Газ в альвеолах имеет постоянный состав, обусловленный буферными функциями м ё ртвого пространства, где воздух увлажняется и нагревается.
Дыхательная система
Физиология
Кислород, являющийся конечным акцептором электронов в дыхательной цепи, необходимо доставить в организме к каждой клетке. Дыхание – это совокупность процессов и механизмов, обеспечивающих потребление кислорода и выделение избытка углекислого газа организмом, и направленных на поддержание газового гомеостазиса.
Функции и этапы дыхания
Функции системы дыхания :
Ø газообмен между клетками организма и окружающей средой;
Ø выделение летучих соединений;
Ø депонирование крови.
С точки зрения физики газообмен происходит с использованием конвекции (перемещение молекул на большие расстояния с током воздуха и крови) и диффузии (движение газов по градиенту парциального давления на небольшие расстояния).
Этапы (стадии) дыхания :
Ø Газообмен между внешней средой и альвеолярным воздухом (конвекция);
Ø Газообмен между альвеолярным воздухом и кровью (диффузия);
Ø Транспорт газов кровью по малому и большому кругу кровообращения (конвекция);
Ø Газообмен в тканях (диффузия);
Ø Клеточное дыхание.
Газообмен в лёгких происходит благодаря ритмичным дыхательным движениям, инспирации (вдох) и экспирации (выдох). Длительность фазы вдоха и выдоха при различных нагрузках на организм меняется, поэтому введено понятие о паттерне дыхания.
Паттерн дыхания – это совокупность объёмных и временных параметров, характеризующих структуру дыхательного цикла и лёгочную вентиляцию в целом.
|
|
|
Параметры дыхания :
Ø Количество дыхательных циклов в 1 минуту - Частота дыхания;
Ø Длительность одного дыхательного цикла;
Ø Длительность инспираторной и экспираторной фазы;
Ø Дыхательный объем или глубина дыхания;
Ø Лёгочная вентиляция (минутный объем дыхания).
Выделяют:
Ø нормопноэ, или нормопноическое дыхание, (12-16 дыхательных циклов в мин);
Ø Тахипноэ (частое, но неглубокое дыхание, более 20 циклов в минуту);
Ø брадипноэ (медленное, глубокое дыхание, менее 8 вдохов-выдохов в минуту.
Рабочее гиперпноэ может наблюдаться при мышечной нагрузке.
Необходимую для организма интенсивность альвеолярной вентиляции можно обеспечить при различных паттернах дыхания, частоты и глубины его.
Чем больше дыхательный объем, тем большее усилие необходимо приложить для преодоления эластичной тяги л ё гких, т.е. при таком дыхании большая нагрузка ложится на вдыхательные мышцы. С другой стороны, при частом поверхностном дыхании нагрузка на дыхательную мускулатуру возрастает из-за сопротивления току воздуха в воздухоносных путях.
При физиологической одышке может быть частое поверхностное дыхание, встречается такой паттерн дыхания при повышенной температуре воздуха и гипертермии. Газообмен в этом случае происходит только в пределах мёртвого пространства, отчего обмен кислорода и диоксида углерода в альвеолах снижен.
|
|
|
Кроме указанных, различают понятия гиперпноэ и гипервентиляция лёгких, в первом случае газообмен в альвеолах нормален, во втором происходит «вымывание» СО2 из альвеол, и из крови, наступает гипокапния. При гиповентиляции наблюдается гиперкапния, избыток углекислоты в крови или альвеолярном газе.
Недостаток кислорода обозначается как гипоксия, недостаток кровоснабжения в тканях – ишемия.
Дыхательные движения обеспечиваются работой дыхательных мышц.
Исполнительными (эффекторными) образованиями системы дыхания у человека являются инспираторные и экспираторные мышцы. При сокращении инспираторных мышц объем грудной клетки увеличивается за счёт поднятия рёбер и уплощения диафрагмы. Основные инспираторы – наружные межрёберные мышцы и диафрагма. При вдохе межрёберные мышцы подтягивают нижележащие рёбра вверх, диафрагма опускается книзу. При глубоком вдохе дополнительно в акт включаются грудино-ключично-сосцевидная и трапециевидная мышцы.
|
|
|
Основные экспираторы – внутренние межрёберные мышцы, вспомогательные – мышцы живота. Они способствуют опусканию рёбер, а также способствуют пассивному смещению диафрагмы при выдохе.
Грудная клетка герметична. С внутренней стороны она выстлана париетальной плеврой. Между тканью лёгкого (покрытой висцеральной плеврой) и париетальной плеврой имеется плевральная полость, заполненная плевральной жидкостью.
Клетки париетальной плевры фильтруют до 300 мл плевральной жидкости в час. Висцеральная плевра эту жидкость адсорбирует, причём более активно, чем она секретируется. Этим создаются условия для отрицательного (относительно атмосферного) давления в плевральной полости.
Ткань лёгкого эластична и стремится занять как можно меньший объём. Поэтому растяжение лёгких происходит за счёт распирающего давления атмосферы, атмосферное давление прижимает лёгкие к париетальной плевре. Нарушение герметичности грудной клетки носит название пневмоторакса.
Таким образом, периодические экскурсии грудной клетки «затягивают» дыхательную порцию воздуха в трахею и далее в лёгкие, при условии отрицательного давления в плевральной полости.
|
|
|
Воздухопроводящий путь включает носоглотку, трахею, бронхи, 23 поколения которых составляют бронхиальное дерево.
Кондуктивную зону с общим объемом 130-180 мл составляют первые 16 поколений бронхов, это анатомическое мёртвое пространство, названное так потому, что здесь газообмен с кровью не происходит.
Транзиторная зона, 17-19 ветвления бронхов, может содержать альвеолярные ходы.
Респираторная зона бронхиального дерева включает 20-23-е разветвления бронхов. Бронхи образуют альвеолярные бронхиоли и альвеолы.
Функциональной единицей лёгких являются дольки. Наиболее мелкие бронхиоли входят в дольку и делятся здесь на 12-18 концевых бронхиолей, те образуют альвеолярные бронхиоли и ацинусы, состоящие из альвеол. Число альвеол у человека варьирует от 300 до 700 миллионов. Общая поверхность доходит до 100-130 кв. метров. Альвеолы густо оплетены капиллярами, куда поступает венозная кровь из лёгочных артерий, а оксигенированная кровь затем отводится из лёгочного круга кровообращения по лёгочным венам в левое предсердие.
Особенности нормальной л ё гочной циркуляции крови заключаются в том, что она обладает низким сосудистым сопротивлением и способна аккумулировать весь минутный объем кровотока, создаваемый правым желудочком сердца. Давление в лёгочной артерии в фазу систолы равно 20-30 мм рт.ст. Объем крови в лёгких может составлять до 28% от всей циркулирующей в организме. Только за счёт ёмкостных свойств лёгочные сосуды могут воспринимать весь кровоток, повышающийся при физической нагрузке, без изменений давления.
Альвеолярный эпителий (респираторный) на поверхности покрыт вырабатывающимся в нем специальным веществом фосфолипопротеиновой природы – сурфактонтом. Плёнка сурфактанта уменьшает поверхностное натяжение альвеолярной стенки, что препятствует слипанию альвеол. Сурфактант постоянно вырабатывается разновидностью эпителиальных клеток – гранулярными пневмоноцитами под контролем блуждающих нервов.
Л ё гочные объ ё мы
В условиях покоя человек дышит так, что используется только часть всего объёма лёгких, поэтому всегда есть резерв для дополнительного вдоха и выдоха. Но даже при самом глубоком дыхании в лёгких остаётся определённое количество воздуха, составляющее остаточный объем.
Общая ё мкость л ё гких =резервный объем вдоха (2,5 л)+дыхательный объем (500-700 мл)+ резервный объем выдоха (1,5 л) + остаточный объем (1,5 л) =3,5…6 л.
Дыхательный объем – объем воздуха, который входит в лёгкие при каждом спокойном вдохе и выходит при спокойном выдохе.
Резервные объ ё мы вдоха и выдоха – объёмы воздуха, которые человек может произвольно вдохнуть и выдохнуть сверх дыхательного объёма.
Жизненная ё мкость л ё гких – количество воздуха, которое может выдохнуть человек после глубокого вдоха. Она равна сумме дыхательного объёма, резервных объёмов вдоха и выдоха.
Лёгочная вентиляция всегда находится в точном соответствии с текущими метаболическими потребностями организма. Увеличение вентиляции происходит как за счёт роста дыхательного объёма, так и увеличением частоты дыхания.
Не весь воздух, поступающий в лёгкие, участвует в газообмене, анатомическое мёртвое пространство соответствует (в мл) цифре удвоенной массы тела. Функциональное мёртвое пространство дополнительно снижает степень газообмена.
Газ в альвеолах имеет постоянный состав, обусловленный буферными функциями м ё ртвого пространства, где воздух увлажняется и нагревается.
В условиях покоя оптимальным является дыхание через нос, хотя при этом сопротивление дыханию возрастает по сравнению с дыханием через рот.
При осуществлении дыхательных движений дыхательные мышцы совершают работу, затрачиваемую на преодоление внутренних и внешних сил. Работа дыхания складывается из энергозатрат на преодоление общего лёгочного сопротивления (эластичного сопротивления самой лёгочной ткани и грудной клетки) и преодоления сопротивления потоку воздуха в воздухоносных путях.
Минутному объёму дыхания должен соответствовать минутный объем крови, протекающий по сосудам малого круга кровообращения. Вентиляционно-перфузионный коэффициент составляет 0,8-0,9, т. е. при альвеолярной вентиляции, равной 6 л/мин, минутный объем кровообращения может быть равным 7 л/мин.
В атмосфере Земли кислород составляет примерно 21%, или 1/5. Атмосферное давление на уровне моря 760 мм рт.ст. Значит, парциальное давление кислорода примерно соответствует 1/5 этой величины, 160 мм рт.ст., это предельная цифра содержания О2 в естественных газовых смесях.
В воздухоносных путях воздух постепенно теряет скорость перемещения (конвекции). В респираторных бронхиолях и альвеолах большое значение приобретает диффузия газов. Газы перемещаются по градиенту парциального давления. В альвеолах, где и происходит, контакт альвеолярного газа с капиллярной кровью, напряжение кислорода РО2 составляет 103 мм рт.ст., а парциальное давление диоксида углерода РСО2 около 40 мм рт.ст. В выдыхаемом воздухе РО2 составляет 126 мм рт.ст., а РСО2 соответственно 16 мм рт.ст. В артериальной крови РО2 соответствует 95 мм рт.ст., в венозной РО2 равно 40 мм рт.ст. РСО2 артериальной крови соответствует 40 мм рт.ст., а венозной – РСО2 приближается к 46 мм рт.ст.
Дата добавления: 2021-04-15; просмотров: 97; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!