A. I. KIENYA
FIZIOLOGIJA
DISANJE
Ministarstvo zdravlja Republike Bjelorusije
Gomel State Medical Institute
Katedra za fiziologiju čovjeka
A. I. KIENYA
Doktor bioloških nauka, prof
FIZIOLOGIJA
DISANJE
Recenzenti:
Ruzanov D.Yu., kandidat medicinskih nauka, šef Odeljenja za ftiziopulmologiju, Gomeljski državni medicinski institut.
Kienya A.I.
K38 Fiziologija disanja: Udžbenik - Gomel.-2002.- str.
Priručnik je zasnovan na materijalu predavanja iz sekcije „Fiziologija disanja“ normalne fiziologije, koje je autor održao studentima Medicinskog fakulteta i Fakulteta za obuku specijalista za strane zemlje.
Za studente, nastavnike, diplomirane studente medicinskih i bioloških univerziteta i srodnih specijalnosti.
© A. I. Kienya
PREDGOVOR
Ovaj priručnik predstavlja sažetak predavanja iz odeljka „Fiziologija disanja“ normalne fiziologije, koje je autor održao studentima Gomelskog državnog medicinskog instituta. Materijal priručnika prezentovan je u skladu sa Programom normalne fiziologije za studente Medicinsko-profilaktičkog fakulteta viših medicinskih nauka. obrazovne institucije br. 08-14/5941, odobren od strane Ministarstva zdravlja Republike Bjelorusije 3. septembra 1997. godine.
Priručnik predstavlja savremene informacije o disanju kao sistemu koji opslužuje metaboličke procese u organizmu. Glavne faze disanja, mehanizmi respiratornih pokreta (udah i izdisaj), uloga negativnog pritiska u pleuralna šupljina, ventilacija pluća i plućnih volumena i kapaciteta, anatomski i funkcionalni mrtvi prostor, njihov fiziološki značaj, procesi izmjene plinova u plućima, transport plinova (O 2 i CO 2 ) krvlju, faktori koji utiču na stvaranje hemoglobinskih spojeva sa O 2 i CO 2 i njihovu disocijaciju, izmjena plinova između krvi i tkiva. Razmatrani su neurohumoralni mehanizmi regulacije disanja, analizirana je strukturna organizacija respiratornog centra, uloga gasnog sastava i različitih receptora u regulaciji disanja. Opisuje karakteristike udisanja različitim uslovima. Prikazani su mehanizam i teorije nastanka prvog udaha novorođenčeta. Razmatraju se starosne karakteristike disanje.
Starosne karakteristike respiratornog sistema razmatraju se odvojeno.
Na kraju priručnika prikazane su glavne krvne konstante zdrave osobe.
Istovremeno, autor je svjestan da u ovom priručniku, zbog njegovog malog obima, nije bilo moguće detaljno obraditi sve aspekte respiratorne fiziologije, pa su neki od njih predstavljeni u sažetom obliku, opširnije informacije o kojima se može naći u izvorima literature datim na kraju priručnika.
Autor će biti veoma zahvalan svima koji budu smatrali da je moguće izraziti svoje kritičke komentare na predloženi priručnik, što će se shvatiti kao izraz želje da se pomogne u njegovom unapređenju prilikom naknadnog ponovnog izdavanja.
EKSTERNO DISANJE
Generisanje energije neophodne za obezbeđivanje vitalnih funkcija ljudskog organizma odvija se na osnovu oksidativnih procesa. Za njihovu realizaciju neophodan je stalan priliv O 2 iz spoljašnje sredine i kontinuirano uklanjanje CO 2 iz njega, nastalog u tkivima kao rezultat metabolizma.
Skup procesa koji osiguravaju ulazak O 2 u tijelo, isporuku i potrošnju njegovih tkiva i oslobađanje konačnog produkta disanja CO 2 u spoljašnje okruženje, zove se disanje. Ovo je fiziološki sistem.
Osoba može živjeti bez:
hranu za manje od mesec dana,
· voda - 10 dana,
· kiseonik - 4-7 minuta (bez rezerve). U ovom slučaju, prije svega, dolazi do smrti nervnih ćelija.
Složen proces razmjene gasa sa okolinom sastoji se od niza uzastopnih procesa.
Spoljno disanje (plućno):
1. Razmjena plinova između plućnog zraka i atmosferskog zraka (plućna ventilacija).
2. Izmjena plinova između plućnog zraka i krvi kapilara plućne cirkulacije.
interni:
3. Transport O 2 i CO 2 krvlju.
4. Razmjena gasova između krvi i ćelija (tkivno disanje), odnosno potrošnja O 2 i oslobađanje CO 2 tokom metabolizma.
Funkcija spoljašnje disanje a obnavljanje gasnog sastava krvi kod ljudi vrše disajni putevi i pluća.
Respiratorni trakt: nazalni i usnoj šupljini, grkljan, dušnik, bronhije, bronhiole, alveolarni kanali. Traheja kod ljudi je oko 15 cm i podijeljena je na dva bronha: desni i lijevi. Granaju se na manje bronhe, a ove na bronhiole (prečnika do 0,3 - 0,5 mm). Ukupan broj bronhiola je oko 250 miliona.Bronhiole se granaju u alveolarne kanale, a završavaju u slijepim vrećama - alveolama. Alveole su iznutra obložene respiratornim epitelom. Površina svih alveola kod ljudi dostiže 50-90 m2.
Svaka alveola je isprepletena gustom mrežom krvnih kapilara.
Postoje dvije vrste ćelija u sluzokoži respiratornog trakta:
a) cilijarne epitelne ćelije;
b) sekretorne ćelije.
Sa vanjske strane, pluća su prekrivena tankom, seroznom membranom - pleurom.
IN desno plućno krilo Postoje tri režnja: gornji (apikalni), srednji (srčani), donji (dijafragmatični). Lijevo plućno krilo ima dva režnja (gornji i donji).
Za provođenje procesa izmjene plinova u strukturi pluća postoji niz adaptivnih karakteristika:
1. Prisustvo zračnog i krvnog kanala, međusobno odvojenih tankim filmom koji se sastoji od dvostrukog sloja - samih alveola i kapilare (presjek zraka i krvi - debljine 0,004 mm). Difuzija gasova se dešava kroz ovu vazdušno-hematsku barijeru.
2. Opsežna respiratorna površina pluća, 50-90 m2, približno je jednaka povećanju tjelesne površine (1,7 m20) za nekoliko desetina puta.
3. Prisutnost posebne - plućne cirkulacije, koja specifično obavlja oksidativnu funkciju (funkcionalni krug). Krvna čestica prođe kroz mali krug za 5 sekundi, a vrijeme njenog kontakta sa alveolarnim zidom je samo 0,25 - 0,7 sekundi.
4. Prisustvo elastičnog tkiva u plućima, koje pospešuje širenje i kolaps pluća tokom udisaja i izdisaja. Pluća su u stanju elastične napetosti.
5. Prisustvo potpornog hrskavičnog tkiva u respiratornom traktu u vidu hrskavičnih bronha. Ovo sprečava kolaps disajnih puteva i omogućava da vazduh brzo i lako prolazi.
Pokreti disanja
Ventilacija alveola, neophodna za izmjenu plinova, provodi se naizmjeničnim udisajem (inspiracijom) i izdisajem (ekspiracijom). Kada udišete, zrak zasićen O2 ulazi u alveole. Prilikom izdisaja iz njih se uklanja zrak, siromašan O 2, ali bogatiji CO 2. Faza udisaja i faza izdisaja koja slijedi su respiratorni ciklus.
Kretanje zraka uzrokovano je naizmjeničnim povećanjem i smanjenjem volumena prsa.
Mehanizam udisanja (inspiracije).
Povećanje grudnog koša u vertikalnoj, sagitalnoj, frontalnoj ravnini. To se osigurava: podizanjem rebara i izravnavanjem (spuštanjem) dijafragme.
Kretanje rebara. Rebra formiraju pokretne veze sa tijelima i poprečnim nastavcima pršljenova. Osa rotacije rebara prolazi kroz ove dvije tačke. Os rotacije gornjih rebara je gotovo horizontalna, pa kada su rebra podignuta, veličina grudnog koša se povećava u anteroposteriornom smjeru. Os rotacije donjih rebara se nalazi više sagitalno. Stoga, kada su rebra podignuta, volumen grudnog koša se povećava bočno.
Budući da kretanje donjih rebara ima veći uticaj na volumen grudnog koša, donji režnjevi pluća su bolje ventilirani od vrhova.
Podizanje rebara nastaje zbog kontrakcije inspiratornih mišića. To uključuje: vanjske interkostalne mišiće, unutrašnje interkartilaginozne mišiće. Njihova mišićna vlakna su orijentirana na takav način da se njihova tačka vezivanja za donje rebro nalazi dalje od centra rotacije od tačke vezivanja za rebro koje leži iznad. Njihov smjer: iza, iznad, naprijed i dolje.
Kao rezultat toga, grudi se povećavaju u volumenu.
Kod zdravog mladog muškarca razlika između obima grudnog koša u položaju udaha i izdisaja iznosi 7-10 cm, kod žena 5-8 cm.Pri forsiranom disanju aktiviraju se pomoćni inspiratorni mišići:
· - veliki i mali pectoralis;
· - stepenice;
· - sternokleidomastoidni;
· - (djelimično) nazubljeni;
· - trapezni, itd.
Povezivanje pomoćnih mišića nastaje kada je plućna ventilacija preko 50 l/min.
Kretanje otvora blende. Dijafragma se sastoji od centra tetive i mišićnih vlakana koja se protežu iz ovog centra u svim smjerovima i pričvršćena su za torakalni otvor. Ima oblik kupole, koji strši u grudnu šupljinu. Kada izdišete, on je uz unutrašnji zid grudnog koša u dužini približno jednakoj 3 rebra. Kada udišete, dijafragma se spljošti kao rezultat kontrakcije njenih mišićnih vlakana. Istovremeno se udaljava od unutrašnje površine grudnog koša i otvaraju se kostofreni sinusi.
Inervaciju dijafragme vrše frenični nervi od C 3 -C 5. Jednostrana transekcija freničnog živca na istoj strani, dijafragma se snažno uvlači u grudnu šupljinu pod utjecajem pritiska nutrine i potiska pluća. Pokret donjih dijelova pluća je ograničen. Dakle, inspiracija je aktivan Act.
Mehanizam izdisaja (izdisaja) osigurava se kroz:
· Težina u grudima.
· Elastičnost rebrenih hrskavica.
· Elastičnost pluća.
· Pritisak trbušnih organa na dijafragmu.
U mirovanju dolazi do izdisaja pasivno.
U forsiranom disanju koriste se ekspiratorni mišići: unutrašnji interkostalni mišići (njihov smjer je odozgo, nazad, naprijed, dolje) i pomoćni ekspiratorni mišići: mišići koji savijaju kralježnicu, trbušni mišići (kosi, pravi, poprečni). Kada se potonji kontrahiraju, trbušni organi vrše pritisak na opuštenu dijafragmu i ona viri u grudnu šupljinu.
Vrste disanja. Ovisno o kojoj komponenti (podizanje rebara ili dijafragme) dolazi do povećanja volumena grudnog koša, razlikuju se 3 tipa disanja:
· - torakalni (kostalni);
· - abdominalni;
· - mješovito.
U većoj mjeri, vrsta disanja ovisi o dobi (povećava se pokretljivost prsnog koša), odjeći (uske steznice, povijanje), profesiji (kod osoba koje se bave fizičkim radom povećava se trbušni tip disanja). Abdominalno disanje postaje otežano poslednjih meseci trudnoća, a zatim je dodatno uključeno i dojenje.
Najefikasniji tip disanja je abdominalni:
· - dublja ventilacija pluća;
· - olakšava povratak venske krvi u srce.
Trbušni tip disanja preovlađuje kod fizičkih radnika, penjača, pjevača itd. Kod djeteta se nakon rođenja prvo uspostavlja trbušni tip disanja, a kasnije, do 7. godine, grudno disanje.
Pritisak u pleuralnoj šupljini i njegova promjena tokom disanja.
Pluća su prekrivena visceralnom pleurom, a film prsne šupljine prekriven je parijetalnom pleurom. Između njih se nalazi serozna tečnost. Čvrsto pristaju jedna uz drugu (razmak 5-10 mikrona) i klize jedna u odnosu na drugu. Ovo klizanje je neophodno kako bi pluća mogla pratiti složene promjene grudnog koša bez deformacije. Uz upalu (pleuritis, adhezije), ventilacija odgovarajućih područja pluća se smanjuje.
Ako u pleuralnu šupljinu umetnete iglu i spojite je na manometar, ustanovit ćete da je pritisak u njoj:
· pri udisanju - za 6-8 cm H 2 O
· pri izdisaju - 3-5 cm H 2 O ispod atmosferske.
Ova razlika između intrapleuralnog i atmosferskog pritiska se obično naziva pleuralnim pritiskom.
Negativan pritisak u pleuralnoj šupljini uzrokovan je elastičnom trakcijom pluća, tj. tendencija kolapsa pluća.
Pri udisanju povećanje torakalne šupljine dovodi do povećanja negativnog pritiska u pleuralnoj šupljini, tj. transpulmonalni pritisak raste, što dovodi do širenja pluća (demonstracija pomoću Dondersovog aparata).
Kada se inspiratorni mišići opuste, transpulmonalni pritisak se smanjuje i pluća kolabiraju zbog elastičnosti.
Ako se mala količina zraka unese u pleuralnu šupljinu, ona će se otopiti, jer je u krvi malih vena plućne cirkulacije napetost otopljenih plinova manja nego u atmosferi.
Akumulacija tečnosti u pleuralnoj šupljini sprečava se nižim onkotičkim pritiskom pleuralne tečnosti (manje proteina) nego u plazmi. Važno je i smanjenje hidrostatskog pritiska u plućnoj cirkulaciji.
Promjene tlaka u pleuralnoj šupljini mogu se izmjeriti direktno (ali mogu oštetiti plućnog tkiva). Zato ga je bolje izmjeriti ubacivanjem balona dužine 10 cm u jednjak (u torakalni dio).Stjenke jednjaka su vrlo savitljive.
Elastičnu trakciju pluća uzrokuju 3 faktora:
1. Površinski napon filma tečnosti koji pokriva unutrašnju površinu alveola.
2. Elastičnost tkiva zidova alveola (sadrže elastična vlakna).
3. Tonus bronhijalnih mišića.
Na bilo kojoj granici između zraka i tekućine djeluju sile međumolekularne kohezije koje teže smanjenju veličine ove površine (sile površinskog napona). Pod uticajem ovih sila, alveole imaju tendenciju kontrakcije. Sile površinskog napona stvaraju 2/3 elastične trakcije pluća. Površinska napetost alveola je 10 puta manja nego što je teoretski izračunato za odgovarajuću površinu vode.
Ako je unutrašnja površina alveola bila prekrivena vodeni rastvor, tada je površinski napon trebao biti 5-8 puta veći. U ovim uslovima došlo bi do kolapsa alveola (atelektaze). Ali ovo se ne dešava.
To znači da se u alveolarnoj tekućini na unutrašnjoj površini alveola nalaze tvari koje smanjuju površinsku napetost, odnosno surfaktanti. Njihovi molekuli su snažno privučeni jedni drugima, ali imaju slabu interakciju s tekućinom, uslijed čega se skupljaju na površini i time smanjuju površinsku napetost.
Takve tvari se nazivaju površinskim aktivne supstance(surfaktanti), čija uloga u u ovom slučaju obavljaju takozvane surfaktante. To su lipidi i proteini. Formiraju ih posebne ćelije alveola - pneumociti tipa II. Debljina obloge je 20-100 nm. Ali derivati lecitina imaju najveću površinsku aktivnost komponenti ove mješavine.
Kada se veličina alveola smanji. Molekule surfaktanta se približavaju jedna drugoj, njihova gustoća po jedinici površine je veća i površinska napetost se smanjuje - alveola se ne kolabira.
Kako se alveole povećavaju (šire) njihova površinska napetost raste, jer se gustoća surfaktanta po jedinici površine smanjuje. Ovo pojačava elastičnu trakciju pluća.
U procesu disanja se povećava respiratornih mišića troši se na savladavanje ne samo elastičnog otpora pluća i tkiva grudnog koša, već i na savladavanje neelastičnog otpora protoku gasova u disajnim putevima, koji zavisi od njihovog lumena.
Poremećaj stvaranja surfaktanata dovodi do kolapsa velikog broja alveola - atelektaza - nedostatak ventilacije velikih područja pluća.
Kod novorođenčadi surfaktanti su neophodni za širenje pluća prilikom prvih respiratornih pokreta.
Postoji bolest novorođenčadi kod koje je površina alveola prekrivena fibrinskim precipitatom (gealin membrane), što smanjuje aktivnost surfaktanata - smanjena. To dovodi do nepotpune ekspanzije pluća i teški prekršaj razmjena gasa.
Kada zrak uđe (pneumotoraks) u pleuralnu šupljinu (kroz oštećenu zid grudnog koša ili pluća) zbog elastičnosti pluća - kolabiraju i pritisnu se prema korijenu, zauzimajući 1/3 njihovog volumena.
Kod jednostranog pneumotoraksa, pluća na neoštećenoj strani mogu obezbijediti dovoljnu zasićenost krvi O 2 i uklanjanje CO 2 (u mirovanju). Za dvostrano - ako nije izvedeno umjetna ventilacija pluća, odnosno zaptivanje pleuralne šupljine - do smrti.
Jednostrani pneumotoraks se ponekad koristi u terapeutske svrhe: uvođenje zraka u pleuralnu šupljinu za liječenje tuberkuloze (šupljine).
Pluća i zidovi prsne šupljine prekriveni su seroznom membranom - pleurom, koja se sastoji od visceralnog i parijetalnog sloja. Između slojeva pleure nalazi se zatvoreni prostor u obliku proreza u kojem se nalazi serozna tekućina - pleuralna šupljina.
Atmosferski pritisak, djelujući na unutrašnje zidove alveola kroz disajne puteve, rasteže plućno tkivo i pritiska visceralni sloj na parijetalni sloj, tj. pluća su stalno u rastegnutom stanju. Sa povećanjem volumena grudnog koša kao rezultat kontrakcije inspiratornih mišića, parijetalni sloj će pratiti grudni koš, što će dovesti do smanjenja pritiska u pleuralnoj fisuri, pa će visceralni sloj, a sa njim i visceralni sloj. pluća, pratiće parijetalni sloj. Pritisak u plućima će postati niži od atmosferskog, a vazduh će ući u pluća – dolazi do udisanja.
Pritisak u pleuralnoj šupljini niži je od atmosferskog, pa se tako naziva pleuralni pritisak negativan, uslovno prihvata Atmosferski pritisak za nulu. Što se pluća više rastežu, njihova elastična trakcija postaje veća i pritisak u pleuralnoj šupljini opada. Količina negativnog pritiska u pleuralnoj šupljini jednaka je: na kraju tihog udisaja – 5-7 mm Hg., na kraju maksimalnog udisaja – 15-20 mm Hg., na kraju tihog izdisaja – 2-3 mm Hg do kraja maksimalnog izdisaja – 1-2 mm Hg.
Negativan pritisak u pleuralnoj šupljini uzrokuje tzv elastična trakcija pluća– sila kojom pluća neprestano nastoje smanjiti svoj volumen.
Elastičnu trakciju pluća uzrokuju tri faktora:
1) prisustvo velikog broja elastičnih vlakana u zidovima alveola;
2) tonus bronhijalnih mišića;
3) površinski napon tečnog filma koji prekriva zidove alveola.
Supstanca koja pokriva unutrašnju površinu alveola naziva se surfaktant (slika 5).
Rice. 5. Surfaktant. Presjek alveolarnog septuma sa akumulacijom surfaktanta.
Surfaktant- ovo je surfaktant (film koji se sastoji od fosfolipida (90-95%), četiri za njega specifična proteina, kao i male količine ugljičnog hidrata), formiran od posebnih stanica, alveolo-pneumocita tipa II. Njegovo poluvrijeme je 12-16 sati.
Funkcije surfaktanta:
· prilikom udisanja štiti alveole od preopterećenja zbog činjenice da su molekuli surfaktanta udaljeni jedan od drugog, što je praćeno povećanjem površinske napetosti;
· pri izdisaju štiti alveole od kolapsa: molekule surfaktanta nalaze se blizu jedna drugoj, zbog čega se površinska napetost smanjuje;
· stvara mogućnost širenja pluća pri prvom dahu novorođenčeta;
· utiče na brzinu difuzije gasova između alveolarnog vazduha i krvi;
· reguliše intenzitet isparavanja vode sa alveolarne površine;
· ima bakteriostatsku aktivnost;
· ima dekongestivno (smanjuje curenje tečnosti iz krvi u alveole) i antioksidativno dejstvo (štiti zidove alveola od štetnog dejstva oksidanata i peroksida).
Proučavanje mehanizma promjene volumena pluća korištenjem Dondersovog modela
Fiziološki eksperiment
Promjene volumena pluća nastaju pasivno, zbog promjena u zapremini grudnog koša i fluktuacija pritiska u pleuralnoj fisuri i unutar pluća. Mehanizam promjene volumena pluća tokom disanja može se demonstrirati korištenjem Dondersovog modela (slika 6), koji je stakleni rezervoar sa gumenim dnom. Gornji otvor rezervoara je zatvoren čepom kroz koji je provučena staklena cijev. Na kraju cijevi smještene unutar rezervoara, pluća su pričvršćena za dušnik. Preko vanjskog kraja cijevi plućna šupljina komunicira sa atmosferskim zrakom. Kada se gumeno dno povuče nadole, zapremina rezervoara se povećava i pritisak u rezervoaru postaje niži od atmosferskog, što dovodi do povećanja kapaciteta pluća.
Pluća se nalaze u geometrijski zatvorenoj šupljini koju čine zidovi grudnog koša i dijafragme. Unutrašnjost grudnog koša obložena je pleurom koja se sastoji od dva sloja. Jedan list je uz grudi, drugi uz pluća. Između slojeva nalazi se prostor u obliku proreza, odnosno pleuralna šupljina, ispunjena pleuralnom tekućinom.
Grudi u periodu materice i nakon rođenja rastu brže od pluća. Osim toga, pleuralni listovi imaju visok kapacitet apsorpcije. Zbog toga se u pleuralnoj šupljini uspostavlja negativan pritisak. Dakle, u alveolama pluća pritisak je jednak atmosferskom pritisku - 760, au pleuralnoj šupljini - 745-754 mm Hg. Art. Ovih 10-30 mm osiguravaju širenje pluća. Ako probušite zid grudnog koša tako da zrak uđe u pleuralnu šupljinu, pluća će odmah kolabirati (atelektaza). To će se dogoditi zbog pritiska atmosferski vazduh na vanjskoj i unutrašnjoj površini pluća će biti jednake.
Pluća u pleuralnoj šupljini su uvijek u nešto rastegnutom stanju, ali pri udisanju njihovo rastezanje naglo raste, a pri izdisaju se smanjuje. Ovaj fenomen je dobro prikazan modelom koji je predložio Donders. Ako odaberete bocu koja zapreminom odgovara veličini pluća, prethodno ih stavite u ovu bocu, a umjesto dna razvučete gumenu foliju koja djeluje kao dijafragma, tada će se pluća širiti svakim povlačenjem gumeno dno. U skladu s tim će se promijeniti i količina negativnog tlaka unutar boce.
Negativan pritisak se može izmeriti umetanjem igle za injekciju povezane sa živinim manometrom u pleuralni prostor. Kod velikih životinja dostiže 30-35 pri udisanju, a pri izdisaju se smanjuje na 8-12 mmHg. Art. Fluktuacije pritiska tokom udisaja i izdisaja utiču na kretanje krvi kroz vene koje se nalaze u grudnoj šupljini. Budući da su zidovi vena lako rastegljivi, na njih se prenosi negativan pritisak, što doprinosi širenju vena, njihovom punjenju krvlju i vraćanju venske krvi u desnu pretkomoru; pri udisanju dolazi do dotoka krvi u srce povećava.
Vrste disanja Kod životinja postoje tri tipa disanja: rebreno, odnosno torakalno, - pri udisanju preovlađuje kontrakcija spoljašnjih međurebarnih mišića; dijafragma, ili trbušna, - proširenje grudnog koša nastaje uglavnom zbog kontrakcije dijafragme; eber-abdominalni - inhalaciju podjednako obezbeđuju interkostalni mišići, dijafragma i trbušni mišići. Potonji tip disanja karakterističan je za domaće životinje. Promjena načina disanja može ukazivati na bolest grudnog koša ili abdominalnih organa. Na primjer, kod bolesti trbušnih organa preovlađuje kostalni tip disanja, jer životinja štiti oboljele organe.
Vitalni i ukupni kapacitet pluća U mirovanju veliki psi a ovce izdahnu u prosjeku 0,3-0,5, konji
5-6 litara vazduha. Ovaj volumen se zove udisanje vazduha. Osim ove zapremine, psi i ovce mogu udahnuti još 0,5-1, a konji - 10-12 litara - dodatni vazduh. Nakon normalnog izdisaja, životinje mogu izdahnuti približno istu količinu zraka - rezervni vazduh. Dakle, tokom normalnog, plitkog disanja kod životinja, grudi se ne šire maksimalno ograničenje, ali je na određenom optimalnom nivou; ako je potrebno, njegov volumen se može povećati maksimalnom kontrakcijom inspiratornih mišića. Respiratorni, dodatni i rezervni volumeni vazduha su vitalni kapacitet pluća. Kod pasa jeste 1.5 -3 l, za konje - 26-30, za velike goveda- 30-35 litara vazduha. Prilikom maksimalnog izdisaja u plućima je još ostalo malo zraka, taj volumen se zove preostali vazduh. Vitalni kapacitet pluća i rezidualni vazduh su ukupni kapacitet pluća. Magnituda vitalni kapacitet Kapacitet pluća može značajno da se smanji kod nekih bolesti, što dovodi do poremećene razmene gasova.
Određivanje vitalnog kapaciteta pluća ima veliki značaj pojasniti fiziološko stanje tijelo u normalnim i patološkim stanjima. Može se odrediti pomoću posebnog uređaja koji se zove vodeni spirometar (Spiro 1-B uređaj). Nažalost, ove metode je teško primijeniti u proizvodnom okruženju. Kod laboratorijskih životinja vitalni kapacitet se određuje pod anestezijom, inhalacijom mješavine s visokim sadržajem CO2. Veličina najvećeg izdisaja približno odgovara vitalnom kapacitetu pluća. Vitalni kapacitet varira u zavisnosti od starosti, produktivnosti, rase i drugih faktora.
Plućna ventilacija Nakon tihog izdisaja u plućima ostaje rezervni ili rezidualni zrak, koji se naziva i alveolarnim zrakom. Oko 70% udahnutog vazduha direktno ulazi u pluća, preostalih 25-30% ne učestvuje u razmeni gasova, jer ostaje u gornjim disajnim putevima. Volumen alveolarnog zraka kod konja je 22 litre. Kako konj prilikom tihog disanja udahne 5 litara vazduha, od čega samo 70% ili 3,5 litara ulazi u alveole, onda se svakim udisajem u alveole ventilira samo 1/6 zraka (3,5:22). udahnutog zraka do alveola se naziva koeficijent plućne ventilacije, a količina vazduha koja prođe kroz pluća za 1 minut je minutni volumen plućne ventilacije. Minutni volumen je promjenjiva vrijednost u zavisnosti od brzine disanja, vitalnog kapaciteta pluća, intenziteta rada, prirode ishrane, patološko stanje pluća i drugih faktora.
Dišni putevi (larinks, dušnik, bronhi, bronhiole) ne učestvuju direktno u razmjeni gasova, zbog čega se nazivaju štetnog prostora. Međutim, oni su od velike važnosti u procesu disanja. Sluzokoža nosnih puteva i gornjih disajnih puteva sadrži serozne sluzokože i trepljasti epitel. Sluz zadržava prašinu i vlaži disajne puteve. Cilirani epitel pomeranjem dlačica pomaže u uklanjanju sluzi sa česticama prašine, peska i drugih mehaničkih nečistoća u nazofarinks odakle se izbacuje. Gornji respiratorni trakt sadrži mnogo senzornih receptora čija iritacija izaziva zaštitne reflekse, kao što su kašalj, kijanje i šmrkanje. Ovi refleksi pomažu u uklanjanju čestica prašine, hrane, mikroba i toksičnih tvari koje predstavljaju opasnost za tijelo iz bronhija. Osim toga, zbog obilnog snabdijevanja krvlju sluzokože nosnih prolaza, larinksa i traheje, udahnuti zrak se zagrijava.
Volumen plućne ventilacije je nešto manji od količine krvi koja teče kroz plućnu cirkulaciju u jedinici vremena. Na vrhu pluća, alveole se ventiliraju manje efikasno nego u bazi pored dijafragme. Stoga, u području apeksa pluća ventilacija relativno prevladava nad protokom krvi. Prisustvo veno-arterijskih anastomoza i smanjen omjer ventilacije i protoka krvi u pojedinim dijelovima pluća glavni je razlog niže tenzije kisika i veće tenzije ugljičnog dioksida u arterijske krvi u poređenju sa parcijalnim pritiskom ovih gasova u alveolarnom vazduhu.
Sastav udahnutog, izdahnutog i alveolarnog vazduha Atmosferski vazduh sadrži 20,82% kiseonika, 0,03% ugljen-dioksida i 79,03% azota. Vazduh u stočnim objektima obično sadrži više ugljen-dioksida, vodene pare, amonijaka, sumporovodika itd. Količina kiseonika može biti manja nego u atmosferskom vazduhu.
Izdahnuti vazduh sadrži u proseku 16,3% kiseonika, 4% ugljen-dioksida, 79,7% azota (ove brojke su date kao suvi vazduh, odnosno minus vodena para kojom je izdahnuti vazduh zasićen). Sastav izdahnutog vazduha nije konstantan i zavisi od intenziteta metabolizma, zapremine plućne ventilacije, temperature okolnog vazduha itd.
Alveolarni vazduh se razlikuje od izdahnutog po većem sadržaju ugljen-dioksida - 5,62% i manje kiseonika - u proseku 14,2-14,6, azota - 80,48%. Izdahnuti vazduh sadrži vazduh ne samo iz alveola, već i iz „štetnog prostora“, gde ima isti sastav kao i atmosferski vazduh.
Azot ne učestvuje u razmeni gasova, ali je njegov procenat u udahnutom vazduhu nešto manji nego u izdahnutom i alveolarnom vazduhu. To se objašnjava činjenicom da je volumen izdahnutog zraka nešto manji od volumena udahnutog zraka.
Maksimalna dozvoljena koncentracija ugljičnog dioksida u barnyards, štale, štale za telad - 0,25%; ali već 1% C02 uzrokuje primjetnu kratak dah, a plućna ventilacija se povećava za 20%. Nivo ugljičnog dioksida iznad 10% dovodi do smrti.
DISANJE je skup procesa koji osiguravaju da tijelo troši kisik (O2) i oslobađa ugljični dioksid (CO2)
KORACI DISANJA:
1. Spoljašnje disanje ili ventilacija pluća - izmjena plinova između atmosferskog i alveolarnog zraka
2. Izmjena plinova između alveolarnog zraka i krvi kapilara plućne cirkulacije
3. Transport plinova krvlju (O 2 i CO 2)
4. Izmjena gasova u tkivima između krvi kapilara sistemske cirkulacije i ćelija tkiva
5. Tkivno ili unutrašnje disanje - proces tkivne apsorpcije O 2 i oslobađanja CO 2 (redox reakcije u mitohondrijima sa stvaranjem ATP-a)
RESPIRATORNOG SISTEMA
Skup organa koji opskrbljuju tijelo kisikom, uklanjaju ugljični dioksid i oslobađaju energiju potrebnu za sve oblike života.
FUNKCIJE RESPIRATORNOG SISTEMA:
Ø Snabdijevanje tijela kisikom i njegovo korištenje u redoks procesima
Ø Stvaranje i oslobađanje viška ugljen-dioksida iz organizma
Ø Oksidacija (razgradnja) organska jedinjenja sa oslobađanjem energije
Ø Oslobađanje isparljivih metaboličkih proizvoda (vodena para (500 ml dnevno), alkohol, amonijak, itd.)
Procesi koji su u osnovi izvršavanja funkcija:
a) ventilacija (prozračivanje)
b) razmjena gasa
STRUKTURA RESPIRATORNOG SISTEMA
Rice. 12.1. Struktura respiratornog sistema
1 – Nosni prolaz
2 – Nosna školjka
3 – Frontalni sinus
4 – Sfenoidni sinus
5 – Grlo
6 – Larinks
7 – Traheja
8 – Lijevi bronh
9 – Desni bronh
10 – lijevo bronhijalno drvo
11 – Desno bronhijalno stablo
12 – Lijevo plućno krilo
13 – Desno plućno krilo
14 – Otvor blende
16 – Jednjak
17 – Rebra
18 – Grudna kost
19 – Ključna kost
organ mirisa, kao i vanjski otvor respiratornog trakta: služi za zagrijavanje i pročišćavanje udahnutog zraka
NOSNA ŠUPLJINA
Početni dio respiratornog trakta i istovremeno organ mirisa. Proteže se od nozdrva do ždrijela, podijeljen septumom na dvije polovine, koje su ispred kroz nozdrve komuniciraju sa atmosferom, a iza uz pomoć joan– sa nazofarinksom
Rice. 12.2. Struktura nosne šupljine
Larinks
komad cijevi za disanje koji povezuje ždrijelo sa dušnikom. Nalazi se na nivou IV-VI vratnih pršljenova. To je ulazna rupa koja štiti pluća. Glasne žice se nalaze u larinksu. Iza larinksa je ždrijelo, s kojim komunicira sa svojim gornja rupa. Ispod larinksa prelazi u dušnik
Rice. 12.3. Struktura larinksa
Glotis- prostor između desne i lijeve glasnice. Kada se promijeni položaj hrskavice, pod djelovanjem mišića larinksa može se promijeniti širina glotisa i napetost glasnih žica. Izdahnuti zrak vibrira glasne žice ® nastaju zvukovi
Traheja
cijev koja komunicira sa larinksom na vrhu i završava se pregradom na dnu ( bifurkacija ) u dva glavna bronha
Rice. 12.4. Glavni disajni putevi
Udahnuti vazduh prolazi kroz larinks u dušnik. Odavde se deli na dva toka, od kojih svaki ide u svoja pluća kroz razgranati sistem bronhija.
BRONCHI
tubularne formacije koje predstavljaju grane dušnika. Odlaze iz dušnika pod gotovo pravim uglom i idu do kapija pluća
Desni bronhusširi ali kraći lijevo i kao nastavak je traheje
Bronhi su po strukturi slični traheji; vrlo su fleksibilni zbog hrskavičnih prstenova u zidovima i obloženi su respiratornim epitelom. Baza vezivnog tkiva bogata je elastičnim vlaknima koja mogu promijeniti promjer bronha
Glavni bronhi(prva narudžba) se dijele na kapital (drugi red): tri u desnom plućnom krilu i dva u lijevom - svako ide u svoj režanj. Zatim se dijele na manje, idući u svoje segmente - segmentalni (trećeg reda), koji nastavljaju da se dijele, formiraju se "bronhijalno drvo" pluća
BRONHIJALNO DRVO– bronhijalni sistem, kroz koji vazduh iz dušnika ulazi u pluća; uključuje glavne, lobarne, segmentne, subsegmentarne (9-10 generacija) bronhije, kao i bronhiole (lobularne, terminalne i respiratorne)
Unutar bronhopulmonalnih segmenata, bronhi se dijele sukcesivno do 23 puta dok ne završe u slijepom dijelu alveolarnih vreća.
Bronhiole(prečnik respiratornog trakta manji od 1 mm) dijele dok se ne formiraju kraj (terminal) bronhiole, koji se dijele na najtanje kratke disajne puteve - respiratornih bronhiola, pretvarajući se u alveolarni kanali, na čijim zidovima se nalaze mehurići - alveole (vazdušne vreće). Glavni dio alveola koncentriran je u klasterima na krajevima alveolarnih kanala, koji nastaju prilikom podjele respiratornih bronhiola
Rice. 12.5. Donji respiratorni trakt
Rice. 12.6. Dišni put, prostor za izmjenu plinova i njihov volumen nakon tihog izdisaja
Funkcije disajnih puteva:
1. Razmjena plina - dovod atmosferskog vazduha u razmjena gasa područje i provođenje mješavine plinova iz pluća u atmosferu
2. Razmjena bez plina:
§ Prečišćavanje vazduha od prašine i mikroorganizama. Zaštitni refleksi disanja(kašalj, kijanje).
§ Vlaženje udahnutog vazduha
§ Zagrevanje udahnutog vazduha (na nivou 10. generacije do 37 0 C
§ Prijem (percepcija) olfaktornih, temperaturnih, mehaničkih nadražaja
§ Učešće u procesima termoregulacije organizma (proizvodnja toplote, isparavanje toplote, konvekcija)
§ Oni su periferni aparati za stvaranje zvuka
Acinus
strukturna jedinica pluća (do 300 hiljada), u kojima se odvija izmjena plinova između krvi koja se nalazi u kapilarama pluća i zraka koji ispunjava plućne alveole. To je kompleks sa početka respiratorne bronhiole, po izgledu podsjeća na grozd
Acini uključuje 15-20 alveola, u plućni lobulu - 12-18 acini. Režnjevi pluća se sastoje od lobula
Rice. 12.7. Plućni acinus
Alveoli(u plućima odrasle osobe ima ih 300 miliona, njihova ukupna površina je 140 m2) - otvorene vezikule sa vrlo tankim zidovima, čija je unutrašnja površina obložena jednoslojnim pločastim epitelom koji leži na glavnoj membrani, na koju alveole koje se prepliću su susedne krvnih kapilara, formirajući, zajedno sa epitelnim ćelijama, barijeru između krvi i vazduha (vazdušno-krvna barijera) debljine 0,5 mikrona, što ne ometa razmjenu plinova i oslobađanje vodene pare
Nalazi se u alveolama:
§ makrofagi(zaštitne ćelije) koje apsorbuju strane čestice koje ulaze u respiratorni trakt
§ pneumociti- ćelije koje luče surfaktant
Rice. 12.8. Ultrastruktura alveola
SURFACTANT– plućni surfaktant koji sadrži fosfolipide (posebno lecitin), trigliceride, kolesterol, proteine i ugljikohidrate i formira sloj debljine 50 nm unutar alveola, alveolarnih kanala, vrećica, bronhiola
Vrijednost surfaktanta:
§ Smanjuje površinski napon tečnosti koja pokriva alveole (skoro 10 puta) ® olakšava udisanje i sprečava atelektazu (lepljenje) alveola tokom izdisaja.
§ Olakšava difuziju kiseonika iz alveola u krv zbog dobre rastvorljivosti kiseonika u njoj.
§ Obavlja zaštitnu ulogu: 1) ima bakteriostatsku aktivnost; 2) štiti zidove alveola od štetnog dejstva oksidacionih sredstava i peroksida; 3) obezbeđuje obrnuti transport prašine i mikroba kroz disajne puteve; 4) smanjuje propusnost plućne membrane, čime se sprečava nastanak plućnog edema usled smanjenja eksudacije tečnosti iz krvi u alveole
PLUĆA
Desno i lijevo plućno krilo su dva odvojena objekta smještena u grudnoj šupljini s obje strane srca; prekriven seroznom membranom - pleura, koji oko njih formira dva zatvorena pleuralna vreća. Imaju nepravilan konusni oblik sa osnovom okrenutom ka dijafragmi i vrhom koji strši 2-3 cm iznad ključne kosti u predjelu vrata
Rice. 12.10. Segmentna struktura pluća.
1 – apikalni segment; 2 – zadnji segment; 3 – prednji segment; 4 – bočni segment ( desno plućno krilo) i gornji lingularni segment (lijevo plućno krilo); 5 – medijalni segment (desno plućno krilo) i donji lingularni segment (lijevo plućno krilo); 6 – apikalni segment donjeg režnja; 7 – bazalni medijalni segment; 8 – bazalni prednji segment; 9 – bazalni bočni segment; 10 – bazalni zadnji segment
ELASTIČNOST PLUĆA
sposobnost reagiranja na opterećenje povećanjem napona, što uključuje:
§ elastičnost– sposobnost vraćanja oblika i volumena nakon prestanka djelovanja spoljne sile, uzrokujući deformaciju
§ rigidnost– sposobnost otpornosti na daljnju deformaciju kada je elastičnost prekoračena
Razlozi za elastična svojstva pluća:
§ napetost elastičnih vlakana parenhima pluća
§ površinski napon tečnost koja oblaže alveole – stvorena surfaktantom
§ krvno punjenje pluća (što je krvno punjenje veće, to je manja elastičnost
Proširivost– inverzno svojstvo elastičnosti povezano je s prisustvom elastičnih i kolagenih vlakana koja formiraju spiralnu mrežu oko alveola
Plastika– svojstvo suprotno krutosti
FUNKCIJE PLUĆA
Razmjena plina– obogaćivanje krvi kiseonikom koji koriste tjelesna tkiva i uklanjanje ugljičnog dioksida iz nje: postiže se plućnom cirkulacijom. Krv iz tjelesnih organa se vraća u desna strana srca i plućne arterije ide u pluća
Izmjena bez plina:
Ø Z zaštitni – stvaranje antitijela, fagocitoza alveolarnim fagocitima, proizvodnja lizozima, interferona, laktoferina, imunoglobulina; Mikrobi, agregati masnih ćelija i tromboembolije se zadržavaju i uništavaju u kapilarama
Ø Učešće u procesima termoregulacije
Ø Učešće u procesima dodjele – uklanjanje CO 2, vode (oko 0,5 l/dan) i nekih isparljivih materija: etanol, etar, azot oksid, aceton, etil merkaptan
Ø Inaktivacija biološki aktivnih supstanci – više od 80% bradikinina unesenog u plućni krvotok uništava se tokom jednog prolaza krvi kroz pluća, angiotenzin I se pretvara u angiotenzin II pod uticajem angiotenzinaze; 90-95% prostaglandina grupa E i P je inaktivirano
Ø Učešće u proizvodnji biološki aktivnih supstanci –heparin, tromboksan B 2, prostaglandini, tromboplastin, faktori zgrušavanja krvi VII i VIII, histamin, serotonin
Ø Oni služe kao rezervoar vazduha za proizvodnju glasa
VANJSKO DISANJE
Proces ventilacije pluća, koji obezbeđuje razmenu gasova između tela i okoline. Izvodi se zbog prisustva respiratornog centra, njegovih aferentnih i eferentnih sistema, te respiratornih mišića. Procijenjeno omjerom alveolarna ventilacija na minutni volumen. Za karakterizaciju vanjskog disanja koriste se statički i dinamički pokazatelji vanjskog disanja
Respiratorni ciklus– ritmički ponavljajuća promjena stanja respiratornog centra i izvršnim organima disanje
Rice. 12.11. Respiratorni mišići
Dijafragma- ravan mišić koji odvaja grudni koš od trbušne duplje. Formira dvije kupole, lijevu i desnu, sa ispupčenjima okrenutim prema gore, između kojih se nalazi mala udubljenja za srce. Ima nekoliko rupa kroz koje prolaze veoma važne strukture tela iz torakalnog dela u trbušni deo. Kontrakcijama povećava zapreminu grudnog koša i obezbeđuje protok vazduha u pluća
Rice. 12.12. Položaj dijafragme tokom udisaja i izdisaja
pritisak u pleuralnoj šupljini
fizička količina, karakterizira stanje sadržaja pleuralne šupljine. Ovo je iznos za koji je pritisak u pleuralnoj šupljini niži od atmosferskog ( negativni pritisak); sa tihim disanjem jednaka je 4 mm Hg. Art. na kraju izdisanja i 8 mmHg. Art. na kraju inhalacije. Nastaje silama površinske napetosti i elastičnom trakcijom pluća
Rice. 12.13. Pritisak se mijenja tokom udisaja i izdisaja
UDISI(inspiracija) je fiziološki čin punjenja pluća atmosferskim zrakom. Obavlja se zbog aktivne aktivnosti respiratornog centra i respiratornih mišića, čime se povećava volumen grudnog koša, što rezultira smanjenjem pritiska u pleuralnoj šupljini i alveolama, što dovodi do ulaska zraka. okruženje u traheju, bronhije i respiratorne zone pluća. Javlja se bez aktivnog učešća pluća, jer u njima nema kontraktilnih elemenata
IZDIS(izdisanje) je fiziološki čin uklanjanja iz pluća dijela zraka koji učestvuje u razmjeni plinova. Prvo se uklanja vazduh iz anatomskog i fiziološkog mrtvog prostora, koji se malo razlikuje od atmosferskog vazduha, zatim alveolarni vazduh, obogaćen CO 2 i siromašan O 2 kao rezultat razmene gasova. U uslovima mirovanja proces je pasivan. Izvodi se bez trošenja mišićne energije, zbog elastične vuče pluća, grudnog koša, gravitacijskih sila i opuštanja respiratornih mišića
Kod prisilnog disanja, dubina izdisaja se povećava uz pomoć trbušni i unutrašnji interkostalni mišići. Trbušni mišići se stežu trbušne duplje ispred i pojačavaju uspon dijafragme. Unutrašnji interkostalni mišići pomiču rebra prema dolje i na taj način smanjuju poprečni presjek torakalne šupljine, a time i njen volumen
Prilikom rođenja djeteta, pluća još ne sadrže zrak i njihov vlastiti volumen se poklapa sa zapreminom grudnog koša. Ugovori na prvom udisanju skeletnih mišića udisanjem se povećava volumen grudnog koša.
Pritisak na pluća izvana iz rudne ćelije se smanjuje u odnosu na atmosferski pritisak. Zbog ove razlike zrak slobodno ulazi u pluća, istežući ih i pritiskajući ih vanjska površina pluća na unutrašnju površinu grudnog koša i na dijafragmu. Istovremeno, rastegnuta pluća, koja imaju elastičnost, odolijevaju istezanju. Kao rezultat toga, na visini udisaja, pluća više ne vrše atmosferski pritisak na grudi iznutra, već manji veličinom elastične trakcije pluća.
Nakon što se beba rodi, grudi rastu brže od plućnog tkiva. Jer
pluća su pod uticajem istih sila koje su ih istezale prilikom prvog udisaja, potpuno ispunjavaju grudni koš i pri udisanju i pri izdisaju, stalno su u opruženom stanju. Kao rezultat toga, pritisak pluća na unutrašnju površinu grudnog koša je uvijek manji od tlaka zraka u plućima (po količini elastične trakcije pluća). Kada prestane disanje u bilo kom trenutku tokom udisaja ili izdisaja, atmosferski pritisak se odmah postavlja u plućima. Kada se grudni koš i parijetalna pleura odrasle osobe u dijagnostičke svrhe probuše šupljom iglom spojenom na manometar, a kraj igle uđe u pleuralnu šupljinu, tlak u mjeraču tlaka odmah pada ispod atmosferskog tlaka. Manometar registruje negativan pritisak u pleuralnoj šupljini u odnosu na atmosferski pritisak uzet kao nula.Ova razlika između pritiska u alveolama i pritiska pluća na unutrašnjoj površini grudnog koša, odnosno pritiska u pleuralnoj šupljini je koji se naziva transpulmonalni pritisak.
Više na temu PRITISAK U PLEVRALNOJ ŠUPLJINI. MEHANIZAM NJEGOVOG POJAVA:
- FLUKTUACIJE PRITISKA U PLEVRALNOJ ŠUPLJINI TOKOM DISANJA. NJIHOVI MEHANIZAM.
- VEŽBA DISANJA br. I. MEHANIZMI NJEGOVOG UTICAJA NA ZDRAVLJE. “SNAGE” I “SLABOSTI” STRANE VJEŽBE.
