Название: Биомеханика - Дубровский В.И.

Жанр: Педагогика

Рейтинг:

Просмотров: 1905

Известно, что главная функция легких состоит в обмене кислорода (О2) и углекислого газа (СO2) между воздухом и кровью, т. е. в поддержании нормальных уровней P О2 и Рсо2 в артериальной крови.

Уровни СО2 (Н+) и О2 в артериальной крови, как правило, регулируются в узких пределах через легочную вентиляцию.

Несмотря на широкую изменчивость поглощения кислорода (О2) в организме и выделения из него углекислоты (СО2), Р0 и Рсо в артериальной крови в норме сохраняются достаточно постоянными. Эта удивительная регуляция осуществляется благодаря тонкому управлению легочной вентиляцией.

В ЦНС имеются специальные области, которые участвуют в создании каждого вентиляционного усилия дыхательных мышц, а также регулируют общую деятельность дыхательной системы. Участие ЦНС складывается из двух функционально раздельных элементов: 1) автоматическое дыхание, связанное, главным образом, со структурами ствола мозга, и 2) произвольное дыхание, связанное со структурами высших уровней мозга, главным образом, с корой больших полушарий.

Выяснено, что высший отдел ЦНС, кора больших полушарий, оказывает влияние на глубину и частоту дыхания. При стимуляции особых областей коры головного мозга дыхание илиусиливается, или ослабляется. Эти области находятся под произвольным контролем и проявляют себя, когда мы едим или говорим.

Система регуляции дыхания (рис. 17.34) включает три основных элемента:

1) рецепторы, воспринимающие информацию и передающие ее в

2) центральный регулятор, расположенный в головном мозге.

Здесь информация обрабатывается и отсюда же посылаются команды на:

3) эффекторы (дыхательные мышцы), непосредственно осуществляющие вентиляцию легких.

Рис. 17.34. Основные элементы системы регуляции дыхания. Информация от различных рецепторов поступает в центральный регулятор, а от него посылаются команды дыхательным мышцам. Изменение активности этих мышц приводит к изменению вентиляции, а это в свою очередь снижает возбуждающие воздействия на рецепторы (отрицательная обратная связь)

Кроме того, существует ряд механорецепторов, возбуждение которых влияет на характер дыхания. Среди них — рецепторы давления. При их возбуждении возникают реакции, варьирующие от временного апноэ до значительного учащения дыхания. Движение суставов и растягивание мышц конечностей повышают как частоту дыхания, так и дыхательный объем. Боль тоже действует на дыхание.

Реакция легких на физические нагрузки

Пока внутриплевральное давление остается ниже атмосферного, размеры легких точно следуют за размерами грудной полости. Движения легких совершаются в результате сокращения дыхательных мышц в сочетании с движением частей грудной стенки и диафрагмы.

Вентиляция и легочный кровоток, перенос О2 и СО2 и диффузная способность при физической нагрузке могут возрастать в несколько раз.

При физической нагрузке вентиляция легких резко возрастает и при интенсивной физической работе может становиться очень сильной. У здоровых молодых мужчин максимальное потребление кислорода (МПК) иногда достигает 4 л/мин, а легочная вентиляция — 120 л/мин, т. е. в 15 раз превышает уровень покоя. Усиление вентиляции тесно связано с увеличением потребления О2 и выделения СО2. Интересно, что причины такого усиления при физической нагрузке еще во многом неясны (J.B. West, 1988).

При нагрузке Рсо2 в артериальной крови не увеличивается; напротив, при тяжелой физической работе оно обычно слегка снижается. При умеренной нагрузке рН артериальной крови остается почти постоянным, а при тяжелой физической работе — снижается в связи с выделением молочной кислоты (лактата) в процесс анаэробного гликолиза. Ясно, что ни один из перечисленных факторов не должен вызывать резкого усиления вентиляции при легкой или умеренной физической нагрузке.

Исследования показывают, что если совершать пассивные движения конечностями, то вентиляция легких усиливается. Это, по-видимому, связано с рефлекторной реакцией рецепторов, расположенных в суставах или мышцах.

Предполагается, что увеличение вентиляции легких при физической нагрузке может быть частично обусловлено повышением температуры тела и импульсами, поступающими от двигательной коры головного мозга.

Исследования показывают, что тренировки (и, особенно, соревнования) в среднегорье и зонах жаркого и влажного климата, вызывают сильную реакцию организма спортсмена на внешние факторы.

17.3. Биомеханика пищеварительной системы

Пищеварительный аппарат своим назначением имеет принятие пищи извне, механическую и химическую ее обработку и выведение во внешнюю среду неиспользованных пищевых остатков. Конечным результатом этого процесса является перевод пищевых веществ в растворимое состояние и всасывание их в кровь, посредством которой они доставляются живым тканям.

Пищеварительный аппарат можно рассматривать как своего рода трубку (общей длиной 10—14 м), начинающуюся краниально — ротовой щелью и заканчивающуюся каудально — задним проходом. У человека различают: полость рта, глотку, пищевод, желудок, тонкую и толстую кишку. Последние четыре отдела входят в понятие пищевого канала.

Стенки пищевого канала на всем протяжении состоят из трех оболочек: слизистой, обращенной в просвет канала; серозной, покрывающей органы снаружи; и мышечной.

Мускулатура пищеварительного аппарата служит передвижению принятой пищи в кранио-каудальном направлении, обеспечивает перемешивание ее для возможно большего контакта с пищеварительными соками и регулирует переход пищевых масс из одного отдела в другой.