Физиология дыхательной системы

1. ФИЗИОЛОГИЯ ДЫХАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

Кафедра нормальной физиологии СибГМУ
Доцент И.Р. Князева
ФИЗИОЛОГИЯ
ДЫХАТЕЛЬНОЙ
СИСТЕМЫ

2.

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

3. Функции дыхательной системы

1.
2.
Дыхательные функции
Недыхательные функции

4. 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)

5. 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

6. 4. Иммунная функция

Особенности иммунной системы дыхательных путей:
в составе эпителия специальные
антигенпредставляющие клетки (дендритные и
Лангерганса),
1.
2.
постоянное присутствие в эпителии T- и B-лимфоцитов,
трансэпителиальный перенос на поверхность эпителия
IgA,
3.
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.
4.

7. 5. Метаболические функции

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

8. Дыхательные функции

9. Аппарат дыхания состоит из:

1. дыхательных
путей,
2. респираторного
отдела лёгких,
3. грудной клетки
(включая её
костно-хрящевой
каркас и
нервно-мышечную
систему),
4. сосудистой системы
лёгких,
5. нервных центров
регуляции
дыхания.

10. Дыхание складывается из следующих этапов:

Дыхание складывается
из следующих этапов:
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).

11. Дыхательные мышцы

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

12. Дыхательные мышцы

Экспираторные мышцы
1.
задние (межкостные)
участки внутренних
межреберных мышц
2.
мышцы брюшной
стенки (их функция
состоит в повышении
внутрибрюшного
давления, благодаря
чему купол
диафрагмы
впячивается в
грудную полость и
уменьшает ее
объем).

13. 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

14. Типы вентиляции легких

Нормовентиляция: нормальная вентиляция
при которой парциальное давление СО2 в
альвеолах поддерживается на уровне около 40
мм рт. ст.
1.
Гипервентиляция: усиленная вентиляция,
превышающая метаболические потребности
организма (рСО2 < 40 мм рт.ст.)
2.
Гиповентиляция: сниженная вентиляция по
сравнению с метаболическими потребностями
организма (рСО2 > 40 мм рт.ст.)
3.

15.

Повышенная вентиляция: любое увеличение
альвеолярной вентиляции по сравнению с
уровнем покоя независимо от парциального
давления газов в альвеолах (например, при
мышечной работе)
4.
Эупное: нормальная вентиляция в покое,
сопровождающаяся субъективным чувством
комфорта
5.
Гиперпное: увеличение глубины дыхания
независимо от того, повышена ли при этом
частота дыхательных движений или нет
6.

16.

7.
Тахипное: увеличение частоты дыхания
8.
Брадипное: снижение частоты дыхания
Апное: остановка дыхания, обусловленное
главным образом отсутствием физиологической
стимуляции дыхательного центра (уменьшение
напряжения СО2 в артериальной крови)
9.
10.Диспное
(одышка): неприятное субъективное
ощущение недостаточности дыхания или
затрудненного дыхания

17.

11.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.
12.Асфиксия:
остановка или угнетение дыхания,
связанные главным образом с параличом
дыхательных центров. Газообмен при этом
нарушен (наблюдается гипоксия и
гиперкапния).

18. 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).

19. Механизм вдоха

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

20. Механизм выдоха

1.Инспираторная мускулатура
расслабляется,
2.Эластическая тяга легких возвращает
их в исходное состояние.
3.Уменьшение объема легких
4.Давление в легких становится
положительным,
5.Воздух из альвеол устремляется через
воздухоносные пути наружу.

21.

Внутриплевральное
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.

22.

Внутриплевральное
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)

23. Модель Дондерса

24. Пневмоторакс

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

25. Виды пневмоторакса

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

26. Виды пневмоторакса

4. Пневмоторакс закрытый — при котором отсутствует
сообщение между плевральной полостью и атмосферой.
5. Пневмоторакс клапанный — при котором воздух при
вдохе поступает в плевральную полость, а при выдохе
не может ее покинуть из-за перекрытия отверстия в
плевре.
6. 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.

27. В процессе своей работы дыхательные мышцы преодолевают сопротивление

1. 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.
2. 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.

28. Пневмотахометрия

29. Процессы в легких

- Вентиляция
- Диффузия
- Перфузия

30. 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.
1.
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.
2.

31. 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.

32. Спирометрия

33. 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

34. Мертвое пространство

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

35. 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.

36. 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:
1.
альвеолы, которые вентилируются, но не
перфузируются кровью. В таких альвеолах
газообмен невозможен, хотя их вентиляция и
происходит.
2.
альвеолы, забитые смолами, цементными и
асбестовыми отложениями, угольной пылью и
т.п.

37. 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.

38.

Зависимость легочных
объемов от возраста