Морфо-функциональные особенности бронхиального дерева. Понятие о кондуктивной и транзиторной зонах. Мертвое пространство

Дыхание

Значение органов дыхания. Понятие о внешнем и внутреннем дыхании.

Дыхательная система является жизненно важной. Заболевания дыхательной системы занимают 3е место в причинах смерти и являются самыми распространенными в утрате трудоспособности. Дыхание является циклическим процессом, который обеспечивает доставку кислорода к клеткам, используют для удаления углекислого газа, доставки биологических веществ. У простейших – через наружные покровы, у насекомых – трахейный тип дыхания, у человека – легочный тип дыхания. Различают внешнее и внутренне дыхание, происходит диффузия углекислого газа между альвеолами, транспорт газа от легких и обратно к клеткам. Внутренне дыхание – процесс использование кислорода внутри клеток в окислительном процессе. На физиологии мы изучаем внешнее дыхание, на биохимии – тканевое, внутреннее.

На 98% газообмен происходит в альвеолах легких, 2% может проходить через кожу.

Дыхание — физиологическая функция, обеспечивающая га­зообмен (О₂ и СО₂) между окружающей средой и организмом в соответствии с его метаболическими потребностями.

Дыхание протекает в несколько стадий: 1) внешнее дыхание — обмен О₂ и СО₂ между внешней средой и кровью легочных капил­ляров. В свою очередь внешнее дыхание можно разделить на два процесса: а) газообмен между внешней средой и альвеолами легких, что обозначается как «легочная вентиляция»; б) газообмен между альвеолярным воздухом и кровью легочных капилляров; 2) транс­порт О₂ и СО₂ кровью; 3) обмен О₂ и СО₂ между кровью и клетками организма; 4) тканевое дыхание.

Дыхание осуществляет перенос Ог из атмосферного воздуха к клеткам организма, а в обратном направлении производит удаление СО₂, который является важнейшим продуктом метаболизма клеток.

Транспорт О₂ и СО₂ в организме человека и животных на зна­чительные расстояния, например в пределах воздухоносных путей, легких и в системе кровообращения, осуществляется конвекционно. Перенос О₂ и СО₂ на незначительные расстояния, например между альвеолярным воздухом и кровью, а также между кровью и клетками тканей организма осуществляется путем диффузии. Каж­дая из стадий дыхательной функции в соответствии с метаболиче­скими потребностями клеток организма регулируется нервными и гуморальными механизмами.

Морфо-функциональные особенности бронхиального дерева. Понятие о кондуктивной и транзиторной зонах. Мертвое пространство.

Дыхательная система включает верхние и нижние дыхательные пути. К верхним дыхательным путям относятся – нос, ротовая полость, носоглотка, гортань. Нижние – трахея и бронхи. К воздухоносным путям подключены легкие – правое(3доли) и левое(2доли, только верхняя и нижняя). Легкие располагаются внутри грудной клетки – костно-мышечного каркаса – ребра прикрепленные к позвоночнику и грудине, между ребрами имеются мышцы, внутри грудная клетка выстлана гладким листком париетальной плевры, легкие покрываются висцеральной плеврой, между легкими – пространство – с плевральной жидкостью. Жидкость уменьшает силы трения и поддерживает постоянный объем плевральной полости. Воздухоносные пути – там воздух увлажняется, согревается, очищается, в бронхах 23 последовательных деления, которые доходят до терминальных бронхиол, а затем начинаются респираторные бронхиолы, от которых отходят альвеолярные ходы, которые переходят в альвеолярные мешочки, заканчивающиеся альвеолярными мешочками.

Воздухоносные пути больше 1 мм – бронхи, меньше 1 мм – бронхиолы. В бронхах основа – хрящевая ткань, кольца, в бронхиолах стенка в основном состоит из гладкомышечных элементов. Внутренняя поверхность покрыта слизистой оболочкой с мерцательным эпителием. В бронхиальном дереве принято выделять 3 функциональные зоны –

- кондуктивная(проводниковая) – первые 16 делений, здесь происходит только проведение воздушного потока, газообмена не происходит, объем этой зона – 150-155 см3 и она относится к мертвому пространству,

- последующие 6 – переходная зона – диффузия газа

- альвеолярные ходы, мешочки, респираторные бронхиолы – это респираторная зона(только газообмен без проведения воздушного потока)

В связи с последовательным делением бронхиального дерева происходит увеличение суммарной площади поперечного сечения. Площадь сечения трахеи – 2,5 см2, на уровне 16го деления, суммарная площадь 180 см2. На уровне 23го деления 11800 см2. Количество легочных альвеол 300-375 млн. Диаметр альвеол от 150 до 300 мкм и суммарная площадь легочных альвеол достигает 90 м2. Внешнее дыхание направлено на постоянную вентиляцию легких и это обеспечивается периодической сменой актов вдоха и выдоха. Человек делает от 12 до 15 вдохов и выдохов и в течении каждого вдоха мы поглощаем 500 мл воздуха. Своеобразный дыхательный насос – грудная клетка, межреберные мышцы, диафрагма, Вдох-инспирация, является актом активным. Вдох мы можем осуществить только при сокращении мышц. Мышцы вдоха - диафрагма и наружные косые межреберные мышцы. Основной дыхательной мышцей будет является диафрагма. При сокращении мышечной части купол диафрагмы опускается и органы брюшной полости опускает. Увеличивается вертикальный объем грудной клетки. С помощью диафрагмы осуществляется 75% вдоха. При спокойном вдохе этого достаточно. При нагрузках подключаются межреберные мышцы. В фазе выдоха используются передние косые мышцы. При нагрузке - ребра понимаются и занимают горизонтальное положения, грудина отодвигается кпереди, что увеличивает сагиттальный размер грудной клетки, также происходит небольшой разворот ребра(нижний край ребра – наружу -это увеличивает фронтальный размер грудной клетки) Во время вдоха меняются все три размера грудной клетки. Вслед происходит увеличение объема легких , при этом в легких происходит снижение давления, что связано с действием газового закона Боэля-Мариотте, который говорит о том, что произведение объема газа, на величину его давления, есть величина постоянная. Давление внутри легких становится ниже атмосферного – «-1»-«-3» ниже атмосферного. Из-за этого воздух может проходить в легкие. Вдох, который осуществляется за счет сокращения диафрагмы – диафрагмальное, или брюшное(у детей, у взрослых) дыхание, а за счет межреберных мышц – грудное дыхание(у женщин). В усиленном вдохе могут принимать участие грудино-ключично-сосвидные мышцы, лестничные мышцы, трапециевидные - это дополнительные мышцы. Акт выхода – эксперация может быть пассивным и активным. Пассивный осуществляется в результате расслабления мышц вдоха, при этом диафрагма расслабляясь начинает подниматься, уменьшается вертикальный размер грудной клетки, расслабление межреберных мышц за счет силы тяжести опускаются - уменьшается сагиттальный и фронтальный размер грудной клетки. Легкие начинают уменьшаться. Мышцы выдоха, к которым относятся мышцы брюшного пресса, их сокращение повышают давление в брюшной полости и поднимают диафрагму. Внутренние косые межреберные мышцы – сверху вниз и спереди назад. При своем сокращении они тянут ребра вниз, способствуя в дальнейшем уменьшению объема грудной клетки. Уменьшение объема способствует уменьшению давления ниже атмосферного внутри легки на 3-5см. Силу выдоха мы можем измерить манометром. В межплевральном пространстве отрицательное давление. Механизмы его формирования. Легкие покрыты висцеральным листком, а грудная клетка – париетальным листком. Межплевральное пространство заполнено жидкостью. Листки смочены и скользят. Давление в этой полости ниже атмосферного – называют отрицательным межплевральным давлением. Через воздухоносные пути атмосферный воздух действует на внутренние поверхности, что вызывает растяжение легких. Легкие – эластическое образование. В грудной полости легкие в растянутом состоянии. Эластические волокна будут стремится сжать легкие. Альвеолы(изнутри) выстланы особым веществом – сурфактантом – комплекс фосфолипилов, который образуется специализированными клетками – альвеолярными пневмоцитами 2го типа. Он вызывает снижение поверхностного натяжения. Если имеется сурфактант то поверхностное натяжение=5дин на см2, при его отсутствии 20 дин на см2. Сурфактант начинает вырабатываться на последних месяцах беременности. Недоношенным детям трудно расправить легкие, возникает дыхательная недостаточность. Сейчас применяют искусственное распыление сурфактанта. Наличие поверхностного натяжения стремится сжать легкие.

Давление в плевральной полости = Давление атмосферного – давление эластическое.

Выдох = -2-5 мм.рт. столба

Вдох = -4-8 мм.рт.ст

Глубокий вдох = -20 мм.рт.ст

Неравномерный рост – грудная клетка растет быстрее легких. Плевральная полость всасывает газы. Поддержание отрицательного давления имеет большое значение для дыхания(оно обеспечивает растяжение легких и поддерживает их дыхательную поверхность, изменение объема во время вдоха/выдоха) и кроветворения. Внутри вен давление понижается, это способствует возвращению крови к сердцу – венозный возврат. При повреждении грудной области – пневмоторакс – легкое спадается, легкое плохо вентилируется. Пневмоторакс может быть открытым и закрытым(поражение ткани легкого - воздух из воздухоносных путей попадет в плевральную полость), клапанный пневмоторакс – через мембрану засасывается воздух, а на обратном пути мембрана закрывается и воздух скапливается внутри. Пневмоторакс уменьшает отток крови к сердцу. Пневмоторакс требует срочного вмешательства и закрытия отверстия любым способом