Физиология дыхания 1 Дыхание это процесс переноса

Физиология дыхания 1

Дыхание это процесс переноса кислорода из атмосферного воздуха к клеткам и углекислого газа от клеток в окружающую среду. 2

Этапы переноса газов 1. Внешнее дыхание конвекционный транспорт воздуха из окружающей среды в альвеолы и обратно. 2. Диффузия кислорода из альвеол в кровь легочных капилляров, а углекислого газа из капилляров в альвеолы. 3. Транспорт газов кровью конвекционный перенос кислорода и углекислого газа. 4. Диффузия кислорода из капилляров в окружающие ткани и углекислого газа из тканей в капилляры. 3

4

5

Структурные особенности аппарата дыхания 1 Ацинус – структурно-функциональная единица У взрослого 150 000 объем одного 30 - 40 мм 3, В каждом до 2000 альвеол, Число альвеол в легких 300 миллионов, Суммарная площадь 80 м 2, Диаметр альвеол 0. 2 -0. 3 мм. , каждая альвеола окружена плотной сетью капилляров. 6

Структурные особенности аппарата дыхания 2 Альвеолярный эпителий – 2 типа альвеолоцитов первого и второго типа второго – 3 7% , функции секреция и репродукция 7

Структурные особенности аппарата дыхания 3 Основа упругости и эластичности легких – соединительная ткань. коллаген растягивается на 2% , эластин на 130%. Соотношение в паренхиме легких коллаген/эластин = 2, 5/1, в плевре – 10/1, Ретракция 8

Структурные особенности аппарата дыхания 4 Сурфактант обеспечивает 1. повышение растяжимости легких и уменьшение работы, совершаемой во время вдоха 2. стабильность альвеол, препятствуя их слипанию. 9

Кровоснабжение обеспечивает эффективную диффузию 1. Капилляры. 1) малая величина капиллярных сегментов, 2) обильная взаимосвязь, 3) высокая плотность отдельных капиллярных сегментов на единицу площади альвеолярной поверхности, 2. Низкая скорость кровотока. 1. Низкое давление в малом круге – 15 -20 мм рт. ст. 3. Площадь капилляров до 80 м 2 – Кол-во крови в капиллярах - 200 мл 10

Внешнее дыхание осуществляется благодаря: 1. Увеличению объема грудной клетки обусловленному движением ребер и диафрагмы 2. Последующему пассивному уменьшению объема легких. 11

Дыхательные мышцы Диафрагма 12

Дыхательные мышцы Наружные межреберные мышцы 13

Благодаря сокращению мышц: 1. Размер грудной клетки увеличивается 2. Легкие пассивно растягиваются 3. Давление в легких становится ниже атмосферного 4. Создается градиент давлений 5. Воздух свободно поступает в легкие! 14

Основные инспираторные мышцы Диафрагма Наружные косые межреберные 15

Основные экспираторные мышцы Внутренние межреберные Мышцы брюшного пресса 16

Легкие всегда находятся в расправленном состоянии! Какая сила держит легкие в расправленном состоянии? 17

Давление в плевральной полости 18

Транспульмональное давление Между внутренней поверхностью альвеол и плевральной полостью существует разность давлений, причем эта разность всегда в пользу альвеолярного пространства. . Р транспульмональное = Р альвеолярное - Р плевральное. 19

Транспульмональное давление держит легкие в расправленном состоянии 20

Изменение внутриплеврального давления при дыхании 21

22

Функциональное значение транспульмонального давления 1. Легкие в расправленном состоянии 2. Облегчение вдоха путем увеличения растяжимости легких 3. Облегчение выдоха действие вместе с ретракцией легочной ткани 23

Функциональная характеристика легких 24

Легочная вентиляция МОД количество воздуха, которое вдыхается в минуту МОД = ДО * ЧД 25

Альвеолярная вентиляция и легочная вентиляция МАВ = (ДО - МП) ЧД В норме альвеолярная вентиляция составляет 70 - 75 % величины МОД 26

Коэффициент вентиляции альвеол В альвеолах к концу спокойного выдоха находится около 2500 мл воздуха (ФОЕ), во время вдоха в альвеолы поступает 350 мл воздуха, следовательно, обновляется лишь 1/7 часть альвеолярного воздуха (2500/350 = 7. 1). 27

Легкие новорожденного • малоэластичны, относительно велики, весят около 50 г, к 6 мес. масса удваивается, к году утраивается, к 12 годам увеличивается в 10 раз, к 20 годам в 20 раз. Легочные щели выражены слабо. Растяжение во время вдоха увеличивает их объем только на 11— 15 мл. 28

• Чтобы удовлетворить весьма большую потребность организма в кислороде, дыхательные движения новорожденного должны быть очень частыми. • В покое их частота достигает 50— 60 в минуту, а минутный объем дыхания превышает 600 мл. 29

К году в дыхательных движениях начинают участвовать межреберные мышцы. • Со второй половины 1 -го года жизни изменяется направление ребер, которые начинают отходить от позвоночника всё более наклонно. Соответственно опускается книзу и грудина. В первые месяцы жизни объем грудной клетки изменяется почти исключительно за счет сокращения 30 диафрагмы.

Газовый состав альвеолярного воздуха Газ Атмосферный Альвеолярный Выдыхаемый О 2 20, 85 (160) 15, 5 (120) СО 2 0. 03 (0, 2) 13, 5 (104) 5. 3 (40) N 2 78. 62 (596) 74. 9 (569) 74. 6 (566) Н 2 О 0. 5 (3. 8) 6. 3 (47) 6. 2 (47) Общий 100 (760) 3. 7 (27) 31

ПАРЦИАЛЬНОЕ ДАВЛЕНИЕ ГАЗОВ В мм. рт. ст. Альвеоля рный воздух Артериа Венозна льная я кровь Рабочая ткань О 2 100 40 10 20 СО 2 40 40 46 60 32

Диффузия газов через аэрогематический барьер Q газа = S DK (P 1 -P 2) /T Для кислорода Р 1 -Р 2 = 100 – 40 = 60 мм рт. ст Для углекислого газа Р 1 -Р 2 =46 – 40 = 6 мм рт. ст 33

34

35

Условия уравновешивания парциальных давлений кислорода и углекислого газа • • Высокая плотность капилляров Низкое АД Низкая скорость тока крови Высокая проницаемость для СО 2 36

3 этап Транспорт кислорода кровью 37

Нв + 4 О 2 Нв (О 2)4 ? 38

39

Изменение свойств Нb 40

Сдвиг кривой диссоциации вправо (снижение способности удерживать О 2) • при высоком содержании СО 2 , • низком р. Н, • высокой температуре, • высокой концентрации 2 3 ДФГ 41

Плод развивается в условиях значительно более низкого содержания кислорода в артериальной крови, чем у взрослых. 42

Особенности гемоглобина плода • В эмбриональном периоде гемоглобин синтезируется в эритроцитах желточного мешка в виде примитивного гемоглобина (Нb. P). • На 9 неделе появляется фетальный (зародышевый) гемоглобин (Hb. F), синтезируемый в эритроцитах печени. 43

44

Количество кислорода, которое может связать гемоглобин при условии его полного насыщения, называется кислородной емкостью крови (КЕК) 1 грамм Нв связывает 1, 39 мл О 2 , 140*1, 39 = 194, 6 мл О 2/1 литр крови 45

Основные транспортные формы углекислого газа: 1. в виде бикарбонатов калия и натрия в эритроцитах и плазме 80 – 90 % 2. в виде карбаминовых соединений гемоглобина – 5 – 15 % 3. в физически растворенном виде – 5 – 10 % 46

Известные положения 1. Для нормального протекания тканевого обмена особенно важны содержание О 2 и СО 2 в артериальной крови. 2. В капиллярах легких устанавливается полное газовое равновесие 3. Состав альвеолярного воздуха определяет содержание О 2 и СО 2 в артериальной крови. 47

Установлено, что Повышение напряжения СО 2 в артериальной крови приводит к увеличению МОД 48

Главный регулятор Основной целью дыхания является доставка клеткам кислорода, но вентиляция легких управляется преимущественно в соответствии с продукцией в организме двуокиси углерода, 49

Как регуляторная система узнает о том, что изменен газовый состав внутренней среды? 50

Хеморецепторы 1. В продолговатом мозге центральные (медуллярные) хеморецепторы и 2. в сосудистых рефлексогенных зонах - периферические (артериальные) хеморецепторы. 51

Центральные хеморецепторы 52

Механизм возбуждения Центральные хеморецептивные нейроны возбуждаются только при действии на них повышенных концентраций ионов водорода. 53

Чувствительные нейроны 54

! Порог реакции – 0. 01 ед. р. Н 55

56

Механизм возбуждения Главным стимулятором активности каротидных тел является гипоксия – снижение напряжения кислорода в артериальной крови. 57

Дыхательный центр 1885 год Н. А. Миславский совокупность связанных между собой нейронов ЦНС обеспечивающих 1) координированную ритмическую деятельность дыхательных мышц 2) приспособление дыхания к меняющимся условиям окружающей и внутренней среды. 58

Нейроны, активность которых соответствует фазам дыхательного цикла были названы дыхательными нейронами. Дыхательные нейроны делятся на инспираторные и экспираторные 59

Инспираторные нейроны ДЦ Получают стимул возбуждения от хеморецепторов – о газовом составе крови 60

Эфферентный путь 1. Нейроны дорсальной группы посылают аксоны к диафрагмальным мотонейронам расположенным в шейном отделе. 2. Нейроны вентральной группы посылают аксоны к спинномозговым мотонейронам межреберных мышц и мышц живота. 61

МОД определяется командой из ДЫХАТЕЛЬНОГО ЦЕНТРА 62

Рефлекторная регуляция МОД СО 2 63

Механорецепторы 1) рецепторы растяжения легких, 2) ирритантные рецепторы, 3) J рецепторы юкстакапиллярные рецепторы легких 64

Информация к экспираторным нейронам по чувствительным веточкам блуждающего нерва 65

Результат возбуждения Возбуждение рецепторов растяжения легких вызывает рефлекторное торможение вдоха и переход к выдоху. Этот рефлекс называется инспираторно-тормозящим рефлексом Геринга-Брейера. 66

Схема рефлекторной регуляции вентиляции легких по принципу отклонения 67

Пневмотаксический центр Структурам моста, необходимым для поддержания полноценного дыхания Люмсден в 1923 году дал название пневмотаксический центр (ПТЦ). 68

Нейроны ПТЦ получают информацию от бульбарного центра. 1. инспираторно экспираторные 2. экспираторно инспираторные 3. фазовоохватывающие при нарушении связей с бульбарным центром нейроны ПТЦ теряют свою активность 69

Импульсы от ПТЦ поступают к дыхательным нейронам продолговатого мозга Физиологическая роль ПТЦ: 1. стабилизация и ускорение ритма 2. облегчение переключения дыхательных фаз 70

Пневмотаксический центр + Инспираторные нейроны + + Экспираторные нейроны Мотонейроны диафрагмального Мотонейроны экспираторных нерва мышц 71

хеморецепторы синокаротидных и сердечно аортальных зон, сигнализирующие об изменениях р. О 2 (и меньше — р. СО 2 или р. Н) артериальной крови, закладываются у человека с 6 й нед. внутриутробной жизни и начинают функционировать до рождения. 72

Бульбарные центры новорожденных отличаются высокой устойчивостью к недостатку кислорода и малочувствительны к избытку углекислоты. Благодаря этому новорожденные могут выживать в гипоксических условиях, смертельных для взрослых. Устойчивость новорож денных к гипоксии связана с преобладанием у них анаэробных процессов над аэробными, с низким метаболизмом мозга, с достаточными запасами гликогена для получения энер гии анаэробным путем. 73

Рефлекс Геринга—Брайера у детей выражен хорошо с момента рождения и обеспечивает саморегу ляцию вдоха и выдоха. 74

На 2 м году жизни с развитием речи на чинает формироваться произвольная регуля ция частоты и глубины дыхания, а к 4— 6 го дам дети могут по собственному желанию или по инструкции старших произвольно из менять частоту и глубину дыхания и задержи вать дыхание. 75

76

77

78

79

80

81

82

83

84

85