Физиология органов дыхания.

Вопросы для изучения:

1. Дыхание как физиологический процесс.

2. Фазы дыхания. Перенос газов кровью.

3. Акт вдоха и выдоха.

4. Дыхательный центр. Легочные объемы.

5. Пневмоторакс.

В процессе дыхания различают 3 звена:

1. внешнее (легочное) дыхание – газообмен между организмом и окружающим воздухом

2. транспорт газов кровью

3. внутреннее (тканевое, клеточное) дыхание – обмен газов между кровью и тканями, потребление кислорода клетками и выделение ими углекислого газа.

Перенос кислорода из альвеолярного воздуха в кровь и углекислого газа из крови в альвеолярный воздух происходит путем диффузии.

В легких кровь из венозной превращается в артериальную, богатую кислородом и бедную СО₂. артериальная кровь поступает в ткани, где в результате беспрерывно проходящих процессов использования О₂ и образования СО₂, превращается в венозную. В тканях напряжение О₂ близко к 0, а напряжение СО₂ – около 60 мм.рт.ст. В результате разности давления СО₂ диффундирует из тканей в кровь, а О₂ – в ткани. Венозная кровь опять поступает в легкие, где весь процесс обмена газов повторяется вновь.

альвеолярный воздух кровь ткань

О₂ 100-110мм.рт.ст. ---® 20-40мм.рт.ст. ----® 0 мм.рт.ст.

СО₂ 38-40 ------------ 40-46 ----------- 46-60мм.рт.ст.

Газы слабо растворяются в жидкостях. Только небольшая часть О₂ (ок.2%) растворена в плазме, а СО₂ – 3-6%. Основная часть кислорода транспортируется гемоглобином в форме непрочного соединения(оксигемоглобин), содержащегося в эритроцитах. В молекулу гемоглобина входят: специфический белок глобин и простетическая группа – гем, содержащий двухвалентное железо.

Гемоглобин с кислородом – оксигемоглобин,

Гемоглобин, отдавший О₂ – восстановленный гемоглобин (дезоксигемоглобин)

Гемоглобин с угарным газом СО – карбоксигемоглобин (при концентрации СО 1% - наступает гибель организма)

Гемоглобин с СО₂ – карбгемоглобин.

Нейроны дыхательного центра находятся в продолговатом мозге. Различают инспираторные нейроны, которые активны только в фазе вдоха, и экспираторные нейроны, активные в фазе выдоха.

Основным регулятором активности дыхательного центра является афферентная сигнализация о газовом составе крови, которая поступает от центральных (бульбарных) и периферических (артериальных) хеморецепторов. Главный стимул, который управляет дыханием – высокое содержагние СО₂ – гиперкапния, в крови и в неклеточной жидкости мозга. – гуморальная регуляция.

Механорецепторы участвуют:

· в регуляции параметров дыхательного цикла – регуляция глубины вдоха и его продолжительности

· являются рецепторами защитного рефлекса – кашля

к ним относятся рецепторы, находящиеся в легких, в верхних дыхательных путях, проприорецепторы дыхательных мышц.

При растяжении альвеол во время вдоха нервные импульсы от рецепторов растяжения по блуждающему нерву идут к экспираторным нейронам, которые, возбуждаясь, тормозят активность инспираторных нейронов, что приводит к пассивному выдоху. Легочные альвеолы спадаются. – нервная регуляция.

Чихание возникает при раздражении слизистой оболочки носа, а кашель – при возбуждении рецепторов гортани, трахеи, бронхов. Кашель и чихание начинаются с глубокого вдоха, который возникает рефлекторно. Затем – спазм голосовой щели и одновременно активный выдох ®давление в альвеолах и воздухопроводящих путях возрастает®раскрытие голосовой щели приводит к выбросу воздуха из легких толчком в дыхательные пути и наружу через нос (чихание) или рот (кашель) вместе со слизью, пылью, инородными телами и т.д. Это защитный рефлекс, т.к. препятствует попаданию в дыхательные пути инородных тел или вредных веществ.

Возбуждение проприорецепторов скелетных мышц приводит к стимуляции дыхания – приспособительный механизм (потребности в О₂ при мышечной работе увеличиваются).

Дыхание состоит из вдоха, выдоха и дыхательной паузы. Обычно вдох короче выдоха (0, 9-4, 7с и 1, 2-6с соответственно). Дыхательные движения осуществляются с определенным ритмом и частотой, которые устанавливаются по количеству экскурсий грудной клетки в минуту (12-18/мин), у детей дыхание более поверхностное и поэтому более частое (новорожденный – 60/мин, 5-летний – 25/мин). В любом возрасте частота дыхательных движений меньше частоты сердечных сокращений в 4-5 раз.

Глубину дыхательных движений можно исследовать по амплитуде экскурсий грудной клетки.

Акт вдоха (инспирация) совершается вследствие увеличения объема грудной клетки за счет сокращения дыхательных мышц (ребра поднимаются до горизонтального уровня, нижний конец грудины отходит вперед, диафрагма опускается). Различают реберный (грудной) и брюшной (диафрагмальный) тип дыхания. При вдохе легкие пассивно следуют за увеличивающейся в размерах грудной клеткой. Дыхательная поверхность легких увеличивается, давление в них понижается и становится на 2мм.рт.ст. ниже атмосферного ®воздух через воздухопроводящие пути поступает в легкие, при этом заполнение альвеол происходит только на высоте вдоха, т.к. быстрому выравниванию давления препятствует голосовая щель.

Акт выдоха (экспирация) осуществляется в результате расслабления наружных межреберных мышц и поднятия диафрагмы, при этом грудная клетка возвращается в исходное положение и дыхательная поверхность легких уменьшается. В начале фазы выдоха давление становится на 3-4мм.рт.ст. выше атмосферного, что облегчает выход воздуха в окружающую среду.

Непосредственной причиной изменения объемо легких при вдохе и выдохе являются изменения размеров грудной клетки и давления в плевральной щели.

Человек в состоянии покоя может вдыхать и выдыхать около 500мл воздуха (300-700мл) – дыхательный объем.

Усиленный дополнительный вдох (максимальный) после спокойного вдоха – ещё 1500-2000мл – резервный объем вдоха. Он определяет способность легких к добавочному расширению, при увеличении потребности организма в газообмене.

После спокойного выдоха максимальный выдох – ещё 1500мл – резервный объем выдоха. Определяет степень постоянного растяжения легких.

После максимального выдоха в легких остается около 1200мл воздуха (1000-1500мл) – остаточный объем.

Жизненная емкость легких – самое глубокое дыхание, на которое способен данный человек (максимальный вдох – максимальный выдох) – сумма резервных объемов вдоха и выдоха и дыхательного объема. У мужчин 3, 5-4, 8л, у женщин 3-3, 5л.