Внешнее дыхание. Транспорт газов

1.

Внешнее дыхание.
Транспорт газов.
1

2.

Дыхание — физиологический процесс,
обеспечивающий газообмен между окружающей
средой и организмом.
Дыхание протекает в несколько стадий:
1) внешнее дыхание — обмен О2 и СО2 между внешней
средой и кровью легочных капилляров.
а) легочная вентиляция - газообмен между внешней средой и
альвеолами легких;
б) газообмен между альвеолярным воздухом и кровью легочных
капилляров;
2) транспорт газов (О2 и СО2) кровью;
3) газообмен О2 и СО2 между кровью и клетками
организма;
4) тканевое дыхание.
2

3. Внешнее дыхание.

Внешнее дыхание осуществляется благодаря
изменениям объема грудной клетки и
сопутствующим изменениям объема легких.
3

4. Механизмы, которые изменяют объем грудной клетки

1. движения купола диафрагмы (70—80%)
2. поднятие и опускание ребер
Дыхательные мышцы подразделяют на инспираторные и
экспираторные.
Инспираторные:
– диафрагма,
– наружные межреберные
– межхрящевые мышцы.
Дополнительные: трапециевидные, передние лестничные и
грудино-ключично-сосцевидные мышцы.
Экспираторные:
– внутренние межреберные
– мышцы брюшной стенки.
4

5.

Внутриплевральное давление (Ppl) — давление жидкости в
узком пространстве между висцеральной и париетальной
плеврой создаётся направленной внутрь эластической тягой
лёгких и уравновешивающей её эластической тягой грудной
клетки (от –4–5 см вод.ст. до до –7,5 см вод. ст.).
5

6.

• Альвеолярное давление (PA) — давление воздуха внутри
лёгочных альвеол.
Во время вдоха PA уменьшается до –1 см вод.ст., и поток
воздуха течёт к альвеолам. На выдохе P A увеличено до +1 см
вод.ст., поток воздуха течёт от альвеол во внешнюю среду.
• Транспульмональное давление (PTP) — разность между
альвеолярным и внутриплевральным давлением (P A — Ppl).
– Нормальное РTP составляет
• на выдохе –3–4 см водн.ст.,
• на вдохе –9–10 см водн.ст.,
• при глубоком вдохе до –20 см водн.ст.
Причиной движения воздуха в легкие и из легких является
градиент давления, который возникает при изменениях
объема легких.
6

7. Пневмоторакс.

• Сообщение плевральной
полости с внешней средой в
результате нарушения
герметичности грудной клетки
называется пневмотораксом.
открытый,
закрытый,
клапанный
• При пневмотораксе
выравниваются
внутриплевральное и
атмосферное давления, что
вызывает спадение легкого и
делает невозможной его
вентиляцию при дыхательных
движениях грудной клетки и
диафрагмы.
7

8. Сурфактант

• Сила поверхностного натяжения тонкого слоя воды на
поверхности альвеол всегда направлена на сжатие и
спадение альвеол.
• Сурфактант (антиателектатический фактор) —
поверхностно-активное вещество - эмульсия
фосфолипидов, белков и углеводов на внутренней
поверхности альвеол. Основная функция сурфактанта уменьшение поверхностного натяжения альвеол.
• Поверхностное натяжения альвеол без сурфактанта
примерно равно 50 дин/см, а с нормальным количеством
сурфактанта на их поверхности колеблется от 5 до 30
дин/см.
8

9. Легочные объемы и емкости.

спирометрия, пневмотахометрия и бодиплетизмография.
бодиплетизмография 9

10. Легочные объемы.

• Дыхательный объем (ДО) — объем воздуха, который
вдыхает и выдыхает человек во время спокойного дыхания
( 500 мл). ДО рассчитывают как среднюю величину после
измерения примерно шести спокойных дыхательных
движений.
• Резервный объем вдоха (РОвд) — максимальный объем
воздуха, который способен вдохнуть испытуемый после
спокойного вдоха. (1,5—1,8 л).
• Резервный объем выдоха (РОвыд) — максимальный объем
воздуха, который человек дополнительно может выдохнуть
после спокойного выдоха (1,0—1,4 л).
• Остаточный объем (ОО) — объем воздуха, который
остается в легких после максимального выдоха (1,0—1,5 л).
10

11. Легочные емкости.

• Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) включает в себя
дыхательный объем, резервный объем вдоха, резервный
объем выдоха (у мужчин 3,5—5,0 л и более, у женщин 3,0
—4,0 л). После полного вдоха производится
максимальный выдох.
• Емкость вдоха (Евд) равна сумме дыхательного объема и
резервного объема вдоха (2,0 - 2,3 л).
• Функциональная остаточная емкость (ФОЕ) - объем
воздуха в легких после спокойного выдоха. ФОЕ является
суммой резервного объема выдоха и остаточного объема.
• Общая емкость легких (ОЕЛ) — объем воздуха в легких
по окончании полного вдоха. (ОЕЛ = ОО + ЖЕЛ или
ОЕЛ = ФОЕ + Евд).
11

12. Мёртвые пространства.

• Анатомическим мертвым пространством (около 150
мл) называют кондуктивную, или воздухопроводящую,
зону легкого, которая не участвует в газообмене (верхние
дыхательные пути, трахея, бронхи и терминальные
бронхиолы).
• Анатомическое мертвое пространство выполняет ряд
важных функций: нагревает вдыхаемый атмосферный
воздух, задерживает примерно 30% выдыхаемых тепла и
воды.
• Альвеолярное мертвое пространство – альвеолы,
которые не перфузируются или не вентилируются.
• Сумма объемов анатомического и альвеолярного мертвого
пространства называется физиологическим, или
функциональным, мертвым пространством.
12

13.

• Минутный объём дыхания (МОД) — количество воздуха,
проходящего через воздухоносные пути каждую минуту.
МОД равен дыхательному объёму (ДО), умноженному на
частоту дыхательных движений в минуту (ЧДД):
МОД = ДО * ЧДД
• Так как ДО в норме составляет примерно 0,5 л, а
нормальная ЧДД от 12 до 15 в минуту, то МОД
составляет 6–8 л/мин.
Во время спокойного вдоха объемом
500 мл в альвеолы поступает только
350 мл вдыхаемого (альвеолярная
вентиляция). Остальные 150 мл
вдыхаемого воздуха представляют
собой альвеолярный воздух, который
после газообмена задерживается в
анатомическом мертвом
пространстве в конце каждого выдоха
(1/3).
13

14. Диффузия газов через аэрогематический барьер.

• В организме газообмен О2 и СО2 через альвеолярнокапиллярную мембрану происходит с помощью
диффузии.
• Диффузия газов через альвеолярно-капиллярную
мембрану легких осуществляется в два этапа.
1. диффузионный перенос газов по
концентрационному градиенту через
аэрогематический барьер,
2. связывание газов в крови легочных капилляров.
14

15. Аэрогематический барьер.

• Между полостью альвеолы и просветом капилляра
происходит газообмен.
• Структуры, образующие аэрогематический барьер:
1.
2.
3.
4.
5.
альвеолярные клетки I типа (0,2
мкм),
общая базальная мембрана (0,1
мкм),
уплощённая часть
эндотелиальной клетки
капилляра (0,2 мкм).
плёнка сурфактанта
межклеточное вещество
15

16. Парциальное давление.

• Газы, входящие в состав атмосферного,
альвеолярного и выдыхаемого воздуха, имеют
определенное парциальное (partialis —
частичный) давление, т. е. давление,
приходящееся на долю данного газа в смеси
газов.
• Согласно закону Дальтона, парциальное
давление газа в какой-либо смеси прямо
пропорционально его объемному содержанию.
16

17.

Расчет парциального давления.
• При Ратм =760,0 мм рт.ст. парциальное
давление в атмосферном воздухе
составляет:
– pO2 = 21% * 760 = 160 мм рт.ст.,
– pCO2 = 0.04% * 760 = 0,3 мм рт.ст.,
– N2 = 79%
– H2O = 0.46%
17

18. Парциальное давление газов в воздухоносных путях и крови.

Вдыхаемый воздух
(сухой)
Воздух в бронхах
(увлажнённый)
Воздух в альвеолах
Артериальная кровь
Венозная кровь
PO2
159
PCO2
0
PH2O
0
PN2
601
Pсуммарное
760
150
0
47
563
760
102
90
40
40
40
46
47
47
47
571
571
760
760
(мм рт.ст.)
Направление диффузии газов определяют градиенты их
парциального давления.
18

19. Обмен газов в легких.

19

20. Обмен газов в тканях.

20

21. Транспорт газов кровью.

• Транспорт кислорода
– Растворено в плазме – 1,5-2%
– Оксиигемоглобин (HbO2) – 98-98,5%
• Транспорт углекислого газа
– Растворено в плазме – 3-7%
– Гидрокарбонаты – 70-80%
– Карбгемоглобин (HbСO2) – 15-23%
21

22.

23.

24.

25. Кривая диссоциации кислорода.

26.

27.

28.

29.

30.

31.

32.

33.

34.

35.

36.

37.

38.

39.

40.

41.

42.

42