Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
ЗАНЯТИЕ 14.
ФИЗИОЛОГИЯ ДЫХАНИЯ
Внешнее дыхания
Совокупность процессов, обеспечивающих поступление в организм О2, доставку и потребление его тканям и выделение конечного продукта дыхания СО2 во внешнюю среду, называется дыханием.
Воздухоносные пути и газообменные области легких
Сложный процесс газообмена с окружающей средой складывается из ряда последовательных процессов.
Внешнее дыхание (легочное):
1. Обмен газов между легочным воздухом и атмосферным (вентиляция легких).
2. Обмен газов между легочным воздухом и кровью капилляров малого круга кровообращения.
Внутреннее:
3. Транспорт О2 и СО2 кровью.
4. Обмен газов между кровью и клетками (тканевое дыхание), то есть потребление О2 и выделение СО2 в процессе метаболизма.
Функцию внешнего дыхания и обновление газового состава крови у человека выполняют дыхательные пути (носовая и ротовая полость, гортань, трахея, бронхи, бронхиолы, альвеолярные ходы) и легкие.
Для осуществления процессов газообмена в строении легких имеется ряд приспособительных особенностей:
1. Наличие русла воздушного и кровеносного, разобщенных между собой тончайшей пленкой, состоящей из двойного слоя - самой альвеолы и капилляра (раздел воздуха и крови - толщина 0,004 мм). Через этот аэрогематический барьер происходит диффузия газов.
2. Обширная дыхательная площадь легких 50-90 м2 приблизительно равно увеличению поверхности тела (1,7 м20) в несколько десятков раз.
3. Наличие особого - малого круга кровообращения, специально выполняющего окислительную функцию (функциональный круг). Малый круг частица крови проходит за 5 сек, а время ее соприкосновения со стенкой альвеолы только 0,25 - 0,7 сек.
4. Наличие в легких эластической ткани, способствующей расправлению и спаданию легких при вдохе и выдохе. Легкие находятся в состоянии эластического напряжения.
5. Наличие в дыхательных путях опорной хрящевой ткани в виде хрящевых бронхов. Это предупреждает спадение дыхательных путей и способствует быстрому и легкому прохождению воздуха.
Значение дыхания для организма:
1. Сохранение постоянства газового состава крови.
2. Участие в регуляции кислотно-основного состояния крови.
3. Участие в терморегуляции.
4. В легких активируется ангиотензин I, который под влиянием ангиотензинконвертирующего фермента превращается в ангиотензин II. Этот же фермент обеспечивает инактивацию брадикинина. В легких инактивируются серотонин и норадреналин, простагландины.
5. Легкие являются физиологическими депо крови
6. Эпителиоцитами синтезируются липиды и протеины, входящие в состав сурфактанта, коллаген и эластин, придающие упругость стенкам альвеол.
7. Легким принадлежит важная роль в регуляции агрегатного состояния крови. Интерстиций легких содержит большое количество тучных клеток, содержащих гепарин благодаря чему кровь, оттекающая от легких, свертывается медленнее, чем притекающая. В легких синтезируются эритропоэтины.
8. В легких синтезируется и выделяется в бронхиальную слизь иммуноглобулин А, который и имеет важное значение в защите организма от инфекции.
Дыхательные движения
Вентиляция альвеол, необходимая для газообмена осуществляется благодаря чередованию вдоха (инспирации), выдоха (экспирации). При вдохе в альвеолы поступает воздух, насыщенный О2. При выдохе из них удаляется воздух, бедный О2 , но более богатый СО2. Фаза вдоха и следующая за ним фаза выдоха составляет дыхательный цикл.
Передвижение воздуха обусловлено попеременным увеличением и уменьшением объема грудной клетки.
Механизм дыхательных движений
Механизм вдоха (инспирации). Инспирация - это активный процесс.
Увеличение грудной полости в вертикальной, саггитальной, фронтальной плоскостях. Это обеспечивается: поднятием ребер и уплощением (опусканием) диафрагмы.
Движение ребер. Ребра образуют подвижные соединения с телами и поперечными отростками позвонков. При поднятии ребер размер грудной клетки увеличивается в переднезаднем и в боковом направлениях. Поднятие ребер происходит за счет сокращения инспираторных мышц. К ним относятся: наружные межреберные, внутренние межхрящевые мышцы.
Движение нижних ребер оказывают большее влияние на объем грудной клетки, и поэтому нижние доли легкого вентилируются лучше, чем верхушки.
У здорового молодого мужчины разница между окружностью грудной клетки в положении вдоха и выдоха равна 7-10 см, у женщин равна 5-8 см. При форсированном дыхании подключаются вспомогательные инспираторные мышцы:
- большие и малые грудные;
- лестничные;
- грудино-ключично-сосцевидная;
- трапециевидная и др.
Движение диафрагмы. Диафрагма имеет форму купола, выдающегося в грудную полость. При выдохе она прилегает к внутренней стенке грудной клетки. При вдохе диафрагма уплощается в результате сокращения ее мышечных волоконю.
Механизм выдоха (экспирации) обеспечивается за счет:
Тяжести грудной клетки.
Эластичности реберных хрящей.
Эластичности легких.
Давления органов брюшной полости на диафрагму.
В состоянии покоя выдох происходит пассивно.
В форсированном дыхании принимают экспираторные мышцы: внутренние межреберные мышцы и вспомогательные экспираторные мышцы: мышцы, сгибающие позвоночник, мышцы брюшного пресса.
Характер потока в воздухоносных путях
Типы дыхания. В зависимости преимущественно за счет какого компонента (поднятия ребер или диафрагмы) происходит увеличение объема грудной клетки, выделяют 3 типа дыхания:
-грудной (реберный);
-брюшной;
-смешанный.
В большей степени тип дыхания зависит от возраста (подвижность грудной клетки увеличивается), одежды, профессии. Брюшное дыхание затрудняется в последние месяцы беременности, и тогда дополнительно включается грудное.
Наиболее эффективен брюшной тип дыхания:
- глубже вентиляция легких;
- облегчается возврат венозной крови к сердцу.
Брюшной тип дыхания преобладает у работников физического труда, скалолазов, певцов и др. У ребенка после рождения вначале устанавливается брюшной тип дыхания, а позже - к 7 годам - грудной.
Давление в плевральной полости и его изменение при дыхании.
Легкие покрыты висцеральной плеврой, а пленка грудной полости - париетальной плеврой. Между ними содержится серозная жидкость. Они плотно прилегают друг к другу (щель 5-10 мкм) и скользят относительно друг друга.
Если ввести иглу в плевральную полость и соединить ее с водным манометром, то окажется, что давление в ней:
при вдохе - на 6-8 см Н2О
при выдохе - на 3-5 см Н2О ниже атмосферного.
Направления сил в течение дыхательного цикла
Эту разницу между внутриплевральным и атмосферным давлением обычно называют давлением в плевральной полости.
Отрицательное давление в плевральной полости обусловлено эластической тягой легких, т.е. стремлением легких к спадению.
При вдохе увеличение грудной полости ведет к повышению отрицательного давления в плевральной полости.
Накоплению жидкости в плевральной полости препятствует более низкое онкотическое давление плевральной жидкости (меньше белков), чем в плазме.
Эластическая тяга легких обусловлена 3 факторами:
На любой поверхности раздела между воздухом и жидкостью действуют силы межмолекулярного сцепления, стремящиеся уменьшить величину этой поверхности (силы поверхностного натяжения). Под влиянием этих сил альвеолы стремятся сократиться. Силы поверхностного натяжения создают 2/3 эластической тяги легких.
Если бы внутренняя поверхность альвеолы была покрыта водным раствором, то поверхностное натяжение должно было быть в 5-8 раз больше. В этих условиях наблюдалось бы спадение альвеол (ателектаз).
В альвеолярной жидкости на внутренней поверхности альвеол имеются вещества, снижающие поверхностное натяжение. Такие вещества называются поверхностно активными веществами (ПАВ), роль которых в данном случае выполняют сурфактанты.
При уменьшении размеров альвеол молекулы сурфактанта сближаются, их плотность на единицу поверхности больше и поверхностное натяжение снижается - альвеола не спадается.
При увеличении (расширении) альвеол их поверхностное натяжение повышается это усиливает эластическую тягу легких.
Нарушение образования сурфактантов приводит к спадению большого количества альвеол - ателектазу - отсутствие вентиляции обширных участков легких.
У новорожденных сурфактанты необходимы для расправления легких при первых дыхательных движениях.
Поступлении воздуха) в плевральную полость называется пневмоторакс (через поврежденную грудную стенку или легкие) в силу эластичности легких - они спадаются и поджимаются к корню, занимая 1/3 своего объема.
Вентиляция легких. Легочные объемы.
|
Объемы |
Емкости |
4. Остаточный объем. |
4. Функциональная остаточная емкость). |
ЖЕЛ определяет собой максимальный объем воздуха, который может быть введен или выведен из легких в течение одного вдоха или выдоха. Она - показатель подвижности легких и грудной клетки.
Факторы, влияющие на ЖЕЛ:
Возраст. После 40 лет ЖЕЛ понижается (снижение эластичности легких и подвижности грудной клетки).
Пол. У женщин ЖЕЛ в среднем на 25% ниже, чем у мужчин.
Размер тела. Размер грудной клетки пропорционален остальным размерам тела.
Положение тела. В вертикальном положении она выше, чем в горизонтальном (большее кровенаполнение сосудов легких).
Степень тренированности. У тренированных лиц повышается (особенно у пловцов, гребцов, где необходима выносливость).
РАБОТА ДЫХАТЕЛЬНЫХ МЫШЦ
В покое дыхательные мышцы совершают работу, равную 0,1-0,5 кг´метр/мин, потребляют 2-2,5% поглощенного кислорода. При нагрузке работа мышц возрастает до 1-5 кг´метр/мин, при этом на сокращение дыхательных мышц затрачивается около 20% потребленного кислорода, до 30-40% при затрудненном дыхании. При МОД 100-120 л/мин увеличение объема вентиляции легких энергетически невыгодно, т.к. весь дополнительно потребляемый кислород расходуется на обеспечение работы дыхательных мышц.
Мертвое пространство.
Различают:
анатомическое;
функциональное (физиологическое).
Анатомическое мертвое пространство - объем воздухоносных путей, в которых не происходит газообмена (носовая полость, глотка, гортань, трахея, бронхи, бронхиолы, альвеолярные ходы).
Физиологическая роль его заключается в:
очищение воздуха (слизистая оболочка улавливает мелкие частицы пыли, бактерии).
Увлажнение воздуха (секрет железистых клеток эпителия).
Согревание воздуха (t0 выдыхаемого воздуха приблизительно равна 37оС).
Объем анатомического мертвого пространства в среднем равен 150 мл (140 - 170 мл).
Следовательно, из 500 мл дыхательного объема в альвеолы поступит только 350 мл. Объем альвеолярного воздуха равен 2500 мл. Коэффициент легочной вентиляции при этом равняется 350 : 2500 = 1/7, т.е. в результате 1 дыхательного цикла обновляется только 1/7 воздуха ФОЕ или полное обновление его происходит в результате не менее 7 дыхательных циклов.
Функциональное мертвое пространство - участки дыхательной системы, в которых не происходит газообмена, т. е. к анатомическому мертвому пространству добавляются такие альвеолы, которые вентилируются, но не перфузируются кровью.
В норме таких альвеол немного и поэтому в норме объем анатомического и функционального мертвого пространства совпадает.
Альвеолярная вентиляция
Частота дыхания у человека в среднем = 14 (12-18) в мин.
У детей чаще: у грудных - 30-40 в мин;
у новорожденных - 40-55 в мин;
Минутный объем дыхания (МОД) = 500 мл х 14 = 7 литров.
При физической нагрузке МОД достигает 120 л/мин.
Дыхание глубокое и редкое более эффективно, чем поверхностное и учащенное.
Величина вентиляции регулируется так, чтобы обеспечить постоянный газовый состав альвеолярного воздуха.
Если МОД нормальный (= 7 л/мин), но дыхание частое (35 в мин и поверхностное ДО = 0, 2 л), то вентилироваться будет главным образом мертвое пространство и вдыхаемый воздух почти не будет достигать альвеол. Такое состояние опасно.
Одним из показателей резервов дыхательной системы является максимальная вентиляция легких (МВЛ) - объем воздуха, проходящего через легкие за определенный промежуток времени при дыхании с максимально возможной частотой и глубиной.
В норме МВЛ колеблется в пределах 120-170 л/мин.
Ее величина зависит от возраста, пола, размера тела.
PAGE 14