Физиология дыхательной системы презентация

Дыхание - совокупность процессов, обеспечивающих поступление во внутреннюю среду организма кислорода, использование его для окислительных процессов, и удаление из организма углекислого газа

Функции дыхательной системы
Дыхательные функции
Недыхательные функции

Недыхательные функции дыхательной системы:
1. Звукообразование и речь
- сложные процессы координации деятельности дыхательных мышц, мышц гортани, голосовых связок, губ и языка. Голосовые связки могут производить широкий диапазон музыкальных звуков (тоны), а резонанс звуков (наличие обертонов) зависит в первую очередь от околоносовых пазух. Качество звуков определяется также от формой грудной клетки, гортани, носоглотки, языка и губ.
2. Кондиционирование воздуха (очищение и увлажнение в воздухоносных путях)

3. Защитная функция
1. Слизистая оболочка воздухоносных путей (в большей степени за счет влияния тучных клеток) выделяет на поверхность эпителия значительное количество слизи, в которой осаждаются посторонние частицы.
2. Альвеолярные макрофаги расположены на поверхности альвеол и выполняют различные функции:
фагоцитируют остатки сурфактанта, погибшие клетки, микроорганизмы, частицы аэрозоля и пылевые частицы,
обладают антимикробной и противоопухолевой активностью за счет АФК, протеаз и цитокинов.
выделяют антитрипсин, который защищает эластин альвеол от расщепления эластазой лейкоцитов

4. Иммунная функция
Особенности иммунной системы дыхательных путей:
в составе эпителия специальные антигенпредставляющие клетки (дендритные и Лангерганса),
постоянное присутствие в эпителии T- и B‑лимфоцитов,
трансэпителиальный перенос на поверхность эпителия IgA,
выраженность аллергических реакций немедленного типа, при которых происходит дегрануляция тучных клеток и освобождение из них гистамина и других медиаторов, оказывающих мощный бронхоконстрикторный эффект и значительно усиливающих секрецию желёз.

5. Метаболические функции
Превращение ангиотензин I в ангиотензин II. катализирует ангиотензин–превращающий фермент эндотелиальных клетках капилляров альвеол.
Брадикинин инактивируется на 80% при помощи ангиотензин–превращающего фермента,
С помощью ферментов в лёгких инактивируются простогландины E1, E2 и F2a, лейкотриены и норадреналин.
В лёгких инактивируется также серотонин путём выведения из крови.
Некоторые вазоактивные и бронхоактивные вещества метаболизируют в лёгких и могут освобождаться в кровоток. Наиболее важными среди них являются метаболиты арахидоновой кислоты: лейкотриены.

Дыхательные функции

Аппарат дыхания состоит из:
дыхательных путей,
респираторного отдела лёгких,
грудной клетки (включая её костно‑хрящевой каркас и нервно‑мышечную систему),
сосудистой системы лёгких,
нервных центров регуляции дыхания.

1 — обмен газами между окружающей средой и альвеолами легких (внешнее дыхание),
2 — обмен газами между альвеолярным воздухом и кровью,
3 — транспорт газов кровью,
4 — обмен газами между кровью и тканями,
5 — потребление кислорода клетками и выделение углекислоты (тканевое дыхание).
Дыхание складывается из следующих этапов:

Дыхательные мышцы
Инспираторные мышцы
Основной инспираторной мышцей служит диафрагма. (имея моносинаптическую связь с дыхательным центром, диафрагма как дыхательная мышца отличается автономностью и не участвует в других функциях)
Наружные межреберные и внутренние межхрящевые мышцы.
К вспомогательным инспираторным мышцам относят ряд мышц шеи, груди и спины, сокращение которых вызывает перемещение ребер, облегчая действие инспираторов.

Дыхательные мышцы
Экспираторные мышцы
задние (межкостные) участки внутренних межреберных мышц
мышцы брюшной стенки (их функция состоит в повышении внутрибрюшного давления, благодаря чему купол диафрагмы впячивается в грудную полость и уменьшает ее объем).

Дыхательный цикл
включает три фазы: вдох (инспирацию), постинспирацию и выдох (экспирацию).
Обычно вдох несколько короче выдоха:
у человека их соотношение равно в среднем 1 : 1,3.
Соотношение компонентов дыхательного цикла (длительность фаз, глубина дыхания, динамика давления и потоков в воздухоносных путях) характеризует так называемый паттерн дыхания

Типы вентиляции легких
Нормовентиляция: нормальная вентиляция при которой парциальное давление СО2 в альвеолах поддерживается на уровне около 40 мм рт. ст.
Гипервентиляция: усиленная вентиляция, превышающая метаболические потребности организма (рСО2 < 40 мм рт.ст.)
Гиповентиляция: сниженная вентиляция по сравнению с метаболическими потребностями организма (рСО2 > 40 мм рт.ст.)

Повышенная вентиляция: любое увеличение альвеолярной вентиляции по сравнению с уровнем покоя независимо от парциального давления газов в альвеолах (например, при мышечной работе)
Эупное: нормальная вентиляция в покое, сопровождающаяся субъективным чувством комфорта
Гиперпное: увеличение глубины дыхания независимо от того, повышена ли при этом частота дыхательных движений или нет

Тахипное: увеличение частоты дыхания
Брадипное: снижение частоты дыхания
Апное: остановка дыхания, обусловленное главным образом отсутствием физиологической стимуляции дыхательного центра (уменьшение напряжения СО2 в артериальной крови)
Диспное (одышка): неприятное субъективное ощущение недостаточности дыхания или затрудненного дыхания

Ортопное: выраженная одышка, связанная с застоем крови в лёгочных капиллярах в результате недостаточности левого сердца. В горизонтальном положении это состояние усугубляется, и поэтому лежать таким больным тяжело.
Асфиксия: остановка или угнетение дыхания, связанные главным образом с параличом дыхательных центров. Газообмен при этом нарушен (наблюдается гипоксия и гиперкапния).

Паттерны дыхания
А — нормальное дыхание;
Б — дыхание Чейна-Стокса (при функциональных изменениях возбудимости дыхательного центра, наступающие в результате гипоксии, иногда у детей младшего возраста, у практически здоровых людей во время сна, а также в горах, где снижение давления кислорода);
В — апнейстическое дыхание (при хронической гипоксии головного мозга или при перерезки передней части моста);
Г — дыхание типа «гаспинг» (если устранены все влияния, исходящие из ростральных отделов центральной нервной системы).

Механизм вдоха
Сокращение мышц-инспираторов,
Увеличение объема грудной полости,
Увеличение отрицательного давления в плевральной полости,
Растяжение легких благодаря адгезивным силам между листками плевры
Увеличение легочного объема ведет к падению внутриальвеолярного давления,
Поступление в альвеолы через дыхательные пути атмосферного воздуха.

Механизм выдоха
Инспираторная мускулатура расслабляется,
Эластическая тяга легких возвращает их в исходное состояние.
Уменьшение объема легких
Давление в легких становится положительным,
Воздух из альвеол устремляется через воздухоносные пути наружу.

Внутри-
плевральное
давление
Легкие всегда находятся в растянутом состоянии.
Это объясняется отрицательным давлением в плевральной полости, окружающей легкие.
Оно противостоит эластической тяге легких — упругим силам, которые вызываются эластическими свойствами легочной ткани в сочетании с тонусом бронхиальных мышц и направлены на спадение легкого.

Внутри-
плевральное
давление
Отрицательное давление в плевральной полости связано с неравномерным ростом висцерального и париетального лепестков плевры (висцеральный растет медленнее).
Величина внутриплеврального давления:
1. на вдохе = – 6-8 мм рт.ст.(может при форсированном вдохе достигать -20 мм рт.ст.)
2. на выдохе = – 3-5 мм рт.ст.(может при форсированном выдохе достигать положительных величин)

Модель Дондерса

Пневмоторакс
Пневмоторакс - скопление воздуха в плевральной полости.
Пневмоторакс может быть одно- и двусторонним.
По этиологии выделяют спонтанный, травматический и искусственный пневмоторакс.

Виды пневмоторакса
Пневмоторакс внутренний — при котором плевральная полость сообщается с атмосферой через дефекты в легочной ткани, трахее или бронхах.
Пневмоторакс наружный — при котором плевральная полость сообщается с атмосферой через дефект в грудной стенке.
Пневмоторакс открытый — при котором воздух поступает в полость плевры при вдохе и выходит обратно при выдохе.

Виды пневмоторакса
Пневмоторакс закрытый — при котором отсутствует сообщение между плевральной полостью и атмосферой.
Пневмоторакс клапанный — при котором воздух при вдохе поступает в плевральную полость, а при выдохе не может ее покинуть из-за перекрытия отверстия в плевре.
Пневмоторакс напряжённый — выраженная степень клапанного пневмоторакса, при котором давление воздуха в плевральной полости значительно превышает атмосферное; сопровождается крайне затрудненным вдохом, резким смещением трахеи и сердца в сторону неповрежденной половины грудной полости.

В процессе своей работы дыхательные мышцы преодолевают сопротивление
Примерно около 2/3 его приходится на эластическое сопротивление тканей легких и грудной стенки. В свою очередь, около 2/3 эластического сопротивления легких создается за счет сурфактантов. Сурфактанты стабилизируют сферическую форму альвеол, препятствуя их перерастяжению на вдохе и спадению на выдохе.
Остальная часть усилий тратится на преодоление неэластического сопротивления газовому потоку в воздухоносных путях - особенно голосовой щели, бронхов. Во время вдоха голосовая щель несколько расширяется, на выдохе — сужается, увеличивая сопротивление потоку воздуха, что служит одной из причин большей длительности экспираторной фазы. Подобным же образом циклически меняются просвет бронхов и их проходимость.

Пневмотахометрия

- Вентиляция
- Диффузия
- Перфузия
Процессы в легких

Вентиляция легких
Легочной вентиляцией называют объем воздуха, вдыхаемого за единицу времени (обычно используют минутный объем дыхания - это произведение дыхательного объема на частоту дыхательных циклов).
В воздухоносных путях происходит конвективный и диффузионный перенос газов:
В трахее, бронхах и бронхиолах перенос газов происходит исключительно путем конвекции.
В респираторных бронхиолах и альвеолярных ходах, где воздух движется очень медленно, к этому процессу присоединяется диффузионный обмен, обусловленный градиентом парциальных давлений дыхательных газов: молекулы О2 перемещаются в направлении альвеол, где рО2 ниже, чем во вдыхаемом воздухе, а молекулы СО2 — в обратном направлении.

Альвеолярный воздух имеет постоянный состав
Постоянство состава альвеолярного газа обеспечивается регуляцией дыхания и является необходимым условием нормального протекания газообмена.
Если рост вентиляции превышает потребность организма в газообмене (гипервентиляция), вымывание СО2 из альвеол возмещается поступлением его из тканей, альвеолярное рСО2 падает (гипокапния).
Напротив, при недостаточной вентиляции альвеол (гиповентиляции) в них накапливается избыток СО2 (гиперкапния), а при резком отставании вентиляции от газообмена, кроме того, снижается рО2 (гипоксия).
Соответствующие сдвиги рСО2и рО2 развиваются при этом и в артериальной крови.

Спирометрия

Легочные объемы и емкости
Легочные объемы:
1. Дыхательный объем ДО = 500 мл
2. Резервный объем вдоха РОвдоха = 1500-2500 мл
3. Резервный объем выдоха РОвыдоха =1000 мл
4. Остаточный объем ОО = 1000 -1500 мл
Легочные емкости складываются из легочных объемов:
1. Общая емкость легких ОЕЛ = (1+2+3+4) = 4-6 литров
2. Жизненная емкость легких ЖЕЛ = (1+2+3) = 3,5-5 литров
3. Функциональная остаточная емкость легких ФОЕ = (3+4 )
= 2-3 литра
4. Емкость вдоха ЕВ = (1+2) = 2-3 литра

Мертвое пространство
Это пространство в дыхательной системе не участвующее в газообмене.
Выделяют анатомическое и функциональное мертвое пространство

Анатомическое мертвое пространство
включает объем воздуха воздухоносных путей, потому что в них не происходит газообмена.
Объем мертвого пространства зависит от роста и положения тела.
Приближенно можно считать, что у сидящего человека объем мертвого пространства (в миллилитрах) равен удвоенной массе тела (в килограммах). Таким образом, у взрослых он равен около 150 мл.
При глубоком дыхании он возрастает, так как при расправлении грудной клетки расширяются и бронхи с бронхиолами.

Функциональное мертвое пространство
Под понимают все те участки дыхательной системы, в которых не происходит газообмена.
К функциональному мертвому пространству в отличие от анатомического относятся не только воздухоносные пути, но также и те альвеолы, не участвующие в газообмене:
альвеолы, которые вентилируются, но не перфузируются кровью. В таких альвеолах газообмен невозможен, хотя их вентиляция и происходит.
альвеолы, забитые смолами, цементными и асбестовыми отложениями, угольной пылью и т.п.

Функции мертвого пространства:
1. Воздух, заполняющий мертвое пространство, играет роль буфера, который сглаживает колебания состава альвеолярного газа в ходе дыхательного цикла.
2. Кондиционирование вдыхаемого воздуха за счет интенсивного кровоснабжения и секреции слизистой оболочки носовых ходов, носоглотки, гортани, трахеи и бронхов.