Механизм легочной вентиляции


Механизм легочной вентиляции

Обмен газами между атмосферным и альвеолярным воздухом происходит благодаря изменению объема грудной полости, совершаемому во время актов вдоха и выдоха. Активная роль в этих процессах принадлежит скелетной мускулатуре. Акт вдоха обеспечивается сокращением наружных межреберных мышц, поднимающих ребра, и диафрагмы, опускающейся на 3—4 см вниз. Результатом этого является увеличение объема грудной клетки. Благодаря эластичности легких, замкнутости плевральной полости и наличию в ней отрицательного давления, легкие при вдохе растягиваются. Давление воздуха в альвеолах становится меньше атмосферного, что приводит к движению воздуха из окружающей среды в легкие — происходит вдох.

Акт выдоха связан с расслаблением наружных межреберных мышц и диафрагмы. В результате объем легких уменьшается, давление воздуха в них становится выше атмосферного — происходит выдох.

В спокойном состоянии человек вдыхает и выдыхает около 500 см3 воздуха. Этот объем воздуха называется дыхательным объемом. Сверх него, при глубоком вдохе человек может дополнительно вдохнуть еще около 1500 см3 воздуха (резервный объем вдоха). После спокойного выдоха человек способен выдохнуть еще около 1500 см3 (резервный объем выдоха). Сумма трех указанных объемов составляет жизненную емкость легких (ЖЕЛ): 500+ 1500 + 1500= 3500 см3. ЖЕЛ зависит от возраста, пола и физической тренированности человека.

Воздух, находящийся в воздухоносных полостях (около 150 см3), не участвует в газообмене.

Регуляция дыхания осуществляется нервными и гуморальными механизмами.

Дыхательный центр расположен в продолговатом мозге и представлен центрами вдоха и выдоха. Импульсы, возникающие в этих центрах, достигают диафрагмы и межреберных мышц, оказывая соответствующее действие.

В гуморальной регуляции дыхания участвует содержащийся в крови СO2, который является раздражителем центра вдоха. Дыхательному центру свойственна автоматия.

jbio.ru

Легочная вентиляция

  • Легочной вентиляцией называют объем воздуха, вдыхаемого за единицу времени ( минутный объем дыхания)

  • МОД - то количество воздуха, которое вдыхается в минуту

  • МОД = ДО х ЧД

  • До-дыхательный объем,

  • Чд-частота дыхания

Параметры вентиляции

  • Частота дыхания- 14 мин.

  • Минутный объем дыхания- 7л/мин

  • Альвеолярная вентиляция – 5л/мин

  • Вентиляция мертвого пространства – 2л/мин

Коэффициент вентиляции альвеол

  • В альвеолах к концу спокойного выдоха находится около 2500 мл воздуха (ФОЕ – функциональная остаточная емкость), во время вдоха в альвеолы поступает 350 мл воздуха, следовательно, обновляется лишь 1/7 часть альвеолярного воздуха (2500/350 = 7.1).

  • Для нормального процесса обмена газов в легочных альвеолах необходимо, чтобы их вентиляция воздухом находилась в определенном соотношении с перфузией их капилляров кровью т.е. минутному объему дыхания должен соответствовать соответствующий минутный объем крови, протекающий через сосуды малого круга, а этот объем, естественно, равен объему крови, протекающей через большой круг кровообращения.

  • В обычных условиях вентиляционно—перфузионный коэффициент у человека составляет 0,8—0,9.

  • Например, при альвеолярной вентиляции, равной 6 л/мин, минутный объем крови может составить около 7 л/мин.

  • В отдельных областях легких соотношение между вентиляцией и перфузией может быть неравномерным.

  • Резкие изменения этих отношений могут вести к недостаточной артериализации крови, проходящей через капилляры альвеол.

Анатомическое и альвеолярное мертвое пространство

  • Анатомически мертвым пространством называют воздухопроводящую зону легкого, которая не участвует в газообмене (верхние дыхательные пути, трахея, бронхи, терминальные бронхиолы). АМП выполняет ряд важных функций: нагревает вдыхаемый атмосферные воздух, задерживает примерно 30% выдыхаемого тепла и воды.

  • Анатомически мертвое пространство соответствует воздухопроводящей зоне легких, объем которой варьирует от 100 до 200 мл., а в среднем составляет 2 мл на 1 кг. массы тела.

  • В здоровом легком некоторое количество апикальных альвеол вентилируются нормально, но частично либо полностью не перфузируются кровью.

  • Подобное физиологическое состояние обозначается как «альвеолярное мертвое пространство».

  • В физиологических условиях АМП может появляться в случае снижения минутного объема крови, уменьшения давления в артериальных сосудах легких, при патологических состояниях. В подобных зонах легких не происходит газообмена.

  • Сумма объемов анатомического и альвеолярного мертвого пространства называется физиологическим, или функциональным мертвым пространством.

Варианты альвеолярной вентиляции

  • Гипервентиляция-вымывание С02 из альвеол возмещается поступлением его из тканей, альвелярное Рсо2 падает (гипокапния).Опасность-остановка дыхательного центра.

  • При недостаточной вентиляции альвеол (гиповентиляция) в них накапливается избыток СО2 гиперкапния, а при резком отставании вентиляции от газообмена, снижается Ро2 (гипоксия).

  • Соответственно, сдвиги Рсо2 и Ро2 развиваются при этом и в артериальной крови.

Лекция 17

Газообмен и транспорт газов

Молекулярный кислород

АФК- активные формы кислорода

СО2

СО

NO

Парциальное давление газов в альвеолах легких

  • Альвеолярный воздух представлен смесью в основном О2 , СО2 и N2.

  • В альвеолярном воздухе содержатся водяные пары, которые также оказывают определенное парциальное давление, поэтому при общем давлении смеси газов 760 мм. рт. ст. парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе (Ро2) составляет около 104 мм рт.ст.,

  • Рсо -40мм.рт.ст., РN2 – 569 мм.рт.ст.

  • Парциальное давление водяных паров при температуре 37º С составляет 47 мм.рт.ст.

Диффузия газов через альвеоло-капиллярную мембрану

  • На первом этапе диффузионный перенос газов происходит по концентрационному градиенту через тонкий аэрогематический барьер.

  • На втором – происходит связывание газов в крови легочных капилляров, объем которых составляет 80-15- мл, при толщине слоя крови в капиллярах всего 5-8 мкм и скорости кровотока около 0,1 мм/сек.

  • После преодоления аэрогематического барьера газы диффундируют через плазму крови в эритроциты.

Газообмен и транспорт кислорода

  • Транспорт О2 осуществляется в физически растворенном виде и химически связанном виде.

  • Физически растворенный кислород может поддерживать нормальные процессы жизнедеятельности в организме (250 мл в мин.), если минутный объем кровообращения составит примерно 83 л мин. в покое.

  • Оптимальным является механизм транспорта кислорода в связанном виде, т.е. в связи с гемоглобином

Физико-химические свойства гемоглобина

  • Гемоглобин способен избирательно связывать О2 и образовывать оксигемоглобин (HbO2) в зоне высоких концентраций в легких и освобождать молекулярной кислород в области пониженного содержания О2 в тканях.

  • Зависимость степени оксигенации гемоглобина от парциального давления О2 в альвеоляром воздухе представляется в виде кривой диссоциации оксигемоглобина.

  • Но сродство кислорода к гемоглобину влияют различные метаболические факторы, что выражается в виде смещения кривой диссоциации влево или вправо.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

studfiles.net

Внешнее дыхание. Механизм вентиляции легких. Эластическая тяга легких. Сурфактант.

Подробности

Внешнее (легочное) дыхание = конвекционный транспорт в альвеолы + диффузия из альвеол в кровь легочных капилляров.

Мышцы, участвующие в акте дыхания:

1. Основные инспираторные – наружные межреберные (поднимают ребра); вспомогательные – большая и малая грудные, лестничнные и грудино-ключно-сосцевидная

2. Основные экспираторные – внутренние межреберные; вспомогательные – мышцы живота.

Типы дыхания: внешнее (легочная вентиляция и газообмен между альвеолами и кровью) и внутреннее (тканевое).

В зависимости от того, в каком направлении изменяются размеры грудной клетки при дыхании, различают грудной, брюшной и смешанный типы дыхания. Грудной тип дыхания чаще встречается у женщин. При нем грудная полость расширяется преимущественно в переднезаднем и боковых направлениях, тогда вентиляция нижних участков легких часто оказывается недостаточной.Брюшной тип дыхания более характерен для мужчин. Расширение грудной полости при нем происходит преимущественно в вертикальном направлении, за счет диафрагмы, вентиляция верхушек легких может оказаться недостаточной. При смешанном типе дыхания равномерное расширение грудной полости во всех направлениях обеспечивает вентиляцию всех частей легких.

Сопротивления воздушному потоку: 

1. Эластические

2. Вязкие (при спокойном дыхании незначительны).

I. Эластическое сопротивление.

Альвеолярное давление (PA) = разница давлений между альвеолярным и атмосферным воздухом. На кривой участок нормального дыхания ≈прямая =>упругое сопротивление всей дыхательной системы при нормальном дыхании почти постоянно.

Плевральное давление (PПЛ) =разница между атмосферным и внутриплевр.давлением. Из графика =>упруг.сопротивление грудн.клетки возрастает с увеличением давления.

Транспульмональное давление (PT) =разница между альвеолярн. и внутриплевр.давления. Все действующие на легкие силы уравновеш-ся в момент полного выдоха (V=ФОЕ).

Показатель эластических свойств – растяжимость (tg угла наклона релакс.кривой) – Compliance: Cдых.системы=ΔV/ΔPa – прирост давления, необходимого для растяжения все больше с увеличивающимся количеством воздуха. Elastance – способность тканей легких вернуться в прежнее состояние после растяжения.

Связь с растяжимостями других структур: 1/CДС=1/СГК +1/СЛ. (СГК=СЛ=2∙CДС=0,2 л/см вод.ст.). Для определения – упрощен.формула (испытуемый вдыхает опр.V воздуха, фиксир. ГК мышцами, открывает голос.щель) =>РА=0 =>Сл=ΔV/ΔPПЛ.

II.Неэластическое сопротивление.

90% - аэродинамическое сопротивление дыхательных путей (поток образует завихрения в местах разветвления бронхов и патологических сужений).

Закон Хагена-Пуазейля: V=ΔP/R=Pa/R (турбулентным потоком пренебрегают). Сопротивление воздухоносных путей R≈2см водн.ст. (Осн.вклад – трахеи и бронхов, у мелких путей – оч.большое сумм.сечение). 10% - Сопротивление тканей (внутр.трение и деформация). Соотношения давление/объем. 1.Форма гр.клетки =Const (i.e., смена выдоха вдохом): действует только эласт.тяга легких =>созд-ся отриц.относительно атмосферного внутриплевр.давления (PПЛ,СТАТАPПЛ становится еще более отрицательным (РПЛ,ДИН =РПЛ,СТАТ +РА).

Поверхностное натяжение в альвеолах в 10 раз меньше, чем расчетное натяжение для слоя воды ↓пов.натяжение в мелких альвеолах.

fundamed.ru

Легочная вентиляция, механизм вдоха и выдоха, условия изменения внутрилегочного давления.

Вентиляция легких — это смена воздуха в легких, совершаемая циклически при вдохе и выдохе. Легочную вентиляцию характеризуют прежде всего четыре основных легочных объема: дыхательный объем, резервный объем вдоха, резервный объем выдоха и остаточный объем. Вместе они составляют общую емкость легких.

Воздух, оставшиеся после обычного, спокойного выдоха (т.е. остаточный объем + резервный объем выдоха), определяется как функциональная остаточная емкость. Положение грудной клетки в конце свободного выдоха, соответствующее функциональной остаточной емкости, обычно принимается за исходное.

Механизм вдоха и выдоха. Легкие находятся внутри грудной полости и занимают почти все ее пространство. Между легкими находится сердце и крупные кровеносные сосуды. Каждое легкое одето снаружи тоненькой соединительнотканой пленкой легочной п л е в р о й. Внутренняя стенка грудной полости покрыта пристеночной плеврой. Между ними имеется герметически замкнутное пространство, заполненное плевральной жидкостью, которая уменьшает трение легких о стенки грудной полости при дыхательных движениях. Это пространство называется плевральной полостью. Легкие сообщаются с атмосферным воздухом, а плевральная полость отделена от него.

В покое спокойный выдох осуществляется при расслаблении дыхательных мышц и опускании ребер грудной клетки. Вдох как активный акт возникает вследствие работы основных дыхательных мышц межреберных и диафрагмы ( 44).

Во время вдоха объем грудной полости увеличивается, а легкие расширяются, давление воздуха в них понижается и становится ниже атмосферного. Поэтому воздух входит в легкие. При выдохе объем грудной полости уменьшается, воздух в легких сдавливается. Давление в легких становится выше атмосферного, и воздух выходит наружу. Во время прекращения дыхательных движений давление воздуха внутри легких становится равным атмосферному.

Роль плеврально г о давления. Легочная ткань является эластичной. При растяжении она стремится возвратиться в исходное положение. При этом в легочной ткани развиваются силы (эластичная тяга легких), противодействующие растяжению. В результате в плевральной полости возникает давление, которое меньше атмосферного, т. е. отрицательное давление. В этом можно убедиться, введя полую иглу, соединенную с манометром, в щель между листками плевры ( 45).

2. Значение транспульмонального давления для дыхания Условия формирования давления в плевральной полости, его величина и изменения во время вдоха и выдоха (модель Дондерса).

Разница между альвеолярным и внутриплевральным давлениями называется транспульмональным давлением. В области контакта легкого с диафрагмой транспульмональное давление на­зывается трансдиафрагмальным.

Величина и соотношение с внешним атмосферным давлением транспульмонального давления, в конечном счете, является основным фактором, вызывающим движение воздуха в воздухоносных путях легких.

Изменения альвеолярного давления взаимосвязаны с колебани­ями внутриплеврального давления.

Альвеолярное давление выше внутриплеврального и относитель­но барометрического давления является положительным на выдохе и отрицательным на вдохе. Внутриплевральное давление всегда ниже альвеолярного и всегда отрицательное в инспирацию. В экспирацию внутриплевральное давление отрицательное, поло­жительное или равно нулю в зависимости от форсированности выдоха.

На движение воздуха из внешней среды к альвеолам и обратно влияет градиент давления, возникающий на вдохе и выдохе между альвеолярным и атмосферным давлением.

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

Усилия, которые развивают дыхательные мышцы, создают сле­дующие количественные параметры внешнего дыхания: объем (V), легочную вентиляцию (VE) и давление (Р).

Эти величины в свою очередь позволяют рассчитывать работу дыхания (W=P*ΔV), растяжимость легких, или комплианс (С = =ΔV/P), вязкое сопротивление, или резистанс (R=ΔP/V) дыха­тельных путей, ткани легких и грудной клетки.

cyberpedia.su


Смотрите также