Тема: Возрастные особенности органов дыхания у детей
Цель занятия: Изучив данную тему, студенты должны знать :
Влияние факторов внешней среды на органогенез бронхиального дерева и легких.
Особенности дыхательного центра у новорожденных детей.
Механизм первого вдоха.
Анатомические особенности строения верхних дыхательных путей и как они проявляются у детей раннего возраста.
Морфологические особенности трахеи, бронхов у детей раннего возраста и их значение.
Анатомические особенности строения легочной ткани у детей разных периодов.
Механизм нарастания массы легких и процесс дифференцировки ацинуса в процессе роста.
Сегментарное строение легких.
Показатели внешнего дыхания в зависимости от возраста: ДО, МОД, ЧД, ЖЕЛ, МВЛ.
Особенности строения грудной клетки ребенка и их значение в дыхании.
Понятие о пуэрильном дыхании, его отличие от везикулярного, сроки появления и перехода в везикулярное.
Методы оценки функции внешнего дыхания
Студенты должны уметь:
Провести осмотр, пальпацию, перкуссию (топографическую и сравнительную) легких, определить высоту стояния верхушек легких, ширину полей Кренига (в зависимости от возраста)
Определить подвижность нижнего края легких
Определить бронхофонию.
Провести пробу Штанге и Генча.
Провести аускультацию легких: различить пуэрильное и везикулярное дыхание, сухие и влажные хрипы; крепитацию и шум трения плевры.
Определить проекцию долей и сегментов легких на грудной клетке
Описать изменения на рентгенограмме легких.
Оценить показатели функции внешнего дыхания ребенка.
Краткое изложение теоретического материала.
Эмбриональное развитие дыхательной системы начинается с конца 3 - начала 4 недели внутриутробного развития, когда появляется выпячивание стенки передней кишки, в ней образуется перегородка, делящая ее на дорзальную и вентральную части. Из дорзальной в последующем образуется пищевод, из вентральной – трахея. В дальнейшем в конце вентральной части формируются 2 колбовидных расширения - будущее правое и левое легкие. На 6 неделе формируются – долевые бронхи, на 8 неделе – сегментарные бронхи. Эти выпячивания врастают в мезенхиму и каждая часть делится на мелкие ветви. С 9-10 нед образуются лимфатические сосуды. Из энтодермального зачатка образуется эпителий легких и дыхательных путей. Гладкомышечные волокна и хрящи бронхов формируются из мезодермальной мезенхимы. С 13 недели в бронхах появляются железы, с 15 недели – образуются мотонейроны, а с 16 недель начинают формироваться респираторные бронхиолы. В развитии дыхательной системы выделяют несколько стадий: 1 стадия – до 16 недели внутриутробного развития происходит формирование бронхиальных желез. С 16 недели – стадия реканализации – клеточные элементы начинают продуцировать слизь, жидкость и в результате этого полностью вытесняются клетки, бронхи приобретают просвет, а легкие становятся полыми. 3 стадия – альвеолярная – начинается с 22 - 24 недели и продолжается до момента рождения ребенка. В этот период идет формирование ацинуса, альвеол, синтез сурфактанта. К моменту рождения в легких плода насчитывается около 70 млн. альвеол. С 22-24 недели начинается дифференцировка альвеолоцитов – клеток, выстилающих внутреннюю поверхность альвеол. Выделяют 2 типа альвеолоцитов: 1 тип (95%), 2 тип – 5%. При повреждении альвеолоцитов 1 типа 2 выполняет их функцию. Сурфактант – вещество, препятствующее спадению альвеол вследствие изменения поверхностного натяжения. Он выстилает альвеолы изнутри тонким слоем, на вдохе объем альвеол увеличивается, возрастает поверхностное натяжения, что приводит в сопротивлению дыхания. Во время выдоха объем альвеол уменьшается (более чем в 20-50 раз), сурфактант препятствует их спадению. Поскольку в выработке сурфактанта участвуют 2 фермента, активизирующиеся на разных сроках гестации (самое позднее с 35-36 недели), то понятно, что, чем меньше гестационный срок ребенка, тем более выражен дефицит сурфактанта и выше вероятность развития бронхолегочной патологии. Дефицит сурфактанта также развивается у матерей с гестозами, при осложненном течении беременности, при кесаревом сечении. Незрелость системы сурфактанта проявляется развитием респираторного дистресс – синдрома. Дефицит сурфактанта ведет к спадению альвеол и образованию ателектазов, в результате чего нарушается функция газообмена, повышается давление в малом круге кровообращения, что приводит к персистенции фетального кровообращения и функционированию открытого артериального протока и овального окна. В результате развивается гипоксия, ацидоз, увеличивается проницаемость сосудов и в альвеолы пропотевает жидкая часть крови с белками. Белки откладываются на стенке альвеол в виде полуколец – гиалиновые мембраны. Это приводит к нарушению диффузии газов, и развитию тяжелой дыхательной недостаточности, которая проявляется одышкой, цианозом, тахикардией, участием вспомогательной мускулатуры в акте дыхания. Клиническая картина развивается через 3 часа с момента рождения и изменения нарастают в течение 2-3 суток.
Легкие – это органы, обеспечивающие дыхание человека. Эти парные органы расположены в грудной полости, прилегают слева и справа к сердцу. Легкие имеют форму полуконусов, основанием прилежащих к диафрагме, верхушкой выступающих выше ключицы на 2-3 см. Правое легкое имеет три доли, левое – две. Скелет легких состоит из древовидно ветвящихся бронхов. Каждое легкое снаружи покрывает серозная оболочка – легочная плевра. Легкие лежат в плевральном мешке, образованном легочной плеврой (висцеральной) и выстилающей изнутри грудную полость пристеночной плеврой (париетальной). Каждая плевра снаружи содержит железистые клетки, продуцирующие жидкость в полость между листками плевры (плевральную полость). На внутренней (кардиальной) поверхности каждого легкого есть углубление – ворота легких. В ворота легких входят легочная артерия и бронхи, а выходят две легочные вены. Легочные артерии ветвятся параллельно бронхам.
Легочная ткань состоит из долек пирамидальной формы, основанием обращенных к поверхности. В вершину каждой дольки входит бронх, последовательно делящийся с образованием концевых бронхиол (18-20). Каждая бронхиола заканчивается ацинусом – структурно-функциональным элементом легких. Ацинусы состоят из альвеолярных бронхиол, которые делятся на альвеолярные ходы. Каждый альвеолярный ход заканчивается двумя альвеолярными мешочками.
Альвеолы – это полушаровидные выпячивания, состоящие из соединительнотканных волокон. Они выстланы слоем эпителиальных клеток и обильно оплетены кровеносными капиллярами. Именно в альвеолах осуществляется главная функция легких – процессы газообмена между атмосферным воздухом и кровью. При этом в результате диффузии кислород и углекислый газ, преодолевая диффузионный барьер (эпителий альвеол, базальная мембрана, стенка кровеносного капилляра), проникают от эритроцита до альвеолы и наоборот.
Функции легких
Важнейшей функцией легких является газообмен - снабжение гемоглобина кислородом, вывод углекислого газа. Поступление обогащенного кислородом воздуха и вывод насыщенного углекислотой осуществляется благодаря активным движениям грудной клетки и диафрагмы, а также сократительной способности самих легких. Но есть и другие функции легких. Легкие принимают активное участие в поддержании необходимой концентрации ионов в организме (кислотно-щелочного равновесия), способны выводить многие вещества (ароматические вещества, эфиры и другие). Также легкие регулируют водный баланс организма: через легкие испаряется примерно 0,5 л воды в сутки. При экстремальных ситуациях (например, гипертермия) данный показатель может доходить до 10 литров в сутки.
Вентиляция легких осуществляется благодаря разнице давлений. На вдохе легочное давление намного ниже атмосферного, благодаря чему воздух проникает внутрь легких. На выдохе давление в легких выше атмосферного.
Существуют два типа дыхания: реберное (грудное) и диафрагмальное (брюшное).
- Реберное дыхание
В местах прикрепления ребер к позвоночному столбу расположены пары мышц, которые крепятся одним концом к позвонку, а другим – к ребру. Есть внешние и внутренние межреберные мышцы. Внешние межреберные мышцы обеспечивают процесс вдоха. Выдох в норме является пассивным, а при патологии акту выдоха помогают внутренние межреберные мышцы.
- Диафрагмальное дыхание
Диафрагмальное дыхание осуществляется с участием диафрагмы. В расслабленном состоянии диафрагма имеет форму купола. При сокращении ее мышц купол уплощается, объем грудной полости при этом увеличивается, давление в легких снижается по сравнению с атмосферным, и осуществляется вдох. При расслаблении диафрагмальных мышц в результате разницы давлений диафрагма снова занимает исходное положение.
Регуляция процесса дыхания
Дыхание регулируется центрами вдоха и выдоха. Дыхательный центр расположен в продолговатом мозге. Рецепторы, обеспечивающие регуляцию дыхания, расположены в стенках кровеносных сосудов (хеморецепторы, чувствительные к концентрации диоксида углерода и кислорода) и на стенках бронхов (рецепторы, чувствительные к изменению давления в бронхах – барорецепторы). Есть также рецептивные поля в каротидном синусе (месте расхождения внутренних и внешних сонных артерий).
Легкие курящего человека
В процессе курения легкие подвергаются сильнейшему удару. Табачный дым, проникающий в легкие курящего человека, содержит табачный деготь (смолу), цианистый водород, никотин. Все эти вещества оседают в легочной ткани, в результате эпителий легких начинает просто отмирать. Легкие курящего человека представляют собой грязно-серую или даже просто черную массу отмирающих клеток. Естественно, функциональные возможности таких легких существенно снижены. В легких курящего человека развивается дискинезия ресничек, происходит спазмирование бронхов, в результате чего накапливается бронхиальный секрет, развивается хроническое воспаление легких, формируются бронхоэктазы. Все это приводит к развитию ХОБЛ – хронической обструктивной болезни легких.
Воспаление легких
Одним из распространенных тяжелых легочных заболеваний является воспаление легких – пневмония. Термин «воспаление легких» включает группу заболеваний с разной этиологией, патогенезом, клиникой. Классическая бактериальная пневмония характеризуется гипертермией, кашлем с отделением гнойной мокроты, в ряде случаев (при вовлечении в процесс висцеральной плевры) – плевральной болью. При развитии воспаления легких происходит расширение просвета альвеол, скопление в них экссудативной жидкости, проникновение в них эритроцитов, заполнение альвеол фибрином, лейкоцитами. Для диагностики бактериальной пневмонии используются рентгенологические методы, микробиологическое исследование мокроты, лабораторные анализы, изучение газового состава крови. Основой лечения является антибактериальная терапия.
Чепурная Мария Михайловна, Профессор, Доктор Медицинских наук, Заслуженный врач РФ, Заведующая пульмонологическим отделением
Карпов Владимир Владимирович, Кандидат медицинских наук, Заведующий кафедрой детских болезней №3
Андриященко Ирина Ивановна, Врач-педиатр высшей квалификационной категории
Забродина Александра Андреевна, Врач-педиатр, аллерголог-иммунолог, МБУЗ «Детская городская больница №2» города Ростова-на-Дону
Редактор страницы: Крючкова Оксана Александровна
Органы дыхания возникают как медиальное выпячивание каудального отрезка передней кишки, состоящее из первичного пищевода и трахеального зачатка. Вскоре зачаток трахеи отделяется от пищевода мезенхимальной пленкой, затем появляются глубокие боковые бороздки и происходит полное разделение дыхательной и пищеварительной трубок. В дальнейшем энтодерма трахеального зачатка превращается в эпителиальную выстилку трахеи н бронхов.
Трахеальная трубка быстро растет книзу и дает начало двум энтодермальным выростам - закладкам главных бронхов, которые расположены в мезенхиме на поверхности передней кишки. Из этой мезенхимы в ходе развития формируются хрящи, соединительнотканные элементы и сосуды дыхательной системы.
Первичные бронхиальные почки быстро делятся, и к 5-6-й неделе развития (эмбрион длиной 7-9 мм) появляются разветвления бронхов второго порядка (справа - три, слева - два), т. е. к этому моменту развития легких уже предопределено образование трех долей правого и двух долей левого легких. По данным В. А. Малишевской (1966) и С. А. Зурнаджана (1970), существует асимметрия в величине закладок легких с явным преобладанием правого, причем такие соотношения сохраняются на протяжении всего внутриутробного развития. В этот период наружный рельеф легкого бугристый; в дальнейшем бугры смыкаются и превращаются в доли с характерными междолевыми бороздами.
Стенки трахеи и бронхов представлены вначале одним слоем клеток кубической формы, затем появляется базальная мембрана и эпителий, дифференцируясь, превращается в цилиндрический. Первые отростки бронхов быстро образуют просветы, заполненные жидкостью, соответствующей амниотической.
В течение 5-6-й недели наряду с появлением новых генераций бронхов из ветвей 4-й и 6-й пар жаберных артерий образуется ствол легочной артерии, врастающий в легкие по ходу первичных бронхов. Несколько позже от стенки первичного предсердия берет начало общим стволом легочная вена диаметром 25-30 мкм; она продолжается в виде двух эндотелиальных тяжей, идущих в легочный зачаток. Помимо врастающих сосудов - прообразов магистральных стволов, в мезенхимальной строме легких происходят интенсивные процессы органного сосудообразования из особых клеток - гемангиобластов и непосредственно из мезенхимы путем превращения клеток мезенхимы в эндотелий капилляров, первичных артерий, и вен.
У эмбриона 6-8 нед формируются основные артериальные и венозные коллекторы легких. В этом периоде уже определяются легочные, долевые, зональные и сегментарные сосуды, причем первичные артерии и вены ориентированы по ходу бронхиальных трубок. Стенки сосудов состоят из трех слоев (эндотелия и двух рядов мезенхимальных клеток); вены относительно тоньше. Одновременно появляются элементы микроциркуляторного русла легких. Капилляры, венулы и артериолы концентрируются вокруг бронхов и образуют первые контакты с артериями и венами.
Недифференцированная мезенхима составляет основную массу эмбрионального легкого, в котором в виде островков отмечаются бронхиальные железы с первичными артериями и венами.
В течение 3-го месяца происходит быстрый рост бронхиального дерева, появляются сегментарные и субсегментарные бронхи [рис. 1(10)]. Нарастает количество эпителиальных трубочек, причем в области ворот легких трубочки значительно крупнее, чем на периферии. Слизистая оболочка их представлена высоким, многорядным эпителием, намечается складчатость просвета. Вместе с дифференцировкой выстилки крупных бронхов появляются закладки желез в виде углублении в толще их стенок. Образование желез происходит в дистальном направлении одновременно е развитием хрящевого и мышечного компонентов стенки бронхов.
Рис. 1. Схема строения бронхиального дерева и крупных сосудов легких к 11-12-й неделе внутриутробного периода.
1-трахея; 2, 3 - верхняя и нижняя доли левого легкого; 4 - стволики бронхиальных артерий; 5, 6, 7 - верхняя, средняя и нижняя доли правого легкого; 8 - первичные вены легких; 9 - ветви легочной артерии; 10 - закладки сегментарных бронхов; заштрихованные участки - «эмбриональные сегменты» легких.
В легком регистрируются первые признаки дифференцировки стромы - у корня и по ходу бронхов появляются аргирофильные волокна, приводящие к образованию клеточно- синтициальной примитивной стромы легкого.
В течение 11 - 12-й недели развития в легком уже отчетливо различимы треугольные участки паренхимы (10 справа и 10-9 слева) [см. рис. 1(10)], в центре которых расположены сегментарный бронх и артерия, а по бокам - легочные вены. Эти участки можно считать «эмбриональными сегментами» легких. Происходит дальнейшее усложнение структуры артериальной и венозной сети п целом [см. рис. 1 (8, 9)]. Процессы органного ангиогенеза приводят к образованию первичной сосудистой сети синусоидального типа. Эти сосуды ростковыми зонами контактируют с приводящими артериями и отводящими венами.
У плодов 10-12 нед появляются зачатки бронхиальных артерий - производных большого круга кровообращения. Hoyden (1970) считает, что бронхиальные артерии у человека появляются как в значительной мере вариабельные ответвления от аорты или от ее межреберных ветвей (правой и левой). Затем они образуют вторичную систему [см. рис. 1 (4)], сравнительно поздно внедряющуюся в периферическую часть бронхиального дерева. Например, у плода 12 нед обнаружены три бронхиальные артерии в левом и две - в правом легком. Структура легкого такова, что этот период формирования легких называют «стадией бронхиального легкого».
Начало 4-го месяца развития характеризуется быстрым усложнением архитектоники бронхиального дерева, причем формирование отдельных сегментарных бронхов происходит в разные сроки. В диссертационной работе В. Н. Шляпникова (1964) этот процесс детализируется так: сегментарные бронхи III, VI, VIII обоих легких и IV, V, VII правого легкого- наиболее быстро формирующиеся сегменты-обозначаются топографически у плодов З,5 мес, а бронхи I, II, IX, X эмбриональных сегментов обоих легких и IV, V, VII - левого легкого распознаются у плодов 4 мес, т. е. отстают в развитии на 2-3 нед.
Гистологическая картина легких у плода 13-14 нед развития (рис. 2, а) сохраняет черты дольчатого строения паренхимы. Отдельные группы бронхов окружены широкими прослойками мезенхимы, которая в сумме занимает значительную площадь в легких. В стенках крупных бронхов (рис. 2, б) видны хрящевые пластинки, эпителий многорядный, с ресничками, в просвете образуются складки, увеличивается число желез. Однако начиная с субсегментарных ветвей строение выстилки однотипно (однорядный цилиндрический эпителий с расположением ядер ближе к просвету). Эпителиальные клетки активно секретируют, поэтому в просветах бронхиальных трубочек содержится розоватая слизь (см. рис. 2, б).
В течение 5-го месяца развития (17-20 нед) в терминальных разветвлениях бронхов происходят качественно новые преобразования - эпителиальная выстилка теряет железистый тип строения. Общая картина легких меняется, паренхима становится компактнее, исчезают прослойки мезенхимы между бронхами, мезенхима остается лишь вокруг сосудов (рис. 3, а).
Перестройка эпителия бронхиальных терминален включает, по-видимому, два взаимосвязанных процесса: растяжение просвета бронхов и перерождение бронхиального эпителия. Интересно, что наибольшему растяжению подвергаются участки, соответствующие внутридолькоиым бронхам и терминальным бронхиолам (рис. 3,6). В участках растяжения бронхиол цилиндрический эпителий теряет рядность, ориентация клеток становится беспорядочной, базальная мембрана исчезает. В ядрах эпителиальных клеток отмечается распад хроматина. По месту будущей респираторной выстилки концентрируются вытянутые мезенхимальные клетки (рис. 3, в).
В промежутке между 4-м и 6-м месяцем наблюдается быстрый рост сосудистой системы легких, причем дифференцировка сосудов сочетает в себе два единовременных процесса: происходит редукция части первичных артерий и вен, а также продолжается усложнение структуры сосудистого дерева. В становлении топографии кровеносных сосудов решающую роль играет начавшаяся антенатальная циркуляция крови, под влиянием которой моделируется направление основных сосудов легких. Однако вопрос о том, когда малый круг начинает функционировать как замкнутая система, остается нерешенным. Лишь по характеру кровенаполнения капиллярного венозного русла можно предполагать, что это происходит к середине 5-го месяца.
Гистогенез артериального и венозного русла легких подробно изучен О. Я- Кауфманом (1965). По его данным, появление и дифференцировка каждой новой генерации бронхов сопровождаются формированием соответствующих ветвей леечной артерии и вен. На 18-22-й неделе внутриутробной жизни появляются артерии уровня терминальных бронхиол и респираторных бронхиол, а также внутридольковые вены, но степень дифференцировки их стенок различна. Терминальные артерии имеют три оболочки: эндотелий, циркулярный слой гладкомышечных клеток и адвентицию из коллагеновых волокон. Вены же этого уровня практически не отличаются от капилляров. С образованием внутридольковых вен совпадает включение внутридольковых капилляров, которые быстро формируют капиллярную сеть респираторных бронхиол. К этому же времени устанавливается анатомическая связь бронхиальных артерий с легочными артериями и легочной паренхимой (не позже 27-й недели беременности).
Совершенствуется и строма легких. У плодов 4-6 мес внутри долек нарастает количество ретикулярных и коллагеновых волокон. Ретикулярная строма образует адвентицию бронхов, артерий и вен, окаймляет междольковые прослойки и капиллярную сеть (Е. Д. Кипишенева, 1972). Этот период развития легких принято обозначать как стадию «сосудисто- каналикулярного легкого».
В период от 7-го месяца до рождения ребенка развитие бронхолегочного аппарата характеризуется появлением новой структуры - альвеол, благодаря которым легкое становится органом газообмена. Однако время появления и детали гистогенеза альвеолизации легких остаются спорными и малоизученными вопросами.
Ряд авторов считают, что дефинитивный альвеолярный эпителий представляет собой видоизмененный и уплощенный бронхиальный эпителий и, следовательно, происходит из энтодермы. По мере увеличения респираторных терминалей и образования добавочных альвеолярных мешочков их эпителий становится более тонким. Одновременно наблюдается процесс увеличения капиллярной сети и сближения капилляров с истонченной поверхностью альвеолярной выстилки. Тем самым становится возможным быстрый обмен между кислородом и углекислотой в легочных капиллярах и воздухом, находящимся в альвеолах. Развитие идет из центра к периферии путем последовательного ветвления бронхиального дерева и альвеолизации последнего.
По мнению крупнейшего морфолога-пульмонолога А. Поликара (1970), покровные клетки, выстилающие альвеолы, имеют мезенхимное происхождение. Давно замечено, что в формирующихся альвеолах, бронхиальный эпителий «дегенерирует» по липидному типу, причем это происходит не на верхушке бронхиальных трубочек, а там, где образуются альвеолы. Исчезновение бронхиального эпителия происходит постепенно, но лишь до уровня входа в альвеолярные мешочки; выше бронхиальный эпителий сохраняется и продолжает дифференцироваться. С фактом фосфолипидной дистрофии бронхиального эпителия связан особый метаболизм легких плода и, возможно, образование сурфактанта. Усиление метаболизма липидов в легких в позднем антенатальном периоде можно объяснить за счет амниотического липида, имеющегося в бронхиальных путях, но главным образом здесь имеет значение перерождение многочисленных бронхиальных клеток во время образования альвеол.
Биохимия этих процессов изучена недостаточно. Можно лишь предполагать, что накопление фосфолипидов участвует в синтезе сурфактанта как необходимого компонента выстилки альвеол. Происхождение малых альвеолярных клеток, образующих своими отростками постоянную выстилку альвеол, следует связывать с окружающими мезенхимальными клетками. По всей вероятности, эти мезенхимальные элементы - гистиоциты, которые выстилают альвеолы подобно гистиоцитарной выстилке в других органах. Большие альвеолярные клеши, или пневмоциты, имеют скорее всего эндокринно-эпителиальное происхождение и формируются из бронхиального эпителия.
У плодов 7 мес паренхима легких приобретает черты строения пористого органа с множеством полостей и каналов (рис. 4, а). Будущие воздушные пространства выполнены жидкостью, продуцируемой бронхиальным эпителием проксимальных бронхов.
Следствием нарастающей дифференцировки легочной ткани является формирование респираторного отдела бронхиального дерева. На рис. 4, б можно проследить, что конечное разветвление воздухопроводящих путей - терминальная бронхиола с высоким цилиндрическим эпителием - дает начало двум генерациям респираторных бронхиол (вместо трех генераций у взрослых), которые в свою очередь заканчиваются неглубокими альвеолярными ходами. Альвеолярных мешочков как таковых еще нет. Функциональная единица легких - ацинус построен примитивно и лишен альвеол.
Степки респираторных бронхиол второго порядка и альвеолярных ходов не имеют непрерывной выстилки. Пограничный слой каналов образует крупные округлые клетки с ресничками, вероятно, прообразы пневмоцитов, мезенхимоподобные клетки из прилежащих слоев и первичные капилляры, которые как бы «врываются» в разряженную клеточную выстилку (рис. 4, в). Капиллярные петли висят в просвете каналов и отграничены от их просветов только слоем эндотелия. К исходу 8-го месяца развития респираторная выстилка приобретает более упорядоченное строение и капилляры погружаются под,
Рис. 4. Начало «альвеолизации» легких у плода 24-25 нед.
слой уплощенного эпителия. По-видимому, в этот период в альвеолярной стенке формируется аэрогематический барьер.
Следовательно, более вероятным представляется образование элементов альвеолярной стенки из трех источников: 1) окружающих мезенхимальных клеток, которые в виде сим- пласта образуют респираторную мембрану и интерстиций альвеол (Е. П. Фрейфельд, 1957); 2) капиллярных петель, которые вместе с респираторным эпителием формируют аэрогематический барьер легочной ткани; 3) сохранившихся клеток бронхиального эпителия, дающих начало секретирующим пневмоцитам и макрофагам (А. Поликар, П. Гали, 1970).
В период 8-9 мес внутриутробной жизни бронхиальное дерево в целом топографически обозначено, и в легком идет интенсивный процесс дифференцировки его дистальных разветвлений - терминальных и респираторных бронхиол, альвеолярных ходов и мешочков. Происходит образование функциональных единиц легких - ацинусов. Например, у плодов 8 мес ацинусы представлены тремя порядками респираторных бронхиол, альвеолярными ходами и примитивными, неглубокими альвеолами, выстилка которых только намечается.
Важной особенностью развития легких является неравномерность по времени дифференцировки бронхиальных терминалей и ацинусов в различных сегментах легких. По данным. В. Н. Шляпникова (1964), формирование бронхолегочных сегментов можно считать вчерне завершенным с появлением у плодов ацинусов, включающих альвеолы пузырьковой формы. Если исходить из этих признаков зрелости паренхимы, то общая картина обоих легких представляется мозаичной: одни бронхолегочные сегменты (III, VI, VIII сегменты обоих легких и IV, V, VII - правого легкого) как структурные единицы оформляются у плодов в течение 7-го месяца развития, формирование других (I, II, IX, X сегменты обоих легких, и IV, V, VI - левого легкого) заканчивается на 2-3 нед позже, к исходу 8-го месяца. К этим срокам формируется и нервный аппарат в стенках бронхов, сосудов и в альвеолярной паренхиме.
Внутри отдельных сегментов (III, VI и VIII сегменты обоих легких) имеются участки - добавочные дольки, которые располагаются в области корня сегментов и значительно отстают в развитии от основной массы паренхимы. В этих участках и в подплевральных отделах сегментов альвеолы формируются лишь к середине 1-го месяца постнатального периода.
Появление и дифференцировка каждой новой генерации бронхов и терминальных бронхиол сопровождаются формированием соответствующих разветвлений легочной артерии и вен. Тесная структурная взаимосвязь бронхиальной и сосудистой системы легких замечательна тем, что она имеет место в условиях отсутствия функции бронхиального дерева и резкого снижения кровотока через малый круг кровообращения в антенатальном периоде. Однако с 7-8 мес развития легкие уже настолько дифференцированы, что могут функционировать как орган внешнего дыхания и газообмена.
Примером содружественного и взаимоподчиненного развития отдельных компонентов легких является гистогенез мелких артерий мышечного типа. По данным И. К. Есиповой и О. Я- Кауфмана (1968), все ветви легочной артерии в своем развитии проходят стадию узкого просвета: долевые артерии: имеют узкий просвет в 6-7 нед, сегментарные - в 7-8 нед. субсегментарные и междольковые - до 14 нед, внутридольковые артерии - до 22-й недели, терминальные - до 30 - 34-й недели и, наконец, артерии уровня респираторных бронхиол остаются узкими до полного развития плода. Результаты микрометрических исследований сосудов легких показывают, что до определенного этапа развития узкий просвет- артерий обеспечивает высокое сопротивление малого круга для кровотока. Мелкие артерии мышечного типа с недостаточно дифференцированной стенкой и узким просветом являются барьером на пути крови к нефункционирующим альвеолам. Известно, что и в сердце у плода существуют два канала: овальное окно из правого предсердия в левое и артериальный проток, через которые большая часть крови минует малый круг кровообращения.
Венозная сеть легких несколько отстает в развитии от соответствующих артерий. Основу средней оболочки стенки вен крупного и среднего калибра составляют коллагеновые волокна, тонкие эластические мембраны и единичные мышечные пучки. Внутридольковые вены построены как широкие щели с эндотелием и узким наружным слоем коллагеновых волокон. Со сроком дифференцировки внутридольковых вен совпадает время включения внутридольковых капилляров. К 7-му месяцу внутриутробной жизни капиллярная сеть в общих чертах сформирована.
Соединительнотканная строма легких в этот период занимает до 40-60% общей массы органа и представлена двумя видами стромы - ретикулярной и фиброзной. По мнению Е. Д. Кипишиневой (1972), ретикулярная строма образует адвентицию бронхов и мелких вен, окаймляет междольковые фиброзные прослойки и кровеносные капилляры. Фиброзная строма, представленная коллагеновыми волокнами, разделяет доли и дольки легких, однако она довольно рыхлая и богата гистиоцитами. Свободной мезенхимы уже нет.
Эластический каркас легких выражен слабо, эластические волокна появляются только в стенках крупных сосудов и бронхов. Сеть эластических волокон в межальвеолярных перегородках появляется только к концу внутриутробного развития плода и окончательной формируется в постнатальный период.
В заключение необходимо остановиться на общей оценке строения бронхолегочной системы у доношенного плода перед рождением. Легкие как орган оказываются структурно подготовленными к функции -- внешнему дыханию и газообмену. Однако к моменту рождения отдельные компоненты легочной ткани развиты в различной степени. Так, бронхиальное дерево практически полностью сформировано, включая и терминальные разветвления.
Функциональные единицы легких - ацинусы и составляющие их альвеолы - находятся еще в процессе альвеолизации. Щелевидные просветы респираторного отдела недышавшего плода представляют собой узкие респираторные бронхиолы первого, второго и третьего порядка и альвеолярные ходы. Альвеолярные мешочки мелкие, уплощены, их стенки богаты клеточными элементами, поэтому альвеолярная поверхность легких в этот период относительно невелика. Гистологическая картина легких соответствует так называемому первичному, или физиологическому, ателектазу. Степень зрелости паренхимы отдельных сегментов различна. Менее зрелыми оказываются I, II, IX, X сегменты обоих легких и IV, V, VI - левого легкого, а также прикорневые и субплевральные зоны.
Строение сосудов легких свидетельствует о ранней структурной готовности разветвлений легочной артерии, причем узкие артерии мышечного типа (терминальные и респираторные) несут важную функцию барьера и создают высокое сопротивление току крови в малом круге кровообращения.
Строма легких представлена в основном ретикулярными волокнами в адвентиции бронхов и крупных сосудов. Эластический каркас паренхимы выражен слабо.
К ПРАКТИЧЕСКОМУ ЗАНЯТИЮ
III курс специальность «Педиатрия»
Дисциплина: «Пропедевтика детских болезней с курсами здорового ребенка и общим уходом за детьми»
Анатомо-физиологические особенности системы дыхания
у детей и подростков, связь с патологией
Продолжительность занятия ___ часа
Вид занятия – практическое занятие.
Цель занятия:
Изучить анатомо-физиологические особенности и принципы функционирования системы дыхания у детей и подростков.
Основные вопросы темы:
1. Органогенез бронхиального дерева и легких для понимания аномалий развития дыхательных путей
2. Анатомические особенности строения верхних дыхательных путей
3. Анатомические и физиологические особенности лимфоглоточного кольца
4. Анатомические особенности строения средних дыхательных путей
5. Анатомические особенности строения легочной ткани
6. Стадии развития легочной ткани
7. Сегментарное строение легких и его влияние на локализацию легочного воспалительного процесса у детей
8. Возрастные особенности этапов дыхания у детей: внешнее дыхание, транспорт кислорода от легких к тканям; тканевое дыхание, транспорт углекислоты от тканей к легким.
9. Особенности диффузии газов через альвеоло-капиллярную мембрану и вентиляционно-перфузионных соотношений у детей. Газы крови у детей
Вопросы для самостоятельного изучения студентами:
1. Механизм первого вдоха
2. Система сурфактанта, механизмы формирования и биологическое значение
3. Осмотр больного (объективно и субъективно) с последующей оценкой данных обследования в сравнении с нормой.
Оснащение занятий: таблицы, схемы, истории болезни, ориентировочная карта действия, аудиоархив с записями дыхательных шумов.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Развитие органов дыхания у детей
К концу 3-й - в начале 4-й недели эмбрионального развития появляется выпячивание стенки передней кишки, из которого формируются гортань, трахея, бронхи и легкие. Это выпячивание быстро растет; на каудальном конце появляется колбовидное расширение, которое на 4-й неделе делится на правую и левую части (будущие правое и левое легкие). Каждая часть в дальнейшем делится на меньшие ветви (будущие доли). Образовавшиеся выпячивания врастают в окружающую мезенхиму, продолжая делиться и образовывая на своих концах вновь шаровидные расширения - зачатки бронхов все более мелкого калибра. На 6-й неделе формируются долевые бронхи, на 8 -10-й неделе - сегментарные бронхи. С 16-й недели начинают формироваться респираторные бронхиолы. Таким образом, к 16-й неделе формируется в основном бронхиальное дерево. Это так называемая железистая стадия развития легких.
С 16-й недели начинается образование просвета в бронхах (стадия реканализации), а с 24-й недели - формирование будущих ацинусов (альвеолярная стадия). Формирование хрящевого каркаса трахеи и бронхов начинается с 10-й недели. С 13-й недели начинают образовываться железы в бронхах, что способствует образованию просвета. Кровеносные сосуды образуются из мезенхимы на 20-й неделе, а моторные нейроны - с 15-й недели. Особенно быстро васкуляризация легких происходит на 26 - 28-й неделе. Лимфатические сосуды образуются на 9-10-й неделе вначале в области корня легкого. К рождению они уже полностью сформированы.
Формирование ацинусов, начинавшееся с 24-й недели, продолжается и в постнатальном периоде.
К рождению ребенка дыхательные пути (гортань, трахея, бронхи и ацинусы) заполнены жидкостью, которая представляет собой продукт секреции клеток дыхательных путей. Она содержит незначительное количество белка и обладает низкой вязкостью, что облегчает ее быстрое всасывание сразу же после рождения с момента установления дыхания.
Сурфактант, слой которого (0,1-0,3 мкм) покрывает альвеолы, начинает синтезироваться в конце внутриутробного развития. В синтезе сурфактанта принимают участие метил- и фосфохолинтрансфераза. Метилтрансфераза начинает образовываться с 22 - 24-й недели внутриутробного развития, и ее активность прогрессивно увеличивается к рождению. Фосфохолинтрансфераза обычно созревает лишь к 35-й неделе гестации. Недостаток системы сурфактанта лежит в основе респираторного дистресс-синдрома, который чаще наблюдается у недоношенных детей. Дистресс-синдром клинически проявляется тяжелой дыхательной недостаточностью.
Приведенные сведения по эмбриогенезу позволяют считать, что врожденные стеноз трахеи и агенезия легкого являются результатом нарушения развития на очень ранних стадиях эмбриогенеза. Врожденные легочные кисты также являются следствием порока развития бронхов и накопления секрета в альвеолах.
Часть передней кишки, из которой происходят легкие, в дальнейшем превращается в пищевод. При нарушении правильного процесса эмбриогенеза остается сообщение между первичной кишечной трубкой (пищеводом) и желобоватым выпячиванием (трахеей) - пищеводно-трехеальные свищи . Хотя эта патология у новорожденных встречается довольно редко, однако при ее наличии их судьба зависит от того, как скоро установлен диагноз и как быстро оказана необходимая медицинская помощь. Новорожденный с таким дефектом развития в первые часы выглядит вполне нормальным и свободно дышит. Однако при первой же попытке кормления в связи с попаданием молока из пищевода в трахею возникает асфиксия - ребенок синеет, в легких выслушивается большое количество хрипов, быстро формируется инфекция. Лечение такого порока развития только оперативное и должно применяться сразу же после установления диагноза. Задержка лечения вызывает тяжелые, подчас необратимые, органические изменения легочной ткани вследствие постоянного попадания в трахею пищи и желудочного содержимого.
Принято различать верхние (нос, глотка), средние (гортань, трахея, долевые, сегментарные бронхи) и нижние (бронхиолы и альвеолы) дыхательные пути. Знание строения и функции различных отделов органов дыхания имеет важное значение для понимания особенностей респираторной патологии у детей.
Верхние дыхательные пути . Нос у новорожденного относительно мал, полости его недоразвиты, носовые ходы узкие (до 1 мм). Нижний носовой ход отсутствует. Хрящи носа очень мягкие. Слизистая оболочка носа нежна, богата кровеносными и лимфатическими сосудами. К 4 годам формируется нижний носовой ход. По мере того как увеличиваются в размерах лицевые кости (верхняя челюсть) и прорезываются зубы, увеличиваются длина и ширина носовых ходов.
У новорожденных недостаточно развита кавернозная (пещеристая) часть подслизистой ткани носа, которая развивается лишь к 8 - 9 годам. Этим объясняется относительная редкость кровотечений из носа у детей I года.
Вследствие узости носовых ходов и обильного кровоснабжения слизистой оболочки появление даже незначительного воспаления слизистой оболочки носа вызывает у маленьких детей затруднение дыхания через нос. Дыхание же через рот у детей первого полугодия жизни почти невозможно, так как большой язык оттесняет надгортанник кзади.
Хотя добавочные (придаточные) пазухи носа начинают формироваться во внутриутробном периоде, однако к рождению они недостаточно развиты (табл. 1).
Таблица 1. Развитие придаточных пазух (синусов) носа
Этими особенностями объясняется редкость таких заболеваний, как гайморит, фронтит, этмоидит, полисинусит (заболевание всех пазух) в раннем детском возрасте.
При дыхании через нос воздух проходит с большим сопротивлением, чем при дыхании через рот, поэтому при носовом дыхании работа дыхательных мышц возрастает и дыхание становится более глубоким. Атмосферный воздух, проходя через нос, согревается, увлажняется и очищается. Согревание воздуха тем больше, чем ниже внешняя температура. Так, например, температура воздуха при прохождении через нос на уровне гортани лишь на 2 - 3% ниже температуры тела. В носу происходит очищение вдыхаемого воздуха, причем в полости носа захватываются инородные тела размером больше 5 - 6 мкм в диаметре (частицы более мелкие проникают в нижележащие отделы). В полость носа выделяется 0,5 - 1 л слизи в сутки, которая движется в задних двух третях носовой полости со скоростью 8-10 мм/мин, а в передней трети- 1-2 мм/мин. Каждые 10 мин проходит новый слой слизи, которая содержит бактерицидные вещества, секреторный иммуноглобулин А.
Глотка у новорожденного узка и мала. Лимфоглоточное кольцо развито слабо. Обе небные миндалины в норме у новорожденных не выходят из-за дужек мягкого неба в полость зева. После года жизни наблюдается гиперплазия лимфоидной ткани, и миндалины выходят из-за передних дужек. Крипты в миндалинах развиты слабо. Поэтому ангины у детей до года хотя и бывают, но реже, чем у более старших детей. К 4-10 годам миндалины уже развиты хорошо и может легко появиться их гипертрофия. Миндалины по своему строению и функции близки к лимфатическим узлам.
Миндалины являются как бы фильтром для микробов, но при частых воспалительных процессах в них может формироваться очаг хронической инфекции. Миндалины постепенно увеличиваются, гипертрофируются - развивается хронический тонзиллит, который может протекать с общей интоксикацией и вызывать микробную сенсибилизацию организма.
Носоглоточные миндалины могут увеличиваться в размерах - это так называемые аденоидные вегетации . Они нарушают нормальное носовое дыхание, а также, являясь значительным рецепторным полем, могут вызывать аллергизацию, интоксикацию организма и т. д. Дети с аденоидами отличаются невнимательностью, что отражается на их учебе в школе. Кроме того, аденоиды способствуют формированию неправильного прикуса.
Среди поражений верхних дыхательных путей у детей наиболее часто наблюдаются риниты и ангины.
Средние и нижние дыхательные пути. Гортань к рождению ребенка имеет воронкообразную форму, хрящи ее нежные и податливые. Голосовая щель узкая и расположена высоко (на уровне IV шейного позвонка), а у взрослых - на уровне VII шейного позвонка. Площадь поперечного сечения воздушного пути под голосовыми связками равна в среднем 25 мм 2 , а длина голосовых связок - 4-4,5 мм. Слизистая оболочка нежна, богата кровеносными и лимфатическими сосудами. Эластическая ткань развита_слабо.
До 3 лет форма гортани одинакова у мальчиков и девочек. После 3 лет угол соединения щитовидных пластинок у мальчиков делается острее, и это особенно становится заметным к 7 годам; к 10 годам у мальчиков гортань становится похожа на гортань взрослого мужчины.
Голосовая щель остается еще узкой до 6-7 лет. Истинные голосовые связки у маленьких детей короче, чем у старших (от этого у них и высокий голос); с 12 лет голосовые связки у мальчиков становятся длиннее, чем у девочек. Особенность строения гортани у детей раннего возраста объясняет и частоту ее поражения (ларингиты), причем нередко они сопровождаются затруднением дыхания - крупом.
Трахея к рождению ребенка почти полностью сформирована. Она имеет воронкообразную форму. Ее верхний край располагается на уровне IV шейного позвонка (у взрослого на уровне VII). Бифуркация трахеи лежит выше, чем у взрослого. Ее ориентировочно можно определить как место пересечения линий, проведенных от spina scapulae к позвоночнику. Слизистая оболочка трахеи нежная и богата кровеносными сосудами. Эластическая ткань развита слабо, а хрящевой ее каркас мягкий и легко суживает просвет. С возрастом происходит увеличение трахеи как в длину, так и в поперечном размере (табл. 2).
Таблица 2.
Похожая информация.
Что такое стенки бронхов, из чего состоят и для чего они нужны? Нижеприведенный материал поможет в этом разобраться.
Легкие — орган, необходимый человеку для дыхания. Они состоят из долей, в каждой из которой есть бронх с выходящими из него 18-20 бронхиолами. Бронхиола заканчивается ацинусом, состоящим из альвеолярных пучков, а они, в свою очередь, — альвеолами.
Бронхи — органы, участвующие в акте дыхания. Функция бронхов — доставлять воздух в легкие и выводить обратно, фильтровать его от грязи и мелких частиц пыли. В бронхах воздух нагревается до нужной температуры.
Строение бронхиального дерева одинаково у каждого человека и не имеет особых отличий. Структура его следующая:
- Начинается с трахеи, первые бронхи являются ее продолжением.
- Долевые бронхи находятся вне легких. Размеры их различаются: правый короче и шире, левый более узкий и длинный. Это связано с тем, что объем правого легкого больше, чем у левого.
- Зональные бронхи (2-го порядка).
- Внутрилегочные бронхи (бронхи 3-5-го порядка). 11 в правом легком и 10 в левом. Диаметр — 2-5 мм.
- Долевые (6-15-го порядка, диаметр — 1-2 мм).
- Бронхиолы, которые оканчиваются альвеолярными пучками.
Анатомия дыхательной системы человека задумана так, что деление бронхов необходимо для проникновения в самые отдаленные части легкого. В этом и заключаются особенности строения бронхов.
Расположение бронхов
В грудной клетке расположены многочисленные органы и системы. Она ограждена реберно-мышечной структурой, функция которой состоит в защите каждого жизненно-важного органа. Легкие и бронхи тесно связаны между собой, и размеры легких относительно грудной клетки очень велики, поэтому занимают всю ее поверхность.
Где находятся трахеи и бронхи?
Располагаются они в центре дыхательной системы параллельно переднему отделу позвоночника. Трахея же пролегает под передним отделом позвоночника, а бронхи располагаются под реберной сеткой.
Стенки бронхов
Бронх состоит их хрящевых колец (по-другому этот слой стенки бронхов называется фиброзно-мышечно-хрящевым), которые с каждым ответвлением бронхов уменьшаются. Сначала они представляют собой кольца, затем полукольца, а в бронхиолах и вовсе отсутствуют. Хрящевые кольца не дают бронхам падать, и за счет этих колец бронхиальное дерево остается неизменным.
Также органы состоят из мышечного слоя. При сокращении мышечной ткани органа изменяется его размер. Это происходит из-за низкой температуры воздуха. Органы сужаются и замедляют течение воздуха. Это необходимо, чтобы согреться. Во время активных физических упражнений просвет увеличивается для предотвращения возникновения одышки.
Цилиндрический эпителий
Это следующий после мышечного слой стенки бронхов. Анатомия цилиндрического эпителия сложная. В его состав входят несколько видов клеток:
- Реснитчатые клетки. Очищают эпителий от инородных частиц. Клетки своими движениями выталкивают пылевые частицы из легких. Благодаря этому начинает двигаться слизь.
- Бокаловидные клетки. Занимаются секрецией слизи, которая защищает слизистый эпителий от повреждений. Когда частички пыли попадают на слизистую оболочку, увеличивается секреция слизи. У человека срабатывает кашлевой рефлекс, при этом реснички начинают продвигать инородные тела наружу. Выделяемая слизь увлажняет поступаемый в легкие воздух.
- Базальные клетки. Восстанавливают внутренний слой бронхов.
- Серозные клетки. Выделяют секрет, необходимый для дренажа и очищения легких (дренажные функции бронхов).
- Клетки Клара. Расположены в бронхиолах, синтезируют фосфолипиды.
- Клетки Кульчицкого. Занимаются выработкой гормонов (производительная функция бронхов), относятся к нейроэндокринной системе.
- Наружный слой. Представляет собой соединительную ткань, которая контактирует с внешней средой, окружающей органы.
Бронхи, строение которых описано выше, пронизаны бронхиальными артериями, осуществляющими их кровоснабжение. Строение бронхов предусматривает множество лимфатических узлов, которые принимают лимфу из тканей легкого.
Поэтому в функции органов входит не только доставлять воздух, но и очищать его от всевозможных частиц.
Методы исследования
Первым методом является опрос. Таким способом врач выясняет, присутствуют ли у пациента факторы, которые могли бы повлиять на дыхательную систему. Например, работа с химическими материалами, курение, частые контакты с пылью.
Патологические формы грудной клетки делятся на несколько типов:
- Паралитическая грудная клетка. Встречается у пациентов с частыми заболеваниями легких и плевры. Форма грудной клетки становится асимметричной, реберные промежутки увеличиваются.
- Эмфизематозная грудная клетка. Возникает при наличии эмфиземы легких. Грудная клетка становится бочкообразной. Кашель при эмфиземе увеличивает ее верхнюю часть сильнее остальных.
- Рахитический тип. Появляется у людей, которые в детстве болели рахитом. Грудная клетка при этом выпирает вперед, как киль у птицы. Это происходит из-за выпячивания грудины. Такая патология называется «куриная грудь».
- Воронкообразный тип (грудь сапожника). Эта патология характеризуется тем, что грудина и мечевидный отросток вдавлены в грудную клетку. Чаще всего этот дефект врожденный.
- Ладьевидный тип. Видимый дефект, заключающийся в углубленном положении грудины относительно остальной грудной клетки. Возникает у людей с сирингомиелией.
- Кифосколиотический тип (синдром круглой спины). Появляется из-за воспаления костной части позвоночника. Может вызывать нарушения в работе сердца и легких.
Доктор проводит пальпацию (ощупывание) грудной клетки на наличие нехарактерных подкожных образований, усиления или ослабления голосового дрожания.
Аускультация (прослушивание) легких проводится специальным прибором — эндоскопом. Врач слушает движение воздуха в легких, пытаясь понять, нет ли подозрительных шумов, хрипов — свистящих или шумящих. Наличие определенных хрипов и шумов, не характерных для здорового человека, может быть симптомом различных заболеваний.
Самым серьезным и точным методом исследования является рентген грудной клетки. Он позволяет просмотреть все бронхиальное дерево, патологические процессы в легких. На снимке можно увидеть расширение или сужение просвета органов, утолщение стенок, наличие жидкости или опухоли в легких.