Анатомия и физиология внешнего дыхания Доцент В А

Анатомия и физиология внешнего дыхания Доцент В. А. Мазурок

Система дыхания

Главная функция § Доставить кислород и удалить углекислый газ § 4 отдельных процесса: § Легочная вентиляция – движение воздуха в легкие и обратно § Наружное дыхание – газообмен между легкими и кровью § Транспорт – перенос кислорода и углекислого газа между легкими и тканями § Внутреннее дыхание – газообмен между кровью и тканями

Система дыхания § Включает кондуктивную и дыхательную зоны § Кондуктивная зона § Нос, носоглотка, трахея § Воздухопроводящие пути § Дыхательная зона § Газообменная зона § Бронхиолы, альвеолярные каналы, альвеолы § Дыхательная мускулатура – диафрагма, межреберные, косые и прямые живота, лестничные, грудинноключично-сосцевидные

Нос § Увлажнение и согревание § Фильтрация и очистка входящего воздуха § Резонирующая камера § Содержит обонятельные рецепторы § Чувствительная слизистая запускает чихание

Полость носа

Глотка § Воронкообразная трубка скелетной мускулатуры соединенная с: § Полостью носа сверху § Трахеей снизу § Располагается от основания черепа до 6 шейного позвонка

Гортань § Несет три функции: § Обеспечивает открытое положение дыхательных путей § «Переключает» направления движения воздуха и пиши § Продуцирует голос

Структура гортани § Хрящевая § Щитовидный с передним выбуханием (Адамово яблоко) § Перстневидный § Три пары маленьких хрящей (черпаловидные, клинообразные, рожковидные) § Надгортанник – эластичный хрящ

Гортань – сфинктер § Закрытие во время кашля, чихания и маневра Вальсальвы § Маневр Вальсальвы (натуживание) § Задержка воздуха в нижних дыхательных путях за счет закрытия надгортанника § Вызывает повышение внутрибрюшного давления при сокращении брюшных мышц § Помогает опустошить кишечник § Работает аналогично «шинированию» , стабилизируя тело при поднятии тяжестей

Трахея § Эластичная – подвижная трубка, распространяющаяся от гортани до средостения § Состоит из 3 слоев: § Слизистая – бокаловидные клетки и реснитчатый эпителий § Подслизистый слой – соединительная ткань § Адвентиция – наружный слой, собранный из Собразных хрящей

Трахея

Легкие § Сердечная выемка § Левое легкое – разделено на верхнюю и нижнюю долю косой щелью § Правое легкое – разделено на три доли косой и горизонтальной щелями § 10 бронхопульмональных сегментов в каждом легком

Кровоснабжение легких § Две системы циркуляции: легочная и бронхиальная § Легочные артерии – доставляют системную венозную кровь для газообмена § Бронхиальные артерии – берут начало в аорте, сплетения идут вдоль бронхов, питают легочную ткань за исключением альвеол § Бронхиальные вены – анастомозируют с легочными венами § Легочные вены – несут оксигенированную кровь от дыхательной зоны с сердцу

Плевра § Тонкая, двухслойная серозная оболочка § Париетальная плевра § Покрывает грудную стенку и переднюю поверхность диафрагмы § Висцеральная плевра § Продолжается вокруг сердца и легких

Кондуктивная зона: бронхи § Карина – последний трахеальный хрящ, окончание трахеи и начало правого и левого главных бронхов § Воздух, достигающий бронхов: § Согрет и очищен от примесей § Насыщен водяными парами § Главные бронхи подразделяются на вторичные, снабжающие легочные доли § Мельчайшие бронхи – бронхи 23 порядка

Кондуктивная зона: бронхиальное дерево § Структура стенки бронхов напоминает структуру трахеи § Уменьшение диаметра – структурные изменения: § Строение хрящей § Бронхиолы – хрящевой остов отсутствует § Тип эпителия § Бронхиолы – кубический, нет желез § Увеличивается количество гладкой мускулатуры § Бронхиолы – циркулярный охват

Дыхательная зона § Альвеолы и терминальные бронхиолы § Дыхательные (терминальные) бронхиолы ведут в альвеолярные каналы, затем в терминальные грозди альвеол § Приблизительно 300 миллионов альвеол: § Формируют объем легких § Образуют огромную газообменную поверхность

Дыхательная мембрана § Барьер кровь-воздух состоит из: § Стенки альвеолы и капилляра § Склеенной единой базальной мембраны § Альвеолярная стенка: § Один слой альвеоцитов I типа § Газообмен за счет простой диффузии § Секретирует ангиотензин-превращающий фермент § Альвеоциты II типа секретируют сурфактант

Альвеолы § Окружены тонкими эластичными фибрами § Содержат открытые поры которые: § Соединяют соседние альвеолы § Выравнивают давление воздуха во всем легком § Содержат макрофаги, которые поддерживают стерильность поверхности

Дыхательная мембрана

Управление вентиляцией § Нервная система § Физические факторы § Эмоциональные факторы § Химические факторы § Изменения концентрации § СО 2 § Повышение § Снижение § Гипервентиляция § O 2

Центральные хеморецепторы Продолговатый мозг, вентролатерально, близко к поверхности Стимулы: [H+] – p. H СМЖ и интерстициальной жидкости; легко изменяемый при сдвигах pa. CO 2 Ответ: увеличение вентиляции, гипервентиляция

Периферические хеморецепторы Каротидные тела 3 типа нейронных компонентов тип I (клубочковые) тип II (оболочка, покрытие) окончания чувствительных нервов Каротидные нервы (черепные) – IX, глоссо-фарингеальный Стимулы: pa. CO 2 и p. H pa. O 2 (особенно < 60 mm. Hg) Ответ: увеличение вентиляции Обусловливают 15% вентиляционного драйва в покое У новорожденных: гипоксия подавляет вентиляцию за счет прямого угнетения центров продолговатого мозга

Кривые ответа CO 2

Хроническая гипоксемия (годы) Каротидные тела теряют ответ на гипоксемию Пример: цианоз при застойной сердечной недостаточности (после восстановления нормоксии ответ восстанавливается)

Хроническая дыхательная недостаточность с гиперкапнией Гипоксемические стимулы каротидных хеморецепторов становятся главными стимулами дыхательных центров. Назначение кислорода может привести к гиповентиляции со значительным подъемом pa. CO 2

Дыхательные объемы и емкости § Объем вдоха – Tidal Volume (TV) § 500 ml - (здоровый мужчина) § Резервный объем вдоха – Inspiratory Reserve Volume (IRV) § 3100 ml § Резервный объем выдоха – Expiratory Reserve Volume (ERV) § 1200 ml § Жизненная емкость – Vital Capacity (VC) § 4800 ml § VC=TV+IRV+ERV § Остаточный объем – Residual Volume (RV) § 1200 ml § Общая емкость легких – Total Lung Capacity § TLC=VC+RV § 6000 ml

Дыхательные объемы и емкости

Copyright © 2004 Pearson Education, Inc. , publishing as Benjamin Cummings

Объемы легких: норма и патология 125 IRV % Normal TLC 100 75 VC ERV IRV VC TV 50 ERV 25 TV IRV FRC VC RV FRC TV ERV FRC RV RV 0 Normal Obstructive Restrictive

Давление

Внутригрудное давление § Всегда описывается относительно атмосферного § Внутрилегочное давление – давление внутри альвеол § Внутриплевральное давление – давление в плевральной полости

Взаимозависимость давлений § Внутрилегочное и интраплевральное давления изменяются в зависимости от фазы дыхания § Внутрилегочное давление в конечном счете всегда выравнивается с атмосферным § Интраплевральное всегда меньше внутрилегочного и атмосферного

Взаимозависимость давлений § Разнонаправленные силы легких § Эластичность легких вызывает движение в сторону минимально возможного размера § Поверхностное натяжение альвеолярной жидкости противодействует спадению альвеол § Эластичность грудной стенки тянет легкие в сторону расширения

Коллапс легких § Наступает при выравнивании внутрилегочного и интраплеврального давлений § Транспульмональное давление поддерживает легкие в открытом состоянии § Транспульмональное давление – разница между внутрилегочным и интраплевральным давлениями

Вдох Выдох

Биомеханика

Физические факторы, определяющие вентиляцию: резистивность § Трение неэластичных компонентов, вызываемое потоком газа § Соотношение между потоком (F), давлением (P), и резистансом (R): P F= R

Сопротивление дыхательных путей § Повышение резистивности – затрудненное дыхание § Значительная констрикция или обструкция бронхов (бронхиол) приводит к: § Затруднению искусственной вентиляции § Остановке дыхания во время тяжелой атаки бронхиальной астмы § Выброс адреналина расширяет бронхиолы и снижает сопротивление

Легочный комплайенс § Легкость с которой легкие могут быть растянуты § В частности – изменение легочного объема в ответ на изменение транспульмонального давления § Определяется двумя основными факторами § Растяжимостью легочной ткани и грудной клетки § Поверхностным натяжением в альвеолах

Альвеолярное поверхностное натяжение § Поверхностное натяжение – выстраивание молекул рядом друг с другом на границе жидкость-газ § Жидкость, покрывающая альвеолярную поверхность, обусловливает тенденцию к уменьшению их размера § Сурфактант (естественный фофсолипидный комплекс) – снижает поверхностное натяжение и предотвращает альвеолы от спадения

Факторы, снижающие легочный комплайенс § Рубцовая ткань или фиброз легких § Блокада бронхиол-альвеол секретом или жидкостью § Уменьшение продукции сурфактанта § Уменьшение податливости или растяжимости грудной клетки § Деформации грудной клетки § Оссификация хрящевой ткани § Паралич межреберной мускулатуры

Газообмен

Легочный газообмен § Толщина стенки альвеолы ~ 0. 1 µm § Площадь дыхательной поверхности ~ 70 m 2 § В покое эритроциты находятся в легочных капиллярах 0. 75 с (капиллярное время диффузии) § При максимальной нагрузке 0. 4 -0. 5 с § Достаточно для обмена CO 2 § Погранично для обмена O 2

Газообмен в легочных капиллярах (O 2 и CO 2) PO 2 = 40 PCO 2 = 46

Газообмен и транспорт Транспорт кислорода § ~98% O 2 транспортируется в связанном с Нb состоянии Транспорт углекислого газа § Растворенный в плазме (~7%) § Связанный с Hb (~20%) § В виде бикарбонат иона (~75%) CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 H+ + HCO 3 -

CO 2 транспорт

Гемоглобин § Состоит из 4 железосодержащих молекул гема § Обратимо связывается с O 2 – оксигемоглобин § Эффект Бора – O 2 связывающая способность изменяется при колебаниях: § Температуры § p. H § PO 2 § PCO 2 § 2, 3 -DPG (дифосфоглицерат)

Copyright © 2004 Pearson Education, Inc. , publishing as Benjamin Cummings

Транспорт кислорода = 27, норма взрослого (19, плод/новорожденный)