יסודות הפיזיולוגיה הנשימה

הפונקציה העיקרית (אם כי לא היחידה) של הריאות היא להבטיח חילופי גז נורמליים. נשימה חיצונית היא תהליך של חילופי גז בין אוויר אטמוספרי ודם של נימים ריאתיים, וכתוצאה מכך מתרחשת עורק הדם: לחץ החמצן עולה ואת הלחץ של CO2 פוחת. האינטנסיביות של החלפת הגז נקבעת בעיקר על ידי שלושה מנגנונים פתופיזיולוגיים (אוורור ריאתי, מחזור ריאתי, פיזור גזים דרך קרום נימי), אשר מסופקים על ידי מערכת הנשימה החיצונית.

אוורור ריאתי

האוורור הריאתי נקבע על ידי הגורמים הבאים (AP Zilber):

1. מכשיר אוורור מכני, אשר, קודם כל, תלוי בפעילות של שרירי הנשימה, הרגולציה העצבית שלהם ניידות של קירות החזה;
2. גמישות ותארכות של רקמת ריאה וחזה;
3. פטנט של דרכי הנשימה;
4. הפיצול האוויר intrapulary ואת התכתובת שלה זרימת הדם בחלקים שונים של הריאה.

במקרה של הפרה של אחד או יותר מהגורמים לעיל, הפרעות אוורור משמעותי מבחינה קלינית, המתבטא במספר סוגים של אי ספיקת נשימה, עלול להתפתח.

מבין שרירי הנשימה, התפקיד החשוב ביותר הוא הדיאפרגמה. הירידה הפעילה מביאה לירידה בלחץ תוך-עיני ו intrapleural, אשר הופך להיות נמוך יותר מאשר לחץ אטמוספרי, וכתוצאה מכך שאיפה.

שאיפת ביצע באמצעות כיווץ פעיל של שרירי הנשימה (הסרעפת) ונשיפה מתרחשת בעיקר עקב רתיעה אלסטי של הקיר ריאות וחזה, יצירת הנשיפה שיפוע הלחץ בתנאים פיזיולוגיים מספיק להסרת אוויר דרך דרכי הנשימה.

במידת צורך, להגדיל את נפח האוורור הולך ופוחת צלע חיצוני, מדרגות ושריר sternocleidomastoid (שריר שאיפה נוסף), אשר גם גורם לעלייה בנפח של החזה והירידה של לחץ intrathoracic המאפשר אינהלציה. השרירים של דופן הבטן הקדמית (חיצונית ועקיבה פנימית, ישר ורגבי) נחשבים לשרירים נוספים.

גמישות של רקמת הריאה וחזה

גמישות הריאות. זרימת האוויר במהלך ההשראה (בתוך הריאות) והתפוגה (מהריאות) נקבעת על ידי שיפוע הלחץ בין האטמוספירה לאלוולי, מה שמכונה לחץ transthoracic (P _tp / _t ):

Pm / m = P _alv - P _atm שבו P _אלב, הוא alvolar, ו- P _atm הוא הלחץ האטמוספרי.

בזמן ההשראה, R _AV ו- P _{mp / m} הופכים לשליליים, בזמן אקספלציה חיובית. בסוף שאיפה ובסוף הנשיפה, כאשר האוויר עבור שבילי פנאומטי לא זז, ואת מיתרי הקול פתוח, P _אלף הוא P _כספומט.

P רמה _אלף בתורו תלוי בלחץ intrapleural (F _MP ) ולחץ רתע אלסטי שנקראו ריאות (P _e ):

הלחץ של רתיעה אלסטית הוא הלחץ שנוצר על ידי הפרנכימה הגמישה של הריאה ומכוון לריאה. ככל שהגמישות של רקמת הריאה גבוהה יותר, כך גדלה הירידה בלחץ תוך-עיני, כך שהריאה מתרחבת במהלך ההשראה, ולכן, ככל שהפעולה הפעילה של שרירי הנשימה מעוררת השראה. גמישות גבוהה מקדמת התמוטטות מהירה יותר של הריאה במהלך הנשיפה.

אינדיקטור חשוב נוסף, גמישות ההופכי של רקמת הריאה - ההתפשטות האפאטית של הריאה - הוא מדד לריגוש של הריאות להתרחבות. ערכי מתיחה (וגובה הלחץ האלסטי) של הריאה מושפעים ממספר גורמים:

1. נפח של הריאה: עם נפח קטן (למשל, בתחילת ההשראה) הריאה היא גמישה יותר. בהיקפים גדולים (למשל, בשיא ההשראה המקסימלית), ההרחבה של הריאה יורדת בחדות והופכת לאפס.
2. התוכן של מבנים אלסטיים (אלסטין ו קולגן) ברקמת הריאות. אמפיזמה של הריאות, אשר, כידוע, ירידה בגמישות של רקמת הריאה קשורה לעלייה בהרחבה של הריאה (על ידי הקטנת הלחץ של התגובה האלסטית).
3. עיבוי של קירות המכתשית עקב (דלקת הריאות) הדלקתית שלהם המודינמי (קיפאון דם הבריא), בצקת, סיסטיק של רחבת רקמת ריאה מופחתת משמעותי (משייכות) של הריאה.
4. משטח מתח כוחות ב alveoli. הם נוצרים על ממשק בין גז ונוזל, אשר רירית alveoli מבפנים עם סרט דק, נוטים לצמצם את השטח של משטח זה, יצירת לחץ חיובי בתוך alveoli. לפיכך, מתח פני השטח כוחות יחד עם מבנים אלסטיים של הריאות לספק הקלה יעילה alveolar במהלך exhalation ובו זמנית למנוע את הרחבת (מתיחה) של הריאה במהלך ההשראה.

Surfactant רירית פני השטח הפנימי של alveoli הוא חומר המפחית את כוח מתח הפנים.

פעילות פעילי שטח פעילה יותר צפופה יותר. לכן שאיפת pas כאשר הצפיפות, וכתוצאה מכך, מקטינה את הפעילות של פעילי השטח, כוחות מתח פנים (למשל, כוחות הפועלים להקטין את השטח המכתשית) גדלו, אשר תורמות רקמת ריאה עוקבת spadenie במהלך נשיפה. בסוף הנשיפה, צפיפות ופעילות של פעילי שטח פעילי שטח, ואת המתח כוחות כוחות ירידה.

לכן, לאחר תום הנשיפה, כאשר הפעילות של פעילי שטח הוא מקסימלי, ואת מתח פני השטח כוחות למנוע את הרחבת של alveoli הם מינימליים, ההתרחבות הבאים של alveoli על שאיפה דורש פחות אנרגיה.

הפונקציות הפיזיולוגיות החשובות ביותר של פעילי שטח הם:

• הגדלת ההרחבה של הריאה בשל ירידה במתח כוחות פני השטח;
• ירידה בהסתברות הקריסה (קריסה) של האלבולי במהלך הנשיפה, שכן בכמויות קטנות של הריאה (בקצה הנשיפה) הפעילות שלה היא מקסימלית, וכוחות מתח הפנים הם מינימליים;
• מניעה של חלוקה מחדש של האוויר מן הקטנים יותר אלבוולי גדול (על פי החוק של לאפליס).

במחלות מלווה בחסר של פעילי שטח, קשיחות של הריאות עולה, ההתמוטטות alveoli (אטלקטיס מתפתח), כשל נשימתי מתרחשת.

[1]

רתיעה מפלסטיק של דופן החזה

התכונות האלסטיות של דופן החזה, שגם להן השפעה רבה על אופי אוורור הריאתי, נקבעות על ידי מצב השלד, השרירים בין השרירים, הרקמות הרכות, הצוואר הקודקודי.

עם נפח מינימלי של החזה והריאות (במהלך הנשיפה המקסימלית) ובראשית ההשראה, התגובה האלסטית של דופן החזה מופנית כלפי חוץ, היוצרת לחץ שלילי ומקדמת את התפשטות הריאה. כאשר נפח הריאה גדל במהלך ההשראה, התגובה הגמישה של החזה הקיר יקטן. כאשר נפח הריאה מגיע ל -60% בערך ה- GEL, התגובה האלסטית של דופן החזה יורדת לאפס, כלומר. עד לחץ אטמוספרי. עם עלייה נוספת בנפח הריאות, התגובה האלסטית של קיר החזה מכוונת כלפי פנים, אשר יוצרת לחץ חיובי ותורמת לקריסת הריאות במהלך הנשיפה שלאחר מכן.

מחלות מסוימות מלוות בגידול הנוקשות של דופן החזה, אשר משפיעה על יכולת החזה למתוח (במהלך השראה) ו לשקוע (במהלך exhalation). מחלות כאלה כוללות השמנת יתר, קיפו-סקוליוזיס, אמפיזמה, מעגן מסיבי, פיברוטקס ועוד.

מעבר נתיב אויר וסילוק מוקוקילירי

המעבר של דרכי הנשימה תלוי במידה רבה ניקוז נורמלי של הפרשת tracheobronchial, אשר נובע בעיקר מתפקוד של מנגנון טיהור מוקוסקילירי (רפואה) ו רפלקס שיעול רגיל.

הפונקציה המגנה של מנגנון mucociliary מוגדר על ידי תכונה נאותה ועקבית של אפיתל ריסי הפרשה, וכתוצאה מכך סרט דק נעה לאורך הפרשת משטח רירית סימפונות וחלקיקים זרים מוסרות. התנועה של הפרשת הסימפונות מתרחשת עקב רעידות מהירות של cilia ב גולגולתי לכיוון עם רתיעה איטית יותר בכיוון ההפוך. התדירות של תנודות רירית הוא 1000-1200 לדקה, אשר מבטיח את התנועה של ריר הסימפונות בקצב של 0.3-1.0 ס"מ / min ב ברונכי ו 2-3 ס"מ / דקה קנה הנשימה.

יש לזכור גם כי ריר הסימפונות מורכב משתי שכבות: השכבה הנוזלית התחתונה (סול) וה- viscoelastic העליון - הג'ל, הנוגע בקצה העריסה. הפונקציה של האפיתל המרגיני תלויה במידה רבה ביחס של עובי החלב וג'ל: הגדלת עובי הג'ל או הקטנת עובי הסולידולי מוביל לירידה ביעילות הסילוק המוקוקלירי.

ברמה של ברונכיולס נשימתי ו alveoli של מכשיר mucociliary ist. כאן טיהור מתבצעת בעזרת רפלקס השיעול ופעילות phagocytic של תאים.

כאשר נגעים דלקתיים הסימפונות, במיוחד אפיתל כרונית מורפולוגית והן מבחינה תפקודית מחדש, מה שעלול להוביל לכישלון של mucociliary (לצמצם את תפקיד הגנתי של המנגנון mucociliary) ואת הצטברות של ליחה לומן של הסמפונות.

בשנת patency בדרכי נשימה במצבים פתולוגיים זה תלוי לא רק על המבצע של טיהור מנגנון mucociliary, אלא גם על נוכחותם של סימפונות, בצקת דלקתית של הרירית והתופעה (קריסה) סגירת נשיפה מוקדם של דרך הנשימה הקטנה.

[2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9], [10]

תקנה של לומן הסימפונות

הטון של השרירים החלקים של הסמפונות נקבע על ידי מספר מנגנונים הקשורים לגירוי של קולטנים ספציפיים רבים של ברונצ'י:

1. תופעות קולינרגיות (פאראסימפתטיות) מתרחשות כתוצאה מהאינטראקציה של הנוירוטרנסמיטר אצטילכולין עם קולטני M-cholinergic מוסקריניים ספציפיים. כתוצאה מכך אינטראקציה, ברונכוספזם מתפתח.
2. העצבנות הסימפתטית של השרירים החלקים של הסמפונות אצל אדם מתבטאת במידה מועטה, לעומת זאת, למשל, בשרירים החלקים של כלי הדם ובשריר הלב. ההשפעות הסימפתטיות על הסימפונות הן בעיקר בשל ההשפעה של אדרנלין במחזור על קולטני בטא-אדרנרגי, מה שמוביל להרפיה של שרירים חלקים.
3. הטון של השרירים החלקים מושפע גם מה שנקרא. "ללא אדרנרגיים, הלא-כולינרגיות "מערכת העצבים (NANC) סיבים אשר מורכבים של העצב התועה ולשחרר כמה הנוירוטרנסמיטר ספציפיים אינטראקציה עם קולטן המקביל השרירים החלקים של הסמפונות. החשוב שבהם הוא:
   • פוליפפטיד מעי Vasoactive (VIP);
   • מהות ר

גירוי של קולטני VIP מוביל להרפיה בולטת, וקולטני בטא להפחתת השרירים החלקים של הסמפונות. הוא האמין כי הנוירונים של מערכת NANH יש את ההשפעה הגדולה ביותר על הרגולציה של פינוי דרכי הנשימה (KK מוריי).

יתר על כן, ב הסמפונות מכיל מספר רב של קולטנים כי אינטראקציה עם מגוון רחב של חומרים פעילים ביולוגית, כולל מתווכים של דלקת - היסטמין, ברדיקינין, לאוקוטריאנים, פרוסטגלנדינים, גורם להפעלת טסיות (PAF), סרוטונין, אדנוזין, ואחרים.

הטון של השרירים החלקים של הסמפונות מוסדר על ידי מספר מנגנונים נוירו-מוסוריים:

1. התרחבות של הסמפונות מתפתחת עם גירוי:
   • קולטני ביתא-אדרנרגי אדרנלין;
   • קולטני ה- VIP (מערכת NASH) כמו פוליפפטיד מעי vasoactive.
2. הצטברות לומן של הסמפונות עולה עם גירוי:
   • קולטני M-cholinergic עם אצטילכולין;
   • קולטנים לחומר P (מערכת NANH);
   • קולטני אלפא-אדרנרגי (למשל, עם מצור או רגישות מופחתת של קולטני ביתא-אדרנרגי).

Intrapulmonary חלוקת האוויר ואת התכתובת שלה זרימת הדם

חוסר האחידות של אוורור הריאות, הקיים בנורמה, נקבע, קודם כל, בהטרוגניות התכונות המכאניות של רקמת הריאה. הבסיס הפעיל ביותר מאוורר, במידה פחותה - החלקים העליונים של הריאות. שינויי תכונות אלסטיות של alveoli (במיוחד ריאות אמפיזמה) או חסימת סמפונות משמעותית להחמיר את האוורור האחיד, גדל שטח מת פיסיולוגי ולהפחית את האפקטיביות של אוורור.

דיפוזיה של גזים

תהליך של דיפוזיה של גזים דרך הממברנה נימי הקשתית תלוי

1. מהשיפוע של לחץ חלקי של גזים משני צידי הממברנה (באוויר השדני ובנימים הריאתיים);
2. מעובי הקרום נימי הקשת.
3. מן השטח הכללי של אזור דיפוזיה בריאה.

אצל אדם בריא, הלחץ החלקי של החמצן (PO2) באוויר השן הוא בדרך כלל 100 מ"מ כספית. ובדם ורידי - 40 מ"מ כספית. אמנות. הלחץ החלקי של CO2 (PCO2) בדם הוורדי הוא 46 מ"מ כספית. באוויר השטני - 40 מ"מ כספית. אמנות. לפיכך, שיפוע הלחץ החמצני הוא 60 מ"מ כספית. ו, עבור פחמן דו חמצני, רק 6 מ"מ כספית. אמנות. עם זאת, שיעור דיפוזיה של CO2 דרך קרום נימי הקשתית הוא כ 20 פעמים יותר מאשר O2. לכן, חילופי CO2 הריאות הוא די שלם, למרות שיפוע הלחץ הנמוך יחסית בין alveoli ונימים.

קרום-נימי מכתשיים מורכב שכבה פעילה שטח רירי המשטח הפנימי של alveoli, קרום המכתשית, בחללי ביניים, הממברנה נימי הריאה, פלזמת דם קרום כדורי. נזק לכל אחד מרכיבים אלה של קרום נימי-נימי יכול להוביל קושי משמעותי בפיזור של גזים. כתוצאה מכך, במחלות כמו hereinbefore הגדיר את הלחצים החלקיים של O2 ו CO2 באוויר המכתשית ונימים עשויים להשתנות במידה ניכרת.

[11], [12]

זרימת דם ריאתי

הריאות יש שתי מערכות הדם: זרימת הדם הסימפונית, המתייחס מגוון רחב של זרימת הדם, ואת זרימת הדם הריאתי בפועל, או מה שמכונה מחזור קטן. ביניהן, הן בתנאים פיזיולוגיים והן בתנאים פתולוגיים, יש אנסטומוזות.

זרימת הדם הריאתי ממוקמת באופן פונקציונלי בין החצי הימני והשמאלי של הלב. הכוח המניע של זרימת הדם הריאתי הוא שיפוע הלחץ בין החדר הימני לבין אטריום שמאל (בדרך כלל על 8 מ"מ כספית). ב נימים ריאתי לאורך העורקים, עניים חמצן רווי פחמן דו חמצני דם ורדי. כתוצאה מפיזור של גזים באזור האלוולי, רוויית החמצן וטיהורו מפחמן דו חמצני מתרחשים, וכתוצאה מכך זורם הדם העורקי מן הריאות אל האטריום השמאלי. בפועל, ערכים אלה עשויים להשתנות במגבלות משמעותיות. זה חל במיוחד על רמת PaO2 בדם העורקים, אשר בדרך כלל על 95 מ"מ כספית. אמנות.

רמת חילוף גזי הבריאות במהלך פעולה רגילה של שרירי נשימה, patency הטוב של maloizmenennoy הגמישות בדרכי נשימה וריאות רקמה נקבעה על ידי קצב הטפטוף של דם דרך ריאות מצב הקרום המכתשית-נימים, שדרכו תחת השפעת שיפוע בלחץ חמצן חלקי וגז פחמן דו חמצני מתבצע דיפוזיה.

יחס אוורור-זלוף

רמת חילוף הגז לריאות, בנוסף לעוצמת האוורור הריאתי ודיפוזיה של גזים, נקבעת גם לפי ערך יחס אוורור-זלוף (V / Q). בדרך כלל, עם ריכוז חמצן של 21% באוויר בהשראה ולחץ אטמוספרי רגיל, יחס V / Q הוא 0.8.

דברים אחרים שווים, ירידה החמצון של הדם העורקי יכול להיות בגלל שתי סיבות:

• ירידה של אוורור ריאתי עם אותה רמה של זרימת הדם, כאשר V / Q <0,8-1,0;
• ירידה בזרימת הדם עם אוורור משומר של alveoli (V / Q> 1.0).