Физиология дыхания

Б УХАРСКИЙ МЕДИЦИНСКИЙ ТЕХНИКУМ ИМЕНИ АБУ АЛИ ИБН СИНО

• Тема лекции:
• ФИЗИОЛОГИЯ ДЫХАНИЯ

• Кобилова Дилноз Сафоевна

ДЫХАНИЕ

«Дыхание составляет важнейшую из всех деятельностей тела, ибо все прочие его деятельности зависят от дыхания».

( Из древних индийских трактатов)

Определение

• Дыхание – это совокупность процессов, обеспечивающих поступление в организм кислорода , использование его для окисления органических веществ с освобождением энергии, и выделением углекислого газа в окружающую среду.

ЭТАПЫ ДЫХАНИЯ :

I . Внешнее или легочное дыхание (включает в себя):

а) газообмен между внешней средой и альвеолярным воздухом (вентиляция легких);

б) газообмен между альвеолярным воздухом и кровью капилляров легких.

II . Транспорт газов (кислорода и углекислого газа) кровью.

III . Тканевое дыхание:

а) диффузия газов в тканях;

б) внутриклеточное дыхание.

(

Воздухоносные пути: гортань, трахея, бронхи

Функции легких

1. Главная функция легких – газообмен между организмом и окружающей средой. Функциональная единица легкого – ацинус. В обоих легких содержится до 300 тыс. ацинусов.

Функции легких

Каждый ацинус вентилируется концевой бронхиолой. От неё отходят дыхательные бронхиолы , которые делятся дихотомически .

Дыхательные бронхиолы переходят в альвеолярные ходы и альвеолярные мешочки, которые несут на себе альвеолы легкого.

Бронхиолы, ацинусы, альвеолы, кровеносные сосуды

Другие функции легких

2 . Легкие выполняют также ряд

негазообменных функций:

а) Выделительная - удаление воды и летучих веществ (углекислый газ, ацетон, эфир, этанол и др.);

б) Выработка биологически активных веществ (гепарина, гистамина, факторов свертывания, простагландинов и др.);

в) Инактивация биологически активных веществ (брадикинина, простагландинов)

Другие функции легких

г) Защитная – легкие являются барьером между внутренней и внешней средой организма; в них образуются антитела, лизоцим, интерферон, иммуноглобулины; осуществляется фагоцитоз.

д) Участие в терморегуляции (в теплообразовании и теплоотдаче);

е) Легкие являются резервуаром воздуха для речеобразования.

Функции воздухоносных путей

1) Доставка атмосферного воздуха в легкие;

2) Очищение вдыхаемого воздуха от пылевых частиц;

3) Увлажнение воздуха за счет влаги слизистой оболочки;

4) Согревание воздуха, особенно эффективное при носовом дыхании (до 36 град.);

5) Участие в процессах терморегуляции (теплоотдаче и теплообразовании).

КОСТНО-МЫШЕЧНЫЙ КАРКАС

Плевральная щель

• Легкое покрыто защитной серозной оболочкой – плеврой. Она состоит из двух листков. Внутренний листок ( висцеральная плевра) покрывает снаружи легкие. Наружный листок ( париетальная плевра) выстилает грудную клетку изнутри. Между ними образуется узкое пространство – плевральная щель, заполненное серозной жидкостью.

Плевральная щель

• Давление в плевральной щели всегда меньше атмосферного давления (760 мм рт.ст.). Поэтому его называют – отрицательным давлением . При спокойном вдохе оно составляет – 6-9 мм рт.ст.,
• при глубоком вдохе оно становится ещё более отрицательным – 20 мм рт.ст.
• На выдохе – 2-3 мм рт.ст.

• Происхождение

отрицательного давления связано с тем, что рост легких в онтогенезе отстает от роста грудной клетки. Отрицательное давление в плевральной щели поддерживается эластической тягой легкого (ЭТЛ), т.е. стремлением легкого сжаться.

• ЭТЛ обусловлена 3 факторами:

• а ) эластиновыми и коллагеновыми волокнами альвеол;

• б ) тонусом гладких мышц сосудов и бронхиол;
• в ) сурфактантом - внутренней выстилкой альвеол, которая снижает поверхностное натяжение жидкости в альвеолах примерно в 10 раз. Тем самым сурфактант препятствует спадению мелких альвеол и облегчает вдох.

Роль сурфактанта

• 1. Уменьшает поверхностное натяжение жидкости , покрывающей альвеолы. Тем самым предотвращает слипание альвеол легкого во время выдоха.
• 2. Выполняет защитную функцию: защищает стенки альвеол от повреждающих действий окислителей и перекисей; оказывает бактериостатическое действие и т.д.
• 3. Облегчает диффузию кислорода из альвеол в кровь.

Механизм вдоха

• Вдох (инспирация) – это активный процесс, происходящий при сокращении инспираторных мышц.

• Главная мышца вдоха – диафрагмальная , расширяет грудную клетку в вертикальном направлении.
• Наружные косые межреберные и межхрящевые мышцы способствуют расширению грудной клетки во фронтальном и сагиттальном направлениях. При глубоком вдохе дополнительно подключаются грудные мышцы, мышцы плечевого пояса.

Механизм выдоха

• Выдох (экспирация) совершается пассивно при расслаблении инспираторных мышц.

• Глубокий выдох обеспечивают мышцы передней брюшной стенки и внутренние косые межреберные мышцы.

Механизм вдоха и выдоха

• При вдохе происходят три процесса: 1 – расширение грудной клетки; 2 – расширение легких; 3 – поступление воздуха в альвеолы. Вместе с расширением грудной клетки расширяются и легкие.
• Главная причина расширения легких при вдохе – атмосферное давление, действующее на легкое только с одной стороны – через воздухоносные пути .

• Выдох также совершается в результате трех процессов:
• 1 –сужение грудной клетки; 2 – сужение легких; 3 – изгнание воздуха из легких в атмосферу.

• Спокойный выдох осуществляется пассивно – без затраты энергии. Глубокий выдох - активно за счет сокращения внутренних межреберных мышц и мышц передней брюшной стенки.

Изменения грудной клетки при вдохе и выдохе

ВДОХ

ВЫДОХ

Диафрагма

Вентиляция легких

• Вентиляция легких - это газообмен между атмосферным воздухом и легкими. Происходит за счет вдоха и выдоха.

• Гипервентиляция – это произвольное усиление дыхания, не связанное с потребностями организма в кислороде.
• Гиперпное – это непроизвольное усиление дыхания в связи с реальными метаболическими потребностями организма.

• Типы дыхания:

• 1. У мужчин – брюшной тип дыхания. В результате мощного сокращения диафрагмы, органы брюшной полости смещаются вниз, при этом живот «выпячивается».
• 2. У женщин – в основном грудной тип дыхания. Он обеспечивается, главным образом, за счет сокращения межреберных мышц.

Легочные объемы и емкости

• Легочные объемы:

• 1. Дыхательный объем (ДО) = 500 мл

• 2. Резервный объем вдоха (РО вдоха ) = 1500-2500 мл
• 3. Резервный объем выдоха (РО выдоха ) =1000 мл
• 4. Остаточный объем (ОО) = 1000 -1500 мл

• Легочные емкости:

• 1. Общая емкость легких (ОЕЛ)= (1+2+3+4) = 4-6 литров
• 2. Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) = (1+2+3) =3,5-5 литров
• 3. Функциональная остаточная емкость легких (ФОЕ) = (3+4 ) = 2-3 литра
• 4. Емкость вдоха (ЕВ) = (1+2) = 2-3 литра

Легочные объемы

• Легочные объемы:

• 1 . Дыхательный объем – это объем воздуха, который входит и выходит из легких при спокойном дыхании (500 мл)

• 2 . Резервный объем вдоха - это объем воздуха, который можно вдохнуть дополнительно после спокойно вдоха, сделав максимально глубокий вдох (2500 мл).
• 3. Резервный объем выдоха – это объем воздуха, который можно выдохнуть из легких после спокойного выдоха, сделав максимальный выдох (1300 мл).
• 4. Остаточный объем – это объем воздуха, который остается в легких после максимального выдоха (1000 мл)

Легочные емкости

• Легочные емкости:

• 1. Общая емкость легких – это ЖЕЛ + ОО (4-6 литров).
• 2. Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) = ДО+РОвд.+РОвыд. (3,5-5 литров).
• 3. Функциональная остаточная емкость легких (ФОЕ) = ОО+РОвыд. (2-3 литра).
• 4. Емкость вдоха (ЕВ) = ДО+РОвд. (2-3 литра).

Определение легочных объемов на спирограмме

Резервный объем вдоха (РО вд )

Максимальный вдох

ЖИЗНЕННАЯ ЕМКОСТЬ

ЛЕГКИХ

ЖЕЛ=ДО+РО ВД +РО ВЫД

Дыхательный

объем

Спокойное дыхание

Максимальный выдох

Резервный объем выдоха (РО выд )

Основные показатели вентиляции

• 1. Частота дыхания (ЧД) = 12-16 / мин;
• 2 . Минутный объем дыхания (МОД)=ДОхЧД= 5 - 9 л;
• 3 . Объем анатомического мертвого пространства (МП) =140 мл;
• 4. Дыхательный альвеолярный объем (ДАО) = ДО-МП= (500-140 = 360 мл);
• 5. Коэффициент вентиляции альвеол (КВА) = ДАО / ФОЕ= (ДО-МП) / ОО+РО выдоха = 360 / 2500 = 1 / 7;
• 6. Минутная вентиляция легких (МВЛ) = (ДО-МП) х ЧД = 3,5-4,5 л.

Ветвления и зоны трахеобронхиального дерева

Поколения дыхательных путей

Кондуктивная зона

1-16 поколения

Конвективный обмен газов

Переходная зона 17-21 поколения - конвект. обмен

Дыхательная зона 22-23 поколения

Диффузионный обмен газов

Респираторная зона

ДИФФУЗИЯ ГАЗОВ В ЛЕГКИХ

• Диффузией газа в легких называют перенос его молекул через легочную мембрану - под влиянием разности парциального давления газов ( О 2и СО2 ) в альвеолярном воздухе и напряжения этих газов в крови легочных капилляров.

Парциальное давление

• Парциальное давление – это часть общего давления смеси газов, приходящаяся на отдельный газ (если бы он занимал весь объем смеси). Определяется по формуле:

Р СМЕСИ х С (%) Р ГАЗА = ------------------------------------ 100%

Содержание газов в альвеолярном воздухе и крови легочных капилляров

• Для кислорода:

• Р альв.возд = 100 мм рт.ст.
• P вен.крови = 40 мм рт.ст.
• Р 1 -Р 2 =60 мм рт.ст.

• Для СО 2 :

• Р вен.крови = 46 мм рт.ст.
• Р альв.возд. = 40 мм рт.ст.
• Р 1 -Р 2 = 6 мм рт.ст.

• Проницаемость легочной мембраны для CO 2 в 25 раз выше, чем для O 2 .

Диффузия кислорода

• В альвеолярном воздухе (14% кислорода) - парциальное давление кислорода составляет 100 мм рт.ст .
• В крови легочных капилляров напряжение кислорода - 40 мм рт.ст.
• Градиент (т.е. разность) давлений, обеспечивающий диффузию кислорода равен 100-40=60 мм рт.ст.

Диффузия углекислого газа

• В альвеолярном воздухе парциальное давление СО 2 составляет 40 мм рт.ст.
• В крови легочных капилляров напряжение СО 2 - 46 мм рт.ст.
• Градиент давлений, обеспечивающий диффузию СО 2 - 46-40=6 мм рт.ст.

АЭРОГЕМАТИЧЕСКИЙ БАРЬЕР

ВЕНТИЛЯЦИОННО-ПЕРФУЗИОННЫЕ ОТНОШЕНИЯ В РАЗНЫХ ЗОНАХ ЛЕГКИХ

Р О 2

(мм Hg )

Соотношение вентиляции и перфузии в разных отделах легких. Распределение вентиляционно-перфузионного коэффициента (ВПК)

Транспорт O 2 кровью

• В основном транспорт кислорода осуществляется в виде оксигемоглобина. Лишь незначительная часть О2 физически растворяется в плазме крови.

• Кислородная ёмкость крови – максимальное количество кислорода, которое может связать единица объема крови (1 л крови связывает 180-200 мл кислорода).

Транспорт СО 2 кровью

• Углекислый газ транспортируется кровью:

• в основном в виде солей угольной кислоты – бикарбонатов натрия и калия (60%).
• В виде угольной кислоты (2%).
• В эритроцитах – связывается с гемоглобином – карбгемоглобин (5%).
• В физически растворенном в плазме состоянии (4,5%).

Диффузия O 2 в тканях

• В тканях происходит диссоциация оксигемоглобина. Этому способствует разность напряжения кислорода в крови и тканях.
• Гемоглобин отдает кислород тканям и присоединяет образовавшийся в тканях углекислый газ.
• Способствует диссоциации оксигемоглобина: накопление СО 2 в тканях; закисление среды; повышение температуры; АТФ; 2,3-дифосфоглицерат.

Диффузия С O 2 в тканях

• Напряжение СО 2 в тканях составляет 60-80 мм рт.ст., а в артериальной крови – 40 мм рт.ст. Поэтому по градиенту напряжения СО 2 переходит из тканей в кровь.
• Небольшая его часть остается в плазме в физически растворенном виде.
• Большая часть СО2 в эритроцитах соединяется с водой, образуя угольную кислоту.
• Угольная кислота диссоциирует на Н+ и НСО3-, который затем связывает К+ и N а+, образуя соли (бикарбонаты К и N а).