Механіка дихальних шляхів і функція дихання

Окрім продукування голосу, гортань є клапаном дихальних шляхів. Розширюючи та звужуючи голосову щілину протягом дихального циклу й ініціюючи захисні рефлекси — такі як кашель і ларингоспазм, — гортань бере участь у регуляції потоку повітря та захищає нижні дихальні шляхи.

Definition

Механіка дихальних шляхів на рівні гортані стосується способу, яким голосова щілина та м'язи гортані регулюють потік повітря й опір під час дихання, а також опосередковують захисні рефлекси дихальних шляхів — поряд із функціями гортані у фонації та ковтанні.

Scope

Тема охоплює дихальну функцію гортані: зміни просвіту голосової щілини під час вдиху та видиху, вплив цих змін на опір дихальних шляхів, а також роль гортанних рефлексів у захисті та очищенні дихальних шляхів. Це довідковий опис нормальної фізіології дихальних шляхів на рівні гортані, а не настанова з управління дихальними шляхами чи лікування їх обструкції.

Core questions

• Як змінюється голосова щілина під час вдиху та видиху?
• Як гортань впливає на опір дихальних шляхів?
• Який м'яз відкриває дихальні шляхи і що відбувається в разі його відмови?
• Які захисні рефлекси гортані забезпечують прохідність дихальних шляхів?

Key concepts

• Відведення голосової щілини під час вдиху
• Задній перснечерпакуватий м'яз як єдиний відвідник
• Роль гортані в опорі дихальних шляхів
• Звуження голосової щілини на видиху (гортанне гальмування)
• Кашльовий рефлекс
• Ларингоспазм і рефлекс закриття гортані

Mechanisms

Під час спокійного дихання голосова щілина дещо розширюється на вдиху завдяки відведенню голосових складок задньою перснечерпакуватою м'язом (posterior cricoarytenoid), що знижує опір потоку повітря, і знову звужується на видиху; ці фазові рухи пов'язані з дихальним ритмом і можуть виконувати гальмівну функцію, що забезпечує плавний видих (Brancatisano et al., 1983; Bartlett, 1989). Таким чином, гортань є змінним резистором у дихальних шляхах: оскільки голосова щілина є одним із найвужчих місць верхніх дихальних шляхів, зміна її просвіту суттєво впливає на опір. Задній перснечерпакуватий м'яз є єдиним м'язом, що відкриває голосову щілину, тому його активність необхідна для підтримання прохідності дихальних шляхів під час дихання (Standring, 2020). Гортань також забезпечує захисні реакції — кашльовий рефлекс для виведення стороннього матеріалу та рефлекс закриття гортані (при надмірній виразності — ларингоспазм) для захисту дихальних шляхів від аспірації (Bartlett, 1989).

Clinical relevance

Гортанний контроль потоку повітря та залежність відкриття дихальних шляхів від єдиного м'яза-відвідника пояснюють, чому гортанна патологія або двостороннє пошкодження нерва можуть порушувати дихання. Ця стаття описує нормальну фізіологію дихальних шляхів для довідкових та освітніх цілей і не є підставою для лікування порушень прохідності дихальних шляхів у конкретного пацієнта.

History

Фізіологія дихання тривалий час розглядала верхні дихальні шляхи як пасивний провідник, однак дослідження двадцятого століття показали, що гортань активно модулює потік повітря протягом дихального циклу і суттєво впливає на опір дихальних шляхів — ця концепція була закріплена у фізіологічних оглядах функції гортані (Brancatisano et al., 1983; Bartlett, 1989).

Key figures

• Dudley Bartlett
• Ludwig Engel

Seminal works

• bartlett-1989
• brancatisano-1983

Frequently asked questions

Чи виконує гортань будь-які функції під час нормального дихання?

Так. Голосові складки дещо розходяться під час вдиху і звужуються під час видиху, тому гортань активно бере участь у регуляції потоку повітря і є одним із основних місць опору верхніх дихальних шляхів.

Чому задній перснечерпакуватий м'яз має таке важливе значення?

Він є єдиним м'язом, що відводить (відкриває) голосові складки, тому необхідний для підтримання прохідності дихальних шляхів під час дихання; при двосторонньому паралічі дихальні шляхи можуть критично звузитися.