Дитя появляясь на свет длинным

. . . Дитя, появляясь на свет, длинным глубоким вдохом вбирает в себя воздух. . . и выдыхает его с протяжным криком - так началась его жизнь на земле. Старик делает слабый вдох, перестает дышать, и вот уже жизнь его отлетела. . . Жизнь есть лишь бесконечно длинная последовательность дыханий. Рамачарак, «Хатха-йога» ФИЗИОЛОГИЯ ДЫХАНИЯ Внешнее дыхание И. Ю. Прокашко Кем. ГМА

Дыхание - совокупность процессов, обеспечивающих поступление в организм кислорода, использование его для окисления органических веществ с освобождением энергии и выделением углекислого газа в окружающую среду Потребность в пище - 1, 24 кг в день, в воде - 2 л, в воздухе - 9 кг (10 000 л) Человек может прожить без пищи - месяц, без воды - 10 дней, без О 2 - лишь несколько минут

ЭТАПЫ ДЫХАНИЯ 1. ВНЕШНЕЕ ДЫХАНИЕ (лёгочная вентиляция) – обмен воздуха между внешней средой и легкими 2. ГАЗООБМЕН В ЛЁГКИХ (диффузия газов через альвеоло- капиллярную мембрану) 1 – диффузия О₂ их воздуха альвеол легких в кровь капилляров МКК, а СО₂ - из крови в альвеолы 3 2 3. ТРАНСПОРТ ГАЗОВ КРОВЬЮ (перфузия) - О₂ к клеткам, СО₂ - из клеток в альвеолы 4. ГАЗООБМЕН В ТКАНЯХ (диффузия газов через стенки сосудов микроциркуляции в тканях) 4 5 - О₂ из капилляров БКК поступает в клетки, СО₂ - из клеток в кровь 5. ТКАНЕВОЕ, или ИСТИННОЕ, ДЫХАНИЕ – окислительные процессы в митохондриях

Ø ВЕНТИЛЯЦИЯ Ø ДИФФУЗИЯ Ø ПЕРФУЗИЯ

СТРУКТУРА АППАРАТА ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ Ü ОСНОВНОЙ: • Альвеолы лёгких Микроснимок альвеол изнутри Капиллярная сеть лёгочных альвеол

Эластические волокна и коллаген Клетка плоского эпителия, образующая стенку альвеолы Альвеола - пневмоцит I Клетка, секретирующая сурфактант - пневмоцит II Жидкость, содержащая сурфактант Макрофаг, клетка способная к фагоцитозу внутри альвеолы Капилляр

АЛЬВЕОЛЯРНЫЙ МАКРОФАГ Макрофаги – тип лейкоцитов, находящихся в тканях органов. Обеспечивают иммунный ответ, фагоцитируя большие бактерии, дрожжи, мертвые микроорганизмы. Образуются из моноцитов, которые развиваются в костном мозге. Моноциты, циркулируя в крови, попадают в ткань и становятся макрофагами.

СТРУКТУРА АППАРАТА ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ ВВП Носова я полост ь Ü ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЙ: Пазух и © © Дых. мышц ы НВП Воздухоносные пути Костно-хрящевой каркас грудной клетки © Межрёберные мышцы © Диафрагма

ФУНКЦИИ ЛЁГКИХ I. ГАЗООБМЕННАЯ – обеспечение организма О₂ и выведение из него СО₂ в соответствии с его потребностями II. НЕГАЗООБМЕННЫЕ: º выделительная - удаляют из организма летучие вещества: ацетона, этанола, пары эфира, хлороформа и др. ; º выработка БАВ: - факторов свертывания крови: VII, VIII, III – тромбопластина (регуляция свертывающей системы крови), - гепарина (регуляция противосвертывающей системы крови), - активатора плазминогена (регуляция фибринолиза), - ангиотензина II (регуляция водно-солевого обмена) и другие регуляторные вещества;

ФУНКЦИИ ЛЁГКИХ Ø инактивация БАВ (серотонина, НА, АХ, брадикинина, ряда лекарственных веществ) эндотелием капилляров лёгких за счет их поглощения или ферментативного расщепления; Ø § § защитная: фагоцитоз, выработка лизоцима, лактоферрина, интерферона, образование антител, в капиллярах лёгких задерживаются и разрушаются мелкие тромбы, поврежденные клетки, микробы; терморегуляторная; Ø голосообразовательная; Ø легкие являются «депо крови» - 300 мл Ø

ФУНКЦИИ ВОЗДУХОНОСНЫХ ПУТЕЙ 1. Кондиционирование воздуха: • согревание, • увлажнение, • очищение - мукоцилиарный транспорт 2. Иммунная защита 9– 5 мкм осаждение в ВВД 5– 2 мкм - трахеобронхиальное осаждение 2– 0, 5 мкм - в альвеолах 0, 5 мкм – выдыхаются обратно

РЕСНИЧКИ МЕРЦАТЕЛЬНОГО ЭПИТЕЛИЯ

ФУНКЦИИ ВОЗДУХОНОСНЫХ ПУТЕЙ 3. Проведение потока воздуха Трахея Проводящая зона Бронхиолы КОНВЕКЦИЯ Бронхи (мертвое пространство) 1 - 16 дихотомических делений бронхов - менее 5 об% воздуха (150 мл) Терминальные бронхиолы Переходная зона Альвеол. ходы Альвеолы ДИФФУЗИЯ легочный ацинус Респираторные бронхиолы 17 - 19 генерации бронхов - 31 об% воздуха Дыхательная зона 20 - 23 генерации воздухоносных дыхательных путей - 65 об% воздуха

БИОМЕХАНИКА ДЫХАТЕЛЬНЫХ ДВИЖЕНИЙ I. Изменение формы и объёма грудной клетки II. Изменения объёма лёгких III. Поступление воздуха в лёгкие (изгнание)

I. Изменение формы и объёма грудной клетки при вдохе и выдохе ВДОХ ВЫДОХ

Основные дыхательные мышцы Øинспираторные: § наружные межрёберные мышцы, § диафрагма; Øэкспираторные: § внутренние межрёберные мышцы

И Э И - наружные межрёберные мышцы, обеспечивают расширение гр. клетки в переднезаднем направлении и в стороны

Диафрагма - обеспечивает расширение грудной клетки в вертикальном направлении

МЕХАНИЗМ ДЫХАТЕЛЬНЫХ ДВИЖЕНИЙ ВЫДОХ ВДОХ ИННЕРВАЦИЯ С 3–С 5 Диафрагма ЭКСКУРСИЯ 2 -12 СМ ВЫДОХ Наружные межрёберные мышцы ВДОХ ВЕНТИЛЯЦИЯ

Вспомогательные дыхательные мышцы форсированный ВДОХ форсированный ВЫДОХ экспираторные инспираторные

ТИПЫ ДЫХАНИЯ БРЮШНОЙ ГРУДНОЙ ВЕНТИЛЯЦИЯ • пол • профессия • возраст КЛЮЧИЧНЫЙ

II. Изменения объёма лёгких Внутриплевральное давление на вдохе и выдохе Рвнеш = 760 мм. Hg Рпл = 752 мм. Hg ЭTЛ Рвнеш = 760 мм. Hg Рпл = 755 мм. Hg

II. Изменения объёма лёгких Роль внутриплеврального давления в расправлении лёгких - модель Дондерса Рвнеш = Рпл Рвнеш > Рпл 760 мм. Hg = 752

ЭЛАСТИЧЕСКАЯ ТЯГА ДЫХАНИЯ = эластическая тяга лёгких + эластическая тяга грудной клетки ВЫДОХ Минимальный объем лёгких ВДОХ - середина Объем лёгких около 60% от ЖЕЛ ВДОХ - окончание Максимальный объем лёгких

ПНЕВМОТОРАКС - поступление воздуха в межплевральную щель при нарушении её герметичности ВИДЫ: ³ ³ ОТКРЫТЫЙ – при проникающих ранениях грудной клетки ЗАКРЫТЫЙ – при патологических изменениях легких

III. Поступление воздуха в легкие (изгнание) ДЫХАТЕЛЬНЫЙ ЦИКЛ ВДОХ Рпл + Рэл < Ратм ВЫДОХ ПАУЗА Рпл + Рэл > Ратм +Ртрр Рпл + Рэл Ратм 2 мм рт. ст. -Ртрр Рпл + Рэл 2 -3 сек 3 -4 сек 2 -3 сек Рпл + Рэл = Ратм пауза

Дыхательные мышцы совершают работу дыхания, равную в покое 1 - 5 Дж СОПРОТИВЛЕНИЕ ДЫХАНИЮ ЭЛАСТИЧЕСКОЕ НЕЭЛАСТИЧЕСКОЕ

ЭЛАСТИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ cоздаётся эластическими структурами аппарата внешнего дыхания: Ü мышцами; Ü ребрами; легкими: ð содержат коллаген и эластические волокна, ð плёнку жидкости в альвеолах, создающую поверхностное натяжение (около 60%); Ü Ü органами брюшной полости

СУРФАКТАНТЫ - поверхностно активные мылоподобные вещества, смесь фосфолипидов и липопротеидов, покрывающих внутреннюю поверхность альвеол ЗНАЧЕНИЕ СУРФАКТАНТОВ: Ø предотвращают спадение альвеол при выдохе; Ø уменьшают сопротивление дыханию (≈ в 10 раз), что облегчает вдох; Ø облегчают диффузию О₂ через альвеоло- капиллярную мембрану; Ø препятствуют появлению жидкости в альвеолах; Ø обладают бактерицидным действием; Ø обладают антиоксидантным действием

МЕХАНИЗМ СТАБИЛИЗАЦИИ РАЗМЕРА АЛЬВЕОЛ СУРФАКТАНТАМИ ВЫДОХ ВДОХ Сурфактант Силы поверхностного натяжения Активность сурфактанта тем больше, чем его слой плотнее и толще

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА СИНТЕЗ СУРФАКТАНТА Угнетают: Øацидоз гидрофобные белки лецитин Альвеола во время вдоха р. Н ≤ 7, 25 в 2 раза, Øгипоксия, Øгипотермия t ≤ 350 С, Øголодание, Альвеола во время выдоха Альвеола в момент выдоха при недостатке сурфактанта Øкурение - на 20% Увеличивают: Øстероиды, Øэстрогены

НЕЭЛАСТИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ СОЗДАЕТСЯ ТРЕНИЕМ ВОЗДУХА О СТЕНКИ ДЫХАТЕЛЬНЫХ ПУТЕЙ Определяется по формуле ПУАЗЕЙЛЯ: 8 ×ŋ × l R = -------πr ŋ – вязкость воздуха, l – длина дыхательных трубок, r - их радиус

ЛЁГОЧНЫЕ ОБЪЕМЫ И ЁМКОСТИ Ü ОБЪЕМЫ: Ø Ø Ø ДО РОвд и РОвыд ОО Ü ЁМКОСТИ: Ø Ø ОЁЛ = ОО + ЖЁЛ= ДО+РОвд+РОвыд Ёвд= ДО + РОвд ФОЁ= ОО + РОвыд

ЛЁГОЧНЫЕ ОБЪЕМЫ И ЁМКОСТИ Ü ОБЪЕМЫ: ГД (ДО) ЧД МОД = ЧД × ГД МВЛ=(ГДмах×ЧДмах) МАВ=(ГД - МП) × ЧД

ПОКАЗАТЕЛЬ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЛЁГОЧНОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ ГД – V мп КАВ = = 1/7 ФОЁ ü КАВ увеличивается до 1/5 при эрготропных реакциях (физическая нагрузка и др. ): ГД – V МП КАВ = ФОЁ

ИЗМЕНЕНИЕ СОСТАВА ГАЗОВОЙ СМЕСИ В ЛЕГКИХ ПРИ ДЫХАНИИ 21 % Альвеолярный воздух О 2 = 14% СО 2 = 5, 5%

АЭРО-ГЕМАТИЧЕСКИЙ БАРЬЕР 1. сурфактант, 2. эпителий альвеолы, 3. интерстициальное пространство, 4. эндотелий капилляра, 5. плазма крови 6. мембрана эритроцита

Газообмен между альвеолярным воздухом и эритроцитом АЛ 100 - 110 40 - 70 ВК О₂ ДИФФУЗИЯ АК 98 - 100 ТЖ менее 20 Газообмен между эритроцитом и тканевой жидкостью

Газообмен между альвеолярным воздухом и эритроцитом АЛ 37 - 40 ДИФФУЗИЯ 40 - 47 ВК СО₂ АК 37 - 40 ТЖ до 60 Газообмен между эритроцитом и тканевой жидкостью

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ ДИФФУЗИИ через АГБ ЗАКОН ФИКА S. DK. (P 1 - P 2) QГАЗА= -------------- T Qгаза - объем газа, проходящего через барьер в единицу времени, S – площадь барьера (100 м 2), (Р 1 -Р 2) - градиент парциального давления газа до 10 мм Hg для СО 2 , до 80 мм Hg для О 2 , DK - диффузионный коэффициент газа DK CO 2 > DK O 2 в 25 раз, Т – толщина барьера (1 мкм)

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ ДИФФУЗИИ через АГБ 5. СКОРОСТЬ КРОВОТОКА – чем больше V, тем меньше скорость диффузии 6. ТОЛЩИНА СЛОЯ СУРФАКТАНТА – чем толще, тем легче диффузия 7. ВЗАИМОСВЯЗЬ МЕЖДУ КРОВОТОКОМ В ДАННОМ УЧАСТКЕ ЛЕКОГО И ЕГО ВЕНТИЛЯЦИЕЙ Спавшиеся капилляры Оксигенация крови Спавшаяся альвеола Отсутствие оксигенации крови

Методы исследования внешнего дыхания 1. Пневмография - регистрация движений грудной клетки, дающая возможность оценить ритм и амплитуду дыхательных экскурсий, структуру дыхательного цикла. 2. Спирометрия - регистрация первичных объемов легких - ЖЕЛ. 3. Спирография – графическое отражение объемов воздуха, проходящего через легкие при спокойном и форсированном дыхании. 4. Пневмотахометрия оценивает объемную скорость движения воздуха по дыхательным путям при форсированном вдохе (выдохе). Снижение этого показателя считается косвенным признаком увеличения сопротивления дыханию.