Развитие легкого - заболевания органов дыхания у детей

ОРГАНЫ ДЫХАНИЯ

1. РАЗВИТИЕ ЛЕГКОГО

Развитие органов дыхания начинается в раннем внутриутробном периоде и продолжается в течение длительного времени после рождения ребенка. Интенсивно увеличиваются диаметр и длина дыхательных путей, число и размеры бронхиол и альвеол- формируются каркас и выстилка, а также стенки дыхательных путей и альвеол. Объем, размеры и ригидность грудной клетки так же увеличиваются, но снижается частота дыханий- в зрелом возрасте у человека повышаются дыхательный и минутный объемы вентиляции. В норме напряжение кислорода и углекислого газа в крови грудного ребенка и взрослого человека одинаково. Особенности структуры и функции системы дыхания ребенка и взрослого человека имеют важное значение для распознавания и понимания заболеваний, связанных с возрастом, и обеспечения эффективного лечения.
Пренатальное развитие. Начальная стадия развития плода — эмбриональный период — занимает первые 5 нед. после зачатия, когда первичная легочная почка выпячивается из шейного отдела эндодермальной трубки. Продолжается дихотомическое асимметричное ветвление бронхов. Отличаемое у взрослого человека число воздухоносных путей образуется уже к концу 16-й недели развития плода, что завершает псевдожелезистую фазу развития легких. К нижним долям их подходит большее число бронхов с большей протяженностью воздухоносных путей (по сравнению с верхними). В дальнейшем рост дыхательных путей происходит за счет их размера и длины, но не числа. Каналикулярная фаза- 16—26-я неделя — характеризуется продолжением развития и васкуляризацией будущих респираторных отделов легкого. Завершающая фаза, период образования терминальных мешочков, заканчивается к моменту рождения. К этому времени респираторный элемент состоит из бронхиол трех порядков, генерации промежуточных ходов и терминальных гроздей альвеолярных мешочков. К моменту рождения в легких плода насчитывается не более 70 млн. первичных альвеол.
Постиатальное развитие. В процессе постнатального роста от альвеолярных ходов ответвляются бронхиолы 3-го порядка. За этой стадией следует стадия развития синуса, альвеолярных мешочков и альвеол. В результате у взрослого человека насчитывается 200—600 млн. (в среднем 375 млн.) последних. Образование их завершается, вероятно, еще до наступления юношеского возраста. Дальнейший рост происходит за счет увеличения их диаметра со 100—200 мкм у более старших детей до 200—300 мкм у взрослого человека.

Рис. 10—1. Изменения диаметра основных дыхательных путей по отношению к возрасту. Диаметр трахеи (1) удваивается примерно к возрасту 15 лет, главных бронхов (2) — к возрасту 6 лет. После увеличения диаметра бронхиол (3) на 40% к возрасту 2 лет их рост замедляется- у взрослого человека он в 2 раза больше, чем при рождении (из: Engel S. Lung structure- с разрешения Charles Thomas, Publishers Springfield, III, 1962).

Большое число альвеолярных клеток I и II типа появляются после 24—26-й недели беременности, после чего становится возможным процесс дыхания. Однако для поддержания непрерывной аэрации легкого после первого вдоха необходимо присутствие сурфактанта, адекватное количество которого появляется не ранее 32-й недели беременности.
К моменту рождения воздухопроводящие пути плода состоят из хряща, слизистых желез, бокаловидных клеток и клеток мерцательного эпителия. Хрящ обнаруживается лишь в трахее и бронхах (воздухоносные пути диаметром до 1 мм). В норме в бронхиолах также отсутствуют железы и бокаловидные клетки. К моменту рождения слизистое отделяемое трахеи и бронхов, возможно, образуется уже в нормальных количествах, хотя в дыхательных путях недоношенных детей были выявлены небольшие изменения со стороны гликопротеинов слизи и дефицит секреции лизоцима. У детей грудного возраста, умерших в результате заболевания легких, были гипертрофированы слизистые железы и гиперплазированы бокаловидные клетки, проникающие в бронхиолы. К моменту рождения гладкая мускулатура распространена по всему легкому- в процессе роста ребенка ее становится больше, особенно вокруг периферических дыхательных путей- следовательно, бронхоспазм может развиться и у ребенка раннего возраста. Эластическая ткань с возрастом становится более распространенной и является преобладающей соединительной тканью в периферических отделах легкого.
Воздухопроводящие пути в сравнении с респираторной порцией легкого пропорционально больше у новорожденных и маленьких детей, чем у взрослых (рис. 10—1). В то же время сопротивление воздухоносных путей выше у новорожденных [в среднем 18,5 см водн.ст./(л-с)] и у детей раннего возраста, чем у взрослых [менее 1—1,5 см водн.ст./(л-с)]- сопротивление периферических путей составляет большую часть общего сопротивления дыхательных путей у детей в возрасте младше 5 лет. Воздухопроводящие пути у детей отличаются небольшим диаметром и легче, чем у взрослых, подвергаются обструкции на уровне гортани и над ней при воспалительных процессах, попадании инородного тела или слизистого отделяемого. Максимальное давление на вдохе у новорожденного или маленького ребенка приблизительно соответствует этому показателю у взрослого человека. Однако у ребенка стенка грудной клетки и поддерживающие структуры более нежные, поэтому при нарушении дыхания втяжение ее стенок более выражено у детей раннего возраста.
Правое легкое состоит из трех долей, из которых верхняя и средняя разделены малой щелью, а средняя и нижняя — большой. Слева одна большая щель разделяет только две доли: верхнюю и нижнюю. В левой верхней доле определяется языкообразный сегмент, соответствующий правой средней доле. На протяжении всей жизни правый главный бронх I порядка короче и шире левого и отличается тем, что отходит от трахеи под минимальным углом.
Сосудистая сеть легкого выполняет респираторную функцию, в то время как бронхиальные артерии представляют собой основной источник снабжения кровью бронхиального дерева. Как правило, справа имеется одна артерия, слева — две: правая отходит от межреберной артерии, а левые — от аорты. Бронхиальная система в основном дренирует венозную систему легкого. Эти системы циркуляции анастомозируют через капилляры на уровне бронхиол. Время развития основных ветвей легочных артерий и вены приблизительно соответствует времени роста бронхиальной системы у плода.
В легочной артерии различают два вида ветвлений. Одна (обычная) сеть проходит вдоль воздухоносных путей. Число дополнительных ветвей меньшего диаметра превосходит число обычных артерий- они отходят от легочной артерии под прямым углом, не связаны с воздухоносными путями и создают важный источник коллатерального кровотока. К моменту рождения артерии мышечного типа не проникают дистальнее терминальных бронхиол, но к возрасту 4 мес. достигают уровня респираторных, к возрасту 3 лет доходят до альвеолярных ходов, а в возрасте 10 лет обнаруживаются в области альвеол.
Лимфатические сосуды развиты уже к моменту рождения. Анастомозы между правым и левым легкими локализуются на уровне корня, а прикорневые лимфатические узлы определяются у ветвей бронхов- другие узлы были обнаружены в паренхиме легких.
Нервные ветви, отходящие от блуждающего и симпатического нервов, образуют переднее и заднее сплетение у корня легкого и обеспечивают иннервацию бронхов и кровеносных сосудов.
Площадь поверхности тела и число воздухоносных путей и альвеол увеличиваются примерно в 10 раз от момента рождения к зрелому возрасту. За тот же период площадь тканевой поверхностн, в которой происходит газообмен, увеличивается более чем в 20 раз, т. е. примерно до 70 м2. Установлено, что толщина мембранного барьера между воздухом и кровью составляет 285— 640 мкм. Цилиндрическая форма грудной клетки новорожденного с относительно горизонтальным расположением ребер изменяется в течение нескольких первых лет жизни вследствие более выраженного роста ее стенок в поперечном направлении. По мере роста ребра располагаются в более низкой позиции спереди, чем сзади, тем самым увеличивая ригидность грудной клетки у детей более старшего возраста и взрослых.
В норме частота спонтанного дыхания (обычно на уровне оптимальной эффективности для каждого человека) считают ту, которая требует наименьшей работы дыхательных мышц. Частота его уменьшается при увеличении размера тела- в норме у грудного ребенка в покое она составляет 40 в 1 мин и снижается до 12 в 1 мин у взрослого человека.

Мышцы, участвующие в процессе дыхания

Диафрагма представляет собой основную дыхательную мышцу. При увеличении напряжения в процесс дыхания вовлекаются также межреберные, грудиноключично-сосцевидные мышцы, мышцы спины, шеи и живота. В норме выдох происходит в результате эластической тяги легкого, когда мышцы, осуществляющие вдох, находятся в расслабленном состоянии. При форсированном выдохе сокращение мышц живота приводит к перемещению диафрагмы вверх, а внутренние межреберные мышцы уменьшают объем полости грудной клетки. Диафрагма получает двустороннюю иннервацию от III, IV и V шейных сегментов через диафрагмальные нервы. У лиц более старшего возраста во время вдоха она движется по направлению вниз, а реберные края перемещаются вверх и кнаружи. У детей грудного возраста податливость реберного каркаса и горизонтальное расположение ребер может привести скорее к подреберному втяжению, чем к подъему ребер.