какие мышцы человека работают при выдохе после глубокого вдоха
Какие мышцы человека работают при выдохе после глубокого вдоха
Газообмен между атмосферным воздухом и альвеолярным пространством легких происходит в результате циклических изменений объема легких в течение фаз дыхательного цикла. В фазу вдоха объем легких увеличивается, воздух из внешней среды поступает в дыхательные пути и затем достигает альвеол. Напротив, в фазу выдоха происходит уменьшение объема легких и воздух из альвеол через дыхательные пути выходит во внешнюю среду. Увеличение и уменьшение объема легких обусловлены биомеханическими процессами изменения объема грудной полости при вдохе и выдохе.
Биомеханика дыхания. Биомеханика вдоха.
Увеличение объема грудной полости при вдохе происходит в результате сокращения инспираторных мышц: диафрагмы и наружных межреберных. Основной дыхательной мышцей является диафрагма, которая находится в нижней трети грудной полости и разделяет грудную и брюшную полости. При сокращении диафрагмальной мышцы диафрагма движется вниз и смещает органы брюшной полости вниз и кпереди, увеличивая объем грудной полости преимущественно по вертикали (рис. 10.1).
Увеличению объема грудной полости при вдохе способствует сокращение наружных межреберных мышц, которые поднимают грудную клетку вверх, увеличивая объем грудной полости. Этот эффект сокращения наружных межреберных мышц обусловлен особенностями прикрепления мышечных волокон к ребрам — волокна идут сверху вниз и сзади кпереди (рис. 10.2). При подобном направлении мышечных волокон наружных межреберных мышц их сокращение поворачивает каждое ребро вокруг оси, проходящей через точки сочленения головки ребра с телом и поперечным отростком позвонка. В результате этого движения каждая нижележащая реберная дуга поднимается вверх больше, чем опускается вышерасположенная. Одновременное движение вверх всех реберных дуг приводит к тому, что грудина поднимается вверх и кпереди, а объем грудной клетки увеличивается в сагиттальной и фронтальной плоскостях. Сокращение наружных межреберных мышц не только увеличивает объем грудной полости, но и препятствует опусканию грудной клетки вниз. Например, у детей, имеющих неразвитые межреберные мышцы, грудная клетка уменьшается в размере во время сокращения диафрагмы (парадоксальное движение).
Рис. 10.2. Направление волокон наружных межреберных мышц и увеличение объема грудной полости при вдохе. а — сокращение наружных межреберных мышц при вдохе поднимает нижнее ребро больше, чем опускает вниз верхнее. В результате реберные дуги поднимаются вверх и увеличивают (б) объем грудной полости в сагиттальной и фронтальной плоскости.
При глубоком дыхании в биомеханизме вдоха, как правило, участвует вспомогательная дыхательная мускулатура — грудино-ключично-сосцевидные и передние лестничные мышцы, и их сокращение дополнительно увеличивает объем грудной клетки. В частности, лестничные мышцы поднимают верхние два ребра, а грудино-ключично-сосцевидные — поднимают грудину. Вдох является активным процессом и требует расхода энергии при сокращении инспираторных мышц, которая затрачивается на преодоление эластического сопротивления относительно ригидных тканей грудной клетки, эластического сопротивления легко растяжимой легочной ткани, аэродинамического сопротивления дыхательных путей потоку воздуха, а также на повышение внутриабдоминального давления и возникающего при этом смещения органов брюшной полости книзу.
Какие мышцы человека работают при выдохе после глубокого вдоха
Сокращение дыхательных мышц создает градиент давления по ходу дыхательных путей. При этом преодолевается эластическое сопротивление легких и грудной клетки, а также сопротивление дыхательных путей потоку воздуха. Наряду с этим последние два показателя позволяют измерять работу дыхательных мышц во время дыхательного цикла. Если принять, что величина работы (W) представляет собой произведение силы (F) на путь (х), то получим: W = F х х В дыхательной системе, в которой измеряемыми величинами являются дыхательный объем и внутриплевральное давление, сила сокращения дыхательных мышц приравнивается к развиваемому ими давлению (Р), которое они оказывают на площадь (А). Поэтому, подставляя выражение F = Р х А в формулу работы дыхательных мышц в течение дыхательного цикла, получим: W = Р х А хх. Поскольку величина А, умноженная на путь (х), в дыхательной системе представляет собой аналог дыхательного объема (V), то общая формула работы дыхательных мышц имеет вид: W = Р х V.
Рис. 10.10. Работа дыхательных мышц при спокойном дыхании. Изменения дыхательного объема (вертикальная ось) при вдохе и выдохе сопровождаются изменениями внутри-плеврального давления. При одновременной регистрации этих величин во время дыхательного цикла общая площадь петель дыхательный объем — внутриплевральное давление отражает количественно работу дыхательных мышц. Работа дыхательных мышц при вдохе больше, поскольку она затрачивается на преодоление эластического сопротивления легких. При выдохе работа дыхания минимальная, поскольку совершается за счет энергии эластической тяги легких, т. е. пассивно. Стрелками показаны изменения внутриплев-рального давления в течение фаз дыхательного цикла. Чем больше площадь петли, тем больше работа дыхательных мышц.
Работа дыхательных мышц при спокойном дыхании. При спокойном дыхании объем вдоха достигает максимум 1 л, а инспираторные мышцы совершают минимальную работу (рис. 10.10). Сокращение инспираторных мышц обеспечивает вдох, а выдох осуществляется пассивно за счет эластической тяги легких. В этих условиях сопротивление дыхательных путей при вдохе и выдохе не оказывает лимитирующего влияния на процесс внешнего дыхания. По мере увеличения глубины дыхания дыхательный объем формируется за счет объема функциональной остаточной емкости и резервного объема вдоха, а работа дыхания совершается против существенного нарастания поверхностного натяжения жидкости на поверхности альвеол. Поэтому чем глубже инспирация, тем большую работу совершают инспираторные мышцы. Во время выдоха, когда глубина дыхательных движений осуществляется в пределах объема жизненной емкости легких, объем легких возвращается пассивно к уровню функциональной остаточной емкости за счет эластической тяги легких, а в пределе функциональной остаточной емкости выдох происходит активно в результате сокращения мышц живота, которые при этом совершают работу.
Работа дыхательных мышц при глубоком дыхании. При глубоком дыхании на силу сокращения дыхательных мышц начинает оказывать влияние изменение диаметра дыхательных путей. Глубокий вдох вызывает расширение дыхательных путей и снижение сопротивления в них потоку вдыхаемого воздуха, поэтому работа инспираторных мышц обусловлена только величинами комплайенса легких и тканей грудной клетки. При глубоком выдохе, при котором в вьщыхаемом воздухе оказывается объем воздуха функциональной остаточной емкости, возникает сдавление мелких дыхательных путей высоким градиентом давления между дыхательными путями и внутриплевральным давлением. Существенное увеличение потока газов через дыхательные пути приводит к росту их сопротивления потоку воздуха, которое становится основным фактором, обусловливающим величину работы дыхания. Однако при глубоком дыхании механизмы регуляции диаметра дыхательных путей при участии вегетативной нервной системы способны минимизировать величину работы, которые выполняют дыхательные мышцы. Так, при глубоком дыхании за счет регулирующих влияний вегетативной нервной системы на гладкие мышцы дыхательных путей увеличивается их диаметр. В результате на сокращение дыхательных мышц затрачивается минимальное количество энергии. Например, при астме дыхание у пациентов становится медленным и глубоким, что снижает затраты энергии на преодоление сопротивления дыхательных путей потоку воздуха и уменьшает работу дыхательных мышц.
— Вернуться в оглавление раздела «Физиология человека.»
Как работает дыхательная система? Просто о сложном
Эволюционно сложилось так, что для жизнедеятельности человека необходим кислород. Как доставить его к органам и тканям? Сегодня говорим о дыхательной системе и особенностях её функционирования.
Как всё устроено?
Воздух попадает в легкие не сам по себе, туда его необходимо «втянуть», что и происходит в процессе вдоха. В этом участвуют диафрагма, наружные межреберные и межхрящевые мышцы. Во время вдоха диафрагма несколько уплощается, грудная клетка расширяется, что обеспечивается поступательное движение воздуха в дыхательные пути и легкие.
Определенную роль в процессе дыхания играет отрицательное внутриплевральное давление.
Процесс дыхания человека сложен и регулируется различными способами. Рассмотрим некоторые из них.
Частота и глубина дыхания зависит от интенсивности процессов окисления, происходящих в организме. Физическая нагрузка приводит к увеличению поглощения кислорода и повышению концентрации в тканях и крови углекислого газа. Последний через кровь активирует работу дыхательного центра, и, как следствие, усиливается сокращение дыхательных мышц. Это позволяет быстрее удалить избыток углекислого газа и восполнить недостаток кислорода.
Не на пользу телу: что вредит нашей дыхательной системе?
На любой из этих параметров могут воздействовать изменения окружающей среды.
Чистота. Пыль различного происхождения, выхлопные газы автомобилей, выбросы вредных веществ в атмосферу, табачный дым, шерсть животных, пыльца растений. Список можно было бы продолжить.
Увлажненность. Наверняка многим знакомо чувство сухости и першения в горле в помещениях в зимнее время года, особенно поутру. Причина до банальности проста: отопление в квартирах и домах пересушивает воздух, который затем сушит слизистые оболочки дыхательных путей. В результате повышается восприимчивость их к инфекции.
Читайте материал по теме: Чем отличаются ОРВИ и ОРЗ?
Низкая температура. Дышать через нос, а не через рот, советуют не просто так: помимо очищения и увлажнения, слизистая носовой полости согревает проходящий транзитом воздух.
Когда дышать тяжело. Что говорит статистика?
Пневмония, острый ларингит, трахеит и бронхит. По данным министерства здравоохранения РФ наиболее распространенные заболевания среди взрослых связаны с дыхательной системой.
Сохраняют актуальность бронхиальная астма, хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ), рак и туберкулез легких.
Сколько воздуха в день вдыхает человек?
Сколько человек может не дышать?
Ответ на этот вопрос зависит от многих факторов. Находится ли человек в покое или двигается? Какова температура окружающей среды? И т.д.
Что будет, если часто задерживать дыхание?
Исходя из описанного выше, в зависимости от частоты и длительности задержек в организме может постепенно накапливаться углекислый газ. При выходе его за границы нормы и сравнительно длительном сохранении этого состояния возможны пагубные влияния на здоровье.
Обычно после ощутимой задержки дыхания и закономерном повышении уровня углекислоты отмечается углубление дыхания: организм удаляет ее избыток и стремится получить кислород.
Лечебное дыхание
На пользу стройности
Можно ли похудеть, употребляя супы? Рассказывает врач-терапевт и диетолог «Клиника Эксперт Ставрополь» Мальцева Валентина Сергеевна
Мнения ученых по поводу снижения веса с помощью только дыхательных упражнения противоречивы. Кроме того, необходимо помнить, что слишком глубокие вдохи и выдохи могут нарушить равновесие между кислородом и углекислым газом. Это может вызвать головокружение, а у кого-то и обморок.
Поэтому перед началом такой практики необходимо посоветоваться с врачом, в том числе и особенно если имеются какие-то проблемы со здоровьем.
Вдох, выдох, покой
Взволнованы? Понервничали? «Нужно сделать глубокий вдох и успокоиться». Знакомая мысль? А может кто-то давал вам такой совет.
Как оказалось, эта техника не только «работает», но и имеет под собой материальную основу. Ученым удалось установить (правда, пока на мышах), что в головном мозге имеются нервные клетки, связанные как с областями, регулирующими дыхание, так и анализирующими психологическое состояние.
Схема работает примерно так. Когда организм эмоционально возбуждается, обнаруженные клетки передают сигналы на нейроны, учащающие дыхание. Однако, как оказалось, работает система и в обратном направлении. Иными словами, если начать дышать чаще, то мозг может возбуждаться. Отсюда напрашивается вывод, почему глубокое замедленное дыхание может успокаивать.
Как дышать, чтобы быстро уснуть?
Существует методика, основанная на практиках йогов. Разработал ее доктор Эндрю Уейл (Andrew Weil). Техника называется «4-7-8» и выполняется следующим образом:
— поместите кончик языка на слизистую оболочку сразу за верхними передними зубами (с внутренней стороны) и держите его там на протяжении всего упражнения;
— полностью выдохните через рот со свистящим звуком;
— закройте рот и спокойно вдохните через нос, досчитав про себя до четырех;
— задержите дыхание, посчитав мысленно до семи;
— полностью выдохните через рот, издавая свистящий звук, посчитав до восьми.
Это одно дыхание. Теперь повторите цикл еще три раза.
Если вам сложно задерживать дыхание, вы можете ускорить упражнение, но придерживайтесь соотношения 4:7:8 для трех фаз. Выполняйте упражнение дважды в день.
Метод относится к альтернативным методам лечения и, возможно, не проверялся с точки зрения принципов доказательной медицины.
Сохраняем здоровье
Важна профилактика респираторных инфекций, а также своевременное лечение любых заболеваний органов дыхания.
Необходимо обязательно проходить плановые диспансеризации и профосмотры с выполнением флюорографии с частотой, предусмотренной ими.
Текст: Энвер Алиев
Рубрика «Статья номера»
Диафрагмальное дыхание, как метод саморегуляции и способ коррекции психоэмоциональных и функциональных состояний человека
Афонина Наталья Евгеньевна — врач-психотерапевт высшей категории Центра консультативно-поликлинической помощи Александро-Мариинской областной клинической больницы. г. Астрахань
В статье рассматривается актуальный в практике метод саморегуляции и способ коррекции при невротических и психосоматических расстройствах, при стрессах; результаты применения, взаимосвязь дыхания с психологическим состоянием, нервная, гуморальная, произвольная регуляция дыхания, эмоциональное воздействие на них.
Ключевые слова: нервная и гуморальная регуляция дыхания, техника диафрагмального дыхания, использование в практике, результаты.
Введение.
Дыхание является одной из важнейших функций организма, обеспечивающих непрерывное снабжение всех органов и тканей кислородом. Дыхание играет очень важную роль в присутствии «здесь и сейчас», выполняет функцию «заземления», помогая нам вернуться в реальность, ощутить себя в настоящем и осмыслить происходящее, благодаря тому, что мы обращаемся к дыханию как к некой опоре, тому, что стабильно присутствует в нас как подтверждение факта существования. Особенно это важно в ситуациях растерянности и неопределенности, когда страшно и тревожно. Если рассматривать процесс дыхания как присутствие в ситуации, в реальности и проявлении себя, то задержка дыхания может рассматриваться как физиологическое отражение «психологического небытия» — не быть, не присутствовать, превратиться в маленькую незаметную точку. Дыхание помогает присутствовать не только нашему «я», но и различным переживаниям, травматическому опыту, обычно подавленному и вытесняемому из поля осознаваемого. Оно не только является физиологической функцией нашего организма, но и тесно связано с психологическим состоянием.
ДЫХАНИЕ ↔ ПСИХОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ.
Наше состояние сразу же отражается в том, как мы дышим. Печаль, гнев, тревога, страх характеризуются учащением дыхания, в состоянии покоя и отдыха дыхание становится реже и глубже. Значительную роль в психологическом состоянии играет диафрагма. Такие эмоции, как гнев и страх влияют на тонус диафрагмы, вызывая ее напряжение. Напряженная диафрагма начинает функционировать в измененном режиме, это напряжение препятствует осуществлению глубокого вдоха и выдоха — дыхание становится поверхностным. При длительном подавлении страха и гнева напряжение диафрагмы становится хроническим и процесс дыхания существенно нарушается.
Деятельность органов дыхания регулируется нервной системой — ее центральными (дыхательный центр) и периферическими (вегетативными) звеньями. В дыхательном центре имеются центр вдоха и центр выдоха. Одни дыхательные нейроны активны во время вдоха, их называют инспираторными. Другие — экспираторные, наоборот, возбуждаются при выдохе. Эти нейроны генерируют импульсацию, которая через эфферентные системы управляет сокращением дыхательных мышц.
Во время вдоха в дыхательный центр по волокнам блуждающих нервов поступают импульсы от рецепторов растяжения, находящихся в легких. При достижении легкими определенного объема эта импульсация тормозит клетки дыхательного центра, возбуждение которых вызывает вдох. Центр вдоха посылает импульсы к мышцам груди и к диафрагме, стимулируя их сокращение. Это сокращение приводит к увеличению объема грудной полости, в результате чего воздух уходит в легкие. По мере увеличения объема легких возбуждаются механорецепторы, расположенные в стенках легких, они посылают импульсы в мозг — центр вдоха. Чем больше растянуты легкие во время вдоха, тем сильнее раздражаются эти рецепторы, способствуя обрыву, прекращению вдоха и переходу к выдоху. Кроме механических рецепторов рефлекторная регуляция дыхания также осуществляется с помощью химических (кароидное тело) рецепторов: при дефиците углекислого газа в крови нарушается кислотно-щелочное равновесие. Сдвиг PH в кислую сторону приводит к увеличению легочной вентиляции, сдвиг в щелочную — к ее уменьшению.
Периферическим звеном регуляции дыхания является вегетативная нервная система, состоящая из симпатического и парасимпатического отделов. Она очень чувствительна к эмоциональному воздействию. Печаль, гнев, тревога, страх, апатия — эти чувства вызывают изменения функционирования органов, находящихся под контролем вегетативной нервной системы. Например, внезапный испуг заставляет сильнее биться сердце, дыхание становится более частым. Во время сна дыхание становится реже, а при интенсивной работе учащается. Кроме того, в зависимости от изменения потребности организма в кислороде, резко меняется и глубина дыхания. Нервная и гуморальная регуляция дыхания обеспечивает согласованную деятельность дыхательных мышц и ритмичную смену актов вдохов и выдохов. Дыхание — одна из вегетативных функций, которая имеет произвольную регуляцию. Под произвольно регулируемым дыханием понимается процесс, посредством которого человек сознательно контролирует число и способ дыхательных движений, проще говоря, вдохов и выдохов, а также пауз между ними. Возможность произвольной регуляции дыханием обусловлена участием дыхательных мышц, и управление дыханием — обучение способу управления дыхательными мышцами. Конкретное манипулирование в дыхательной деятельности, благодаря ее произвольности, является тем методом, который конкретно моделирует паттерн, необходимый для выздоровления.
Регуляция дыхания является самым древним из всех методов при борьбе со стрессом и чрезмерным напряжением. Она используется в течение тысячелетий для снижения чувства тревоги и для того, чтобы способствовать достижению общей релаксации.
Диафрагмальное дыхание является самым простым и наиболее эффективным способом регуляции психоэмоционального состояния. По многочисленным исследованиям это наиболее оптимальное, наиболее эффективное, самое глубокое из всех типов дыхания для человека. Оно позволяет сформировать оптимальное функциональное состояние за счет наиболее полного насыщения кислородом большего количества крови за один дыхательный цикл по сравнению с другими типами дыхания, характеризуется уравновешиванием процессов торможения и возбуждения центральной нервной системы, снижает избыточную нагрузку на сердечно-сосудистую систему, таким образом, создаются оптимальные условия для поддержания гомеостаза.
Метод.
Техника диафрагмального дыхания сопряжена с определенными двигательными навыками и, хотя диафрагмальное дыхание является естественным, природно-обусловленным типом, приходиться заново осваивать его азы. При таком дыхании активно и естественным образом работает диафрагма и визуально наблюдается движение брюшной стенки (на вдохе — вверх, на выдохе — вниз), как будто «дышим животом».
Исходное положение: сидя, слегка откинувшись на спинку стула или кресла, или лежа, руки вдоль туловища.
На выдохе должно быть ощущение, что вместе с воздухом уходит напряжение. С каждым выдохом расслабляться все больше и больше. Расслабление должно быть не только мышечное, но и эмоциональное.
Соотношение длительности фаз вдоха и выдоха для диафрагмального дыхания составляет 1:2, для диафрагмально-релаксационного — 1:3. Эти соотношения соответствуют в большей степени состоянию расслабленности, покоя. Урежение и углубление дыхания (не менее 8-10 дыхательных движений) — «медленный» паттерн дыхания оптимизирует процесс внутрилегочной диффузии, снижает расход энергии на большую работу вентиляционного аппарата. Ритм дыхания индивидуален, создает чувство комфортного дыхания, позволяет снять возникшее эмоциональное напряжение и достигать состояния общей релаксации.
Практическое наблюдение. Результаты.
Среди обратившихся за помощью — большое количество пациентов, у которых под действием разнообразных психических факторов нарушилась нормальная программа управления дыханием. Основные превалирующие над другими жалобы на нарушение дыхания: удушье, спазмы в горле, «ком» в горле, нехватка воздуха, препятствие прохождения воздуха, глубокие вздохи воздуха, сжатие и боли в груди. Одновременно с этим — паника, страх удушья, смерти, мрачные предчувствия, нервная дрожь, нервозность, раздражительность, учащенное сердцебиение, колебания артериального давления резкими скачками, нарушение сна, концентрации внимания, воспоминания и проигрывание пережитых психотравмирующих ситуаций, боязнь находиться в замкнутых пространствах, колебания настроения, тенденция к его снижению. Чрезмерный контроль над физическими параметрами: неоднократные многочисленные измерения артериального давления, пульса, обращения к врачам-специалистам разного профиля, исследования. Так, в ходе консультирования таких пациентов за 2016 год у них были выявлены следующие расстройства:
это около 40% от всех обратившихся.
Пример: пациентка 20 лет, предъявляет жалобы на нарушения дыхания, спазмы, «ком» в горле, нехватку воздуха, «онемение» в лице, нервозность, раздражительность, обидчивость, колебания настроения, прогрессирующую потерю веса при нормальном обычном приеме пищи, нарушение сна, непреодолимое беспокойство и боязнь за состояние здоровья, наличие экстремальных состояний при полном отсутствии какой-либо соматической патологии, что было подтверждено всеми исследованиями и заключениями узких специалистов. Выясняется, что расстройство — психогенно обусловленное, развилось в результате конфликтных межличностных отношений в семье за 2 года, усиление симптомов произошло месяцы назад на фоне психоэмоционального напряжения и конфликта на работе. Применялось комплексное психотерапевтическое лечение с активным применением метода саморегуляции дыхания, в последующем — самостоятельное применение данного метода пациенткой. В результате двухнедельного лечения нормализовалось дыхание, исчезло беспокоящее пациентку «онемение» в лице, улучшилось настроение, пациентка убедилась в отсутствии опасности для здоровья, улучшился аппетит и усвоение пищи, пациентка стала прибавлять в весе, осознала невротический конфликт, изменила отношение к себе и своему здоровью, взаимоотношениям в семье. Применение метода саморегуляции дыхания позволяет расстройствам не возобновляться в ситуациях психоэмоционального напряжения.
Получая комплексную терапию: рациональную, личностно-ориентированную, поведенческую, суггестию наяву, гипнотерапию, медикаментозную, пациенты одновременно обучались навыкам диафрагмально-релаксационного дыхания. Через 2 недели такого лечения получены результаты: прекращение приступов удушья, спазмов в горле, восстановление нормального паттерна дыхания, нормализация АД, пульса, ослабление и исчезновение боязни и страхов, нормализация сна, уменьшения эмоционального напряжения. Пациенты быстрее отвлеклись от источника стресса, восстановилось рациональное мышление.
Вывод.
Методика обучения диафрагмальному, диафрагмально-релаксационному дыханию эффективна в комплексе психотерапевтического лечения при невротических и психосоматических заболеваниях и необходима в указанных выше случаях. Обучение пациентов диафрагмальному дыханию в результате занятий:
Владения такими навыками полезны любому человеку для оздоровления, а именно: повышение стрессоустойчивости, улучшение своего физиологического состояния, активации резервных возможностей организма.
Литература: