Лекция №8 Внешнее дыхание
.docxВнешнее дыхание. Обмен газов в легких и тканях.
Дыхание – совокупность процессов, которые обеспечивают поступление во внутреннюю среду кислорода и удаление из организма углекислого газа. Выделяют три этапа дыхания:
-
Внешнее дыхание
-
Транспорт газов
-
Внутреннее дыхание
Характеристика внешнего дыхания:
-
Внешнее дыхание – это газообмен в легких, включающий в себя легочную вентиляцию и легочную диффузию.
Легочная вентиляция – это процесс обновления газового состава воздуха в легочных мешочках, альвеолах.
Легочная диффузия – это процесс обмена дыхательных газов между легочными альвеолами и кровью легочных капилляров.
-
Транспорт газов – это перенос кровью кислорода от легких к тканям, а углекислого газа от тканей к легким.
-
Внутреннее тканевое дыхание – это процесс обновления газового состава в тканях, он включает в себя:
-
Обмен дыхательных газов, между кровью тканевых капилляров и клетками.
-
Биохимические процессы окисления в клетках
Легочная вентиляция обеспечивается возвратно-поступательными перемещениями воздуха в просвете дыхательных путей, это происходит в следствии периодических изменений объема грудной полости в процессе дыхательного цикла. Дыхательный цикл включает в себя три основных фазы:
-
Фаза вдоха (инспирация)
-
Фаза выдоха (экспирация)
-
Дыхательная пауза
Изменение объема грудной полости в процессе дыхательного цикла обусловлены сокращением и расслаблением дыхательных мышц, они подразделяются на инспираторные и экспираторные дыхательные мышцы.
Основные инспираторные мышцы:
-
Диафрагма, при сокращении купол уплощается и возрастает грудная полость (при вдохе)
-
Наружные межреберные мышцы, приподнимание и раздвигание ребер.
Во время вдоха инспираторные мышцы преодолевают эластическое сопротивление тканей грудной клетки, органов брюшной полости и легких. Эластическое сопротивление легких обусловлено:
-
Упруго растяжимыми свойствами эластических волокон легких.
-
Наличием сурфактанта (комплекс веществ липопротеидной природы выстилающих изнутри легочные мешочки – альвеолы), сурфактант обеспечивает:
-
Стабилизацию сферической формы альвеол
-
Противодействию перерастяжению альвеол при вдохе
-
Противодействию спаданию альвеол при выдохе
-
Очищение поверхности альвеол
-
Легкие находятся внутри грудной клетки и отделены от её стенок герметически замкнутой полостью, которая называется плевральная щель. Давление плевральной щели ниже атмосферного увеличение объема грудной полости во время спокойного вдоха последовательно вызывает:
-
Снижение давления плевральной щели до -6, -9 мм рт. ст. по сравнению с атмосферным
-
Расширение легочной ткани
-
Снижение внутрилегочного давления до -2 мм рт. ст. по сравнению с атмосферным
-
Поступление воздуха в легкие по градиенту между атмосферным и альвеолярным давлением
Уменьшение объема грудной полости во время спокойного выдоха последовательно вызывает:
-
Повышение давление в плевральной щели от -6, -9 до -3
-
Уменьшение объема легких за счет их эластической тяги (они стремятся сжаться)
-
Повышение внутрилегочного давления до +2 мм рт. ст. по сравнению с атмосферным
-
Выход воздуха из легких в атмосферу по градиенту давления
Объем воздуха который находится в легких после максимального глубокого вдоха называются общей емкостью легких (ОЕЛ) от 4200 до 6000 мл. Состоит ОЕЛ из двух частей:
-
Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) 3500-5000 мл – это объем воздуха, который можно максимально выдохнуть, после максимально глубокого вдоха.
-
Дыхательный объем (ДО) 400-500 мл – это количество воздуха. Который вдыхается или выдыхается при спокойном дыхании, во время каждой фазы дыхательного цикла
-
Резервный объем вдоха РОВд 2500 мл – это максимальное количество вдоха, которое можно дополнительно вдохнуть после спокойного вдоха.
-
Резервный объем выдоха РОВыд 1500 мл – это максимальное количество воздуха, которое можно дополнительно выдохнуть после спокойного выдоха.
-
Резервный объем выдоха, и остаточный объем составляют резервно-функциональную остаточную емкость легких (ФОЕ) – это количество воздуха остающегося в легких после спокойного выдоха (2000-2500мл).
-
Остаточный объем легких (ООЛ) от 1000-1200 мл – это количество воздуха, которое остается в легких после максимально глубокого выдоха.
Имеется два способа исследования внешнего дыхания:
-
Спирометрия – метод измерения легочных объемов.
-
Спирография – метод графической регистрации показателей фаз дыхательного цикла.
Для оценки фаз дыхательного цикла измеренные объемы сравнивают с нормальными величинами, индивидуальную норму ЖЕЛ, называют должной жизненной емкостью легких (ДЖЕЛ) , величина зависит от антропометрических показателей:
-
От пола
-
От веса
-
От роста
-
От возраста
Легочная вентиляция характеризуется минутным объемом дыхания (МОД) – это количество воздуха, который вдыхается или выдыхается за одну минуту. Рассчитывается по формуле:
МОД=ДО*ЧД
Частоты дыхания у взрослого человека составляет от 12-16, поэтому МОД 6-10 л\мин. При физической нагрузке МОД может повышаться до 100-120 л\мин.
В обычных условиях человек дышит атмосферным воздухом в составе которого кислорода 21%, углекислого газа 3,03 %, азот около 79%. В выдыхаемом воздухе кислорода 16%. Углекислого газа 4%, азота 79,7%. В альвеолярном воздухе кислорода 14%, углекислого газа 5,5%, азота 80%.
Различия в составе выдыхаемого и альвеолярного воздуха обусловлено смешиванием альвеолярного газа с воздухом дыхательного мертвого пространства – мертвым называют пространство, которое не участвует в обновлении газового состава венозной крови легочных капилляров. Различают анатомическое и физиологическое мертвое дыхательное пространство.
Анатомическое – это объем воздуха проводящих путей (от полости носа д бронхиол, в которых не происходит газообменов с кровью легочных капилляров) около 150 мл.
Физиологическое дыхательное мертвое пространство – это объем всех участков дыхательной системы, в которых не происходит газообмен с венозной крови, легочных капилляров.
Воздух, заполняющий мертвое пространство, играет роль буфера, который сглаживает колебания состава альвеолярной смеси газа в ходе дыхательного цикла. Это создает условия для газообмена в любую фазу дыхательного цикла. Количество воздуха, который участвует в обновление альвеолярного газа за одну минуту, называется минутной вентиляцией легких (МВЛ). Рассчитывается по формуле:
МВЛ=(ДО-ДМП)*ЧД
Перенос газов в воздухоносных путях происходит в результате конвекции и диффузии. Конвективный способ обусловлен движением смеси газов по градиенту их общего давления.
Диффузия газов – это пассивное движение его молекул из области большего парциального давления или напряжения в зону меньшего.
Парциальное давление газа – это часть общего давления, которая создается, каким либо газом смешанными с другими. Напряжение газа – это парциальное давление, которое создается газом растворенным в жидкости.
Перенос кислорода из легочных альвеол в кровь. А углекислого газа из крови в альвеолы происходи пассивно путем диффузий за счет разности парциального давления и напряжения этих газов по обе стороны аэрогемотического барьера. АГБ – включает в себя слой сурфактанта, альвеолярный эпителий, эндотелий кровеносного сосуда и базальные мембраны.
Парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе составляет 100 мм рт. ст. напряжение кислорода в венозной крови легочных капилляров 40 мм рт. ст. градиент давление 60 мм рт. ст. направлен из альвеолярного воздуха в кровь.
Парциальное давление углекислого газа в альвеолярном воздухе 40 мм рт. ст. напряжение СО2 в венозной крови легочных капилляров 46 мм рт. ст. градиент давления составляющий 6 мм рт. ст направлен из кровь в альвеолы.
В легких |
|
В легочном мешочке парциальное давление кислорода 100 мм рт. ст |
В венозной крови 40 мм рт. ст |
Углекислый газ в легочном мешочке парциальное давление 40 мм рт. ст |
Напряжение 46 мм рт. ст |
Напряжение кислорода в артериальной крови 100 мм рт. ст., а в тканях менее 40 мм рт. ст., градиент составляет 60 мм рт. ст., направлен из артериальной крови в ткани.
Напряжение углекислого газа в артериальной крови 40 мм рт. ст., а в тканях около 60 мм рт. ст., градиент давления 20 мм рт. ст, направлен из тканей в кровь.
В тканях |
|
Напряжение кислорода в артериальной крови 100 мм рт. ст |
В тканях 40 мм рт. ст. |
Углекислый газ напряжение 40 мм рт. ст |
Ткани 60 мм рт. ст. |
Из легких артериальная кровь в ткани. Из тканей венозная кровь в легочные мешочки и в процессе легочной вентиляции выдыхается в атмосферу.