Анатомические особенности и функции гортани

Автор статьи

Галактионова Светлана

Врач-терапевт, отделение Красные Ворота.

Статья проверена

Ирада Гусейнова

Главный редактор портала.

Функции гортани, представляющей собой полый орган, соединяющий гортаноглотку (вверху) с трахеей (внизу), не сводятся только к обеспечению доступа воздуха к нижним дыхательным путям. Строение гортани человека позволяет говорить с эмоциональными оттенками, громко и тихо, петь, создавая звуки разной высоты и мощности. Но главная задача этого органа – защита лёгких от попадания инородных тел, для чего природой предусмотрен рефлекторный механизм гортанных сокращений и кашля.

Функции и биологические возможности

Функционально гортань человека – это орган, решающий сразу несколько задач, причём в отношении механизмов решения некоторых из них до сих пор существуют разные теории.

Различают четыре главные функции гортани:

1. Защитная. Защита обеспечивается движением ресничек, которые покрывают слизистую оболочку. Реснички захватывают даже мелкие пылинки, попавшие в дыхательные пути. Затем пыль окружается мокротой и при запуске механизма рефлекторного кашля вместе со слизью выводится из организма. Процесс этот происходит непрерывно.
2. Дыхательная. При вдохе через рот или нос воздух последовательно проходит глотку, гортань, трахею, бронхи, достигая лёгких, и при выдохе возвращается в обратном направлении.
3. Голосообразующая (фонаторная). Колебание голосовых связок на выдохе вызывает звук, характеристики которого зависят от ширины голосовой щели и натяжения связок.
4. Речевая. Эту функцию описывают только в комплексе с работой органов ротовой полости (губ, языка, зубов), упоминая при этом и функции жевательных и мимических мышц, что и обеспечивает в итоге членораздельную речь. Поэтому иногда речевая функция гортани исключается из списка.

Защитная функция

Защитные функции гортани связаны с расположением в органе трёх рефлексных зон слизистой:

1. Первая зона окружает вход в гортань (слизистая черпалонадгортанных складок, поверхность надгортанника).
2. Голосовая складка – месторасположение второй зоны.
3. Расположение третьей зоны – подголосовая полость гортани на перстневидном хряще.

При раздражении слизистой этих областей возникает спазм голосовой щели, что блокирует нижележащие дыхательные пути и защищает их от посторонних предметов, пищи, слюны. А при раздражении рефлексогенных областей и подголосового пространства возникает рефлекторный кашель, с которым выталкиваются посторонние предметы.

На уровне входа, по аналогии с железнодорожной стрелкой, возникает разделение на два направления: в пищеварительный и дыхательный тракты. В момент глотания гортань поднимается к корню языка, выдвигаясь вверх и вперёд, а надгортанник накланяется к задней стенке глотки так, что перекрывает вход в гортань. Пища с двух сторон обтекает надгортанник, попадая в грушевидные синусы, а затем в открывающийся в этот момент пищевод. Одновременно с этим при акте глотания наклоняются черпаловидные хрящи и смыкаются вестибулярные складки.

Дыхательная функция

Через гортань воздух проходит в нижерасположенные трахею, бронхи, лёгкие. При вдохе голосовая щель расширяется на величину, зависящую от потребностей организма. Чем глубже вдох, тем сильнее, а при глубоком вдохе нередко видна и бифуркация трахеи. Подобное расширение – всегда рефлекторный процесс, который обусловлен воздействием вдыхаемого воздуха на нервные окончания слизистой. Импульс от них через афферентные волокна верхнегортанного нерва и далее через блуждающий нерв переходит в дыхательный центр, который находится на дне четвёртого желудка. После этого по эфферентным волокнам двигательный импульс поступает в мышцы, расширяющие голосовую щель. Одновременно с этим активизируются и функции мышц диафрагмы и межрёберных мышц, участвующих в акте дыхания.

Фонаторная функция

Механика воспроизведения звуков предполагает участие всех отделов дыхательного аппарата:

• нижний резонатор – лёгкие, бронхи, трахея,
• отделы гортани в части голосового аппарата,
• верхний резонатор – полости околоносовых пазух и носа, глотки, рта (с возможностью менять форму за счёт движения губ, щёк, нижней челюсти).

Анатомия гортани предполагает следующий процесс образования звука: закрытая голосовая щель размыкается напором воздуха, идущим из нижнего резонатора, благодаря упругости и эластичности голосовых складок, после чего наступает фаза возврата, во время которой щель снова смыкается. Складки колеблются перпендикулярно струе выходящего воздуха. А частота этих колебаний соответствует высоте тона.

Высота звука определяется количеством колебаний голосовых связок в одну секунду.

1. Грудной регистр. Чтобы вызвать звуки определённой высоты, человек с помощью рефлекторного механизма «задаёт» необходимые напряжение и длину складкам, а также – соответствующую форму верхним резонаторам. Схема колебательных движений голосовых складок напоминает вибрацию стальной линейки, которая выполняет колебательные движения и один конец которой закреплён, а другой – свободен. Колебание отведённого и отпущенного конца издаёт звук, но в случае гортанного извлечения звука сила регулируется произвольно.
2. Фальцет. При фальцете голосовая щель смыкается не полностью, поэтому воздух, с усилием проходя через неё, приводит в колебание края сближенных складок. При фальцете складки плоские, сильно растянутые, но звук слабее грудного. .
3. Шёпот. В этом варианте складки смыкаются на 2/3 впереди, а в задней части остаётся щель треугольной формы. Проходящий через неё воздух вызывает тихий шум – шепотной голос.

Ширина щели регулируется, как минимум, пятью гортанными мышцами, силой выдоха и другими факторами. То, что звук возникает благодаря «работе» горла и гортани, было известно ещё во времена Гиппократа, однако только через 20 веков, в XVI веке Везалий предположил, что главную роль в этом процессе играют голосовые связки. Но теория звукообразования дорабатывается и в наши дни. Сейчас говорят о двух теоретических вариантах:

• Аэродинамическая теория описывает процесс голосообразования как результат вибраций голосовых складок, где главную роль играют мышцы, задействованные в фазе выдоха, и мышцы гортани, сближающие связки. Но в работу эти мышцы запускаются рефлекторно в момент раздражения слизистой воздушной струёй.
• Во втором варианте мышцы «включаются» не пассивно, а по команде из головного мозга, пришедшей по нервной системе.

Интересное о гортанном «инструменте»

В ходе развития обнаруживаются половые и возрастные особенности гортани. До 10 лет в её строении у мальчиков и девочек почти нет различий. У новорождённых она располагается на три позвонка выше, чем у взрослых, представляя собой более широкую (особенно на входе) и короткую полость. В раннем возрасте в подскладочном пространстве сосредоточено большое количество рыхлой соединительной ткани, что обеспечивает среду для развития отёков (подскладочный ларингит, ложный круп и др.).

Хрящи гортани, которые состоят из гиалинового хряща (а это все, кроме надгортанника) с 25-30 лет пропитываться солями кальция. С этого возраста оссификация прогрессирует, и приблизительно к 60-65 годам окостенение становится полным.

Гортань, анатомия которой формируется только к 7 годам, в юном возрасте ещё не имеет рожковидных хрящей и щито-подъязычных связок. Но перед наступлением периода половой зрелости выработка у мальчиков мужских половых гормонов и активное развитие половых желез приводит к бурному росту и существенному удлинению голосовых связок (12-15 лет). С этим связывается и мутация голоса, длящаяся около года и завершающаяся к 14-15 годам. У девочек рост происходит постепенно, а голос «ломается» быстро и незаметно к 13-14 годам.

Для сохранения чистого высокого звучания у мальчиков, которые должны были петь в папском хоре, в Италии XVII–XVIII вв. была распространена процедура кастрации, производящаяся в 7-8 лет. Благодаря этому половое созревание мало влияло на размеры гортанной полости, что обеспечивало сочетание мужской силы, высокого тона и нейтрального (между мужским и детским) тембра.

В норме гортань – строение, функции, степень развития – сохраняет половые различия и зрелом возрасте: мужская полость приблизительно на треть больше женской, голосовая связка на сантиметр длиннее и значительно толще. Это обуславливает свойства более сильного и низкого мужского голоса. В среднем голосовые складки новорожденных детей имеют длину 0,7 см, женские – около 1,6-2 см, мужские – 2-2,4 см. Ширина голосовой щели в задней трети между голосовыми складками – у мужчин в среднем равна 15-22 мм, у 10-летних детей – 8-11 мм, у женщин – 13-18 мм.

Но, в данном случае, «сильным» мужской голос можно назвать, только сравнивая его с женским или детским, поскольку голосовая звуковая энергия настолько мала, что если человек будет непрерывно говорить на протяжении 100 лет, то тепловой энергии хватит лишь на то, чтобы сварить одну чашку кофе.

Особенности анатомического строения

Анатомически гортань – это сложный комплекс анатомо-физиологических элементов и тканевых структур, обслуживающийся развитой системой кровеносных сосудов, лимфососудов, нервов. Сверху орган крепится щитоподъязычной мембраной к подъязычной кости, а внизу – с помощью перстнетрахеальной связки соединяется с трахеей. Верхний край располагается на уровне между IV и V шейными позвонками, нижний – на уровне VI-го. Сзади гортань граничит с входом в пищевод и гортанным отделом глотки.

Активные движения вверх- вниз, которые совершаются органом при дыхании, глотании разговоре, пении дополняются пассивными смещениями вправо-влево с крепитацией (хрустящим звуком) хрящей гортани. При злокачественном опухолевом поражении активная и пассивная подвижность заметно снижаются.

При этом у всех людей легко прощупывается область конической связки спереди в нижнем отделе между перстневидным и щитовидным хрящами. Именно её рассекают в случае асфиксии при срочной необходимости восстановления дыхания.

Снаружи гортань покрыта кожным покровом, подкожной клетчаткой, поверхностной фасцией (соединительной оболочкой) шеи и мышцами:

• боковые части фасции щитовидной железы, которая прикреплена к нижней части перстневидного хряща, защищены мышцами m. sternothyroideus et m. sternohyoideus,
• переднебоковая поверхность прикрывается грудиноподъязычной мышцей, с расположенными под ней грудинощитовидной и щитоподъязычной.

Внутреннее строение

Особенности строения – анатомия и физиология гортани – описывается сложным взаимодействием хрящей мышц, сочленений, связок, нервной, кровяной, лимфатической систем.

Внутренняя поверхность покрыта слизистой тонкой оболочкой, которая состоит из многослойного эпителия. Полость гортани своей формой сходна с песочными часами, то есть, заужена в среднем отделе и расширена снизу и сверху. Поэтому анатомия гортани представляется как «трёхэтажное» образование, в котором:

• верхний этаж – преддверие гортани – находится между входом и вестибулярными складками (складка преддверия) и выглядит как конусовидная полость с сужением внизу,
• средний этаж – голосовая щель – находится между голосовыми складками,
• нижний этаж – подголосовая полость – простирается до трахеи и выглядит как конусовидная полость с расширением внизу.

Спереди вход ограничен надгортанником, с боков – черпалонадгортанными складками, в нижней области которых находятся клиновидные и родковидные хрящи, а сзади – верхушками черпалообразных хрящей.

Между складками и стенками расположены грушевидные карманы, переходящие в пищевод. Язычно-надгортанные углубления (валекулы) располагаются между боковыми язычно-надгортанными и срединной складками. С каждой стороны от двух горизонтальных пар складок (преддверия и голосовых), находящихся на средине и нижней трети щитовидного хряща, располагаются углубления – морганиевы желудочки гортани. От них отходит два восходящих кармана. Скопление лимфаденоидной ткани в толще слизистой гортанных желудочков иногда называют гортанными миндалинами.

Голосовая складка переходит в эластический конус гортани, точнее – она представляет собой верхнезадний пучок эластического конуса. Она покрывает голосовую мышцу, натянутую между внутренней голосовым отростком и угловой поверхностью щитовидного хряща.

Гортанные хрящи

• Устройство щитовидного хряща, расположенного на перстневидном хряще, описывается как соединение под углом 38° пластинок, защищающих орган от механических воздействий извне. На углу у верхнего края находится верхняя вырезка. К поверхности пластинок снаружи крепятся парные щитоподъязычные (работают на подъём) и грудинощитовидные (работают на опускание) мышцы. Задние края пластинок переходят в нижние и верхние рога.
• Перстневидный хрящ работает как основание гортани. Снизу он связан с трахеей, а сверху – со щитовидным хрящом.
• Черпаловидные хрящи, носящие такое название по конфигурации гребного движения вёсел, имеют форму трёхгранной пирамиды, какова располагается на верхнезаднем рубеже пластинки перстневидного хряща. На каждом из этих черпаловидных хрящей есть голосовой отросток с прикреплённой к нему голосовой складкой.

Гортанные мышцы

Все гортанные мышцы делятся на наружные и внутренние. Внутренние мышцы гортани, в свою очередь, подразделяются на 3 группы:

1. Мышцы, расширяющие голосовую щель. Представлена единственной парой задней перстнечерпаловидной мышцы, иннервируемой возвратными нервами.
2. Мышцы, сужающие голосовую щель (аддукторы). Группа представлена двумя парными (перстнещитовидной и щиточерпаловидной) и непарной поперечной черпаловидной мышцами.
3. Мышцы, служащие для натяжения голосовых складок. В группу входят парные щиточерпаловидные и перстнещитовидные мышцы.

К наружным мышцам относятся три пары:

• грудинощитовидные,
• щитовидноподъязычные,
• нижние сжиматели глотки.

С помощью этих мышц регулируется гортанное положение относительно глотки: во время глотания гортань поднимается, во время дыхания и извлечения звука – опускается.

Связки и сочленения

Основные связки гортани:

• Боковая и щитоподъязычная срединная. Представляет собой часть щитоподъязычной мембраны, сквозь отверстие в которой входит сосудисто-нервный пучок. Срединная щитоподъязычная соединяет тело подъязычной кости с верхним краем щитовидного хряща.
• Щитонадгортанная. Соединяет щитовидный хрящ в зоне верхнего рубежа с надгортанником.
• Подъязычно-надгортанная. Крепит надгортанник к телу подъязычной кости.
• Перстнетрахеальная. Скрепляет гортань с трахеей.
• Перстнещитовидная. Как продолжение эластической перепонки гортани связывает нижний рубеж щитовидного хряща с верхним краем дуги перстневидного хряща.
• Черпалонадгортанная. Располагается на границе бокового края надгортанника и внутреннего края черпаловидного хряща.
• Язычно-надгортанная срединная, а также боковая. Связывают боковую и срединную части корня языка с одной стороны и переднюю поверхность надгортанника с другой.

Кровоснабжение и иннервация

Сосудисто-нервные пучки располагаются по бокам гортани. Кровоснабжение и иннервация гортани осуществляется двумя артериями и двумя ветвями блуждающего нерва.

Артерии, осуществляющие кровоснабжение гортани:

1. Верхняя гортанная – это ветвь верхней щитовидной артерии, являющейся ответвлением наружной сонной. Верхняя гортанная артерия крупнее нижней. Снабжает орган в составе одного из сосудисто-нервных пучков через отверстие щитоподъязычной мембраны. Далее происходит разделение на более мелкие ветви, в числе которых – ветвь средней гортанной артерии, соединяющаяся с одноименной артерией с противоположной стороны, расположенной впереди конической связки.
2. Нижняя гортанная – это ветвь нижней щитовидной артерии, начинающейся от щитошейного ствола.

Через верхнюю щитовидную вену с переходом во внутреннюю яремную и затем в нижнюю щитовидную и плечеголовную вену осуществляется венозный отток.

Гортанная лимфосистема тоже разделена голосовыми складками на верхний и нижний отделы. Причём верхняя сеть более развита (особенно в областях гортанных желудочков и вестибулярных складок). Отсюда лимфа попадает в глубокие шейные лимфоузлы, двигаясь по линии сосудисто-нервного пучка. Лимфоузлы нижнего отдела располагаются над и под перстневидным хрящом, далее группируясь в преднадгортанные лимфоузлы. Клинически значима связь лимфосистемы нижнего отдела и медиастинальных лимфатических узлов.

В целом лимфатическая система здесь более развита, чем в других органах шеи (особенно выделяется желудочек и складки преддверия гортани). Наименее развита лимфосеть в области голосовых складок, что обуславливает здесь относительно позднее метастазирование раковых клеток.

Иннервацию мускулатуры обеспечивают две ветви блуждающего нерва:

1. Верхний, который отходит от блуждающего в области нижнего отдела узла. С обратной стороны большого рожка подъязычной кости он делится ещё на две ветви:
   • наружная иннервирует перстнещитовидную мышцу,
   • внутренняя распространяет чувствительные ветки к слизистой.
2. Нижний иннервирует все внутренние гортанные мышцы, кроме перстнещитовидной, обеспечивая чувствительность нижнего этажа слизистой вместе с областью голосовых складок. Нижние нервы представляют собой продолжение левого и правого возвратных нервов, отходящих от блуждающего на разных уровнях в грудной полости:
   • правый – на уровне подключичной артерии,
   • левый – в зоне огибания дуги аорты блуждающим нервом.

Возможные заболевания

Состояние гортанной полости специалист исследует с помощью ларингоскопа, одним из главных элементов которого остаётся маленькое зеркальце. Идея этого прибора в 1854 году принесла певцу и вокальному педагогу М. Гарсие звание почетного доктора медицины. И хотя диагностические возможности медицины с тех пор расширились, врачи по-прежнему используют при осмотрах ларингоскоп. Однако нередко надгортанник, представленный в виде полусвёрнутого листка у детей некоторых взрослых, прикрывает гортанный вход и мешает врачебному осмотру с применением метода непрямой ларингоскопии.

К основным острым заболеваниям гортани относятся:

• Острый катаральный ларингит – воспаление слизистой оболочки. В качестве самостоятельного заболевания возникает как результат активизации флоры под влиянием эндогенных и экзогенных факторов.
• Инфильтративный ларингит – острое заболевание, связанное с бактериальной инфекцией, при котором воспалительный процесс не ограничивается слизистой, а распространяется на близлежащие ткани с вовлечением мышечного аппарата, связок, надхрящницы.
• Ложный круп – острый ларингит, характеризующийся локализацией процесса главным образом – в подголосовом пространстве. Фиксируется у детей до 6-8 лет, что обусловлено спецификой строения гортани, а именно подголосового пространства у ребёнка. Развитая рыхлая клетчатка быстро реагирует на инфекционное раздражение. Кроме того заболеванию способствует узость детской гортани, а также лабильность нервных рефлексов. С притоком крови в горизонтальном положении отек увеличивается, поэтому состояния больного ухудшается по ночам.

Инфекционная (с бактериальным, грибковым и вирусным возбудителями) гортанная ангина поражает лимфаденоидную ткань в морганиевых желудочках, зоне поверхности надгортанника, области дна грушевидного синуса и др.

У женщин, например, голосовые изменения могут иллюстрировать смену гормонального фона при менструации, менопаузе, преобразованиях, связанных с приёмом гормональных препаратов.

Источники: medscape.com, health.harvard.edu, medicalnewstoday.com.