أساسيات فسيولوجيا الجهاز التنفسي

الوظيفة الرئيسية (وإن لم تكن الوحيدة) للرئتين هي ضمان تبادل الغاز الطبيعي. التنفس الخارجي هو عملية تبادل الغازات بين الهواء الجوي والدم في الشعيرات الدموية الرئوية ، ونتيجة لذلك يحدث الدم الشرياني: يرتفع ضغط الأكسجين ويقل ضغط ضغط ثاني أكسيد الكربون. شدة تبادل الغازات يتحدد في المقام الأول عن طريق ثلاث آليات الفسيولوجية المرضية (التهوية الرئوية وتدفق الدم الرئوي، وانتشار الغازات من خلال غشاء السنخية الشعرية)، والتي يتم توفيرها من قبل نظام التنفس الخارجي.

التهوية الرئوية

يتم تحديد التهوية الرئوية من العوامل التالية (AP Zilber):

1. جهاز التهوية الميكانيكية ، الذي يعتمد ، أولاً وقبل كل شيء ، على نشاط عضلات الجهاز التنفسي ، وتنظيمها العصبي وحركتها في جدران الصدر ؛
2. مرونة واستطالة أنسجة الرئة والصدر.
3. صبغة الممرات الهوائية
4. توزيع الهواء داخل الرئة ومراسلاته لتدفق الدم في أجزاء مختلفة من الرئة.

إذا تم انتهاك واحد أو أكثر من العوامل المذكورة أعلاه ، يمكن أن تحدث اضطرابات تهوية هامة سريريا ، يتجلى في عدة أنواع من فشل التنفس التنفسي.

من عضلات الجهاز التنفسي ، فإن أهم دور ينتمي إلى الحجاب الحاجز. تخفيضه النشط يؤدي إلى انخفاض في الضغط داخل الصدر وداخل الشريان ، والذي يصبح أقل من الضغط الجوي ، مما يؤدي إلى استنشاق.

استنشاق نفذت من خلال انكماش نشط في عضلات الجهاز التنفسي (الحجاب الحاجز) وزفير يحدث ويرجع ذلك أساسا إلى الارتداد المرن للجدار الرئة والصدر، وخلق الزفير التدرج الضغط في ظل الظروف الفسيولوجية كافية لإزالة الهواء من خلال الشعب الهوائية.

إذا لزم الأمر، وزيادة حجم التهوية يتناقص ربي الخارجي، درج والعضلات القصية الترقوية الخشائية (إضافية عضلات الشهيق)، الأمر الذي يؤدي أيضا إلى زيادة في حجم الصدر وانخفاض الضغط داخل الصدر الذي يسهل استنشاق. تعتبر عضلات جدار البطن الأمامي (الخارجية والداخلية المائلة والمستقيمة والعرضية) عضلات زفير إضافية.

مرونة أنسجة الرئة والصدر

مرونة الرئتين. يتم تحديد تدفق الهواء أثناء الإلهام (داخل الرئتين) وانتهاء الصلاحية (من الرئتين) بواسطة تدرج الضغط بين الغلاف الجوي والحويصلات الهوائية ، ما يسمى الضغط عبر الصدر (P _tp / _t ):

Pm / m = P _alv - P _atm حيث P _alb ، هي alveolar ، و P _atm هو الضغط الجوي.

في وقت الإلهام ، يصبح R _av و P _{mp / m} سلبيين ، أثناء الزفير - إيجابي. في نهاية الإلهام وفي نهاية الزفير ، عندما لا يتحرك الهواء على طول المسالك الهوائية ، وتكون فجوة الصوت مفتوحة ، يساوي R _alve P _atm.

ويعتمد مستوى R _{av ،} بدوره ، على قيمة الضغط الداخلي (P _m ) وما يسمى بالضغط المرن للرئة (P _el ):

ضغط الارتداد المرن هو الضغط الناجم عن الحمة المرنة للرئة وتوجه إلى الرئة. كلما زادت مرونة أنسجة الرئة كلما ازداد الضغط داخل التجويف ، بحيث تتسع الرئة خلال الإلهام ، وبالتالي كلما زاد نشاط عضلات التنفس الشهيق. المرونة العالية تعزز الانهيار السريع للرئة أثناء الزفير.

مؤشر آخر مهم ، المرونة العكسية لنسيج الرئة - الاستطالة اللامبالية للرئة - هو مقياس لقابلية الرئة للتوسيع. تتأثر الشد (وقيمة ضغط المرونة) للرئة بعدد من العوامل:

1. حجم الرئة: مع حجم صغير (على سبيل المثال ، في بداية الإلهام) الرئة أكثر مرونة. في أحجام كبيرة (على سبيل المثال ، عند ارتفاع الحد الأقصى للإلهام) ، تقل قابلية الرئة بشدة وتصل إلى الصفر.
2. محتوى الهياكل المرنة (الإيلاستين والكولاجين) في أنسجة الرئة. انتفاخ الرئة في الرئتين ، والذي ، كما هو معروف جيدا ، يرتبط انخفاض في مرونة أنسجة الرئة بزيادة في توسع الرئة (عن طريق خفض ضغط الاستجابة المرنة).
3. سماكة الجدران السنخية بسبب من التهابات (الالتهاب الرئوي) والدورة الدموية (ركود الدم في الرئة)، وذمة، وتليف أنسجة الرئة بدرجة كبيرة التمدد (ليونة) في الرئة.
4. قوات التوتر السطحي في الحويصلات الهوائية. وهي تنشأ عند السطح البيني بين الغاز والسائل ، والذي يبطن الحويصلات الهوائية من الداخل بفيلم رقيق ، ويميل إلى تقليل مساحة هذا السطح ، مما يخلق ضغطًا إيجابيًا داخل الحويصلات. وبالتالي ، فإن قوى التوتر السطحي جنبا إلى جنب مع الهياكل المرنة للرئتين توفر الإغاثة السنخية الفعالة أثناء انتهاء الصلاحية وفي نفس الوقت تمنع التوسع (التمدد) للرئة أثناء الإلهام.

السطحي بطانة السطح الداخلي للحويصلات الهوائية هو مادة تقلل من قوة التوتر السطحي.

النشاط السطحي أعلى كلما كان أكثر كثافة. استنشاق با لذلك عندما كثافة، وبالتالي يقلل من نشاط السطحي، والقوات التوتر السطحي (أي القوى تميل للحد من سطح السنخية) يزيد، والذي يساهم في الأنسجة الرئوية spadenie اللاحقة أثناء الزفير. في نهاية الزفير ، تزداد كثافة ونشاط الفاعل بالسطح ، وتنخفض قوى التوتر السطحي.

وهكذا ، بعد انتهاء الزفير ، عندما يكون نشاط الفاعل بالسطح أعلى ، وتكون قوى التوتر السطحي التي تمنع توسع الحويصلات ضئيلة ، فإن التوسع اللاحق للحويصلات الهوائية على الإلهام يتطلب طاقة أقل.

أهم الوظائف الفسيولوجية للفاعل بالسطح هي:

• زيادة في تمدد الرئة بسبب انخفاض قوى التوتر السطحي ؛
• انخفاض في احتمال الانهيار (الانهيار) للحويصلات الهوائية أثناء الزفير ، لأنه عند أحجام صغيرة من الرئة (في نهاية الزفير) يكون نشاطه قصوى ، وتكون قوى التوتر السطحي ضئيلة ؛
• منع إعادة توزيع الهواء من الأصغر إلى الحويصلات الهوائية الكبيرة (وفقا لقانون لابلاس).

في الأمراض المصحوبة بنقص من الفاعل بالسطح ، تزداد صلابة الرئتين ، الانهيار الحويصلي (يحدث الانخماص) ، يحدث فشل تنفسي.

[1]

نكص البلاستيك من جدار الصدر

يتم تحديد الخصائص المرنة لجدار الصدر ، والتي لها تأثير كبير على طبيعة التهوية الرئوية ، من خلال حالة الهيكل العظمي والعضلات الوربية والأنسجة الرخوة والغشاء الجنبي الجداري.

مع الحد الأدنى من أحجام الصدر والرئتين (خلال الزفير كحد أقصى) وفي بداية الإلهام ، يتم توجيه الاستجابة المرنة لجدار الصدر إلى الخارج ، مما يخلق ضغطًا سلبيًا ويعزز انتشار الرئة. كلما زاد حجم الرئة أثناء الإلهام ، ستنخفض الاستجابة المرنة لجدار الصدر. عندما يصل حجم الرئة إلى حوالي 60 ٪ من قيمة GEL ، فإن الاستجابة المرنة لجدار الصدر تنخفض إلى الصفر ، على سبيل المثال. حتى الضغط الجوي. مع زيادة أخرى في حجم الرئة ، يتم توجيه الاستجابة المرنة للجدار الصدري نحو الداخل ، مما يخلق ضغطًا إيجابيًا ويساهم في انهيار الرئتين أثناء الزفير التالي.

ويرافق بعض الأمراض زيادة في صلابة جدار الصدر ، مما يؤثر على قدرة الصدر على التمدد (أثناء الإلهام) وتهدأ (أثناء الزفير). وتشمل هذه الأمراض البدانة ، و الجنف ، و انتفاخ الرئة ، و المراسي الضخمة ، و fibrotorax ، وغيرها.

ممرات مجرى الهواء وإزالة mucociliary

يعتمد مسار الممرات الهوائية بشكل كبير على التصريف الطبيعي لإفراز الرغامى ، الذي يرجع في الأساس إلى عمل آلية التطهير المخاطي المخاطي (التخليص) والسعال الطبيعي المنعكس.

وظيفة واقية للجهاز مخاطي هدبي يحددها ميزة كافية وثابتة من ظهارة مهدبة وإفرازية، مما أدى إلى رقيقة تتحرك على طول تتم إزالة إفراز سطح الغشاء المخاطي القصبي والجسيمات الغريبة. تحدث حركة إفراز الشعب الهوائية بسبب الهزات السريعة للأهداب في اتجاه الجمجمة مع ارتداد أبطأ في الاتجاه المعاكس. وتيرة التذبذب هو أهداب 1000-1200 في الدقيقة الواحدة، والذي يوفر حركة المخاط الشعبي بمعدل 0،3-1،0 سم / دقيقة في القصبات الهوائية و2-3 سم / دقيقة في القصبة الهوائية.

يجب أن نتذكر أيضا أن المخاط الشعب الهوائية يتكون من طبقتين: الطبقة السائلة السفلى (سول) و اللزجة العليا - الجل ، الذي يلمس طرف الأهداب. وظيفة ظهارة الهدبية تعتمد إلى حد كبير على نسبة سمك العصر والهلام: زيادة سمك هلام أو الحد من سمك من سول يؤدي إلى انخفاض في فعالية إزالة mucociliary.

على مستوى القصيبات التنفسية والحويصلات الهوائية من الجهاز المخاطي الجلدي. هنا يتم تنقية مع مساعدة من منعكس السعال والنشاط البلعمية من الخلايا.

عندما الآفات الالتهابية الشعب الهوائية، وخاصة البشرة المزمنة ترتيبها شكليا ووظيفيا، والتي يمكن أن تؤدي إلى فشل مخاطي هدبي (الحد من وظيفة واقية للجهاز مخاطي هدبي) وتراكم المخاط في التجويف الشعب الهوائية.

في الحالات المرضية مجرى الهواء المباح فإنه لا يعتمد فقط على عملية تطهير آلية مخاطي هدبي، ولكن أيضا على وجود تشنج قصبي، وذمة التهاب الغشاء المخاطي وهذه الظاهرة في وقت مبكر من الزفير إغلاق (انهيار) في الشعب الهوائية الصغيرة.

[2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9], [10]

تنظيم التجويف القصبي

يتم تحديد لهجة العضلات الملساء في الشعب الهوائية من خلال عدة آليات مرتبطة بتحفيز العديد من المستقبلات الخاصة للشعب الهوائية:

1. تحدث التأثيرات الكولينية (الوراثية) نتيجة تفاعل الناقل العصبي الأستيل كولين مع مستقبلات M-cholinergic معينة. ونتيجة لهذا التفاعل ، يحدث تشنج قصبي.
2. التعبير التعصبى للعضلات الملساء فى الشعب الهوائية يعبر عنه إلى حد ما ، على النقيض ، على سبيل المثال ، من العضلات الملساء للأوعية وعضلة القلب. ترجع التأثيرات المتعاطفة على القصبات بشكل رئيسي إلى تأثير الأدرينالين المنتشر على مستقبلات بيتا 2 الأدرينالية ، مما يؤدي إلى استرخاء العضلات الملساء.
3. تتأثر أيضا نغمة العضلات الملساء بما يسمى. "غير الأدرينالية، غير الكوليني" الجهاز العصبي (NANC) الألياف التي تتكون من العصب المبهم والافراج عن عدة ناقل عصبي معين التفاعل مع مستقبلات المماثل من العضلات الملساء في القصبات الهوائية. أهمها:
   • عديد ببتيد معوي فعال في الأوعية (VIP)؛
   • المادة ر.

تحفيز مستقبلات كبار الشخصيات يؤدي إلى استرخاء واضح ، ومستقبلات بيتا إلى انخفاض في العضلات الملساء في الشعب الهوائية. ويعتقد أن الخلايا العصبية لنظام NANH لها أكبر تأثير على تنظيم إزالة المجرى الهوائي (KK Murray).

وعلاوة على ذلك، في الشعب الهوائية يحتوي على عدد كبير من المستقبلات التي تتفاعل مع مجموعة متنوعة من المواد الفعالة بيولوجيا، بما في ذلك وسطاء من التهاب - الهستامين، البراديكينين، يوكوترين، البروستاجلاندين، عامل الصفيحات تفعيل (PAF)، السيروتونين، الأدينوزين، وغيرها.

وينظم لهجة العضلات الملساء في الشعب الهوائية العديد من الآليات العصبية العصبية:

1. تتطور تمدد الشعب الهوائية مع التحفيز:
   • مستقبلات بيتا 2 الأدرينالية الأدرينالين.
   • مستقبلات كبار الشخصيات (نظام NASH) باعتبارها عديد ببتيد معوي فعال في الأوعية.
2. ينشأ تضيق تجويف الشُعب الهوائية مع التحفيز:
   • مستقبلات M-cholinergic مع acetylcholine؛
   • مستقبلات المادة P (نظام NANH) ؛
   • مستقبلات ألفا الأدرينالية (على سبيل المثال ، مع الحصار أو انخفاض حساسية مستقبلات بيتا 2 الأدرينالية).

توزيع الهواء داخل الرئة ومراسلاته لتدفق الدم

يتم تحديد التهوية غير المتكافئة للرئتين ، وهو أمر طبيعي ، أولا وقبل كل شيء ، من خلال عدم التجانس للخواص الميكانيكية لأنسجة الرئة. الأكثر حيوية تهوية القاعدية ، إلى حد أقل - الأجزاء العليا من الرئتين. التغييرات في خصائص المرونة من الحويصلات الهوائية (وخاصة الرئتين انتفاخ الرئة) أو انسداد الشعب الهوائية تؤدي إلى تفاقم إلى حد كبير من التهوية متفاوتة، زادت مساحة ميتة الفسيولوجية وتقلل من فعالية التهوية.

انتشار الغازات

تعتمد عملية انتشار الغازات من خلال الغشاء السنخي الشعري

1. من الانحدار من الضغط الجزئي للغازات على جانبي الغشاء (في الهواء السنخية وفي الشعيرات الدموية الرئوية) ؛
2. من سمك الغشاء الشعرية السنخية ؛
3. من السطح العام لمنطقة الانتشار في الرئة.

في الشخص السليم ، يكون الضغط الجزئي للأكسجين (PO2) في الهواء السنخي عادة 100 مم زئبق. وفي الدم الوريدي - 40 ملم زئبق. الفن. الضغط الجزئي ل CO2 (PCO2) في الدم الوريدي 46 ملم زئبق. في الهواء السنخية - 40 ملم زئبق. الفن. وبالتالي ، يكون تدرج ضغط الأكسجين هو 60 ملم زئبق. وبالنسبة لثاني أكسيد الكربون ، لا يوجد سوى 6 ملم من الزئبق. الفن. ومع ذلك ، فإن معدل انتشار CO2 من خلال غشاء الشعرية السنخية هو ما يقرب من 20 مرة أكبر من O2. ولذلك ، فإن تبادل ثاني أكسيد الكربون في الرئتين كامل تمامًا ، على الرغم من انخفاض الضغط المنخفض نسبيًا بين الحويصلات الهوائية والشعيرات الدموية.

ويتكون غشاء السنخية الشعرية من طبقة السطحي بطانة السطح الداخلي للالحويصلات الهوائية، الغشاء السنخي، ومساحات فراغي، غشاء الشعيرات الرئوية، بلازما الدم والأغشية كرات الدم الحمراء. يمكن أن يؤدي التلف لكل من هذه المكونات من الغشاء الشعري - الشعري إلى صعوبة كبيرة في انتشار الغازات. نتيجة لذلك ، مع الأمراض ، يمكن أن تختلف القيم المذكورة أعلاه من الضغوط الجزئية ل O2 و CO2 في الهواء السنخية والشعيرات الدموية بشكل كبير.

[11], [12]

تدفق الدم الرئوي

يوجد في الرئتين نظامان للدورة الدموية: تدفق الدم الشعب الهوائية ، يشير إلى نطاق كبير من الدورة الدموية ، وتدفق الدم الرئوي الفعلي ، أو ما يسمى بالدورة الدموية الصغيرة. بينهما ، سواء في ظل الظروف الفيزيولوجية والظروف المرضية ، هناك anastomoses.

يقع تدفق الدم الرئوي وظيفيا بين النصف الأيمن والأيسر من القلب. القوة الدافعة لتدفق الدم الرئوي هي تدرج الضغط بين البطين الأيمن والأذين الأيسر (عادة حوالي 8 ملم زئبق). في الشعيرات الدموية الرئوية على طول الشرايين ، والأكسجين الفقراء والمشبعة بالدم الوريدي ثاني أكسيد الكربون. نتيجة لانتشار الغازات في منطقة الحويصلات الهوائية ، يحدث تشبع الأكسجين وتنقية من ثاني أكسيد الكربون ، ونتيجة لذلك يتدفق الدم الشرياني من الرئتين إلى الأذين الأيسر. في الممارسة العملية ، يمكن لهذه القيم تتقلب في حدود كبيرة. هذا ينطبق بشكل خاص على مستوى PaO2 في الدم الشرياني ، والذي يكون عادة حوالي 95 ملم زئبق. الفن.

مستوى تبادل الغازات في الرئتين أثناء التشغيل العادي للعضلات الجهاز التنفسي، والمباح جيد للmaloizmenennoy الهوائية وأنسجة الرئة مرونة يحددها معدل نضح الدم من خلال الرئتين وحالة غشاء السنخية الشعرية، التي من خلالها تحت تأثير التدرج في ضغط الأكسجين الجزئي وغاز ثاني أكسيد الكربون ونفذت نشرها.

نسبة التهوية النضح

كما يتم تحديد مستوى تبادل الغازات في الرئتين ، بالإضافة إلى كثافة التهوية الرئوية وانتشار الغازات ، من خلال قيمة نسبة التهوية - التروية (V / Q). عادة ، مع تركيز الأكسجين بنسبة 21 ٪ في الهواء الملهم والضغط الجوي العادي ، فإن نسبة V / Q هي 0.8.

الأشياء الأخرى متساوية ، يمكن أن يكون انخفاض في أكسجة الدم الشرياني سببين:

• الحد من التهوية الرئوية مع نفس مستوى تدفق الدم ، عندما V / Q <0،8-1،0 ؛
• انخفاض في تدفق الدم مع الحفاظ على تهوية الحويصلات الهوائية (V / Q> 1.0).