Градиент давления по кислороду направлен из альвеол в капилляры, а для углекислого газа из капилляров в альвеолы(из места с большей концентрации в место с меньшей концентрацией).
Тема 7. 1. Лекции № 33-35
«Анатомия и физиология дыхательной системы».
План:
1.Процесс дыхания – определение, этапы. Дыхательный цикл. Факторы, обеспечивающие оптимальный газовый состав организма. Механизм вдоха и выдоха.
2. Нервная и гуморальная регуляция дыхания. Саморегуляция дыхания.
3. Строение и функции верхних и нижних дыхательных путей.
Процесс дыхания – определение, этапы. Дыхательный цикл. Факторы, обеспечивающие оптимальный газовый состав организма. Механизм вдоха и выдоха.
Нормальное функционирование органов и систем человека возможно только при условии быстрого и своевременного восстановления энергетического баланса. Организм получает энергию за счет окисления органических субстратов - углеводов, жиров, белков. А все окислительно-восстановительные реакции в организме протекают в присутствии кислорода.
Дыхание - совокупность процессов, обеспечивающих поступление во
внутреннюю среду организма кислорода, использование его для окислительных процессов, и удаление из организма углекислого газа.
Основная функция дыхательной системы – обеспечение газообмена О2 и СО2 между окружающей средой и организмом в соответствии с его метаболическими потребностями.
В процессе дыхания принято различать три звена: легочное дыхание, транспорт газов кровью, тканевое дыхание.
Легочное дыхание - это газообмен между организмом и окружающим его атмосферным воздухом. Оно делится на два этапа: газообмен между атмосферным и альвеолярным воздухом, газообмен между альвеолярным воздухом и кровью.
|
|
|
Легочное дыхание осуществляется за счет функционирования аппарата внешнего дыхания:
дыхательные пути (носоглотка, трахея, бронхи), легкие, плевра, диафрагма и вспомогательные дыхательные мышцы, скелет грудной клетки.
Тканевое дыхание тоже разделено на два этапа – обмен газов между кровью и тканями и потребление кислорода клетками с выделением ими углекислого газа.
Дыхательный цикл состоит из вдоха, выдоха и дыхательной паузы. Оптимальное соотношение вдох/выдох = 1/2.
Дыхательные мышцы обеспечивают ритмичное увеличение или уменьшение объема грудной полости. Функционально дыхательные мышцы делят на инспираторные, которые обеспечивают вдох(основные и вспомогательные) и экспираторные, обеспечивающие выдох.
Основная инспираторная мышца – диафрагма; вспомогательные – наружные межреберные, лестничные, грудино-ключично-сосцевидные, трапецевидная, большая и малая грудные мышцы.
Экспираторные мышцы: внутренние межреберные и мышцы живота(внутренняя и наружная косые, прямая и поперечная).
|
|
|
Диафрагма — куполообразная поперечнополосатая мышца, разделяющая грудную и брюшную полости. Она прикрепляется к трем первым поясничным позвонкам (позвоночная часть диафрагмы) и к нижним ребрам (реберная часть) мышечными пучками, которые в центре переходят в сухожильный купол. При сокращении диафрагмы органы брюшной полости смещаются вниз и вперед, при этом поднимаются и расходятся ребра, размеры грудной полости увеличиваются – происходит вдох. При спокойном дыхании диафрагма является единственной активной инспираторной мышцей и ее купол опускается на 1 — 1,5 см. При глубоком форсированном дыхании увеличивается амплитуда движений диафрагмы (экскурсия может достигать 10 см) и активизируются вспомогательные мышцы.
При спокойном дыхании вдох осуществляется активно, а выдох пассивно и обеспечивается:
- расслаблением наружных межреберных мышц и поднятием купола диафрагмы
- силой тяжести грудной клетки
- эластической тягой легких
- давлением органов брюшной полости
- эластической тягой перекрученных во время вдоха реберных хрящей
В механизме вдоха/выдоха большое значение имеет отрицательное давление в плевральное полости.
|
|
|
Величина давления в плевральной полости и легких при дыхании
Лёгкие постоянно находятся в грудной полости в растянутом состоянии.
Каждое легкое покрыто серозной оболочкой – плеврой(висцеральный листок). В воротах легких плевра переходит на стенки грудной полости(париетальный листок). Между этими листками имеется герметичное щелевидное пространство(5-10 мкм) – плевральная полость, содержит серозную жидкость, по составу схожую с лимфой. Давление в плевральной полости ниже атмосферного(отрицательное). Оно обусловлено эластической тягой лёгких, т.е. постоянным стремлением лёгких к спадению, уменьшению своего объёма.
Эластическая тяга лёгких обусловлена тремя факторами:
1) Поверхностным натяжением плёнки жидкости, покрывающей внутреннюю поверхность альвеол – сурфактантом. Это вещество имеет низкое поверхностное натяжение.
Сурфактант образуется пневмоцитами II типа, имеет сложную белково-липидную структуру и представляет собой межфазную пленку на границе воздух - жидкий слой. Физиологическая роль легочного сурфактанта – снижать поверхностное натяжение, вызванное жидкостью. Поэтому сурфактант обеспечивает:
– повышение растяжимости легких при вдохе;
|
|
|
– стабильность альвеол, препятствуя их слипанию при выдохе.
Если бы поверхность альвеол была покрыта слоем водного раствора, то это увеличило бы поверхность натяжения в 5-8 раз. В таких условиях наблюдалось полное спадение одних альвеол (ателектаз) при перерастяжении других.
О2 не растворяется в воде, но хорошо растворяется в липидах. Сурфактант состоит на 90% из липидов и является хорошим растворителем для кислорода, тем самым способствуя его проникновению через стенки альвеол при газообмене. Сурфактант начинает синтезироваться с 20-24 недель эмбрионального развития. Недостаточный его синтез приводит к синдрому дыхательных расстройств у недоношенных детей(спадение альвеол во время выдоха и нарушение вентиляции).
2) Упругостью стенок альвеол, которые имеют эластические волокна.
3) Тонусом бронхиальных мышц.
При пневмотораксе (нарушение герметичности грудной клетки и сообщение плевральной полости с внешней средой) выравниваются плевральное и атмосферное давления, что вызывает спадение легкого и делает невозможной его вентиляцию.
Газообмен.
Газовый гомеостаз организма определяют кислород и углекислый газ, находящиеся в организме в растворенном состоянии и в химически связанном виде. Лишь несколько процентов кислорода и углекислого газа содержатся в крови в свободном, растворенном состоянии, остальное в связанном. Связанной формой кислорода является оксигемоглобин, углекислого газа – угольная кислота Н2СО3, ионы гидрокарбоната НСО3- и карбоната CO3-. Угольная кислота легко распадается на углекислый газ и воду.
Газы, входящие в состав атмосферного и альвеолярного воздуха, имеют определенное парциальное (partialis — частичный) давление. Согласно закону Дальтона, парциальное давление газа в какой-либо смеси прямо пропорционально его объемному содержанию. Альвеолярный воздух представлен смесью в основном О2, СО2 и N2.
При нормальном атмосферном давлении 760 мм рт. ст. парциальное давление в альвеолярном воздухе составляет:
– по О2(Ро2) – 100 мм рт. ст.,
– по СО2(Рсо2) — 40 мм рт. ст.
Дыхательные газы обмениваются в легких через альвеоло – капиллярную мембрану или аэрогематический барьер.
Аэрогематический барьер образован плёнкой сурфактанта, альвеолоцитом, его базальной мембраной, базальной мембраной эндотелиоцита и эндотелиальной клеткой. Между базальными мембранами альвеолоцита и эндотелия имеется межклеточное вещество.
Переход газов через мембрану происходит по законам диффузии. Скорость диффузии прямо пропорциональна разнице парциального давления газов.
Напряжение (термин применяемый для газов растворенных в жидкостях) в венозной крови капилляров легкихсоставляет:
– по О2 – 40 мм рт. ст.,
– по СО2 – 46 мм рт. ст.
Градиент давления по кислороду направлен из альвеол в капилляры, а для углекислого газа из капилляров в альвеолы(из места с большей концентрации в место с меньшей концентрацией).
Скорость диффузии зависит от площади газообмена, толщины мембраны и коэффициента растворимости газа в тканях. Общая поверхность альвеол составляет 50-80 м2, а толщина альвеоло – капиллярной мембраны – 1 мкм, что обеспечивает высокую эффективность газообмена. Способствует газообмену низкое давление в легочных капиллярах. Оно равно примерно 7 мм рт. ст. В то же время общий объем крови, проходящий через легкие за минуту, — такой же, как и в большом круге кровообращения.
У здорового человека напряжение дыхательных газов в артериальной крови такое же, как в альвеолярном воздухе(О2 – 100 мм рт. ст., СО2 — 40 мм рт. ст.).
В тканях напряжение дыхательных газов составляет:
– по О2 – 20 мм рт. ст.,
– по СО2 – 60 мм рт. ст.
При газообмене с артериальной кровью в капиллярном русле градиент концентрации по О2 направлен из капилляра в ткани(100→20), по СО2 – из тканей в капилляры(60→40).
Легочные объемы и емкости.
Измерение легочных объемов и емкостей имеет клиническое значение при комплексной оценке состояния дыхательной системы у здоровых людей и при диагностике заболеваний легких(позволяет точно поставить диагноз при бронхообструктивных болезнях легких: бронхиальной астме, ХОБЛ, острых и хронических бронхитах с бронхиальной обструкцией). Спирометрия часто необходима для анестезиологов, перед плановой операцией под общим наркозом
Для исследования используют специальный прибор – спирометр, который позволяет измерить объем воздуха, поступающего из легких.
Легочные объемы
1. Дыхательный объем (ДО) — объем воздуха, который вдыхает и выдыхает человек во время спокойного дыхания. У взрослого человека ДО составляет примерно 500 мл.
2. Резервный объем вдоха (РОвд) — максимальный объем воздуха, который способен вдохнуть испытуемый после спокойного вдоха. РОвд = 1,5 л.
3. Резервный объем выдоха (РОвыд)—максимальный объем воздуха, который человек дополнительно может выдохнуть после спокойного выдоха.
РОвыд = 1,5 л.
4. Остаточный объем (ОО) — объем воздуха, который остается в легких после максимального выдоха. ОО = 1,5 л.
Легочные емкости
1. Жизненная емкость легких ЖЕЛ
ЖЕЛ = ДО+ РОвд +РОвыд (в среднем 3,5 л)
2. Общая емкость легких ОЕЛ
ОЕЛ = ДО+ РОвд +РОвыд+ОО или ОЕЛ = ЖЕЛ+ОО (в среднем 5 л)
3. Дыхательная емкость легких ДЕЛ
ДЕЛ = ДО+ РОвд (2 л)
4. Функциональная остаточная емкость легких ФОЕЛ
ФОЕЛ = РОвыд+ОО (3 л)
Одной из основных характеристик внешнего дыхания является минутный объем дыхания. МОД – это произведение дыхательного объема на частоту дыхательных циклов. В норме, в покое ДО равен 500 мл, частота дыхательных циклов – 12 – 16 в минуту, отсюда МОД равен 6 - 7 л/мин.
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 425; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!