątrz podczas wydechu. Procesem tym steruje ośrodek oddechowy zlokalizowany w mózgu, który reguluje częstotliwość i głębokość oddychania w zależności od zapotrzebowania organizmu na tlen i dwutlenek węgla.

Chociaż oddychanie jest procesem automatycznym, możemy nim świadomie sterować, na przykład podczas wykonywania różnych ćwiczeń fizycznych lub podczas medytacji. Ponadto prawidłowe oddychanie może pomóc w radzeniu sobie ze stresem i poprawie ogólnego stanu zdrowia.