Физиология дыхательной системы

1. ФИЗИОЛОГИЯ ДЫХАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

2. ВНЕШНЕЕ ДЫХАНИЕ

3. Недыхательные функции дыхательной системы:

функции дыхательной
системы:
1. Звукообразование и речь
2. Кондиционирование воздуха
3. Защитная функция:
слизь для осаждения посторонних частиц.
альвеолярные макрофаги:
фагоцитируют остатки сурфактанта, погибшие клетки,
микроорганизмы, частицы аэрозоля и пылевые частицы,
обладают антимикробной и противоопухолевой
активностью за счет протеаз и цитокинов,
выделяют антитрипсин, который защищает эластин
альвеол от расщепления эластазой лейкоцитов.

4.

4. Иммунная функция:
в составе эпителия антигенпредставляющие
клетки,
2. постоянное присутствие T- и B-лимфоцитов,
3. трансэпителиальный перенос IgA,
4. выраженность аллергических реакций
немедленного типа.
1.

5.

5. Метаболическая функция
1. Превращение ангиотензина I в ангиотензин II.
2. Инактивация (ферментативная) брадикинина,
лейкотриенов и норадреналина.
3. Инактивация серотонина путём выведения из
крови.
4. Некоторые вазоактивные и бронхоактивные
вещества метаболизируют в лёгких и могут
освобождаться в кровоток.

6. Дыхательные функции

7. 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.

8. Этапы дыхания:

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).

9. Инспираторные мышцы

ВДОХ
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
мышцы.
3.К вспомогательным
инспираторным мышцам
относят ряд мышц шеи, груди
и спины, сокращение которых
вызывает перемещение ребер,
облегчая действие
инспираторов.
ВЫДОХ
Диафрагма

10. Экспираторные мышцы

1.
2.
3.
задние (межкостные)
участки внутренних
межреберных мышц
мышцы брюшной
стенки (их функция
состоит в повышении
внутрибрюшного
давления, благодаря
чему купол
диафрагмы
впячивается в
грудную полость и
уменьшает ее
объем).
сгибатели спины.

11. 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

12. Типы вентиляции легких

1.
Нормовентиляция
2.
Гипервентиляция
3.
Гиповентиляция
4.
Повышенная вентиляция
5.
Эупное
6.
Гиперпное
7.
Тахипное
8.
Брадипное
9.
Апное
10.
Диспное
11.
Ортопное
12.
Асфиксия

13. 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).

14. Альвеолярный воздух имеет постоянный состав

Постоянство состава альвеолярного газа обеспечивается
регуляцией дыхания и является необходимым условием нормального
протекания газообмена.

15. 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.

16. 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.

17. 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.

18. Пневмотахометрия

19.

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.

20.

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)

21. Модель Дондерса

22. Пневмоторакс

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

23. 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.

24. 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.

25. Спирометрия

26. 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

27. Динамические лёгочные объёмы и ёмкости отражают проходимость дыхательных путей.

Минутный объём дыхания (МОД) — количество
воздуха, проходящего через воздухоносные пути
каждую минуту (6–8 л/мин).
Максимальная вентиляция лёгких (МВЛ) —
максимальное количество воздуха, которое может
быть провентилировано через лёгкие за 1 мин —
произведение частоты дыхательных движений на
ёмкость вдоха (МВЛ у мужчин — 140 л/мин, у
женщин — 130 л/мин).
Объём форсированного выдоха за 1 с (ОФВ) —
объём воздуха, изгоняемый с максимальным усилием
из лёгких в течение первой секунды выдоха после
глубокого вдоха. ОФВ отражает состояние крупных
дыхательных путей и часто выражается в процентах
от жизненной ёмкости лёгких (75% ЖЕЛ).

28.

Форсированная жизненная ёмкость
лёгких — ФЖЕЛ (4,6 л) — аналогична ЖЕЛ
при максимально возможном вдохе и выдохе
с максимальной силой и скоростью.
Индекс Тиффно — отношение ОФВ к ЖЕЛ.
Значение индекса Тиффно прямо
пропорциональное силе выдоха и в норме
составляет около 80% ЖЕЛ. Снижение ОФВ
без снижения ФЖЕЛ, т.е. ОФВ/ФЖЕЛ <70%
свидетельствует об обструкции; снижение
обоих показателей (ОФВ и ФЖЕЛ) указывает
на рестриктивную патологию.

29.

Объёмная скорость выдоха (мощность
выдоха) — максимальная объёмная
скорость, которую пациент может развить
при форсированном выдохе — показатель
проходимости дыхательных путей на
уровне трахеи и крупных бронхов.
Зависит от мышечного усилия пациента.
Резерв дыхания (РД) характеризует
возможность увеличения лёгочной
вентиляции (в норме 85–90%) и
рассчитывается по разности максимальной
вентиляции лёгких (МВЛ) и минутного
объёма дыхания (МОД).

30. Мертвое пространство

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

31. 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.

32. Функциональное мертвое пространство

- все те участки дыхательной системы, в
которых не происходит газообмена - 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.

33. 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.

34.

Зависимость легочных
объемов от возраста

35. Перфузия легких

36. Вентиляционно-перфузионное отношение

Вентиляционноперфузионное отношение
В отдельных областях легких
соотношение между вентиляцией и
перфузией (ВПО) может быть
неравномерным.
Легкие по величине этого давления
делятся на 3 зоны (зоны Веста)
Зона 1. ВПО > 1
Зона 2. ВПО = 1
Зона 3. ВПО < 1

37.

Зона 1. В верхушках
легких альвеолярное
давление (РА)
превышает давление в
артериолах (Pa) и
кровоток ограничен.
Зона 2. В средней зоне
легких, где Ра > РА,
кровоток больше, чем в
зоне 1.
Зона 3. В основаниях
легких кровоток усилен
и определяется
разностью давления в
артериолах (Ра) и
венулах (Pv).

38. Регуляция лёгочного кровотока

Вазоактивной функцией обладает рО2 и
рСО2.
- Повышение рО2 - лёгочное сосудистое
сопротивление уменьшается, а
перфузия увеличивается.
- Понижение рО2 - лёгочное сосудистое
сопротивление увеличивается, а
перфузия уменьшается.
- Повышение рСО2 имеет
незначительный, преходящий и
локальный сосудосуживающий эффект
на просвет кровеносных сосудов.

39.

Вазоактивные БАВ воздействующие на
ГМК кровеносных сосудов легких,
многочисленны, но их эффекты
локальны и кратковременны:
- вазодилататоры: простациклин, оксид
азота, ацетилхолин, брадикинин,
дофамин, –адренергические лиганды.
- вазоконстрикторы: тромбоксан A2, –
адренергические лиганды,
ангиотензины, лейкотриены,
нейропептиды, серотонин, эндотелин,
гистамин, Пг.

40. Транспорт газов

41.

Перенос О2 и CO2 происходит путем диффузии.
Ее движущей силой служат разности рO2 и
рСО2 по обе стороны аэрогематического
барьера.
Для О2:
Ральвеолы=100 мм Hg
Pкровь= 40 мм Hg
Р1-Р2=60 мм Hg
Для СО2:
Ркровь=46 мм Hg
Ральвеолы=40 мм Hg
Р1-Р2= 6 мм Hg

42. Аэрогематический барьер

Образован:
1. плёнкой сурфактанта,
2. альвеолоцитом,
3. его базальной
мембраной,
4. базальной мембраной
эндотелиальной клетки,
5. самой эндотелиальной
клеткой.
Диффузия газов наиболее эффективно
происходит именно через аэрогематический
барьер, а не через межклеточное пространство.

43. Транспорт газов через аэрогематический барьер

О2 и CO2 диффундируют в растворенном
состоянии (все воздухоносные пути увлажнены
слоем слизи).
Важное значение для облегчения диффузии
О2 имеет сурфактант, так как О2 растворяется в
фосфолипидах, входящих в состав
сурфактантов, гораздо лучше, чем в воде.

44. Функции сурфактанта:

1. Предотвращает контакт поверхности
альвеолоцитов с посторонними частицами
и инфекционными агентами,
попадающими в альвеолы с вдыхаемым
воздухом.
2. Обволакиваемые сурфактантом частицы
аэрозоля транспортируются из альвеол в
бронхиальную систему, из которой они
удаляются мукоцилиарным транспортом.
3. Сурфактант опсонизирует
микроорганизмы, что облегчает их
фагоцитоз альвеолярными макрофагами.
4. Сурфактант снижает поверхностное
натяжение и тем самым стабилизирует
мелкие дыхательные пути.

45. Транспорт О2 кровью

Две формы транспорта:
1.
физически растворенный газ: 3 мл О2 в 1 л
крови
2.
связанный с Нb: 190 мл О2 в 1 л крови

46. Газообмен в легких

в эритроцитах: НСО3- + К+ КНСО3
в плазме: НСО3- + Na+ NaНСО3

47.

Кислородная емкость
крови
- это количество О2 , которое связывается кровью до
полного насыщения гемоглобина.
Константа Гюфнера: 1 г. Hb связывает 1,36 - 1,34 мл О2
Кислородная емкость крови = 190 мл О2 в 1 л крови.
Всего в крови содержится около 1 литра О2
Коэффициент утилизации кислорода = 30 - 40%

48. Диссоциация оксигемоглобина в крови

насыщение
отдача
кислорода
Сдвиг влево - легче насыщение кислородом
Сдвиг вправо - легче отдача кислорода.
(сатурация – насыщение Hb кислородом)

49.

Транспорт
СО2
физически растворенный газ в плазме (5 %) и в
эритроцитах (5 %)
2. связанный с бикарбонатами плазмы (NaHCO3 - 5 %) и
эритроцитов (KHCO3 - 63 %),
3. связанный с белками плазмы (1 %)
4. связанный с Нв (21 %)
1.

50. Газообмен в тканях

в эритроцитах: НСО3- + К+ КНСО3
в плазме: НСО3- + Na+ NaНСО3