Легкие расширяются и сжимаются во время дыхательного цикла, вводя и выводя воздух из легких. Объем воздуха, вводимого в легкие и из легких при нормальных условиях покоя ( дыхательный объем покоя около 500 мл), и объем, инициируемый во время максимального принудительного вдоха и максимального принудительного выдоха, измеряется у людей с помощью спирометра.
Весь воздух не может выдыхаться из легких при максимальном принудительном выдохе. Это называется остаточным объемом около 1,0-1,5 л, который не может быть измерен с помощью спирометрии. Объемы, включающие остаточный объем (то есть функциональный остаточный объем около 2,5-3,0 л и общую емкость легких около 6 л), также нельзя измерить с помощью спирометрии. Их измерения требуют специальных методов.
Количество дыхательных циклов в минуту называется частотой дыхания .
Влияние мышечного дыхания на расширение груди . Конкретное действие, называется движением грудной клетки.
Дыхательные мышцы в состоянии покоя: вдыхание слева и выдох справа. Сокращающиеся мышцы показаны красным; расслабляя мышцы синим цветом. Сокращение диафрагмы обычно способствует большей части расширения грудной полости (бледно-голубой). Тем не менее, в то же время межреберные мышцы подтягивают ребра вверх , что также приводит к расширению груди. Расслабление всех этих мышц во время выдоха заставляет грудь и брюшную полость (светло-зеленые) упруго возвращаться в исходное положение.
Принудительное дыхание мышц (вдох и выдох). Цветовая кодировка такая же, как и слева. В дополнение к более сильному и более обширному сокращению диафрагмы, межреберные мышцы помогают вспомогательным мышцам при вдохе чрезмерно перемещать ребра вверх, вызывая большее расширение грудной клетки. Во время выдоха, в дополнение к расслаблению мышц вдоха, мышцы живота активно сокращаются, опуская нижние края ребер вниз, уменьшая объем груди, одновременно вдавливая диафрагму глубоко в грудь.
У млекопитающих вдыхание в покое происходит в основном за счет сокращения диафрагмы, Это мышечная бляшка, которая отделяет грудную клетку от брюшной полости. Когда она сжимается, пластина выравнивается, тем самым увеличивая объем грудной полости. Сокращающаяся диафрагма толкает органы брюшной полости вниз. Тазовое дно препятствует движению органов брюшной полости в этом направлении, в то время как гибкое содержимое живота заставляет брюшную полость выпячиваться вперед и в стороны, поскольку расслабленные мышцы живота не сопротивляются этому движению. Это полностью пассивное вздутие живота (и сокращение во время выдоха) во время нормального дыхания иногда называют «брюшным дыханием», хотя на самом деле это «диафрагмальное дыхание», которое не видно снаружи тела. Млекопитающие используют свои мышцы живота только во время принудительного выдоха, и не используют при любой форме вдоха.
По мере сокращения диафрагмы грудная клетка одновременно увеличивается, подтягивая ребра вверх с помощью межреберных мышц . Все ребра наклонены вниз от заднего к переднему; и самые низкие ребра, за исключением вниз, наклонены наружу от центральной линии. Таким образом, размер грудной клетки может быть увеличен так же, как переднезаднее расстояние с помощью насосного движения.
Увеличение вертикальных размеров грудной полости за счет сужения диафрагмы, а ее горизонтальных размеров за счет подъема предугловой и боковой частей ребер приводит к падению внутригрудного давления. Легкие открываются наружу, и, поскольку они эластичны, они расширяются, заполняя дополнительное пространство. Поток воздуха в легкие происходит через дыхательные пути . У здоровых людей дыхательные пути (начиная от носа или рта и вплоть до микроскопических пузырьков мертвых концов, называемых альвеолами ) всегда открыты, хотя диаметры различных отделов могут изменяться симпатической и парасимпатической нервной системой . Поэтому альвеолярное давление воздуха всегда близко к атмосферному давлению в мире. Градиенты давления, которые заставляют воздух входить и выходить из легких во время дыхания, редко превышают 2–3 кПа.
Во время выдоха диафрагма и межреберные мышцы расслабляются. Это возвращает грудь и живот в положение, определяемое их анатомической эластичностью. Это «центральное положение покоя» грудной клетки и живота, когда легкие содержат свою функциональную остаточную воздушную емкость (светло-голубая область на иллюстрации справа, объем взрослого человека около 2,5-3,0 л. Релаксация выдох занимает вдвое больше времени, чем вдыхание, потому что диафрагма расслабляется пассивно, более мягко, чем активно вдыхание во время вдоха.
