Захватывающий мир легких

Шенгенская зона и внешние границы: легкие и их соседи

Поддерживать хорошие отношения с соседями необходимо, но зачастую не так уж легко. Споры могут вызывать такие моменты, как высота и форма забора, границы участка, кто и когда убирает снег, где и как жарить шашлыки и принимать гостей. То соседи чересчур навязчивые, то, наоборот, необщительные. Здороваются они или нет? Вовремя ли пропалывают сорняки на участке? Короче говоря, все непросто с дорогими соседями.

Биологические системы для правильного функционирования также должны сотрудничать. На каком-то этапе в процессе эволюции пара одноклеточных существ, устав от вечных соседских разногласий, пришла к решению, что многоклеточному организму будет проще справляться с жизненными трудностями. Они заключили партнерское соглашение, и какое-то время все было прекрасно. Но это партнерство недолго оставалось уникальным: другие одноклеточные также скооперировались, в результате чего дрязги и ссоры начались заново. Кооперативы росли, возникли сложные организмы, появились позвоночные существа, в конце концов создался и человек – чем более враждебным и угрожающим был мир вокруг когда-то независимых его обитателей, тем теснее они сплачивались.

Но является ли человек, состоящий из множества систем, единым целым или все-таки он сумма различных составных частей? Действительно ли мы так индивидуальны и неделимы, как нам кажется? Можем ли мы считать себя свободным и автономным организмом? Ни в коем случае. Биологические системы – как физические, так и психические – не являются централизованными унитарными государствами. Да, в них существуют некие общие рамки и правила, но все же в основе лежит сильная федеративная система, составные части которой подлежат лишь ограниченному контролю и управлению. Только когда один из органов выбивается из общего ряда, мы начинаем догадываться, чего стоит вся наша автономия. Кто контролирует печень, почки, поджелудочную железу? Кто обеспечивает бесперебойное дыхание, пока мы спим? Кто решает, когда нам пора сходить в туалет? Что мы знаем о более чем 50 миллиардах белых кровяных телец? Например, вы имеете хоть малейшее представление, чем они заняты на протяжении дня? Знаете ли вы, что каждый вечер все они совершают самоубийство? А кто же обеспечивает пополнение? Не знаете? Вы вообще хоть что-то контролируете?

Я вам советую как врач: расслабьтесь и не терзайте себя вопросами, иначе можно свихнуться. «Я – это другой», – говорил французский поэт Артюр Рембо. Как вы догадываетесь, кончил он плохо. Лучше доверьтесь силе федерализма и региональной автономии. Представьте себе свой организм в виде Евросоюза или другого союза государств с разными регионами. Какими бы «сепаратистами» мы ни были в результате медицинской специализации и как бы мы ни отстаивали исключительную важность «своих» органов, на практике мы все равно никак не обойдемся без целостного, «федеративного» подхода к организму. Здоровье является следствием добрососедства органов: если все тянут канат в одном направлении, нас ждет успех. Если же один или несколько членов откалываются от общей массы, страдать начинают все. Знакомая история, не правда ли?

В силу своей жизненно важной функции снабжения организма кислородом легкие являются весьма значимым фактором, без них не обойтись. Мозг может обходиться без кислорода лишь несколько минут, да и сердце очень быстро перестанет биться, если не будет поступлений горючего от легких. Пожалуй, их можно сравнить с Германией в Европе: они тоже расположены в центре, имеют относительно большой размер, им не приписывают каких-то духовно-моральных качеств, но они незаменимы в хозяйственном плане, играя роль экономического локомотива. Так же стараются поддерживать хорошие отношения со всеми, но по-особому зависят от некоторых ближайших соседей. Костная структура грудной клетки обеспечивает нерушимость внешних границ легких и защищает их от повреждений. Диафрагма играет роль механического насоса, качающего воздух. Сердце поставляет кровь – сырье, подлежащее обогащению кислородом.

Как выглядит внешняя граница? Легкие полностью окружены грудной клеткой, состоящей из ребер, грудного отдела позвоночника и грудины. В ней есть отверстие сверху (маленькое) и отверстие снизу (большое). Нижнее отверстие прикрыто диафрагмой, а верхнее, расположенное выше ключиц, – мышцами шеи, реберной плеврой и соединительной тканью. Внутри этих внешних границ располагается шенгенская зона, для которой характерны тесная кооперация, оживленный обмен между органами и весьма условные внутренние границы. За пределами этой зоны легкие поддерживают дипломатические отношения, например с кишечником или мозгом, которые также представляют собой части неких ограниченных пространств, в частности брюшной полости и черепной коробки. Исключением является «эксклав», состоящий из трахеи, гортани, глотки и носа – они относятся к органам дыхания, но не находятся под защитой грудной клетки. Внутри грудной клетки в свою очередь выделяют три обособленных пространства – это левая и правая плевральные полости, в которых помещаются соответственно левое и правое легкое, и находящееся между ними средостение, или медиастинум, в котором расположены сердце, артерии, вены, нервы и лимфатические сосуды. Между легкими проходит пищевод, ведущий к желудку. Обе плевральные полости и средостение полностью отделены друг от друга. Лишь в средней части легких имеются так называемые ворота, через которые проходят крупные кровеносные сосуды, отходящие от сердца. Размещение обоих легких в изолированных полостях имеет особое значение для дыхания.

Помните конструкторскую проблему, описанную в начале этой главы: как закрепить бесформенные легкие внутри грудной клетки? Прежде чем ознакомить вас с решением, я спрошу: «У вас есть дети? Они демонстрировали вам фокусы с помощью набора юного иллюзиониста? А может, у вас самих был такой набор?» Тогда вы наверняка помните два классических трюка, для выполнения которых не требуется вообще никаких особых навыков. Для первого фокуса надо наклеить на надутый воздушный шарик клейкую ленту, а затем проколоть его иголкой через эту ленту. Шарик не лопнет. Для второго трюка используют два обычных с виду игральных кубика из набора, которые, однако, имеют очень гладкую поверхность. Один кубик лежит на столе, а второй фокусник держит в руке и незаметно смачивает его нижнюю поверхность слюной. После этого он прижимает второй кубик мокрой стороной к первому и поднимает его. Нижний кубик прилипает и «магическим образом» поднимается вместе с верхним. То же самое происходит со стенкой грудной полости и легкими – правда, без всякой магии.

Рис. 1. Посредине между правым и левым легким находится сердце. Идущая вверх трахея и гортань связывают дыхательные пути с ротовой полостью

И стенка брюшной полости, и легкие покрыты гладкой тонкой пленкой, которая именуется плеврой. Один ее слой выстилает костную стенку грудной клетки изнутри, а второй – внешнюю поверхность легкого. Пространство между обоими слоями заполнено небольшим количеством жидкости. Если удалить из этой конструкции воздух, легкое прочно присасывается к стенке грудной полости, но в то же время сохраняет подвижность благодаря плевральной жидкости, которая обеспечивает скольжение слоев плевры относительно друг друга. Такое гениальное решение дает легкому возможность менять форму и автоматически подстраиваться под любое движение грудной клетки во время дыхания. Загвоздка лишь в том, что это соединение основано исключительно на свойствах вакуума и не предусматривает никакого запасного плана. Таким образом, если воздух попадает в пространство между стенкой грудной полости и легкими, они тут же опадают, словно мокрый мешок, – подобное состояние называется «пневмоторакс». Оно возникает достаточно часто при наружных, а иногда и при внутренних повреждениях. Грудная клетка дает хорошую защиту, но, когда на нее воздействует грубая сила, например чрезмерное давление или острый предмет, которым наносят проникающее ранение, защита не срабатывает.

Форма грудной клетки оптимальна с точки зрения устойчивости к давлению. С верхнего ракурса она больше напоминает эллипс, чем окружность, а при виде спереди имеет форму яйца, установленного острым концом вверх. Двенадцать ребер можно сравнить с прутьями клетки, объем которой увеличивается при вдохе и уменьшается при выдохе. Первые семь ребер (начиная сверху) являются «истинными», сзади они имеют подвижное соединение с позвонками посредством суставов, а спереди неподвижно соединяются с грудиной. У «ложных» ребер (с 8-го по 12-е) нет непосредственного соединения с грудиной: их передние концы либо имеют хрящевое соединение с ребрами, расположенными над ними, либо вообще ни к чему не прикрепляются (11-я и 12-я пары). Такая конструкция достаточно устойчива к ударам и давлению извне и в то же время обеспечивает подвижность при дыхании (см. рис. 2). Насколько прочна эта конструкция и какие экстремальные нагрузки она способна выдержать?

Рис. 2. Грудная клетка и диафрагма. Плоская мышца диафрагма имеет куполообразную форму и перекрывает нижнее отверстие грудной клетки, отделяя грудную полость от брюшной

«Профессор Ужас: краш-тесты с трупами!» – с таким заголовком вышла газета Bild в ноябре 1993 года. Что же произошло? Журналистское расследование показало, что ученые Гейдельбергского университета в 1970-80-е годы для изучения нагрузок на кости использовали человеческие трупы, в том числе и детские. Скандал? Но из исследований не делалось никакой тайны. В одном из экспериментов тело мертвого человека усаживали на переднее сиденье автомобиля, который затем на большой скорости врезался в препятствие. После этого тело вскрывалось для фиксации переломов ребер и внутренних повреждений. В другом эксперименте труп укладывался на твердое основание, а на грудную клетку в области грудины оказывалось нарастающее давление, пока кости не ломались. Вам это может показаться сценарием фильма ужасов, но на самом деле речь идет о всем доступных материалах из учебников по биомеханике или механике травматизма, которым уже более 50 лет. За подобными экспериментами скрывается научная логика: если вы хотите узнать, какую нагрузку может выдержать кость, ее надо сгибать, пока она не сломается. И лучше проводить эти опыты на трупах, а не на живых людях. Правда, одновременно возникают вопросы этического характера: допустимы ли такие опыты? Нужны ли они, и если да, то кто вправе дать на них разрешение? Какие цели могут оправдать подобные средства и есть ли вообще место этике в процессе познания? Не самые удобные, но оправданные вопросы.

Какие бы неприятные чувства у вас ни вызывали эти эксперименты, биомеханике вы обязаны очень многим, возможно, даже своей жизнью. Конструктор нашей грудной клетки учел множество обстоятельств, но он не рассчитывал на то, что будет изобретен автомобиль! Именно это изобретение участвует почти во всех случаях повреждения грудной клетки. Более половины всех дорожно-транспортных происшествий заканчивается травмами грудной клетки, а причиной одной трети всех смертей в результате ДТП являются повреждения грудной клетки и органов грудной полости. В начале 1970-х годов на дорогах Германии ежегодно погибало около 21 тысячи человек – непостижимая по нынешним временам цифра (для сравнения: в 2017 году 3177 погибших). Надо было что-то предпринимать, голова и грудная клетка нуждались в дополнительной защите. Но как это сделать? Эксперименты с человеческими трупами показали, что грудная клетка обладает огромной прочностью – она выдерживает давление до 400 килограммов, а чтобы кости начали ломаться, требуется вдавить ее не менее чем на 6 сантиметров. Правда, подобные нагрузки достигаются при ударе о руль даже на относительно невысокой скорости столкновения. Как же укротить эту силу и спасти жизнь водителей?

Результатом исследований стало появление сначала трехточечных ремней безопасности, а затем и подушек безопасности. Это уникальная история успеха биомеханики, потому что названные изобретения позволили сохранить миллионы жизней. Сегодня экспериментаторы работают уже не с трупами, а с манекенами, при конструировании которых были учтены результаты опытов на трупах. Конечно, о подобных вещах не рассказывают в школе, когда проводят классный час на тему «Кем работают мои родители». Но такова медицина, кому-то приходится этим заниматься.

Несмотря на ремни и подушки безопасности, повреждения грудной клетки в результате дорожно-транспортных происшествий – довольно частое явление и в наши дни, при лобовом столкновении на высокой скорости не спасут никакие защитные механизмы. От удара может сломаться одно или несколько ребер. Перелом одного ребра, как правило, неопасен и не требует специального лечения, но травма эта очень болезненная, и для полного выздоровления человеку нужно несколько недель покоя. Сильная боль объясняется повреждением очень чувствительной реберной плевры, которое дает о себе знать при каждом вдохе. Здесь важно хорошее обезболивание, так как щадящее дыхание способно привести к инфекции легких. Перелом сразу нескольких ребер намного опаснее, потому что может нарушиться стабильность грудной клетки, а это в свою очередь приведет к отказу механизма дыхания. Ситуация становится критической, если в результате внешнего повреждения внутрь грудной клетки попадает воздух или если осколки ребра повреждают поверхность легких. При нарушении вакуума между реберной плеврой и легким происходит коллапс легкого, человеку в этом случае грозит смерть от удушья. Врачи скорой помощи могут, введя снаружи трубочку, отсосать воздух и вновь стабилизировать легкое.

Еще более уязвимы два самых слабых места в конструкции грудной клетки – ее верхнее и нижнее отверстия. Здесь особенно велика опасность повреждений от колющего оружия. Вы помните сцену убийства из экранизации романа Агаты Кристи «Убийство в Восточном экспрессе»? Жертва – синьор Кассетти – убит двенадцатью ударами ножа. Хотя Кассетти в момент убийства был оглушен и не мог сопротивляться, сыщик Пуаро при осмотре трупа убеждается, что лишь три удара ножом были смертельными. Это типичная ошибка новичков, которые наносят удар перпендикулярно поверхности груди. Девять из десяти подобных попыток приводят к тому, что нож отскакивает от ребер. Если для большинства пассажиров Восточного экспресса такая дилетантская ошибка простительна, то от полковника Арбэтнота (в исполнении Шона Коннери), имеющего опыт участия в боевых действиях, можно было ожидать более профессиональной работы. Опытные убийцы используют слабые места грудной клетки и наносят удары либо сверху, либо снизу. В результате вероятность успеха возрастает до 50 процентов. Согласитесь, что это сомнительное достижение, но если вы когда-нибудь окажетесь в ситуации, когда вам придется защищать свою жизнь с кинжалом в руке, то, возможно, вспомните эту мрачную статистику.

В промежутках между ребрами находятся мышцы, которые так и называются – межреберные. Вы любите жареные ребрышки (свиные, естественно)? Так вот, съедобными являются как раз эти мышцы. Их волокна пролегают сверху вниз под некоторым углом, причем в разных направлениях: в наружном слое они направлены к центру груди, а во внутреннем – наоборот. Так обеспечивается лучшая защита груди, одновременно у мышц появляется возможность выступать в роли антагонистов по отношению друг к другу при совершении дыхательных движений: наружные межреберные мышцы увеличивают расстояние между ребрами при вдохе, а внутренние сокращают его при выдохе. Доля мышц в общих усилиях, совершаемых при дыхании, составляет всего 20 процентов, а главную работу выполняет диафрагма. Межреберные мышцы играют в дыхании вспомогательную роль в те моменты, когда организм совершает значительные физические усилия. При этом задействуются и другие вспомогательные дыхательные механизмы, например некоторые мышцы шеи и спины. Их можно тренировать с помощью специальных упражнений, и это может спасти жизнь, когда усилий одной только диафрагмы не хватает для дыхания. При тяжелых приступах удушья можно наблюдать очень драматичную картину: больной сидит, вцепившись в стол, и отчаянно хватает ртом воздух, мышцы в области горла у него ритмично пульсируют. В этой борьбе за выживание используются даже мышцы плечевого пояса и шеи. Такая импровизированная «реанимация» позволяет выиграть драгоценное время до прибытия медицинской помощи, однако вспомогательные мышцы быстро устают, их хватает лишь на несколько минут.

Главным мотором дыхания является диафрагма – мощная плоская мышца с сухожильным центром. Это абсолютный чемпион по выносливости. Легкие сами по себе не способны к движениям, они не могут сокращаться или совершать волнообразные движения, подобно кишечнику, они вообще не двигаются. Если посмотреть на грудную клетку на экране рентгеновского аппарата, то вы увидите спокойные и расслабленные легкие. Идиллия была бы полной, если бы не сердце, которое, как юнец на дискотеке, не может устоять на одном месте и постоянно дергается. Легкие, в отличие от него, ведут себя солидно и сдержанно, они лишь позволяют себя двигать. Любые движения легких совершаются пассивно, под влиянием усилий извне, а именно этим и занимается диафрагма, купол которой прикреплен к нижним ребрам и отделяет грудную полость от брюшной. Диафрагма является полновластным хозяином всего дыхательного механизма. Когда она движется, то вместе с ней приходит в движение все тело. Сокращаясь, купол опускается вниз и выходит из-под защиты грудной клетки. При глубоком вдохе диафрагма может опускаться на 10 сантиметров, а легкие следуют за ней, словно под действием поршня насоса. Непроизвольное резкое сокращение проявляется в виде икоты. А когда диафрагма во время приступа смеха сокращается и расслабляется со скоростью пулемета, то все тело сотрясается с такой силой, что становится понятен смысл выражения «помереть со смеху». Диафрагма берет на себя 80 процентов всех усилий, совершаемых при дыхании, – 15 сокращений в минуту, 24 часа в сутки, 365 дней и ночей в год, и так без устали на протяжении всей жизни. Каждое сокращение увеличивает объем легких как минимум на поллитра. За сутки мы вдыхаем и выдыхаем свыше 10 тысяч литров, а к концу жизни эта цифра возрастает до объема супертанкера – 250 миллионов литров воздуха и более. Каждый вдох совершается при участии диафрагмы. Помимо того что диафрагма выводит легкие из состояния комфортной дремы, заставляя их двигаться, она еще и оказывает давление на органы брюшной полости.

Что при этом происходит? Да ничего хорошего. Чтобы компенсировать давление опускающейся диафрагмы, стенка брюшной полости выпячивается вперед, причем довольно заметно, слишком заметно, – мы называем это брюшным дыханием. Задумано очень умно и функционально, вот только выглядит не очень красиво. По крайней мере, есть повод для рекламации из-за халтурно выполненной работы. Для людей обоих полов, озабоченных своей фигурой, каждый глубокий вдох равносилен капитуляции. И ведь все это повторяется по 15 раз в минуту! Есть живот – нет живота, есть живот – нет живота. Так жить нельзя, надо что-то делать!

– Втяните живот, – советует конструктор тела.

– Как втянуть?

– Да вот так! – демонстрирует он.

– А как же тогда дышать?

– С помощью вспомогательных мышц.

– Это как?

– Втягивая живот, расправьте грудь!

Все понятно. Это уже не позирование с целью демонстрации фигуры, а необходимая мера выживания, аварийный механизм дыхания.

– Выглядит неплохо, – выдавливаете вы из себя, – но долго я так не продержусь. Мне не хватает воздуха.

– Вполне достаточно, чтобы добраться от лежака на пляже до воды. А там уже не имеет значения.

Но такое решение вас не устраивает, ведь это какая-то временная мера.

– А другого, более стабильного способа у вас нет?

– Есть. Корсет.

Корсет? Уж больно старомодно. Хотя если даже наши бабушки им пользовались, значит, ничего плохого в нем нет. И действительно, поиски в Google открывают перед вами множество вариантов. К тому же эти штуковины сейчас именуются не корсетами, а джинсами с завышенной талией, «триммерами» для талии, широкими ремнями. И все они придают стройность фигуре! Просто чудо какое-то. Значит, покупаем? Погодите минуточку.

У представительниц женского пола с наступлением половой зрелости меняется механизм дыхания, они переходят от чисто брюшного дыхания к преимущественно грудному. То, что было само собой разумеющимся в детском возрасте, начинает восприниматься как помеха, и втягивание живота превращается в привычку. В чем тут дело? Очевидно, по мере взросления меняется восприятие собственного тела, выпирающий живот кажется неэстетичным и неженственным. Значит, можно решить эту проблему с помощью «триммера»?

Будьте осторожны! Если не учитывать кратковременный и чисто оптический эффект, все эти средства для обретения стройности не просто бесполезны, но даже опасны для здоровья при длительном применении. Наряду со сдавливанием органов при слишком сильном затягивании они существенно затрудняют диафрагмальное дыхание. У женщин, запихивающих себя в такие современные корсеты, потеря объема легких может доходить до 40 процентов. В сочетании с изнурительными фитнес-тренировками подобные «триммеры» при определенных условиях могут представлять подлинную угрозу для жизни, потому что в таком случае дыхание в буквальном смысле не поспевает за нагрузкой. Но даже если речь не идет об экстремальных тренировках, ограничение дыхания ведет к скоплению слизи в тех местах легких, до которых не доходит воздух, а это способствует развитию инфекций. Если вам некомфортно, вспомните, что в вашей жизни были времена, когда брюшное дыхание воспринималось абсолютно нормально и никому не мешало, в первую очередь вам самим. Если хотите сделать свой живот плоским и упругим, добивайтесь этого за счет правильного питания и физических упражнений на развитие выносливости. Тем самым вы будете одновременно тренировать дыхание и диафрагму. Во-первых, диафрагма, как и любая другая мышца тела, реагирует на физическую нагрузку приростом силы и выносливости (у профессиональных спортсменов максимальная частота дыхания может превышать 70 вдохов в минуту). Во-вторых, уменьшение жирового слоя в области живота снижает механическое давление, оказываемое снизу органами брюшной полости на диафрагму. Вообще-то толстый живот может иметь неожиданные долговременные последствия для дыхания: если из-за давления подкожного жира на диафрагму легкие лишены возможности полностью растягиваться, человеку грозят заболевания дыхательных путей. В США сегодня избыточный вес вышел на первое место среди факторов риска развития астмы у детей!

Короче говоря, забудьте про косметические аспекты брюшного дыхания и позаботьтесь о том, чтобы предоставить ему больше простора. Необходимо высвободить место для диафрагмы как для главной дыхательной мышцы. Попробуйте выполнить следующее упражнение: встаньте на колени и отведите таз назад, чтобы живот свободно свисал вниз. Для начала проделайте это без свидетелей. Забудьте о приобретенной за долгие годы привычке втягивать живот, пусть он свисает без помех, и чем ниже, тем лучше. Достал до пола? Ну и бог с ним. Вы похожи на беременную женщину на позднем сроке? Ну и что? А теперь сделайте максимально глубокий вдох через нос и медленно выдохните через рот. Дышите в том темпе, который задают сами легкие. Передайте контроль большой и сильной мышце, неутомимой труженице, которую древние греки называли «френ» (средоточие чувств), так как считали, что в ней живет часть души (поэтому людей с нарушениями психики мы называем шизофрениками). Без диафрагмы невозможно жить, что не подлежит сомнению, ведь если она отказывает, человеку приходится дышать с помощью аппаратуры. Раньше эти «механические легкие» имели громадные размеры и не просто напоминали инструменты для пыток, но и на самом деле причиняли пациентам мучения. Больных (как правило, жертв полиомиелита) запирали в железной клетке, где с помощью машин создавалось пониженное давление. Разреженный воздух помогал расправляться грудной клетке, за счет чего человек мог дышать. Сегодня аппараты искусственной вентиляции легких стали меньше и практичнее, они причиняют меньше неудобств. Но это не отменяет того факта, что жизнь без диафрагмы очень трудна. Так что относитесь к ней с почтением!

Однако при всем уважении к диафрагме надо признать, что вся эта механика вдохов и выдохов в конечном счете бесполезна, если отсутствует потребитель важнейшего сырья, добываемого из воздуха, – кислорода. Таким потребителем является кровь, и здесь в игру вступает сердце, пусть и ненадолго.

Сердце – неприметный орган небольшого размера, расположенный между легкими и теряющийся на их фоне. Оно заключено в прочную оболочку из соединительной и жировой ткани. Состоит из четырех полостей разной величины и выглядит совсем не так, как мы его обычно рисуем. Своей нижней стороной примыкает к диафрагме и послушно следует за ее движениями. Функции сердца преувеличены. Его главная задача заключается всего лишь в механической перекачке бедной кислородом крови (правая половина) в легкие, а затем в дальнейшей транспортировке уже насыщенной кислородом крови по всему организму (левая половина). Сердце – настоящая неженка. Курение переносит хуже, чем легкие. Не является вместилищем души.

Вот, собственно, и все. Или я что-то упустил? Да нет, больше нечего сказать. Хватит и этого!