Слайд №

Слайд № 1 ЛЕКЦИЯ 6 ДЫХАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА Кафедра электронной техники и технологии Профессор, д. м. н. Стебунов С. С. Минск, Беларусь

Слайд № 2 Основная функция дыхательной системы - обеспечить концентрацию дыхательных газов (кислорода и углекислого газа) на уровне, определяемом метаболизмом и кислотно-щелочным балансом в организме. Управление дыхательной функцией подчинено задаче обеспечения постоянства газового баланса крови. Поэтому такая регуляторная система может рассматриваться как хемостатическая.

Слайд № 3

Слайд № 4

Слайд № 5 Капилляры, оплетающие альвеолы выполняют диффузионную функцию. Диаметр капилляров ЛА 9 мкм, диаметр эритроцита 7, 5 мкм, толщина альвеолярно- капиллярной мембраны 0, 5 мкм – кровь насыщается кислородом на 95 -97%.

Слайд № 6

Слайд № 7

Слайд № 8 Физиология дыхания Человек и все высокоорганизованные живые существа нуждаются для своей нормальной жизнедеятельности в постоянном поступлении к тканям организма кислорода, который используется в сложном биохимическом процессе окисления питательных веществ, в результате чего выделяется энергия и образуется двуокись углерода и вода. Дыхание - синоним и неотъемлемый признак жизни. "Пока дышу - надеюсь" , утверждали древние римляне, а греки называли атмосферу "пастбищем жизни". Человек в день съедает примерно 1, 24 кг пищи, выпивает 2 л воды, но вдыхает свыше 9 кг воздуха (более 10 000 л).

Дыхание - это совокупность процессов, Слайд № 9 обеспечивающих потребление организмом кислорода и выделение двуокиси углерода. - В условиях покоя в организме за 1 минуту потребляется в среднем 250 - 300 мл О 2 и выделяется 200 - 250 мл СО 2. При физической работе большой мощности потребность в кислороде существенно возрастает и максимальное потребление кислорода (МПК) достигает у высокотренированных людей около 6 - 7 л/мин. Дыхание осуществляет перенос О 2 из атмосферного воздуха к тканям организма, а в обратном направлении производит удаление СО 2 из организма в атмосферу.

Слайд № 10 Различают несколько этапов дыхания: 1. Внешнее дыхание - обмен газов между атмосферой и альвеолами. 2. Обмен газов между альвеолами и кровью легочных капилляров. 3. Транспорт газов кровью - процесс переноса О 2 от легких к тканям и СО 2 от тканей - к легким. 4. Обмен О 2 и СО 2 между кровью капилляров и клетками тканей организма. 5. Внутреннее, или тканевое, дыхание - биологическое окисление в митохондриях клетки.

Слайд № 11 ФУНКЦИИ ДЫХАНИЯ Кислород находится в окружающем нас воздухе. Он может проникнуть сквозь кожу, но лишь в небольших количествах, совершенно недостаточных для поддержания жизни. Поступление в организм кислорода и удаление углекислого газа обеспечивает дыхательная система. Транспорт газов и других необходимых организму веществ осуществляется с помощью кровеносной системы. Функция дыхательной системы сводится лишь к тому, чтобы снабжать кровь

Слайд № 12 ФУНКЦИИ ДЫХАНИЯ Химическое восстановление молекулярного кислорода с образованием воды служит для млекопитающих основным источником энергии. Без нее жизнь не может продолжаться дольше нескольких секунд. Восстановлению кислорода сопутствует образование CO 2. Использование O 2 и образование CO 2 связаны между собой промежуточными метаболическими реакциями; теоретически каждая из них длятся некоторое время. Обмен O 2 и CO 2 между организмом и средой называется дыханием. У высших животных процесс дыхания осуществляется благодаря ряду последовательных процессов.

Слайд № 13 ФУНКЦИИ ДЫХАНИЯ 1. Обмен газов между средой и легкими, что обычно обозначают как "легочную вентиляцию". 2. Обмен газов между альвеолами легких и кровью (легочное дыхание). 3. Обмен газов между кровью и тканями. Наконец, газы переходят внутри ткани к местам потребления (для O 2) и от мест образования (для CO 2) (клеточное дыхание). Выпадение любого из этих четырех процессов приводят к нарушениям дыхания и создает опасность для жизни человека.

Слайд № 14 АНАТОМИЯ Дыхательная система человека состоит из тканей и органов, обеспечивающих легочную вентиляцию и легочное дыхание. К воздухоносным путям относятся: нос, полость носа, носоглотка, гортань, трахея, бронхи и бронхиолы. Легкие состоят из бронхиол и альвеолярных мешочков, а также из артерий, капилляров и вен легочного круга кровообращения. К элементам костно-мышечной системы, связанным с дыханием, относятся ребра, межреберные мышцы, диафрагма и вспомогательные дыхательные мышцы.

Слайд № 15

Слайд № 16

Слайд № 17

Слайд № 18

Слайд № 19 Воздухоносные пути. Нос и полость носа служат проводящими каналами для воздуха, в которых он нагревается, увлажняется и фильтруется. В полости носа заключены также обонятельные рецепторы. Наружная часть носа образована треугольным костно-хрящевым остовом; два овальных отверстия на нижней поверхности- ноздри - открываются каждое в клиновидную полость носа. Эти полости разделены перегородкой. Три раковины выдаются из боковых стенок ноздрей, частично разделяя полости на четыре незамкнутых прохода (носовые ходы). Полость носа выстлана богато васкуляризованной слизистой оболочкой. Многочисленные жесткие волоски, а также снабженные ресничками эпителиальные и бокаловидные клетки служат для очистки вдыхаемого воздуха от твердых

Слайд № 20

Слайд № 21 Гортань лежит между трахеей и корнем языка. Полость гортани разделена двумя складками слизистой оболочки, не полностью сходящимися по средней линии. Пространство между этими складками - голосовая щель. По краям голосовой щели лежат фиброзные эластичные связки, которые называются голосовыми. они помогают также задерживать дыхание, а при глотании препятствуют попаданию пищи в гортань. Специализированные мышцы натягивают и расслабляют голосовые складки. Эти мышцы играют важную роль при фонации, а также препятствуют попаданию каких-либо частиц в дыхательные пути.

Слайд № 22

Слайд № 23 Трахея начинается у нижнего конца гортани и спускается в грудную полость, где делится на правый и левый бронхи; стенка ее образована соединительной тканью и хрящом, которые образуют неполные кольца. Правый бронх обычно короче и шире левого. Войдя в легкие, главные бронхи постепенно делятся на все более мелкие трубки (бронхиолы), самые мелкие из которых-конечные бронхиолы являются последним элементом воздухоносных путей. От гортани до конечных бронхиол трубки выстланы мерцательным эпителием.

Слайд № 24 Легкие. В целом легкие имеют вид губчатых, пористых конусовидных образований, лежащих о обеих половинах грудной полости. Наименьший структурный элемент легкого - долька состоит из конечной бронхиолы, ведущей в легочную бронхиолу и альвеолярный мешок. Стенки легочной бронхиолы и альвеолярного мешка образуют углубления-альвеолы. Такая структура легких увеличивает их дыхательную поверхность, которая в 50 -100 раз превышает поверхность тела.

Слайд № 25

Слайд № 26 Стенки альвеол состоят из одного слоя эпителиальных клеток и окружены легочными капиллярами. Отдельная альвеола, тесно соприкасающаяся с соседними структурами, имеет форму неправильного многогранника и приблизительные размеры до 250 мкм. Принято считать, что общая поверхность альвеол, через которую осуществляется газообмен, экспоненциально зависит от веса тела. С возрастом отмечается уменьшение площади поверхности альвеол.

Слайд № 27

Плевра. Каждое легкое окружено мешком - Слайд № 28 плеврой. Наружный (париетальный) листок плевры примыкает к внутренней поверхности грудной стенки и диафрагме, внутренний (висцеральный) покрывает легкое. Щель между листками называется плевральной полостью. При движении грудной клетки внутренний листок обычно легко скользит по наружному. Давление в плевральной полости всегда меньше атмосферного (отрицательное). В условиях покоя внутриплевральное давление у человека в среднем на 4, 5 торр ниже атмосферного (-4, 5 торр). Межплевральное пространство между легкими называется средостением; в нем находятся трахея, зобная железа (тимус) и сердце с большими сосудами, лимфатические узлы и пищевод.

Слайд № 29 Кровеносные сосуды легких. Легочная артерия несет кровь от правого желудочка сердца, она делится на правую и левую, которые направляются к легким. Эти артерии снабжают крупные структуры легкого и образуют капилляры, оплетающие стенки альвеол. Воздух в альвеоле отделен от крови в капилляре 1) стенкой альвеолы, 2) стенкой капилляра 3) промежуточным слоем между ними. Из капилляров кровь поступает в мелкие вены, которые в конце концов соединяются и образуют легочные вены, доставляющие кровь в левое предсердие. Очень небольшое количество артериальной бронхиальной крови поступает в легочные вены.

Слайд № 30

Слайд № 31 Дыхательные мышцы – это те мышцы, сокращения которых изменяют объем грудной клетки. Мышцы, направляющиеся от головы, шеи, рук и некоторых верхних грудных и нижних шейных позвонков, а также наружные межреберные мышцы, соединяющие ребро с ребром, приподнимают ребра и увеличивают объем грудной клетки. Диафрагма-мышечно-сухожильная пластина отделяет грудную полость от брюшной. Это главная мышца, участвующая в нормальном вдохе. При усиленном вдохе сокращаются дополнительные группы мышц. При усиленном выдохе действуют мышцы, прикрепленные между ребрами, а также мышцы брюшной полости; они опускают ребра и прижимают брюшные органы к расслабившейся диафрагме, уменьшая таким образом емкость грудной клетки.

Слайд № 32

Слайд № 33 Легочная вентиляция. Пока внутриплевральное давление остается ниже атмосферного, размеры легких точно следуют за размерами грудной полости. Движения легких совершаются в результате сокращения дыхательных мышц в сочетании с движением частей грудной стенки и диафрагмы. Дыхательные движения. Расслабление всех связанных с дыханием мышц придает грудной клетке положение пассивного выдоха. Соответствующая мышечная активность может перевести это положение во вдох или же усилить выдох.

Вдох создается расширением грудной полости и № 34 Слайд всегда является активным процессом. Благодаря своему сочленению с позвонками ребра движутся вверх и наружу, увеличивая расстояние от позвоночника до грудины, а также боковые размеры грудной полости (реберный или грудной тип дыхания). (Рис. 5. 1) Сокращение диафрагмы меняет ее форму из куполообразной в более плоскую, что увеличивает размеры грудной полости в продольном направлении (диафрагмальный или брюшной тип дыхания). Обычно главную роль во вдохе играет диафрагмальное дыхание. Поскольку люди- существа двуногие, при каждом движении ребер и грудины меняется центр тяжести тела и возникает необходимость приспособить к этому разные мышцы.

При спокойном дыхании у человека обычно Слайд № 35 достаточно эластических свойств и веса переместившихся тканей, чтобы вернуть их в положение, предшествующее вдоху. Таким образом, выдох в покое происходит пассивно вследствие постепенного снижения активности мышц, создающих условие для вдоха. Активный выдох может возникнуть вследствие сокращения внутренних межреберных мышц в дополнение к другим мышечным группам, которые опускают ребра, уменьшают поперечные размеры грудной полости и расстояние между грудиной и позвоночником. Активный выдох может также произойти вследствие сокращения брюшных мышц, которое прижимает внутренности к расслабленной диафрагме и уменьшает продольный размер грудной полости.

Расширение легкого снижает общее внутрилегочное Слайд № 36 давление. Оно равно атмосферному, когда воздух не движется, а голосовая щель открыта. Оно ниже атмосферного, пока легкие не наполнятся при вдохе, и выше атмосферного при выдохе. Внутриплевральное давление тоже меняется на протяжении дыхательного движения; но оно всегда ниже атмосферного (т. е. всегда отрицательное). Изменения объема легких. занимают около 6% объема тела независимо от его веса. Объем легкого меняется при вдохе не всюду одинаково. Для этого имеются три главные причины, во-первых, грудная полость увеличивается неравномерно во всех направлениях, во-вторых, не все части легкого одинаково растяжимы. В-третьих, предполагается существование гравитационного эффекта, который способствует смещению легкого книзу.

Объем воздуха, вдыхаемый при обычном вдохе Слайд № 37 и выдыхаемой при обычном выдохе, называется дыхательным воздухом. Объем максимального выдоха после предшествовавшего максимального вдоха называется жизненной емкостью. Она не равна всему объему воздуха в легком (общему объему легкого), поскольку легкие полностью не спадаются. Объем воздуха, который остается в неспавшихся легких, называется остаточным воздухом. Имеется дополнительный объем, который можно вдохнуть при максимальном усилии после нормального вдоха. А тот воздух, который выдыхается максимальным усилием после нормального выдоха, это резервный объем выдоха.

Минутный объем V- это воздух, вдыхаемый за Слайд № 38 одну минуту. Его можно вычислить, умножив средний дыхательный объем (V) на число дыханий в минуту (f), или V=f. V. Часть V, например, воздух в трахее и бронхах до конечных бронхиол и в некоторых альвеолах, не участвует в газообмене, так как не приходит в соприкосновение с активным легочным кроватоком - это так называемое "мертвое" пространство (Vd). Часть V, которая участвует в газообмене с легочной кровью, называется альвеолярным объемом (VA). С физиологической точки зрения альвеолярная вентиляция (VA) - наиболее существенная часть наружного дыхания VA=f(V-Vd), так как она является тем объемом вдыхаемого за минуту воздуха, который обменивается газами с кровью легочных

Слайд № 39 Легочное дыхание. Газообмен в легких между альвеолами и кровью происходит путем диффузии. Диффузия возникает в силу постоянного движения молекул газа к обеспечивает перенос молекул из области более высокой их концентрации в область, где их концентрация ниже. На величину диффузии газов между альвеолами и кровью влияют некоторые чисто физические факторы. 1. Плотность газов. Здесь действует закон Грэма. Он гласит, что в газовой фазе при прочих равных условиях относительная скорость диффузии двух газов обратно пропорциональна квадратному корню из их плотности.

Слайд № 40 2. Растворимость газов в жидкой среде. Здесь действует закон Генри: согласно этому закону, масса газа, растворенного в данном объеме жидкости при постоянной температуре, пропорциональна растворимости газа в этой жидкости и парциальному давлению газа, находящегося в равновесии с жидкостью. 3. Температура. С повышением температуры растет средняя скорость движения молекул (повышается давление) и падает растворимость газа в жидкости при данной температуре. 4. Градиент давления. К газам в дыхательной системе приложим закон Фика.

Слайд № 41

Слайд № 42 Физиология дыхательной системы

Объем воздуха, вдыхаемый при обычном вдохе Слайд № 43 и выдыхаемой при обычном выдохе, называется дыхательным объемом. Объем максимального выдоха после предшествовавшего максимального вдоха называется жизненной емкостью. Она не равна всему объему воздуха в легком (общему объему легкого), поскольку легкие полностью не спадаются. Объем воздуха, который остается в неспавшихся легких, называется остаточным объемом . Имеется дополнительный объем, который можно вдохнуть при максимальном усилии после нормального вдоха. А тот воздух, который выдыхается максимальным усилием после нормального выдоха, это резервный объем выдоха.

Слайд № 44

Слайд № 45 Коэффициенты диффузии. Исходя из растворимости и величины молекул, коэффициент диффузии для СО 2 приблизительно в 2, 7 раза больше; чем для О 2. Поскольку эта величина постоянная и температура в легких обычно тоже остается постоянной, то только парциальные давления этих газов определяют направление газообмена между легкими и альвеолами.

Слайд № 46 При рассмотрении физиологических аспектов газообмена в легких следует учитывать 1) легочное кровообращение в альвеолах, 2) доступную для диффузии поверхность, 3) характеристики альвеолярной и капиллярной тканей и 4) расстояние, на которое происходит диффузия.

Слайд № 47 Соотношение между вентиляцией и перфузией. Эффективность легочного дыхания варьирует в разных частях легкого. Эта вариабельность в значительной мере объясняется представлением о соотношении между вентиляцией и перфузией. Указанное соотношение определяется числом вентилируемых альвеол, которые соприкасаются с хорошо перфузируемыми капиллярами.

При спокойном дыхании у человека Слайд № 48 верхние отделы легкого расправляются полнее, чем нижние отделы, но при вертикальном положении нижние отделы перфузируются кровью лучше, чем верхние. По мере увеличения дыхательного объема нижние части легкого используются все больше и все лучше перфузируются. Соотношение V/Q в нижней части легкого стремится к единице.

Слайд № 49 Транспорт дыхательных газов. Около О, 3% О 2, содержащегося в артериальной крови большого круга при нормальном Ро 2, растворено в плазме. Все остальное количество находится в непрочном химическом соединении с гемоглобином (НЬ) эритроцитов. Гемоглобин представляет собой белок с присоединенной к нему железосодержащей группой. Fе + каждой молекулы гемоглобина соединяется непрочно и обратимо с одной молекулой О 2.

Слайд № 50 Полностью насыщенный кислородом гемоглобин содержит 1, 39 мл. О 2 на 1 г Нb (в некоторых источниках указывается 1, 34 мл), если Fе + окислен до Fе +, то такое соединение утрачивает способность переносить О 2. Полностью насыщенный кислородом гемоглобин (Нb. О 2) обладает более сильными кислотными свойствами, чем восстановленный гемоглобин (Нb).

В результате в растворе, имеющем Слайд № 51 р. Н 7, 25, освобождение 1 м. М О 2 из Нb. О 2 делает возможным усвоение О, 7 м. М Н+ без изменения р. Н; таким образом, выделение О 2 оказывает буферное действие. Соотношение между числом свободных молекул О 2 и числом молекул, связанных с гемоглобином (Нb. О 2), описывается кривой диссоциации О 2.

Слайд № 52

Слайд № 53 Насыщение тканей кислородом. Транспорт O 2 из крови в те участки ткани, где он используется, происходит путем простой диффузии. Поскольку кислород используется главным образом в митохондриях, расстояния, на которые происходит диффузия в тканях, представляются большими по сравнению с обменом в легких. В мышечной ткани присутствие миоглобина, как полагают, облегчает диффузию O 2.

Слайд № 54 При недостаточном снабжении тканей кислородом возникает гипоксия (кислородное голодание) Причины гипоксии: I. недостаточный транспорт О 2 кровью (аноксемическая гипоксия) (содержание О 2 в артериальной крови большого круга понижено).

Слайд № 55 А. Сниженное РO 2: 1) недостаток О 2 во вдыхаемом воздухе; 2) снижение легочной вентиляции; 3) снижение газообмена между альвеолами и кровью; 4) смешивание крови большого и малого круга, В. Нормальное р. СО 2:

1) снижение содержания гемоглобина Слайд № 56 (анемия); 2)нарушение способности гемоглобина присоединять O 2 II. Недостаточный транспорт крови (гипокинетическая гипоксия). А. Недостаточное кровоснабжение: 1) во всей сердечно-сосудистой системе (сердечная недостаточность) 2) местное (закупорка отдельных артерий)

Б. Нарушение оттока крови; Слайд № 57 1) закупорка определенных вен; В. Недостаточное снабжение кровью при возросшей потребности. III. Неспособность ткани использовать поступающий О 2 (гистотоксическая гипоксия).

Слайд № 58 Дыхательная функция крови Сущность дыхательной функции крови состоит в доставке О 2 от легких к тканям и СО 2 от тканей к легким (табл. ). Кровь осуществляет дыхательную функцию прежде всего благодаря наличию в ней гемоглобина. Физиологическая функция гемоглобина как переносчика кислорода основана на способности обратимо связывать О 2. Поэтому в легочных капиллярах происходит насыщение крови О 2, а в тканевых капиллярах, где парциальное давление О 2 резко снижено, осуществляется отдача О 2 тканям.

Слайд № 59 Дыхательная функция крови

Слайд № 60 Дыхательная функция крови • Итак, функцию переносчика О 2 в организме выполняет гемоглобин. Одна молекула гемоглобина построена из 4 субъединиц (полипептидных цепей), каждая из которых связана с гемом. Следовательно, одна молекула гемоглобина имеет 4 гема, к которым может присоединяться О 2, при этом гемолобин переходит в оксигемоглобин. • Гемоглобин человека содержит 0, 335% железа. Каждый грамм-атом железа (55, 84 г) в составе гемоглобина при полном насыщении кислородом связывает 1 грамм- молекулу кислорода (22400 мл). Таким образом, 100 г гемоглобина могут связывать 134 мл кислорода

Слайд № 61 а каждый грамм Hb – 1, 34 мл О 2. Содержание Hb в крови здорового человека составляет 13– 16%, т. е. в 100 мл крови 13– 16 г Hb. При РО 2 в артериальной крови 107– 120 г. Па гемоглобин насыщен О 2 на 96% Следовательно, в этих условиях 100 мл крови содержит 19– 20 об. % О 2 или 19. 3 мл В венозной крови в состоянии покоя РО 2 = 53, 3 г. Па, и в этих условиях Hb насыщен О 2 лишь на 70– 72%, т. е. содержание О 2 в 100 мл венозной крови не превышает 14. 1 мл Артериовенозная разница по О 2 будет около 6 об. %. Таким образом, за 1 мин ткани в состоянии покоя получают 200– 240 мл О 2.

Слайд № 62 Способность гемоглобина связывать О 2 зависит также от температуры. Чем выше температура (в тканях температура выше, чем в легких), тем меньше сродство гемоглобина к кислороду. Напротив, снижение температуры вызывает обратные явления. Количество гемоглобина в крови, а также в какой-то мере его способность связывать кислород (характер кривой диссоциации оксигемоглобина) несколько меняются с возрастом. Например, у новорожденных содержание гемоглобина доходит до 20– 21% (вместо обычных для взрослого 13– 16%).

Слайд № 63 Способность гемоглобина связывать О 2 зависит также от температуры. Чем выше температура (в тканях температура выше, чем в легких), тем меньше сродство гемоглобина к кислороду. Напротив, снижение температуры вызывает обратные явления. Количество гемоглобина в крови, а также в какой-то мере его способность связывать кислород (характер кривой диссоциации оксигемоглобина) несколько меняются с возрастом. Например, у новорожденных содержание гемоглобина доходит до 20– 21% (вместо обычных для взрослого 13– 16%).

Слайд № 64 ВОПРОСЫ УПРАВЛЕНИЯ ДЫХАНИЕМ

Слайд № 65

С точки зрения господствующей ныне Слайд № 66 концепции функциональной системы П. К. Анохина, дыхательная система — комплекс образований, включающий центральные (регуляторные) и периферические (воспринимающие) нервные компоненты и рабочие аппараты, функционально объединенные в единую систему, конечным эффектом деятельности которой является поддержание относительного постоянства 02, С 02 и р. Н крови и тканей организма.

Слайд № 67 Развитие функциональной дыхательной системы подчиняется всем тем закономерностям, которые установлены для других систем организма и определены П. К. Анохиным в концепции системогенеза. Главное условие этой концепции – целесообразность в вопросах выживания организма.

Слайд № 68 Перемещение воздушного потока по дыхательным путям легких, обеспечивающее газообмен между внешней атмосферой и альвеолярным воздухом (вентиляция), осуществляется благодаря способности легких и грудной клетки изменять свои объемы в процессе дыхания и создавать при этом перепады давления в различных отделах дыхательной системы (биомеханика).

Слайд № 69 Газообмен между альвеолярным воздухом и кровью легочных капилляров (диффузия) происходит на основе градиента давлений газов по обе стороны альвеоло- капиллярной мембраны ( химия и физика).

Слайд № 70 Дыхательный хемостат представляет собой систему регуляций, предназначенную для поддержания постоянства напряжения углекислого газа (р. СО 2), концентрации водородных ионов (Н+) и напряжения кислорода (р. О 2) в артериальной крови при наличии некоторых возмущений.

Слайд № 71 Равномерность распределения объемов альвеолярного воздуха и капиллярного кровотока в различных зонах легких ( вентиляционн перфузионное соотношение), как и их газовый состав, определяют степень насыщения артериальной крови кислородом и освобождения венозной крови от избытка углекислоты.

Слайд № 72 Общее количество кислорода, поглощаемого кровью в легких, определяется потребностью в нем организма и зависит также, кроме указанных выше факторов, от количества и способности гемоглобина вступать в обратимые соединения с кислородом.

Слайд № 73 Продолжительность и амплитуда фаз дыхательного цикла определяются сложным механизмом системы регулирования дыхания (по принципу «отклонения» и «возмущения» показателей в системе управления).

Изменения в химическом Слайд № 74 составе вдыхаемого воздуха или в метаболизме тканей организма вызывают соответствующие изменения в управляющей системе: р. О 2, р. СО 2, [Н+] в артериальной крови и Н+ в цереброспинальной жидкости.

Слайд № 75

Слайд № 76

Слайд № 77 Отклонения в управляемых переменных от исходных (стабилизировавших) значений улавливаются центральными и периферическими хеморецепторами и передаются регулятору - дыхательному центру мозга, где вырабатываются командные импульсные потоки приводящие к соответствующим изменениям в вентиляции, в величине систолического объема и в картине перераспределения крови в организме.

Характер изменения вентиляции легких Слайд № 78 при изменении содержания СО 2 и О 2 в крови свидетельствует о существовании обратной связи в системе управления. Известно, что если напряжение углекислого газа в крова при физической нагрузке или при вдыхании воздуха с высокой концентрацией СО 2 поднимается выше "нормального" уровня, то частота дыхания (вентиляция) возрастает и в результате этой гипервентиляций напряжение СО 2 в крови вновь понижается.

Слайд № 79 Наоборот, если при гипервентиляции напряжение СО 2 в крови падает ниже нормального уровня, то это приводит к замедлению дыхания, вследствие чего напряжение СО 2 в крови вновь повышается. В схеме дыхательного хемостата рассматриваются три регулируемые величины: концентрация О 2 , СО 2 и Н+. В нем имеется два блока: управляющая и управляемые системы.

Слайд № 80 На вход управляющей системы поступают три командных сигнала. За выходной сигнал принимается альвеолярная вентиляция V А. Этот управляющий сигнал поступает на вход управляемой системы (легочной и тканевой резервуары); имеющей три выхода - три управляемые переменные: напряжение кислорода (р. О 2 углекислого газа (р. СО 2) и концентрация водородных ионов ( H +) в артериальной крови.

Показатели химического Слайд № 81 состава артериальной крови поступают на вход управляющей системы в качестве сигналов обратной связи. Возмущающими сигналами могут стать повышение содержания СО 2 или недостаток О 2 во вдыхаемом воздухе.

Слайд № 82 Управляющая система начинается хеморецепторами, расположенными в различных частях организма Нервные импульсы поступают в дыхательный центр по афферентным центростремительным путям. В дыхательном центре формируются командные сигналы, поступающие к эффекторам - дыхательным мышцам. В результате этого возникают изменения в альвеолярной вентиляции.

Слайд № 83 В управляемой системе также участвуют несколько процессов и подсистем: процесс диффузии газов в легкие, перенос газов кровью и газообмен в тканях. Система управления дыханием является самоадаптирующейся системой, которая непрерывно максимизирует некоторый показатель при постоянном воздействии внешних возмущений. Выделяеляется три контура управления: 1) химическое; 2) нервное; 3) центральное.

Слайд № 84

Слайд № 85 ВОЗРАСТНЫЕ ОСОБЕННОСТИ РЕГУЛЯЦИИ ДЫХАНИЯ

Слайд № 86 • По современным представлениям, хеморецепторы синокаротидных и сердечно-аортальных зон, сигнализирующие об изменениях р02 (и меньше — р. С 02 или р. Н) артериальной крови, закладываются у человека с 6 -й нед. внутриутробной жизни и начинают функционировать до рождения.

Слайд № 87 • Известно, что уже с первых часов жизни дети отвечают увеличением вентиляции на падение р02 крови и снижением вентиляции на вдыхание кислорода. В отличие от взрослых реакция на колебания р02 у новорожденных носит непродолжительный и нестойкий характер.

На разных этапах онтогенеза усиление Слайд № 88 вентиляции в ответ на снижение р02 во вдыхаемом воздухе обеспечивается неодинаковым изменением режимов дыхания. С возрастом большее значение в усилении легочной вентиляции приобретает увеличение дыхательного объема. В дошкольном и младшем школьном возрасте прирост легочной вентиляции обеспечивается преимущественно за счет учащения дыхания. У подростков дефицит кислорода во вдыхаемом воздухе вызывает увеличение дыхательного объема, и только у половины из них увеличивается и ЧД.

Усиление легочной вентиляции в связи № 89 Слайд с изменением содержания кислорода во вдыхаемом воздухе служит по ряду причин косвенной мерой чувствительности хеморецепторов и нервных центров к изменению р02 в альвеолярном воздухе и крови. В результате возрастных особенностей дыхания при одинаковом снижении кислорода во вдыхаемой смеси газов С 02 альвеолярного воздуха у людей разного возраста оказывается неодинаковым, так как в тех же условиях внешней среды и рецепторы, и центральные нервные образования испытывают неодинаковую степень гипоксии.

У детей и подростков дыхание оказывается № 90 Слайд чувствительным к небольшим колебаниям альвеолярного СО 2 относительно свойственных каждому возрасту уровней. Снижение его на 3— 5 мм рт. ст. вызывает у ребенка 8 лет увеличение вентиляции на 10%, при этом объем вдоха увеличивается незначительно, но заметно сокращается длительность дыхательного цикла. Снижение альвеолярного р02 на 6— 7 мм рт. ст. вызывает прирост вентиляции на 23%. Один вдох чистого кислорода вызывает снижение вентиляции на 40%.

Слайд № 91 АППАРАТ ИСКУССТВЕННОГО ДЫХАНИЯ

Слайд № 92

Слайд № 93 При управляемом дыхании аппарат позволяет устанавливать отдельно любые величины давления вдоха, разрежения, выдоха, скорости вдувания, время вдоха и выдоха. При вспомогательном дыхании можно, помимо давления вдоха и скорости вдувания, изменять чувствительность системы аппарата. Реле времени, определяющее время выдоха при вспомогательном дыхании, служит аварийным устройством. Оно переключает аппарат на вдох через заранее установленное время в случае отсутствия попытки вдоха со стороны пациента.

Современные модели регуляции дыхания Слайд № 94 позволяют предсказать динамику существенных параметров вентиляции при изменении условий внешней или внутренней сред организма. Моделирование дыхательной системы предусматривает учет экспериментально полученных данных о физиологических механизмах, лежащих в основе реализации принципа отрицательной обратной связи.

В основе большинства хемостатических Слайд № 95 моделей лежат сравнительно хорошо изученная химическая регуляция. Обычно различают 2 типа моделей регуляции дыхания. В первом типе моделей исходят из следующих принципов. Изменение концентрации СО 2 и О 2 во вдыхаемом воздухе или изменения метаболизма в тканях приводят к отклонению регулируемых переменных (артериальной Н+, р. О 2 р. СО 2 и Н+ цереброспинальной жидкости) от их эталонных значений.

Рассогласование регулируемой величины от Слайд № 96 эталонной воспринимается периферическими и центральными хеморецепторами, здесь возникает сигнал, который передается регулятору (дыхательному центру). Дыхательный центр вырабатывает сигнал, меняющий вентиляцию легких (одновременно с работой сердца), чтобы устранить возникшие рассогласования.

Во втором типе моделей ведущим Слайд № 97 принципом является также изменение вентиляции, имеющее целью удержать в новых изменившихся условиях средний расход энергии на осуществление дыхания на минимальном уровне. Модели этого типа использует последние концепции теории регулирования, в частности теории полуадаптивных многоуровневых управляющих систем.

Модели состоят из 3 взаимодействующих Слайд № 98 петель обратной связи, регулирующих химический состав артериальной крови, активность дыхательной мускулатуры, диаметр воздухоносных путей. Недостатком этого тина моделей является игнорирование роли центральных хеморецепторов и отсутствие информации о реакции модели на изменение СО 2 и О 2 во вдыхаемом воздухе.

В моделях регуляции дыхания важная Слайд № 99 роль отводится хеморецепторной системе, состоящей из синокаротидной и аортальной периферических чувствительных зон, омываемых артериальной кровью, и центральной мозговой чувствительной зоны, омываемой спинномозговой жидкостью. Каждой из этих зон приписывается примерно линейная динамика. Периферические чувствительные зоны модели воспринимают изменения концентрации СО 2 и в артериальной крови. Центральные чувствительные зоны реагируют только на концентрацию C О 2 в спинномозговой жидкости.

Модель применима для изучения регуляции Слайд № 100 дыхания как в переходном режиме, так и в устойчивом состоянии при соблюдении ряда условий, включая ступенчатое изменение концентрации СО 2 и О 2 в окружающем воздухе, изменение различных параметров внутренней среды организма.