Первый вдох новорожденного стимулируется в первую очередь изменением газового состава крови и ацидозом, непосредственно воздействующими на дыхательный центр новорожденного, так как артериальные хеморецепторы еще незрелые. Важным фактором, стимулирующим первый вдох, является, кроме того, резкое усиление, наступающее в процессе родов и сразу после рождения, потока афферентных импульсов от холодовых и тактильных рецепторов кожи, от проприорецепторов, вестибулорецепторов. Эти импульсы активируют ЦНС и дыхательный центр. При этом повышается тонус ЦНС и скелетной мускулатуры, в том числе и дыхательной. Перечисленные факторы дополняют друг друга.
После прохождения ребенка через родовые пути сдавленная грудная клетка резко расширяется, что также способствует первому вдоху.
При первом вдохе затрачивается в 10-15 раз больше энергии, чем при последующих. Эта энергия расходуется на преодоление сил сцепления между альвеолами и жидкостью, заполняющей легкие новорожденного. Следует отметить, что силы сцепления были бы еще больше, если бы сурфактант не покрывал тонкой пленкой внутреннюю поверхность альвеол. Энергия расходуется на проталкивание в альвеолы жидкости, находящейся в воздухоносных путях. Ввиду функционально-суженной к моменту рождения голосовой щели первый вдох затруднен.
Отмечается также и своеобразие первого выдоха новорожденного, который также затруднен все еще функционально-суженной голосовой щелью и напряжением голосовых связок, сопровождающих крик ребенка. Особенностью первого выдоха является и то, что выдыхается воздуха в 2-3 раза меньше, чем вдыхается, так как происходит формирование функциональной остаточной емкости. В первые 2-4 дня жизни это различие постепенно уменьшается и исчезает, полностью формируется функциональная остаточная емкость легких ребенка, равная 100-160 мл.
ПОСТНАТАЛЬНЫЙ ПЕРИОД
ВНЕШНЕЕ ДЫХАНИЕ
Вентиляция легких . На ранних этапах онтогенеза характерными чертами дыхания являются частый и очень стабильный его ритм, относительно равное распределение времени между вдохом и выдохом, относительно низкая скорость воздушного потока, короткие дыхательные паузы, небольшой дыхательный объем.
Отношение числа дыханий к числу сердечных сокращений составляет у новорожденного 1:2, в год – 1:3, у взрослого – 1:4.
Частота дыхания зависит от возраста ребенка: чем он меньше, тем частота дыхания больше. В течение первого года жизни ребенок находится как бы в состоянии физиологической одышки. Затем частота дыхания постепенно уменьшается и в возрасте 5-7 лет составляет 25 в минуту, 10-12 лет – 20-22, у подростков 13-15 лет – 19-20 в минуту и только в возрасте 18-20 лет приближается к частоте дыхания взрослого человека – 16-18 раз в минуту.
Частота дыхания у мальчиков до 8 лет несколько больше, чем у девочек. К периоду полового созревания частота дыхания у девочек становится больше, и это соотношение сохраняется всю жизнь. Существует определенная пропорция между частотой дыхания и пульсом. На первом году жизни она равна 1:2,5, в пубертатном возрасте – 1:4.
Дыхательный объем в конце первого года жизни составляет 70 мл, а к 5 годам удваивается. До 8 лет величина вентиляции легких у мальчиков и девочек примерно одинакова. Дыхательный объем в этом возрасте составляет 180 мл, в 14 лет – 300 мл; нормы взрослого (6-8 м3 ) он достигает в 16-17 лет. Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) точно определяется только с 4-6 лет, так как у ребенка более раннего возраста произвольная регуляция глубины дыхания несовершенна; она начинается вместе с развитием речи. У 4-летнего ребенка ЖЕЛ равна 1100 мл, а к 13 годам она удваивается, нормы взрослого (4000-5000 мл) достигает в 17-18 лет.
У детей из-за большой частоты дыхания минутный объем воздуха в пересчете на 1 кг массы тела значительно больше, чем у взрослых. Чем меньше ребенок, тем выше этот показатель. У грудных детей он в 2 раза больше, чем у подростков и юношей. Минутный объем воздуха в возрасте 1 года равен 2,5 м3 , в 8 лет – 4,5 м3 и остается примерно таким же до 12 лет; нормы у взрослого (6–9 м3 ) он достигает в возрасте 16 – 17 лет.
Следует также отметить, что энергия, затрачиваемая на вентиляцию 1 м3 воздуха, у детей значительно больше, чем у взрослых (например, в возрасте 8 лет приблизительно в 2,5 раза). С возрастом эти затраты из-за расширения воздухоносных путей и увеличения растяжимости легкого уменьшаются, сто обуславливается увеличением количества и размеров альвеол, уменьшением силы поверхностного натяжения.
Показатели вентиляции легких
| Возраст | Частота дыханий в минуту | Дыхательный объем, мл | Минутный объем воздуха | ЖЕЛ | ||
| мл | мл/кг | возраст | мл | |||
1 мес 6 мес 1 год 3 года 6 лет 13 лет 14 лет Взрослые |
50 40 35 30 25 20 17 16 |
30 54 70 115 160 230 300 500 |
1300 1700 2500 3000 3500 4300 5000 8000 |
190 210 220 220 170 150 130 100 |
1 мес 4 года 6 лет 8 лет 10 лет 12 лет 14 лет 16 лет Взрослые |
130 1100 1200 1600 1800 2200 2700 3800 4800 |
Тип дыхания в первом полугодии жизни преимущественно брюшной (диафрагмальный). Грудной (легочный) тип дыхания затруднен, так как верхние ребра, рукоятка грудины, ключицы и весь плечевой пояс расположены высоко. Ребра занимают почти горизонтальное положение. Дыхательная мускулатура грудной клетки слаба. С момента, когда ребенок все чаще занимает вертикальное положение и начинает ходить, дыхание становится грудно-брюшным. С 3 – 7 лет в связи с развитием мышц плечевого пояса грудной тип дыхания начинает преобладать над брюшным. Половые различия в типе дыхания начинают выявляться с 7 – 8-летнего возраста и полностью формируются к 14 – 17 годам. У девушек наблюдается грудной, а у юношей – брюшной тип дыхания. Однако у некоторых девушек в период созревания отчасти преобладает брюшное дыхание. В таких случаях оно наблюдается у них и в зрелом возрасте.
ДЫХАНИЕ ПРИ МЫШЕЧНОЙ РАБОТЕ
При физической нагрузке увеличение легочной вентиляции у детей осуществляется за счет учащения дыхания, а не за счет увеличения глубины дыхания, поэтому эффективность такого дыхания ниже, чем у взрослых.
Артериовенозная разница по О2 и коэффициент утилизации О2 тканями при физической нагрузке у детей также увеличиваются меньше. Так, при нагрузке с максимальным потреблением кислорода общая артериовенозная разница по кислороду у детей увеличивается до 8 об. %, у взрослых – до 12 об. % (у спортсменов – даже до 18 об. %). Это означает, что при такой нагрузке использование кислорода из артериальной крови у детей едва достигает 50%, тогда как у взрослых – 70% (у спортсменов – 85-90%). Наибольшая кислородная емкость крови, меньшая утилизация кислорода приводят к тому, что у детей и подростков при физической нагрузке кровообращение не столь эффективно в отношении доставки О2 к тканям, как у взрослых. Так, при нагрузке субмаксимальной интенсивности ткани ребенка 8 – 9 лет извлекают 1 м3 кислорода из 12 л крови, а ткани взрослого – из 8 л. В результате этого у детей при физической нагрузке больше, чем у взрослых, усиливается работа сердца и ткани организма обеспечиваются кислородом в достаточной мере. Иначе говоря, механизмы обеспечения кислородом организма детей и подростков при мышечной деятельности менее эффективны и менее экономичны, нежели у взрослых. С возрастом повышаются эффективность и экономичность кислородного обеспечения организма, но в период полового созревания эти показатели снижаются, значительно ухудшается качество их регулирования. Последнее особенно проявляется при физической нагрузке. Дыхательная система детей заканчивает свое созревание и достигает по всем показателям уровня взрослого человека к 18 – 20 годам.
ГАЗООБМЕН В ЛЕГКИХ
В альвеолярном воздухе у детей парциальное давление О2 выше, а СО2 ниже, чем у взрослых, что объясняет более интенсивной вентиляцией легких. Градиент парциального давления и напряжения кислорода, обеспечивающего его диффузию, у детей больше, чем у взрослых. Напряжение О2 в венозной крови у детей 5-летнего возраста около 35 мм рт. ст. (у взрослых – 40 мм рт. ст.).
Газовый состав вдыхаемого воздуха у детей в возрасте до 3 лет существенно отличается от такового у взрослых. Процентное содержание кислорода в выдыхаемом воздухе тем выше, чем младше ребенок. Так, у месячного ребенка оно равно 18,5 %, у 3-летнео – 18 %, у взрослого – 16 %. Процентное содержание СО2 в выдыхаемом воздухе меньше всего у самых маленьких детей.
В возрасте 1 мес оно равно 2 %, затем постепенно нарастает и к 16 – 17 годам достигает нормы взрослого человека (4,5 %).
В легких детей условия для газообмена лучше взрослых, так как диффузионная поверхность относительно массы и поверхности тела объемная скорость движения крови по сосудам легких больше, чем у взрослых. Широкая сеть капилляров легких ребенка обеспечивает относительно большую поверхность соприкосновения крови с альвеолярным воздухом. Однако процент извлечения О2 из альвеолярного воздуха кровью ребенка значительно меньше, чем у взрослого
Состав выдыхаемого и альвеолярного воздуха и извлечение О2 кровью
| Возраст | О2 , % | СО2 , % | |||
| альвеолярный | выдыхаемый | Извлечение О2 кровью | альвеолярный | выдыхаемый | |
1 мес 6 мес 1 год 3 года 6 лет 10 лет 14 лет Взрослые |
17,8 17,3 17,2 16,8 16,5 16,1 15,5 14 |
18,4 18,1 18 17,9 17,6 17,4 17,1 16 |
2,5 2,8 2,9 3 3,3 3,5 3,8 4,9 |
2,8 3 3 3,6 3,9 4,2 4,9 5,5 |
2,0 2,2 2,4 2,8 2,0 3,1 3,5 4,5 |
Например, у 3-летнего ребенка этот показатель равен 3 %, у взрослого – 4,9 %, что объясняется меньшей кислородной емкостью крови детей. Однако дети не страдают от недостатка кислорода, что объясняется особенностями транспорта газов в этом возрасте.
Особенности регуляции дыхания у детей определяются незрелостью ЦНС и дыхательного центра, а также незрелостью сосудистых рефлексогенных зон, и в первую очередь аортальной и синокаротидных. Возбудимость дыхательного центра у детей снижена. С годами она повышается и к школьному возрасту становится такой же, как у взрослых.
РЕГУЛЯЦИЯ ДЫХАНИЯ
Регуляция дыхания осуществляется центральной нервной системой, специальные области которой обуславливают автоматической 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.
Дыхательный центр находится в состоянии постоянной активности: в нем ритмически возникают импульсы возбуждения. Эти импульсы возникают автоматически. Даже после полного выключения центростремительных путей, идущих к дыхательному центру, в нем можно зарегистрировать ритмическую активность. Автоматизм дыхательного центра связывают с процессом обмена веществ в нем. Ритмические импульсы передаются из дыхательного центра по центробежным нейронам к межребным мышцам и диафрагме, обеспечивая последовательное чередование вдоха и выдоха.
Деятельность дыхательного центра регулируется рефлекторно, импульсацией, поступающей из различных рецепторов, и гуморально, изменяясь в зависимости от химического состава крови.
Рефлекторная регуляция . К рецепторам, возбуждение которых по центростремительным путям поступает в дыхательный центр, относятся хеморецепторы, расположенные в крупных сосудах (артериях) и реагирующие на снижение напряжения в крови кислорода и увеличения концентрации двуокиси углерода, и механорецепторы легких и дыхательных мышц. На регуляцию дыхания оказывают влияние также рецепторы воздухоносных путей. Рецепторы легких и дыхательных мышц имеют особое значение в чередовании вдоха и выдоха, от них в большей степени зависит соотношение этих фаз дыхательного цикла, их глубина и частота.
При вдохе, когда легкие растягиваются, раздражаются рецепторы в их стенках. Импульсы от рецепторов легких по центростремительным волокнам блуждающего нерва достигают дыхательного центра, тормозят центр вдоха и возбуждают центр выдоха. В результате дыхательные мышцы расслабляются, грудная клетка опускается, диафрагма принимает вид купола, объем грудной клетки уменьшается и происходит выдох. Выдох, в свою очередь, рефлекторно стимулирует вдох.
В регуляции дыхания принимает участие кора головного мозга, обеспечивающая тончайшее приспособление дыхания к потребностям организма в связи с изменениями условий внешней среды и жизнедеятельности организма. Человек может произвольно, по своему желанию на время задержать дыхание, изменить ритм и глубину дыхательных движений. Влияниями коры головного мозга объясняются предстартовые изменения дыхания у спортсменов – значительное углубление и учащение дыхания перед началом соревнования. Возможна выработка условных дыхательных рефлексов. Если к вдыхаемому воздуху добавить 5 – 7 % углекислого газа, который в такой концентрации учащает дыхание, и сопровождать вдох стуком метронома или звонком, то через несколько сочетаний один только звонок или стук метронома вызовет учащение дыхания.
Особенности регуляции дыхания в детском возрасте . К моменту рождения ребенка его дыхательный центр способен обеспечивать ритмичную смену фаз дыхательного цикла (вдох и выдох), но не так совершенно, как у детей старшего возраста. Это связано с тем, что к моменту рождения функциональное формирование дыхательного центра еще не закончилось. Об этом свидетельствует большая изменчивость частоты, глубины, ритма дыхания у детей раннего возраста. Возбудимость дыхательного центра у новорожденных и грудных детей низкая. Дети первых лет жизни отличаются более высокой устойчивостью к недостатку кислорода, чем дети более старшего возраста.
Формирование функциональной деятельности дыхательного центра происходит с возрастом. К 11 годам уже хорошо выражена возможность приспособления дыхания к различным условиям жизнедеятельности.
Чувствительность дыхательного центра к содержанию углекислого газа повышается с возрастом и в школьном возрасте достигает примерно уровня взрослых. Следует отметить, что в период полового созревания происходят временные нарушения регуляции дыхания и организм подростков отличается меньшей устойчивостью к недостатку кислорода, чем организм взрослого человека. Увеличивающаяся по мере роста и развития организма потребность в кислороде обеспечивается совершенствованием регуляции дыхательного аппарата, приводящей к возрастающей экономизации его деятельности. По мере созревания коры больших полушарий совершенствуется возможность произвольно изменять дыхание – подавлять дыхательные движения или производить максимальную вентиляцию легких.
У взрослого человека во время мышечной работы увеличивается легочная вентиляция в связи с учащением и углублением дыхания. Такие виды деятельности, как бег, плавание, бег на коньках и лыжах, езда на велосипеде, резко повышают объем легочной вентиляции. У тренированных людей усиление легочного газообмена идет главным образом за счет увеличения глубины дыхания. Дети же в силу особенностей их аппарата дыхания не могут при физических нагрузках значительно изменить глубину дыхания, а учащают дыхание. И без того частое и поверхностное дыхание у детей при физических нагрузках становится еще более частым и поверхностным. Это приводит к более низкой эффективности вентиляции легких, особенно у маленьких детей.
Организм подростка, в отличие от взрослого, быстрее достигает максимального уровня потребления кислорода, но и быстрее прекращает работу из-за неспособности долго поддерживать потребление кислорода на высоком уровне.
Произвольные изменения дыхания играют важную роль при выполнении ряда дыхательных упражнений и помогают правильно сочетать определенные движения с фазой дыхания (вдохом и выдохом).
Одним из важных факторов в обеспечении оптимального функционирования дыхательной системы при различного вида нагрузках является регуляция соотношения вдоха и выдоха. Наиболее эффективным и облегчающим физическую и умственную деятельность является дыхательный цикл, в котором выдох длиннее вдоха.
Список литературы
1. Н. И. Обреимова, А. С. Петрухин «Основы анатомии, физиологии и гигиены детей и подростков», Москва, 2000 г.
2. А. Г. Хрипкова, М. В. Антропова, Д. А. Фарбер «Возрастная физиология и школьная гигиена», Москва «Просвещение» 1990 г.
3. «Энциклопедия для детей. Человек» том 18 часть 1, Москва «Аванта+» 2001 г.
4. Е. И. Антоненко, Т. П. Степанова «Медицинская азбука», 1993 г.
5. Остапов Н. А., Бугаева С. В. «Детские болезни», 2003 г.
6. Романовский В. Е. «Клинический справочник фельдшера», 1995 г.
8-09-2015, 22:33