Внешнее дыхание. Легочные объемы

1.

2.

План лекции
Тема 5. Система дыхания.
5.1. Строение и функции органов дыхания. Значение дыхания для организма.
Основные этапы процесса дыхания.
Внешнее дыхание. Биомеханика вдоха и выдоха. Дыхательные мышцы. Давление в
плевральной полости, его изменения при вдохе и выдохе. Легочные объемы и емкости.
5.2. Газообмен в легких и в тканях.
Состав вдыхаемого, выдыхаемого и альвеолярного воздуха.
Аэрогематический барьер. Диффузионная способность легких. Транспорт газов
кровью. График диссоциации оксигемоглобина. Регуляция дыхания. Дыхательный
центр.

3.

Дыхание – совокупность
процессов, обеспечивающих
поступление О2 в организм,
доставку, использование его в
тканях, и выведение конечного
продукта дыхания – СО2 в
окружающую среду.
Дыхание осуществляется
благодаря процессам
конвекции и диффузии.

4.

Система дыхания принимает участие:
в обеспечении организма кислородом и энергией,
высвобождающейся при окислении органических соединений;
в регуляции кислотно-щелочного равновесия;
сосудистого тонуса;
эритропоэза;
терморегуляции;
иммунных реакциях;
процессах выделения;
регуляции гемостаза;
продукции биологически активных веществ;
депонировании крови;
очищении воздуха и дыхательных путей.

5.

6.

Дыхательные пути
представлены:
полостью рта,
носоглоткой,
гортанью,
трахеей,
бронхами,
бронхиолами с альвеолами.

7.

Этапы дыхания:
внешнее дыхание (вентиляция легких);
обмен газов в легких (между
атмосферным воздухом и кровью
капилляров малого круга
кровообращения);
транспорт газов к тканям нашего тела;
обмен газов в тканях (между кровью
капилляров большого круга
кровообращения и клетками тканей);
внутреннее дыхание (клеточное) –
биологическое окисление в
митохондриях.

8.

Вентиляция легких происходит в результате изменения
объема грудной полости.
Увеличение объема грудной полости вызывает вдох
(инспирация).
Уменьшение объема грудной полости вызывает выдох
(экспирация).
При вдохе атмосферный воздух через воздухоносные пути
поступает в легкие, при выдохе часть покидает легкие.
Вдох (сокращаются инспираторные мышцы) → увеличение
отрицательного давления в плевральной полости → поступление
воздуха в легкие из-за разности между внутрилегочным давлением и
давлением атмосферного воздуха.

9.

10.

Инспираторные мышцы:
диафрагма,
наружные межреберные,
внутренние межхрящевые мышцы,
которые изменяют состояние грудной
клетки в вертикальном, фронтальном и
сагиттальном направлениях.
В форсированном вдохе участвуют
вспомогательные мышцы:
грудино -ключично-сосцевидные,
передние зубчатые,
лестничные,
трапециевидные мышцы.

11.

Вдох - активный
процесс, т.к.
возбуждение от
сегментов шейного
отдела спинного мозга
поступает к
дыхательным мышцам
и вызывает их
сокращение.

12.

Выдох (расслабляются инспираторные мышцы,
сокращаются экспираторные: прямые мышцы живота
и внутренние межреберные мышцы) → уменьшения
объема легких (обеспечивается эластической тягой
легких) → снижения отрицательного давления в
плевральной полости → изгнания воздуха из легких за
счет разности между внутрилегочным давлением и
давлением атмосферного воздуха.
Выдох в покое – пассивный процесс, осуществляемый
за счет эластической тяги легких,
форсированный выдох – активный процесс из-за
сокращения дополнительных экспираторных мышц.

13.

14.

Плевральная полость – щель между висцеральным и париетальным
листками плевры, не сообщается с внешней средой, поэтому там
существует отрицательное давление по отношению к атмосферному.
Отрицательное давление создается благодаря:
- эластической тяги легких, в результате чего легкие стремятся
спасться, способности эпителиальных клеток плевры поглощать попавший в
нее воздух. - несоответствию размеров легких и грудной клетки.
При ранении грудной клетки в плевральной полости давление становится равным
атмосферному, возникает пневмоторакс.
На легкие атмосферный воздух действует только со стороны
воздухоносных путей, поэтому отрицательное давление, существующее в
плевральной полости, позволяет легким растягиваться.
Легкие имеют эластические свойства и обладают силой, которая
стремится вызвать их спадение (эластическая тяга легких),
обусловленная эластичными и коллагеновыми волокнами, поверхностным
натяжением пленки жидкости (сурфактанта), покрывающей внутреннюю
стенку альвеол, тонусом бронхиальных мышц.
Сурфактант –сложная смесь из фосфолипидов, белков и ионов,
вырабатывается альвеолоцитами II типа, снижает поверхностное натяжение
водной пленки альвеол, предотвращает перерастяжение легких,
стабилизирует размеры альвеол, облегчает диффузию О2 из альвеол в кровь.

15.

Анатомическое мертвое пространство
- пространство воздухоносных
путей, где воздух нагревается,
увлажняется, очищается и,
впоследствии, достигает альвеол.
Альвеолярное мертвое пространство –
пространство вентилируемых, но не
перфузируемых альвеол, в пределах его
не происходит газообмена между
воздухом в альвеолах и кровью.

16.

Объемы вентиляции легких зависят от
частоты дыхания и глубины
вдоха и выдоха.
Существуют легочные объемы и
емкости, которые характеризуют
качественные и количественные
показатели работы легких:

17.

Спирография
Спирометр представляет собой прибор с
ограниченным газовым пространством, из
которого газ можно вдыхать и в которое газ можно
выдыхать.
Можно записать в виде спирограммы изменения
дыхательного объема за промежуток времени.
Испытуемый вдыхает и выдыхает через шланг из
закрытого пространства, при этом свободно
подвешенный колокол, для герметизации
погруженный в воду, движется из воды вверх и
вниз.
Посредством вращающихся роликов колокол
связан с записывающим рычагом, чье
фиксированное отклонение регистрирует
изменение объема дыхания во времени

18.

19.

20.

Патологические состояния
Пневмоторакс – воздух в плевральной полости
Открытый
Закрытый
Клапанный
Гидроторакс – жидкость в плевральной полости
Гемоторакс – кровь в плевральной полости

21.

22.

23.

Процентное содержание газов в газовой смеси
Воздух
Кислород
Углекислый
газ
Азот
20.93
0.03
79.04
выдыхаемый
16.0
4.5
79.5
альвеолярный
14.0
5.5
80.5
вдыхаемый

24. Парциальное давление и напряжение О2 и СО2 в легких мм.рт.ст.

Газы
Венозная
кровь
Альвеоляр Артериаль
ный воздух ная кровь
О2
40
100
96
СО2
46
40
39
Газы диффундируют из-за разности
парциального давления (или напряжения)!!!

25.

Транспорт кислорода
• (свободная
форма). При этом кислород
растворен в плазме крови - 2 %
(связанная форма). Кислород непрочно
соединяется с гемоглобином, образуя
оксигемоглобин - 98 %

26.

27.

Транспорт углекислого газа
(свободная форма). При этом углекислый газ
растворяется в плазме - 5-10%
(связанные формы):
- в виде солей H2CO3: - 80-85 %
-- KHCO3 – в эритроцитах
-- NaHCO3 – в плазме
- в виде карбгемоглобина (непрочное соединение
гемоглобина с углекислым газом)
10 %

28.

29.

30.

Виды рецепторов в легких
1. Рецепторы растяжения легких.
Локализация – ГМК дыхательных путей
Функция – реагируют на растяжение легких,
увеличивая продолжительность выдоха и,
следовательно, уменьшая частоту дыхания.
Тип – механорецептор.
2. Ирритантные рецепторы.
Локализация – эпителиальные клетки слизистой
носа и верхних дыхательных путей.
Функция – реагируют на дым, пыль, холодный
воздух и раздражающие газы, вызывая при этом
учащение дыхания и бронхоконстрикцию.
Тип - хеморецептор

31.

3. Рецепторы верхних дыхательных путей
Локализация – нос, гортань, носоглотка, трахея.
Функция – реагируют как на химические, так и на
механические стимулы, вызывая кашель, чихание и
бронхоспазм.
Тип – комбинированный
4. Юкстакапиллярные (юкстаальвеолярные)
рецепторы.
Локализация – капилляры и альвеолярные стенки.
Функция – реагируют на застой крови в капилярах
легких и увеличение количества межклеточной
жидкости, вызывая тахипноэ и одышку.
Тип - механорецепторы

32.

33.

РЕГУЛЯЦИЯ ДЫХАНИЯ
Высшие центры
Р СО2
рН
Температура окр. среды
Н+
В межклеточной и
спинномозговой
жидкости
Температура тела
гормоны
Хеморецепторы дуги аорты
и каротидного синуса
Р О2 Р СО2 рН
Рецеторы растяжения
легких
Болевые рецепторы
Дыхат.
нейроны
Барорецепторы дуги аорты
и каротидного синуса
Механорецеторы мышц

34.

35. Недыхательные функции легких

Защита организма от вредных компонентов
вдыхаемого воздуха
механическая очистка воздуха
фильтрация воздуха в полости носа
осаждение на слизистой оболочке дыхательных путей и
транспорт мерцательным эпителием ингалированных частиц
чиханье и кашель
действие клеточных (фагоцитоз) и гуморальных (лизоцим,
интерферон, лактоферрин, иммуноглобулины) факторов
неспецифической защиты
Метаболизм биологически активных веществ
Деградация серотонина, ацетилхолина, норадреналина,
брадикинина, простагландинов группы Е и F.
Превращение ангиотензина I в ангиотензин II при помощи
ангиотензин-превращающего фермента
Синтез тромбоксана В2 и простагландинов.
Синтез факторов свертывающей и противосвертывающей
систем (тромбопластин, факторы VII, VIII, гепарин и др.).