скачать книгу бесплатно
Захватывающий мир легких
Кай-Михаэль Бе
Как происходит дыхание? Почему нам порой не хватает воздуха и какое отношение имеет к этому маленькая Русалочка? Как наши эмоции влияют на дыхание? Почему мы кашляем, но не чувствуем боли в дыхательных путях? Может ли вырасти новое легкое? Как самый большой орган нашего тела защищается от микробов и вредных веществ. И самое главное: что мы можем предпринять, чтобы этот чудесный орган сохранял свою работоспособность всю жизнь? Обо всем этом увлекательно и захватывающе повествует специалист по легким Кай-Михаэль Бе.
Для широкого круга читателей.
В формате a4.pdf сохранен издательский макет.
Кай-Михаэль Бе
Захватывающий мир легких
Посвящается Хедде, Ханне и Ютте
Один корабль идет на восток,
Второй с тем же ветром – на запад.
И дело не в том, куда дует ветер,
а в том, как поставлены паруса.
Элла Уилер Уилкокс. Ветры судьбы
© 2018 by Wilhelm Heyne Verlag, M?nchen, a division of Verlagsgruppe Random House GmbH, M?nchen, Gennany.
© Перевод. Издание на русском языке. Оформление. ООО «Попурри», 2019
Предисловие
В Германии новое поветрие: до недавнего времени литературой о внутренних органах человека интересовались исключительно медицинские работники, учителя биологии и ипохондрики, а сегодня книги о сердце, коже, простате и кишечнике входят в число бестселлеров. И вот перед вами книга о легких.
Почему именно легкие? Можно ответить предельно кратко: потому… Потому что настала их очередь. Потому что до сих пор про них ничего не писали. Потому что я врач-пульмонолог и легкие – это моя специализация, моя сфера компетенции. Никто же не удивляется, что Мануэль Нойер играет на позиции вратаря, а не нападающего, Леди Гага работает в шоу-бизнесе, а не в области делопроизводства, Йорг Пилава ведет на телевидении развлекательные программы, а не новости. Рано или поздно система подготовки врачей вынуждает их специализироваться, чтобы посвятить свою деятельность одному органу или одной системе организма. Но здесь я не буду рассуждать о том, насколько это правильно: если бы в начале учебы у меня спросили, в какой области мне хотелось бы специализироваться, то легкие – это неприметное парное асимметричное образование, имеющее прочную губчатую структуру, пронизанную хрящевой тканью, – наверняка заняли бы одно из последних мест в перечне моих предпочтений. Вам известен хоть один роман или кинофильм о врачах, в которых главный герой – пульмонолог? В таких культовых телесериалах, как «Надежда Чикаго» и «Скорая помощь», врачи этой специальности вообще отсутствуют.
Моя судьба мало чем отличалась от судьбы большинства однокурсников: как-то так получилось, что мне досталась эта специальность, а соскочить с нее вплоть до квалификационного экзамена не удалось. А потом я просто сжился с ней. Иногда с течением времени возникает нечто вроде любви, и если эта любовь сохраняется, то в лучшем случае врач становится энтузиастом своей специальности, а в худшем – профессиональным идиотом с шорами на глазах, для которого вся медицинская наука ограничивается изображением любимого органа в анатомическом атласе. И с этой позиции его не собьешь. Боли в груди? Это сердце! Одышка? Определенно сердце! Жжение при мочеиспускании? Само собой, сердце!!! А теперь поменяем специализацию врача. Боли в груди? Похоже, нервы. Одышка? Наверняка нервы. Жжение при мочеиспускании? Можно даже не сомневаться – нервы…
Так почему же эта книга о легких? Мой ответ будет субъективным: потому что я считаю легкие самым сложным, интересным, красивым, важным, незаменимым – короче говоря, самым главным органом, первой скрипкой человеческого организма. Потому что практически любое заболевание и любой симптом могут в той или иной степени затрагивать либо, наоборот, развиваться на фоне проблем с дыхательной системой.
Но, помимо моих личных оценок, существует целый ряд поразительных фактов, которые оправдывают столь пристальное внимание к этому органу. Итак, приведу несколько объективных ответов на вопрос, почему данная книга посвящена легким:
• потому что из года в год миллионы людей во всем мире приходят к врачам с жалобами на кашель или одышку;
• потому что воспаление легких – самая распространенная причина смерти среди инфекционных заболеваний; потому что туберкулез – это не реликт из художественной литературы XIX века, а болезнь, до сих пор убивающая огромное количество людей, особенно в развивающихся странах;
• потому что бронхиальная астма – самое распространенное детское хроническое заболевание;
• потому что рак легких – это самое распространенное онкологическое заболевание среди мужчин;
• потому что в ближайшем будущем, по прогнозам, рак легких станет самым часто встречающимся онкологическим заболеванием и среди женщин, а хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) займет третье место среди всех причин смерти;
• потому что в центре нынешней дискуссии о жульничестве с вредными выбросами дизельных двигателей и о влиянии мелкодисперсной пыли на городское население должно быть не экономическое будущее автомобильной индустрии, а долговременные последствия для здоровья легких. И потому что тревожащие цифры показателей загрязнения атмосферы в так называемых новых индустриальных странах неизбежно поставят вопрос о «праве человека на чистый воздух», если мы хотим предотвратить катастрофу в здравоохранении. Уже сегодня миллионы людей умирают из-за загрязнения воздуха – даже без учета жертв курения.
Именно поэтому книга посвящена легким. Вообще-то им необходим пиар, потому что в большинстве стран о них и не вспоминают, если только речь не идет о кампаниях по борьбе с курением. Вы не увидите в пешеходных зонах кричащие о болезнях легких плакаты вроде тех, что рассказывают об инфаркте, диабете, воспалении печени или импотенции. Инициативы, посвященные раннему обнаружению легочных заболеваний, сводятся, как правило, к элементарному совету бросить курить, а их финансирование весьма скудно. Несмотря на миллионы людей, страдающих болезнями легких, пульмонологии отводится явно недостаточное место в исследовательских программах немецких университетов и клиник. В 2012 году в Германии подготовили более 10 тысяч врачей, но среди них было всего 90 пульмонологов – втрое меньше, чем кардиологов, и вдвое меньше, чем специалистов по желудочно-кишечным заболеваниям. Практически любой немецкий семейный врач может дать направление на ЭКГ, а вот простое исследование вентиляционных функций легких, занимающее менее тридцати секунд, предлагается лишь в очень небольшой части медицинских практик.
Легкие не заявляют о себе громко, ведут себя скромно и незаметно. Это командный игрок, предпочитающий не высовываться, хотя при этом ему отводится крайне важная роль. В футболе, скорее всего, они находились бы на позиции полузащитника, от которого во многом зависит как победа, так и поражение, но которого почти не упоминают в отчетах о матче. Такие футболисты пробегают по 10 километров за игру, побеждают в 90 процентах единоборств, но не забивают голов и не отдают результативных передач. Легкие не в состоянии конкурировать со «звездами» среди органов. Это вам не сердце и не мозг, которым отводится роль вместилища души и разума и где разыгрываются такие драмы, как инфаркт или инсульт, симптомы которых наизусть может перечислить практически любой школьник. Всевозможные печальные события и неприятности могут «разбивать сердце», «сидеть в печенках» или заставлять «из кожи лезть», но никак не затрагивают легкие. Легкие не связаны с органами чувств, которые по любому малейшему поводу способны ввергнуть человека в панику. Легкие запросто могут лишиться более одной трети своих функций, а мы этого даже не заметим!
Легкие не чешутся и не болят, они не ломаются, как бедренная кость, и не рвутся, как крестообразная связка. В большинстве случаев легкие ведут себя как тихий и незаметный квартирант, который вроде бы существует, но которого никто не видит и не слышит. Мы не чувствуем легких, в них отсутствуют болевые ощущения. Если образуется злокачественная опухоль, то это происходит незаметно. Боль возникает лишь тогда, когда болезнь выходит за пределы этого органа и затрагивает, к примеру, плевру или грудину.
Легкие находятся не на виду: они прячутся в глубине грудной клетки за панцирем из костей и мышц, и мы их никогда не видим. Поскольку легкие животных практически несъедобны (если не брать в расчет отдельных любителей), большинство людей даже в мясной лавке не могут посмотреть, как они выглядят. На рентгеновском снимке мы видим, как правило, два неясных темных пятна, по форме похожих на разрезанную пополам буханку хлеба (а между ними сияет ослепительно-белое сердце!).
Чем же примечателен орган, который мы не чувствуем и не видим и который тихо и незаметно выполняет свою функцию? Да всем! Благодаря легким мы дышим, они в работе постоянно – от колыбели до могилы. Легкие функционируют в организме недоношенного ребенка, они участвуют в первом крике новорожденного, в гуканье и плаче грудных детей, во всхлипываниях расстроенного подростка, в сбивчивом и хриплом дыхании спортсмена, в стонах и потугах роженицы, в спокойном и ритмичном дыхании спящего, в болезненных спазмах пациента при последнем издыхании.
Ни один другой орган не подвержен в такой степени влиянию и угрозам извне, следствием этого являются его частые заболевания. Как правило, больной поправляется, однако так бывает не всегда. И тогда легочные заболевания сильно отравляют существование пациента и даже угрожают его жизни. Поэтому цель данной книги в том, чтобы в простой и доходчивой форме разъяснить и здоровым и больным, как возникают легочные заболевания, какими могут быть их последствия и, самое главное, как с ними бороться. Уход за этим чудесным органом начинается с профилактики и заканчивается максимально эффективным лечением с целью предотвращения осложнений.
Легкие – это намного больше, чем просто поставщик горючего для выработки энергии, вот почему имеет смысл как следует позаботиться об их благополучии! Здоровые и полностью работоспособные легкие – это важная предпосылка для выполнения организмом своих физических функций. Тот, кому довелось пережить радость (и муки) максимальной нагрузки на легкие в ходе спортивных занятий, смотрит на этот орган совсем другими глазами. А тот, кто с помощью простых, но проверенных веками дыхательных упражнений приводит свое тело в состояние глубокого покоя, склонен считать, что какая-то часть нашей души живет и в легких.
Так что относитесь к этому чуду бережно и внимательно, легкие нуждаются в защите, им требуется поощрение и забота. Об этом и рассказывается в книге. Сделайте глубокий вдох и приступайте к чтению!
1
Основы: архитектура и дизайн
Легкие – удивительный механизм. На минутку попробуйте вообразить себя Творцом. Представьте, что вы сидите за рабочим столом в своем конструкторском бюро и срок сдачи чертежей легких истекает уже в конце недели. И вот вы размышляете, как закрепить этот орган внутри грудной клетки. Задача сложная, и сравнение с другими органами мало что дает. Мозг, например. Он без движения лежит в черепе, словно устрица в раковине, и от него отходит некое подобие корня в виде спинного мозга. А что с печенью и кишечником? Они достаточно бессистемно расположены в брюшной полости и на дне таза. Сверху их ограничивает диафрагма, а спереди – стенка брюшной полости. Почки? Они расположены справа и слева на задней стенке брюшной полости, а снизу от них отходит мочеточник – и все. Мышцы? Они обоими концами прикреплены к костям, а их стабильное положение между точками крепления обеспечивается опять же костями.
Но как быть с легкими? Снаружи они выглядят как некрасивый родственник печени: три доли справа, две доли слева – их что, забыли разделить при рождении? А внутри что? Сплошные хрящи (употреблять их в пищу – все равно что пить денатурат). А что это еще торчит у них посредине? Какая-то гибкая хрящевая трубка длиной 15 сантиметров, похожая на гусиную шею или на шланг от душа. И как прикажете разместить этот губчатый и лишенный костей асимметричный орган, чтобы он был достаточно стабилен, не опадал вниз и не сжимался, но при этом сохранял подвижность и мог при каждом вдохе, совершаемом 15, 20, 30 и даже 60 раз в минуту, выполнять свои функции внутри грудной клетки?
Вы прорабатываете несколько вариантов. Можно открыть грудную клетку сверху, засунуть внутрь легкие и просто положить их на диафрагму. Плохая идея: орган осядет вниз бесформенной массой, его верхние доли будут сдавливать нижние, и тем не достанется в достаточном количестве ни крови, ни воздуха. А если подвесить легкие к гортани, ведь практически так все и выглядит, а иначе зачем этот шланг? Итак, прикрепляем трахею к гортани, чтобы легкие висели на ней, словно картины в национальной галерее. Плохо лишь то, что при каждом вдохе язык будет проваливаться внутрь горла, потому что диафрагма потянет легкие вниз. Это напоминает старый механизм колокольчика у входной двери, который звонит, когда дергают за веревочку: динь-дон, кто дома? А может, каким-то образом приклеить легкие изнутри к стенкам грудной полости? В этом случае снимается давление с диафрагмы и органы гортани тоже не испытывают воздействия. Вот только при каждом расширении грудной клетки наружная поверхность легких будет рваться и через трещины начнет проходить воздух. Короче говоря, все три варианта непригодны.
Но у матери-природы нашлось решение, для нее не бывает безвыходных ситуаций! Природный план представляет собой комбинацию различных механизмов для равномерного распределения давления и тяговых усилий внутри грудной клетки. Это решение позволило создать уникальное «всасывающее устройство» за счет прочного и в то же время мобильного, скользящего соединения поверхности легких с внутренними стенками грудной полости. Таким образом легкие получили прочную внутреннюю основу, которую снаружи защищает грудная клетка, способная противостоять большим физическим усилиям. Эта уникальная конструкция представляет собой заслуживающий пристального внимания «дом для легких»: он обеспечивает условия для работы и отдыха, в нем возбуждение мгновенно сменяется расслаблением, здесь происходит постоянная уборка, удаление мусора, ремонт и перестройка… Здесь имеют место процессы распада, против которых бессилен любой ремонт. Здесь сменяют друг друга борьба, смерть и возрождение. Здесь живет надежда, но нередко и отчаяние. Здесь, как и в любой семье, царит общность интересов, но бывают и проявления коварства, ревности, зависти, конкуренции и недовольства – в семье не без урода. В этом доме всегда сквозняки, потому что дверь постоянно нараспашку. Давайте войдем, оглядимся и удивимся. Если хотите, можете остаться здесь подольше.
Что мы видим? Нечто поразительное! Дыхательные пути человека от начала до конца
Любое начало поражает воображение. Но что касается дыхательных путей, то первым делом надо выяснить, где, собственно, у них начало. Если скажете, что во рту, то не будете одиноки в подобном мнении – так отвечают многие, но это ошибка. Хотя мы нередко используем рот для дыхания, поцелуев или курения, однако анатомически он все же относится к пищеварительному тракту и по своему микроскопическому строению ближе к кишкам, чем к бронхам: его основная функция заключается в приеме пищи, а не в дыхании.
Дыхательные пути начинаются с носа, у которого много общих функциональных и анатомических черт с бронхами. Творец решил, что мы должны дышать преимущественно носом, а не ртом. И у него для этого были веские основания, которые мы подробно рассмотрим в разделе «Какая связь между носом и легкими?». Таким образом, с началом мы разобрались. Что дальше? Давайте проследим за движением молекулы кислорода по дыхательным путям – от начала до конца.
Итак, нос представляет собой начальную часть верхних дыхательных путей, отсюда наша молекула отправляется в путешествие. Она проходит в ноздри, преддверие носа и бугристую поверхность трех носовых раковин, а затем попадает в заднюю часть носовой полости – носоглотку.
Здесь ей важно не потерять ориентацию, поскольку в носоглотке скрещиваются пищеварительный тракт и дыхательные пути, причем в спорных случаях преимущество имеет именно дыхание! В качестве регулировщика движения выступает необычное образование – свисающий вниз язычок мягкого нёба. В этом месте природа окончательно разделяет пути для пищи и воздуха. Пищевод, состоящий из мышц и слизистой оболочки, ведет к желудку. Он расположен в задней части шеи, прилегая непосредственно к позвоночнику. Гортань и ведущие от нее дыхательные пути находятся перед пищеводом. В результате при каждом глотании дыхательные пути плотно перекрываются надгортанником, прикрепленным к задней части языка. Это значит, что, глотая, мы не можем дышать (естественно, и говорить), и наоборот. Попытку сделать и то и другое одновременно природа прерывает приступом кашля или, в худшем случае, удушья. Так что за столом надо молчать! Это вовсе не следствие аскетизма, который протестантизм воспитывал в людях веками, а биологическая целесообразность в полном соответствии с законами дарвинизма: выживает тот, кто ест и помалкивает!
Если бы нашей молекуле воздуха не повезло, в данном месте она могла бы попасть в пищеварительный тракт и лишиться тогда самой интересной части путешествия. Но, к счастью, молекула сворачивает в нужном направлении и через парные голосовые связки, которые тоже относятся к гортани, попадает в трахею.
Отсюда начинаются нижние дыхательные пути, и это самая длинная часть нашего путешествия, пролегающая сквозь бронхи. У бронхов тоже есть свое начало (трахея) и не менее 400 миллионов окончаний – легочных пузырьков, или альвеол. В них заканчивается наш путь.
Чем объясняется такое невообразимо большое количество альвеол? По дороге к ним дыхательные пути постоянно разветвляются и становятся все тоньше и нежнее. Всего встречается 23 разветвления, и каждый раз наша молекула должна решить, куда ей сворачивать – направо или налево. С автострады она попадает сначала на обычные многополосные дороги, потом на однополосные, проселочные и в конце концов на тропинки. Последняя из них после 23-й развилки заканчивается тупиком – альвеолой. Ну разве не удивительно, что в этом путешествии молекуле предоставляется на выбор 400 миллионов парковочных мест?
Правда, альвеола – это строго говоря не стоянка, здесь долго не засидишься. Это скорее пункт оплаты дорожного сбора перед тем, как молекула попадает в кровь – конечную цель своего путешествия, здесь и только здесь, в легочных пузырьках, происходит газообмен между кислородом и двуокисью углерода.
Трахея и бронхи (примерно до 16-го разветвления) выполняют всего-навсего роль трубопроводов, направляющих воздух к сплетению альвеол. Только там молекула кислорода преодолевает тонкий барьер между дыхательной и кровеносной системами и сталкивается с движущейся ей навстречу молекулой углекислого газа, после чего присоединяется к красному кровяному тельцу. С потоком крови она попадает к сердцу, которое, непрерывно сокращаясь, посылает кровь в самые отдаленные части тела. Там кислорода ждут ненасытные производители и потребители энергии, такие как мышцы или мозг.
Окончание дыхательных путей – необъятная вселенная альвеол – представляет собой то место, где таинственным образом стирается граница между внешним миром окружающей среды и внутренним миром организма. Эта точка перехода очень хрупка и уязвима у всех живых и дышащих существ: рептилий, рыб, млекопитающих. Здесь воздух становится плотью, а плоть – воздухом, именно данным процессом поддерживается жизнь. Но в непосредственном воздействии внешнего мира таится и самая большая опасность. Процесс перехода уязвим, однако не беззащитен!
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!
Преображение: развитие и созревание легких. Почему недоношенные дети еще не «маленькие люди»
Девятнадцатого июля 2012 года уважаемое медицинское издание New England Journal of Medicine опубликовало материал под заголовком «Свидетельство роста легкого у взрослого человека». За сухим названием скрывалась сенсация. Что же произошло? Женщине тридцати трех лет, страдавшей от рака, удалили правое легкое. Многочисленные послеоперационные обследования, проводившиеся на протяжении пятнадцати лет, показали, что левое легкое постепенно росло. Поначалу этот факт не казался стоящим внимания, поскольку остатки легких после операции довольно часто увеличиваются в размерах – у них элементарно появляется больше места в грудной клетке. Но в данном случае увеличение размера объяснялось не просто расширением, а именно ростом новой ткани в левом легком. Никогда ранее ничего подобного не наблюдалось.
Этот медицинский отчет представлял собой двойную сенсацию. В первую очередь он опровергал все прежние представления о развитии и росте легких. Ранее считалось не подлежащим сомнению, что легкие развиваются еще в утробе матери и в какой-то степени продолжают это делать до 10-летнего возраста ребенка – к тому моменту количество альвеол достигает максимума. Далее легкие хоть и увеличиваются в размерах (за счет объема грудной клетки), но образование новой легочной ткани окончательно прекращено. Однако тут выяснилось, что легкие могут расти даже у взрослых, что природа умудрилась заново запустить уже завершенную программу развития этого органа. Не здесь ли кроется ключ к лечению легочных заболеваний, последствия которых ранее считались необратимыми? Mo- жет быть, существует возможность вырастить новые легкие? И чем объясняется этот феномен – возможно, все дело в интенсивных дыхательных тренировках после операции? Регенерация поврежденных легких за счет образования новой ткани – мечта любого пульмонолога, и вдруг появляется новый подход к ее осуществлению – через первоначальный код, через программу «Развитие легких»! Ведь если изучить процесс развития легких в утробе матери, можно овладеть нужными инструментами. Знание того, как образуются легкие, дает шанс «построить» их заново, повторно запустить программу и установить над ней медицинский контроль. Как же работает программа развития легких?
С одной стороны, этот процесс, как и беременность в целом, представляет собой гигантский строительный проект, в основе которого лежит некий таинственный код. С другой стороны, это еще и история любви. Она рассказывает о том, как два партнера ищут и находят друг друга и как затем они совместно реализуют свое жизненное предназначение: это долгий и таинственный процесс, полный препятствий, опасностей, противоречий и ошибок. Как и у любой истории любви, у нее есть конец, и он почти всегда счастливый. А иногда и трагический, к сожалению. Кроме того, это история чуда. Партнеры не знакомы и даже не догадываются (по всей видимости) о существовании друг друга, и все же какая-то неведомая сила руководит их действиями, корректирует в случае необходимости направление движения, подталкивает до тех пор, пока они не найдут друг друга и не сольются, обеспечивая дальнейшую жизнь. Это история соединения двух жизненно важных систем – дыхательной и кровеносной. Если не будет пограничной области, где кислород из вдыхаемого воздуха переходит в кровь, жизнь вне материнской утробы окажется невозможной. То, каким образом две системы встречают друг друга, – настоящее чудо, ведь они растут и развиваются порознь. В эмбрионе нет готовых «миниатюрных легких», которым просто надо вырасти за время беременности. Врачи, исследователи, анатомы, физиологи, биологи, философы смотрят на этот процесс и поражаются, а заодно и учатся. С каждым новым экспериментом и наблюдением они все больше понимают, как это происходит, но все меньше почему. Специалистам известны чертежи и конструкторские планы, они уже разглядели в этом микроскопическом мире большинство действующих лиц. Но кто контролирует процесс, кто им руководит? Что является движущей силой? Кто дирижер, а кто хореограф этого многомиллионного балета? Самые лучшие и честные эксперты признаются: не имеем ни малейшего представления. Чудо этой истории любви заключается еще и в том, что, начав следить за ней, оторваться уже невозможно, наблюдатель влюбляется в историю и ощущает счастье. Убедитесь сами: когда вам по-настоящему плохо, не слушайте слезливых песен, а лучше полистайте учебник по эмбриологии. Я не шучу: прочтите что-нибудь о развитии жизни в материнской утробе, а если чтение дается с трудом, просто посмотрите на картинки. Можно даже взять какую-нибудь детскую книгу на эту тему, если таковые существуют. И там вы обнаружите величайшее чудо нашего времени. Я гарантирую, что вы не сможете оторваться, даже если знаете, как будут развиваться события и чем все закончится. Это чтение вызывает зависимость, схожую с тем, как на Рождество мы смотрим по телевизору один и тот же старый фильм и всякий раз он трогает нас до глубины души.
Нравится хеппи-энд? Значит, эта история любви как раз для вас, у нее почти всегда счастливый конец. Дыхательная и кровеносная системы находят друг друга и живут вместе счастливо, пока не умрут.
– И это все?
– В принципе, да.
– Как-то не романтично получается.
– Это биология.
