Дыхательная система. Гортань: строение, топография, функции. Механизм голосообразования

Дыхательная система. Гортань: строение, топография, функции. Механизм голосообразования

План:

 

1. Введение.

анатомия как наука

2. Дыхательная система. 

3. Гортань. 

топография гортани

хрящи гортани 

связки и сочленения гортани 

мышцы гортани 

полость гортани 

функции

4. Физиология органов  речи.

5. Дыхание. 

типы дыхания 

емкость легких

дыхание при речи

6. Голосообразование (фонация).

механизм голосообразования

механизм шепота

сила, высота и тембр голоса

диапазон голоса

регистры голоса

7. Образование звуков  речи (артикуляция).

артикуляция гласных

артикуляция согласных 

8. Заключение.

 

Введение

 

Анатомия как наука. Анатомия человека – наука о строении и  форме человеческого тела и составляющих его органов в связи с их функциями и развитием. Анатомия относится к одному из важнейших  разделов биологических наук – морфологии. В задачи анатомии как науки входят установление и описание формы, строения, положения органов и их взаимоотношений  с учетом возрастных половых и  индивидуальных особенностей. Анатомия изучает также взаимозависимость  строения формы органов и их функций, выявляет закономерности конструкции  тела в целом и составляющих его  частей.

Живой организм человека есть целостная система. Поэтому анатомия изучает организм не как простую  механическую сумму составляющих его  частей, не зависящую от окружающей среды, а как целое, находящееся  в единстве с условиями существования.

В силу обширности материала  и трудности изучения целостного организма последний рассматривается  по системам, мы искусственно расчленяем его на части и изучаем отдельно каждую систему.

2. Дыхательная  система

 

Дыхательная система, systema respiratorium, служит для доставки с вдыхаемым воздухом через легкие кислорода в кровь и выведение (при выдохе) углекислого газа. Для осуществления дыхательного акта требуется приспособление, обеспечивающее течение струи свежего воздуха. В связи с этим, кроме легких, имеются дыхательные пути, а именно: носовая полость и глотка (верхние дыхательные пути), затем гортань, трахея и бронхи (нижние дыхательные пути). Особенностью этих путей является наличие в их стенках неподатливых тканей (костной и хрящевой), благодаря чему стенки не спадаются и воздух, несмотря на резкую смену давления, свободно движется при вдохе и выдохе.

Вдыхаемый воздух через полость  носа (или рта) и глотку проходит в гортань – аппарат голосообразования, который сформировался в процессе эволюции.

 

3. Гортань

 

Человеческая гортань  – это удивительный музыкальный  инструмент, представляющий собой как  бы сочетание духового и струнного  инструментов. Выдыхаемый через гортань  воздух вызывает колебание голосовых  складок, натянутых, как струны, в  результате чего возникает звук. В  отличие от музыкальных инструментов, в гортани изменяется и степень  натяжения «струн», и величина и  форма полости, в которой циркулирует  воздух, что достигается сокращением  мышц ротовой полости, языка, глотки и самой гортани, управляемых  нервной системой. Этим человек отличается от антропоидов, которые совершенно не способны регулировать струю выдыхаемого  воздуха, что необходимо для пения  и речи. Только гиббон в известной  мере способен издавать музыкальные  звуки («гамма гиббона»). Кроме того, у обезьян сильно выражены «голосовые мешки», продолжающиеся под кожу и  служащие резонаторами. У человека они являются рудиментарными образованиями (гортанные желудочки). Понадобились тысячелетия, чтобы путем постепенно усиливаемых модуляций неразвитая гортань обезьяны преобразовалась  в гортань человека и органы рта  постепенно «научились» произносить  один членораздельный звук за другим. Будучи своеобразным музыкальным инструментом, гортань, вместе с тем, построена  по принципу аппарата движения, поэтому  в ней можно различать скелет в виде хрящей, соединения в виде связок и суставов и мышцы, движущие хрящи, вследствие чего меняются величина голосовой щели и степень натяжения  голосовых складок.

 

Топография

 

Гортань, larynx, помещается на уровне IV,V и VI шейных позвонков, тотчас ниже подъязычной кости, на передней стороне шеи, образуя здесь едва заметное (у женщин) и сильно выступающее (у мужчин) через наружные покровы возвышение. Позади нее лежит глотка, с которой гортань находится в непосредственном сообщении при помощи отверстия, называемого входом в гортань,aditus laringis. По бокам гортани проходят крупные кровеносные сосуды шеи, а спереди гортань покрыта мышцами, находящимися ниже подъязычной кости (mm. sternohyoidei, sternothyroidei omohyoidei), шейной фасцией и верхними частями боковых долей щитовидной железы. Внизу гортань переходит в трахею.

 

Хрящи гортани

 

Хрящевой остов гортани  представлен 3 непарными хрящами: щитовидным, перстневидным и надгортанником и 3 парными: черпаловидным, рожковидным  и клиновидным.

Щитовидный хрящ, cartilage thyroidea, (рис 1)самый крупный из хрящей гортани, гиалиновый, состоит из двух пластинок, laminae, кпереди срастающихся под углом. У детей и женщин нет такого угловатого выступа, как у взрослых мужчин (адамово яблоко). На верхнем крае по средней линии имеется вырезка, incisura thyroidea superior. Задний утолщенный край каждой пластинки продолжается в верхний рог, cornu superius, большой, и нижний рог, cornu inferius, более короткий; последний на верхушке изнутри имеет площадку для сочленения с перстневидным хрящом. На наружной поверхности каждой пластинки щитовидного хряща заметна косая линия, linea oblique (место прикрепления m. sternothyroideus m. thyrohyoideus).

Перстневидный хрящ, cartilage cricoidea, (рис 1) гиалиновый, имеет форму перстня, состоящего из широкой пластинки, lamina, сзади и дуги, arcus, - спереди и с боков. На крае пластинки и на ее боковой поверхности имеются суставные площадки для сочленения с черпаловидными и щитовидными хрящами.

рис 1. (вид спереди)

1 – щитоподъязычная связка; 2 – зерновидный хрящ; 3 – срединная  щитоподъязычная связка; 4 – щитоподъязычная  перепонка; 5 – щитовидный хрящ; 6 – перстнещитовидная связка; 7 – перстневидный хрящ; 8 – перстнетрахеальная связка; 9 – кольцевые связки трахеи; 10 – дугообразные трахейные хрящи.

 

Черпаловидные хрящи, cartilagines arytenoideae, (рис 2) имеют прямое отношение к голосовым складкам и мышцам. Они напоминают пирамиды, основания которых, basis, расположены на верхнем крае lamina cricoidea, а верхушки, apex, направлены вверх. Переднебоковая поверхность – самая обширная. В основании находятся два отростка: 1) передний (из эластического хряща) служит местом прикрепления голосовой связки и потому называется голосовым, processus vokalis, и 2) латеральный (из гиалинового хряща) для прикрепления мышц, мышечный отросток, processus muscularis.

В толще plica aryepiglottica находятся рожковидные хрящи, cartilagines corniculatae (на верхушках черпаловидных хрящей) (рис 2), и кпереди от них – клиновидные – cartilagines cuneiforms.

Надгортанный хрящ, epiglottis s. cartilago epiglottica (рис 2,5), представляет собой листовидной формы пластинку эластической хрящевой ткани, поставленную впереди aditus laringis и непосредственно кзади от основания языка. Книзу он суживается, образуя стебелек надгортанника, petiolus epiglottidis. Противоположный широкий конец направлен вверх. Выпукло-вогнутая поверхность, обращенная к гортани, покрыта на всем протяжении слизистой оболочкой; нижний выпуклый участок выстоит назад в полости гортани и носит название tuberculum epiglotticum. Передняя, или вентральная, поверхность, обращенная к языку, свободна от прикрепления связок лишь в верхней части.

 

1 – надгортанный хрящ; 2 – зерновидный хрящ; 3 – щитоподъязычная  связка; 4 – щитоподъязычная перепонка; 5 – щитонадгортанная связка; 6 – рожковидный хрящ; 7 – щитовидный хрящ; 8 – черпаловидный хрящ; 9 перстнещитовидный сустав; 10 – перстневидный хрящ; 11 – перепончатая

Рис 2 (вид сзади) стенка трахеи; 12 – дугообразные трахейные хрящи.

 

Связки и сочленения гортани

 

Хрящи гортани образуют ряд сочленений, обусловливающих их подвижность и, следовательно, изменение натяжения голосовой связки.

Гортань как бы подвешена  к подъязычной кости при помощи растянутой между ней и верхним  краем щитовидного хряща membrana thyrohyoidea, состоящей из непарной связки, lig. thyrohyoideum medianum, и парных связок, ligg. thyrohyoidea lateralia, натянутых между концами больших рогов подъязычной кости и верхними рогами щитовидного хряща, в толще которых прощупывается маленький зерновидный хрящ (рис 2), cartilago triticea. С подъязычной костью связан также и надгортанник, который соединен с ней подъязычно-надгортанной связкой, lig. hyoepiglotticum,(рис 3) и со щитовидным хрящом – щитонадгортанной связкой, lig. thyroepiglotticum. (рис 2)

 

1 – надгортанный хрящ; 2 – щитоподъязычная связка; 3 –  зерновидный хрящ; 4 – подъязычно-надгортанная  связка; 5 – срединная щитоподъязычная  связка; 6 – щитовидный хрящ; 7 –  выступ(адамово яблоко); 8 – перстнещитовидная связка; 9 – перстневидный хрящ; 10 – перстнетрахеальная связка; 11 – дугообразные трахейные хрящи; 12 – кольцевые связки трахеи.

рис 3 (вид сбоку)

Между дугой перстневидного хряща и краем щитовидного  тянется по средней линии крепкая  перстневидно-щитовидная связка, lig. cricothyroideum, (рис 1, 3) состоящая из эластических волокон. Латеральные волокна этой связки, начинаясь от верхнего края перстневидного хряща, уклоняются медиально и соединяются сзади с cartilago arythenoidea; эти пучки вместе с lig. cricothyroideum образуют суживающийся кверху conus elasticus, верхний свободный край которого представляет собой голосовую связку, lig. vocale, которая спереди прикрепляется к углу щитовидного хряща в близком соседстве с такой же связкой противоположной стороны, сзади – к processus vocalis черпаловидного хряща. Складка состоит из эластических волокон желтоватой окраски, которые идут параллельно друг другу. У детей и юношей имеются еще и перекрещивающиеся эластические волокна, которые у взрослых исчезают. Медиальный край голосовой связки заострен и свободен, латерально и книзу связка непосредственно переходит в conus elasticus.

Выше голосовой связки и параллельно ей лежит парная связка преддверия, lig. vestibulare. Она названа так потому, что отграничивает снизу преддверие гортани. Кроме связок, между хрящами гортани имеются сочленения в местах прилегания щитовидного и черпаловидных хрящей к перстневидному.

1. Между нижними рогами  щитовидного и перстневидным  хрящом образуется парный комбинированный  сустав, art. сricothyroidea, с поперечной осью вращения. Щитовидный хрящ в этом суставе движется вперед и назад, удаляясь или приближаясь к черпаловидным хрящам, вследствие чего расположенная между ними голосовая связка, lig. vocale, то натягивается (при наклонении щитовидного хряща вперед), то расслабляется.

2. Между основанием каждого  черпаловидного хряща и перстневидным  имеются парные art. cricoarytenoideae, с вертикальной осью, вокруг которой черпаловидный хрящ вращается в стороны.

Здесь возможны также и  скользящие движения – сближение  и удаление черпаловидных хрящей по отношению друг к другу.

 

Мышцы гортани

 

Мышцы гортани, приводя в  движение хрящи гортани, изменяют ширину ее полости и голосовой щели, ограниченной голосовыми складками, а также напряжение голосовых связок. Поэтому в зависимости  от функции они могут быть разделены  на следующие группы: 1) констрикторы (суживающие полость гортани или  голосовую щель); 2) дилататоры (расширяющие  полость и голосовую щель); 3) мышцы, изменяющие напряжение голосовых связок. Некоторые мышцы могут быть отнесены и той и к другой группе ввиду  их смешанного характера. Все они  построены из исчерченной произвольной мышечной ткани.

К констрикторам относятся:

1) латеральная перстнечерпаловидная  мышца, m. cricoarytenoideus lateralis (рис 4,6), начинается на дуге перстнещитовидного хряща, направляется вверх и назад и прикрепляется к processus muscularis черпаловидного хряща; тянет processus muscularis вперед и вниз, вследствие чего processus vocalis поворачивается медиально, голосовые складки сближаются, и щель между ними суживается (голосовые связки при этом несколько напрягаются);

рис 4 (вид сзади)

1 – язычок; 2 – небная  миндалина; 3 – корень языка; 4 –  надгортанный хрящ; 5 – боковая  складка слизистой оболочки; 6 –  черпалонадгортанная мышца; 7 – поперечная черпаловидная мышца; 8 – щитовидный хрящ; 9 – перстневидный хрящ; 10 – задняя перстнечерпаловидная мышца; 11 – перепончатая стенка трахеи.

 

2) щиточерпаловидная мышца,  m.thyroarytenoideus, - квадратной формы; начинается от верхней поверхности пластинок щитовидного хряща и прикрепляется к processus muscularis черпаловидного; при сокращении мышц той и другой стороны часть полости гортани тотчас выше голосовых складок, region supraglottica, суживается, в то время processus vocalis подтягивается в вентральном направлении, вследствие чего голосовые связки несколько расслабляются;

3) поперечная черпаловидная  мышца(рис 4), m. arytenoideus transverses, - непарная, лежит на дорсальных вогнутых поверхностях черпаловидных хрящей, перебрасываясь с одного на другой; при своем сокращении сближает черпаловидные хрящи и таким образом суживает заднюю часть голосовой щели;

4) косые черпаловидные  мышцы,mm. arytenoidei obliqui, представляют собой пару мышечных пучков, лежащих непосредственно кзади от m. transverses и под острым углом перекрещиваются друг с другом; как продолжение косой мышцы от верхушки черпаловидного хряща начинаются новые мышечные пучки, которые, прикрепляясь к краю надгортанника, образуют m. aryepiglotticus; mm. arytenoidei obliqui и aryepiglottici, сокращаясь одновременно, суживают вход в гортань и преддверие гортани; m. aruepiglotticus оттягивает также надгортанник книзу.

К дилататорам относятся:

1) задняя перстнечерпаловидная  мышца, m. cricoarytenoideus posterior,(рис 6) лежит на дорсальной поверхности пластинки перстневидного хряща и прикрепляется к processus muscularis; при сокращении тянет processus muscularis назад и в медиальную сторону, вследствие чего processus vocalis поворачивается в латеральную сторону и голосовая щель расширяется;

2) щитонадгортанная мышца, m. thyroepiglotticus, лежит сбоку от lig. thyroepiglotticum; начинается от внутренней поверхности пластинки щитовидного хряща, прикрепляется к краю надгортанника, часть ее переходит в plica aryepiglottica; действует как расширитель входа и преддверия гортани.

К группе мышц, изменяющих напряжение голосовых складок, относятся:

1) перстнещитовидная мышца,m. cricothyroideus, начинается от дуги перстневидного хряща и прикрепляется к пластинке щитовидного хряща и к его нижнему рогу. Эта мышца напрягает голосовые связки, так как оттягивает щитовидный хрящ вперед, в результате чего расстояние между щитовидным хрящом и processus vocalis, черпаловидного хряща увеличивается;

2) голосовая мышца, m. vocalis, лежит в толще plica vocalis, тесно прилегая к lig. vocale; волокна ее латерально сливаются с волокнами m. thyroarythenoideus; начинается от нижней части угла щитовидного хряща и, идя назад, прикрепляется к латеральной поверхности processus vocalis; тянет при сокращении processus vocalis кпереди, вследствие чего голосовые связки расслабляются.

M. vocalis и m. thyroarytenoideus расслабляют голосовые связки, а m. cricothyroideus напрягает их, причем все они иннервируются однообразно, но от разных гортанных нервов: расслабляющие – от нижних, напрягающие – от верхних гортанных нервов.

 

рис 5 (фронтальный разрез)

1 – язычок; 2 – корень  языка; 3-5 – подбородочно-язычная  мышца; 4 – надгортанный хрящ; 6 –  подъязычно-надгортанная связка; 7 –  черпалонадгортанная связка; 8 – преддверная складка; 9 – желудочек гортани; 10 – голосовая складка; 11 – щитовидный хрящ; 12 – перстнещитовидная связка; 13 – перстнещитовидный хрящ; 14 – трахея; 15 – дугообразные трахейные хрящи; 16 – пищевод.

 

Полость гортани, cavitas laringis, открывается отверстием – входом в гортань, aditus laringis.Оно ограничено спереди свободным краем надгортанника, сзади – верхушками черпаловидных хрящей вместе со складкой слизистой оболочки между ними, plica interarytenoidea, с боков – складками слизистой оболочки, натянутыми между надгортанником и черпаловидными хрящами, - plicae aryepiglotticae. По бокам последних лежат грушевидные углубления стенки гортани, recessus piriformes.

Сама полость гортани  по форме напоминает песочные часы: в среднем отделе она сужена, кверху и к низу - расширена. Верхний расширенный  отдел полости гортани носит  название преддверие гортани, vestibulum laryngis. Преддверие простирается от входа в гортань до парной складки слизистой оболочки, расположенной на боковой стенке полости и носящей название складки преддверия, plica vestibularis; в толще последней заложена lig. vestibulare. Стенками преддверия являются: спереди – дорсальная поверхность надгортанника, сзади – верхние части черпаловидных хрящей и plica interarytenoidea, с боков – парная эластичная перепонка, протягивающаяся от plica vestibularis до plica aryepiglottica и называемая фиброзно-эластичной мембраной гортани, membrana fibroelastica laryngis.

Наиболее сложно устроен  средний, суженный, отдел полости  гортани – собственно голосовой  аппарат. Он ограничивается от верхнего и нижнего отделов двумя парами складок слизистой оболочки, расположенных  на боковых стенках гортани. Верхняя  складка – это уже упомянутая парная plica vestibularis. Свободные края складок ограничивают непарную, довольно широкую щель преддверия, rima vestibuli. Нижняя складка, голосовая, plica vocalis, выступает в полость больше верхней и содержит в себе голосовую связку, lig. vocale, голосовую мышцу, m. vocalis. Углубление между plica vestibularis и plica vocalis носит название желудочка гортани, ventriculus laryngis.

 

рис 6 (вид сзади)

1 – зерновидный хрящ; 2 – щитоподъязычная связка; 3 –  щитоподъязычная перепонка; 4 – преддверие  гортани; 5 – складка преддверия; 6 – черпаловидный хрящ; 7 – голосовая  складка; 8 – перстнещитовидный сустав; 9 – боковая перстнечерпаловидная мышца; 10 – перстневидный хрящ; 11 – трахея.

 

Между обеими plica vocales образуется сагитально расположенная голосовая щель, rima glottidis. Щель эта – самая узкая часть полости гортани. В ней различают передний большой отдел, расположенный между самими складками и называемый межперепончатой частью, pars intermembranacea, и задний, меньший, расположенный между голосовыми отростками, processus vocales, черпаловидных хрящей, - межхрящевая часть, pars intercartilaginea.

Нижний расширенный отдел  гортани, cavitas infraglottica, постепенно суживается книзу и переходит в трахею.

Функции. 1 – гортань относится  к воздухопроводящим путям и имеет неспадающиеся стенки, зияющий просвет; 2 – в ней продолжается очищение воздуха за счет слизи, движений ресничек эпителия, лимфоидных образований слизистой; 3 – увлажнение воздуха – за счет секрета слизистых желез; 4 – согревание воздуха за счет температуры тела; 5 – гортань является основным органом голосообразования.

4. Физиология органов  речи

 

Периферический речевой  аппарат в функциональном отношении  сравнивается с язычковой органной трубой, которая, как известно, состоит  из 3-х частей: нагнетающего меха; пружинных  язычков, являющихся прерывателем воздушной  струи, поступающей из меха; надставной трубы, служащей резонатором.

Роль нагнетающего меха выполняют  легкие с системой дыхательных мышц и дыхательными путями (бронхами, трахеей). Роль язычкового прерывателя исполняют  истинные голосовые связки. Надставной трубой служат надсвязочная часть гортани, глотка, полость рта и носовая полость.

Соответственно такому делению  речевого аппарата и в речевом  акте можно рассматривать 3 связанные  друг с другом функции:

1)образование воздушной  струи; 

2)голосообразование (фонация);

3)образование звуков речи (артикуляция).

Воздушная струя, необходимая  для образования голоса и звуков речи, возникает в процессе дыхательного акта, именно в фазе вдоха. В связи  с этим описание деятельности речевых  органов целесообразно начинать с процесса дыхания.

 

5. Дыхание

 

Основным значением дыхательного аппарата является осуществление газового обмена, т.е. доставка в ткани организма  кислорода и выведение из них  углекислого газа. Этот обмен совершается  благодаря периодическому обновлению воздуха в легких, которое происходит при попеременном чередовании дыхательных  фаз – вдоха и выдоха.

При вдохе происходит расширение грудной клетки вперед, в стороны, вверх и вниз. Это расширение осуществляется благодаря действию вдыхательных мышц, главным образом наружных межреберных  мышц и диафрагмы.

При расширении грудной клетки происходит также увеличение объема легких, т.к. в силу наличия отрицательного давления в плевральной полости  легкие пассивно следуют за стенками грудной клетки. При этом легочные альвеолы наполняются воздухом, поступающим  из атмосферы через дыхательные  пути.

Для осуществления спокойного вдоха достаточно одного лишь расслабления вдыхательных мышц. Стенки грудной  клетки при этом спадаются, диафрагма  поднимается, а легкие в силу эластичности стенок альвеол уменьшаются в  объеме и выталкивают содержащийся в них воздух через дыхательные  пути наружу. Форсированный (усиленный) выдох происходит при участии выдыхательных мышц, т.е. мышц брюшной стенки и внутренних межреберных мышц.

При обычном спокойном  дыхании вдох и выдох производятся через нос. Приходя через полость  носа, вдыхаемый воздух, благодаря  извилистости носовых ходов и  наличии ворсинок в мерцательном эпителии слизистой оболочки носовой  полости, очищается от пыли и микробов, увлажняется и согревается.

Для обеспечения нормального  носового дыхания необходима свободная  проводимость носовых ходов. При  наличии в носу каких-либо препятствий  для воздушной струи (увеличение носовых раковин, носовые полипы, искривление носовой перегородки, набухлость слизистой оболочки при насморке, аденоидные разращения в носоглотке и др.) дыхание осуществляется через рот. В этом случае защитная функция слизистой оболочки носа выключается, и воздух поступает в нижележащие дыхательные пути и в легкие недостаточно согретым и увлажненным, а также мало очищенным от пылевых частиц и микроорганизмов.

Свободная проходимость носовых  ходов необходима для осуществления  обонятельной функции носа. Мельчайшие частицы пахучих веществ, находящихся  во вдыхаемом воздухе, попадая в  верхние отделы носовой полости, раздражают обонятельные клетки и вызывают обонятельные ощущения. Они играют известную защитную роль, сигнализируя о наличии вредных примесей во вдыхаемом воздухе, и, кроме того, имеют некоторое значение для  оценки пищи и питья.

 

Типы дыхания

 

Различают 3 основных типа дыхания: ключичное, реберное (грудное) и диафрагмальное (брюшное).

При реберном, или грудном, дыхании грудная клетка расширяется  главным образом вперед и в  стороны.

В диафрагмальном дыхании, как  показывает само название, наиболее активное участие принимает диафрагма. Сокращаясь и уплощаясь, она опускается, вследствие чего увеличивается в объеме главным образом нижняя часть грудной клетки; брюшная стенка при этом выпячивается. Чистого процесса дыхания при этом не наблюдается, в частности. При любом его типе в большей или меньшей степени активно действует диафрагма. Поэтому практически можно говорить лишь о преимущественно брюшном или преимущественно ключичном дыхании.

Типы дыхания зависят  от пола. Так, у женщин чаще наблюдается  грудной тип дыхания, у мужчин – грудной тип дыхания; у работников физического труда превалирует  брюшной тип дыхания; у лиц, занятых  канцелярской и вообще сидячей работой, - грудной тип. У детей обычно бывает смешанный тип дыхания, т.е. средний  между грудным и брюшным. Глубокое, или полное, дыхание сочетает в себе все 3 типа дыхания.

В течение одной минуты происходит 16-20 полных дыхательных  движений (вдохов и выдохов). Длительность вдоха почти равна длительности выдоха (отношение времени вдоха  и времени выдоха составляет 1: 1,25).

 

Емкость легких

 

Количество воздуха, вдыхаемое  и выдыхаемое при спокойном дыхании, составляет в среднем около 600смі. Этот объем называют дыхательным  воздухом.

Если сделать наиболее глубокий вдох, то можно ввести в  легкие 1500-1800смі дополнительного  воздуха. При выходе, даже максимальном, легкие не освобождаются полностью  от воздуха. Воздух оставшийся в легких даже после усиленного выдоха, называют остаточным. Объем его равен 100-1500смі. При обычном, спокойном выдохе в легких кроме остаточного воздуха содержится еще так называемый резервный воздух, который выдыхается только при максимальном выдохе. Объем резервного воздуха составляет 1500-1800смі. Таким образом, после глубокого вдоха человек может при максимальном выдохе вывести из легких в среднем около 3500-4000смі. Этот объем воздуха, состоящий из дыхательного, дополнительного и резервного воздуха, носит название жизненной емкости легких.

 

Дыхание при речи

 

Во время речи органы дыхания, продолжая выполнять свою основную биологическую функцию газообмена, осуществляют одновременно голосообразующую и артикулярную функции.

Дыхание при речи, или  так называемое речевое дыхание, по сравнению с обычным спокойным  дыханием имеет существенные отличия, обусловленные особыми требованиями, предъявляемыми к дыхательному акту во время речи.

Как известно, речь образуется в фазе выдоха. Для слитного произношения целых смысловых отрезков (фраз, синтагм), облегчающего восприятие связной  речи, необходим удлиненный выдох. Вдох же , напротив, должен быть как можно более коротким, чтобы сократить обусловленные им паузы между отрезками речи.

При обычном дыхании число  дыхательных движений, т.е. циклов, составляет 16-20 в минуту, а на один цикл соответственно приходится 3-4 секунды. Во время речи число дыхательных движений уменьшается  вдвое и составляет 8-10 в минуту. Следовательно, на каждый дыхательный  цикл отводится вдвое больше времени. Эта вторая особенность речевого дыхания.

Для того чтобы обеспечить длительный выдох, необходим больший, чем при обычном дыхании, запас  воздуха. Объем выдыхаемого воздуха  достигает при речи 1000-1500смі вместо 500смі при обычном дыхании. Увеличение объема воздуха, используемого при  речи, достигается введением дополнительного воздуха посредством более глубокого вдоха, а также путем расходования части резервного воздуха. Необходимость быстрого и глубокого вдоха обуславливает третью особенность речевого дыхания, которая заключается в том, что вдох производится главным образом через рот, а не через нос, как при обычном дыхании, т.к. быстрому и глубокому вдоху через нос препятствует узость носовых ходов.

Четвертой особенностью речевого дыхания является то, что выдох  во время речи осуществляется при  активном участии выдыхательных  мышц. Это оказывается необходимым  для того, чтобы, во-первых, обеспечить более глубокий выдох и, во-вторых, чтобы образовалось достаточное  давление воздушной струи, без чего невозможна звучная речь.

Нормальное речевое дыхание  вырабатывается у ребенка одновременно с развитием речи. У детей, лишенных слуха и не обученных речи (глухонемых), нередко наблюдается дефекты  речевого дыхания: либо чрезмерное наполнение легких воздухом, либо, наоборот, недостаточно глубокий вдох, а также неэкономное  расходования воздуха при речи.

6. Голосообразование  (фонация)

 

Механизм голосообразования

 

При обычном дыхании голосовая  щель широко раскрыта и имеет форму  равнобедренного треугольника, основание  которого обращено кзади (к черпаловидным  хрящам), а вершина – кпереди (к  щитовидному хрящу). Вдыхаемый и  выдыхаемый воздух при этом беззвучно  проходит через широкую голосовую  щель.

При фонации истинные голосовые  связки находятся в сомкнутом  состоянии. Струя выдыхаемого воздуха, прорываясь через сомкнутые голосовые  связки, несколько раздвигает их в  сторону. В силу своей упругости, а также под действием мышц, суживающих голосовую щель, связки возвращаются в исходное, т.е. срединное  положение, с тем, чтобы в силу продолжающегося давления выдыхаемой воздушной струи снова раздвинуться в стороны, и т.д. таким образом, при фонации происходят колебания  голосовых связок. Эти колебания  совершаются в поперечном, а не продольном направлении, т.е. связки перемещаются кнутри и кнаружи, а не кверху и книзу.

В результате колебания голосовых  связок движение струи воздуха, текущей  по трахее под давлением, превращается над голосовыми связками в колебания  частиц воздуха. Эти колебания, передаваясь  в окружающую среду, воспринимаются слуховым органом как звук голоса.

При каждом расхождении голосовых  связок во время их колебаний при  фонации прорывается очень небольшое  количество воздуха. Поэтому давление поступающей в окружающую среду  звуковой волны ничтожно по сравнению  с давлением свободно выдыхаемой воздушной среды.

 

Механизм шепота

 

Если во время звукопроизнесения смыкание голосовых складок происходит без участия поперечной черпаловидной мышцы, то голосовые складки смыкаются не на всем своем протяжении: в задней части между ними остается щель в форме маленького равностороннего треугольника, через которую проходит выдыхаемая струя воздуха.

Голосовые складки при  этом не колеблются, но трение струи  воздуха о края треугольной щели вызывает шум, который воспринимается в виде шепота. Следует отметить, что, в отличие от обычной голосовой  речи, шепотное произнесение может  осуществляться не только на входе, но и на выходе.

 

Сила, высота и  тембр голоса

 

Как и звуки другого  происхождения, голос обладает силой, высотой и тембром.

Сила голоса зависит в  основном от амплитуды (размаха) колебаний  голосовых связок, которая определяется величиной воздушного давления, т.е. силой выдоха. При большем наполнении легких воздухом и при большей  интенсивности выдыхания получается и более громкий голос. Однако во всех случаях голос, возникающий  в гортани, относительно слаб. Значительное влияние на силу голоса оказывают  резонаторные полости надставной трубы (глотка, полость рта, носовая полость), которые являются усилителями голоса.

Высота голоса зависит  от частоты колебаний голосовых  связок, которая, в свою очередь, находится  в зависимости от длины, толщины  и напряжения голосовых связок. Чем  длиннее голосовые связки, чем  они толще и чем меньше напряжены, тем ниже звук голоса. Изменение  высоты голоса обеспечивается работой  мышечного аппарата гортани. При  произнесении (или пении) низких звуков натяжение голосовых связок не велико (натягивающая голосовую связку перстнещитовидная мышца не работает); активна голосовая (щиточерпаловидная) мышца, которая при своем сокращении становится толще и тем самым увеличивает толщину голосовой связки. Повышение звука достигается увеличением натяжения голосовых связок посредством сокращения перстнещитовидной мышцы. Этот механизм действует, однако, лишь до известного предела. После максимального сокращения перстнещитовидной мышцы дальнейшее увеличение голосовых связок невозможно. Тогда начинает действовать другой механизм – укорочение колеблющейся части голосовых связок. Это достигается посредством сокращения поперечной мышцы, которая плотно прижимает черпаловидные хрящи друг к другу, вследствие чего задние концы голосовых связок лишаются возможности колебаться. Колеблется только передняя часть голосовых связок, которые, укоротившись, как прижатые пальцем струны скрипки, начинают издавать более высокий звук. Для дальнейшего повышения голоса вновь начинает усиливаться натяжение уже укороченных голосовых связок. Когда же наступает предел натяжению и укорочению колеблющихся отрезков голосовых связок, вступает в действие механизм фальцета.