Рис. 45.7. Изменение положения грудины и ребер во время вдоха:

_{а — вид сбоку на грудную клетку, показывающий движение вверх и кнаружи передней стенки грудной клетки во время вдоха; внутренний объем грудной полости при этом увеличивается. Это можно сравнить с движениями рукоятки насоса. Положение 1 — обычный выдох; положение 2 (точечные линии) — свободный вдох; положение 3 (штриховые линии) — глубокий вдох;}

_{б — вид сверху, показано как ребра, прикрепляющиеся к хрящам грудной клетки ниже грудины (позвоночно-хрящевые ребра), при движениях вверх и кнаружи обеспечивают увеличение объема внутренней полости грудной клетки. Штриховыми линиями показано положение ребер во время вдоха. Линия, маркированная А-Б, показывает ось движения. Такое движение ребра вверх и кнаружи на каждой стороне можно сравнить с движением ручки ковша.}

_{(Из Clemente С. D.: Gray’s Anatomy. Ed. 30. Lea & Febiger, Philadelphia, 1985, с разрешения.)}

Рис. 45.8. Схематическое представление о динамике дыхания:

_{а — вдох. Вид сбоку (правая картинка на рис. а), показано, как при комбинации депрессии (сокращение) диафрагмы (длинная, направленная вниз стрелка) содержимое брюшной полости смещается вниз и одновременно расширяется грудная клетка (стрелка, направленная вверх по диагонали), что обусловливает снижение внутригрудного давления Всасываемый воздух, поступающий в легкие (короткая, направленная вниз стрелка), раздувает их. На поперечном срезе (левая картинка на рис. а) показаны опущенная диафрагма и наполненные воздухом легкие;}

_{б — выдох. На боковом срезе (правая картинка на рис. б) показано, как при депрессии грудной клетки (диагональная, направленнвя вниз стрелка) и подъеме (релаксация) диафрагмы (длинная, направленная вверх стрелка) происходит увеличение внутригрудного давления. Во время свободного акта дыхания за счет эластического спадения легких и грудной клетки воздух форсированно удаляется из легких (короткая, направленная вверх стрелка), и они освобождаются. На поперечном срезе (левая картинка на рис. б) показаны приподнятая диафрагма и спавшиеся легкие. При форсированном выдохе мышцы живота смещают содержимое внутрь и вверх, отталкивают грудную клетку вниз и внутрь, ускоряя поток воздуха из легких.}

Рис. 45.9. Схематическое представление механики дыхания, показывающее некоторые наиболее важные дыхательные мышцы и их действие (толстые черные стрелки). Abd — мышцы живота; Di — диафрагма; РаЬ — давление в брюшной полости; Ppi— плевральное давление.

_{(Из Roussos С.: Function and fatigue of the respiratory muscle. Chest 88 (Suppl): 124s—132s, 1985, с разрешения)}

Современные исследования позволили уточнить многие противоречивые сведения об активности и роли некоторых дыхательных мышц. Чтобы понять их настоящую функцию, полезно вспомнить основы биомеханики акта дыхания. Вдох всегда является активным мышечным процессом, требующим стойкого напряжения мышц. Выдох во время паузы или покоя в процессе акта дыхания во многом пассивный процесс, осуществляемый благодаря эластической отдаче легких [37]. В этом смысле все мышцы, обусловливающие выдох, являются в некоторой степени дополнительными мышцами, вовлекаемыми в общий акт дыхания при повышении дыхательной нагрузки. Функция межреберных мышц зависит от их внутреннего и наружного анатомического расположения, от переднезадней позиции и от их практически поперечного положения в грудной клетке. Кроме того, верхненижнее положение мышц в грудной клетке воздействует на относительный порядок и величину восстановления дыхательных мышц. Дополнительные дыхательные мышцы, принимающие участие в форсированном дыхании, рассматриваются в разделе 5 данной главы.

Очень важно подчеркнуть, что функцией межреберных мышц является и ротация грудного отдела позвоночника, что так часто не принимают во внимание. Действительно, дыхание представляется более важным, и потому о постуральной функции межреберных мышц обычно не упоминают.

Биомеханика акта дыхания (см. рис. 45.7—45.9)

Подвижность стенки грудной клетки во время вдоха представляет собой комплексный интегрированный процесс, требующий искусной координации действия многих мышц. Объем легких контролируется тремя основными движениями. На рис. 45.7 показаны: (1) подъем грудины (см. рис. 45.7, а), при котором за счет ротации ребер вокруг сочленений их с позвоночником увеличивается переднезадний диаметр грудной клетки, и (2) расширение нижних межреберных промежутков (см. рис. 45.7, б), что способствует увеличению латерального диаметра грудной клетки благодаря ротации ребер вокруг их грудинных сочленений [35]. Направленное вниз, подобное ходу поршня, движение диафрагмы обеспечивает третий вид подвижности (см. рис. 45.8) грудной клетки. Подъем грудины можно сравнить с движением ручки устаревшего насоса, а латеральную подвижность ребер — с движением ручки (по одной на каждой стороне).

Ось ротации ребра определяется его сочленениями с телом позвонка и поперечными отростками. Так как большинство ребер вклинивается косо почти под углом 45° к горизонтальной линии, когда ребро поворачивается вверх, это увеличивает объем грудной клетки, что и ассоциируется с процессом вдоха. Верхние ребра, прикрепляющиеся к грудине короткими хрящами ребер, двигаются в унисон, в то время как нижние ребра, которые прикрепляются длинными реберными хрящами, обладают большей свободой и могут двигаться независимо от движения грудины [18].

Движения во время вдоха, очень напоминающие движения ручки насоса, в результате которых приподнимается грудина (и вызывающие преимущественно переднезаднее расширение грудной клетки), зависят в первую очередь от функции межреберных мышц, которые располагаются по бокам грудной клетки. Межреберные мышцы, вызывающие движения, подобно ручке ковша, на каждой стороне грудной клетки (увеличивая, расширяя, поперечный диаметр грудной клетки), располагаются около средней линии и рядом с грудиной и позвоночником, особенно окологрудинные внутренние межреберные и околопозвоночные мышцы, поднимающие ребра. Эти взаимоотношения были установлены при помощи вычислений на основе трехмерного ограничивающего элементарного анализа грудной клетки [35] и были подтверждены экспериментально на собаках [30].

Несоответствие, существующее между месторасположением дыхательных мышц и их воздействием на подвижность ребра, противоречит предположениям, высказанным врачами и иногда принимаемым за действительность. С первого взгляда может показаться, что расположенные рядом с грудиной межреберные мышцы поднимают грудину при выполнении ими движения ручки насоса, а нижние латеральные межреберные мышцы поднимают латеральные ребра при движениях ребер по типу ручки ковша. Вместе с тем верно и обратное. Предложенные способы освобождения напряженных в области грудины или нижних латеральных ребер являются вполне подходящими, но большинству врачей не удается с их помощью исправить функциональные нарушения.

Низведение диафрагмы через ее активность во время вдоха и пассивный ее подъем во время выдоха показаны в сагиттальных срезах на рис. 45.8. Соответствующее увеличение объема легких показано на фронтальных срезах также на рис. 45.8. При сокращении диафрагмы поднимаются и растягивается нижний реберный край и нижние ребра, если подаержка и сопротивление обеспечиваются к сухожильному центру диафрагмы за счет содержимого брюшной полости [39].