Газообмен в лёгких и тканях

Лекция 17. Тема: Воздухоносные кости: строение и функции

План:

1) Обзор дыхательной системы

2) Полость носа

3) Гортань

4) Трахея

5) Бронхи

Обзор дыхательной системы

Дыхательная система включает в себя органы, при помощи которых происходит газообмен между организмом и внешней средой.

Основная функция органов дыхания - обеспечение тканей организма кислородом и освобождение их от углекислого газа. Кислород используется тканями для окисления органических веществ, в результате которого освобождается энергия, необходимая для жизнедеятельности.

Без кислорода невозможен обмен веществ, поэтому необходимо постоянное поступление кислорода. Без кислорода человек может прожить 4-6 минут.

Органы дыхания делятся на воздухопроводящие и газообменные.

К воздухопроводящие относятся:

1) полость носа

2) носоглотка

3) гортань

4) трахея

5) бронхи

Они называются дыхательными путями. Выделяют: верхние дыхательные пути (полость носа, носоглотка, гортань) и нижние дыхательные пути (трахея, бронхи).

К газообменным органам относится лёгкие.

Особенности строения дыхательных путей:

1) Они имеют твёрдую основу из костей и хрящей, благодаря чему они не спадаются и по ним свободно циркулирует воздух во время дыхания.

2) Изнутри покрыты слизистой оболочкой, выстланой мерцательной (реснитчатым) эпителием, ресницы которого очищают воздух.

3) В толще слизистой оболочки содержится большое количество желез, выделяющих слизь, что увлажняет воздух.

4) Слизистая оболочка богато кровоснабжается (особенно полости носа), что согревает воздух.

Функции органов дыхания:

1) газообменная

2) очищение, увлажнение, созревание вдыхаемого воздуха

3) обоняние

4) голосообразование

Полость носа

Нос (nasus)

Нос является начальным отделом дыхательной системы. Состоит из наружного носа и полости носа.

Наружный нос - это возвышение по середине лица. На нем выделяют корень, спинку, крылья и верхушку. В образование наружного носа принимают участие две носовые кости, лобные отростки верхних челюстей, носовые хрящи и мягкие ткани (кожа и мышцы).

Полость носа (cabunasi) образована наружным носом и костями черепа. Функции:

1) проведение воздуха к носоглотка и обратно

2) очищение, увлажнение, согревание воздуха

3) обонятельная

4) резонаторная

Входными воротами в полость носа являются ноздри. Выходные -хоаны, через которые полость носа сообщается с носоглоткой. В полости носа выделяют 2 отдела: преддверье и собственно полость носа.

Преддверье покрыто кожей, на которой имеются жёсткие щетинистые волоски, задерживающие более крупные частицы пыли.

Собственно полость носа, при помощи перегородки делится на две половины. В каждой половине выделяют 4 стенки: верхняя (образована костями мозгового черепа), нижняя (образована небным отростком верхней челюсти и небными костями), медиальная (перегородка, образованная решётчатой костью и сошником) и латеральная (от которой свисают 3 носовые раковины: верхняя, средняя и нижняя, под которыми образуются 3 узких носовых входа). Область верхнего носового хода - обонятельная зона, так как здесь в толще слизистой оболочки находятся обонятельные рецепторы. Области среднего и нижнего носовых ходов - дыхательная зона.

Полость носа открываются околоносовые пазухи:

1) верхний носовой ход: клиновидная пазуха и задние ячейки решётчатой кости

2) средний носовой ход: лобная и гайморова пазухи, передняя и средняя ячейки решётчатой кости

3) нижний носовой ход - слезноносовой канал

Полость носа изнутри покрыта слизистой оболочкой, выстланой мерцательным эпителием. Слизистая тянется в околоносовые пазухи, поэтому при воспалении полости носа инфекция может попасть и в эти пазухи, вызывая в них воспалительный процесс. Чаще других воспаляется гайморова (верхнечелюстная) пазуха.

В толще слизистой оболочки нижнего носового хода и частично среднего, находится много кровеносных сосудов, образующих венозное сплетение. Поэтому при травме носа возможны обильные носовые кровотечения.

Ренит - воспаление слизистой оболочки полости носа.

Синусит - воспаление придаточных пазух носа.

Реносинусит - воспаление слизистой носа и около носовых пазух.

Гайморит - воспаление гайморовой пазухи.

Фронтит - воспаление лобной пазухи.

Сфеноидит - воспаление клиновидной пазухи.

Этмоедит - воспаление ячеек решётчатой кости.

Евстахеид - воспаление слуховой трубы.

Гортань (larynx)

Расположена в перенёс отделе шеи, на уровне 4-6(7) шейных позвонков. Вверху прикрепляется к подъязычной кости при помощи щитоподъязычной мембраны. В низу переходит в трахею. Спереди от гортани находятся мышцы шеи, сзади - глотка. По бокам доли щитовидной железы и сосудистонервные пучки (сонная артерия, внутренняя яренная вена, блуждающий нерв).

Функции гортани:

1) проведение воздуха из носоглотки в трахею и обратно

2) звукообразование

3) защищает нижние дыхательные пути от проникновения инородных тел.

Скелет гортани образован хрящами. Различают 3 не парных хряща: щитовидный, перстневидный, надгортанный (надгортанник) - и 3 парных хряща: черпаловидные, рожковидные и клиновидные.

Щитовидный хрящ самый крупный. Он состоит из двух четырёхугольных пластинок, соединённых друг с другом спереди под углом. Угол у мужчин острый и называется кадык (адамово яблоко).

Перстневидный хрящ находится ниже щитовидного, составляет основу гортани. Состоит из дуги и четырёхугольной пластинки.

Надгортанник располагается позади корня языка и ограничивает вход в гортань спереди. Имеет форму листа, суженным концом прикреплен к щитовидному хрящу. Во время глотания надгортанник закрывает вход в гортань.

Черпаловидные хрящи лежат над пластинкой перстневидного хряща. Рожковидные и клиновидные хрящи лежат над верхушками черпаловидных хрящей.

Хрящи гортани соединены между собой суставами и связками. Поверх хрящей расположены мышцы гортани. Они изменяя ширину голосовой щели выполняют функцию звукообразования. Мышцы делятся на 3 группы: расширящие, сужающие голосовую щель, напрягающие голосовые связки.

Полость гортани имеет форму песочных часов. В ней различают 3 отдела:

1) верхний расширенный отдел - преддверье гортани

2) средний ссуженный отдел - голосовая область (собственно голосовой аппарат)

3) под голосовая полость - нижний расширенный отдел.

Голосовой отдел на своих боковых стенках имеет две пары складок слизистой оболочки. Верхние складки - преддверные, нижние - истинные голосовые складки. Промежуток между преддверными и истинными складками называется желудочков гортани (морганиьевы желудочки). Промежуток между двумя истинными голосовыми связками образуют голосовую щель - самое узское место полости гортани.

Стенка гортани состоит из трёх оболочек:

1) внутренняя - слизистая, выстлана мерцательной эпителием, за исключением области голосовых складок. Там эпителий многослойный плоский не ороговевающий

2) средняя оболочка фибрознохрящевая

3) наружная - адвинтициальная оболочка

Ларингит - воспаление гортани.

Трахея (trachea)

Дыхательное горло, имеет форму трубки длинной 10-15 см. Располагается в области шеи и грудной полости. Начинается га уровне 6(7) шейных позвонков и заканчивается на уровне 4(5) грудных позвонков, где делится на 2 главных бронза. Место деления трахеи называется бифуркаций.

Функция: проведение воздуха от гортани до бронхов и обратно.

В трахее выделяют две части: шейную и грудную. Скелет трахеи состоит из 16-20 хрящевых полуколец, соединённых фиброзными кольцевыми связками. Задняя стенка трахеи прилежащая к пищеводу, мягкая и не имеет хряща. Называется перепончатой, состоит из соединительной и гладкой мышечной ткани.

Стенка трахеи состоит из 3 оболочек:

1) наружной адвентициальной

2) средней фиброз но хрящевой

3) внутренней слизистой

Трахеид - воспаление трахеи.

Бронхи (bronchus)

Органы выполняющие функцию проведения воздуха от трахеи до лёгких и обратно. Различают главные бронхи: правый и левый - и бронхиальное дерево, входящее в состав лёгких.

Правый главный бронх короче и шире (1-3 см), а левый уже и длиннее (4-6 см). Правый бронх отходит от трахеи более вертикально, являясь как-бы продолжением трахеи. Поэтому инородные тела чаще попадают в правый главный бронх, чем в левый, который отходит от трахеи под углом.

Главные бронхи в области ворот лёгких начинают делиться формируя бронхиальное дерево. Правый главный бронх делится на 3 болевых бронза: верхний, средний, нижний. Левый - на 2: верхний и нижний. Каждый болевой бронх делится на сигментарные бронхи, которые делятся на средние, затем на более мелкие

И так от трахеи до альвеол бронхи делятся 23 раза. Самые мелкие бронхи - дольковые. Дольковые бронхи делятся на 18-20 концевых бронхиол. Каждая из них делится на дыхательные бронхиолы первого, второго и третьего порядка, переходящие в расширение - альвеолярные ходы, от которых начинается ацинус (легочная ткань).

Стенка бронхов меняется по мере уменьшения калибра бронхов. Главные бронхи состоят их хрящевых полуколец, которые затем сменяются на хрящевые пластинки, размер которых уменьшается, а затем во все исчезают. Дольковые бронхи не имеют хрящевой ткани, вместо неё здесь появляются круговые мышечные волокна.

Слизистая оболочка бронхов выстлана мерцательным эпителием, а стенки дольковых бронхов - кубических эпителием.

Бронхит - воспаление бронхов.

Легкие

План:

1) Лёгкие

2) Плевра

3) Средрастения

4) Дыхательный цикл

5) Показатели внешнего дыхания

6) Газообмен в лёгких и тканях

7) Регуляция дыхания

Лёгкие

Это парные дыхательные органы, расположены в грудной полости, имеют форму неправильного конуса, отделены друг от друга средрастением.

На лёгком выделяют:

1) верхушку - верхняя суженная часть, выступающая в область шеи на 2-3 см выше ключицы

2) основание - нижняя расширенная часть, обращенная к диафрагме

3) три поверхности: реберную, диафрагмальную, медиальную (средастенную).

4) 2 края: передний и нижний.

Вдоль переднего края левого лёгкого имеется сердечная вырезка.

На медиальной поверхности расположены ворота легких, через которые проходят:

1) главные бронхи

2) легочные артерии

3) бронхиальные артерии

4) нервы (всё проходит внутрь лёгких)

5) легочные вены

6) лимфатические сосуды (5-6 выходят из легких).

Все эти образования в области ворот лёгких окружены соединительной тканью в общий ручек и составляют корень лёгкого.

На медиальной поверхности левого лёгкого имеется сердечное вдавление.

Каждое лёгкое пр помощи борозд делится на доли. В правом лёгком 2 борозды: горизонтальная и косая - и 3 доли: верхняя, средняя, нижняя. В левом лёгком одна косая борозда и 2 доли: верхняя и нижняя. Доли делятся на сигменты, в каждом лёгком их примерно по 10. Сигметы состоят из долек, а дольки из ацинусов.

Ацинус - СФЕ лёгкого, выполняет основную функцию легких - газообмен. Ацинусы состоят из альвеол. Альвеолы - это выпячивание ввиде пузырьков, диаметром 0, 25 мм. Внутренняя поверхность альвеол выстлана особым веществом сурфактантом, который препятствует слипанию альвеол. Снаружи альвеолы окружены большим количеством кровеносных капилляров. Через стенку капилляров и альвеол происходит газообмен.

Пневмагия - воспаление легких.

Плевра (pleura)

Серозная оболочка, покрывающая лёгкое снаружи. Она состоит из 2 листков:

1) висцерального, который покрывает лёгкое и срастается с ним

2) пристеночного (париентадьного), который покрывает стенки грудной полости. В париетальной плевре выделяют 3 части: реберную, диафрагмальную, медиастинальную (средастенную). Между листками плевры имеется щелевидное пространство - плевральная полость, в которой имеется небольшое количество серозной жидкости, смазывающей листки, для предотвращения трения между ними. В плевральной полости воздух отсутствует. Там отрицательное давление, то есть ниже атмосферного. Благодаря чему лёгкие всегда находятся в расплавленном состоянии принимая конфигурацию грудной полости. Правая и левая плевральные полости между собой не сообщаются.

В местах перехода одной части париетальной плевры в другую имеются запасные пространства - это плевральные синусы. Они заполняются лёгкими в момент максимального вдоха. При поталогии в синусах может скапливаться воспалительный экссудат. Различают: реберномедиастенальный и ребернодиафрагмальный синусы (большой).

Плеврит - воспаление плевры.

Пневмоторокс - скопление воздуха в плевральной полости. Бывает открытым, закрытым и клапанным. Самый опасный вид - клапанный.

Годроторокс - скопление жидкости в плевральной полости.

Гемоторокс - скопление крови в плевральной полости.

Пиоторокс - скопление гноя в плевральной полости.

Значение отрицатеного давления в плевральной полости:

1) способствует растяжению легочных альвеол

2) улучшает кровообращение в малом круге

3) стимулирует лимфообращение

Средостение

Средостение - пространства, расположенное между двумя лёгкими, оно ограниченно с впереди грудиной сзади грудным отделом позвоночника, снизу сухожильным центром диафрагмы, с боков правой и левой медиастинальной плеврой. Органы расположеные в этом пространстве называют органами средостения. Его условно делят на верхнее и нижнее. Граница между ними проходит через корни лёгких. В верхнем средостения расположены:

1) вилочковая железа

2) правая и левая плечеголовные вены

3) верхняя полая вена

4) дуга аорты, с отходящими от неё сосудами

5) трахея

6) верхняя часть пищевода

В нижнем средостении:

1) сердце с перекардом

2) главные бронхи

3) легочные артерии и вены

4) грудная аорта

5) лимфатические узлы

6) пищевод

В верхнем и нижнем средостении находятся:

1) грудной лимфатический проток

2) симпатические стволы

3) блуждающие нервы

4) диафрагмальные нервы

Дыхательный цикл

Состоит из вдоха, выдоха и дыхательной паузы. Вдох короче выдоха, дыхательная пауза может отсутствовать.

Механизм вдоха: Под влиянием импульсов исходящих из дыхательного центра сокращаются наружные межреберных мышцы и диафрагма. В результате этого диафрагма опускается, ребра поднимаются, объём грудной клетки увеличивается и лёгкие растягиваются. Дыхательная поверхность лёгких увеличивается, давление воздуха в лёгких понижается и атмосферный воздух по дыхательным путям устремляется в лёгкие - осуществляется вдох.

Механизм выдоха: Мышцы, участвующие в акте вдоха раслабляются, диафрагма при этом поднимается, ребра опускаются, объём грудной клетки уменьшается, давление в лёгких повышается и воздух устремляется наружу - осуществляется выдох.

ЧД (частота дыхания) у взрослого человека 16-20 в минуту, у детей дыхание более частое: у пятилетнего ребёнка до 25 в минуту, у новорожденного - 60 в минуту.

Типы дыхания:

Грудной тип - осуществляется за счёт преимущественного сокращения наружных межреберных мышц. Этот тип встречается у женщин.

Брюшной тип - осуществляется в основном за счёт сокращения диафрагмы. Этот тип встречается у мужчин.

Смешанный тип - осуществляется за счёт сокращения и наружных межреберных мышц и диафрагмы. Этот тип встречается у пожилых людей, детей и при заболеваниях лёгких.

Показатели внешнего дыхания:

1) частота

2) ритм

3) глубина дыхания

4) легочные объёмы (определяют с помощью спирометра и спирографа)

Легочные объёмы:

1) Дыхательный объём - это количество воздуха, которое человек вдыхает и вдыхает при спокойном дыхании. ДО = 300-700 мл.

2) Резервный объём вдоха - это количество воздуха, которое поступает в лёгкие, если вслед за спокойным вздохом произвести максимальный вдох. РО вдоха = 1500-2000 мл

3) Резервный объём выдоха - это количество воздуха, которое уделяется из лёгких, если вслед за спокойным вздохом произвести максимальный выдох. РО выдоха = 1500-2000 мл

4) Остаточный объём - это количество воздуха, которое остаётся в лёгких после максимально глубокого выдоха. ОО = 1000-1500 мл.

5) Жизненная ёмкость лёгких - это наибольший объём лёгких, который человек может вдохнуть после самого глубокого вдоха. ЖЕЛ = ДО + РО вдоха + РО выдоха. ЖЕЛ у мужчин = 3,5-4,8 л, у женщин = 3-3,5 л

6) Легочная вентиляция - количество воздуха, которое проходит через лёгкие за 1 минуту. ЛВ=ЧД*ДО=6-8 л

Газообмен в лёгких и тканях

Процесс газообмена происходит в несколько этапов:

1 этап - обмен газов между атмосферным и альвеолярный воздухом во время вдоха

Состав воздуха:

1) атмосферного (вдыхаемого):

O2=21%

CO2=0.03%

N2= 79%

Выдыхаемый :

O2=16%

CO2=4%

Альвеолярный воздух постоянен: O2=14,5%

Переход газов из одной среды в другую происходит вследствие разности их парциального давления (концентрации). По закону физики газ всегда переходит (дифундирует) из среды, где концентрация этого газа высокая в среду, где его меньше. Это происходит до тех пор, пока не установится равновесие газов.

CO2=5,5%

2 этап - газообмен между кровью лёгочных капилляров и альвеолярным воздухом. Концентрация кислорода больше в альвеолярном воздухе, поэтому он переходит в кровь, а содержание углекислого газа больше в крови, которая притекает в лёгкие, поэтому СО2 из крови переходит в альвеолы, где его концентрация меньше.

3 этап - транспорт кислорода с кровью к тканям. Транспорт обеспечивается в виде оксигемоглобина.

4 этап - обмен газов в тканях.

Кислород из крови, где его концентрация высокая переходит в клетки органов и тканей, а СО2 из клеток переходит в кровь и кровь из артериальной богатой кислородом после газообмена превращается в венозную.

5 этап - транспорт СО2 венозной кровью к лёгким. СО2 транспортируется в виде карбгемоглобина, угольной кислоты и бикарбонатов.

Регуляция дыхания

Осуществляется дыхательным центром, который расположен в продолговатом мозге. Дыхательный центр (ДЦ) представляет собой совокупность нейронов, обеспечивающих ритмичную смену фаз вдоха и выдоха. ДЦ состоит из 2 групп нейронов:

1) инспираторные - обеспечивающие вдох

2) экспираторные - обеспечивающие выдох

Между ними существует взаимосвязь, то есть возбуждение нейронов вдоха, сопровождается торможением нейронов выдоха и наоборот. Повреждение ДЦ ведёт к гибели организма (прекращению дыхания).

Регуляция деятельности ДЦ представлена 3 уровнями:

1) спиной мозг - в нем находятся центры дыхательных мышц

2) продолговатый мозг - в нем находится ДЦ, который обеспечивает ритмичную смену фаз вдоха и выдоха

3) кора головного мозга - только при её участии возможно приспособление дыхания к меняющимся условиям существования (дыхании при разговоре, пении, выполнении физической нагрузки и т.д.)

Активность ДЦ регулируется рефлекторно и гуморально.

Рефлекторная регуляция осуществляется постоянными и непостоянными рефлекторными влияниями на функцию ДЦ.

Постоянные рефлекторные влияния осуществляются в результате раздражения рецепторов альвеол, корня лёгкого и плевры, хеморецепторов дуги аорты и сонных артерий и рецепторов дыхательных мышц.

Наиболее важным является рефлекс Геринга-Брейгера, который связан с возбуждением механорецепторов стенки альвеол при вдохе и выдохе.

Не постоянное рефлекторное влияние связаны с возбуждением рецепторов слизистой оболочки дыхательных путей, температурных и болевых рецепторов кожи, проприоритетных скелетных мышц, суставов.

Гуморальная регуляция осуществляется БАВ находящимися в крови. Специфическим регулятором активности ДЦ является СО2, к избыдку которого ДЦ очень чувствителен. Кроме этого ДЦ чувствителен к недостатку кислорода в крови.