Külső tüdőlégzés. A légzés élettana. Külső és belső légzés. A légzés szabályozása

Külső légzés. Gázcsere a tüdőben és a szövetekben.

A légzés olyan folyamatok összessége, amelyek biztosítják az oxigén bejutását a belső környezetbe és eltávolítását a szervezetből szén-dioxid. A légzésnek három szakasza van:

Külső légzés

Gázok szállítása

Belső légzés

A külső légzés jellemzői:

Külső légzés gázcsere a tüdőben, beleértve a pulmonalis lélegeztetést és a tüdő diffúziót.

Pulmonális lélegeztetés a levegő gázösszetételének frissítése a tüdőzsákokban és az alveolusokban.

Pulmonális diffúzió a légúti gázok cseréje a pulmonalis alveolusok és a tüdőkapillárisok vére között.

Gázok szállítása - Ez az oxigén átvitele a tüdőből a szövetekbe a vér által, és a szén-dioxid a szövetekből a tüdőbe.

Belső szöveti légzés a szövetekben a gázösszetétel frissítésének folyamata, amely magában foglalja:

Légúti gázok cseréje a szöveti kapillárisok vére és a sejtek között.

Biokémiai oxidációs folyamatok a sejtekben

A tüdő szellőztetését a lumenben lévő levegő oda-vissza mozgása biztosítja légutak, ez a térfogat időszakos változásai miatt következik be mellkasi üreg a légzési ciklus során. A légzési ciklus három fő fázisból áll:

Belégzési fázis (belégzés)

Kilégzési fázis (kilégzés)

Légzési szünet

A légzési ciklus során a mellüreg térfogatának változását a légzőizmok összehúzódása és ellazulása okozza, ezek belégzési és kilégzési izmokra oszlanak.

Fő belégzési izmok:

A rekeszizom összehúzódása esetén a kupola ellaposodik és a mellkasi üreg megnő (belégzéskor)

Külső bordaközi izmok, a bordák felemelése és szétterítése.

Az inspiráció során a belégzési izmok legyőzik a szövetek rugalmas ellenállását mellkas, hasi szervek és tüdő. A tüdő rugalmas ellenállását a következők határozzák meg:

A tüdő rugalmas rostjainak rugalmas szakító tulajdonságai.

A felületaktív anyag (a tüdőzsákokat - alveolusokat bélelő lipoprotein komplex) jelenléte révén a felületaktív anyag biztosítja:

1. Az alveolusok gömb alakú formájának stabilizálása

   Ellensúlyozza az alveolusok túltágulását belélegzés közben

   A kilégzés során az alveolusok összeomlásának ellensúlyozása

   Az alveolusok felületének tisztítása

A tüdő a mellkasban található, és a falától egy hermetikusan lezárt üreg, az úgynevezett pleurális repedés választja el őket. A pleurális repedés légköri nyomás alatti nyomása, a mellkasi üreg térfogatának növekedése csendes belégzéskor következetesen okozza:

A pleurális repedés nyomásának csökkenése -6, -9 Hgmm-re. Művészet. a légkörihez képest

A tüdőszövet tágulása

Az intrapulmonális nyomás csökkentése -2 Hgmm-re. Művészet. a légkörihez képest

A levegő a légköri és az alveoláris nyomás közötti gradiens mentén áramlik a tüdőbe

A mellkasi üreg térfogatának csökkenése a csendes kilégzés során következetesen a következőket okozza:

Megnövekedett nyomás a pleurális repedésben -6, -9-ről -3-ra

A tüdő térfogatának csökkentése rugalmas vontatásuk miatt (hajlamosak zsugorodni)

Az intrapulmonális nyomás +2 Hgmm-ig emelkedik. Művészet. a légkörihez képest

Levegő kibocsátása a tüdőből a légkörbe nyomásgradiens mentén

A maximális mélylégzés után a tüdőben lévő levegő térfogatát teljes tüdőkapacitásnak (TLC) nevezzük 4200 és 6000 ml között. Az OEL két részből áll:

A tüdő életkapacitása (VC) 3500-5000 ml az a levegőmennyiség, amelyet a lehető legmélyebb lélegzetvétel után maximálisan ki lehet lélegezni.

1. Tidal volume (VT) 400-500 ml a levegő mennyisége. Amely csendes légzés során, a légzési ciklus minden fázisában be- vagy kilégzésre kerül

   A ROVd 2500 ml belégzési tartaléktérfogat az a maximális belégzési mennyiség, amely csendes belégzés után további belélegezhető.

   A ROvyd 1500 ml-es kilégzési tartalék térfogata a maximális levegőmennyiség, amelyet csendes kilégzés után további kilélegezhetünk.

A tartalék kilégzési térfogat és a maradék térfogat alkotja a tüdő tartalék-funkcionális maradékkapacitását (FRC) - ez a csendes kilégzés után a tüdőben maradó levegő mennyisége (2000-2500 ml).

A maradék tüdőtérfogat (RLV) 1000-1200 ml az a levegőmennyiség, amely a tüdőben marad a legmélyebb kilégzés után.

A külső légzés tanulmányozásának két módja van:

Spirometria - mérési módszer tüdőtérfogatok.

A spirográfia egy módszer a légzési ciklus fázisainak grafikus rögzítésére.

A légzési ciklus fázisainak értékeléséhez a mért térfogatokat összehasonlítják a normál értékekkel, egyéni norma A VC-t a tüdő megfelelő életkapacitásának (VLC) nevezik, az érték az antropometriai mutatóktól függ:

3. A kortól

A pulmonalis lélegeztetést a percnyi légzés (MRV) jellemzi – ez az egy perc alatt be- vagy kilélegzett levegő mennyisége. A képlet alapján számítva:

MOD=DO*BH

Egy felnőtt légzésszáma 12-16, tehát az MRR 6-10 l/perc. A fizikai aktivitás során a MOD 100-120 l/percre emelkedhet.

BAN BEN normál körülmények között egy személy 21% oxigént, 3,03% szén-dioxidot és körülbelül 79% nitrogént tartalmazó légköri levegőt lélegz be. A kilélegzett levegő 16% oxigént tartalmaz. Szén-dioxid 4%, nitrogén 79,7%. Az alveoláris levegő 14% oxigént, 5,5% szén-dioxidot és 80% nitrogént tartalmaz.

A kilégzett és az alveoláris levegő összetételének különbségei az alveoláris gáznak a légúti holttér levegőjével való keveredéséből fakadnak - a holttér olyan tér, amely nem vesz részt a megújulásban gázösszetétel tüdőkapillárisok vénás vére. Vannak anatómiai és fiziológiai holt légúti terek.

Anatómiai – ez a levegő térfogata a vezető utakban (az orrüregtől a hörgőkig, amelyekben nem történik gázcsere a tüdőkapillárisok vérével) körülbelül 150 ml.

Fiziológiai légzési holttér a légzőrendszer azon részeinek térfogata, amelyekben nem történik gázcsere vénás vér, tüdőkapillárisok.

A holtteret kitöltő levegő puffer szerepét tölti be, amely kisimítja az alveoláris gázelegy összetételének ingadozásait a légzési ciklus során. Ez feltételeket teremt a gázcseréhez a légzési ciklus bármely fázisában. Azt a levegőmennyiséget, amely egy perc alatt részt vesz az alveoláris gázok megújulásában, percszellőztetésnek (MVL) nevezzük. A képlet alapján számítva:

MVL=(DO-DMP)*BH

A légutakban a gázok átvitele konvekció és diffúzió eredményeként megy végbe. A konvektív módszert a gázok keverékének össznyomásuk gradiense mentén történő mozgása okozza.

A gázok diffúziója molekuláinak passzív mozgása egy nagyobb parciális nyomású vagy feszültségű területről egy alacsonyabb parciális nyomású területre.

A gáz parciális nyomása a teljes nyomásnak az a része, amelyet egyes gázok másokkal keverve hoznak létre. A gázfeszültség a folyadékban oldott gáz által létrehozott parciális nyomás.

Az oxigén átvitele a tüdő alveolusaiból a vérbe. A szén-dioxid pedig a vérből az alveolusokba passzívan, diffúzió útján történik, a gázok parciális nyomásának és feszültségének különbsége miatt az aerohemotikus gát mindkét oldalán. AGB - magában foglalja a felületaktív anyag réteget, az alveoláris epitéliumot, a vérerek endotéliumát és az alapmembránokat.

Az oxigén parciális nyomása az alveoláris levegőben 100 Hgmm. Művészet. a tüdőkapillárisok vénás vérében az oxigénfeszültség 40 Hgmm. Művészet. nyomásgradiens 60 Hgmm. Művészet. az alveoláris levegőből a vérbe irányítva.

A szén-dioxid parciális nyomása az alveoláris levegőben 40 Hgmm. Művészet. A tüdőkapillárisok vénás vérében a CO2 feszültség 46 Hgmm. Művészet. 6 Hgmm nyomásgradiens. a művészet a vérből az alveolusokba irányul.

Oxigén feszültség artériás vér 100 Hgmm Art., és 40 Hgmm-nél kisebb szövetekben. Art., a gradiens 60 Hgmm. Art., az artériás vérből a szövetekbe irányítva.

Az artériás vérben a szén-dioxid feszültség 40 Hgmm. Art., és a szövetekben körülbelül 60 Hgmm. Art., nyomásgradiens 20 Hgmm. Művészet, a szövetekből a vérbe irányítva.

Az artériás vér a tüdőből a szövetekbe. A szövetekből a vénás vér a tüdőtasakokba kerül, és a tüdőszellőztetés során a légkörbe kerül.

A légutak (AP) és a tüdő parenchyma felépítése. A légutak (vagy légutak) a testben elfoglalt helyzetük szerint vannak felosztva felső és alsó részekre. A felső VP magában foglalja az orrüreget, a garat orrrészét, a garat orális részét, az alsó VP a gégét, a légcsövet, a hörgőket, beleértve a hörgők intrapulmonális ágait. A belélegzett levegő párásítása és szűrése a felső légutakban (orr, száj és torok) történik.

Az alsó légutak dichotóm módon elágazó csövek rendszere (minden hörgő két kisebb hörgőre ágazik el). Bár az egyes leányágak átmérője kisebb, mint annak a szülőcsőnek az átmérője, amelyből származnak, a VP minden egyes későbbi generációjának teljes keresztmetszete megnő a jelentős növekedés miatt. teljes számágak.

Rizs. 3.1. Az emberi légutak egyszerűsített diagramja (E. R. Weibel, 1963 szerint)

BAN BEN emberi tüdőátlagosan 23 VP generáció van (3.1. ábra). Az első 16-ot vezetőképesnek nevezik, mivel ezek biztosítják a gáz áramlását a tüdő azon területeire, ahol gázcsere történik. Mivel a vezető légutakban nincsenek alveolusok, ezért nem tudnak részt venni a gázcserében, az általuk kialakított kapacitást együttesen anatómiai holttérnek nevezzük. A térfogata körülbelül 150 ml. A vezető VP-k közé tartoznak a hörgők, a hörgők és a terminális hörgők. A VP utolsó hét generációja légúti hörgőkből, alveoláris csatornákból és alveoláris zsákokból áll. Ezen formációk mindegyike alveolusokat eredményez. Az elsőrendű légúti hörgő (Z=17) és a tőle distalisan elhelyezkedő összes gázcserélő VP alkotja a pulmonalis acinust.

A belélegzett levegő a térfogatáram-mechanizmus szerint megközelítőleg a terminális hörgőkhöz mozog, azonban a VP teljes keresztmetszeti területének növekedése miatt a többszörös elágazás miatt a gázok előre irányuló mozgása nagyon jelentéktelenné válik. A légzőzóna szellőzésének fő mechanizmusa a gázok diffúziója.

A légcső és a hörgők fala három fő rétegből áll: a belső nyálkahártya; simaizomréteg, amelyet a nyálkahártyától kötőszövetes nyálkahártya alatti réteg választ el; valamint a porcot tartalmazó külső kötőszöveti réteg a nagy hörgőkben és a légcsőben.

A hörgőhám pszeudosztratifikált, magas és alacsony bazális sejtekből áll, amelyek mindegyike az alapmembránhoz kapcsolódik. A légcsőelemek minden osztódásával hörgőfa nyálkahártyájuk hámjának jellege és az alattuk lévő szerkezetek fokozatosan megváltoznak. A hám csillós oszloposból köbös, majd lapos alveolárisba megy át. A gázcsere csak ezen keresztül történhet laphám, amely a légúti hörgőkben (17-19. rendű hörgők) jelenik meg. A VP hámsejtek apikális felületükön csillókat hordoznak, amelyek fontos elemei mukociliáris rendszer. Az oszlopos és kocka alakú hám csillói szinkronban oszcillálnak a nasopharynx felé, a csillós hámsejtek között elhelyezkedő serlegsejtek által kiválasztott nyálkahártya védőrétegét hajtják meg.

A VP simaizomzata, a kötőszövet nyálkahártya alatti rétegén belül folyamatos kötegekben összegyűlt, a fő hörgőktől a légúti hörgőkig terjednek. Az izomkötegek is behatolnak a gázcserezónákba, amelyek a falakban találhatók az alveolusok bejáratánál.

A légutak falai fokozatosan elveszítik porcos alapjukat (a hörgőkben) és simaizomzatukat. A porcbázis elvesztése azt a tényt eredményezi, hogy az átmérő csökkenésével a légutak átjárhatósága a környező szövetek rugalmas struktúrái által okozott radiális nyúlástól válik függővé. Ennek eredményeként a kis légutak átmérőjét a tüdő teljes térfogata határozza meg.

A teljes tüdőkapacitás (5 l) többsége (kb. 3 l) a légzési (gázcsere) zónában található. Körülbelül 300 millió alveolust tartalmaz. Az alveoláris-kapilláris gát felülete 50-100 m2, vastagsága 0,5 mikron. Az alveolusok belső felületét borító hám kétféle sejtből áll: lapos bélésből (I. típus) és szekréciós (II. típusú) Az első típusú sejtek az alveoláris felület 95%-át foglalják el. A második típusú sejtek felületaktív anyagot termelnek és választanak ki, amely fehérjékből és foszfolipidekből áll. Eloszlik az alveoláris felületen, és csökkenti a felületi feszültséget. A kapilláris endotélium az endoteliális alapmembránon elhelyezkedő lapos béléssejtek egy rétegéből is áll. Az alveoláris zónában a hám és az endothel alapmembránjai összeolvadnak egymással, ami ultravékony gátat hoz létre a gázcsere számára. Ellentétben a szomszédos, impermeábilis gátat képező hámsejtek közötti szoros érintkezéssel, az endothelsejtek közötti kapcsolatok meglehetősen gyengék. Ez lehetővé teszi a víz és az oldott anyagok mozgását a plazma és az intersticiális tér között (3.2. ábra).

3.2. ábra. Alveoláris-kapilláris membrán. Az ábrán a pulmonalis intersticiális tér látható, a két alveolus között egy kapillárissal. A kapilláris vékony (gázcserélő) falán keresztül a jobb oldalon található alveolusok lumenébe nyúlik be. Az intersticiális tér összeolvad a bal alveolus vastag falával (J. F. Nunn, 1987 szerint)

A légzésmechanika a légzésfiziológia olyan területe, amely a mellkason belüli és onnan kiáramló légáramlásért felelős erőket vizsgálja.

Az oxigénfelvétel és a szén-dioxid felszabadulás biztosítása érdekében légzőszivattyú segítségével folyamatosan friss levegőt kell juttatni az alveolusokba. A tüdőbe gázáramlást biztosító légzőpumpa hatásmechanizmusának megértéséhez figyelembe kell venni a légzőizmok működését, a légutak, a mellkas és a tüdő azon tulajdonságait, amelyek meghatározzák a légzőrendszer impedanciáját, valamint a légzőrendszer impedanciáját meghatározó okokat. egyenetlen szellőzés és egyéb tényezők.

A spontán légzés során a légző (belégzési) izmok aktivitása szükséges az impedancia leküzdéséhez légzőrendszer(rugalmasság? ellenállás). A belégzés legfontosabb izma a rekeszizom. A 3., 4. és 5. nyaki szegmens idegei megközelítik gerincvelő. Amikor a rekeszizom összehúzódik, a szervek hasi üreg lefelé és előre mozog, aminek következtében a mellkasi üreg függőleges méretei megnőnek. Ezenkívül a bordák felemelkednek és eltérnek, ami az átmérőjének növekedéséhez vezet. Csendes légzéskor a rekeszizom kb. 1 cm-t elmozdul, erőltetett légzésnél mozgásainak amplitúdója elérheti a 10 cm-t is.Mivel a rekeszizom kupola alakú, ezért a nyomás, a feszültség és a görbületi sugara közötti kapcsolat különös jelentőségű. A Laplace-törvénynek megfelelően a következő egyenlet írja le:

Р=2Т/r (3,1),

Ahol: P az izom által létrehozott nyomás,

T - izomfeszültség,

R - görbületi sugár.

Ahogy a membrán ellaposodik, görbületi sugara növekszik, és a keletkező nyomás csökken. Ez a jelenség például az izomrövidüléssel együtt krónikus obstruktív tüdőbetegségben szenvedő betegeknél a rekeszizom erősségének csökkenését okozza.

Csendes légzés során a rekeszizom az egyetlen aktív belégzési izom. Ha fokozott szellőztetésre van szükség, például edzés közben ill fájdalmas állapotok, hasonló bronchiális asztma, más izmok is aktiválódnak. Ide tartozik a külső bordaközi, scalene és sternocleidomastoideus. Az utolsó két izomcsoportot járulékos légzőizmoknak nevezzük.

Ellentétben a belégzéssel, a kilégzéssel normál körülmények között nyugalomban passzívan fordul elő. A tüdő és a mellkasfal rugalmas visszarúgása elegendő nyomásgradienst biztosít a kilégzéshez. VP obstrukció esetén a kilégzés aktív folyamattá válik, amely a kilégzési izmok munkáját igényli, beleértve a belső bordaközi és hasizmokat (külső és belső ferde, haránt hasi és rectus hasi).

A belégzési izmok összehúzódása nyomásgradienst hoz létre a légkör és az alveolusok között, ami légáramlást eredményez. Ez a gradiens legyőzi: (1) a légzőrendszer rugalmas visszarúgását, (2) a VP légáramlással szembeni súrlódási ellenállását és (3) a tracheobronchiális légoszlop, a tüdő és a mellkasfal tehetetlenségi ellenállását. A három elem kapcsolatát a tüdő mozgásegyenlete fejezi ki:

P = (E ?V) + (R V’)+(I + V’’) (3.2),

Ahol: P - hajtónyomás;

E - rugalmasság;

V - a tüdő térfogatának változása;

R - ellenállás;

V ’ - térfogati levegő áramlási sebessége;

I - tehetetlenség;

V’’ - térfogati légáramlási sebesség változásának sebessége (gyorsulás).

Így a légzőrendszer mechanikai tulajdonságai, amelyektől a légáramlás rugalmas és rugalmatlan ellenállása függ, meghatározzák a szükséges hajtónyomást.

Normális esetben a légzőizmok fő munkáját a tüdő és a mellkas rugalmas ellenállásának leküzdésére fordítják. Ezenkívül a nyomás és a tüdőtérfogat változása közötti kapcsolat nem marad állandó a tüdőtérfogat teljes tartományában. Ha értékük kicsi, ez az arány a következőképpen fejezhető ki:

Ahol: E - rugalmasság;

A tüdő térfogatának változása.

A rugalmasság a rugalmasság mértéke tüdőszövet. Minél nagyobb a szövet rugalmassága, annál nagyobb nyomásra van szükség a tüdőtérfogat adott változásának eléréséhez. A tüdő rugalmas vontatása a bennük lévő magas elasztin- és kollagénrostok miatt következik be. Az elasztin és a kollagén a hörgők és az erek körüli alveoláris falakban található. Talán a tüdő rugalmassága nem annyira e szálak megnyúlásának, hanem geometriai elrendezésüknek a megváltozásának köszönhető, amint az a nylonszövet nyújtásakor megfigyelhető: bár maguk a szálak nem változtatják a hosszukat, a szövet könnyen megnyúlik. különleges szövésükre.

A tüdő rugalmas vontatásának bizonyos hányada a léghólyagokban a gáz-folyadék határfelületen fellépő felületi feszültségi erők hatásának is köszönhető. A felületi feszültség az az erő, amely a folyadékot és a gázt elválasztó felületen fellép. Ennek az az oka, hogy a folyadékon belüli intermolekuláris kohézió sokkal erősebb, mint a folyadék- és gázfázis molekulái közötti tapadási erők. Ennek eredményeként a folyékony fázis felülete minimális lesz. A tüdőben fellépő felületi feszültségek kölcsönhatásba lépnek a természetes rugalmas visszarúgással, ami az alveolusok összeomlását okozza.

Egy speciális anyag (felületaktív anyag), amely foszfolipidekből és fehérjékből áll, és az alveoláris felületet béleli, csökkenti az intraalveoláris felületi feszültséget. A felületaktív anyagot a II-es típusú alveoláris epiteliális sejtek választják ki, és számos fontos funkciója van. élettani funkciók. Először is, a felületi feszültség csökkentésével növeli a tüdő megfelelőségét (csökkenti a rugalmasságot). Ez csökkenti az inhaláció során végzett munkát. Másodszor, az alveolusok stabilitása biztosított. Egy buborékban (alveolusokban) a felületi feszültség által keltett nyomás fordítottan arányos annak sugarával, ezért a kis buborékokban (alveolusokban) azonos felületi feszültség mellett nagyobb, mint a nagyokban. Ezek az erők is engedelmeskednek a korábban említett Laplace törvénynek (1), némi módosítással: "T" a felületi feszültség, "r" pedig a buborék sugara.

Természetes detergens hiányában a kis alveolusok hajlamosak a levegőt a nagyobbakba pumpálni (3.3. ábra). Mivel az átmérő változásával a felületaktív anyag rétegszerkezete megváltozik, a felületi feszültséget csökkentő hatása annál nagyobb, minél kisebb az alveolusok átmérője. Ez utóbbi körülmény kisimítja a kisebb görbületi sugár és a megnövekedett nyomás hatását. Ez megakadályozza az alveolusok összeomlását és az atelektázia megjelenését a kilégzés során (az alveolusok átmérője minimális), valamint a levegő mozgását a kisebb alveolusokból a nagyobb alveolusokba (a felületi feszültségek kiegyenlítése miatt a különböző alveolusokban átmérők).

Rizs. 3.3. Adott felületi feszültségnél a kisebb léghólyagokból a gáz a nagyobbikba kerül, mivel a kisebb görbületi sugár (r1?r2) nagyobb nyomást (P1?P2) hoz létre a kisebb buborékban (Lapplace-törvény).

Az újszülöttkori légzési distressz szindrómát a normál felületaktív anyag hiánya jellemzi. Beteg gyermekeknél a tüdeje merevvé, kezelhetetlenné válik, és hajlamos az összeesésre. Felületaktív anyag hiánya akkor is előfordul, ha légzési distressz szindróma felnőtteknél azonban szerepe ennek a változatnak a kialakulásában légzési elégtelenség kevésbé nyilvánvaló.

A tüdő rugalmas parenchyma által létrehozott nyomást rugalmas visszarúgási nyomásnak (Pel) nevezik. A rugalmas tapadás mértékeként általában a nyújthatóságot (C - az angol megfelelésből) használják, amely kölcsönös kapcsolatban áll a rugalmassággal:

C = 1/E = ?V/?P (3,4),

Ahol: C – bővíthetőség (megfelelőség);

E – rugalmasság (lásd 3.3).

Rizs. 3.4. Térfogat-nyomás görbe

A tágíthatóságot (a térfogat egységnyi nyomásonkénti változását) a térfogat-nyomás görbe meredeksége tükrözi. A 3.4. ábrán jól látható, hogy az ilyen görbék a tüdő felfújása és összeomlása során nem azonosak - azonos nyomás mellett az összeeső tüdő térfogata nagyobb, mint a felfújáskor. Hasonló különbségek a közvetlen és fordított folyamat hiszterézisnek nevezzük. Ezen kívül világos, hogy a görbék nem az origóból származnak. Ez azt jelzi, hogy a tüdő kis, de mérhető térfogatú gázt tartalmaz még akkor is, ha nincs kitéve tágítható nyomásnak.

A megfelelést általában statikus körülmények között (Cstat) mérik, azaz egyensúlyi állapotban, vagy más szóval a légutakban gázmozgás hiányában. A dinamikus megfelelés (Cdyn), amelyet a ritmikus légzés hátterében mérnek, a légúti ellenállástól is függ. A gyakorlatban a Cdyn-t a dinamikus nyomás-térfogat görbén a belégzés és a kilégzés kezdőpontjai közé húzott egyenes meredekségével mérik (3.5. ábra).

Rizs. 3.5. Dinamikus nyomás-térfogat görbe

BAN BEN élettani állapotok Az emberi tüdő statikai megfelelősége alacsony nyomáson (5-10 cm H2O) eléri a 200 ml/cm víz körüli értéket. Művészet. Többel magas nyomások(térfogat) viszont csökken. Ez a nyomás-térfogat görbe laposabb szakaszának felel meg. A tüdő megfelelősége enyhén csökken az alveoláris ödéma és az összeomlás, a tüdővénák megnövekedett nyomása és a tüdő vérrel való túlcsordulása, az extravaszkuláris folyadék térfogatának növekedése, gyulladás vagy fibrózis jelenléte esetén. A tüdőtágulat esetén a tüdőszövet rugalmas összetevőinek elvesztése vagy átstrukturálása miatt a compliance fokozódik (3.6. ábra).

3.6. Nyomás-térfogat görbék egészséges és beteg emberekben

Mivel a nyomás- és térfogatváltozások nemlineárisak, a tüdőszövet rugalmas tulajdonságainak értékelésére gyakran a tüdő térfogategységére eső „normalizált” compliance-t – specifikus compliance-t – alkalmazzák. Ezt úgy számítják ki, hogy a statikus megfelelőséget elosztják azzal a tüdőtérfogattal, amelyen mérik. A klinikán a statikus tüdőcompliance-t úgy mérik, hogy nyomás-térfogat görbét készítenek a funkcionális maradékkapacitás (FRC) szintjétől 500 ml-es térfogatváltozásokhoz.

A mellkas normál tágíthatósága körülbelül 200 ml/cm víz. Művészet. A mellkas rugalmas tapadása a mellkasfal deformációját, esetleg izomtónusát ellensúlyozó szerkezeti elemek jelenlétével magyarázható. A rugalmas tulajdonságok megléte miatt a nyugalomban lévő mellkas hajlamos tágulni, a tüdő pedig összeesik, i.e. a funkcionális maradékkapacitás (FRC) szintjén a tüdő befelé irányuló rugalmas visszarúgását a mellkasfal rugalmas, kifelé irányuló visszarúgása egyensúlyozza ki. Ahogy a mellkasi üreg térfogata az FRC szintjéről a maximális térfogatra (teljes tüdőkapacitás, TLC) növekszik, a mellkasfal kifelé irányuló visszarúgása csökken. A belégzés során mért életkapacitás 60%-ánál (a maradék tüdőtérfogattól kezdve a maximálisan belélegezhető levegőmennyiség) a mellkasi visszarúgás nullára csökken. A mellkas további kiterjesztésével a falának visszarúgása befelé irányul. Nagyszámú klinikai rendellenességek, beleértve a súlyos elhízást, a kiterjedt pleurális fibrózist és a kyphoscalosisot, a mellkasi compliance változásai jellemzik (3.7. ábra).

Rizs. 3.7. A mellkas rugalmas tolóerő vektorának iránya a dagálytérfogattól függően

BAN BEN klinikai gyakorlatÁltalában értékelik a tüdő és a mellkas általános megfelelőségét (Össz.). Általában körülbelül 0,1 cm/víz. Művészet. és a következő egyenlet írja le:

1/Összesen= 1/C mellkas + 1/tüdő (3,5).

Ez a mutató tükrözi azt a nyomást, amelyet a légzőizmoknak (vagy a lélegeztetőgépnek) kell létrehozniuk a rendszerben, hogy leküzdjék a tüdő és a mellkasfal statikus rugalmas visszarúgását különböző tüdőtérfogatoknál. BAN BEN vízszintes helyzetben a hasi szerveknek a rekeszizomra nehezedő nyomása miatt a mellkas tágíthatósága csökken (3.8. ábra).

Amikor egy gázkeverék áthalad a légutakon, további ellenállás keletkezik, amelyet általában rugalmatlannak neveznek. A rugalmatlan ellenállás főként (70%) az aerodinamikai (súrlódás) következménye légsugár a légutak faláról), és kisebb mértékben viszkózus (vagy a tüdő és a mellkas mozgása során a szövetek mozgásával összefüggő deformáció) komponensek. A viszkózus ellenállás aránya jelentősen megnőhet a dagálytérfogat jelentős növekedésével. Végül kis hányadát a tüdőszövet és a gáz tömege által kifejtett tehetetlenségi ellenállás a légzési sebesség gyorsítása és lassulása során. Normál körülmények között nagyon kicsi, ez az ellenállás gyakori légzéssel megnövekedhet, vagy akár a fő mechanikus lélegeztetés során a légzési ciklusok nagy gyakoriságával.

Rizs. 3.8. Nyomás-térfogat görbék a mellkasra, a tüdőre és a mellkas + tüdő komplexumra függőleges (A) és vízszintes (B) helyzetben (Scurr S., Feldman S., 1982. szerint)

Számos körülménytől függően a csőrendszeren keresztüli gázáramlás háromféle lehet: lamináris, turbulens vagy tranziens. A lamináris áramlást egymással és a csövek falával párhuzamos mozgó gázrétegek jellemzik. A gázmozgás sebessége az áramlás középpontjában a legnagyobb, a periféria felé fokozatosan csökken. A lamináris áramlásra a következő összefüggés van (közvetlen analógia Ohm törvényével):

Ahol: V - térfogati véráramlási sebesség;

P - vezetési nyomás;

R - ellenállás.

Alacsony gázsebességeknél a lamináris áramlás dominál, és a Poiseuille-törvény írja le:

V=Pr 4/8 l (3,7),

ahol: V - térfogatáram,

P - nyomás,

R a cső sugara,

A gáz viszkozitása,

L a cső hossza.

Az egyenletet átalakítva a következőt kapjuk:

P = 8?l V/?r4 = kV (3,8).

Így a hajtónyomás arányos az áramlási sebességgel. A cső sugarának felére csökkentése az áramlási sebességet 16-szorosára csökkenti, a cső hosszának megkétszerezése pedig csak kétszeres ellenállásnövekedéshez vezet. Az is fontos, hogy a nyomás és az áramlási sebesség közötti kapcsolatot a folyadék viszkozitása, nem pedig a sűrűsége befolyásolja. A teljesen fejlett lamináris áramlás egyik jellemzője, hogy a cső közepén lévő gázrészecskék az átlagos sebesség kétszeresével mozognak. A részecskesebességek eloszlását a cső átmérője mentén sebességprofilnak nevezzük (3.9. ábra).

Rizs. 3.9. A légáramlás típusai. A. Lamináris áramlás. B. Átmeneti típus (örvényekkel az elágazási területen). B. Turbulens áramlás

Turbulens áramlás - kaotikusabb gázmozgás a cső mentén, akkor érvényesül nagy sebességek térfogatáram. Ezenkívül a turbulens áramlás hajtónyomása arányos a sebesség négyzetével (P=kV 2). Az áramlási ellenállás egyenesen arányos a gáz sűrűségével és fordítottan arányos az ötödik hatvány sugarával:

Ahol: d - gázsűrűség,

R a cső sugara.

Ebből az következik, hogy a turbulens gázáramlás függése a légutak sugarától igen nagy. Ezenkívül a viszkozitás ebben az üzemmódban nem játszik jelentős szerepet, de a gázsűrűség növekedése az ellenállás növekedéséhez vezet. Az a sebességprofil, amelynek maximuma a csőtengely tartományában van, nem jellemző turbulens áramlásra. Turbulens mozgás nagy áramlásoknál, éles kanyarulatok és elágazások helyén, valamint akkor is előfordul hirtelen változás a légutak átmérője.

Az átmeneti áramlást örvények jellemzik, amelyek a cső bifurkációjában keletkeznek. A tracheobronchiális fa dichotóm elágazódása esetén az átmeneti áramlás fontos áramlási minta a tüdőben.

Az, hogy a csőrendszeren átfolyó áramlás turbulens vagy lamináris lesz, előre megjósolható a Reynolds-szám (Re) kiszámításával, egy dimenzió nélküli számmal, amely az átlagos áramlási sebességre, a gáz sűrűségére és viszkozitására, valamint a cső sugarára vonatkozik:

Re = 2rVd/? (3.10),

Ahol: V az átlagos áramlási sebesség

D - gázsűrűség.

Ha Re meghaladja a 20 000-et, az áramlás turbulens; ha Re kisebb, mint 2000, az áramlás lamináris. Az egyenlet azt mutatja, hogy a turbulens áramlás könnyebben megy végbe nagy sebességnél és széles csövekben. Ezenkívül az alacsony sűrűségű gázok (például a hélium) kevésbé hajlamosak turbulenciára. A hélium-oxigén keverék belélegzése csökkenti a turbulens áramlás kialakulásának kockázatát, és csökkenti a légutak ellenállását is, amikor ez előfordul. Normális esetben a teljes légúti ellenállás 0,5-2 cmH2O. st./l/s.

A VP rezisztencia nagysága több tényezőtől függ: a hörgők és hörgőcsövek átmérőjétől és hosszától; a belélegzett gázkeverék sűrűsége és viszkozitása; a gázáramlás sebessége és jellege stb Ezen kívül az egyik fontos tényezők a tüdő térfogata. Minél nagyobb, annál nagyobb a parenchyma húzóhatása a VP-re. Ennek eredményeként az egyes VP keresztmetszete növekszik. A nagy keresztmetszeti terület kisebb ellenállást eredményez.

A tüdőpatológiában több mechanizmus is okozhat fokozott rezisztenciát. Például bronchiális asztmában a VP szűkülése és ennek megfelelően az ellenállás növekedése összefüggésbe hozható a hörgők simaizmainak összehúzódásával, a hörgő nyálkahártyájának duzzanatával vagy a váladék okozta elzáródással. A VP szűkületének és a megnövekedett áramlási ellenállásnak oka lehet neoplazma, gennyes köpet is. fertőző betegségek. Emfizéma esetén a szöveti rugalmasság elvesztése és a pulmonalis parenchyma húzóhatásának csökkenése a VP-re csökkenti a lumenüket és növeli az ellenállást.

Nagy térfogatok esetén a kilégzési áramlás sebessége közvetlenül függ a pleurális nyomástól is, amelyet a mellkasfal rugalmas visszarúgási nyomása és az izomerő határoz meg. A tüdőből a gázok mozgását az alveolusokban és a VP bejáratánál (atmoszférikus nyomás) lévő nyomásgradiens biztosítja. Az alveoláris nyomás (Palv) a tüdő rugalmas visszarúgási nyomásának (Pel) és a pleurális nyomásnak (Ppl) összege:

Palv= Pel + Ppl (3,11).

A tüdő rugalmas visszarúgási nyomása viszont a tüdőszövet rugalmas tulajdonságaitól és a tüdő nyújtásának mértékétől (azaz a tüdő térfogatától) függ. Ennek megfelelően minél nagyobb a tüdőtérfogat, annál nagyobb a kilégzési áramlás sebessége.

Ha azonban kis tüdőtérfogat mellett elérünk egy bizonyos pleurális nyomásértéket (amikor a tüdő rugalmas visszarúgási nyomása kicsi lesz), az áramlási sebesség az izomerő további növekedése ellenére állandó marad (3.10. ábra).

Rizs. 3.10. Gázáramlás (A) kényszerkilégzéskor változó erőfeszítéssel maximális belégzés után és (B) maximális erőkifejtéssel változó mélységű belégzés után; a végső kilégzési áramlás nem függ a légzőizmok erőfeszítéseitől semmilyen kezdeti tüdőtérfogatnál (J. F. Nunn, 1987 szerint)

Ez a kilégzési áramláskorlátozás a disztális VP intrathoracalis nyomás (Ppl) általi összenyomásának köszönhető. ábrán. A 3.11 azt mutatja, hogy Palv csak a tüdő rugalmas visszarúgási nyomásának mértékével haladja meg a Ppl-t, függetlenül a Ppl értékétől. Ahogy a gáz a disztális VP mentén mozog, a nyomás csökken a VP falaival szembeni súrlódási ellenállás miatt. Eljöhet az idő, amikor a légvezető szegmensen belüli és kívüli nyomás kiegyenlítődik (a transzmurális nyomás nulla - az egyenlő nyomás pontja). Az egyenlő nyomásponton túl a transzmurális nyomás negatív lesz, és a VP ezen szegmensének szűkülése és a kilégzési áramlás sebessége csökkenhet. A VP teljes összeomlása azonban nem következik be, mivel az általános elzáródás az elzáródott szegmens előtti pontban ismét az alveoláris szintig növeli az intramurális nyomást. Ennek eredményeként a szegmens ismét kitágul, mivel a Palv kilégzéskor mindig meghaladja a Ppl-t, és a transzmurális nyomás ismét pozitív lesz (azaz a cső belsejében nagyobb a nyomás, mint kívül). Ezen erők kölcsönhatásának teljes eredménye egy Starling-ellenállás, egy olyan rendszer, amelyben az összeesett szegmens kritikusan szűkülve korlátozza az áramlást.

3.11. ábra. A légúti kompressziót a kényszerített kilégzés során ábrázoló diagram

A légáramlás e mechanizmus miatti korlátozását több tényező is tovább fokozza. Például a perifériás légúti ellenállás növekedése növeli a nyomásesést ezekben a légutakban, és ezáltal csökkenti az intrabronchiális kilégzési nyomást. Egy másik tényező az alacsony rugalmas visszarúgási nyomás kis kezdeti tüdőtérfogat mellett. Ez csökkenti az intraalveoláris és intrapleurális nyomás közötti mozgáskülönbséget. Ezenkívül ez a különbség csökken a tüdő megfelelőségének növekedésével (azaz csökkenő rugalmas visszarúgási nyomással), például emphysema esetén. Másrészt kis térfogatnál az egyenlő nyomáspont közelebb van az alveolusokhoz, vagyis a könnyen összecsukható, porcos keret nélküli VP-kben. Egészséges emberekben a légáramlást korlátozó mechanizmusok csak kényszerkilégzéskor, súlyos tüdőkárosodásban szenvedőknél pedig csendes légzéskor is működnek. A kilégzés idő előtti megszakítása az FRC túllépését okozza normál értékeket(„auto-PEEP”).

A légzési mozgások végrehajtásához le kell győzni a mellkas és a tüdő rugalmas ellenállását, a légutak rugalmatlan ellenállását a gázáramlással és a szövetek ellenállását. Ebben az esetben a légzőizmok bizonyos munkát végeznek. Az erre fordított energia mintegy 50%-a a tüdő rugalmas struktúráiban halmozódik fel. Kilégzés során felszabadul, ami lehetővé teszi a légutak ellenállásának leküzdését. A belégzéssel vagy kilégzéssel szembeni ellenállás növekedését a belégzési izmok további erőfeszítései kompenzálják.

A légzési munka mérésének legáltalánosabb módszerei az általános pletizmográfia vagy pneumotachográfia a volumetrikus légzésszám és az intraoesophagealis nyomás mérésével. A munkát általában kilogrammban fejezik ki, és vagy légzési ciklusonként, vagy 1 percenként, vagy 1 liter szellőztetésre számítják. Normál körülmények között a csendes légzés energiaköltsége felnőtteknél átlagosan 0,5 kgm/perc.

A munkát gyakran közvetetten a légzőizmok által felvett oxigén mennyisége alapján értékelik. Egészséges felnőtteknél ez a teljes oxigénfogyasztás nagyon kis részét (3-4%) teszi ki. Az ellenállás jelentős növekedésével azonban a légzés oxigén „költsége” meredeken megnő, és kritikussá válik.

A frekvencia és a légzési térfogat számos kombinációja közül a szervezet „kiválasztja” azt, amelyikben minimális légzési munkával biztosítják a szükséges térfogatú alveoláris lélegeztetést. Felnőttnek anélkül kóros elváltozások megfelelés és aerodinamikai ellenállás, a légzési munka minimális lesz körülbelül 0,5 l légzési térfogattal és 14-16 percenkénti légzésszámmal.

A légutak fokozott aerodinamikai ellenállásával a spontán légzés gyakoriságának jellegzetes csökkenése és a légzési térfogat növekedése figyelhető meg. Az ellenkező jelenség a rugalmas ellenállás növekedésével fordul elő, amikor a légzésszám észrevehetően növekszik, és a légzési térfogat csökkenése esetén a normálnál 2-3-szor magasabb lehet.

A tüdő szellőzése és a tüdő térfogata. A pulmonalis lélegeztetés a tüdő levegőjének változása, amelyet ciklikusan hajtanak végre a belégzés és a kilégzés során. A pulmonalis lélegeztetést elsősorban négy fő tüdőtérfogat jellemzi: légzési, belégzési tartaléktérfogat, kilégzési tartaléktérfogat és maradéktérfogat. Ezek együtt alkotják a teljes tüdőkapacitást. A felsorolt ​​térfogatok összege megegyezik azzal a maximális térfogattal, amelyre a tüdő kitágítható. A tüdőkapacitás két vagy több térfogat összege.

A tüdőben és a légutakban lévő levegő mennyisége függ az ember alkati, antropológiai és életkori sajátosságaitól, a tüdőszövet tulajdonságaitól, az alveolusok felületi feszültségétől, valamint a légzőizmok által kifejtett erőtől. A tüdő szellőztetési funkciójának, a légutak állapotának felmérésére és a légzési minta tanulmányozására használják őket. különféle módszerek vizsgálatok: pneumorrhaphia, spirometria, spirográfia stb. A spirográf segítségével meghatározhatja és rögzítheti az emberi légutakon áthaladó levegő tüdőtérfogatainak értékeit (3.12. ábra).

3.12. ábra. A statikus tüdőtérfogatot és -kapacitást mutató spirogram. (Nunn J.F., 1987 nyomán)

Csendes be- és kilégzés során viszonylag kis mennyiségű levegő (kb. 500 ml) halad át a tüdőn, amit általában tidal volumenek (TI) neveznek.

Kényszerített (mély) belégzéssel egy személy emellett bizonyos mennyiségű levegőt is belélegezhet. Ez a belégzési tartaléktérfogat (IRV) az a maximális levegőmennyiség, amelyet egy személy csendes lélegzetvétel után be tud lélegezni. Felnőttnél a belégzési tartalék térfogata körülbelül 1,8-2,0 liter.

Nyugodt kilégzés után az ember bizonyos mennyiségű levegőt is kifújhat. Ez a kilégzési tartalék térfogat (ERV), melynek átlagos értéke 1,2-1,4 liter.

A maximális kilégzés után a tüdőben és a tüdőben maradó levegő térfogata halott személy- maradék tüdőtérfogat (RL). A maradék térfogat 1,2-1,5 liter.

A következő tüdőkapacitásokat különböztetjük meg.

1. Teljes tüdőkapacitás (TLC) – a tüdőben lévő levegő térfogata a maximális belégzés után.

2. A vitális kapacitás (VC) magában foglalja a légzési térfogatot, a belégzési tartalék térfogatot és a kilégzési tartalék térfogatot. Az életkapacitás a tüdőből kilélegzett levegő térfogata a maximális belégzés és a maximális kilégzés után (VC = OEL - OO); A vitálkapacitás férfiaknál 3,5-5,0 l, nőknél 3,0-4,0 l.

3. A belégzési kapacitás (EIV) megegyezik a légzési térfogat és a belégzési tartalék térfogat összegével, átlagosan 2,0-2,5 liter.

4. Funkcionális maradék kapacitás (FRC) - a tüdőben lévő levegő mennyisége csendes kilégzés után. Csendes be- és kilégzéskor a tüdő folyamatosan körülbelül 2500 ml levegőt tartalmaz, kitöltve az alveolusokat és az alsó légutakat. Ennek köszönhetően az alveoláris levegő gázösszetétele állandó szinten marad.

A pulmonalis lélegeztetés térfogatát célszerűen úgy definiáljuk, mint a légutakba belépő és onnan távozó gáz mennyiségét egy bizonyos időn belül. A percnyi légzési térfogat (MRV) a tüdőn egy perc alatt áthaladó levegő térfogata. A pulmonalis lélegeztetés mértékét a légzés mélysége és a légzési mozgások gyakorisága határozza meg. Nyugalomban az ember légzésszáma körülbelül 16 percenként ("eipnea" vagy "jó légzés"), a kilélegzett levegő térfogata pedig körülbelül 500 ml. A percenkénti légzésszámot megszorozva a légzéstérfogattal, megkapjuk az MVR-t, amely nyugalmi állapotban átlagosan 8 l/perc. Ebben az esetben a belégzés valamivel gyorsabban történik, mint a kilégzés.

A maximális pulmonális lélegeztetés (MVL) az a levegőmennyiség, amely egy perc alatt áthalad a tüdőn a légzési mozgások maximális gyakorisága és mélysége során. A maximális szellőztetés intenzív munkavégzés során történik, amikor a belélegzett levegő oxigénhiánya (hipoxia) és CO2-többlete (hiperkapnia) jelentkezik. Ilyen körülmények között a MOR elérheti a 150-200 l/perc értéket.

Mielőtt a belélegzett levegő áramlása elérné az alveoláris-kapilláris membránt, hatalmas számú VP-n halad át, amelyek a pumpa, ill. szájüregés alveolusok. Az árapálytérfogat eloszlása ​​a vezető VP és a gázcsere zónái között jelentős hatással van a légzésfunkció. A légáramlásnak csak az a része tud részt venni a gázcserében, amely a normálisan perfundált alveolusokba kerül. Ezért a legtöbb fontos mutató A pulmonalis lélegeztetés az alveoláris lélegeztetés (VA) térfogata. A teljes térfogat többi része az úgynevezett holttér (VD) szellőztetése. Az alveoláris tér térfogata a következő képlettel számítható ki:

VA = BH? (VT-VD); (3.12).

A holttér magában foglalja azon légutak térfogatát, amelyekben nem történik gázcsere (anatómiai holttér), és a nem perfundált alveolusok térfogatát (alveoláris holttér). Az anatómiai és az alveoláris holttér összegét fiziológiai holttérnek nevezzük. Felnőtteknél normál függőleges helyzetben holttestek a tér 150 ml (kb. 2 ml/kg), és lényegében csak anatómiai holttérből áll. Nem szabad megfeledkezni arról, hogy az anatómiai holttér tényleges térfogata a gépi lélegeztetés módjától (maszkon, szájrészen, légcsőcsőn, tracheostomiás kanülön keresztül) és az alkalmazott részek térfogatától függően változhat.

Nyugalomban lévő egészséges embernél az alveoláris holttér nagyon kicsi, de bizonyos esetekben kóros állapotok- hypovolaemia, tüdőembólia vagy emphysema esetén gócok jelenhetnek meg - alveoláris holttér zónái. A holttér és az apálytérfogat arány növekedésének fő oka ilyen helyzetekben a véráramlás jelentős csökkenése vagy teljes hiánya a szellőztetett alveolusokban:

VD/VT = Paco2 – Peco2/ Paco2 (3.13).

A Bohr-egyenletként ismert 3.13 egyenlet azt mutatja, hogy a holttér és a dagálytérfogat aránya kiszámítható úgy, hogy az alveoláris és a kilélegzett levegő PCO2 (PeCO2) különbségét elosztjuk az alveoláris PCO2-vel. Mivel az alveoláris PCO2 lényegében megegyezik az artériás PCO2-vel, a VD/VT kiszámítható az artériás vér (PaCO2) és a lejárt gázminták PCO2 egyidejű mérésével.

A CO2 (VCO2) képződési sebessége egy egészséges, 70 kg súlyú emberben nyugalmi állapotban körülbelül 200 ml percenként. Az alveoláris szén-dioxid feszültség (PACO2) a teljes szén-dioxid (VCO2) termelés (termelés) és az alveoláris szellőzés (CO2 elimináció) közötti egyensúlyt tükrözi:

PACO2 = K?VCO2/VA, (3,14),

Hol: VA - alveoláris lélegeztetés,

K konstans 0,863.

A légzésszabályozó rendszer úgy van beállítva, hogy az artériás vérben a PCO2-t 40 Hgmm szinten tartsa. Művészet. Az egyenlet azt mutatja, hogy állandó szén-dioxid-termelési sebesség mellett a PCO2 fordítottan változik az alveoláris lélegeztetéssel.

Ahogy a PaCO2-t a CO2 termelés és az alveoláris lélegeztetés közötti egyensúly határozza meg, az alveoláris PO2 az alveoláris kapilláris membránon és az alveoláris lélegeztetésen keresztül történő oxigénfelvétel sebességének függvénye. Mivel a nitrogén és a vízgőz parciális nyomása az alveolusokban állandó, a PAO2 és a PACO2 egymáshoz képest kölcsönösen változik az alveoláris lélegeztetés változásaitól függően.

Az O2, CO2, N2 és a vízgőz parciális nyomásának összege állandó, az O2 vagy CO2 parciális nyomása kiszámítható, ha valamelyik ismert. A számítás az alveoláris gázegyenlet alapján történik:

PAO2 = PIO2 – PACO2(FiO2 + 1-FiO2/R) (3.15),

Hol: PiO2 – oxigénnyomás a belélegzett gázban,

A FiO2 a belélegzett gázban lévő O2 részkoncentrációja,

R - légzési gázcsere arány.

R - légzési gázcsere arány, a CO2 felszabadulás sebességét fejezi ki az O2 abszorpció sebességéhez viszonyítva, azaz. R = VCO2/VO2. Állandósult állapotban a légzési gázcsere aránya megegyezik a légzési hányadossal (RQ), amely a szén-dioxid-termelés és az oxigénfogyasztás arányát írja le. sejtszinten. Ez az arány attól függ, hogy mit használ a szervezet túlnyomórészt energiaforrásként – szénhidrátokat vagy zsírokat. 1g szénhidrát anyagcseréje során több CO2 szabadul fel.

A tüdők a VP és a parenchyma regionális mechanikai tulajdonságait tekintve meglehetősen heterogének, ez az oka a levegő egyenetlen eloszlásának bennük. Egészséges emberben álló helyzetben pleurális nyomásgradiens alakul ki a tüdő csúcsa és töve között. A pleurális nyomás a legnagyobb (azaz a legnegatívabb) a tüdő csúcsán, és a legalacsonyabb (azaz a legkevésbé negatív) a tövében. A gradiens körülbelül 0,25 cm víz. Művészet. magasság minden centiméterére. Mivel a transzpulmonális nyomás egyenlő a Palv-Ppl-vel, értéke a csúcson nagyobb, mint a tüdő tövében. Ennek eredményeként különböző zónák alveolusai kerülnek be különböző pontokat nyomás-térfogat görbe. A tüdő felső részeiben lévő alveolusok a magasabb transzpulmonális nyomás miatt szinte a maximumig kitágulnak, viszonylag nem nyújthatók, és lényegesen kevésbé nőnek térfogatuk belégzéskor. Ezzel szemben a tüdő alsó részeiben lévő alveolusok az alacsonyabb transzpulmonális nyomás miatt jobban tágíthatók és jobban kitágulnak a belégzés során. Más szóval, kis kezdeti térfogat mellett a tüdő könnyebben felfújható, mint nagynál, mivel a tágulással csökken az összetartásuk. A statikus compliance nagyobb a tüdő alsó részein, nagyobb térfogatot foglalnak el, és ennek megfelelően a légzéstérfogat nagyobb része ott oszlik el. Valójában ez a körülmény növeli a gázcsere hatékonyságát, hiszen a tüdő tövében is túlsúlyban van a pulmonalis véráramlás.

A légúti ellenállás szintén hozzájárul a tüdőlélegeztetés regionális különbségeihez. A végső alveoláris térfogatot a belégzés során kizárólag a megfelelés határozza meg, csak abban az esetben, ha a belégzési idő nincs korlátozva. A valóságban a belégzés idejét a légzés gyakorisága és a kilégzéshez szükséges idő korlátozza. Ezért is egy kis idő belégzés nem teszi lehetővé, hogy az alveolusok elérjék a várt térfogatot. A különböző léghólyagok kompatibilitásában, valamint a tüdő különböző zónáiban a légutak ellenállásában mutatkozó különbségek miatt az alveolusok regionális telődési ideje eltérő.

A tüdő belélegzés közbeni kitágulása matematikailag leírható egy időállandóval - „?”:

C? R = 0,1 l/cm? 2 cm H2O/ (l? s) = 0,2 s (3,16).

1-nek megfelelő idő? - ennyi idő szükséges ahhoz, hogy az alveolusok a maximális térfogatuk körülbelül 60%-ára táguljanak. A 99%-os kiegyenesítéshez 4?

A tüdő megfelelőségének regionális csökkenése vagy a légúti ellenállás növekedése a szellőzés egyenetlenségeit fokozza, és a léghólyagok aszinkron telődését is okozhatja a belégzés során. Egyes alveolusok még akkor is megtelnek, amikor a gáz már elkezdett távozni más alveolusokból.

Pulmonális keringés. A pulmonalis keringés egy nagy térfogatú, alacsony ellenállású áramkör, amely „funkcionálisan” a szív jobb és bal fele között helyezkedik el. Minden más szerv vérkeringésétől eltérően a kis körnek a teljes térfogatban be kell avatkoznia szív leállás nyugalomban és stressz alatt egyaránt. Az egy perc alatt a tüdőn átáramló 5 liter vérből mindössze 70-100 ml van egyszerre a tüdőkapillárisokban és vesz részt a gázcserében. Ez a kis mennyiségű vér 50-100 m2 területű és egy vörösvérsejt vastagságú filmet képez az alveokapilláris membránon. A tüdő kapilláris kapacitása viszonylag állandó, de a teljes intrapulmonális vértérfogat 500-1000 ml között változhat. Az intrapulmonális vértérfogat enyhén növekszik minden egyes belégzéskor (spontán légzés során) és szívszisztolés során.

A legtöbb tüdővénának vékony összenyomható és húzható fala van, amelyek könnyen érzékenyek mind az intravaszkuláris, mind az extravascularis nyomásra. Feszülés esetén a működő erek kitágulnak, és a korábban nem működő erek belépnek a keringésbe. Ez lehetővé teszi, hogy a tüdő vaszkuláris ágya átengedje a megnövekedett perctérfogatot nagyon enyhe növekedés nyomás be pulmonalis artéria. Egy egészséges felnőtt tengerszint feletti nyugalmi állapotban az átlagos pulmonális artériás nyomás jellemzően 9-15 Hgmm. Művészet. Szisztolés és diasztolés nyomás - 15-25 mm Hg. Művészet. és 5-10 Hgmm. Művészet. illetőleg.

A perctérfogat vagy a pulmonalis artériás nyomás növekedése a pulmonalis vaszkuláris ellenállás csökkenésével jár. Ez a csökkenés nemlineáris: mértéke a perctérfogat növekedése előtti vazomotoros tónustól, valamint a pulmonalis artériás nyomás és a véráramlás szintjétől függ.

A tüdő véráramlása ugyanolyan egyenetlen, mint a szellőzés. Eloszlását különösen a testtartás és a fizikai aktivitás változásai befolyásolják. A tüdő alsó részei több vért kapnak, mint a felső részek. Például függőleges helyzetben a véráramlás minimális a csúcsokban, hanyatt fekvő helyzetben - a tüdő ventrális szakaszaiban. A pulmonális véráramlás egyenetlen eloszlása ​​a hidrosztatikus nyomás különbségeivel magyarázható véredény. Ha figyelembe vesszük a pulmonalis artériás rendszer Mivel egyetlen véroszlop körülbelül 30 cm magas, a nyomáskülönbség a teteje és az alapja között körülbelül 30 cm víz lesz. Art., vagy 23 Hgmm. Művészet. Mivel a pulmonalis körben a vérnyomás alacsony, ez a különbség meglehetősen jelentős. A gravitáció hatására 1 cm-es víz intravaszkuláris nyomásgradiens jön létre. Művészet. a tüdőmagasság minden centiméterére.

Mérsékelt fizikai aktivitás mellett a felső és alsó szakaszon megnövekszik a véráramlás, és kisimulnak az eloszlásának regionális különbségei.

Mindegyik tüdőben három zónát szokás megkülönböztetni – az alveoláris (Palv), artériás (Pa) és vénás (Pv) nyomások arányától függően (3.13. ábra).

Az első zóna (felső) az a régió, ahol az alveoláris nyomás (Palv) nagyobb, mint a pulmonalis artériás nyomás (Ppa), amely viszont meghaladja a pulmonalis vénás nyomást (Palv?Pa?Pv). Ez a terület a tüdő felső részein található, és az alveoláris holtteret képviseli, mivel itt a léghólyagokban lévő nyomás összenyomja a tüdőkapillárisokat, és a véráramlás minimális. A függőlegesen elhelyezkedő tüdő csúcsa csak a pulmonalis artériában folyó véráramlás pulzáló jellege miatt perfundált.

A középső zónában (2. zóna) a pulmonalis artériában a nyomás meghaladja az alveoláris nyomást, ami viszont nagyobb, mint a pulmonalis keringés vénás ágyában uralkodó nyomás (Ppa?Palv?Ppv). Ennek eredményeként a véráramlást nem az átlagos pulmonalis artériás nyomás és az alveoláris nyomás közötti szokásos gradiens határozza meg. Az alveoláris és a vaszkuláris nyomás közötti változó kapcsolat felváltva tolja el a kiáramlási nyomást az alveoláris és a véna között, létrehozva az úgynevezett Starling-ellenállást. Következésképpen a 2. zóna kapillárisaiban a véráramlás szakaszosnak tűnik a csatornák miatt, amelyek nyitottak, ha a vénás nyomás meghaladja az alveoláris nyomást, és zártak, ha az alveoláris nyomás meghaladja a pulmonális vénás nyomást.

3.13. ábra. Modell, amely bemutatja a pulmonalis véráramlás egyenlőtlen eloszlását a tüdő három zónájában

A 3. zónában a pulmonalis kapilláris véráramlás folyamatos, és az artériás-vénás nyomásgradiens határozza meg. Ebben az esetben a pulmonalis vaszkuláris rezisztenciára vonatkozó hagyományos számítások válnak érvényessé.

Kis tüdőtérfogat mellett nagy jelentősége van az extra-alveoláris erek ellenállásának. Ilyen körülmények között a regionális véráramlás csökken, főként a tüdő alapjainak területén, ahol a tüdőparenchyma a leggyengébb. Ez okot ad arra, hogy egy negyedik zónáról beszéljünk, amelyben a véráramlással szembeni ellenállást az alveoláris, nem pedig az alveoláris erek okozzák. Mély lélegzettel eltűnik, feltehetően ezeknek az ereknek a kiegyenesedése miatt, amikor a tüdő kitágul.

A leírt területek funkcionális, nem anatómiai struktúrák. A zónákat elválasztó felületek topográfiailag nem rögzítettek, és a tüdő vertikálisa mentén mozognak a pulmonalis artériás, a pulmonalis vénás és az alveoláris nyomások közötti kapcsolat változásai szerint.

Az értónus szabályozásában mind az autonóm idegrendszer, mind a lokális tényezők részt vesznek, ez utóbbiak jelentősebbek. A tüdő érszűkületének legerősebb ingere a hipoxia (szemben a értágító hatás hipoxia be nagy kör vérkeringés). A hipoxiás pulmonalis érszűkület az alveoláris hipoxiára adott reakcióként a prekapilláris izmos pulmonalis artériák és az alveolusokkal szomszédos arteriolák észrevehető szűküléséhez vezet. Az érszűkület mind a pulmonalis artériás hipoxia során (vegyes vénás vérben), mind az alveoláris hipoxia során előfordul. Ez utóbbi serkentő hatása azonban kifejezettebb. A hipoxiás pulmonalis vazokonstrikcióban szerepet játszó mediátorokat még nem sikerült teljesen azonosítani. Ez a jelenség vagy annak köszönhető közvetlen cselekvés hipoxia a tüdőereken, vagy az érszűkítő leukotriének termelődésének túlsúlya miatt az értágító prosztaglandinok (prosztaglandin I2) termelésével szemben. Lehetséges, hogy a hipoxia elnyomja a nitrogén-monoxid (NO) képződését. Lokális alveoláris hypoxia esetén (pl. tüdőgyulladás vagy regionális atelektázia esetén) a pulmonalis érszűkület is lokalizálódik, ami a véráramlást eltereli a hipoxiás területekről, és csökkenti a lélegeztetés-perfúziós eltérés mértékét. Az alveoláris hypoxia diffúz jellege miatt azonban az ebből eredő pulmonalis érszűkület a tüdő egészére hatással van. Például krónikus obstruktív tüdőbetegségben a hipoxiás pulmonalis érszűkület a megnövekedett pulmonalis vaszkuláris rezisztencia összetevője.

A hiperoxiának nincs jelentős hatása pulmonális keringés egészséges emberekben. A jelentős acidémia (pH 7,2) tüdő érszűkületet okoz. Emberben az acidemia szinergikusan hat a hipoxiával. A jelentős alkalémia (pH = 7,5) csökkenti az érszűkületet a hipoxia hatására. A hipoxémiával ellentétben úgy tűnik, hogy a hypercapnia hozzájárul a pulmonális hipertóniához azáltal, hogy acidémiát okoz, nem pedig közvetlen érszűkületet.

Szellőztetés-perfúzió kapcsolatok. A lélegeztetés és a perfúzió közötti mennyiségi összefüggést a lélegeztetés-perfúzió arány fejezi ki. Normális esetben az alveoláris lélegeztetés (V) 4 l/perc, a pulmonalis kapilláris véráramlás (Q) 5 l/perc, ezek V/Q aránya 0,8, ill. A véráramlás és a lélegeztetés apikális-bazális gradiense irányban megegyezik, de a szellőzés és a perfúzió csúcsától a bázisig változó mértéke eltérő. A bázisba irányuló véráramlás nagyobb mértékben fokozódik, ezért a tüdő apikális részein a V/Q magasabb, mint a bazális részeken. Az egynél kisebb V/Q-val rendelkező alveolusok normális különbséget biztosítanak az ideális átlagos PAO2 és PaO2 között, azaz. alveoláris-artériás oxigénkülönbség. Általában ez a különbség 5 és 10 Hgmm között van. Művészet. egészséges fiatalokban, és 20 Hgmm-re is emelkedhet. Művészet. egészséges idős emberekben.

A lélegeztetés és a perfúzió közötti összefüggés durva megsértése légzési elégtelenség kialakulásával jár. A károsodott lélegeztetés-perfúziós kapcsolatok artériás oxigénellátásra gyakorolt ​​kórélettani hatásainak mélysége messze meghaladja a hipoxémia egyéb mechanizmusainak hatásait, beleértve a hipoventilációt, a diffúziós blokkot és a söntelést.

Egyedi pulmonalis egység (alveoláris-kapilláris komplexum) esetén a V/Q 0-tól (nincs lélegeztetés) a végtelenig változhat V/Q= ? (a véráramlás hiánya). Az első állapot az intrapulmonális sönt, a második az alveoláris holttér.

A légzésfiziológiában a söntelés a deszaturált kevert vénás vér visszaáramlását jelenti a szív jobb oldaláról balra anélkül, hogy a tüdő oxigéntelítettsége lenne. Az ilyen típusú sönteket jobbról balra irányú söntnek nevezik, és az oxigén csökkenését („hígulását”) eredményezi az artériás vérben. A fiziológiai sönt egy olyan fogalom, amelyet mind az abszolút (anatómiai) sönt, mind az alacsony V/Q területek hatásainak számszerűsítésére használnak. Normális esetben a fiziológiás sönt a perctérfogat kevesebb mint 5%-át teszi ki. Az abszolút sönt az anatómiai söntekre és azokra a pulmonalis egységekre vonatkozik, ahol V/Q nulla. A relatív sönt a tüdő azon területe, amelynek V/Q értéke alacsony, de nem nulla. Gyakorlati szempontból a relatív sönt okozta hipoxémia részben korrigálható a belélegzett keverék oxigénkoncentrációjának növelésével. Abszolút sönttel a hipoxémia ilyen módon nem csökkenthető.

A fiziológiai sönt kiszámítása a sönt egyenlet segítségével történik:

Qs/Qt = (Cs"O2-CaO2)/(Cs"O2-CvO2), 3,17),

Ahol: Qs/Qt a söntött vér hányada,

A söntött vér hányada (Qs/Qt) kiszámítható klinikai beállítások, ha méri az oxigén parciális nyomását és a hemoglobin oxigéntelítettségét artériás és vegyes vénás vérben. Vegyes vénás vérminta vételéhez pulmonális artéria katéterezés szükséges. Az alveoláris gázegyenletet a terminális pulmonalis kapillárisok vérében lévő oxigén parciális nyomásának kiszámítására használják. Elfogadott, hogy ha FiO2 > 0,21, a terminális pulmonalis kapillárisok vére 100%-ban oxigénnel telített.

Bár az alacsony V/Q-val rendelkező alveoláris egységek általában a PaO2 csökkenését okozzák, ritka esetekben hozzájárulnak a PaCO2 növekedéséhez. Ez a jelenség nem kapcsolódik nagyobb oldhatóság CO2 az O2-hoz képest, mivel általában nincsenek diffúziós akadályok az O2 abszorpciója előtt. Azok az egyének, akiknél az alveoláris frakció mérsékelten megnövekszik magas V/Q-val, könnyen növeli a teljes lélegeztetést, és több CO2-t távolít el a többi tüdőegységből, hogy kompenzálja a további holtteret. Ez a hatás a CO2-hemoglobin disszociációs görbe linearitása miatt lehetséges (azaz a vér CO2-tartalma lineárisan összefügg a PaCO2-val).

Az alacsony V/Q alveolusok jelenlétéből adódó hipoxémiára nincs ilyen kompenzációs válasz. Bár az általános lélegeztetés növelése növeli a PAO2-t az alveolusokban V/Q?1-gyel, az O2-tartalom növekedése természetesen kapilláris vér minimális. Nem kompenzálja az alveolusokból alacsony V/Q értékkel áramló deszaturált vér hozzájárulását.

Elméletileg az egynél nagyobb, de nem végtelen V/Q-val rendelkező alveolusok élettani hatása a további holttér funkcionális megfelelőjeként írható le, pl. "alveoláris holttér". A magas V/Q egységek hatását a (3.13) Bohr-egyenlet segítségével számítjuk ki.

Gázcsere a tüdőben. Az összes légköri gázmolekula mozgási energiája légköri vagy légköri nyomást hoz létre. A pleurális vagy alveoláris nyomást általában a légköri nyomáshoz viszonyítva fejezik ki, és manometrikus nyomásnak nevezik.

A légköri levegő gázok keveréke: nitrogén, oxigén, szén-dioxid, vízgőz. Az argon és a szén-dioxid mennyisége nagyon kicsi, a vízgőznyomás normál környezeti viszonyok között alacsony. Ezért gyakorlati szempontból a légköri levegő 21% oxigén és 79% nitrogén keverékének tekinthető (FiO2 - 0,21 és FiN2 - 0,79 - az oxigén és a nitrogén frakcionált koncentrációja).

Egy gázkeverékben az egyes gázok kinetikus energiája nyomást hoz létre, amelyet a gáz parciális nyomásának nevezünk. A tartályban elhelyezkedő gázelegy olyan össznyomást fejt ki a falára, amely megegyezik a gázkeverékben lévő összes gáz parciális nyomásának összegével (Dalton törvénye).

A testhőmérsékletre felmelegített és teljesen párásított belélegzett levegő vízgőznyomása 47 Hgmm. Általában a gáz frakcionált koncentrációját a vízgőznyomás levonása után számítják ki (azaz „száraz gázként”). Egy gáz parciális nyomása a részkoncentrációjának szorzata és össznyomás"száraz" keverék.

A gáz mozgása az alveoláris-kapilláris membránon diffúzió útján történik, a Fick-törvény szerint. E törvény szerint a szövetfelületen vagy "membránon" keresztül történő gázátvitel sebessége egyenesen arányos a gáz parciális nyomásának különbségével a membrán mindkét oldalán, valamint a diffúziós (Dm) néven ismert membránállandóval:

VG = Dm? (P1-P2), (3.18),

Ahol: VG a szövetfelületen keresztül történő gázátvitel sebessége,

P1 a parciális gáznyomás a szövetfelület egyik oldalán,

P2 a gáz parciális nyomása a szövetfelület másik oldalán.

A diffúziós képesség pedig több összetevőből áll, beleértve a szövetben való gázoldhatóságot (?), a szövet felületét (A), a szövet vastagságát (d) és a gáz molekulatömegét (MW).

Egy felnőtt percenként tizennégy-húsz lélegzetet vesz, a gyerekek pedig életkoruktól függően akár hatvan légzési mozdulatot is képesek végrehajtani ugyanannyi idő alatt. amely segíti a szervezet túlélését. Megvalósítása túlmutat ellenőrzésünk és megértésünk határain. A külső és belső légzésnek úgynevezett kommunikációja van egymással. A visszacsatolás elvén működik. Ha a sejtek nem rendelkeznek elegendő oxigénnel, a szervezet fokozza a légzést, és fordítva.

Meghatározás

A légzés összetett reflexes, folyamatos tevékenység. Biztosítja a vér gázösszetételének állandóságát. Három szakaszból vagy kapcsolatból áll: külső légzés, gázszállítás és szövettelítés. A kudarc bármelyik szakaszban előfordulhat. Ez hipoxiához és akár halálhoz is vezethet. A külső légzés az első szakasz, amelyben gázcsere történik egy személy és környezet. Először a légköri levegő belép az alveolusokba. A következő szakaszban pedig a vérbe diffundál, hogy a szövetekbe kerüljön.

A vérbe jutó oxigén mechanizmusa a gázok parciális nyomásának különbségén alapul. A csere koncentráció gradiens mentén megy végbe. Vagyis vért magas tartalom a szén-dioxid könnyen befogad elegendő mennyiségű oxigént, és fordítva. Ugyanakkor a szöveti légzés lényege a következő: a vérből származó oxigén bejut a sejt citoplazmájába, majd áthalad egy kémiai reakcióláncon, amelyet ún.

A levegő összetétele

A külső légzés erősen függ a légköri levegő összetételétől. Minél kevesebb oxigént tartalmaz, annál ritkábbá válik a légzés. A normál levegő összetétele körülbelül a következő:

• nitrogén - 79,03%;
• oxigén - 20%;
• szén-dioxid - 0,03%;
• minden egyéb gáz - 0,04%.

Kilégzéskor a részek aránya kissé megváltozik. A szén-dioxid 4%-ra növekszik, és az oxigén ugyanennyivel csökken.

A légzőkészülék felépítése

A külső légzőrendszer egymáshoz kapcsolódó csövek sorozata. Mielőtt elérné az alveolusokat, a levegő hosszú utat tesz meg, hogy felmelegedjen és megtisztuljon. Minden az orrjáratokkal kezdődik. Ők jelentik az első akadályt a por és szennyeződés ellen. Az orrnyálkahártyán található szőrszálak nagy részecskéket tartanak vissza, és a közeli erek felmelegítik a levegőt.

Ezután jön a nasopharynx és az oropharynx, utánuk - a gége, a légcső és a fő hörgők. Ez utóbbiak jobbra és bal lebeny. Elágaznak, képződnek.A legkisebb hörgőcskék végén egy rugalmas zsák van - az alveolus. Annak ellenére, hogy a nyálkahártya az összes légutat béleli, a gázcsere csak a legvégén történik. A fel nem használt teret holttérnek nevezzük. Általában a mérete eléri a százötven millilitert.

Légzési ciklus

Egészséges emberben a légzés három szakaszban történik: belégzés, kilégzés és szünet. Időben ez az egész folyamat két és féltől tíz másodpercig vagy még tovább tart. Ezek nagyon egyéni paraméterek. A külső légzés nagymértékben függ a test helyzetétől és egészségi állapotától. Tehát vannak olyan fogalmak, mint a légzés ritmusa és gyakorisága. Ezeket a percenkénti mellkasi mozgások száma és rendszeressége határozza meg. A légzés mélysége a kilélegzett levegő mennyiségének vagy a mellkas kerületének mérésével határozható meg belégzéskor és kilégzéskor. A folyamat meglehetősen egyszerű.

A belégzés a rekeszizom és a bordaközi izmok összehúzódása során történik. Az ebben a pillanatban keletkező negatív nyomás „szívja” a légköri levegőt a tüdőbe. Ugyanakkor a mellkas kitágul. A kilégzés ellentétes hatású: az izmok ellazulnak, az alveolusok fala arra törekszik, hogy megszabaduljon a túlfeszítéstől és visszatérjen eredeti állapotába.

Pulmonális lélegeztetés

Segített a tudósoknak jobban megérteni számos betegség kialakulásának mechanizmusát. Még az orvostudomány külön ágát is azonosították - a pulmonológiát. Számos kritérium létezik, amelyek alapján a légzőrendszer működését elemzik. A külső légzés indikátorai nem merev értékek. Ezek a személy alkatától, életkorától és egészségi állapotától függően változhatnak:

1. Árapálytérfogat (VT). Ez az a levegőmennyiség, amelyet az ember nyugalmi állapotban be- és kilélegzik. A norma háromszáz-hétszáz milliliter.
2. Belégzési tartalék térfogat (IRV). Ez egy levegő, amely még mindig hozzáadható a tüdőhöz. Például, ha egy nyugodt lélegzet után megkér egy személyt, hogy vegyen mély levegőt.
3. Kilégzési tartalék térfogat (ERV). Ez az a levegőmennyiség, amely elhagyja a tüdőt, ha normál kilégzés után vesz egy mély levegőt. Mindkét szám körülbelül másfél literes.
4. Maradék térfogat. Ez az a levegőmennyiség, amely mély kilégzés után a tüdőben marad. Mérete ezertől másfél ezer milliliterig terjed.
5. Az előző négy mutató együttesen annyit tesz ki életerő tüdő. Férfiaknál öt liter, nőknél három és fél.

A pulmonalis lélegeztetés az a teljes levegőmennyiség, amely egy perc alatt áthalad a tüdőn. Egy felnőtt egészséges embernél nyugalmi állapotban ez a szám hat-nyolc liter körül ingadozik. A külső légzés funkciójának vizsgálata nemcsak a patológiás emberek, hanem a sportolók, valamint a gyermekek (különösen a koraszülöttek) számára is szükséges. Ilyen ismeretek gyakran szükségesek az intenzív osztályon, amikor a beteget áthelyezik oda, vagy eltávolítják onnan.

A normál légzés típusai

A külső légzés funkciója nagymértékben függ a folyamat típusától. És az ember alkatáról és neméről is. A mellkastágítás módszere alapján a légzésnek két típusa különböztethető meg:

• Mellkasi, amely során a bordák emelkednek. A nőknél dominál.
• Hasi, amikor a rekeszizom ellaposodik. Ez inkább a férfiakra jellemző.

Van még vegyes típusú amikor minden izomcsoport érintett. Ez a mutató egyedi. Ez nem csak a nemtől, hanem az ember életkorától is függ, hiszen az évek múlásával a mellkas mozgékonysága csökken. A szakma is befolyásolja: minél keményebb a munka, annál inkább a hasi típus dominál.

A légzés kóros típusai

A külső légzés mutatói élesen változnak légzési elégtelenség szindróma jelenlétében. Ez nem különálló betegség, hanem csak más szervek patológiájának következménye: szív, tüdő, mellékvese, máj vagy vese. A szindróma mind akut, mind krónikus forma. Ezenkívül típusokra oszlik:

1. Obstruktív. Belégzéskor légszomj jelenik meg.
2. Korlátozó típus. Kilégzéskor légszomj jelentkezik.
3. Vegyes típus. Általában ez, és az első két lehetőséget tartalmazza.

Ezen kívül több típusa van kóros légzés, amelyek nem kapcsolódnak egy adott betegséghez:

• Cheyne-Stokes légzés. A sekély légzésből kiindulva a légzés fokozatosan mélyül, és az ötödik-hetedik belégzésnél eléri normál mutatók. Aztán ismét ritka és sekély lesz. A végén mindig van egy szünet - néhány másodperc lélegzet nélkül. Újszülötteknél fordul elő, fejsérüléssel, mérgezéssel, vízfejűséggel.
• Kussmaul lélegzik. Ez mély, zajos és ritka légzés. Hiperventilációval, acidózissal, diabéteszes kómával fordul elő.

A külső légzés patológiája

A külső légzés károsodott mind a normál működés testben, és kritikus helyzetekben:

1. A tachypnea olyan állapot, amikor a légzésszám meghaladja a húszszor percenként. Lehet fiziológiás (edzés után, fülledt szobában) és kóros (vérbetegségekkel, lázzal, hisztériával) egyaránt.
2. Bradypnea - ritka légzés. Általában együtt neurológiai betegségek, növekedés koponyaűri nyomás, agyödéma, kóma, mérgezés.
3. Az apnoe a légzés hiánya vagy leállása. Összefügghet légúti izombénulással, mérgezéssel, traumás agysérüléssel vagy agyödémával. Az alvási apnoénak is van egy tünete.
4. Légszomj - légszomj (ritmuszavar, légzési gyakoriság és mélység). Túlzott fizikai aktivitással, bronchiális asztmával, krónikus obstruktív bronchitis, magas vérnyomás.

Hol van szükség a külső légzés jellemzőinek ismeretére?

Diagnosztikai célból külső légzési vizsgálatot kell végezni funkcionális állapot az egész rendszert. A veszélyeztetett betegeknél, például a dohányosoknál vagy a veszélyes iparágakban dolgozóknál hajlamos a foglalkozási megbetegedések. A sebészek és aneszteziológusok számára ennek a funkciónak az állapota fontos a páciens műtétre való felkészítése során. A fogyatékossági csoport megerősítésére és általában a munkaképesség felmérésére a külső légzés dinamikus vizsgálatát végzik. És azt is, hogy mikor rendelői megfigyelés krónikus szív- vagy tüdőbetegségben szenvedő betegek.

A kutatás típusai

A spirometria egy módszer a légzőrendszer állapotának felmérésére a normál és a kényszerített kilégzés, valamint a kilégzés 1 másodpercen belüli mennyiségével. Néha be diagnosztikai célokra végezzen vizsgálatot hörgőtágítóval. Lényege abban rejlik, hogy a páciens először vizsgálaton esik át. Ezután olyan gyógyszert kap, amely tágítja a hörgőket. És 15 perc elteltével újra megtörténik a vizsgálat. Az eredményeket összehasonlítják. Következtetést vonunk le a légúti patológia visszafordíthatóságáról vagy visszafordíthatatlanságáról.

A teljes tüdőkapacitás és a légutak aerodinamikai ellenállásának felmérésére testpletizmográfiát végeznek. Ehhez a betegnek levegőt kell belélegeznie. Egy lezárt kamrában található. Ebben az esetben nemcsak a gáz mennyiségét rögzítik, hanem a belélegzett erőt, valamint a levegő áramlási sebességét is.

A. Kényszer légzés számos további izom bevonásával biztosítható az összehúzódásban; nagy energiaráfordítással történik, mivel ebben az esetben a rugalmatlan ellenállás meredeken növekszik. Belégzéskor a vállöv, a koponya vagy a gerinc csontjaihoz kapcsolódó és a bordákat emelni képes összes izom – ezek a sternocleidomastoideus, a trapezius, mindkét mellizom, a levator scapulae izom, a pikkelysömör – kisegítő szerepet töltenek be. , a serratus anterior izom. A kényszerkilégzést további közvetlen energiafelhasználással is végrehajtják, Először, a belső bordaközi izmok összehúzódása következtében. Irányuk ellentétes a külső bordaközi izmok irányával, ezért összehúzódásuk következtében a bordák lesüllyednek. Másodszor, A legfontosabb kilégzési segédizmok a hasizmok, amelyek összehúzódásával a bordák leereszkednek, és a hasi szervek összenyomódnak és a rekeszizommal együtt felfelé tolódnak. A serratus posterior izmok is hozzájárulnak a kényszerített kilégzéshez. Természetesen a kényszerített be- és kilégzéssel minden olyan erő is hat, amellyel a nyugodt légzést végezzük.

B. Légzés típusa nemtől és a munkatevékenység típusától függ. A férfiak főként hasi, míg a nők mellkasi típusú légzéssel rendelkeznek. Túlnyomóan fizikai munkavégzés esetén, nőknél pedig túlnyomóan hasi légzés alakul ki. A mellkasi típusú légzést elsősorban a bordaközi izmok munkája biztosítja. A hasi típusnál a rekeszizom erőteljes összehúzódása következtében a hasi szervek lefelé tolódnak el, így belégzéskor a gyomor „kilóg”.

BAN BEN. Kötetek szellőzés tüdő a be- és kilégzés mélységétől függ. A szellőzés a légköri levegő és a tüdő közötti gázcsere. Intenzitása és lényege két fogalomban fejeződik ki. Hiperventiláció - a légzés önkéntes fokozódása, amely nem kapcsolódik a szervezet anyagcsere-szükségleteihez, és hyperpnoe, önkéntelen megnövekedett légzés a test valós szükségletei miatt. Különbséget teszünk a tüdő lélegeztetési térfogata és kapacitása között, míg a „kapacitás” kifejezésen több térfogat kombinációját értjük (7.5. ábra).

1. Árapály térfogata(DO) az a levegőmennyiség, amelyet egy személy csendes légzés közben be- és kilélegzik, miközben egy légzési ciklus időtartama 4-6 s, a belégzés valamivel gyorsabb. Az ilyen típusú légzést eipnoe-nak (jó légzés) hívják.

2. Belégzési tartalék térfogat(PO belégzés) - az a maximális levegőmennyiség, amelyet egy személy csendes belélegzés után még be tud lélegezni.

3. Kilégzési tartalék térfogata(Kilégzés RO) - a maximális levegőmennyiség, amelyet csendes kilégzés után ki lehet lélegezni.

4. Maradék térfogat(00) - a bent maradó levegő mennyisége
a tüdő maximális kilégzés után.

5. A tüdő létfontosságú kapacitása(VC) a legnagyobb levegőmennyiség, amely maximális belégzés után kilélegezhető. Fiataloknál az életkapacitás megfelelő értéke a következő képlettel számítható ki: életkapacitás = Magasság (m) 2,5 l.

6. Funkcionális maradék kapacitás(FRC) - a csendes kilégzés után a tüdőben maradó levegő mennyisége megegyezik a maradék térfogat és a kilégzési tartalék térfogat összegével.

7. Teljes tüdőkapacitás(OEL) - a tüdőben lévő levegő térfogata a maximális belégzés magasságában, egyenlő az összeggel Vital kapacitás plusz maradék térfogat. A teljes tüdőkapacitás, más térfogatokhoz és kapacitásokhoz hasonlóan, nagyon változó, és függ a nemtől, életkortól és magasságtól. Így a 20-30 éves fiataloknál átlagosan 6 liter, az 50-60 éves férfiaknál átlagosan körülbelül 5,5 liter.

Légmell esetén a maradék levegő nagy része kiszökik, így az ún minimális légmennyiség. Ezt a levegőt az úgynevezett légcsapdák tartják vissza, mivel a hörgők egy része az alveolusok előtt összeesik (a terminális és a légúti hörgők nem tartalmaznak porcot). Ezért felnőtt tüdő ember és lélegző újszülött nem fullad vízbe (törvényszéki orvosi vizsgálattal megállapítható, hogy a gyermek élve született-e: a halva született tüdeje vízbe fullad, mert nem tartalmaz levegőt).

Perc levegőmennyiség(MOV) a tüdőn 1 perc alatt áthaladó levegő térfogata. Nyugalmi állapotban 6-8 liter, a légzésszám 14-18 percenként. Intenzív izomterhelés mellett a ROM elérheti a 100 litert.

Maximális szellőzés(MVL) az a levegő térfogata, amely 1 perc alatt áthalad a tüdőn a légzés maximális mélységében és gyakoriságában. MVL elérheti fiatal férfi 120-150 l/perc, sportolóknál pedig 180 l/perc, kortól, magasságtól, nemtől függ. Minden más feltétel fennállása mellett az MVL jellemzi a légutak átjárhatóságát, valamint a mellkas rugalmasságát és a tüdő megfelelőségét.

G. Gyakran megvitatásra kerül a kérdés, hogyan kell lélegezni, amikor a szervezet gázcsere-szükséglete megnő: ritkábban, de mélyebben vagy gyakrabban, de kevésbé mélyen? A mélylégzés hatékonyabb a tüdő gázcseréjében, mivel a levegő egy része konvektív módon közvetlenül az alveolusokba áramolhat. Intenzív légzés közben azonban lélegezz mélyeket izomterhelés nehézzé válik, mivel a rugalmatlan ellenállás nagymértékben megnő (a légutak aerodinamikai ellenállása, a szövetek viszkózus ellenállása és a tehetetlenségi ellenállás). Ezért kényszerlégzés esetén a külső légzési komponens működését biztosító energiafelhasználás a nyugalmi összfogyasztás 2%-áról 20%-ra növekszik súlyos esetekben. fizikai munka. Ugyanakkor edzett egyéneknél a pulmonalis szellőztetés növekedése a fizikai aktivitás során elsősorban a légzés elmélyülése miatt történik, és edzetlen egyéneknél - főként a percenkénti 40-50-ig megnövekedett légzés miatt. Általában azonban a légzés gyakoriságát és mélységét maga a fizikai aktivitás határozza meg. A test önállóan (nem gyártott)

önként) beállítja a légzésmintát az övé szerint fizikai képességekés szüksége van rá Ebben a pillanatban. Emellett az intenzív fizikai munka során az ember gyakran észrevétlenül vált át az orrlégzésről a szájlégzésre, mivel az orrlégzés a légáramlással szembeni ellenállás körülbelül felét hozza létre. A tudatos vágy, hogy ritkábban, de mélyebben lélegezzen intenzív fizikai aktivitás során, az izommunka fokozódását is eredményezi a mély belégzés során fellépő növekvő ETL leküzdésére. Így sekély, gyors légzés esetén kevesebb a légzés, bár a tüdő szellőzése jobb mély légzéssel. Hasznos eredmény a test számára inkább sekély, gyakori légzéssel. A légzési minta önkéntelenül jön létre mind fizikai munka során, mind nyugalomban. Az ember általában nem tudatosan (önként) szabályozza a légzés gyakoriságát és mélységét, bár ez lehetséges.

D. Alveoláris szellőzés konvektív úton (közvetlen belépés friss levegő alveolusokba) csak nagyon intenzív fizikai munka mellett fordul elő. Sokkal gyakrabban az alveolusok szellőztetését diffúzióval végzik. Ez azzal magyarázható, hogy a hörgők ismételt dichotóm osztódása a légutak teljes keresztmetszetének disztális irányban történő növekedéséhez, és természetesen térfogatának növekedéséhez vezet. A gázdiffundálás ideje a gázcsere területén és a gázelegy összetételének kiegyenlítése az alveoláris csatornákban és az alveolusokban körülbelül 1 s. Az átmeneti zónában a gázok összetétele megközelítőleg ugyanabban az időben - 1 másodperc alatt - megközelíti az alveoláris csatornák összetételét.

Külső légzés

A tüdő egy pangó tartály, ezért szellőzése, vagyis a tüdő alveolusai közötti légcsere, ill. külső környezet, csak a mellkas ritmikus légzőmozgásának hatására hajtható végre. A légzőizmok ritmikusan összehúzódnak, és nyomáskülönbséget okoznak a légutak és a tüdőkészülékek különböző részein, ezáltal oda-vissza gázáramlás jön létre, amely szellőzteti a tüdőt. Belégzéskor a levegő az orron, légcsövön és hörgőkön keresztül a tüdőbe jut, kitölti a légutakat, oxigénje diffúzió útján jut el az alveolusokhoz, ahol keveredik az alveoláris levegővel. Az alveolusok és a tüdőkapillárisok falain keresztül gázcsere történik a levegő és a vér között. A levegő egy része az úgynevezett holttérben marad, amelyben nem megy végbe a gázcsere a vérrel. A tüdőt bordák veszik körül a szépség, a kényelem és a védelem érdekében. A légzési folyamat három szakaszban zajlik – külső (tüdő) légzés, gázszállítás vérrel és belső (szöveti) légzés. A pulmonalis légzés a légkör és a tüdőkapillárisok vére közötti gázcsere, ami a vér artériásodását eredményezi (megnövekszik az oxigéntartalom - O 2 - és csökkent a szén-dioxid-tartalom - CO 2). Ez a légzés alapvető funkciója.
A levegőben lévő oxigén főként az orr kis nyílásain és az orrüreg viszonylag szűk járatain, esetenként a szájon és a szájüregen keresztül jut be a szervezetbe.
Az orrlyukak a levegő fő kapujaként szolgálnak, a száj pedig az étkezéshez és a beszédhez. Légzésre csak akkor szabad használni, ha különleges esetek kiegészítő tartalék légjáratként. A levegőt az orrán keresztül kell belélegezni. Az orrüreg falai egyenetlen domborművet képeznek, aminek következtében megnő a bélés membrán felülete és a levegő érintkezési területe a nyálkahártya sejtek külső rétegével, amelyek közül sok csillók (szőrök) vannak. Belélegzett levegő áthalad orrüreg, a membránon áthaladó számos eren átáramló vér felmelegíti, ráadásul a nyálkahártyával érintkezve megnedvesíti és megtisztítja a porrészecskéket, mikrobákat és mérgező gáznemű szennyeződéseket.
A levegő a nasopharynxbe, innen a gégen keresztül a légcsőbe, a légcsőbe és a hörgőkbe jut (1. ábra). Ezek a szervek alkotják a légutakat, és a levegő szállítására szolgálnak. Nem cserélnek gázt a vérrel. A garat alatt elhelyezkedő gége, légcső és hörgők falában porc található, amely rugalmasságot ad és megvédi őket az összeomlástól.

Rizs. 1. A légzőszervek sematikus ábrázolása. 1 - orrüreg; 2 – szilárd égbolt; 3 – lágy szájpadlás (uvula); 4 - szájüreg; 5 - nasopharynx; 6 – a garat orális része; 7 - epiglottis; 8 – gégeüreg; 9 – nyelőcső; 10 – légcső; 11 – fő bal és jobb hörgők; 12 – a hörgők ágai (hörgők); 13 – tüdőhólyagok (alveolusok); 14 – bal és jobb tüdő

A felső légutakon áthaladó légköri levegő felmelegítve, párásítva és tisztítva belép a hörgőkbe. A légcsőből kinyúló két fő hörgő, mint a fa ágai, többször is kisebb és kisebb részekre oszlik, elérve a legvékonyabb ágakat - hörgőket, amelyek átmérője nem haladja meg a milliméter töredékét. Apró hólyagcsomókban, úgynevezett pulmonalis alveolusokban végződnek, amelyek egy miniatűr szőlőfürt alakúak.
Az alveolusok falai nagyon vékonyak, és összefonódnak a legfinomabb erek - kapillárisok - sűrű hálózatával. Az alveolusok belsejében felületaktív anyag - felületaktív anyag van bélelve, amely gyengíti a felületi feszültség hatását, és ezáltal megakadályozza az alveolusok és a tüdő összeomlását a kilégzés során. A vért a levegőtől elválasztó alveolusok és kapillárisok falának teljes vastagsága általában nem haladja meg a milliméter ezredrészét. Ennek a szerkezetnek köszönhetően a gázok könnyen behatolnak az alveolusok és kapillárisok falain keresztül: az alveoláris levegőből az oxigén a vérbe, a szén-dioxid pedig a vérből a levegőbe.
A tüdőben a gázcsere folyamata rendkívül gyorsan megy végbe a hatalmas számú, több száz milliós alveolus miatt, és ez elég ahhoz, hogy az alveolusok levegője és a vér között oxigén és szén-dioxid egyensúlyt teremtsenek.
A tüdő kitölti a mellkas mindkét felét. Elhelyezkedésük szerint megkülönböztetik a jobb és a bal tüdőt. Mindegyik úgy néz ki, mint egy függőlegesen vágott kúp fele, lekerekített tetejű és enyhén lenyomott alappal, a membránra helyezve. A rekeszizom (thoraco-hasi gát) egy széles lapos izom, sűrű ínkupola alakú megemelt középsővel, amely elválasztja a mellüreget a hasüregtől.
A tüdő fedett vékony héj– mellhártya, amely a mellüreg falát is béleli. A mellhártya pulmonalis és parietális rétegei között résszerű, hermetikusan zárt tér képződik, amelyet pleurális üregnek neveznek. Kis mennyiséget tartalmaz savós folyadék a mellhártya választja ki, de nincs levegő. Mivel ez az üreg zárva van, és nem kapcsolódik hozzá légköri levegő, és az erő légköri nyomás, egyoldalúan ható, bizonyos mértékig a tüdőszövet rugalmas húzóerejének leküzdésére fordítják, majd a légköri nyomásnál valamivel kisebb erővel a tüdő felülete a mellkasfalhoz nyomódik. Ennek eredményeként a mellhártya üregében a nyomás a légkörinél kisebb (ezért nevezik negatívnak) a tüdő rugalmas vontatása miatt.
A pulmonalis apparátus célja a külső légzés végrehajtása és a gázok átvitele a külső környezet és az alveolusok között, amelyekben gázcsere történik a vérrel.

Légző mozgások

A rendszerben kialakul a légzőmozgások periódusa, vagy légzésritmus idegsejtek medulla oblongata, amely biztosítja a légzőrendszer működését akaratlan légzés üzemmódban. A medulla oblongata-ban található légzőközpontból a parancsok a légzőizmokhoz kerülnek. Az összehúzódás sorrendjéről, időtartamáról és erejéről információkat küldenek a légzőizmok motoneuronjai (motoros neuronjai). Ez határozza meg a légzőizmok összehúzódásának mértékét és a tüdő aktuális térfogatát a spontán légzés során. A kérgi sejtek részt vesznek a légzési mozgások önkéntes szabályozásában agyféltekék agy. A tüdő gázösszetételének változása, vagy a tüdő szellőzése a légzőizmok munkája miatt következik be. A légzési folyamat (ciklus) belégzésből és kilégzésből áll.
A medulla oblongatában van egy légzőközpont, ahonnan időszakosan parancsok érkeznek a légzőizmokhoz. Ez a funkcionálisan eltérő idegsejtekből álló központi idegrendszer akaratlan automatikus üzemmódban biztosítja a légzőrendszer működését (ezért általában nem vesszük észre saját légzésünket). A légzőközpont határozza meg a különböző izmok aktiválódási sorrendjét, erejét és összehúzódásának időtartamát, a szervezet gázcsere szükségleteitől függően. Az izgató impulzusok hullámai a légzőközpontból a phrenicus ideg mentén a rekeszizomba, a bordaközi idegek mentén pedig a bordaközi izmokba jutnak.
Belégzéskor a légzőközpont utasítása szerint a fő belégzési izom - a rekeszizom - és a külső bordaközi izmok összehúzódnak. A légzőizmok összehúzódása következtében a rekeszizom kupolája ellaposodik és lesüllyed, a bordák megemelkednek, ami a mellkas térfogatának növekedését eredményezi. Pleurális üreg, ismételjük, le van zárva, és a benne lévő nyomás negatív a légköri nyomáshoz képest. Ezért a tüdő passzívan kitágul a mellüregben, és a légköri nyomás hatására a légutakon keresztül megtelnek levegővel. Így történik a belégzés.
A belégzési izmok számos ellenállást legyőznek, amelyek közül a legfontosabbak a bordaporcok és magának a tüdőszövetnek a rugalmas ellenállása, a megemelt mellkas tömege, valamint a hasi zsigerek és a hasfalak ellenállása, amelyeket a rekeszizom félretol. ahogy összehúzódás közben ellaposodik.
A belégzés befejeztével és a belégzési izmok ellazulásával a felsorolt ​​ellenállások összhatása visszaállítja a mellkast eredeti helyzetébe: a bordák, kapcsolataik rugalmassága miatt lejjebb, a rekeszizom felfelé emelkedik. Ennek eredményeként a mellkas térfogata és ennek megfelelően a tüdő térfogata csökken. Ezenkívül a belélegzés során belépő felesleges levegő az intrapulmonális nyomás növekedése miatt kiszorul. Tehát be nyugodt állapot A kilégzés passzívan történik, a légzőizmok aktív részvétele nélkül. Csak fokozott vagy nehéz légzés esetén válik aktívvá a kilégzés: segíti a kilégzési izmok (kilégzési izmok) - a hasprés, a belső és a külső bordaközi izmok egy része - összehúzódása.
Kilégzés után a légzési ciklus ritmikusan ismétlődik. És így egész életemben. Az elsőtől az utolsó leheletig...
Önkényes változtatási vággyal légzési mozgások, például búvárkodás közben visszatartja a lélegzetét, vagy légzőmozgással koordinálja a sportmozgások ritmusát, az agy magasabb részei a légzés szabályozásába tartoznak, amely a test összes izomzatának munkáját szabályozza (szomatikus izmok).
Általában az ember nem veszi észre, hogy a légzőizmok milyen munkát végeznek másodpercenként. Azonban bármilyen fizikai tevékenység, amely fokozott légzéshez vezet, nagyon észrevehetővé teszi a mellkasi mozgásokat. A nyugodt légzés pedig rengeteg energiát emészt fel. Ezért a légzőrendszer feladata az oxigén eljuttatása a szervezetbe úgy, hogy magára a légzésre a legkevesebb energiát fordítson. Az oxigén minimális energiaköltségének fenntartása a szervezet életének egyik legfontosabb feltétele. Ha túlzott oxigénfogyasztás áll fenn magának a légzőkészüléknek a működéséhez, mint ahogy az a különféle betegségek vagy légzési nehézség, a szervezet szenved oxigén éhezés. Kritikus esetekben a légzés megszűnik az élet feltétele lenni, és öncélúvá válik: kiderül, hogy a beteg csak azért él, hogy lélegezzen, ahelyett, hogy teljes életet élne.
Az életkapacitás - a levegő teljes mennyisége, amely maximális kilégzéskor a legmélyebb belégzés után kilélegezhető - az egyik indikátor. fizikai fejlődés személy. A sport és a légzőgyakorlatok növelik a vitálkapacitást, és minden légzési mozgást akadályozó ok csökkenti azt, és ezáltal rontja a szervezet oxigénellátását (2. ábra).
Férfiaknál átlagosan 3500 ml, nőknél 2700 ml, jól edzett egyéneknél elérheti a 6000 ml-t is. Sőt, még egy nagyon intenzív kilégzés után is mindig körülbelül 1500 ml úgynevezett maradék levegő marad a tüdőben.
A tüdőn egy perc alatt áthaladó levegő mennyiségét perc légzéstérfogatnak nevezzük. Általában 4000-6000 ml. Nál nél izommunka megnövekszik például a sportolóknál futás közben - 30 literig.
Nyugalomban egy felnőtt körülbelül 16 lélegzetet vesz percenként. Minden lélegzetvételnél körülbelül 50 ml levegő jut a tüdőbe. A legmélyebb belégzéssel ezen felül körülbelül 1500 ml levegőt, a legmélyebb kilégzéssel pedig további 1500 ml tartaléklevegőt lélegezhet be, azonban még ezután is körülbelül 1500 ml levegő marad a légzőrendszerben.
A belélegzett levegő nem teljes mennyisége vesz részt a gázcserében. Minden belégzéskor körülbelül 150 ml marad belőle az orrüregben, a garat szájrészében, a nasopharynxben, a gégeben, a légcsőben és a hörgőkben. Ezt a levegőmennyiséget káros térnek nevezzük.
Tehát a belélegzés során levegő jut a tüdőbe, amely a légutakon keresztül eléri a hörgők kis ágait. Ezután az oxigén diffúzió útján jut el az alveolusokhoz, és keveredik az alveoláris levegővel. Az alveolusokban intenzív gázcsere megy végbe, de az alveoláris levegő kémiai összetétele nagyon kis mértékben változik, bár jelentősen eltér a légköri levegőtől. Összetétele meglehetősen állandó marad belégzéskor és kilégzéskor, mivel az oxigénmolekulák folyamatosan diffundálnak az alveolusokba a légutakból, és a szén-dioxid molekulákat eltávolítják. Ennek nagyszerű élettani jelentősége a következetesség megőrzése érdekében belső környezet test. A közvetítőként működő alveoláris levegőnek köszönhetően a vér közvetlenül nem érintkezik a minket körülvevő levegővel.

Rizs. 2. A tüdő térfogata és kapacitása

A pulmonalis lélegeztetést a légzés mélysége (légzési térfogat) és a légzési mozgások gyakorisága határozza meg. Nyugalomban a légzési térfogat kicsi a tüdőben lévő levegő teljes térfogatához képest. Így egy személy nagy további térfogatot lélegezhet be és ki is lélegezhet. Azonban még a legmélyebb kilégzés esetén is marad némi levegő a tüdő alveolusaiban és légútjaiban.

Gázcsere

A levegő és a vér közötti gázcsere az alveolusok és a tüdőkapillárisok falain keresztül, valamint a vér és a sejtek között a szöveti kapillárisok falain keresztül diffúzió útján történik. A tüdő alveolusaiban az oxigén a vérbe, a szén-dioxid pedig a vérből a levegőbe diffundál. Az artériás vér a tüdőből a szöveti kapillárisokba kerül, ahol a szövetek és a vér közötti gázcsere fordított folyamatai zajlanak le.
Egészséges emberben normál körülmények között az alveoláris levegő oxigénnyomása nagyobb, mint a tüdőkapillárisokba áramló vénás vérben. A szén-dioxid esetében ennek éppen az ellenkezője figyelhető meg: nyomása az alveoláris levegőben kisebb, mint a vénás vérben, és még inkább a szövetekben, ahol a sejtek élettevékenysége következtében folyamatosan képződik. Az alveoláris levegőben és a vénás vérben lévő oxigén, valamint a beáramló vérben és az alveoláris levegőben lévő szén-dioxid között fennálló nyomáskülönbségek fizikai okai az oxigénnek a levegőből a vérbe és a vérből a szén-dioxid átmenetének. az alveoláris levegőbe. A gázok a nyomáskülönbség (feszültség) által meghatározott irányban diffundálnak a kapilláris falakon belül és kívül. A diffúzió következtében (a gázmolekulák spontán behatolása nagy nyomású helyről olyan helyre, ahol a gáznyomás kisebb) az alveoláris levegő oxigénje a vérbe, és a vér által a tüdőbe juttatott szén-dioxid távozik. az alveoláris levegőbe, és kikerül a légkörbe.
A tüdőkapillárisokban meglehetősen nagy a diffúzió sebessége, és amíg a vér áthalad rajtuk (kb. 2 másodperc), a kapillárisokon belül és kívül sikerül kiegyenlíteni a gáznyomást. Ezért feltételezhetjük, hogy az alveolusokban és az artériás vérben a gázok feszültsége (nyomása) azonos. A szöveti kapillárisokban a gázdiffúzió sebessége a vér-szövet határfelületén viszonylag kicsi, és a vérben lévő gázok nyomásának nincs ideje elérni a szövetek nyomásával megegyező értéket. Ezért a vénás vérben lévő gázok nyomása bizonyos mértékben eltér a szövetekben lévő gázok nyomásától.

Gázok átvitele vérrel

A gázok vér útján történő átvitele az O 2 szövetekhez való eljuttatását és a CO 2 fordított transzportját jelenti. A vér áthalad ördögi kör, biztosítja a gázok átvitelét a tüdő és a szövetek között. A gázokat a vér részben szabadon oldott állapotban szállítja a plazmában, de főként kötött formában a hemoglobinnal reverzibilis kémiai vegyületek képződése révén. A vérben lévő hemoglobin biztosítja a diffúziós folyamat során a vérplazmába kerülő oxigén és szén-dioxid kémiai megkötését és átvitelét.
A gázcsere a tüdőben és a testszövetekben lehetővé válik, köszönhetően közlekedési rendszer vér, amely egy ördögi körben kering, amely két kapillárisszakaszt tartalmaz: tüdőt és szövetet. Nem kell bizonyítani, hogy a légzőrendszer működése elválaszthatatlan a szív- és érrendszer működésétől, és mindkettő elválaszthatatlan a végrehajtás során. kiemelt feladat: oxigén szállítása a szervekbe és szövetekbe, valamint a felesleges szén-dioxid eltávolítása.
A gázok vérben történő átvitelének folyamata sem egyszerű. Az alveolusokból a vérplazmába behatoló oxigénmolekulák nem maradnak sokáig szabadok, mivel a vörösvértestekben található hemoglobinhoz kötődnek. vérsejtek- vörös vérsejtek. A hemoglobin légúti fehérje oxigénnel kombinálva oxihemoglobint képez, és ezáltal a vér sokkal több oxigént hordoz, mintha a gáz egyszerűen feloldódna a plazmájában. A tüdőből áramló artériás vérben szinte az összes hemoglobin oxigénnel kombinálódik, és oxihemoglobinná alakul. Az oxigén és a hemoglobin instabil vegyülete koncentrált formában a vörösvértestekben a szövetekbe kerül.
A legkisebbeknek szállítják hajszálerek, a test minden szervét és szövetét áthatja, az oxihemoglobin könnyen oxigént bocsát ki. A hemoglobin oxigénnel való kémiai affinitása (az oxigénmolekula megtartásának képessége) a szén-dioxid-tartalomtól is függ: minél több van benne, annál gyorsabban bomlik le az oxihemoglobin.
A felszabaduló oxigén tovább hatol a sejtmembránon és részt vesz a szöveti légzésben. Ezzel a folyamattal szemben egy másik folyamat megy végbe, amely összekapcsolódik vele: a szén-dioxid a sejtből a vérbe kerül. A hemoglobin, miután leválasztotta magáról az oxigént, azonnal érintkezésbe kerül a szén-dioxiddal: minél kevesebb oxigén van a vérben, annál több a kémiailag kötött szén-dioxid.
Az oxigén, amelyet a véráram szállít a különböző szövetekbe és szervekbe, elkezd átjutni a vérből ezeknek a szöveteknek és szerveknek a sejtjeibe, mivel folyamatos működés a sejtek folyamatosan oxigént fogyasztanak és szén-dioxidot bocsátanak ki. A sejtekben az oxigénkoncentráció mindig alacsonyabb, mint a bejövő vérben, és a szén-dioxid-koncentráció mindig magasabb.
Így az oxigén a tüdőtől a véren át a szövetekig tartó teljes útja során a szövetekig terjed. magas koncentráció alacsonyabb területre, és végül a sejtekben hasznosul (fogyaszt).
Körülbelül ugyanez történik a szén-dioxiddal is, amely a működő szervekből (azaz a magasabb koncentrációjú helyekről) a véren keresztül a tüdőbe jut, ahol minimális a koncentrációja.
A szövetekből kiáramló vénás vérben lévő szén-dioxid oldott és kötött állapotban van: bikarbonátok és hemoglobin vegyület - karbohemoglobin formájában. Ebben a formában a szén-dioxid nagy része a vérrel kerül a tüdőbe. Mivel a karbohemoglobin törékeny vegyület, és minél könnyebben bomlik le több tartalom oxigént, majd a tüdő kapillárisaiban nagyon gyorsan szétesik, és a felszabaduló szén-dioxid az alveoláris levegőbe kerül, majd távozik a szervezetből.
A kémiailag kötött gáz mennyisége egyrészt megfelel a vérplazmában lévő tartalmának, másrészt függ a versengő gáz tartalmától: minél több az oxigén, annál kevesebb a karbohemoglobin és annál több a szén-dioxid, annál kevesebb oxihemoglobin. A hemoglobin leállás nélkül működik, és mindig feltöltődik, felváltva szállítja az oxigént és a szén-dioxidot. A légzés akkor következik be, amikor az egyes sejtekhez oxigénmolekulákat juttatnak, a mitokondriumokban oxidáció megy végbe, és energiát nyernek, és a felesleges anyagcseretermék, a szén-dioxid távozik a szervezetből. A sejt él és működik.

Belső légzés

A belső szöveti légzés az intracelluláris oxidáció biokémiai folyamatainak komplexuma. A test sejtjei az élet egy kis sejtjét és energiáinak központját képviselik. Energiára van szükség az élethez, szaporodáshoz, mozgáshoz, érzéshez, gondolkodáshoz. BAN BEN emberi test energiát vonnak ki belőle szerves anyag, amit a növények szintetizálnak és az állatok is fogyasztanak. Ahhoz, hogy felhasználhassuk a napenergiát, amelyet eredetileg a növények tartalmaztak a szerves anyagok molekuláiban, azt ezen anyagok oxidálásával kell felszabadítani. A levegő oxigénjét oxidálószerként használják, amelyet minden sejtnek el kell juttatni. Nál nél biológiai oxidáció fehérjéket, zsírokat vagy szénhidrátokat, hidrogént vonnak el belőlük, ami viszont visszaállítja az oxigént, vizet képezve. A szerves anyagok oxidációja következtében szén-dioxid is keletkezik. Ez sűrített formában a szöveti légzés sémája, vagyis a hidrogén leválasztásával és oxigénné történő átvitelével energiát nyerünk.
Mint ismeretes, a zöld növények sejtjei a nap által kibocsátott fényenergia felhasználásával energiatartalmú anyagokat képeznek. Például esetünkben a glükózban az energia kémiai formában raktározódik, és bizonyos körülmények között felszabadulhat. A növények a keletkező glükózt részben szerves savakká alakítják, majd a talajból származó nitrogén és egyéb elemek hozzáadásával fehérjéket és zsírokat hoznak létre szöveteikben. Így marad meg a napenergia összetett molekulákon belül kémiai kötések formájában.
A természetben már régóta kialakult egy bizonyos egyensúly: az állatok létfontosságú tevékenységük során oxigént fogyasztanak és szén-dioxidot bocsátanak ki, a növények pedig szén-dioxidot és vizet szívnak fel szénhidráttá. A zöld növények a fotoszintézis során nyert szénhidrátokat zsírokká, fehérjékké és egyéb anyagokká alakítják át.
Végső soron az állatok és az emberek a növényektől kész szerves anyagokat és a bennük lévő energiát kapják, amelyet oxigénnel lassan oxidálva, feltörve szabadítanak fel. kémiai kötések az étellel bevitt szénhidrátok, fehérjék és zsírok molekuláiban.
Amikor a szerves anyagok a testen kívül égnek (például fa a tűzön), a légköri oxigén közvetlenül csatlakozik az oxidált anyaghoz, így kezdeti termékek (szén-dioxid és víz) képződnek. Az állati és emberi sejtekben a glükóz feldolgozása fokozatosan történik, és az energia szakaszosan szabadul fel, és nem egyszerre.
Tekintsük rövidített változatban a szöveti légzés folyamatának sorrendjét. A testünket alkotó sejtfalak félig áteresztő membránok. Molekulák és ionok szelektíven haladnak át rajtuk különféle anyagokés gázok. A sejtek protoplazmájában (a magon és a benne foglalt magon kívül) különböző méretű és alakú testek találhatók. A viszonylag nagy képződményeket, amelyek általában hosszúkás alakúak, mitokondriumoknak neveznek; kisebb kerek alakú struktúrák mikroszómák.
A mitokondriumok a sejt fő energiaállomásai, légzőszervei. Itt főleg oxidációs folyamatok mennek végbe.
A mitokondriumoknak két membránja van. A belső számos redőt képez, amelyek válaszfalakat hoznak létre, és mintegy felosztják a mitokondriumok tartalmát több kamrára. A légzőszervi enzimek a membránok redőiben koncentrálódnak. Ezek nagyon aktív biológiai katalizátorok, amelyek felgyorsulnak kémiai reakciók. Szigorú sorrendben vannak elrendezve, ennek köszönhetően a folyamat sejtlégzés nem véletlenszerűen, hanem természetes sorrendben fordul elő.
A katalizátorok először a glükózt bontják le, majd a hidrogént elvonják, és elektronokat adnak át a hidrogénből az oxigénbe, így ez egy reaktív, negatív töltésű ion. És csak az ilyen összetett átalakulások után érik el a sejtben végbemenő oxidatív folyamatok kialakulását végtermékek: víz és szén-dioxid.
A glükóz szén-dioxiddá és vízzé alakításának folyamata körülbelül 30 szakaszon megy keresztül, és minden szakaszban felszabadul egy kis energiarész, így a szervezet végül részletekben megkapja ugyanazt az energiát, amelyet a glükózból azonnal megkaphat elégetéssel. azt tűzön.
Ily módon a glükóz fokozatos, többlépcsős feldolgozása megy végbe egy élő sejtben. Oxigén, szóval kell a ketrec az elem, amely nélkül a szó szoros értelmében megfullad, részt vesz a sok reakció egyikében, nevezetesen a reakcióban utolsó szakasza energiatermelés.
Amint látja, az oxigén a legfontosabb láncszem az egész hosszú láncban - ezt a láncot légzési láncnak nevezik. Ha az oxigén nem jut be a sejtbe, akkor az utolsó légzési enzim nem tud megszabadulni extra elektronjától. Az adólánc lefagy – a sejt leáll a légzés.
Lépésenkénti feldolgozás eredményeként tápanyagok a sejtben fokozatosan, de folyamatosan szabadul fel az energia, amely folyamatosan szükséges a szervezet életéhez.
A mitokondriumokban lezajló oxidációs folyamatok abból a szempontból is figyelemreméltóak, hogy itt képződnek és halmozódnak fel gyenge kötésű anyagok, amelyek felszakadása energia felszabadulással jár. A nagy energiájú kötésekkel rendelkező molekulák felhalmozódása energiatartalékot hoz létre a szervezet számára. Ezek az akkumulátorok elsősorban az adenozin-trifoszforsavat (ATP) tartalmazzák. Csodálatos ingatlan Ez a három foszforsavmaradékot tartalmazó vegyület az, hogy amikor egy nagy energiájú foszfátkötés megszakad, hatalmas energia szabadul fel. Energiája mindig használatra kész, könnyen kinyerhető, ha egy nagy energiájú kötés az oxidáció során felbomlik, ezáltal az ATP adenozin-difoszforsavvá alakul. A mitokondriumokban képződő ATP a sejt funkcionális rendeltetésétől függően a szervezet különféle szükségleteihez használható: mozgás, szaporodás, gondolkodás stb.

Védelmi mechanizmusok

Az akadálytalan levegőáramlásért és a védelemért káros hatások gázkörnyezetben a légzőkészülék különféle eszközökkel van felszerelve. A szervezet egyik folyamatosan működő természetes önvédelmi vonala a légutak csillós sejtjei, amelyek tisztítják a levegőt, és ritmikusan oszcillálva eltávolítják a felesleges váladékot, ill. idegen testek mikroszkopikus méretek. Egy másik erőteljes veleszületett önvédelmi technikát, mint például a tüsszögést és a köhögést, alkalmanként alkalmazza a szervezet, amikor a légutak irritálódnak.
Megnéztük a légzés folyamatát, melynek fő célja a szervezet oxigénnel való ellátása és ezáltal az energiaszerzés és az életfenntartás alapfeltételeinek megteremtése. Maga a külső légzés folyamata azonban rendkívül érzékeny különféle fajták hatások, mert a légzőkészülék egyfajta védőgátként is szolgál a szervezet külső és belső környezete között. Ez számos más funkcióval is összefügg, mint például a légutak tisztítása és a test védelme az idegen testektől, amelyek irritálják mérgező anyagok. Szinte minden személyt érő irritáló anyag megváltoztatja a légzést vagy rövid ideig késlelteti a légzőmozgásokat. Ez lehet éles vagy váratlan hang, erős vagy hirtelen fény, kémiai (szagok) és mechanikai irritáció az orr és a felső légutak nyálkahártyáján, a bőrön, hasi szervek, fájdalom stb. Nagyon fontos elágazó érzőidegvégződései vannak az orrüregben, amelyek egyfajta kvalitatív elemzés belélegzett levegő.
A légzési aktus szabályozásáról szólva meg kell említeni a légzőrendszer úgynevezett védőreflexeit. Ide tartozik a nyelés közbeni reflexív légzésleállás, amely megakadályozza, hogy az étel a légcsőbe kerüljön, valamint a köhögés és tüsszögés, amelyek célja az idegen testek vagy a felesleges nyálka eltávolítása a légutakból.
Tüsszögés és köhögés akkor fordul elő, ha a légutak hámrétegét a felhalmozódó nyálka, valamint a légutakba kerülő kémiai irritáló anyagok és idegen testek irritálják.
A köhögés és a tüsszögés egy reflexszerű mély lélegzettel kezdődik. Ezután görcs lép fel hangszalagok, ami a glottis zárásához vezet, és egyidejűleg a kényszerkilégzést biztosító izmok éles összehúzódásához. Ennek eredményeként a légnyomás az alveolusokban, a hörgőkben és a légcsőben meredeken megemelkedik. A glottis ezt követő azonnali kinyílása a tüdőből a levegő felszabadulásához vezet a felső légutakba és az orron keresztül (tüsszentéskor) vagy a szájon keresztül (köhögéskor). A port, a nyálkát és az idegen testeket ez a gyors levegőáram viszi el, és kilöki a tüdőből és a légutakból.
A köhögés hátterében álló reflex a vagus ideg szenzoros végződéseivel kezdődik, amelyek a légcső és a hörgők falában (nyálkahártyájában) vagy a gégefalban (nyálkahártyában) található felső gégeidegben találhatók. Különösen sok van belőlük a légcső két hörgőre való osztódása és a hörgők osztódási helyein. Az irritáció a vagus és a felső gégeideg mentén éri el a köhögési központot a medulla oblongata-ban, majd onnan az alsó gégeideg motoros rostjain átterjedve a glottis záródását okozza, és a phrenicus motoros rostjait elérve a gégeideg izmaihoz. a rekeszizom és a bordaközi idegek rostjai mentén a kilégzési izmokhoz, gyors és zajos kilégzést okoz. Mivel a glottis ekkor zárva van, a légutakban jelentős légnyomás-növekedés következik be, amely bizonyos fokot elérve erőteljesen kinyitja a glottist. A glottiszon keresztül nagy sebességgel kiáramló levegő köpetet, gennyt és egyéb idegen anyagokat visz magával a légutakban. A legtöbb esetben a légáram a váladékot a szájba viszi, és a személy kiköpi. Más esetekben a gégeben marad, majd köptetéssel eltávolítják.
A legérzékenyebb köhögési zóna az interarytenoid régió, hátsó fal gége és a légcső osztódási (bifurkációs) régiója. A nagy és kis hörgők nyálkahártyája kevésbé érzékeny.
A köhögési központ felizgatható a légutakon kívüli helyekről (gyomor, máj stb.) érkező irritációk hatására. A köhögés önkényesen késleltethető és újratermelhető.
A tüsszögés a légzőizmok és a garat izomzatának komplexen koordinált összehúzódása, azaz kényszergörcsös kilégzés, mely során a megnövekedett, főleg orron átáramló légáramlás végrehajtja. irritáló anyagokés kilöki a nyálkát, miközben robbanékony hanghatásokat kelt.
A tüsszögési reflexzóna az orrnyálkahártya, vagyis a második ág érzékeny végei trigeminus ideg. A tüsszögés központi idegrendszere a medulla oblongata retikuláris képződményében helyezkedik el, centrifugális pályái a motoros rostok mentén a garat, a nyelv és az arc rekeszizom-, bordaközi és izmaihoz jutnak el.
A tüsszögés mechanizmusai sok tekintetben hasonlóak a köhögés mechanizmusaihoz. Ez igaz, látens időszak tüsszentési reflex egyenlő stimulációval hosszabb, mint köhögési reflex. Tüsszentés közbeni kényszerkilégzéskor a kilökőizmok gyorsabban húzódnak össze, mint köhögéskor, ami segít a glottis mindkét oldalán nagyobb nyomásgradiens kialakításában.
Feltétel nélküli reflex aktus lévén a tüsszögés már jól kifejeződik az emberi magzatban. A tüsszögési reflex alvás közben és általános érzéstelenítés alatt is fennáll.
Azt is mindenki tudja, hogy a köhögés és tüsszögés általában a légzőszervek gyulladásának kísérője és jele, és kisebb-nagyobb mértékben mindig helyreállítja légvezető funkcióit.
Növelje a légzőrendszer ellenállását a megfázásés a fertőzéseket nem csak a szervezet keményítésével kell megtenni, hanem speciális elvégzésével is légzőgyakorlatok valamint az alkohollal és a dohányzással való visszaélés elleni döntő küzdelem. Mindkét szokás szorosan összefügg a légzéssel. Hiszen az általános mellett káros cselekvés a szervezeten, súlyos idegrendszeri és sok más szerv működési zavarát okozva, az alkohol közvetlen káros hatással van a tüdő szöveteire és a légutak nyálkahártyáira, mert pontosan a légzőszerveken keresztül ürül ki a szervezetből. rendszer. Ez egyébként megmagyarázza az alkoholos italok fogyasztása utáni jellegzetes szagot a szájból.
Ami a dohányzást illeti, amely elválaszthatatlanul összefügg a légzéssel, az rossz hatás tovább légzőszervek, talán még mindig rosszabb, mint az alkohol. A dohányzás gátolja a felületaktív anyag szintézisét és ezáltal növeli az alveolusok felületi feszültségét, ezért a dohányos a nemdohányzó emberek Nagy erőfeszítéseket kell tenni belégzéskor, hogy a tüdőt azonos mennyiségű levegővel töltse meg. A legtöbb dohányos szenved krónikus hörghurut. Ezenkívül a dohányfüst a nikotinon, ammónián, hidrogén-cianidon és sok más irritáló mérgező anyagon kívül benzopirént is tartalmaz, nevelő rákos daganat.
Így az elsődleges létfontosságú rendszer - a légzés - védett esetleges jogsértések speciális eszközöket, de gondatlanságunkkal szemben teljesen fegyvertelen.

A légzés idegi szabályozása

A légzés akkor tekinthető megfelelőnek, normálisnak, és ezért nevezhető „helyesnek”, ha biztosítja az O 2 szövetekhez való eljuttatását (és a CO 2 eltávolítását a szervezetből) a szervezet aktuális szükségleteinek megfelelően, minimális energiafelhasználással. - elégséges légzési folyamat.
A test teljes gázellátásának keretein belül a légzőmozgások minden változása normálisnak tekinthető. A légzés abnormálissá, elégtelenné, kórossá és mondhatni „szokatlan” lesz, ha nem elégíti ki a szervezet O 2 szükségletét, vagy túl sok energiát fordítanak a szervezet gázigényének minimális megfelelés fenntartására.
Az emberi élet folyamatos biztosítása érdekében a légzési folyamat idegi szabályozása folyamatosan automatikusan történik. Az idegrendszer az, amely a légzőkészülék minden részét egyetlen egésszé egyesíti, amely megvalósítja a légzésfunkciót.
A külső légzés egy ritmikus folyamat, amely elsősorban a ciklus időtartamával jellemezhető, az egyik légzés kezdetétől a következő légzés kezdetéig mérve. A külső légzés másik fontos paramétere a frekvencia, amely fordítottan arányos a légzési ciklus időtartamával.
Szinte bármilyen külső és belső befolyás befolyásolja a légzőrendszer tevékenységét. A légzőközpont impulzusokat kap kemo-, termo- és mechanoreceptoroktól, munkáját vizuális, hallási és egyéb szomatikus ingerek befolyásolják, aktivitását pszichogén tényezők módosítják, aktivitását fehérjék és egyéb biológiailag aktív anyagok modulálják (3. ábra). ).
Különösen fontosak az észlelő terminális idegberendezések - az aorta falában és a közös nyaki artériák elágazási helyein található kemoreceptorok. Érzékelik a vér gázösszetételének változásait, és megfelelő jeleket küldenek a légzőközpontnak.
A szén-dioxid koncentrációjának növekedése és a vér oxigénkoncentrációjának csökkenése a légzőközpont izgalmához, fokozott légzéshez és a tüdő fokozott szellőzéséhez vezet.
A szén-dioxid-koncentráció csökkenése lenyomja a légzőközpontot, és csökken a tüdő szellőzése.
Ha mesterségesen, fokozott és gyakori be- és kilégzéssel maximalizálják a tüdő szellőzését, akkor csökken a vér szén-dioxid tartalma, átmeneti légzésleállás léphet fel.
Igaz, a speciális kemoreceptorok jelzései nem jutnak el a tudatunkig, amíg magasabb szinteket szabályozása az agykéregben, és az ember nem érzékeli közvetlenül.
A légzőközpont, amely ritmikus ingereket termel, amelyek a légzőizmok összehúzódását okozzák, a medulla oblongatában található. Állandó riasztások hatására működik kémiai összetétel az artériás erek kemoreceptoraiból és magából az agytörzsből származó belső környezet, valamint a tüdő és a légutak mechanoreceptorai által biztosított pulmonalis lélegeztetés mechanikai feltételei. Ez a visszacsatolási rendszer határozza meg a közötti megfelelést tüdő lélegeztetésés a szervezet gázcsereigényét, és így kialakítja az optimális, leggazdaságosabb légzési módot. És végül, az agy magasabban fekvő központjaiból érkező hatások bizonyos körülményektől függően megváltoztathatják a légzőmozgásokat: izomtevékenység, testhőmérséklet, különböző külső környezet jelei.

Rizs. 3. Légzésszabályozó - légzőközpont

A légzés megváltozása okozhat hangos zaj vagy fényvillanás, égési fájdalom, ill érzelmi élmények. Ezenkívül a légzőközpont folyamatosan impulzusokat kap a speciális érzékeny sejtektől, amelyek a tüdő és más szervek és szövetek ereiben találhatók. Mindenekelőtt a vérösszetétel változásaira reagálnak (kemoreceptorok). Más sejtek az izmok összehúzódására és ellazulására vagy a tüdő megnyúlására (mechanoreceptorok), míg mások a lehűlésre vagy túlmelegedésre reagálnak. Mindezeket a sokrétű információkat a légzőközpont dolgozza fel, amely aztán parancsot ad a légzőizmoknak: változtassák meg a légzőmozgások ritmusát és mélységét a test szükségleteinek megfelelően.
Ily módon a szellőztetés végső soron a gázcseréhez és a légzési biomechanikához képest optimalizált. A sejtek oxigénnel való ellátása és a szén-dioxid eltávolítása a szervezetből a fő, de nem az egyetlen célja a légzőrendszernek, amely számos kapcsolatban áll a szervezet más funkcionális rendszereivel. A légzőizmok munkája az általános motoros aktivitással szoros kölcsönhatásban és koordinációban történik. A légzés során zajló gázcsere folyamatok összefüggenek a működéssel a szív-érrendszer. A lélegeztetőberendezés biztosítja a szaglásanalizátor működését, valamint állatoknál a hangkifejezést, embernél a beszédet. Az orrnyálkahártya receptoraiból és a légzőszervek receptorképződményeiből érkező impulzusok rendszeres ritmikus bevitele, valamint a ritmikus aktivitás terjedése (besugárzása) a légzőközpontból óriási tonizáló hatással van a központi idegrendszerre.
A légzőrendszer két fő szabályozó mechanizmust tartalmaz: a kemoreceptort és a mechanoreceptort. A mechanoreceptor szabályozás mechanizmusa magában foglalja a légzőközpontot, az efferens (motoros) pályákat, a légzőizmokat, a lélegeztetőberendezést, a tüdő és az izmok mechanoreceptorait, valamint az afferens (mechanoszenzitív) utakat. A kemoreceptor (gázcsere) szabályozás mechanizmusa magában foglalja a légzőközpontot, a lélegeztetőgépet, a gázszállító rendszert, a kemoreceptorokat és a centripetális, afferens (kemoszenzitív) utakat (4. ábra).

Rizs. 4. Automatikus légzésszabályozás

A légzőrendszer szabályozása két körön keresztül történik - kemoreceptor (CRC) és mechanoreceptor (MRK). Egyes szervekben (például az aorta falában és a közös elágazás helyén nyaki ütőér) vannak olyan sejtek (kemoreceptorok), amelyek reagálnak a vér összetételének – oxigén- és szén-dioxid-tartalmának – változásaira. Tőlük érző idegek jeleket küldenek a medulla oblongata légzőközpontjába. Válaszul impulzust küldenek a légzőizmokhoz, lehetővé téve a belégzést és a gázcserét a tüdőben.
A légzés optimális szabályozása a légzési munka minimalizálása, vagy az izomerő minimalizálása szerint történik, vagyis a tüdő szükséges szellőzésének biztosítása a legalacsonyabb energiaköltség mellett. Minimális energiaköltség érhető el a légzési mozgások mélységének és gyakoriságának legjobb kombinációjának megválasztásával, valamint a belégzés és a kilégzés arányának változtatásával, vagyis az izom- (mechanoreceptor) vezérlő alrendszer célzott változtatásával.
Egészséges ember, teljesíti a szükséges minimumot a fizikai aktivitás, általában az optimális (legjobb) üzemmódban lélegzik - nyugodtan és egyenletesen, feszültség és erőfeszítés nélkül. És nem csak azért, mert az automatikus légzésvezérlő rendszer önkéntelenül fenntartja a tüdő szellőzésének mértékét, amely garantálja a szükséges oxigén- és szén-dioxid-szintet a vérben. Hanem azért is, mert ugyanaz a rendszer biztosítja a legkevesebb energiafelhasználással a légzőizmok működését. Kísérletek kimutatták, hogy az ember olyan ritmusban és olyan mélységben lélegzik minden egyes lélegzetvételnél, hogy a tüdőn áthaladó 1 liter levegőre vetítve a legkevesebb légzőizmot fordítson rá.
Ha önszántából mélyebben vagy gyakrabban lélegzik, mint a természetes akaratlan légzéssel, akkor azonnal megnő a légzőizmok munkájához szükséges oxigénfogyasztás, és a légzőmozgások gazdaságtalanná válnak. Ne kényszerítse magát túl nehéz légzésre mesterségesen folyamatosan, hogy ne zavarja meg az automatikus légzésszabályozó rendszer normál működését.

A légzőkészülék nem légzési funkciói

A légzőkészülék fő feladatának megoldása mellett számos nem gázcsere funkciót is ellát. A légzőizmok összehúzódásai szorosan összefüggenek az általános izomzattal a fizikai aktivitás: munka, sport, stb. A légzőmozgások aktívan hozzájárulnak a működéshez a szív-érrendszer. A lélegeztető készülék a szagok felismerését, valamint a hangkifejezést és a beszédet biztosítja. A tüdő tisztító (szűrési) funkciót lát el, aktívan részt vesz az energia egyensúlyban, a víz-só, a fehérje ill. zsíranyagcsere, a véralvadási és véralvadásgátló rendszerek aktivitása és egyes biológiai anyagok szintézise. hatóanyagok. Az orrnyálkahártya, a légutak, a tüdő, a mellhártya és az izmok érzékeny képződményeiből érkező jelek rendszeres ritmikus vétele, valamint a ritmikus impulzusok terjedése a légzőközpontból hatalmas tonizáló és stabilizáló hatással van az agyműködésre. idegrendszer és mentális kondíció személy.
Hangsúlyozni kell, hogy a gázok nem csak a tüdőben cserélődnek. Valójában ezek a legnagyobb többfunkciós mirigyek a szervezetben, és néhány nem gázcsere- és kiválasztó funkciót is ellátnak. A tüdőben a vénás vér megtisztul a mechanikai szennyeződésektől. A tüdőerek tágas ágyának szerepe a keringési rendszerben rendkívül fontos. Részt vesznek a véralvadási rendszer működésében, valamint bizonyos fehérjék és zsírok szintézisében. Tüdő nélkül elképzelhetetlen a teljes szabályozás víz-só anyagcsereés karbantartás sav-bázis egyensúly szervezetben. Jelentős a tüdő részesedése a szervezet teljes hőtermelésében és hőátadásában.
Kevéssé vizsgált, de fontosnak bizonyult a tüdő nem légzési (nem légzési, nem gázcsere) funkciója, amely aktívan részt vesz a biológiailag aktív anyagok anyagcseréjében.
A hörgőfa védekező mechanizmusai, kapcsolat a morfológiai, biokémiai, immunológiai tényezők a külső munkában védőgát főként a felvételihez való viszonyulást jellemzik idegen anyagok a légutakon keresztül. A belélegzett levegővel bejutott idegen szennyeződések visszatarthatók, nyálkahártyával burkolhatók és kiürülhetnek a szervezetből. Több is van összetett mechanizmusok specifikus enzimekkel kapcsolatos semlegesítés, amelyek biztosítják a gázszennyeződések méregtelenítését, a vírusos és bakteriális ágensek semlegesítését. Így olyan feltételek jönnek létre, amelyekben a hörgők sterilitása biztosított.
Az ilyen gát működését az idegen részecskék és gázok közvetlenül a tüdőbe és tovább a véráramba való behatolása elleni védelmi mechanizmusok összességének tekintik. Kiválasztó funkció anyagcseretermékek, felesleges biológiailag aktív anyagok, gyógyászati ​​és egyéb endogén (belső) és exogén (külső) eredetű vegyületek eltávolítására terjed ki.
Az endotélium (szövet) képessége ismert belső héj) számos anyag, köztük hormonok szintéziséhez. Az endotélium felszínén az adenozin, a nukleotidok és vegyületeik, a kininek és az angiotenzin metabolizmusával kapcsolatos reakciók játszódnak le.
Legalább tíz biológiailag aktív fehérje található a tüdőben, és tartalmaz nagy készlet a lipidek bioszintéziséhez és lebontásához szükséges enzimek.
A tüdőszövet antioxidánsai (olyan anyagok, amelyek semlegesítik a felesleges reaktív oxigénfajtákat) aktívan részt vesznek az adaptációs reakciókban. Szintén jelentős az antioxidáns rendszer szerepe az immunológiai reakciók szabályozásában.
És milyen fontos a légzőkészülék olyan funkciója, mint a hangkifejezés! Hiszen az emberek beszélnek, énekelnek és fúvós hangszereken játszanak a kilégzési fázisban. A sóhajtozást, ásítást, fütyülést, sikoltozást és egyéb hangkifejezéseket a légzőizmok módosult összehúzódásai idézik elő.
Minden emberi tapasztalat könnyen megfigyelhető jellemző változás lélegző. Valójában az öröm vagy szórakozás objektív megnyilvánulása, a nevetés nem más, mint rövid, szaggatott kilégzés, amelyek gyorsan követik egymást. Ezzel szemben a zokogás gyorsan ismétlődő, hirtelen és rövid belégzés, amelyet főként a rekeszizom erőteljes összehúzódásai okoznak.
Iszunk pedig légzőmozgások segítségével. Ezzel egy időben lélegezzen be könnyedén A levegő ritkulása miatt (csökkenti a nyomást a szájüregben) a kívülről légnyomás alatt az ajkakhoz juttatott folyadék a szájba jut. A légzőkészülék részt vesz a nyelésben és hányásban, csuklásban és ásításban, valamint olyan fontos tevékenységekben, mint a vizelés, székletürítés, szülés (összehúzódások) stb.
Az orrüreg membránja érzékeny idegvégződéseket tartalmaz, amelyek reagálnak a belélegzett levegővel keveredő szagú és irritáló illékony anyagokra. Ily módon az ember megkülönbözteti a szagokat. Ez pedig nemcsak a légzőkészüléket védi meg az esetleges káros és mérgező gáznemű anyagok légzőrendszerbe jutásától, hanem elősegíti az ízérzékenységet is, segít megkülönböztetni a kellemes és bűzös (bűzös) anyagokat. élelmiszer termékek. Ezen túlmenően, az orron keresztüli légzésnek van nagy befolyást az egész test egészére nézve. A nyálkahártyában, valamint az orr külső felületén és a közelében található bőr lokalizálódik egy receptorzóna, melynek légáramlással, párásítással, mechanikai, elektromos, hőmérsékleti és kémiai ingerekkel történő irritációja számos reflexet vált ki. Az orrüreg receptorzónájának irritációja befolyásolja a működést különböző szervekés funkcionális rendszerek (5. és 6. ábra). Helyénvaló emlékeztetni arra, hogy az orrlégzés elhúzódó leállása, például gyermekeknél az orr- és garatbetegségek következtében, gyakran súlyos életkárosodással jár, beleértve a mentális retardációt is. A mély, lassú, ritmikus légzőmozgások jótékony hatással vannak a Általános egészség személy. A felső légutak érzékeny végződéseiből, a tüdőből, a mellhártyából és a légzőizmokból periodikusan az agyba áramló impulzusok áramvonalasítják és stabilizálja a légzőgyakorlatok végzésekor kiemelt szerepet játszó teljes idegrendszer tevékenységét.

Rizs. 5. A légzőrendszer blokkvázlata. BlN – nervus vagus; VA – lélegeztetőgép; DfN – phrenicus ideg; DC – légzőközpont; ZdK - háti gyökerek mellkasi gerincvelő; MR – mechanoreceptorok; MRC – mechanoreceptor áramkör; МрН – bordaközi idegek; PM – medulla oblongata; SBO – a központi idegrendszer suprabulbar (a medulla oblongata felett található) részei; SMN – spinális (motoros) neuronok; STG – vérgázszállító rendszer; T – testszövetek. CR – kemoreceptorok; CRC – kemoreceptor áramkör; LGN – glossopharyngeális ideg.

Rizs. 6. Az orrüreg irritációjának hatása egyes emberi szervekre és funkcionális rendszerekre (Mikhailov, 1983).

A légzőközpontból szétterjedtek idegrendszer ritmikus hatások, amelyek tonizáló és nyugtató hatásúak nemcsak a fizikai állapot, hanem az emberi pszichére is.
Tehát a sejtek oxigénnel való ellátása és a felesleges szén-dioxid eltávolítása a fő, de nem az egyetlen célja a légzőrendszernek, amely különböző szinten szervesen kapcsolódik más funkcionális rendszerekhez.