Sistemul respirator uman este alcătuit din țesuturi și organe care asigură ventilația pulmonară și respirația pulmonară. Căile respiratorii includ nasul, nasul, nazofaringe, laringele, traheea, bronhiile și bronhiolele. Plămânii constau din bronhiole și saculete alveolare, precum și din arterele, capilarele și venele circulației pulmonare. Elementele sistemului musculoscheletal asociate cu respirația includ coaste, mușchii intercostali, diafragma și muschii respiratori auxiliari.
1.1. Airways.
Nasul și cavitatea nazală servesc drept conducte pentru aerul în care este încălzit, umidificat și filtrat. De asemenea, în cavitatea nazală există și receptori olfactivi.
Partea exterioară a nasului este formată dintr-un schelet triunghiular osos-cartilaginos, acoperit cu piele; două deschideri ovale pe nările inferioare ale suprafeței deschise fiecare în cavitatea nazală în formă de pană. Aceste cavități sunt separate printr-o partiție.
Trei bucle spongioase (coji) sunt proeminente din pereții laterali ai nărilor, parțial împărțind cavitățile în patru pasaje neînchise (pasaje nazale).
Cavitatea nazală este căptușită cu o mucoasă bogată vascularizată. Numeroase fire de păr tare, precum și celulele epiteliale și calcare ciliate servesc la purificarea aerului inhalat din particule solide. În partea superioară a cavității se află celulele olfactive.
Laringa se află între trahee și rădăcina limbii. Cavitatea laringelui este împărțită de două falduri ale membranei mucoase, care nu se convertesc complet de-a lungul liniei mediane. Spațiul dintre aceste falduri - cavitatea vocală este protejată de o placă fibroasă de cartilaj - epiglottis. La marginile glotului din mucoză se află ligamentele elastice fibroase, care sunt numite falduri vocale inferioare sau adevărate (ligamente). Deasupra lor se află falduri vocale false care protejează corzile vocale reale și le păstrează umede; ele ajuta, de asemenea, sa-si tina respiratia, iar cand sunt inghitite, ele impiedica intrarea hranei in laringel.
Masele specializate se întind și relaxează corzile vocale adevărate și false. Aceste mușchi joacă un rol important în fonație și, de asemenea, împiedică intrarea oricăror particule în tractul respirator.
Traheea începe la capătul inferior al laringelui și coboară în cavitatea toracică, unde se separă în bronhiile din dreapta și din stânga; Peretele său este format din țesut conjunctiv și cartilaj. La majoritatea mamiferelor, cartilajele formează inele incomplete. Părțile adiacente esofagului sunt înlocuite cu un ligament fibros. Bronchiul drept este de obicei mai scurt și mai lat decât cel din stânga.
Intrarea în plămâni, bronhii principal divizat treptat în tuburi mai mici și mai mici (bronhiole), dintre care cele mai mici sunt bronhiolelor finite sunt ultimul element al cailor respiratorii. De la laringe până la bronhioles terminal, tuburile sunt căptușite cu un epiteliu ciliat.
1.2. Plămânii.
În general, plămânii arată ca niște formațiuni spongioase, poroase, asemănătoare conului, situate la ambele jumătăți ale cavității toracice.
Cel mai mic element structural al plămânului - lobul este format din bronhioolele finale care conduc la bronhioles pulmonar și sacul alveolar. Pereții bronhioilor pulmonari și sacul alveolar formează depresiile-alveole. Această structură a plămânilor crește suprafața respiratorie, care este de 50-100 ori mai mare decât suprafața corpului. Valoarea relativă a suprafeței prin care are loc schimbul de gaze în plămâni este mai mare la animalele cu activitate și mobilitate ridicată.
Pereții alveolelor constau dintr-un singur strat de celule epiteliale și sunt înconjurați de capilare pulmonare. Suprafața interioară a alveolului este acoperită cu un surfactant de suprafață.
Se crede că surfactantul este un produs al secreției de celule granulare. Alveolusul separat, care este în strânsă legătură cu structurile vecine, are forma unui polyhedron neregulat și dimensiuni aproximative de până la 250 μm. Se crede, în general, că suprafața globală a alveolelor prin care are loc schimbul de gaz este dependentă exponențial de greutatea corporală. Odată cu vârsta, suprafața alveolelor scade.
Pleură.
Fiecare plămân este înconjurat de un sac de pleura. Frunza pleurală exterioară (parietală) se învecinează cu suprafața interioară a peretelui toracic, iar diafragma, interiorul (visceral) acoperă plămânul. Decalajul dintre foi se numește cavitatea pleurală. Când pieptul se mișcă, frunza interioară se alunecă ușor de obicei peste frunza exterioară. Presiunea din cavitatea pleurală este întotdeauna mai mică decât presiunea atmosferică (negativă). În repaus, presiunea intrapleurală la om este, în medie, 4,5 torr sub presiunea atmosferică (-4,5 torr). Spațiul interpleural dintre plămâni se numește mediastin; conține trahee, timus (glandă) și inimă cu vase mari, ganglioni limfatici și esofag.
Vasele sanguine ale plămânilor.
Artera pulmonară poartă sânge din ventriculul drept al inimii, se împarte în ramurile drepte și stângi, care sunt trimise la plămâni. Aceste ramificații ale arterelor, în urma bronhiilor, furnizează structuri mari ale plămânilor și formează capilare, care împletesc pereții alveolelor.
Aerul din alveol este separat de sânge în capilar:
1) peretele alveolelor,
2) peretele capilarului și, în unele cazuri
3) un strat intermediar între ele.
Din capilare, sângele intră în vene mici, care în cele din urmă se conectează și formează vene pulmonare care dau sânge la nivelul atriului stâng.
artera bronsica cerc mare aduce, de asemenea sange la plamani, si anume aprovizionare bronhiilor și bronhiolelor, ganglionii limfatici, pereții vaselor sanguine și pleura. Cea mai mare parte a acestui sânge se varsă în venele bronșice, iar de acolo spre cele necorespunzătoare (drepte) și semi-necoate (stânga). O cantitate foarte mică de sânge bronșic arterial intră în venele pulmonare.
Respiră mușchii.
Respiratorii sunt acei mușchi ai căror contracții schimbă volumul pieptului. Mușchii, legați la cap, gât, mâini, iar unele dintre toracice superioare și inferioare vertebrelor cervicale și mușchii intercostali externi, conectarea nervura la margine, ridicați coaste și creșterea volumului de torace. Placă cu membrană musculo-tendinoase este atașat la vertebre, coaste și ster departe de cavitatea toracică abdominală. Acesta este principalul mușchi implicat în inspirația normală. Cu inspirație crescută, sunt contractate și alte grupuri musculare. Atunci când mușchii expirator îmbunătățite sunt atașate între coaste (mușchii intercostali internă), coastele și toracice inferioare și vertebre lombare mușchii superioare și abdominale; scad margine și este presat organele abdominale sa se relaxeze diafragma, reducând astfel capacitatea de torace.
Ventilație pulmonară.
Atâta timp cât presiunea intrapleurală rămâne sub presiunea atmosferică, dimensiunea plămânilor urmează exact dimensiunile cavității toracice. Mișcările plămânilor sunt realizate ca urmare a contracției mușchilor respiratori în combinație cu mișcarea peretelui toracic și a diafragmei.
Miscari de respiratie.
Relaxarea tuturor mușchilor asociate cu respirația dă toracelui o poziție de expirație pasivă. Activitatea adecvată a mușchilor poate traduce această poziție în respirație sau expira.
Inspirația este creată de expansiunea cavității toracice și este întotdeauna un proces activ. Datorita articularea cu nervurile vertebre se deplaseze în sus și către exterior, crescând distanța de la nivelul coloanei vertebrale la stern și dimensiunile laterale ale cavității toracice (coaste sau nervură tip de respirație).
Contracția diafragmei își schimbă forma de la cupolă la cea mai flatată, ceea ce mărește dimensiunea cavității toracice în direcția longitudinală (respirație diafragmatică sau abdominală). De obicei, rolul principal în inspirație îl joacă respirația diafragmatică. Din moment ce ființele umane sunt cu două picioare, cu fiecare mișcare a coastelor și a sternului, centrul de greutate al corpului se schimbă și devine necesar să se adapteze la acesta diferitele mușchi.
Cu o respirație liniștită, o persoană are, de obicei, suficiente proprietăți elastice și greutate ale țesuturilor transferate pentru a le readuce în poziția care precedă inhalarea.
Astfel, expirarea în repaus apare pasiv datorită unei scăderi treptate a activității musculare, creând o condiție pentru inspirație. expirația activă poate avea loc din cauza reducerii mușchilor intercostali interni, în plus față de alte grupe de mușchi care omite coaste reduc dimensiunile transversale ale cavității toracice și distanța dintre stern și coloana vertebrală. expirația activă poate apărea, de asemenea, datorită contracției musculare abdominale, care presează interioare ale diafragmei la relaxat și reduce dimensiunea longitudinală a cavității toracice.
Extinderea plămânilor reduce (la momentul respectiv) presiunea totală intrapulmonară (alveolară). Ea este egală cu cea atmosferică, când aerul nu se mișcă și decalajul de voce este deschis. Este sub atmosferic, până când plămânii se umple cu inspirație și mai presus de atmosferic atunci când este expirat. Presiunea intrapleurală se modifică și în timpul mișcărilor respiratorii; dar este întotdeauna sub atmosferă (adică, întotdeauna negativă).
Modificări ale volumului pulmonar.
La om, plămânii ocupă aproximativ 6% din volumul corpului, indiferent de greutatea acestuia. Volumul pulmonar se modifică atunci când inhalarea nu este aceeași peste tot. Există trei motive principale pentru aceasta: în primul rând, cavitatea toracică crește neuniform în toate direcțiile și, în al doilea rând, nu toate părțile plămânului sunt la fel de extensibile. În al treilea rând, se presupune existența unui efect gravitațional, care facilitează deplasarea plămânului în jos.
Volumul de aer inhalat de inspirația obișnuită (neinflatată) și expirat în timpul expirării obișnuite (neexpirat) se numește aer respirator. Volumul expirării maxime după inspirația maximă anterioară se numește capacitatea vitală. Nu este egal cu întregul volum de aer din plămân (volumul total al plămânilor), deoarece plămânii nu cad complet. Volumul de aer care rămâne în plămân care cad în jos se numește aer rezidual.
Există un volum suplimentar care poate fi inhalat cu efort maxim după o inspirație normală.
Și acest aer, care este expirat de efortul maxim după o expirație normală, este volumul rezervelor de expirație. Capacitatea reziduală funcțională constă într-un volum de rezervă de expirație și un volum rezidual. Acesta este aerul din plămâni, în care aerul respirator normal este diluat. În consecință, compoziția gazului din plămâni, după o mișcare respiratorie, nu se schimbă brusc.
Volumul minute V este aerul inhalat timp de un minut. Aceasta poate fi calculată prin înmulțirea volumului mediu al fluxului (Vt) cu numărul de respirații pe minut (f) sau V = fVt.
Partea Vt, de exemplu, aerul din traheea și bronhiile la bronhiolele terminale și alveolele în unele, nu participă la schimbul de gaze, deoarece nu vine în contact cu pătuțurile pulmonare active, - așa-numitul spațiu „mort“ (Vd). Partea Vt, care participă la schimbul de gaz cu sânge pulmonar, se numește volumul alveolar (VA).
Din punct de vedere fiziologic de ventilație alveolar (VA) - cea mai importantă parte a exterior respirație VA = f (Vt-Vd), așa cum este volumul de aer inhalat pe minut, care comunică cu gazele sanguine capilare pulmonare.
Respirația pulmonară.
Gazul este o stare de materie în care este distribuită uniform pe un volum limitat. În faza gazoasă, interacțiunea moleculelor între ele este nesemnificativă.
Când se ciocnesc cu pereții unui spațiu închis, mișcarea lor creează o anumită forță; această forță aplicată la o zonă a unității este numită presiunea gazului și este exprimată în milimetri de mercur sau torr; Presiunea gazului este proporțională cu numărul de molecule și viteza lor medie. La temperatura camerei, presiunea unei anumite molecule; de exemplu, O2 sau N2, nu depinde de prezența moleculelor unui alt gaz. Presiunea totală a gazului este măsurată prin suma speciilor individuale de presiuni molecule (așa numitele presiuni parțiale) sau PB = RN2 + Po2 + Rn2o + PB, unde PB - presiunea barometrică.
Fracțiunea (F) a unui gaz dat (x) într-un amestec de gaz uscat poate fi calculată prin următoarea ecuație:
Fx = Px / PB-PH2O In schimb, presiunea parțială a gazului vechi (x) poate fi calculat din proporția: Px-fx (PB-Rn2o). Aerul atmosferic uscat conține 20, 94% O2 * Po2 = 20, 94/100 * 760 torr (la nivelul mării) = 159, 1 torr.
Schimbul de gaze în plămâni între alveole și sânge are loc prin difuzie. Difuzia apare datorită mișcării constante a moleculelor de gaze pentru a asigura transferul moleculelor din regiunea concentrației lor superioare în regiunea în care concentrația acestora este mai mică.
Transportul gazelor respiratorii.
Despre O, 3% O2, conținut în sângele arterial al unui cerc mare la un Po2 normal, este dizolvat în plasmă. Tot restul este într-un compus chimic slab cu hemoglobină (Hb) de eritrocite. Hemoglobina este o proteină cu un grup care conține fier atașat de ea. Fe + din fiecare moleculă de hemoglobină se leagă slab și reversibil cu o moleculă de O2. Hemoglobina total oxigenată conține 1,39 ml. O2 pe 1 g Hb (în unele surse, 1, 34 ml), dacă Fe + este oxidat la Fe +, atunci un astfel de compus își pierde capacitatea de a transporta O2.
Hemoglobina complet oxigenată (HbO2) are proprietăți mai puternice ale acidului decât hemoglobina redusă (Hb). Ca rezultat, în soluția având pH 7,25, eliberarea de 1 mM de O2 din Hb02 face posibilă asimilarea lui O, 7 mM H + fără modificarea pH-ului; Astfel, eliberarea de O2 are un efect tampon.
Saturarea țesuturilor cu oxigen.
Transportul de O2 din sânge către acele părți ale țesutului în care se utilizează are loc prin difuzie simplă.
Deoarece oxigenul este utilizat în principal în mitocondriile, distanțele la care difuziunea are loc în țesuturi par a fi mari comparativ cu schimbul în plămâni. În țesutul muscular, se crede că prezența mioglobinei facilitează difuzia de O2. Pentru a calcula țesutul Po2 creat modele teoretice care includ factorii care influențează debitul și consumul de O2, și anume distanța dintre capilare, pătuțurile în metabolismul capilare si tesuturi.
Cel mai mic Po2 este situat la capătul venoaselor și la jumătatea distanței dintre capilare, presupunând că paturile din capilare sunt aceleași și paralele.