Трахея ( мн. ч .: tracheae или tracheas), также известная как дыхательное горло, представляет собой хрящевую трубку, которая соединяет гортань с бронхами легких , обеспечивая прохождение воздуха , и поэтому присутствует почти во всех легких животных . Трахея простирается от гортани и разветвляется на два главных бронха. В верхней части трахеи перстневидный хрящ прикрепляет ее к гортани. Трахея образована рядом подковообразных колец, соединенных вместе вертикально лежащими связками и трахеальной мышцей на их концах. Надгортанник закрывает отверстие в гортань во время глотания.
Трахея начинает формироваться на втором месяце развития эмбриона, со временем становясь длиннее и более фиксированной в своем положении. Это эпителий, выстланный столбчатыми клетками , имеющими волосовидные расширения, называемые ресничками , с разбросанными бокаловидными клетками , которые вырабатывают защитные муцины . Трахея может быть поражена воспалением или инфекцией, обычно в результате вирусного заболевания, поражающего другие части дыхательных путей , такие как гортань и бронхи, называемого крупом , что может привести к кашлю. Инфекция бактериями обычно поражает только трахею и может вызвать сужение или даже обструкцию. Будучи основной частью дыхательных путей, при закупорке трахея препятствует попаданию воздуха в легкие, поэтому может потребоваться трахеостомия, если трахея закупорена. Кроме того, во время операции, если требуется искусственная вентиляция легких , когда человек находится под действием седативного средства, в трахею вставляется трубка , что называется интубацией .
Слово трахея используется для обозначения совершенно иного органа у беспозвоночных , чем у позвоночных . У насекомых открытая дыхательная система, состоящая из дыхалец , трахей и трахеол для транспортировки метаболических газов к тканям и из них.
Внутренний диаметр трахеи взрослого человека составляет около 1,5–2 сантиметров ( от 1 ⁄ 2 до 3 ⁄ 4 дюйма), а длина — около 10–11 см (от 4 до 4+1 ⁄ 4 дюйма), шире у мужчин, чем у женщин. [2] Трахея начинается у нижнего края перстневидного хряща гортани [3] на уровне шестого шейного позвонка (C6) [2] и заканчивается в карине, точке, где трахея разветвляется на левый и правый главные бронхи., [2] на уровне четвертого грудного позвонка (T4), [2] хотя его положение может меняться при дыхании . [3] Трахея окружена 16–20 кольцами гиалинового хряща ; эти «кольца» имеют высоту 4 миллиметра у взрослого человека, неполные и С-образные. [2] Связки соединяют кольца. [3] Трахеальная мышца соединяет концы неполных колец и проходит вдоль задней стенки трахеи. [3] Кроме того, адвентиция, которая является внешним слоем соединительной ткани, окружающим гиалиновый хрящ, способствует способности трахеи сгибаться и растягиваться при движении. [4]
Хотя трахея является срединной структурой, она может быть смещена вправо дугой аорты. [5]
Трахея проходит по своему пути мимо многих структур шеи и грудной клетки ( торакса ).
Впереди верхней части трахеи лежит соединительная ткань и кожа. [2] Несколько других структур проходят над трахеей или располагаются на ней; яремная дуга , которая соединяет две передние яремные вены , располагается перед верхней частью трахеи. Грудино-подъязычная и грудино-щитовидная мышцы тянутся вдоль ее длины. Щитовидная железа также тянется поперек верхней части трахеи, при этом перешеек покрывает второе-четвертое кольца, а доли простираются до уровня пятого или шестого хряща. [2] Кровеносные сосуды щитовидной железы покоятся на трахее рядом с перешейком; верхние щитовидные артерии соединяются чуть выше нее, а нижние щитовидные вены — под ней. [2] Впереди нижней части трахеи лежит рукоятка грудины , остатки тимуса у взрослых. Спереди слева лежат крупные кровеносные сосуды дуга аорты и ее ветви левая общая сонная артерия и плечеголовной ствол ; и левая плечеголовная вена . Глубокое сердечное сплетение и лимфатические узлы также расположены спереди нижней части трахеи. [2]
За трахеей, по всей ее длине, располагается пищевод , за которым следуют соединительная ткань и позвоночник . [2] По бокам от него проходят сонные артерии и нижние щитовидные артерии; а по бокам на его задней поверхности проходят возвратные гортанные нервы в верхней части трахеи и блуждающие нервы в нижней части трахеи. [2]
Трахеальная мышца сокращается во время кашля , уменьшая размер просвета трахеи . [3]
Верхняя часть трахеи получает и отводит кровь через нижние щитовидные артерии и вены; [2] нижняя часть трахеи получает кровь из бронхиальных артерий. [3] Артерии, которые снабжают трахею, делают это через небольшие ветви, которые снабжают трахею с боков. Когда ветви приближаются к стенке трахеи, они разделяются на нижние и верхние ветви, которые соединяются с ветвями артерий выше и ниже; они затем разделяются на ветви, которые снабжают переднюю и заднюю части трахеи. [3] Нижние щитовидные артерии возникают чуть ниже перешейка щитовидной железы, который находится наверху трахеи. Эти артерии соединяются ( анастамозы ) с восходящими ветвями бронхиальных артерий , которые являются прямыми ветвями аорты , чтобы снабжать кровью трахею. [2] Лимфатические сосуды трахеи впадают в претрахеальные лимфатические узлы , которые лежат перед трахеей, и паратрахеальные лимфатические узлы , которые лежат рядом с ней. [2]
На четвертой неделе развития человеческого эмбриона по мере роста дыхательной почки трахея отделяется от передней кишки посредством образования гребней, которые в конечном итоге отделяют трахею от пищевода, трахеопищеводной перегородки . Это отделяет будущую трахею от пищевода и делит переднюю кишечную трубку на гортанно-трахеальную трубку. [6] К началу пятой недели левый и правый главные бронхи начинают формироваться, первоначально как почки на терминальном конце трахеи. [6]
Трахея не превышает 4 мм в диаметре в течение первого года жизни, расширяясь до взрослого диаметра около 2 см к концу детства. [2] [3] Трахея у детей более круглая и более вертикальная по сравнению со взрослыми, [3] больше варьируется по размеру, а также больше варьируется по своему положению по отношению к окружающим структурам. [2]
Трахея выстлана слоем перемежающихся слоев столбчатых клеток с ресничками . [3] Эпителий содержит бокаловидные клетки , которые являются железистыми столбчатыми клетками, которые вырабатывают муцины , основной компонент слизи . Слизь помогает увлажнять и защищать дыхательные пути. [7] Слизь выстилает реснитчатые клетки трахеи , чтобы улавливать вдыхаемые инородные частицы, которые затем реснички переносят вверх по направлению к гортани, а затем к глотке, где они могут быть либо проглочены в желудок , либо выведены в виде мокроты . Этот механизм самоочищения называется мукоцилиарным клиренсом . [8]
Трахея окружена 16-20 кольцами гиалинового хряща; эти «кольца» неполные и имеют форму буквы С. [2] Два или более хрящей часто соединяются, частично или полностью, и иногда они раздваиваются на своих концах. Кольца, как правило, очень эластичны, но с возрастом они могут кальцинироваться .
Основная функция трахеи — транспортировка воздуха в легкие и из легких. Она также помогает согревать, увлажнять и фильтровать воздух перед тем, как он попадет в легкие.
Трахея состоит из колец хряща, которые помогают ей оставаться открытой и не дают ей спадаться. Внутренняя часть трахеи выстлана слизистой оболочкой, которая вырабатывает слизь, помогающую улавливать грязь и частицы пыли. Реснички, которые представляют собой крошечные волоски, выстилающие слизистую оболочку, помогают перемещать слизь и захваченные частицы вверх и наружу из трахеи.
Воспаление трахеи известно как трахеит , обычно из-за инфекции. Обычно оно вызывается вирусными инфекциями , [9] при этом бактериальные инфекции встречаются почти исключительно у детей. [10] Чаще всего инфекции возникают при воспалении других частей дыхательных путей, таких как гортань и бронхи, известном как круп , [10] [9] однако бактериальные инфекции могут также поражать только трахею, хотя они часто связаны с недавней вирусной инфекцией. [9] Вирусы, вызывающие круп, обычно являются вирусами парагриппа 1–3, при этом вирусы гриппа A и B также вызывают круп, но обычно вызывают более серьезные инфекции; бактерии также могут вызывать круп и включают Staphylococcus aureus , Haemophilus influenzae , Streptococcus pneumoniae и Moraxella catarrhalis . [9] Причинами бактериальной инфекции трахеи чаще всего являются Staphylococcus aureus и Streptococcus pneumoniae . [11] У пациентов, находящихся в больнице, дополнительными бактериями, которые могут вызвать трахеит, являются Escherichia coli , Klebsiella pneumoniae и Pseudomonas aeruginosa . [9]
У человека, страдающего трахеитом, могут начаться симптомы, указывающие на инфекцию верхних дыхательных путей, такие как кашель, боль в горле или симптомы ожога, такие как насморк . Может развиться лихорадка, а у больного ребенка может развиться затрудненное дыхание и сепсис . [9] [10] Отек дыхательных путей может вызвать сужение дыхательных путей, вызывая хриплый звук дыхания, называемый стридором , или даже вызвать полную закупорку. [10] До 80% людей, страдающих бактериальным трахеитом, нуждаются в использовании искусственной вентиляции легких , а лечение может включать эндоскопию с целью получения микробиологических образцов для выращивания и определения чувствительности , а также удаление любых мертвых тканей, связанных с инфекцией. Лечение в таких ситуациях обычно включает антибиотики . [10]
Трахея может быть сужена или сжата , обычно в результате увеличения близлежащих лимфатических узлов; рака трахеи или близлежащих структур; большого зоба щитовидной железы ; или редко в результате других процессов, таких как необычно опухшие кровеносные сосуды . [12] Рубцевание от трахеобронхиальной травмы или интубации; или воспаление, связанное с гранулематозом с полиангиитом, также может вызвать сужение трахеи ( стеноз трахеи ). [12] Обструкция неизменно вызывает резкий звук дыхания, известный как стридор . [12] Камера, вставленная через рот в трахею, называемая бронхоскопией , может быть выполнена для исследования причины обструкции. [12] Управление обструкцией зависит от причины. Обструкция, вызванная злокачественной опухолью, может быть устранена с помощью хирургического вмешательства, химиотерапии или радиотерапии . [12] Стент может быть вставлен поверх обструкции. Доброкачественные новообразования, такие как сужения, возникающие в результате рубцевания, скорее всего, будут удалены хирургическим путем. [12]
Одной из причин сужения является трахеомаляция , которая представляет собой тенденцию к спадению трахеи при повышенном внешнем давлении, например, когда поток воздуха увеличивается во время вдоха или выдоха из-за сниженной податливости . [13] Это может быть вызвано врожденными причинами или вещами, которые развиваются после рождения, такими как сдавление близлежащими массами или отеком, или травмой. [13] Врожденная трахеомаляция может возникать сама по себе или в сочетании с другими аномалиями, такими как бронхомаляция или ларингомаляция , а также аномальными соединениями между трахеей и пищеводом и другими. [13] Врожденная трахеомаляция часто улучшается без специального вмешательства; при необходимости вмешательства могут включать бета-агонисты и мускариновые агонисты , которые повышают тонус гладких мышц, окружающих трахею; вентиляцию с положительным давлением или хирургическое вмешательство, которое может включать установку стента или удаление пораженной части трахеи. [13] У собак, особенно миниатюрных и игрушечных , трахеомаляция , а также бронхомаляция [14] могут привести к коллапсу трахеи , который часто проявляется кашлем, похожим на гогот у гуся. [15]
Трахея может быть повреждена в результате травмы, например, в результате дорожно-транспортного происшествия, или преднамеренно другим человеком, который намеренно наносит ущерб, например, как это практикуется в некоторых боевых искусствах . [16]
Трахеальная интубация относится к введению трубки в трахею. [17] Эта процедура обычно выполняется во время операции , чтобы гарантировать, что человек получает достаточно кислорода при седации. Катетер подключен к аппарату, который контролирует поток воздуха, оксигенацию и несколько других показателей. Это часто является одной из обязанностей анестезиолога во время операции.
В экстренных случаях или когда интубация трахеи считается невозможной, часто выполняется трахеотомия , чтобы вставить трубку для вентиляции, обычно когда это необходимо для определенных типов хирургических операций, чтобы дыхательные пути могли быть открыты. Обеспечение отверстия через трахеотомию называется трахеостомией . [ 18] Другой метод процедуры может быть выполнен в экстренной ситуации, и это крикотиротомия . [19]
Агенезия трахеи [20] — редкий врожденный дефект , при котором трахея не развивается. Дефект обычно фатален, хотя иногда хирургическое вмешательство оказывается успешным.
Трахеопищеводный свищ — это врожденный дефект, при котором трахея и пищевод ненормально соединены ( свищ ). Это происходит из-за аномалий разделения между трахеей и пищеводом во время развития. [6] Это происходит примерно у 1 из 3000 родов, и наиболее распространенной аномалией является разделение верхнего и нижнего концов пищевода, при этом верхний конец заканчивается закрытым мешком. [6] С этим могут быть связаны и другие аномалии, включая сердечные аномалии или синдром VACTERL . [6] Такие свищи могут быть обнаружены до рождения ребенка из-за избытка амниотической жидкости ; после рождения они часто связаны с пневмонитом и пневмонией из-за аспирации пищевого содержимого. [6] Врожденные свищи часто лечатся хирургическим путем. [12] У взрослых свищи могут возникать из-за эрозии трахеи от близлежащих злокачественных опухолей, которые поражают как трахею, так и пищевод. Первоначально это часто приводит к кашлю от проглоченного содержимого пищевода, которое аспирируется через трахею, часто прогрессируя до фатальной пневмонии; редко бывает излечивающее лечение. [12] Трахео -пищеводная пункция — это хирургически созданное отверстие между трахеей и пищеводом у человека, у которого удалена гортань. Воздух перемещается вверх от хирургического соединения к верхнему отделу пищевода и глотке, создавая вибрации, которые создают звук, который может использоваться для речи. Целью пункции является восстановление способности человека говорить после удаления голосовых связок. [21]
Иногда в качестве анатомической вариации одно или несколько колец трахеи формируются как полные кольца, а не как кольца в форме подковы. Эти кольца O меньше обычных колец C-образной формы и могут вызывать сужение ( стеноз ) трахеи, что приводит к затруднению дыхания. Операция, называемая скользящей трахеопластикой, может раскрыть кольца и соединить их снова как более широкие кольца, сокращая длину трахеи. [22] Скользящая трахеопластика считается лучшим вариантом при лечении стеноза трахеи. [23]
Синдром Мунье-Куна — редкое врожденное заболевание, при котором наблюдается аномально увеличенная трахея, характеризующаяся отсутствием эластичных волокон, истончением гладких мышц и тенденцией к рецидивирующим инфекциям дыхательных путей. [24]
С 2008 года операции экспериментально заменяли трахеи, выращенными из стволовых клеток , или синтетическими заменителями, однако это считается экспериментальным и не имеет стандартизированного метода. [25] Трудности с обеспечением адекватного кровоснабжения замененной трахеи считаются серьезной проблемой для любой замены. Кроме того, не было найдено никаких доказательств в поддержку размещения стволовых клеток, взятых из костного мозга , на трахее в качестве способа стимуляции регенерации тканей, и такой метод остается гипотетическим. [25]
В январе 2021 года хирурги больницы Mount Sinai в Нью-Йорке провели первую полную трансплантацию трахеи. 18-часовая процедура включала забор трахеи у донора и имплантацию ее пациенту, соединив многочисленные вены и артерии для обеспечения достаточного притока крови к органу. [26]
Если допустить вариации в длине шеи, то трахея у других млекопитающих в целом похожа на человеческую. В целом она также похожа на трахею рептилий . [27]
У птиц трахея идет от глотки до сиринкса , от которого расходятся первичные бронхи. У лебедей необычно удлиненная трахея, часть которой свернута под грудиной; это может действовать как резонатор для усиления звука. У некоторых птиц кольца трахеи полные и могут даже быть окостеневшими . [27]
У амфибий трахея обычно чрезвычайно короткая и ведет прямо в легкие, без четких первичных бронхов. Однако более длинная трахея встречается у некоторых длинношеих саламандр и у безногих земноводных . Хотя на трахее амфибий есть нерегулярные хрящевые узелки, они не образуют колец, которые встречаются у амниот . [27]
Единственными позвоночными , имеющими легкие, но не имеющими трахеи, являются двоякодышащие рыбы и полиптерусы , у которых легкие выходят непосредственно из глотки. [27]
Слово трахея используется для определения совершенно другого органа у беспозвоночных , чем у позвоночных. Насекомые имеют открытую дыхательную систему, состоящую из дыхалец, трахей и трахеол для транспортировки метаболических газов в ткани и из тканей. [ 28] Распределение дыхалец может сильно различаться среди многих отрядов насекомых , но в целом каждый сегмент тела может иметь только одну пару дыхалец, каждое из которых соединяется с атриумом и имеет относительно большую трахеальную трубку позади себя. Трахеи представляют собой инвагинации кутикулярного экзоскелета , которые разветвляются ( анастомозируют ) по всему телу с диаметрами от нескольких микрометров до 0,8 мм. Диффузия кислорода и углекислого газа происходит через стенки самых маленьких трубок, называемых трахеолами, которые проникают в ткани и даже вдавливают отдельные клетки. [29] Газ может проводиться через дыхательную систему посредством активной вентиляции или пассивной диффузии. В отличие от позвоночных, насекомые обычно не переносят кислород в своей гемолимфе . [30] Это один из факторов, который может ограничивать их размер.
Трахеальная трубка может содержать гребневидные окружные кольца тенидий в различных геометриях, таких как петли или спирали . Тенидии обеспечивают прочность и гибкость трахеи. В голове, грудной клетке или брюшке трахеи также могут быть соединены с воздушными мешками. Многие насекомые, такие как кузнечики и пчелы , которые активно качают воздушные мешки в брюшке, способны контролировать поток воздуха через свое тело. У некоторых водных насекомых трахеи обмениваются газом через стенку тела напрямую, в форме жабр , или функционируют по существу как обычно, через пластрон . Обратите внимание, что, несмотря на то, что они внутренние, трахеи членистоногих выстланы кутикулярной тканью и сбрасываются во время линьки ( экдизиса ). [29]
_histology_cross-section.png/1280px-Trachea_(mammal)_histology_cross-section.png)
_histology_cross-section_low_mag.png/1280px-Trachea_(mammal)_histology_cross-section_low_mag.png)
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )