Biomechanika fizjologii wdechu i wydechu. Oddychanie zewnętrzne. Biomechanika wdechu i wydechu. Czynniki, które determinują elastyczny odrzut płuc. Rola surfaktanta w wentylacji płuc. Metody badania wentylacji płuc

Oddychanie to zespół procesów, dzięki którym organizm zużywa tlen ze środowiska i uwalnia dwutlenek węgla.

Etapy oddychania:

1. Oddychanie zewnętrzne /wentylacja płuc/ - wymiana gazów między powietrzem atmosferycznym a pęcherzykowym, wentylacja płucna.

2. Dyfuzja gazów w płucach - wymiana gazów między powietrzem pęcherzykowym a krwią w naczyniach włosowatych płuc.

3. Transport gazów przez krew – ten etap odbywa się dzięki aktywności układu sercowo-naczyniowego, w wyniku której do tkanek dostarczany jest tlen, a do płuc dwutlenek węgla.

4. Dyfuzja gazów w tkankach – wymiana gazów między krwią a tkankami.

5. Oddychanie tkankowe – reakcje redoks zachodzące przy zużyciu tlenu i uwalnianiu dwutlenku węgla.

Pierwsze 4 etapy są badane przez fizjologię, ostatni, piąty - przez biochemię.

Dostarczanie tkankom O2 i usuwanie CO2 z organizmu zależy od czterech procesów:

1.Wentylacja płuc

2. Dyfuzja gazów do pęcherzyków i tkanek z krwi i do krwi.

3. Perfuzja płuc krwią /intensywność przepływu krwi w płucach/.

4. Perfuzja tkanek krwią

Podciśnienie w przestrzeni opłucnowej odgrywa ważną rolę w procesach wdechu i wydechu. Ujemne ciśnienie w szczelinie opłucnej to wielkość, o jaką ciśnienie w szczelinie opłucnej jest niższe od ciśnienia atmosferycznego; przy spokojnym oddychaniu wynosi -4 mm Hg. Sztuka. pod koniec wydechu i -8 mm Hg. Sztuka. pod koniec oddechu. Zatem rzeczywiste ciśnienie w szczelinie opłucnej wynosi około 752-756 mm Hg. Sztuka. i zależy od fazy cyklu oddechowego. Podciśnienie spada od góry do dołu o około 0,2 mmHg. Sztuka. na każdy centymetr, ponieważ górne części płuc są rozciągnięte bardziej niż dolne, które są nieco ściśnięte pod wpływem własnego ciężaru.

Znaczenie podciśnienia w szczelinie opłucnej polega na tym, że 1) zapewnia kopulaste położenie przepony, ponieważ ciśnienie w klatce piersiowej jest niższe niż ciśnienie atmosferyczne, a w jamie brzusznej jest nieco wyższe niż ciśnienie atmosferyczne ze względu na napięcie mięśni ściany brzucha; 2) zapewnia przemieszczenie przepony w dół podczas skurczu jej mięśni podczas wdechu; 3) promuje również przepływ krwi przez żyły do serca; 4) przyczynia się do ucisku klatki piersiowej podczas wydechu (patrz punkt 10.2 poniżej).

Powstanie podciśnienia. W procesie rozwoju organizmu wzrost płuc pozostaje w tyle za wzrostem klatki piersiowej. Ponieważ powietrze atmosferyczne działa na płuca tylko z jednej strony - drogami oddechowymi, jest rozciągane i dociskane do wnętrza klatki piersiowej. Z powodu rozciągniętego stanu płuc powstaje siła, która powoduje zapadnięcie się płuc. Siła ta nazywana jest elastycznym odrzutem płuc (ETL). O tym, że płuca znajdują się w stanie rozciągniętym świadczy fakt, że zapadają się podczas odmy opłucnowej (gr. pne-ita - powietrze, torax - klatka piersiowa) - stan patologiczny, który występuje przy zerwaniu ucisku szczeliny opłucnej, jako w wyniku czego jest wypełniony powietrzem atmosferycznym, znajdującym się między opłucną trzewną a ciemieniową. Elastyczność - zdolność tkaniny do powrotu do stanu pierwotnego po ustaniu siły rozciągającej. Ponieważ szczelina opłucnej normalnie nie komunikuje się z atmosferą, ciśnienie w niej jest niższe od atmosferycznego o wartość ETL: przy spokojnym oddechu o -8 mm Hg. Art., ze spokojnym wydechem przy -4 mm Hg. Sztuka. Płyn przefiltrowany do przestrzeni opłucnowej jest zasysany z powrotem do układu limfatycznego przez opłucną trzewną i ciemieniową, co jest ważnym czynnikiem w utrzymaniu podciśnienia w przestrzeni opłucnowej.

Elementami składowymi ETL są: 1) włókna elastyny i kolagenu; 2) mięśnie gładkie naczyń płucnych do, co najważniejsze, 3) napięcie powierzchniowe filmu cieczy pokrywającego wewnętrzną powierzchnię pęcherzyków płucnych. Siły napięcia powierzchniowego wynoszą 2/3 wartości ETL, a napięcie powierzchniowe błony pęcherzykowej znacznie spada w obecności środka powierzchniowo czynnego.

sposób: Ujemne ciśnienie w jamie opłucnej. Jeśli zmierzysz ciśnienie w jamie opłucnej podczas przerwy w oddychaniu, możesz stwierdzić, że jest ono niższe od ciśnienia atmosferycznego o 3-4 mm Hg, czyli negatywny. Jest to spowodowane elastycznym ciągiem płuc do korzenia, co powoduje pewne rozrzedzenie jamy opłucnej.

Podczas wdechu ciśnienie w jamie opłucnej spada jeszcze bardziej na skutek wzrostu objętości klatki piersiowej, co oznacza, że podciśnienie wzrasta. Wartość podciśnienia w jamie opłucnej wynosi: do końca maksymalnego wydechu – 1-2 mm Hg. Art., pod koniec cichego wydechu - 2-3 mm Hg. Art., pod koniec spokojnego oddechu -5-7 mm Hg. Art., pod koniec maksymalnego oddechu - 15-20 mm Hg. Sztuka.

Mechanizm inhalacyjny. Wdychanie odbywa się za pomocą trzech jednocześnie występujących procesów: 1) ekspansji klatki piersiowej; 2) wzrost objętości płuc; 3) wlot powietrza do płuc. U zdrowych młodych mężczyzn różnica między obwodem klatki piersiowej w pozycji wdechu i wydechu wynosi 7–10 cm, au kobiet 5–8 cm.

Rozszerzenie klatki piersiowej podczas wdechu zapewnia skurcz mięśni wdechowych – przepony, zewnętrznych międzyżebrowych i międzychrzęstnych. Podczas wdechu klatka piersiowa rozszerza się w trzech kierunkach.

W kierunku pionowym klatka piersiowa rozszerza się głównie na skutek skurczu przepony i przesunięcia środka jej ścięgna w dół, ponieważ punkty mocowania jej części obwodowych do wewnętrznej powierzchni klatki piersiowej na całym obwodzie znajdują się poniżej kopuły przepona. Przy spokojnym oddechu kopuła przepony opada o około 2 cm, przy głębokim oddechu - do 10 cm Mięsień przepony jest głównym mięśniem oddechowym, normalnie wentylacja płuc odbywa się o 2/3 ze względu na jego ruchy. Przepona bierze udział w wywołaniu kaszlu, wymiotów, wysiłku, czkawki, bólów porodowych.

W kierunku czołowym klatka piersiowa rozszerza się z powodu pewnego rozłożenia żeber na boki podczas przesuwania ich w górę.

W kierunku strzałkowym klatka piersiowa rozszerza się z powodu usunięcia końców żeber z mostka do przodu, gdy są one uniesione.

Rozszerzaniu klatki piersiowej sprzyjają również siły jej sprężystości, ponieważ klatka piersiowa podczas wydechu jest silnie ściskana za pomocą ETL, w wyniku czego ma tendencję do rozszerzania się. Dlatego energia podczas wdechu jest zużywana tylko na częściowe pokonanie ETL i ściany brzucha, podczas gdy klatka piersiowa samoczynnie unosi się i jednocześnie rozszerza do około 60% pojemności życiowej. Spontanicznie rozszerzająca się klatka piersiowa również pomaga przezwyciężyć ETL. Gdy klatka piersiowa się rozszerza, rozwijają się także płuca. Wraz z rozszerzaniem się klatki piersiowej ruch dolnych żeber ma większy wpływ na jej objętość i wraz z ruchem przepony w dół zapewnia lepszą wentylację dolnych płatów płuc niż górnych części płuc.

Wzrost objętości płuc podczas wdechu tłumaczy się na różne sposoby: płuca rozszerzają się albo z powodu wzrostu podciśnienia w przestrzeni opłucnej, albo z powodu sił adhezji (adhezja opłucnej ciemieniowej i trzewnej) lub z obu tych powodów.

Naszym zdaniem płuca rozszerzają się pod wpływem ciśnienia atmosferycznego powietrza kierowanego na nie tylko z jednej strony (przez drogi oddechowe); pomocniczą rolę odgrywają siły kohezyjne (adhezyjne) opłucnej trzewnej i ciemieniowej. Siła, z jaką płuca są dociskane do wewnętrznej powierzchni klatki piersiowej przez powietrze atmosferyczne, jest równa Ratm.

W celu poprawy percepcji materiału można pominąć zmianę ciśnienia w samych płucach (przy wdechu -2 mm Hg, przy wydechu +2 mm Hg).

Na zewnątrz Ratm działa na klatkę piersiową, ale nie przenosi się do płuc, więc oddziałuje na nie tylko jednostronne ciśnienie atmosferyczne w drogach oddechowych. Ponieważ Ratm działa na klatkę piersiową od zewnątrz, a Ratm-Retl od wewnątrz, konieczne jest pokonanie siły ETL podczas wdechu. Ponieważ ETL wzrasta podczas wdechu z powodu rozszerzania (rozciągania)

płuca, wtedy wzrasta również podciśnienie w przestrzeni opłucnowej. A to oznacza, że wzrost podciśnienia w przestrzeni opłucnowej nie jest przyczyną, ale konsekwencją rozrostu płuc.

Rozprężanie płuc podczas wdechu ułatwia siła adhezji (adhezji) między opłucną trzewną i ciemieniową. Ale ta siła jest niezwykle mała w porównaniu z ciśnieniem atmosferycznym działającym na płuca przez drogi oddechowe. Świadczy o tym fakt, że płuca z otwartą odmą opłucnową zapadają się, gdy powietrze dostanie się do szczeliny opłucnej, a płuca po obu stronach (zarówno od strony pęcherzyków, jak i od strony szczeliny opłucnowej) są dotknięte tym samym ciśnieniem atmosferycznym ( patrz rys. 10.2). Ponieważ płuca w warunkach odmy opłucnowej odrywają się od wewnętrznej powierzchni klatki piersiowej, oznacza to, że ETL przekracza siłę adhezji między opłucną ścienną i trzewną. Dlatego siła adhezji nie może zapewnić rozciągania płuc podczas wdechu, ponieważ jest mniejsza niż ETL działające w przeciwnym kierunku.

Wszystko to wskazuje na to, że płuca podążają za rozszerzającą się klatką piersiową podczas wdechu, głównie dzięki działaniu na nie ciśnienia atmosferycznego tylko z jednej strony - przez drogi oddechowe. Działa nieprzerwanie – zarówno na wdechu, jak i na wydechu. Wraz z rozszerzeniem klatki piersiowej i płuc ciśnienie w tych ostatnich spada o około 2 mm Hg. Art., ale takiego spadku nie można uznać za znaczący, ponieważ ciśnienie równe Ratm - 2 mm Hg nadal działa na płuca. Sztuka. To ciśnienie dociska płuca do wewnętrznej powierzchni klatki piersiowej - dlatego podczas wdechu płuca podążają za rozszerzającą się klatką piersiową.

Powietrze dostaje się do płuc w miarę ich rozszerzania się z powodu pewnego (o 2 mm Hg) spadku ciśnienia w nich. Ten niewielki gradient ciśnienia jest wystarczający, ponieważ drogi oddechowe mają duży prześwit i nie stawiają znacznego oporu ruchom powietrza. Ponadto wzrost ETL podczas wdechu zapewnia dodatkowe rozszerzenie oskrzeli. Po wdechu płynnie zaczyna się wydech, który przy spokojnym oddychaniu odbywa się bez bezpośredniego wydatkowania energii.

mechanizm wydechowy. Wydech odbywa się w wyniku jednoczesnego zachodzenia trzech procesów: 1) zwężenia klatki piersiowej; 2) zmniejszenie objętości płuc; 3) wydalenie powietrza z płuc. Mięśnie wydechowe to mięśnie międzyżebrowe wewnętrzne i mięśnie ściany brzucha.

Skurcz klatki piersiowej podczas wydechu zapewnia ETL i elastyczne rozciąganie ściany brzucha. Osiąga się to w następujący sposób. Podczas wdechu płuca są rozciągane, w wyniku czego wzrasta ETL. Dodatkowo przepona opada i odpycha narządy jamy brzusznej, jednocześnie rozciągając samą ścianę brzucha, w wyniku czego zwiększa się jej elastyczny odrzut. Gdy tylko ustaje przepływ impulsów do mięśni wdechowych przez nerwy przeponowe i międzyżebrowe, pobudzenie mięśni wdechowych ustaje, w wyniku czego rozluźniają się. Następnie klatka piersiowa zwęża się pod wpływem ETL i stale istniejącego napięcia mięśni ściany brzucha - podczas gdy narządy jamy brzusznej naciskają na przeponę i ją unoszą.

ETL przyczynia się również do podniesienia kopuły przepony. Masa klatki piersiowej również przyczynia się do zwężenia klatki piersiowej (obniżenia żeber), ale główną rolę odgrywa ETL.

Mechanizm przenoszenia ETL na klatkę piersiową i jej zwężenie. Odbywa się to poprzez zmniejszenie ciśnienia powietrza atmosferycznego na klatkę piersiową od wewnątrz przez drogi oddechowe i płuca (patrz ryc. 10.2). Spadek ciśnienia jest równy sile ETL, ponieważ od wewnątrz rzeczywisty nacisk powietrza na klatkę piersiową jest równy Ratm-Ratm, a z zewnątrz Ratm działa na klatkę piersiową.Ta różnica ciśnień działa zarówno na wdech, jak i wydech, ale zapobiega wdechowi (przezwyciężaniu ETL), a wydech, przeciwnie, przyczynia się. ETL ściska klatkę piersiową jak sprężyna.

Siła adhezji (adhezji) opłucnej trzewnej i ciemieniowej jest niewielka i nie jest dodawana do ETL i nie jest od niej odejmowana, a jedynie pomaga w utrzymaniu razem płatów opłucnej.

Płuca są ściskane podczas wydechu pod wpływem własnej elastycznej trakcji, która zapewnia zwężenie klatki piersiowej.

Powietrze jest wydalane z płuc z powodu wzrostu ciśnienia w nich (przy spokojnym wydechu - o 2 mm Hg), ponieważ objętość płuc zmniejsza się podczas wydechu, co prowadzi do kompresji powietrza i wyciskania go z płuc .

Dodatkowo: Podczas wdechu pokonuje się szereg sił:

1) elastyczny opór klatki piersiowej,

2) sprężysty opór narządów wewnętrznych, które wywierają nacisk na przeponę,

3) elastyczny opór płuc,

4) opór lepkodynamiczny wszystkich ww. tkanek,

5) opór aerodynamiczny dróg oddechowych,

6) grawitacja klatki piersiowej,

7) siły bezwładności poruszanych mas/organów/

Biomechanika spokojnego wdechu i wydechu…

Biomechanika cichej inspiracji

Skurcz przepony i skurcz zewnętrznych mięśni skośnych międzyżebrowych i międzychrzęstnych odgrywają rolę w rozwoju spokojnego oddechu.

Pod wpływem sygnału nerwowego przepona / najsilniejszy mięsień wdechowy / kurczy się, jej mięśnie znajdują się promieniście w stosunku do środka ścięgna, dlatego kopuła przepony spłaszcza się o 1,5-2,0 cm, przy głębokim oddychaniu - o 10 cm wzrasta ciśnienie w jamie brzusznej. Rozmiar klatki piersiowej zwiększa się w pionie.

Pod wpływem sygnału nerwowego kurczą się zewnętrzne mięśnie skośne międzyżebrowe i międzychrzęstne. We włóknie mięśniowym miejsce jego przyczepienia do leżącego pod spodem żebra znajduje się dalej od kręgosłupa niż miejsce jego przyczepienia do górnego żebra, dlatego moment siły leżącego pod spodem żebra podczas skurczu tego mięśnia jest zawsze większy niż ten górnego żebra. Prowadzi to do tego, że żebra wydają się unosić, a chrząstki klatki piersiowej są jakby lekko skręcone. Ponieważ podczas wydechu końce piersiowe żeber są niżej niż kręgowe /łuk pod kątem/, skurcz zewnętrznych mięśni międzyżebrowych doprowadza je do bardziej poziomego położenia, obwód klatki piersiowej zwiększa się, mostek unosi się i wysuwa do przodu , odległość międzyżebrowa wzrasta. Klatka piersiowa nie tylko unosi się, ale także zwiększa swoje wymiary strzałkowe i czołowe. Z powodu skurczu przepony, zewnętrznych skośnych mięśni międzyżebrowych i międzychrzęstnych zwiększa się objętość klatki piersiowej. Ruch przepony powoduje około 70-80% wentylacji płuc.

Klatka piersiowa jest podszyta od wewnątrz opłucną ciemieniową, z którą jest mocno zrośnięta. Płuco pokryte jest opłucną trzewną, z którą jest również mocno zrośnięte. W normalnych warunkach płatki opłucnej ściśle przylegają do siebie i mogą się przesuwać /z powodu wydzielania śluzu/ względem siebie. Siły spójności między nimi są duże i opłucnej nie można oddzielić.

Podczas wdechu opłucna ciemieniowa podąża za rozszerzającą się klatką piersiową, ciągnie za sobą płat trzewny i rozciąga tkankę płucną, co prowadzi do zwiększenia ich objętości. W tych warunkach powietrze w płucach /pęcherzykach/ rozprowadza się w nowej, większej objętości, co prowadzi do spadku ciśnienia w płucach. Istnieje różnica ciśnień między środowiskiem a płucami /ciśnienie przezoddechowe/.

Ciśnienie przezoddechowe (Рtrr) to różnica między ciśnieniem w pęcherzykach płucnych (Ralv) a ciśnieniem zewnętrznym (Рext). Rtrr = Ralv. - Rvneshn. Równa się przy wdechu - 4 mm Hg. Sztuka. Ta różnica zmusza część powietrza do przedostania się przez drogi oddechowe do płuc. To jest oddech.

Biomechanika cichego wydechu

Spokojny wydech odbywa się biernie, tj. nie ma skurczu mięśni, a klatka piersiowa zapada się z powodu sił, które powstały podczas wdechu.

Przyczyny wydechu:

1. Ciężkość klatki piersiowej. Podniesione żebra są obniżane grawitacyjnie.

2. Narządy jamy brzusznej popychane przez przeponę podczas wdechu unoszą przeponę.

Ruchy oddechowe obejmują:

1. Drogi oddechowe, które są lekko rozciągliwe, ściśliwe i zapewniają przepływ powietrza.

Drogi oddechowe kontrolujące przepływ powietrza obejmują nos, jamę nosową, nosogardło, krtań, tchawicę, oskrzela i oskrzeliki.

Nos i jama nosowa służą jako kanały przewodzące powietrze, gdzie jest ono ogrzewane, nawilżane i filtrowane.

Jama nosowa wyścielona jest bogato unaczynioną błoną śluzową. Receptory węchowe znajdują się w górnej części jamy nosowej. Kanały nosowe otwierają się do nosogardzieli.

Krtań leży między tchawicą a korzeniem języka.

W dolnym końcu krtani tchawica zaczyna się i schodzi do jamy klatki piersiowej, gdzie dzieli się na prawe i lewe oskrzela.

Drogi oddechowe od tchawicy do końcowych jednostek oddechowych (pęcherzyków płucnych) rozgałęziają się 23 razy.

Pierwsze 16 „pokoleń” dróg oddechowych - oskrzela i oskrzeliki pełnią funkcję przewodzącą.

„Pokolenia” 17...22, oskrzeliki oddechowe i przewody pęcherzykowe, stanowią strefę przejściową (przejściową).

I dopiero 23 „pokolenie” jest strefą oddechową i składa się w całości z pęcherzyków z pęcherzykami płucnymi.

Całkowita powierzchnia przekroju dróg oddechowych wzrasta ponad 4,5 tysiąca razy w miarę rozgałęzień. Prawe oskrzele jest zwykle krótsze i szersze niż lewe.

2. Elastyczna i rozciągliwa tkanka płucna.

Płuca składają się z oskrzelików i pęcherzyków płucnych, a także z tętnic, naczyń włosowatych i żył krążenia płucnego.

Oddział oddechowy jest reprezentowany przez pęcherzyki płucne.

Istnieją trzy rodzaje alweolocytów (pneumocytów) w płucach, które pełnią różne funkcje.

Alweolocyty drugiego typu dokonują syntezy lipidów i fosfolipidów płucnego środka powierzchniowo czynnego.

Całkowita powierzchnia pęcherzyków u osoby dorosłej sięga 80...90 m2, tj. około 50 razy powierzchnia ludzkiego ciała.

3. Klatka piersiowa, składająca się z pasywnej podstawy kostno-chrzęstnej, która jest połączona więzadłami łącznymi i mięśniami oddechowymi, które wykonują unoszenie i opuszczanie żeber oraz ruch kopuły przepony.

Ze względu na dużą ilość tkanki elastycznej płuca, posiadając znaczną rozciągliwość i sprężystość, biernie śledzą wszelkie zmiany w konfiguracji i objętości klatki piersiowej.

Istnieją dwa mechanizmy powodujące zmianę objętości klatki piersiowej: podnoszenie i opuszczanie żeber oraz ruch kopuły przepony.

Mięśnie oddechowe dzielą się na wdechowe i wydechowe.

Mięśnie wdechowe to przepona, zewnętrzne mięśnie międzyżebrowe i międzychrzęstne.

Podczas spokojnego oddychania objętość klatki piersiowej zmienia się głównie z powodu skurczu przepony i ruchu jej kopuły.

Obniżenie przepony tylko o 1 cm odpowiada zwiększeniu pojemności klatki piersiowej o około 200…300 ml.

Przy głębokim wymuszonym oddychaniu zaangażowane są dodatkowe mięśnie wdechowe: czworoboczny, przedni pochyły i mostkowo-obojczykowo-sutkowy.

Zaliczane są do aktywnego procesu oddychania przy znacznie wyższych wartościach wentylacji płucnej, na przykład podczas wspinaczki na duże wysokości lub w przypadku niewydolności oddechowej, gdy w proces oddychania wchodzą prawie wszystkie mięśnie ciała.

Mięśnie wydechowe to wewnętrzne mięśnie międzyżebrowe i ściany brzucha lub mięśnie brzucha.

Każde żebro może obracać się wokół osi przechodzącej przez dwa punkty ruchomego połączenia z ciałem i wyrostka poprzecznego odpowiedniego kręgu.

Podczas wdechu górne odcinki klatki piersiowej rozszerzają się głównie w kierunku przednio-tylnym, podczas gdy dolne odcinki rozszerzają się bardziej na boki, ponieważ oś obrotu dolnych żeber zajmuje pozycję strzałkową.

W fazie wdechu mięśnie międzyżebrowe zewnętrzne, kurcząc się, unoszą żebra, a w fazie wydechu żebra opadają w wyniku działania mięśni międzyżebrowych wewnętrznych.

Przy normalnym, spokojnym oddychaniu wydech odbywa się biernie, ponieważ klatka piersiowa i płuca zapadają się - po wdechu mają tendencję do przyjmowania pozycji, z której zostały wydobyte przez skurcz mięśni oddechowych.

Jednak przy kaszlu, wymiotach, wysiłku mięśnie wydechowe są aktywne.

Przy spokojnym oddechu wzrost objętości klatki piersiowej wynosi około 500 ... 600 ml.

Ruch przepony podczas oddychania powoduje do 80% wentylacji.

Wyszukiwanie wykładów

Mięśnie oddechowe są „silnikiem” wentylacji. Spokojne i wymuszone oddychanie różnią się pod wieloma względami, w tym liczbą mięśni oddechowych wykonujących ruchy oddechowe. Wyróżnić wdechowy(odpowiedzialny za inhalację) i wydechowy(odpowiedzialne za wydech) mięśnie. Mięśnie oddechowe również dzielą się na Główny oraz pomocniczy. Do główny wdech mięśnie obejmują: a) przeponę; b) zewnętrzne mięśnie międzyżebrowe; c) wewnętrzne mięśnie międzychrzęstne.

Ryc. 4. Mechanizm ruchów oddechowych (zmiana objętości klatki piersiowej) pod wpływem przepony i mięśni brzucha (A) oraz skurcz zewnętrznych mięśni międzyżebrowych (B) (po lewej - model ruchu żeber )

Przy spokojnym oddychaniu 4/5 wdechu odbywa się przez przeponę. Skurcz mięśniowej części przepony, przenoszony do środka ścięgna, prowadzi do spłaszczenia jej kopuły i zwiększenia pionowych wymiarów klatki piersiowej. Przy spokojnym oddychaniu kopuła przepony spada o około 2 cm, a wewnętrzne mięśnie międzyżebrowe i międzychrzęstne biorą udział w podnoszeniu żeber. Biegną ukośnie od żebra do żebra od tyłu i od góry, do przodu i do dołu (grzbietowo-czaszkowe i brzuszno-ogonowe). Z powodu ich skurczu zwiększają się wymiary boczne i strzałkowe klatki piersiowej. Przy spokojnym oddychaniu wydech następuje biernie za pomocą elastycznych sił powrotnych (podobnie jak sama naciągnięta sprężyna powraca do swojej pierwotnej pozycji).

Podczas wymuszonego oddychania dochodzi do połączenia głównych mięśni wdechowych pomocniczy: klatka piersiowa duża i mała, pochyły, mostkowo-obojczykowo-sutkowy, czworoboczny.

Rys.5. Najważniejsze dodatkowe mięśnie wdechowe (A) i dodatkowe mięśnie wydechowe oddechowe (B)

Aby te mięśnie mogły uczestniczyć w akcie wdechu, konieczne jest utrwalenie ich miejsc przyczepu. Typowym przykładem jest zachowanie pacjenta z trudnościami w oddychaniu. Tacy pacjenci opierają ręce na nieruchomym przedmiocie, w wyniku czego ramiona są unieruchomione i odchylają głowę do tyłu.

Zapewniony jest wydech podczas wymuszonego oddychania wydechowy mięśnie: Główny- mięśnie międzyżebrowe wewnętrzne oraz pomocniczy- mięśnie ściany brzucha (zewnętrzne i wewnętrzne skośne, poprzeczne, proste).

W zależności od tego, czy rozszerzanie klatki piersiowej podczas normalnego oddychania związane jest głównie z uniesieniem żeber czy spłaszczeniem przepony, występują klatki piersiowej (żebrowe) i brzuszne rodzaje oddychania.

pytania testowe

1. Jakie mięśnie są głównymi mięśniami wdechowymi i wydechowymi?

2. Przy pomocy jakich mięśni wykonywany jest spokojny oddech?

3. Jakie mięśnie są pomocnicze wdechowe i wydechowe?

4. Jakie mięśnie są używane do wymuszonego oddychania?

5. Jakie są rodzaje oddychania w klatce piersiowej i brzuchu?

Opór oddychania

Mięśnie oddechowe wykonują pracę równą 1–5 J w spoczynku i zapewniają przezwyciężenie oporów oddychania oraz wytworzenie gradientu ciśnienia powietrza między płucami a środowiskiem zewnętrznym. Przy spokojnym oddychaniu tylko 1% tlenu zużywanego przez organizm zużywany jest na pracę mięśni oddechowych (ośrodkowy układ nerwowy zużywa 20% całej energii). Zużycie energii na oddychanie zewnętrzne jest niewielkie, ponieważ:

1. podczas wdechu klatka piersiowa rozszerza się dzięki własnym siłom sprężystości i pomaga przezwyciężyć elastyczny odrzut płuc;

2. Zewnętrzne ogniwo układu oddechowego działa jak huśtawka (znaczna część energii skurczu mięśni trafia na energię potencjalną rozciągliwości sprężystej płuc)

3. mała nieelastyczna odporność na wdech i wydech

Istnieją dwa rodzaje odporności:

1) lepki nieelastyczny opór tkanek

2) elastyczny (sprężysty) opór płuc i tkanek.

Lepki niesprężysty opór wynika z:

- opór aerodynamiczny dróg oddechowych

Lepka odporność tkanek

Ponad 90% niesprężystego oporu wynika z aerodynamiczny opór dróg oddechowych (występuje, gdy powietrze przechodzi przez stosunkowo wąską część dróg oddechowych - tchawicę, oskrzela i oskrzeliki). W miarę jak drzewo oskrzelowe rozgałęzia się na obwód, drogi oddechowe stają się coraz węższe i można założyć, że to najwęższe gałęzie zapewniają największy opór oddychania. Jednak całkowita średnica zwiększa się w kierunku obrzeża, a opór maleje. Tak więc na poziomie generacji 0 (tchawica) łączna powierzchnia przekroju poprzecznego wynosi około 2,5 cm2, na poziomie oskrzelików końcowych (pokolenie 16) - 180 cm2, oskrzelików oddechowych (od 18. generacji) - około 1000 cm2 i wtedy > 10 000 cm2. Dlatego opór dróg oddechowych jest zlokalizowany głównie w jamie ustnej, nosie, gardle, tchawicy, oskrzelach płatowych i segmentowych do około szóstego pokolenia rozgałęzień. Obwodowe drogi oddechowe o średnicy mniejszej niż 2 mm odpowiadają za mniej niż 20% oporu oddychania. To właśnie te działy mają największą rozszerzalność ( C-zgodność).

Podatność, czyli rozciągliwość (C) - ilościowy wskaźnik charakteryzujący elastyczne właściwości płuc

C= D W/ D P

gdzie C to stopień rozciągliwości (ml/cm słupa wody); DV - zmiana objętości (ml), DP - zmiana ciśnienia (cm słupa wody)

Całkowita podatność obu płuc (C) u osoby dorosłej wynosi około 200 ml powietrza na 1 cm wody. Oznacza to, że wraz ze wzrostem ciśnienia przezpłucnego (Ptp) o 1 cm wody. objętość płuc wzrasta o 200 ml.

R= (RA-Rao)/V

gdzie RA to ciśnienie pęcherzykowe

Pao - ciśnienie w ustach

V to wolumetryczny wskaźnik wentylacji na jednostkę czasu.

Ciśnienie pęcherzykowe nie może być mierzone bezpośrednio, ale można je wyprowadzić z ciśnienia w opłucnej. Ciśnienie opłucnej można określić metodami bezpośrednimi lub pośrednio za pomocą integralnej pletyzmografii.

Zatem wyższe V, tj. im więcej oddychamy, tym większa różnica ciśnień powinna być przy stałym oporze. Z drugiej strony, im wyższy opór dróg oddechowych, tym większa musi być różnica ciśnień, aby uzyskać dane natężenie przepływu oddechowego. nieelastyczny opór oddechowy zależy od światła dróg oddechowych - zwłaszcza głośni, oskrzeli. Mięśnie przywodzicieli i odwodzicieli fałdów głosowych, które regulują szerokość głośni, są kontrolowane przez nerw krtaniowy dolny przez grupę neuronów skoncentrowanych w brzusznej grupie oddechowej rdzenia przedłużonego. To sąsiedztwo nie jest przypadkowe: podczas wdechu głośnia nieco się rozszerza, podczas wydechu zwęża się, zwiększając opory przepływu powietrza, co jest jedną z przyczyn dłuższego czasu trwania fazy wydechowej. Podobnie światło oskrzeli i ich drożność zmieniają się cyklicznie.

Ton mięśni gładkich oskrzeli zależy od aktywności ich unerwienia cholinergicznego: odpowiednie włókna odprowadzające przechodzą przez nerw błędny.

Relaksujący wpływ na napięcie oskrzeli zapewnia unerwienie współczulne (adrenergiczne), a także niedawno odkryty układ „nie-adrenergiczny hamujący”. We wpływie tego ostatniego pośredniczą niektóre neuropeptydy, a także mikrozwoje znajdujące się w mięśniowej ścianie dróg oddechowych; pewna równowaga między tymi wpływami przyczynia się do ustalenia optymalnego światła drzewa tchawiczo-oskrzelowego dla danego natężenia przepływu powietrza.

Rozregulowanie napięcia oskrzeli u ludzi stanowi podstawę skurczu oskrzeli , powodując gwałtowne zmniejszenie drożności dróg oddechowych (niedrożność) i zwiększony opór oddechowy. Układ cholinergiczny nerwu błędnego bierze również udział w regulacji wydzielania śluzu i ruchów rzęsek nabłonka rzęskowego przewodów nosowych, tchawicy i oskrzeli, stymulując w ten sposób transport śluzowo-rzęskowy. - uwolnienie obcych cząstek, które dostały się do dróg oddechowych. Nadmiar śluzu, który jest charakterystyczny dla zapalenia oskrzeli, również powoduje niedrożność i zwiększa opory oddychania.

Elastyczna odporność płuc i tkanek obejmuje: 1) siły sprężystości samej tkanki płucnej; 2) siły sprężystości wywołane napięciem powierzchniowym warstwy cieczy na wewnętrznej powierzchni ścian pęcherzyków płucnych i innych dróg oddechowych.

Włókna kolagenowe i elastyczne wplecione w miąższ płuc tworzą elastyczną przyczepność tkanki płucnej. W zapadniętych płucach włókna te są elastycznie skurczone i skręcone, ale gdy płuca się rozszerzają, rozciągają się i prostują, jednocześnie wydłużając się i rozwijając coraz bardziej elastyczny odrzut. Wielkość sił sprężystości tkanek, które powodują zapadanie się płuc wypełnionych powietrzem, stanowi zaledwie 1/3 całkowitej elastyczności płuc.

Na styku powietrza i cieczy, który cienką warstwą pokrywa nabłonek pęcherzyków płucnych, powstają siły napięcia powierzchniowego. Co więcej, im mniejsza średnica pęcherzyków, tym większa siła napięcia powierzchniowego. Na wewnętrznej powierzchni pęcherzyków płyn ma tendencję do kurczenia się i wyciskania powietrza z pęcherzyków w kierunku oskrzeli, w wyniku czego pęcherzyki zaczynają się zapadać. Gdyby te siły działały bez przeszkód, to dzięki przetokom między poszczególnymi pęcherzykami powietrze z małych pęcherzyków przechodziłoby do dużych, a małe pęcherzyki musiałyby zniknąć. Aby zmniejszyć napięcie powierzchniowe i zachować pęcherzyki w ciele, zachodzi adaptacja czysto biologiczna. To - surfaktanty(środki powierzchniowo czynne) działające jako detergent.

Surfaktant to mieszanina składająca się zasadniczo z fosfolipidów (90-95%), w tym przede wszystkim fosfatydylocholiny (lecytyny). Oprócz tego zawiera cztery białka specyficzne dla surfaktantów, a także niewielką ilość hydratu węgla. Całkowita ilość środka powierzchniowo czynnego w płucach jest bardzo mała. Na 1 m2 powierzchni wyrostka zębodołowego przypada około 50 mm3 środka powierzchniowo czynnego. Grubość jego folii wynosi 3% całkowitej grubości bariery powietrznej. Środek powierzchniowo czynny jest wytwarzany przez komórki nabłonka pęcherzyków płucnych typu II. Warstwa środka powierzchniowo czynnego prawie 10-krotnie zmniejsza napięcie powierzchniowe pęcherzyków. Spadek napięcia powierzchniowego wynika z faktu, że hydrofilowe główki tych cząsteczek silnie wiążą się z cząsteczkami wody, a ich hydrofobowe końce są bardzo słabo przyciągane do siebie i innych cząsteczek w roztworze. Siły odpychające środka powierzchniowo czynnego przeciwdziałają siłom przyciągania cząsteczek wody.

Funkcje środka powierzchniowo czynnego:

1) stabilizacja wielkości pęcherzyków w skrajnych pozycjach - przy wdechu i wydechu

2) rola ochronna: chroni ściany pęcherzyków płucnych przed niszczącym działaniem czynników utleniających, działa bakteriostatycznie, zapewnia odwrotny transport kurzu i drobnoustrojów przez drogi oddechowe, zmniejsza przepuszczalność błony płucnej (zapobieganie obrzękowi płuc).

Surfaktanty zaczynają być syntetyzowane pod koniec okresu wewnątrzmacicznego. Ich obecność ułatwia pierwszy oddech. Podczas porodu przedwczesnego płuca dziecka mogą być nieprzygotowane do oddychania. Niedobór lub defekty środka powierzchniowo czynnego powodują poważną chorobę (zespół niewydolności oddechowej). Napięcie powierzchniowe w płucach tych dzieci jest wysokie, dlatego wiele pęcherzyków płucnych jest w stanie zapadniętym.

pytania testowe

1. Dlaczego zużycie energii na oddychanie zewnętrzne jest nieznaczne?

2. Jakie rodzaje oporu dróg oddechowych są rozróżniane?

3. Co powoduje lepki opór nieelastyczny?

4. Co to jest rozciągliwość, jak ją określić?

5. Od jakich czynników zależy lepko-niesprężysty opór?

6. Co powoduje sprężystość płuc i tkanek?

7. Czym są surfaktanty, jakie pełnią funkcje?

©2015-2018 poisk-ru.ru
Wszelkie prawa należą do ich autorów. Ta strona nie rości sobie praw autorskich, ale zapewnia bezpłatne użytkowanie.
Naruszenie praw autorskich i danych osobowych

Mechanizm oddychania zewnętrznego. Biomechanika wdechu i wydechu.

oddychanie zewnętrzne to wymiana gazów między ciałem a otoczeniem. Odbywa się za pomocą dwóch procesów - oddychania płucnego i oddychania przez skórę.

Oddychanie płucne polega na wymianie gazów pomiędzy powietrzem pęcherzykowym a otoczeniem oraz powietrzem pęcherzykowym a kapilarami. Podczas wymiany gazowej ze środowiskiem zewnętrznym wchodzi powietrze zawierające 21% tlenu i 0,03-0,04% dwutlenku węgla, a wydychane powietrze zawiera 16% tlenu i 4% dwutlenku węgla. Tlen dostaje się do pęcherzyków powietrza z powietrza atmosferycznego, a dwutlenek węgla jest uwalniany w przeciwnym kierunku.

Podczas wymiany z naczyniami włosowatymi krążenia płucnego w powietrzu pęcherzykowym ciśnienie tlenu wynosi 102 mm Hg. Art., a dwutlenek węgla - 40 mm Hg. Art., napięcie we krwi żylnej tlenu - 40 mm Hg. Art., a dwutlenek węgla - 50 mm Hg. Sztuka. W wyniku oddychania zewnętrznego z płuc wypływa krew tętnicza bogata w tlen i uboga w dwutlenek węgla.

Oddychanie zewnętrzne odbywa się w wyniku rytmicznych ruchów trudnej komórki. Cykl oddechowy składa się z faz wdechu i wydechu, pomiędzy którymi nie ma przerwy. W spoczynku u osoby dorosłej częstość oddechów wynosi 16-20 na minutę.

wdychać jest aktywnym procesem. Przy spokojnym oddechu kurczą się zewnętrzne mięśnie międzyżebrowe i międzychrzęstne. Podnoszą żebra, podczas gdy mostek porusza się do przodu. Prowadzi to do zwiększenia wymiarów strzałkowych i czołowych jamy klatki piersiowej. W tym samym czasie mięśnie przepony kurczą się. jego kopuła opada, a narządy jamy brzusznej przesuwają się w dół, na boki i do przodu. Z tego powodu jama klatki piersiowej zwiększa się również w kierunku pionowym.

Po zakończeniu wdechu mięśnie oddechowe rozluźniają się – zaczyna się wydychanie. Spokojny wydech to proces pasywny.

W jej trakcie klatka piersiowa powraca do pierwotnego stanu pod wpływem własnego ciężaru, naciągniętego aparatu więzadłowego i nacisku na przeponę narządów jamy brzusznej. Przy wysiłku fizycznym występują stany patologiczne, którym towarzyszy duszność (gruźlica płuc, astma oskrzelowa itp.), Przymusowe oddychanie. Mięśnie pomocnicze biorą udział w akcie wdechu i wydechu. Przy wymuszonym wdechu dodatkowo kurczą się mięśnie mostkowo-obojczykowo-sutkowe, pochyłe, piersiowe i czworoboczne. Przyczyniają się do dodatkowego uniesienia żeber. Podczas wymuszonego wydechu wewnętrzne mięśnie międzyżebrowe kurczą się, co zwiększa opadanie żeber. Tych. wymuszony wydech jest procesem aktywnym.

Ciśnienie w jamie opłucnej oraz jego pochodzenie i rola w mechanizmie oddychania zewnętrznego. Zmiany ciśnienia w jamie opłucnej w różnych fazach cyklu oddechowego.

Ciśnienie w jamie opłucnej jest zawsze poniżej atmosferycznego - negatywny nacisk.

Wartość podciśnienia w jamie opłucnej:

do końca maksymalnego wydechu - 1-2 mm Hg. Sztuka.,
pod koniec cichego wydechu - 2-3 mm Hg. Sztuka.,
pod koniec spokojnego oddechu - 5-7 mm Hg. Sztuka.,
pod koniec maksymalnego oddechu - 15-20 mm Hg. Sztuka.

Intensywność wzrostu klatki piersiowej jest wyższa niż tkanka płuc. Prowadzi to do zwiększenia objętości jamy opłucnej, a ponieważ jest hermetyczna, ciśnienie staje się ujemne.

Elastyczny odrzut płuc- siła, z jaką tkanka ma tendencję do opadania.

Elastyczny odrzut płuc wynika z :

1) napięcie powierzchniowe filmu cieczy pokrywającego wewnętrzną powierzchnię pęcherzyków płucnych;

2) elastyczność tkanki ścian pęcherzyków płucnych ze względu na obecność w nich włókien elastycznych;

3) ton mięśni oskrzeli.

1. Biomechanika wdechu i wydechu

ZhEL i jego składniki. Metody ich wyznaczania. Powietrze resztkowe.

Funkcjonowanie zewnętrznego aparatu oddechowego można ocenić na podstawie ilości powietrza dostającego się do płuc podczas jednego cyklu oddechowego. Objętość powietrza dostającego się do płuc podczas maksymalnej inhalacji stanowi całkowitą pojemność płuc. Ma około 4,5-6 litrów i składa się z pojemności życiowej płuc i objętości resztkowej.

Pojemność życiowa płuc- ilość powietrza, jaką osoba może wydychać po głębokim wdechu. Jest jednym ze wskaźników rozwoju fizycznego organizmu i jest uważany za patologiczny, jeśli wynosi 70-80% prawidłowej objętości. W ciągu życia ta wartość może się zmienić. Zależy to od wielu przyczyn: wieku, wzrostu, pozycji ciała w przestrzeni, przyjmowanych pokarmów, aktywności fizycznej, obecności lub braku ciąży.

Pojemność życiowa płuc składa się z objętości oddechowej i rezerwowej. Objętość oddechowa to ilość powietrza, którą osoba wdycha i wydycha w spoczynku. Jego wartość to 0,3-0,7 litra. Utrzymuje na określonym poziomie ciśnienie parcjalne tlenu i dwutlenku węgla w powietrzu pęcherzykowym. Objętość wdechowa to ilość powietrza, która może być dodatkowo wdychana przez osobę po normalnym wdechu. Z reguły jest to 1,5-2,0 litra. Charakteryzuje zdolność tkanki płucnej do dodatkowego rozciągania. Wydechowa objętość rezerwowa to ilość powietrza, która może zostać wydychana po normalnym wydechu.

Objętość zalegająca- stała objętość powietrza w płucach nawet po maksymalnym wydechu. To około 1,0-1,5 litra.

Ważną cechą cyklu oddechowego jest częstotliwość ruchów oddechowych na minutę. Zwykle jest to 16-20 ruchów na minutę. Czas trwania cyklu oddechowego oblicza się dzieląc 60 s przez wartość częstości oddechów.

Czasy wejścia i wygaśnięcia można określić na podstawie spirogramu.

Objętość płuc:

1. Objętość oddechowa (TO) = 500 ml

2. Objętość rezerwy wdechowej (RIV) = 1500-2500 ml

3. Wydechowa objętość rezerwowa (ERV) = 1000 ml

4. Pozostała objętość (RO) = 1000 -1500 ml

Pojemność płuc:

- całkowita pojemność płuc (TLC) \u003d (1 + 2 + 3 + 4) \u003d 4-6 litrów

- pojemność życiowa płuc (VC) \u003d (1 + 2 + 3) \u003d 3,5-5 litrów

- funkcjonalna pojemność resztkowa płuc (FRC) \u003d (3 + 4) \u003d 2-3 litry

- pojemność wdechowa (EV) \u003d (1 + 2) \u003d 2-3 litry

Objętość minutowa wentylacji płuc i jej zmiany pod różnymi obciążeniami, metody jej wyznaczania. „Szkodliwa przestrzeń” i skuteczna wentylacja płuc. Dlaczego rzadkie i głębokie oddychanie jest bardziej efektywne.

Objętość minutowa- ilość powietrza wymienianego z otoczeniem podczas spokojnego oddychania. Jest określany jako iloczyn objętości oddechowej i częstości oddechów i wynosi 6-8 litrów.

Jego wartość wynosi średnio 500 ml, częstość oddechów na minutę wynosi 12-16, a zatem minimalna objętość oddechowa wynosi średnio 6-8 litrów.

Jednak nie całe powietrze dostające się do układu oddechowego bierze udział w wymianie gazowej. Część powietrza wypełnia drogi oddechowe (krtań, tchawica, oskrzela, oskrzeliki) i nie dociera do pęcherzyków płucnych, ponieważ jako pierwsza opuszcza ciało podczas wydechu.

To powietrze nazywa się powietrze szkodliwej przestrzeni. Jego objętość wynosi średnio 140-150 ml. W związku z tym wprowadzono koncepcję efektywnej wentylacji płuc. Jest to ilość powietrza na minutę, która bierze udział w wymianie gazowej. Skuteczna wentylacja płucna przy tej samej minimalnej objętości oddechowej może być różna. Tak więc im większa objętość oddechowa, tym mniejsza względna objętość powietrza w szkodliwej przestrzeni. Dlatego rzadkie i głębokie oddychanie jest bardziej skuteczne w zaopatrywaniu organizmu w tlen, ponieważ zwiększa się wentylacja pęcherzyków płucnych.

Oddychanie, jego główne etapy. Mechanizmy oddychania zewnętrznego. Biomechanika wdechu i wydechu.

Oddychanie to złożony, ciągły proces, w wyniku którego skład gazowy krwi jest stale aktualizowany.

W procesie oddychania wyróżnia się trzy ogniwa: oddychanie zewnętrzne czyli płucne, transport gazów przez krew oraz oddychanie wewnętrzne czyli tkankowe.

Oddychanie to zespół procesów fizjologicznych, które zapewniają ciągłe dostarczanie tlenu do tkanek, jego wykorzystanie w reakcjach oksydacyjnych, a także usuwanie z organizmu dwutlenku węgla i częściowo wody powstałej podczas przemiany materii. Układ oddechowy obejmuje jamę nosową, krtań, oskrzela i płuca. Oddychanie składa się z następujących głównych kroków:

oddychanie zewnętrzne, które zapewnia wymianę gazową między płucami a środowiskiem zewnętrznym;

wymiana gazowa między powietrzem pęcherzykowym a krwią żylną płynącą do płuc;

transport gazów przez krew; wymiana gazowa między krwią tętniczą a tkankami;

oddychanie tkanek.

Oddychanie zewnętrzne to wymiana gazów między ciałem a otaczającym powietrzem atmosferycznym. Odbywa się to w dwóch etapach - wymiany gazów między powietrzem atmosferycznym i pęcherzykowym oraz wymiany gazowej między krwią naczyń włosowatych płuc a powietrzem pęcherzykowym.

Aparat oddechowy obejmuje drogi oddechowe, płuca, opłucną, klatkę piersiową i mięśnie oraz przeponę. Główną funkcją zewnętrznego aparatu oddechowego jest dostarczanie organizmowi tlenu i uwalnianie go z nadmiaru dwutlenku węgla. Stan funkcjonalny zewnętrznego aparatu oddechowego można ocenić na podstawie rytmu, głębokości, częstotliwości oddychania, wartości objętości płuc, wskaźników poboru tlenu i uwalniania dwutlenku węgla itp.

Transport gazów odbywa się przez krew. Świadczy o tym różnica ciśnień parcjalnych (napięcia) gazów na ich drodze: tlen z płuc do tkanek, dwutlenek węgla z komórek do płuc.

Oddychanie wewnętrzne lub tkankowe można również podzielić na dwa etapy. Pierwszym etapem jest wymiana gazów między krwią a tkankami. Drugi to zużycie tlenu przez komórki i uwalnianie przez nie dwutlenku węgla (oddychanie komórkowe).

Wdech i wydech

Wdychanie rozpoczyna się od skurczu mięśni oddechowych (oddechowych).

Mięśnie, których skurcz prowadzi do zwiększenia objętości klatki piersiowej, nazywane są wdechowymi, a mięśnie, których skurcz prowadzi do zmniejszenia objętości klatki piersiowej, nazywane są wydechowymi. Głównym mięśniem wdechowym jest mięsień przepony. Skurcz mięśnia przepony prowadzi do tego, że jego kopuła spłaszcza się, narządy wewnętrzne są spychane w dół, co prowadzi do zwiększenia objętości klatki piersiowej w kierunku pionowym. Skurcz zewnętrznych mięśni międzyżebrowych i międzychrzęstnych prowadzi do zwiększenia objętości klatki piersiowej w kierunku strzałkowym i czołowym.

Płuca pokryte są błoną surowiczą - opłucną, składającą się z płatów trzewnych i ciemieniowych. Warstwa ciemieniowa jest połączona z klatką piersiową, a warstwa trzewna jest połączona z tkanką płucną. Wraz ze wzrostem objętości klatki piersiowej, w wyniku skurczu mięśni wdechowych, płat ciemieniowy będzie podążał za klatką piersiową. W wyniku pojawienia się sił adhezyjnych między płatami opłucnej, płat trzewny będzie podążał za ciemieniową, a za nimi za płucami. Prowadzi to do wzrostu podciśnienia w jamie opłucnej i wzrostu objętości płuc, któremu towarzyszy spadek ciśnienia w nich, staje się ono niższe niż ciśnienie atmosferyczne i do płuc zaczyna napływać powietrze - następuje wdech.

Pomiędzy warstwami trzewnymi i ciemieniowymi opłucnej znajduje się szczelinowa przestrzeń zwana jamą opłucnową. Ciśnienie w jamie opłucnej jest zawsze niższe niż ciśnienie atmosferyczne, nazywa się to podciśnieniem. Wartość podciśnienia w jamie opłucnej wynosi: do końca maksymalnego wydechu – 1-2 mm Hg. Art., pod koniec cichego wydechu - 2-3 mm Hg. Art., pod koniec spokojnego oddechu -5-7 mm Hg. Art., pod koniec maksymalnego oddechu - 15-20 mm Hg. Sztuka.

Podciśnienie w jamie opłucnej spowodowane jest tak zwanym elastycznym odrzutem płuc - siłą, z jaką płuca stale dążą do zmniejszenia swojej objętości. Elastyczny odrzut płuc wynika z dwóch powodów:

Obecność w ścianie pęcherzyków płucnych dużej liczby włókien elastycznych;

Napięcie powierzchniowe filmu cieczy, który pokrywa wewnętrzną powierzchnię ścian pęcherzyków płucnych.

Substancja, która pokrywa wewnętrzną powierzchnię pęcherzyków, nazywana jest środkiem powierzchniowo czynnym.

Biomechanika wydechu

Środek powierzchniowo czynny ma niskie napięcie powierzchniowe i stabilizuje stan pęcherzyków, mianowicie podczas wdechu chroni pęcherzyki przed nadmiernym rozciąganiem (cząsteczki środka powierzchniowo czynnego znajdują się daleko od siebie, czemu towarzyszy wzrost napięcia powierzchniowego) oraz podczas wydechu, od upadku (cząsteczki środka powierzchniowo czynnego znajdują się blisko siebie) do siebie, czemu towarzyszy spadek napięcia powierzchniowego).

Wartość podciśnienia w jamie opłucnej w akcie wdechu objawia się, gdy do jamy opłucnej dostaje się powietrze, czyli odma opłucnowa. Jeśli niewielka ilość powietrza dostanie się do jamy opłucnej, płuca częściowo zapadają się, ale ich wentylacja trwa. Ten stan nazywa się zamkniętą odmą opłucnową. Po chwili powietrze z jamy opłucnej zostaje zassane, a płuca rozszerzają się.

W przypadku naruszenia szczelności jamy opłucnej, na przykład z penetrującymi ranami klatki piersiowej lub pęknięciem tkanki płucnej w wyniku jej porażki przez jakąś chorobę, jama opłucnej komunikuje się z atmosferą i ciśnieniem w niej staje się równe ciśnieniu atmosferycznemu, płuca całkowicie zapadają się, ich wentylacja ustaje. Ta odma opłucnowa nazywana jest otwartą. Otwarta obustronna odma opłucnowa jest niezgodna z życiem.

Częściowo sztuczna zamknięta odma opłucnowa (wprowadzenie pewnej ilości powietrza do jamy opłucnej za pomocą igły) jest stosowana w celach terapeutycznych, na przykład w gruźlicy, częściowe zapadnięcie się chorego płuca przyczynia się do gojenia patologicznych jam (jam).

Przy głębokim oddychaniu w czynności wdechu uczestniczy szereg pomocniczych mięśni oddechowych, do których należą: mięśnie szyi, klatki piersiowej, pleców. Skurcz tych mięśni powoduje ruch żeber, co wspomaga mięśnie wdechowe.

Podczas spokojnego oddychania wdech jest aktywny, a wydech pasywny. Siły spokojnego wydechu:

Siła grawitacji klatki piersiowej;

Elastyczna przyczepność płuc;

Ciśnienie narządów jamy brzusznej;

Elastyczny ciąg chrząstek żebrowych skręconych podczas inhalacji.

Aktywny wydech obejmuje mięśnie międzyżebrowe wewnętrzne, mięsień zębaty tylny dolny oraz mięśnie brzucha.

Biomechanika oddychania. Biomechanika inspiracji.

Nazwa parametru	Oznaczający
Temat artykułu:	Biomechanika oddychania. Biomechanika inspiracji.
Rubryka (kategoria tematyczna)	Medycyna

Ryż. 10.1. Wpływ skurczu mięśnia przeponowego na objętość klatki piersiowej. Skurcz mięśnia przeponowego podczas wdechu (linia przerywana) powoduje, że przepona opada, a narządy jamy brzusznej poruszają się w dół i do przodu. W rezultacie zwiększa się objętość jamy klatki piersiowej.

Powiększenie klatki piersiowej podczas inhalacji powstaje w wyniku skurczu mięśni wdechowych: przepony i zewnętrznych mięśni międzyżebrowych. Głównym mięśniem oddechowym jest przepona, która znajduje się w dolnej jednej trzeciej klatki piersiowej i oddziela klatkę piersiową od jamy brzusznej. Kiedy mięsień przeponowy kurczy się, przepona przesuwa się w dół i przemieszcza narządy jamy brzusznej w dół i do przodu, zwiększając objętość klatki piersiowej głównie w pionie (ryc. 10.1).

Powiększenie klatki piersiowej podczas inhalacji promuje skurcz zewnętrznych mięśni międzyżebrowych, które unoszą klatkę piersiową, zwiększając objętość jamy klatki piersiowej. Ten efekt skurczu zewnętrznych mięśni międzyżebrowych wynika z osobliwości przyczepienia włókien mięśniowych do żeber - włókna przechodzą od góry do dołu i od tyłu do przodu (ryc. 10.2). Przy podobnym kierunku włókien mięśniowych zewnętrznych mięśni międzyżebrowych, ich skurcz obraca każde żebro wokół osi przechodzącej przez punkty przegubowe głowy żebra z ciałem i procesem poprzecznym kręgu. W wyniku tego ruchu każdy leżący poniżej łuk żebrowy unosi się bardziej niż wyższy opada. Jednoczesny ruch w górę wszystkich łuków żebrowych prowadzi do tego, że mostek unosi się do góry i do przodu, a objętość klatki piersiowej zwiększa się w płaszczyźnie strzałkowej i czołowej. Skurcz zewnętrznych mięśni międzyżebrowych nie tylko zwiększa objętość jamy klatki piersiowej, ale także zapobiega jej obniżeniu. Na przykład u dzieci z słabo rozwiniętymi mięśniami międzyżebrowymi klatka piersiowa zmniejsza się podczas skurczu przepony (ruch paradoksalny).

Ryż. 10.2. Kierunek włókien zewnętrznych mięśni międzyżebrowych i wzrost objętości klatki piersiowej podczas wdechu. a - skurcz zewnętrznych mięśni międzyżebrowych podczas wdechu podnosi dolne żebro bardziej niż obniża górne żebro w dół. W rezultacie łuki żebrowe podnoszą się i zwiększają (b) objętość klatki piersiowej w płaszczyźnie strzałkowej i czołowej.

Z głębokim wdechem biomechanizm wdechowy Z reguły zaangażowane są pomocnicze mięśnie oddechowe - mięsień mostkowo-obojczykowo-sutkowy i przedni pochyły, a ich skurcz dodatkowo zwiększa objętość klatki piersiowej. W szczególności mięśnie pochyłe unoszą dwa górne żebra, podczas gdy mięśnie mostkowo-obojczykowo-sutkowe unoszą mostek. Wdychanie jest procesem aktywnym i wymaga wydatkowania energii podczas skurczu mięśni wdechowych, która jest wydatkowana na pokonanie oporu elastycznego wobec sztywnych tkanek klatki piersiowej, oporu elastycznego łatwo rozciągliwej tkanki płucnej, oporu aerodynamicznego dróg oddechowych do przepływu powietrza, a także do zwiększenia ciśnienia w jamie brzusznej i wynikającego z tego przemieszczenia narządów jamy brzusznej w dół.

Wydech w spoczynku u ludzi odbywa się to biernie pod działaniem elastycznego odrzutu płuc, co przywraca objętość płuc do pierwotnej wartości. Jednak podczas głębokiego oddychania, a także podczas kaszlu i kichania wydech musi być aktywny, a zmniejszenie objętości klatki piersiowej następuje z powodu skurczu wewnętrznych mięśni międzyżebrowych i mięśni brzucha. Włókna mięśniowe wewnętrznych mięśni międzyżebrowych poruszają się względem ich punktów przyczepienia do żeber od dołu do góry i od tyłu do przodu. Kiedy się kurczą, żebra obracają się wokół osi przechodzącej przez punkty ich połączenia z kręgiem, a każdy górny łuk żebrowy opada bardziej niż dolny unosi się. W rezultacie wszystkie łuki żebrowe wraz z mostkiem opadają w dół, zmniejszając objętość klatki piersiowej w płaszczyźnie strzałkowej i czołowej.

Kiedy osoba oddycha głęboko, skurcze mięśni brzucha w faza wydechu zwiększa ciśnienie w jamie brzusznej, co przyczynia się do przesunięcia kopuły przepony ku górze oraz zmniejsza objętość klatki piersiowej w kierunku pionowym.

Skurcz mięśni oddechowych klatki piersiowej i przepony podczas wdechu powoduje wzrost pojemności płuc, a kiedy rozluźniają się podczas wydechu, płuca zapadają się do swojej pierwotnej objętości. Objętość płuc, zarówno podczas wdechu, jak i wydechu, zmienia się biernie, ponieważ płuca ze względu na ich dużą elastyczność i rozciągliwość podążają za zmianami objętości klatki piersiowej wywołanymi skurczem mięśni oddechowych. Stanowisko to ilustruje następujący model strony biernej wzrost pojemności płuc(rys. 10.3). W tym modelu płuca są traktowane jako elastyczny balonik umieszczony wewnątrz pojemnika wykonanego ze sztywnych ścianek i elastycznej przepony. Przestrzeń pomiędzy elastycznym balonem a ścianami kontenera jest hermetyczna. Model ten pozwala na zmianę ciśnienia wewnątrz zbiornika podczas ruchu w dół elastycznej membrany. Wraz ze wzrostem objętości pojemnika, spowodowanym ruchem w dół elastycznej membrany, ciśnienie wewnątrz pojemnika, czyli na zewnątrz pojemnika, staje się niższe od ciśnienia atmosferycznego zgodnie z prawem gazu doskonałego. Balon napełnia się, gdy ciśnienie w nim (atmosferyczne) staje się wyższe niż ciśnienie w pojemniku wokół balonu.

Ryż. 10.3. Schemat modelu demonstrującego bierne napełnienie płuc przy obniżeniu przepony. Gdy membrana jest opuszczona, ciśnienie powietrza wewnątrz pojemnika staje się niższe niż ciśnienie atmosferyczne, co powoduje napełnienie elastycznego balonika. P - ciśnienie atmosferyczne.

Przyłączony do ludzkich płuc, które całkowicie wypełniają objętość jamy klatki piersiowej, ich powierzchnia i wewnętrzna powierzchnia klatki piersiowej pokryte są błoną opłucnową. Błona opłucnowa powierzchni płuc (opłucna trzewna) nie styka się fizycznie z błoną opłucnową pokrywającą ścianę klatki piersiowej (opłucna ciemieniowa), ponieważ pomiędzy tymi błonami znajduje się przestrzeń opłucnowa(synonim - przestrzeń wewnątrzopłucnowa), wypełniony cienką warstwą płynu - płyn opłucnowy. Płyn ten nawilża powierzchnię płatów płuc i sprzyja ich wzajemnemu przesuwaniu się podczas napełniania płuc, a także ułatwia tarcie między opłucną ciemieniową i trzewną. Płyn jest nieściśliwy, a jego objętość nie zwiększa się wraz ze spadkiem ciśnienia. jama opłucnowa. Z tego powodu wysoce elastyczne płuca dokładnie powtarzają zmianę objętości klatki piersiowej podczas wdechu. Oskrzela, naczynia krwionośne, nerwy i naczynia limfatyczne tworzą rdzeń płuca, za pomocą którego płuca są umocowane w śródpiersiu. Mechaniczne właściwości tych tkanek determinują główny stopień wysiłku, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ muszą rozwijać mięśnie oddechowe podczas skurczu, aby spowodować wzrost pojemności płuc. W normalnych warunkach sprężysty ruch płuc powoduje powstawanie nieznacznego podciśnienia w cienkiej warstwie płynu w przestrzeni śródopłucnowej w stosunku do ciśnienia atmosferycznego. Ujemne ciśnienie śródopłucnowe zmienia się w zależności od faz cyklu oddechowego od -5 (wydech) do -10 cm aq. Sztuka. (wdech) poniżej ciśnienia atmosferycznego (rys. 10.4). Ujemne ciśnienie śródopłucnowe może powodować zmniejszenie (zapadnięcie się) objętości jamy klatki piersiowej, czemu tkanki klatki piersiowej przeciwdziałają swoją niezwykle sztywną strukturą. Przepona w porównaniu z klatką piersiową jest bardziej elastyczna, a jej kopuła unosi się pod wpływem gradientu ciśnienia panującego między jamą opłucnową a jamą brzuszną.

W stanie, w którym płuca nie rozszerzają się i nie zapadają (zatrzymują się odpowiednio po wdechu lub wydechu), w drogach oddechowych nie ma przepływu powietrza, a ciśnienie w pęcherzykach jest równe ciśnieniu atmosferycznemu. W takim przypadku gradient między ciśnieniem atmosferycznym a śródopłucnowym dokładnie zrównoważy ciśnienie wywołane elastycznym odrzutem płuc (patrz ryc. 10.4). W tych warunkach wartość ciśnienia śródopłucnowego jest równa różnicy między ciśnieniem w drogach oddechowych a ciśnieniem wytworzonym przez sprężysty ruch płuc. Z tego powodu im bardziej rozciągnięte są płuca, tym silniejszy będzie ich odrzut elastyczny i tym bardziej ujemna w stosunku do ciśnienia atmosferycznego jest wartość ciśnienia śródopłucnowego. Dzieje się tak podczas wdechu, kiedy przepona opada, a elastyczne cofanie się płuc przeciwdziała napełnieniu płuc, a ciśnienie wewnątrzopłucnowe staje się bardziej ujemne. Podczas wdechu to podciśnienie przepycha powietrze przez drogi oddechowe w kierunku pęcherzyków płucnych, pokonując opór dróg oddechowych. W rezultacie powietrze przedostaje się ze środowiska zewnętrznego do pęcherzyków płucnych.

Ryż. 10.4. Ciśnienie w pęcherzykach płucnych i ciśnienie wewnątrzopłucnowe podczas fazy wdechowej i wydechowej cyklu oddechowego. Przy braku przepływu powietrza w drogach oddechowych, ciśnienie w nich jest równe ciśnieniu atmosferycznemu (A), a sprężysty ciąg płuc wytwarza ciśnienie E w jamach pęcherzykowych do -10 cm aq. Art., ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ pomaga przezwyciężyć opory przepływu powietrza w drogach oddechowych, a powietrze przemieszcza się ze środowiska zewnętrznego do pęcherzyków płucnych. Wartość ciśnienia śródopłucnowego wynika z różnicy ciśnień A - R - E. Podczas wydechu przepona rozluźnia się i ciśnienie śródopłucnowe staje się mniej ujemne w stosunku do ciśnienia atmosferycznego (-5 cm słupa wody). Pęcherzyki płucne ze względu na swoją elastyczność zmniejszają swoją średnicę, wzrasta w nich ciśnienie E. Gradient ciśnienia między pęcherzykami a środowiskiem zewnętrznym przyczynia się do usuwania powietrza z pęcherzyków przez drogi oddechowe do środowiska zewnętrznego. Wartość ciśnienia śródopłucnowego jest określona przez sumę A + R minus ciśnienie wewnątrz pęcherzyków, tj. A + R - E. A to ciśnienie atmosferyczne, E to ciśnienie w pęcherzykach spowodowane sprężystym odrzutem płuc, R to ciśnienie, które pokonuje opór przepływu powietrza w drogach oddechowych, P - ciśnienie wewnątrzopłucnowe.

Podczas wydechu przepona rozluźnia się, a ciśnienie wewnątrzopłucnowe staje się mniej ujemne. W tych warunkach pęcherzyki, ze względu na dużą elastyczność ich ścian, zaczynają się zmniejszać i wypychać powietrze z płuc przez drogi oddechowe. Opór dróg oddechowych na przepływ powietrza utrzymuje nadciśnienie w pęcherzykach płucnych i zapobiega ich szybkiemu zapadaniu się. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, w spokojnym stanie podczas wydechu, przepływ powietrza w drogach oddechowych wynika tylko z elastycznego cofania się płuc.

Odma płucna. Jeśli powietrze dostanie się do przestrzeni wewnątrzopłucnowej, na przykład przez otwór rany, następuje zapaść w płucach, klatka piersiowa nieznacznie zwiększa swoją objętość, a przepona opada, gdy tylko ciśnienie wewnątrzopłucnowe zrówna się z ciśnieniem atmosferycznym. Ten stan nazywa się odmą opłucnową, w której płuca tracą zdolność nadążania za zmianą. objętość jamy klatki piersiowej podczas ruchów oddechowych. Ponadto podczas wdechu powietrze dostaje się do jamy klatki piersiowej przez otwór rany i wychodzi podczas wydechu bez zmiany objętości płuc podczas ruchów oddechowych, co uniemożliwia wymianę gazową między środowiskiem zewnętrznym a ciałem.

Proces oddychania zewnętrznego ze względu na zmiany objętości powietrza w płucach podczas fazy wdechowej i wydechowej cyklu oddechowego. Przy spokojnym oddychaniu stosunek czasu trwania wdechu do wydechu w cyklu oddechowym wynosi średnio 1:1,3. Oddychanie zewnętrzne człowieka charakteryzuje się częstotliwością i głębokością ruchów oddechowych. Częstość oddechów osoba jest mierzona liczbą cykli oddechowych przez 1 minutę, a jej wartość w spoczynku u osoby dorosłej waha się od 12 do 20 w ciągu 1 minuty. Ten wskaźnik oddychania zewnętrznego wzrasta podczas pracy fizycznej, wzrostu temperatury otoczenia, a także zmienia się wraz z wiekiem. Na przykład u noworodków częstość oddechów wynosi 60-70 na 1 min, a u osób w wieku 25-30 lat średnio 16 na 1 min. Głębokość oddychania zależy od objętości wdychanego i wydychanego powietrza podczas jednego cyklu oddechowego. Iloczyn częstotliwości ruchów oddechowych przez ich głębokość charakteryzuje główną wartość oddychania zewnętrznego - wentylacja płuc. Ilościową miarą wentylacji płuc jest minimalna objętość oddychania - jest to objętość powietrza, którą osoba wdycha i wydycha w ciągu 1 minuty. Wartość minimalnej objętości oddechowej osoby w spoczynku waha się w granicach 6-8 litrów. Podczas pracy fizycznej u człowieka minimalna objętość oddechu może wzrosnąć 7-10 razy.

Ryż. 10.5. Objętości i pojemności powietrza w płucach oraz krzywa (spirogram) zmian objętości powietrza w płucach podczas spokojnego oddychania, głębokiego wdechu i wydechu. FRC - funkcjonalna pojemność resztkowa.

objętości powietrza w płucach. W fizjologia oddechowa przyjęto ujednoliconą nomenklaturę objętości płuc u ludzi, która wypełnia płuca spokojnym i głębokim oddychaniem w fazie wdechu i wydechu cyklu oddechowego (ryc. 10.5). Objętość płuc wdychana lub wydychana przez osobę podczas spokojnego oddychania jest powszechnie nazywana objętość oddechowa. Jego wartość podczas spokojnego oddychania wynosi średnio 500 ml. Maksymalna ilość powietrza ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ, którą osoba może wdychać powyżej objętości oddechowej, nazywa się objętość rezerwy wdechowej(średnio 3000 ml). Maksymalna ilość powietrza ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ, jaką osoba może wydychać po spokojnym wydechu, potocznie nazywana jest rezerwową objętością wydechową (średnia 1100 ml). Ostatecznie ilość powietrza ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ pozostaje w płucach po maksymalnym wydechu nazywana jest objętością resztkową, jej wartość wynosi około 1200 ml.

Suma dwóch lub więcej objętości płuc nazywa się pojemność płuc. Objętość powietrza w ludzkich płucach charakteryzuje się wdechową pojemnością płuc, życiową pojemnością płuc i czynnościową resztkową pojemnością płuc. Pojemność wdechowa (3500 ml) to suma objętości oddechowej i rezerwowej objętości wdechowej. Pojemność życiowa płuc(4600 ml) obejmuje objętość oddechową oraz rezerwowe objętości wdechowe i wydechowe. Funkcjonalna resztkowa pojemność płuc(1600 ml) to suma wydechowej objętości rezerwowej i zalegającej objętości płuc. Suma pojemność płuc oraz objętość zalegająca Zwyczajowo nazywa się całkowitą pojemność płuc, której wartość u ludzi wynosi średnio 5700 ml.

Podczas wdechu ludzkie płuca ze względu na skurcz przepony i zewnętrznych mięśni międzyżebrowych zaczynają zwiększać swoją objętość od poziomu, a jej wartość podczas spokojnego oddychania jest objętość oddechowa, a przy głębokim oddychaniu – osiąga różne wartości objętość rezerwowa oddech. Podczas wydechu objętość płuc powraca do początkowego poziomu funkcjonalnego pojemność resztkowa biernie, dzięki elastycznemu odrzutowi płuc. Jeśli powietrze zaczyna wchodzić do objętości wydychanego powietrza funkcjonalna pojemność resztkowa, który ma miejsce podczas głębokiego oddychania, a także podczas kaszlu lub kichania, wydech odbywa się poprzez napinanie mięśni ściany brzucha. W takim przypadku wartość ciśnienia śródopłucnowego z reguły staje się wyższa od ciśnienia atmosferycznego, co powoduje największą prędkość przepływu powietrza w drogach oddechowych.

Podczas wdechu zapobiega się zwiększeniu objętości jamy klatki piersiowej elastyczny odrzut płuc, ruch sztywnej klatki piersiowej, narządów jamy brzusznej i wreszcie opór dróg oddechowych na ruch powietrza w kierunku pęcherzyków płucnych. Pierwszy czynnik, czyli elastyczne cofanie się płuc, w największym stopniu zapobiega zwiększeniu objętości płuc podczas wdechu.

Biomechanika oddychania. Biomechanika inspiracji. - koncepcja i rodzaje. Klasyfikacja i cechy kategorii „Biomechanika oddychania. Biomechanika inspiracji”. 2017, 2018.

Etapy oddychania:

1) oddychanie zewnętrzne - wymiana O 2 i CO 2 między środowiskiem zewnętrznym a krwią naczyń włosowatych płuc:

- "wentylacja płucna" - wymiana gazowa między środowiskiem zewnętrznym a pęcherzykami płucnymi;

Wymiana gazowa między powietrzem pęcherzykowym a krwią naczyń włosowatych płuc.

2) transport O 2 i CO 2 przez krew.

3) oddychanie tkankowe.

4) wewnątrzkomórkowy (mitochondrialny).

Aparatura do oddychania zewnętrznego:

Drogi oddechowe i pęcherzyki płucne;

Rama mięśniowo-szkieletowa klatki piersiowej i jamy opłucnej;

Mały krąg krążenia krwi;

Aparat neurohumoralny.

Strefy oddechowe:

1) strefa przewodząca (1-16) - wypełniona powietrzem nieuczestniczącym w wymianie gazowej,

2) strefa tranzytowa (17-21) - zapewnia transport O2,

3) strefa oddechowa (22-23) - wymiana gazowa.

Objętość przestrzeni martwej (anatomicznej i pęcherzykowej) - powietrze w strefach 1 i 2. funkcje: oczyszczanie, grzanie lub chłodzenie, nawilżanie powietrza atmosferycznego.

W zdrowym płucu niektóre pęcherzyki przywierzchołkowe są normalnie wentylowane, ale częściowo lub całkowicie nie są ukrwione - martwa przestrzeń pęcherzykowa. W fizjologii. konw. mogą pojawić się w przypadku obniżenia IOC, ciśnienia krwi w naczyniach płuc, a w Pat. stany - z anemią, zatorowością płucną. W takich obszarach płuc nie dochodzi do wymiany gazowej.

Biomechanika wdechu i wydechu:

2 biomechanizmy: - podnoszenie i opuszczanie żeber; - ruch przepony.

mięśnie wdechowe: przeponowy, międzyżebrowy zewnętrzny, (+ czworoboczny, pochyły przedni i mostkowo-obojczykowo-sutkowy)

mięśnie wydechowe: wewn. międzyżebrowe, mięśnie brzucha.

Ruchy żeber. Podczas inhalacji górna klatka piersiowa rozszerza się w kierunku przednio-tylnym, dolna - w kierunkach bocznych. Kurczenie, zewnętrzne mięśnie międzyżebrowe i międzychrzęstne unoszą żebra podczas fazy wdechu, przeciwnie, podczas fazy wydechu żebra opadają w wyniku aktywności wewnętrznych mięśni międzyżebrowych.

Ruchy membrany. Przepona ma kształt kopuły skierowanej do klatki piersiowej. Podczas spokojnego oddechu kopuła przepony opada o 1,5-2,0 cm.

Ciśnienie przezpłucne, elastyczne cofanie się płuc:

Zmiana ciśnienia pęcherzykowego podczas wdechu i wydechu powoduje ruch powietrza ze środowiska zewnętrznego do pęcherzyków i z powrotem. Przy wdechu zwiększa się objętość płuc. Spada w nich ciśnienie pęcherzykowe, w wyniku czego do płuc dostaje się powietrze ze środowiska zewnętrznego. Wręcz przeciwnie, przy wydechu zmniejsza się objętość płuc, wzrasta ciśnienie pęcherzykowe, w wyniku czego powietrze pęcherzykowe ucieka do środowiska zewnętrznego.

ciśnienie wewnątrzopłucnowe- ucisk w hermetycznie zamkniętej jamie opłucnej między opłucną trzewną a ciemieniową. Ciśnienie śródopłucnowe powstaje w wyniku interakcji klatki piersiowej z tkanką płucną dzięki ich elastycznemu rozciąganiu. Jednocześnie elastyczny ruch płuc powoduje wysiłek, który zawsze ma na celu zmniejszenie objętości klatki piersiowej.

Podczas spokojnego oddychania ciśnienie wewnątrzopłucnowe jest poniżej atm. podczas wdechu - -6 mm Hg, podczas wydechu - -3 mm Hg.

Różnica między ciśnieniem pęcherzykowym i wewnątrzopłucnowym nazywana jest ciśnieniem przezpłucnym. Wartość i stosunek z atm. ciśnienie przezpłucne jest ostatecznie głównym czynnikiem powodującym ruch powietrza w drogach oddechowych płuc.

Ciśnienie transpulmne na końcu szprychy. wdech - 4 mm Hg, wydech - 2 mm Hg.

Parametry wentylacji płuc:

Minutowa objętość oddechowa (MOD)- ilość powietrza, która przechodzi przez płuca w ciągu 1 minuty. MOD \u003d DO * BH \u003d 8l.

Minutowa wentylacja pęcherzykowa płuc (MAVL = (DO – objętość martwej przestrzeni) * BH).

Maksymalna wentylacja- objętość powietrza, która przechodzi przez płuca w ciągu 1 minuty podczas maksymalnej częstotliwości i głębokości ruchów oddechowych.

Objętość płuc:

Objętość oddechowa (TO) to objętość powietrza wdychanego i wydychanego przez osobę podczas spokojnego oddychania. 300-800ml.

Wdechowa objętość rezerwowa (RIV)- max. objętość powietrza, którą osoba może wdychać po spokojnym oddechu. Rovd \u003d 1,5-1,8 litra.

Objętość rezerwy wydechowej (ERV)- max. ilość powietrza, jaką osoba może dodatkowo wydychać z poziomu cichego wydechu. ROvyd=1,0-1,4 l.

Pozostała objętość (RO)- objętość powietrza, która pozostaje w płucach po maksymalnym wydechu. OO \u003d 1,0-1,5 l.

pojemność płuc:

Pojemność życiowa (VC) to maksymalna objętość powietrza, która może zostać wydychana po max. oddech. YEL=DO+ROVD+ROVd.

U mężczyzn = 3,5-5,0 litrów lub więcej. Kobiety = 3,0-4,0 litry.

Pojemność wdechowa (Evd)=DO+ROvd. Evd \u003d 2,0-2,3 litra.

-Funkcjonalna pojemność resztkowa (FRC)- objętość powietrza w płucach po cichym wydechu. FOE \u003d ROvyd + OO \u003d 1800-2500 ml.

-Całkowita pojemność płuc (TLC)- objętość powietrza w płucach pod koniec pełnego oddechu. OEL \u003d OO + VC, OEL \u003d FOE + Evd. u mężczyzn = 6l, u kobiet = 5l.

Metody badania wentylacji płuc:

Pomiar objętości i pojemności płuc ma znaczenie kliniczne w badaniu czynności płuc u osób zdrowych oraz w diagnostyce chorób płuc u ludzi. Pomiar objętości i pojemności płuc wykonuje się najczęściej za pomocą spirometrii, pneumotachometrii z integracją wskaźników, spirografii.

oddychanie zewnętrzne to wymiana gazów między ciałem a otoczeniem. Odbywa się za pomocą dwóch procesów - oddychania płucnego i oddychania przez skórę.

Po zakończeniu wdechu mięśnie oddechowe rozluźniają się - wydychanie. Spokojny wydech to proces pasywny. W jej trakcie klatka piersiowa powraca do pierwotnego stanu pod wpływem własnego ciężaru, naciągniętego aparatu więzadłowego i nacisku na przeponę narządów jamy brzusznej. Przy wysiłku fizycznym występują stany patologiczne, którym towarzyszy duszność (gruźlica płuc, astma oskrzelowa itp.), Przymusowe oddychanie. Mięśnie pomocnicze biorą udział w akcie wdechu i wydechu. Przy wymuszonym wdechu dodatkowo kurczą się mięśnie mostkowo-obojczykowo-sutkowe, pochyłe, piersiowe i czworoboczne. Przyczyniają się do dodatkowego uniesienia żeber. Podczas wymuszonego wydechu wewnętrzne mięśnie międzyżebrowe kurczą się, co zwiększa opadanie żeber. Tych. wymuszony wydech jest procesem aktywnym.

Ciśnienie w jamie opłucnej oraz jego pochodzenie i rola w mechanizmie oddychania zewnętrznego. Zmiany ciśnienia w jamie opłucnej w różnych fazach cyklu oddechowego.

Ciśnienie w jamie opłucnej jest zawsze poniżej atmosferycznego - negatywny nacisk.

Wartość podciśnienia w jamie opłucnej:

Pod koniec maksymalnego wydechu - 1-2 mm Hg. Sztuka.,

Pod koniec cichego wydechu - 2-3 mm Hg. Sztuka.,

Pod koniec spokojnego oddechu - 5-7 mm Hg. Sztuka.,

Pod koniec maksymalnego oddechu - 15-20 mm Hg. Sztuka.

Intensywność wzrostu klatki piersiowej jest wyższa niż tkanka płuc. Prowadzi to do zwiększenia objętości jamy opłucnej, a ponieważ jest hermetyczna, ciśnienie staje się ujemne.

Elastyczny odrzut płuc- siła, z jaką tkanka ma tendencję do opadania.

Elastyczny odrzut płuc wynika z :

1) napięcie powierzchniowe filmu cieczy pokrywającego wewnętrzną powierzchnię pęcherzyków płucnych;

2) elastyczność tkanki ścian pęcherzyków płucnych ze względu na obecność w nich włókien elastycznych;

3) ton mięśni oskrzeli.

5. VC i jego elementy. Metody ich wyznaczania. Powietrze resztkowe.

Objętość zalegająca- stała objętość powietrza w płucach nawet po maksymalnym wydechu. To około 1,0-1,5 litra.

Czasy wejścia i wygaśnięcia można określić na podstawie spirogramu.

Objętość płuc:

1. Objętość oddechowa (TO) = 500 ml

2. Objętość rezerwy wdechowej (wdechowy RI) = 1500-2500 ml

3. Objętość rezerwy wydechowej (wydechowy RO)=1000 ml

4. Pozostała objętość (RO) = 1000 -1500 ml

Pojemność płuc:

Całkowita pojemność płuc (TLC)= (1+2+3+4) = 4-6 litrów

Pojemność życiowa płuc (VC) \u003d (1 + 2 + 3) \u003d 3,5-5 litrów

Funkcjonalna resztkowa pojemność płuc (FRC) = (3+4) = 2-3 litry

- pojemność wdechowa (EV) = (1+2) = 2-3 litry

Objętość minutowa- ilość powietrza wymienianego z otoczeniem podczas spokojnego oddychania. Jest określany jako iloczyn objętości oddechowej i częstości oddechów i wynosi 6-8 litrów.

Jego wartość wynosi średnio 500 ml, częstość oddechów na minutę wynosi 12-16, a zatem minimalna objętość oddechowa wynosi średnio 6-8 litrów.