التنفس الخارجي. الميكانيكا الحيوية للتنفس

الصفحة الرئيسية

اكتشف - حل

مراحل التنفس:

1) التنفس الخارجي - تبادل O 2 و CO 2 بين البيئة الخارجية ودم الشعيرات الدموية الرئوية:

- "التهوية الرئوية" - تبادل الغازات بين البيئة الخارجية والحويصلات الهوائية في الرئتين ؛

تبادل الغازات بين الهواء السنخي ودم الشعيرات الدموية الرئوية.

2) نقل O 2 و CO 2 عن طريق الدم.

3) تنفس الأنسجة.

4) داخل الخلايا (ميتوكوندريا).

جهاز للتنفس الخارجي:

الخطوط الجوية والحويصلات الهوائية في الرئتين.

الهيكل العضلي الهيكلي للصدر والتجويف الجنبي.

دائرة صغيرة من الدورة الدموية

الجهاز العصبي.

مناطق التنفس:

1) المنطقة الموصلة (1-16) - مليئة بالهواء الذي لا يشارك في تبادل الغازات ،

2) منطقة العبور (17-21) - توفر النقل O2 ،

3) المنطقة التنفسية (22-23) - تبادل الغازات.

حجم الفضاء الميت (التشريحي والسنخي) - الهواء في المناطق 1 و 2. الوظائف: التطهير ، الاحترار أو التبريد ، ترطيب الهواء الجوي.

في الرئة السليمة ، يتم عادة تهوية بعض الحويصلات القمية ، ولكن جزئيًا أو كليًا لا تتخللها الدم - الفراغات السنخية الميتة. في فيزيول. التحويل قد تظهر في حالة حدوث انخفاض في IOC ، وضغط الدم في أوعية الرئتين ، وفي Pat. الشروط - مع فقر الدم والانسداد الرئوي. في مثل هذه المناطق من الرئتين ، لا يحدث تبادل الغازات.

الميكانيكا الحيوية للاستنشاق والزفير:

2 - الآليات الحيوية: - رفع وخفض الضلوع. - حركة الحجاب الحاجز.

عضلات الشهيق: الحجاب الحاجز ، الوربي الخارجي ، (+ شبه المنحرف ، المنحدر الأمامي ، القصية الترقوية الخشائية)

عضلات الزفير: int. عضلات البطن الوربية.

حركات الضلع. أثناء الاستنشاق ، يتمدد الجزء العلوي من الصدر في الاتجاه الأمامي الخلفي ، والجزء السفلي - في الاتجاهات الجانبية. التعاقد ، ترفع العضلات الوربية الخارجية والعضلات الغضروفية الضلوع أثناء مرحلة الشهيق ، على العكس من ذلك ، أثناء مرحلة الزفير ، تنخفض الضلوع بسبب نشاط العضلات الوربية الداخلية.

حركات الحجاب الحاجز.الحجاب الحاجز له شكل قبة تواجه تجويف الصدر. أثناء التنفس الهادئ ، تنخفض قبة الحجاب الحاجز بمقدار 1.5-2.0 سم.

الضغط عبر الرئوي ، الارتداد المرن للرئتين:

يؤدي التغيير في الضغط السنخي أثناء الاستنشاق والزفير إلى حركة الهواء من البيئة الخارجية إلى الحويصلات الهوائية والظهر. عند الشهيق ، يزداد حجم الرئتين. ينخفض الضغط السنخي فيها ونتيجة لذلك يدخل الهواء من البيئة الخارجية إلى الرئتين. على العكس من ذلك ، عند الزفير ، ينخفض حجم الرئتين ، ويزداد الضغط السنخي ، ونتيجة لذلك يهرب الهواء السنخي إلى البيئة الخارجية.

ضغط داخل الجافية- الضغط في التجويف الجنبي المغلق بإحكام بين الجنبة الحشوية والجدارية. ينشأ الضغط داخل الجنبة نتيجة تفاعل الصدر مع أنسجة الرئة بسبب شدهما المرن. في الوقت نفسه ، يطور الارتداد المرن للرئتين جهدًا يسعى دائمًا إلى تقليل حجم الصدر.

أثناء التنفس الهادئ ، يكون الضغط داخل الجنبة أقل من أجهزة الصراف الآلي. عند الاستنشاق - -6 ملم زئبق ، عند الزفير - -3 ملم زئبق.

يسمى الفرق بين الضغط السنخي والضغوط داخل الجنبة الضغط عبر الرئوي. القيمة والنسبة مع أجهزة الصراف الآلي الخارجية. يعتبر الضغط عبر الرئوي في نهاية المطاف العامل الرئيسي الذي يسبب حركة الهواء في الشعب الهوائية في الرئتين.

ضغط Transpulm في نهاية spok. الاستنشاق - 4 مم زئبق ، الزفير - 2 مم زئبق.

معلمات تهوية الرئة:

حجم الجهاز التنفسي الدقيق (MOD)- كمية الهواء التي تمر عبر الرئتين في دقيقة واحدة. MOD \ u003d TO * BH \ u003d 8l.

التهوية السنخية الدقيقة للرئتين (MAVL = (حجم المساحة الميتة) * BH).

التهوية القصوى- حجم الهواء الذي يمر عبر الرئتين في دقيقة واحدة خلال الحد الأقصى لتكرار وعمق حركات التنفس.

أحجام الرئة:

حجم المد والجزر (TO) هو حجم الهواء الذي يستنشقه الشخص ويزفره أثناء التنفس الهادئ. 300-800 مل.

حجم احتياطي الشهيق (RIV)- الأعلى. حجم الهواء الذي يمكن للشخص أن يستنشقه بعد التنفس الهادئ. روفد = 1.5-1.8 لتر.

حجم احتياطي الزفير (ERV)- الأعلى. كمية الهواء التي يمكن للشخص أن يزفرها بالإضافة إلى ذلك من مستوى الزفير الهادئ. روفيد = 1.0-1.4 لتر.

الحجم المتبقي (RO)هو حجم الهواء الذي يبقى في الرئتين بعد الزفير الأقصى. OO \ u003d 1.0-1.5 لتر.

قدرة الرئة:

السعة الحيوية (VC) - الحد الأقصى لحجم الهواء الذي يمكن زفيره بعد الحد الأقصى. يتنفس. YEL = DO + ROVD + ROVd.

عند الرجال = 3.5-5.0 لتر أو أكثر. النساء = 3.0-4.0 لتر.

القدرة الشهية (Evd) = DO + ROvd. Evd = 2.0-2.3 لتر.

-القدرة الوظيفية المتبقية (FRC)- حجم الهواء في الرئتين بعد الزفير الهادئ. FOE \ u003d ROvyd + OO = 1800-2500 مل.

-سعة الرئة الكلية (TLC)- حجم الهواء في الرئتين في نهاية النفس الكامل. OEL \ u003d OO + VC ، OEL \ u003d FOE + Evd. عند الرجال = 6 لترات = 5 لترات عند النساء.

طرق دراسة تهوية الرئتين:

يعتبر قياس أحجام الرئة وقدراتها ذا أهمية إكلينيكية في دراسة وظائف الرئة لدى الأفراد الأصحاء وفي تشخيص أمراض الرئة البشرية. عادة ما يتم قياس أحجام الرئة وقدراتها عن طريق قياس التنفس ، وقياس ضغط الهواء مع تكامل المؤشرات ، وتصوير التنفس.

جدول محتويات موضوع "التنفس. الجهاز التنفسي.":

3. الزفير. الآلية الحيوية للزفير. عملية الزفير. كيف يتم الزفير؟
4. تغير في حجم الرئة أثناء الشهيق والزفير. وظيفة الضغط داخل الجنبة. الفضاء الجنبي. استرواح الصدر.
5. مراحل التنفس. حجم الرئة. معدل التنفس. عمق التنفس. حجوم هواء الرئة. حجم الجهاز التنفسي. الاحتياطي ، الحجم المتبقي. قدرة الرئة.
6. العوامل المؤثرة على حجم الرئة في مرحلة الشهيق. انتفاخ الرئتين (أنسجة الرئة). التباطؤ.
7. الحويصلات الهوائية. التوتر السطحي. التوتر السطحي لطبقة السوائل في الحويصلات الهوائية. قانون لابلاس.
8. مقاومة مجرى الهواء. مقاومة الرئة. تدفق الهواء. تدفق الصفحي. الجريان المضطرب.
9. الاعتماد على "حجم التدفق" في الرئتين. ضغط مجرى الهواء أثناء الزفير.
10. عمل عضلات الجهاز التنفسي أثناء الدورة التنفسية. عمل عضلات الجهاز التنفسي أثناء التنفس العميق.

تبادل الغازاتبين الهواء الجوي والفضاء السنخي للرئتين يحدث نتيجة للتغيرات الدورية في حجم الرئة أثناء مراحل الدورة التنفسية. في مرحلة الاستنشاق ، يزداد حجم الرئتين ، ويدخل الهواء من البيئة الخارجية إلى الجهاز التنفسي ثم يصل إلى الحويصلات الهوائية. على العكس من ذلك ، في مرحلة الزفير ، ينخفض حجم الرئتين ويدخل الهواء من الحويصلات الهوائية عبر الجهاز التنفسي إلى البيئة الخارجية. تعود الزيادة والنقصان في حجم الرئة إلى العمليات الميكانيكية الحيوية للتغيرات في حجم تجويف الصدر أثناء الشهيق والزفير.

الميكانيكا الحيوية للتنفس. الميكانيكا الحيوية للإلهام.

أرز. 10.1. تأثير تقلص عضلة الحجاب الحاجز على حجم التجويف الصدري. يؤدي تقلص عضلة الحجاب الحاجز أثناء الاستنشاق (الخط المتقطع) إلى انخفاض الحجاب الحاجز وتحرك أعضاء البطن إلى أسفل وإلى الأمام. نتيجة لذلك ، يزداد حجم التجويف الصدري.

تضخم التجويف الصدري أثناء الاستنشاقيحدث نتيجة تقلص عضلات الشهيق: الحجاب الحاجز والعضلات الوربية الخارجية. العضلة التنفسية الرئيسية هي الحجاب الحاجز الذي يقع في الثلث السفلي من تجويف الصدر ويفصل بين الصدر وتجويف البطن. عندما تنقبض عضلة الحجاب الحاجز ، يتحرك الحجاب الحاجز لأسفل ويزيل أعضاء البطن إلى أسفل وإلى الأمام ، مما يزيد من حجم تجويف الصدر عموديًا بشكل أساسي (الشكل 10.1).

تضخم التجويف الصدري أثناء الاستنشاقيعزز تقلص العضلات الوربية الخارجية ، مما يرفع الصدر ، ويزيد من حجم تجويف الصدر. يرجع تأثير تقلص العضلات الوربية الخارجية إلى خصائص ارتباط ألياف العضلات بالأضلاع - تنتقل الألياف من أعلى إلى أسفل ومن الخلف إلى الأمام (الشكل 10.2). مع اتجاه مماثل للألياف العضلية للعضلات الوربية الخارجية ، يؤدي انقباضها إلى تحويل كل ضلع حول محور يمر عبر نقاط مفصلية رأس الضلع مع الجسم والعملية العرضية للفقرة. نتيجة لهذه الحركة ، يرتفع كل قوس ضلعي أساسي أكثر من ارتفاع القوس العلوي. تؤدي الحركة التصاعدية المتزامنة لجميع الأقواس الساحلية إلى حقيقة أن القص يرتفع لأعلى وأمامًا ، ويزداد حجم الصدر في المستويين السهمي والأمامي. لا يؤدي تقلص العضلات الوربية الخارجية إلى زيادة حجم تجويف الصدر فحسب ، بل يمنع أيضًا الصدر من التراجع. على سبيل المثال ، في الأطفال الذين يعانون من ضعف العضلات الوربية ، يتناقص حجم الصدر أثناء تقلص الحجاب الحاجز (حركة متناقضة).

أرز. 10.2. اتجاه ألياف العضلات الوربية الخارجية وزيادة حجم تجويف الصدر أثناء الشهيق. أ - يؤدي تقلص العضلات الوربية الخارجية أثناء الشهيق إلى رفع الضلع السفلي أكثر من الضلع العلوي. نتيجة لذلك ، ترتفع الأقواس الساحلية وتزيد (ب) حجم تجويف الصدر في المستوى السهمي والأمامي.

مع التنفس العميق الآلية الحيوية الشهيةكقاعدة عامة ، تشارك عضلات الجهاز التنفسي المساعدة - العضلة القصية الترقوية الخشائية والعضلات الأمامية ، ويزيد تقلصها من حجم الصدر. على وجه التحديد ، ترفع عضلات السكين الضلعين العلويين ، بينما ترفع عضلات القصية الترقوية الخشائية القص. الاستنشاق عملية نشطة وتتطلب إنفاق الطاقة أثناء تقلص عضلات الشهيق ، والتي يتم إنفاقها للتغلب على المقاومة المرنة ضد الأنسجة الصلبة للصدر ، والمقاومة المرنة لأنسجة الرئة القابلة للتمدد بسهولة ، والمقاومة الديناميكية الهوائية لل إلى تدفق الهواء ، وكذلك لزيادة الضغط داخل البطن وما ينتج عن ذلك من إزاحة أعضاء البطن إلى أسفل.

يتنفس

يتنفسهي إحدى الوظائف الحيوية للجسم ، وتهدف إلى الحفاظ على المستوى الأمثل لعمليات الأكسدة والاختزال في الخلايا. التنفس هو عملية بيولوجية معقدة تضمن وصول الأكسجين إلى الأنسجة ، واستخدامه من قبل الخلايا في عملية التمثيل الغذائي ، وإزالة ثاني أكسيد الكربون المتكون.

يمكن تقسيم عملية التنفس المعقدة بأكملها إلى ثلاث مراحل رئيسية:التنفس الخارجي ، نقل الغازات عن طريق الدم وتنفس الأنسجة.

التنفس الخارجي -تبادل الغازات بين الكائن الحي والهواء الجوي المحيط به. يمكن تقسيم التنفس الخارجي بدوره إلى مرحلتين:

تبادل الغازات بين الهواء الجوي والسنخي ؛

تبادل الغازات بين دم الشعيرات الدموية الرئوية والهواء السنخي (تبادل الغازات في الرئتين).

نقل الغازات عن طريق الدم.يتم نقل الأكسجين وثاني أكسيد الكربون في حالة مذابة حرة بكميات صغيرة ، ويتم نقل الحجم الرئيسي لهذه الغازات في حالة ملزمة. الحامل الرئيسي للأكسجين هو الهيموجلوبين. بمساعدة الهيموجلوبين ، يتم أيضًا نقل ما يصل إلى 20٪ من ثاني أكسيد الكربون (كاربيموجلوبين). يتم حمل ما تبقى من ثاني أكسيد الكربون على شكل بيكربونات البلازما.

التنفس الداخلي أو الأنسجة.يمكن تقسيم هذه المرحلة من التنفس إلى قسمين:

تبادل الغازات بين الدم والأنسجة ؛

الاستهلاك الخلوي للأكسجين وإطلاق ثاني أكسيد الكربون.

يتم إجراء التنفس الخارجي دوريًا ويتكون من مرحلة الاستنشاق والزفير والتوقف التنفسي. في البشر ، يبلغ معدل تكرار حركات الجهاز التنفسي 16-18 في الدقيقة.

الميكانيكا الحيوية للاستنشاق والزفير

يبدأ الاستنشاق بانقباض عضلات الجهاز التنفسي.

تسمى العضلات ، التي يؤدي تقلصها إلى زيادة حجم تجويف الصدر ، الشهيق (الوربي الخارجي ، والألياف العضلية للحجاب الحاجز ، والقص المساعد ، والقصية ، والقصية الترقوية الخشائية) ، والعضلات التي يؤدي تقلصها إلى انخفاض في حجم تجويف الصدر تسمى الزفير (الوربية الداخلية ، المساعدة - عضلات البطن). العضلة الشهية الرئيسية هي عضلة الحجاب الحاجز. يؤدي تقلص عضلة الحجاب الحاجز إلى حقيقة أن قبةها تتسطح ، ويتم دفع الأعضاء الداخلية للأسفل ، مما يؤدي إلى زيادة حجم تجويف الصدر في الاتجاه الرأسي. يؤدي تقلص العضلات الوربية الخارجية والعضلات بين الغضروف إلى زيادة حجم تجويف الصدر في الاتجاهين السهمي والأمامي.

الرئتين مغطاة بغشاء مصلي - غشاء الجنب،تتكون من صفائح حشوية وجدارية. ترتبط الطبقة الجدارية بالصدر ، وتتصل الطبقة الحشوية بأنسجة الرئة. مع زيادة حجم الصدر نتيجة تقلص عضلات الشهيق ، تتبع الصفيحة الجدارية الصدر. نتيجة لظهور قوى التصاق بين صفائح غشاء الجنب ، ستتبع الصفيحة الحشوية الجدارية ، وبعدها الرئتان. يؤدي هذا إلى زيادة الضغط السلبي في التجويف الجنبي وزيادة حجم الرئة ، ويصاحب ذلك انخفاض في الضغط فيها ، ويصبح أقل من الضغط الجوي ويبدأ الهواء بالتدفق إلى الرئتين - يحدث الشهيق.

بين الطبقات الحشوية والجدارية من غشاء الجنب هو فراغ يشبه الشق يسمى التجويف الجنبي. الضغط في التجويف الجنبي يكون دائمًا أقل من الضغط الجوي ، كما يطلق عليه الضغط السلبي.قيمة الضغط السلبي في التجويف الجنبي تساوي: بحلول نهاية الحد الأقصى للانتهاء - 1-2 ملم زئبق. الفن ، في نهاية الزفير الهادئ - 2-3 ملم زئبق. الفن ، بنهاية التنفس الهادئ -5-7 ملم زئبق. الفن ، في نهاية الحد الأقصى للتنفس - 15-20 ملم زئبق. فن.

الضغط السلبي في التجويف الجنبي يرجع إلى ما يسمى الجر المرن للرئتين - القوة ،حيث تسعى الرئتان باستمرار لتقليل حجمهما. يعود الارتداد المرن للرئتين إلى سببين:

وجود عدد كبير من الألياف المرنة في جدار الحويصلات ؛

التوتر السطحي للفيلم السائل الذي يغطي السطح الداخلي لجدران الحويصلات الهوائية.

تسمى المادة التي تغطي السطح الداخلي للحويصلات الهوائية التوتر السطحي.يحتوي الفاعل بالسطح على توتر سطحي منخفض ويعمل على استقرار حالة الحويصلات الهوائية ، أي عند الاستنشاق ، فإنه يحمي الحويصلات الهوائية من الإفراط في التمدد (توجد جزيئات الفاعل بالسطح بعيدًا عن بعضها البعض ، والتي تصاحبها زيادة في قيمة التوتر السطحي) ، وعند الزفير - من الهبوط (توجد جزيئات الفاعل بالسطح بالقرب من بعضها البعض). إلى بعضها البعض ، ويصاحب ذلك انخفاض في التوتر السطحي).

تتجلى قيمة الضغط السلبي في التجويف الجنبي في فعل الاستنشاق عندما يدخل الهواء التجويف الجنبي ، أي استرواح الصدر.إذا دخلت كمية صغيرة من الهواء في التجويف الجنبي ، تنهار الرئتان جزئيًا ، لكن تهويتها تستمر. هذه الحالة تسمى استرواح الصدر المغلق. بعد فترة ، يتم امتصاص الهواء من التجويف الجنبي وتتوسع الرئتان.

في حالة انتهاك ضيق التجويف الجنبي ، على سبيل المثال ، مع اختراق جروح الصدر أو تمزق أنسجة الرئة نتيجة هزيمتها من قبل بعض الأمراض ، يتواصل التجويف الجنبي مع الغلاف الجوي والضغط فيه يصبح مساوياً للضغط الجوي ، تنهار الرئتان تمامًا ، وتتوقف التهوية. يسمى هذا استرواح الصدر مفتوحًا. استرواح الصدر الثنائي المفتوح لا يتوافق مع الحياة.

استرواح الصدر الصناعي الجزئي المغلق (إدخال كمية معينة من الهواء في التجويف الجنبي بإبرة) يستخدم لأغراض علاجية ، على سبيل المثال ، في مرض السل ، والانهيار الجزئي للرئة المصابة يعزز شفاء التجاويف المرضية (الكهوف).

مع التنفس العميق ، يشارك عدد من عضلات الجهاز التنفسي المساعدة في فعل الاستنشاق ، والتي تشمل: عضلات الرقبة والصدر والظهر. يؤدي تقلص هذه العضلات إلى تحريك الضلوع ، مما يساعد عضلات الشهيق.

أثناء التنفس الهادئ ، يكون الشهيق نشطًا ويكون الزفير سلبيًا. قوى الزفير الهادئ:

قوة الجاذبية في الصدر.

الجر المرن للرئتين.

ضغط أعضاء البطن.

شد مرن للغضاريف الساحلية الملتوية أثناء الاستنشاق.

في الزفير النشط ، تشارك العضلات الوربية الداخلية والعضلة السفلية الخلفية وعضلات البطن.

أحجام الرئة

لتقييم وظيفة التهوية في الرئتين ، وحالة الجهاز التنفسي ، يتم استخدام طرق البحث: التصوير الرئوي ، قياس التنفس ، التصوير التنفسي. بمساعدة جهاز قياس التنفس ، من الممكن تحديد وتسجيل قيم أحجام الهواء الرئوي التي تمر عبر الشعب الهوائية البشرية.

أثناء التنفس الهادئ ، يستنشق الشخص ويزفر حوالي 500 مل من الهواء. هذا الحجم من الهواء يسمى حجم المد والجزر . بعد التنفس الهادئ ، لا يزال بإمكان الشخص استنشاق كمية معينة من الهواء قدر الإمكان - هذا هو حجم الشهيق الاحتياطي, يساوي 1800-2000 مل. بعد الزفير الهادئ ، لا يزال بإمكانك إخراج كمية معينة من الهواء قدر الإمكان - هذا حجم احتياطي الزفير, يساوي 1300-1500 مل.

كمية الهواء التي يمكن للشخص أن يزفرها بعد أخذ نفس أعمق تسمى القدرة الحيوية للرئتين (رغبة). يتكون من حجم المد والجزر وحجم احتياطي الشهيق وحجم احتياطي الزفير ويساوي متوسط 3500-4000 مل. يمكن أن تختلف قيمة VC بشكل كبير وتعتمد على الخصائص العمرية للجسم ، ودرجة تدريب الشخص ، ووجود أمراض القلب والرئة.

بعد الزفير بعمق قدر الإمكان ، يبقى بعض الهواء في الرئتين - وهذا هو الحال حجم المتبقية, يساوي 1300 مل.

يسمى حجم الهواء في الرئتين في نهاية الزفير الهادئ القدرة الوظيفية المتبقية, أو الهواء السنخي. يتكون من حجم احتياطي الزفير والحجم المتبقي.

يتم استدعاء الحد الأقصى من الهواء الذي يمكن الاحتفاظ به في الرئتين بعد التنفس العميق مجموع قدرة الرئة, إنه يساوي مجموع الحجم المتبقي و VC.

الهواء ليس فقط في الحويصلات الهوائية ، ولكن أيضًا في المجاري الهوائية - التجويف الأنفي والبلعوم الأنفي والقصبة الهوائية والشعب الهوائية. لا يشارك الهواء في الممرات الهوائية في تبادل الغازات ، لذلك يسمى تجويف الشعب الهوائية الفضاء الميت.يبلغ حجم الفضاء الميت التشريحي حوالي 150 مل.

على الرغم من أن تبادل الغازات لا يحدث في الشعب الهوائية ، إلا أنها ضرورية للتنفس الطبيعي ، حيث يتم ترطيبها وتدفئتها وتنظيفها من الغبار والكائنات الدقيقة في الهواء المستنشق. في حالة تهيج مستقبلات البلعوم الأنفي والحنجرة والقصبة الهوائية بسبب جزيئات الغبار والمخاط المتراكم ، يحدث السعال ، وإذا كانت مستقبلات التجويف الأنفي متهيجة ، يحدث العطس. يعتبر السعال والعطس من ردود الفعل الوقائية للجهاز التنفسي.

تهوية الرئتين.يتم تحديد تهوية الرئة بحجم الهواء المستنشق أو الزفير لكل وحدة زمنية. السمة الكمية للتهوية الرئوية هي حجم دقيقة من التنفس(MOD) - حجم الهواء الذي يمر عبر الرئتين في دقيقة واحدة. في حالة الراحة ، يبلغ حجم MOD من 6 إلى 9 لترات. مع النشاط البدني ، تزداد قيمته بشكل حاد وتصل إلى 25-30 لترًا.

نظرًا لأن تبادل الغازات بين الهواء والدم يتم في الحويصلات الهوائية ، فليس من المهم التهوية العامة للرئتين ، ولكن تهوية الحويصلات الهوائية. التهوية السنخية أقل من تهوية الرئة بمقدار المساحة الميتة. إذا طرحنا حجم المساحة الميتة من حجم المد والجزر ، نحصل على حجم الهواء الموجود في الحويصلات ، وإذا تم ضرب هذه القيمة في معدل التنفس ، نحصل على التهوية السنخية.لذلك ، فإن كفاءة التهوية السنخية تكون أعلى مع التنفس الأعمق والأندر مقارنة بالتنفس الضحل والمتكرر.

تكوين الهواء المستنشق والزفير والسنخي.يحتوي الهواء الجوي الذي يتنفسه الشخص على تركيبة ثابتة نسبيًا. يحتوي هواء الزفير على كمية أقل من الأكسجين وثاني أكسيد الكربون ، بينما يحتوي الهواء السنخي على كمية أقل من الأكسجين وثاني أكسيد الكربون.

يحتوي الهواء المستنشق على 20.93٪ أكسجين و 0.03٪ ثاني أكسيد الكربون ، وهواء الزفير يحتوي على 16٪ أكسجين ، 4.5٪ ثاني أكسيد الكربون ، والهواء السنخي يحتوي على 14٪ أكسجين و 5.5٪ ثاني أكسيد كربون. يحتوي هواء الزفير على نسبة أقل من ثاني أكسيد الكربون مقارنة بالهواء السنخي. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن هواء الفضاء الميت الذي يحتوي على نسبة منخفضة من ثاني أكسيد الكربون يختلط بهواء الزفير ويقل تركيزه.

الميكانيكا الحيوية للتنفس. الميكانيكا الحيوية للإلهام.

اسم المعلمة	المعنى
موضوع المقال:	الميكانيكا الحيوية للتنفس. الميكانيكا الحيوية للإلهام.
قواعد التقييم (فئة مواضيعية)	الدواء

الزفير عند الراحةفي البشر ، يتم إجراؤه بشكل سلبي تحت تأثير الارتداد المرن للرئتين ، والذي يعيد حجم الرئتين إلى قيمته الأصلية. ومع ذلك ، أثناء التنفس العميق ، وكذلك أثناء السعال والعطس ، يجب أن يكون الزفير نشطًا ، ويحدث انخفاض حجم تجويف الصدر بسبب تقلص العضلات الوربية الداخلية وعضلات البطن. تنتقل الألياف العضلية للعضلات الوربية الداخلية إلى نقاط ارتباطها بالأضلاع من الأسفل إلى الأعلى ومن الخلف إلى الأمام. أثناء تقلصها ، تدور الأضلاع حول محور يمر عبر نقاط مفصلها مع الفقرة ، وينخفض كل قوس ساحلي متفوق أكثر من الارتفاع السفلي. نتيجة لذلك ، تنحدر جميع الأقواس الساحلية ، إلى جانب القص ، إلى أسفل ، مما يقلل من حجم تجويف الصدر في المستويين السهمي والأمامي.

عندما يتنفس الشخص بعمق ، تقلص عضلات البطن مرحلة الزفيريزيد الضغط في تجويف البطن مما يساهم في إزاحة قبة الحجاب الحاجز للأعلى ويقلل من حجم التجويف الصدري في الاتجاه العمودي.

يسبب تقلص عضلات الصدر والحجاب الحاجز التنفسي أثناء الشهيق زيادة في سعة الرئةوعندما يرتاحون أثناء الزفير ، تنهار الرئتان إلى حجمهما الأصلي. يتغير حجم الرئتين ، أثناء الشهيق والزفير ، بشكل سلبي ، نظرًا لمرونتهما العالية وقابليتهما للتمدد ، تتبع الرئتين التغيرات في حجم تجويف الصدر الناتج عن تقلص عضلات الجهاز التنفسي. يتضح هذا الموقف من خلال النموذج التالي للمجهول زيادة في سعة الرئة(الشكل 10.3). في هذا النموذج ، تعتبر الرئتان بالونًا مرنًا يوضع داخل وعاء مصنوع من جدران صلبة وحجاب حاجز مرن. المسافة بين البالون المرن وجدران الحاوية محكمة الإغلاق. يسمح لك هذا النموذج بتغيير الضغط داخل الخزان عند تحريك الحجاب الحاجز المرن. مع زيادة حجم الحاوية بسبب الحركة الهبوطية للحجاب الحاجز المرن ، يصبح الضغط داخل الحاوية ، أي خارج الحاوية ، أقل من الضغط الجوي وفقًا لقانون الغاز المثالي. ينتفخ البالون حيث يصبح الضغط بداخله (الغلاف الجوي) أعلى من الضغط في الحاوية حول البالون.

أرز. 10.3. رسم تخطيطي لنموذج يوضح التضخم السلبي للرئتين عند خفض الحجاب الحاجز. عندما يتم خفض الحجاب الحاجز لأسفل ، يصبح ضغط الهواء داخل الحاوية أقل من الضغط الجوي ، مما يؤدي إلى تضخم البالون المرن. ف - الضغط الجوي.

تعلق على رئتي الإنسان التي تملأ تماما حجم تجويف الصدر، سطحها والسطح الداخلي لتجويف الصدر مغطى بغشاء الجنبي. لا يتلامس الغشاء الجنبي لسطح الرئتين (غشاء الجنب الحشوي) جسديًا مع الغشاء الجنبي الذي يغطي جدار الصدر (غشاء الجنب الجداري) لأنه يوجد بين هذه الأغشية الفضاء الجنبي(مرادف - الفضاء داخل الجنبة) ، مملوءة بطبقة رقيقة من السائل - السائل الجنبي. يرطب هذا السائل سطح فصوص الرئتين ويعزز انزلاقها بالنسبة لبعضها البعض أثناء تضخم الرئتين ، كما يسهل الاحتكاك بين غشاء الجنب الجداري والجنبة الحشوية. السائل غير قابل للضغط ولا يزيد حجمه عندما ينخفض الضغط. التجويف الجنبي. لهذا السبب ، فإن الرئتين عالي المرونة يكرران بالضبط التغيير في حجم تجويف الصدر أثناء الشهيق. تشكل القصبات والأوعية الدموية والأعصاب والأوعية اللمفاوية جذر الرئة ، حيث يتم تثبيت الرئتين في المنصف. تحدد الخواص الميكانيكية لهذه الأنسجة الدرجة الرئيسية للجهد ، يجب تطوير عضلات الجهاز التنفسي أثناء التقلص من أجل التسبب في زيادة في سعة الرئة. في ظل الظروف العادية ، يخلق الارتداد المرن للرئتين قدرًا ضئيلًا من الضغط السلبي في طبقة رقيقة من السائل في الفراغ داخل الجافية بالنسبة للضغط الجوي. يختلف الضغط السلبي داخل الجافية وفقًا لمراحل الدورة التنفسية من -5 (زفير) إلى -10 سم مكافئ. فن. (استنشاق) تحت الضغط الجوي (الشكل 10.4). يمكن أن يتسبب الضغط السلبي داخل الجنبة في حدوث انخفاض (انهيار) في حجم التجويف الصدري ، والذي تتصدى له أنسجة الصدر ببنيتها شديدة الصلابة. يعتبر الحجاب الحاجز ، مقارنة بالصدر ، أكثر مرونة ، وترتفع قبته تحت تأثير تدرج الضغط الموجود بين التجويف الجنبي والبطن.

في حالة لا تتمدد فيها الرئتان ولا تنهار (توقف مؤقت ، على التوالي ، بعد الاستنشاق أو الزفير) ، لا يوجد تدفق للهواء في الشعب الهوائية ويكون الضغط في الحويصلات الهوائية مساويًا للضغط الجوي. في هذه الحالة ، فإن التدرج بين الضغط الجوي والضغط داخل الجافية سوف يوازن تمامًا الضغط الناتج عن الارتداد المرن للرئتين (انظر الشكل 10.4). في ظل هذه الظروف ، تكون قيمة الضغط داخل الجنبة مساوية للفرق بين الضغط في الشعب الهوائية والضغط الناتج عن الارتداد المرن للرئتين. لهذا السبب ، كلما زاد تمدد الرئتين ، كلما كان الارتداد المرن للرئتين أقوى ، وكلما كانت قيمة الضغط داخل الجنبة أكثر سلبية بالنسبة للضغط الجوي. يحدث هذا أثناء الشهيق ، عندما ينزل الحجاب الحاجز ويقاوم الارتداد المرن للرئتين تضخم الرئتين ، ويصبح الضغط داخل الجنبة أكثر سلبية. عند الاستنشاق ، يدفع هذا الضغط السلبي الهواء عبر الممرات الهوائية باتجاه الحويصلات الهوائية ، متغلبًا على مقاومة مجرى الهواء. نتيجة لذلك ، يدخل الهواء من البيئة الخارجية إلى الحويصلات الهوائية.

أرز. 10.4. الضغط في الحويصلات الهوائية والضغط داخل الجنبة أثناء مرحلتي الشهيق والزفير من الدورة التنفسية. في حالة عدم وجود تدفق للهواء في المجاري الهوائية ، يكون الضغط فيها مساويًا للغلاف الجوي (A) ، ويؤدي الجر المرن للرئتين إلى ضغط E في الحويصلات الهوائية.تجويف يصل إلى -10 سم aq. الفن ، ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ يساعد على التغلب على مقاومة تدفق الهواء في الجهاز التنفسي ، ويتحرك الهواء من البيئة الخارجية إلى الحويصلات الهوائية. ترجع قيمة الضغط داخل الجافية إلى الاختلاف بين الضغوط A - R - E. عند الزفير ، يرتاح الحجاب الحاجز ويصبح الضغط داخل الجنبة أقل سلبية بالنسبة للضغط الجوي (عمود الماء -5 سم). الحويصلات الهوائية ، بسبب مرونتها ، تقلل قطرها ، ويزداد الضغط فيها ، ويساهم تدرج الضغط بين الحويصلات والبيئة الخارجية في إزالة الهواء من الحويصلات الهوائية عبر الجهاز التنفسي إلى البيئة الخارجية. يتم تحديد قيمة الضغط داخل الجافية بمجموع A + R مطروحًا منه الضغط داخل الحويصلات الهوائية ، أي A + R - E. A هو الضغط الجوي ، E هو الضغط في الحويصلات الهوائية بسبب الارتداد المرن للرئتين ، R هو الضغط الذي يتغلب على مقاومة تدفق الهواء في الشعب الهوائية ، P - الضغط داخل الجافية.

عند الزفير ، يرتاح الحجاب الحاجز ويصبح الضغط داخل الجنبة أقل سلبية. في ظل هذه الظروف ، تبدأ الحويصلات الهوائية ، بسبب المرونة العالية لجدرانها ، في الانخفاض في الحجم وتدفع الهواء خارج الرئتين عبر الممرات الهوائية. تحافظ مقاومة مجرى الهواء لتدفق الهواء على الضغط الإيجابي في الحويصلات الهوائية وتمنع انهيارها السريع. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ ، في حالة الهدوء أثناء الزفير ، فإن تدفق الهواء في الجهاز التنفسي يرجع فقط إلى الارتداد المرن للرئتين.

استرواح الصدر. إذا دخل الهواء إلى الحيز داخل الجنبة ، على سبيل المثال من خلال فتحة الجرح ، يحدث انهيار في الرئتين ، ويزداد حجم الصدر قليلاً ، وينخفض الحجاب الحاجز بمجرد أن يصبح الضغط داخل الجنبة مساويًا للضغط الجوي. تسمى هذه الحالة استرواح الصدر ، حيث تفقد الرئتان قدرتها على متابعة التغيير. حجم تجويف الصدرأثناء حركات التنفس. علاوة على ذلك ، أثناء الاستنشاق ، يدخل الهواء إلى تجويف الصدر من خلال فتحة الجرح ويخرج أثناء الزفير دون تغيير حجم الرئتين أثناء حركات التنفس ، مما يجعل تبادل الغازات بين البيئة الخارجية والجسم أمرًا مستحيلًا.

عملية التنفس الخارجيبسبب التغيرات في حجم الهواء في الرئتين خلال مرحلتي الشهيق والزفير من الدورة التنفسية. مع التنفس الهادئ ، تكون نسبة مدة الشهيق إلى الزفير في الدورة التنفسية في المتوسط 1: 1.3. يتميز التنفس الخارجي للإنسان بتكرار وعمق حركات الجهاز التنفسي. معدل التنفسيُقاس الشخص بعدد دورات التنفس لمدة دقيقة واحدة وتتراوح قيمته عند الراحة عند الشخص البالغ من 12 إلى 20 في دقيقة واحدة. يزداد مؤشر التنفس الخارجي أثناء العمل البدني ، ويزيد ارتفاع درجة الحرارة المحيطة ، ويتغير أيضًا مع تقدم العمر. على سبيل المثال ، عند الأطفال حديثي الولادة ، يبلغ معدل التنفس 60-70 لكل دقيقة ، وفي الأشخاص الذين تتراوح أعمارهم بين 25 و 30 عامًا ، يبلغ متوسط معدل التنفس 16 لكل دقيقة. يتم تحديد عمق التنفس من خلال حجم الهواء المستنشق والزفير خلال دورة تنفسية واحدة. ناتج تواتر حركات التنفس بعمقها يميز القيمة الرئيسية للتنفس الخارجي - تهوية الرئة. المقياس الكمي لتهوية الرئة هو الحجم الدقيق للتنفس - وهو حجم الهواء الذي يستنشقه الشخص ويزفره في دقيقة واحدة. تختلف قيمة الحجم الدقيق لتنفس الشخص عند الراحة في حدود 6-8 لترات. أثناء العمل البدني للشخص ، يمكن أن يزيد حجم التنفس الدقيق بمقدار 7-10 مرات.

أرز. 10.5. أحجام وقدرات الهواء في الرئتين ومنحنى (spirogram) للتغيرات في حجم الهواء في الرئتين أثناء التنفس الهادئ ، والشهيق العميق والزفير. FRC - القدرة المتبقية الوظيفية.

أحجام هواء الرئة. في فسيولوجيا الجهاز التنفسيتم اعتماد تسمية موحدة لأحجام الرئة عند البشر ، والتي تملأ الرئتين بالتنفس الهادئ والعميق في مرحلة الشهيق والزفير من الدورة التنفسية (الشكل 10.5). عادةً ما يُطلق على حجم الرئة الذي يتم استنشاقه أو زفيره من قبل الشخص أثناء التنفس الهادئ حجم المد والجزر. تبلغ قيمته أثناء التنفس الهادئ 500 مل في المتوسط. يسمى الحد الأقصى من الهواء ، ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ يمكن للشخص أن يستنشق ما يزيد عن حجم المد والجزر حجم الشهيق الاحتياطي(متوسط 3000 مل). الحد الأقصى لمقدار الهواء ، ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ يمكن للشخص الزفير بعد زفير هادئ ، يسمى عادة حجم احتياطي الزفير (متوسط 1100 مل). أخيرًا ، كمية الهواء المتبقية في الرئتين بعد الزفير الأقصى تسمى الحجم المتبقي ، وقيمتها حوالي 1200 مل.

يتم استدعاء مجموع حجمين أو أكثر من حجم الرئة قدرة الرئة. حجم الهواءفي الرئتين البشرية تتميز بسعة الرئة الشهيقية ، سعة الرئة الحيوية وسعة الرئة المتبقية الوظيفية. سعة الشهيق (3500 مل) هي مجموع حجم المد والجزر وحجم احتياطي الشهيق. القدرة الحيوية للرئتين(4600 مل) يشمل حجم المد والجزر وأحجام احتياطي الشهيق والزفير. سعة الرئة المتبقية الوظيفية(1600 مل) هو مجموع حجم احتياطي الزفير وحجم الرئة المتبقي. مجموع قدرة الرئةو حجم المتبقيةمن المعتاد استدعاء سعة الرئة الكلية ، والتي تبلغ قيمتها لدى البشر في المتوسط 5700 مل.

عند الاستنشاق ، رئتي الإنسانبسبب تقلص الحجاب الحاجز والعضلات الوربية الخارجية ، تبدأ في زيادة حجمها من المستوى ، وقيمتها أثناء التنفس الهادئ هي حجم المد والجزر، ومع التنفس العميق - يصل إلى قيم مختلفة حجم الاحتياطييتنفس. عند الزفير ، يعود حجم الرئتين إلى المستوى الوظيفي الأولي القدرة المتبقيةسلبيًا ، بسبب الارتداد المرن للرئتين. إذا بدأ الهواء يدخل حجم هواء الزفير القدرة الوظيفية المتبقية، والذي يحدث أثناء التنفس العميق ، وكذلك عند السعال أو العطس ، ثم يتم الزفير عن طريق شد عضلات جدار البطن. في هذه الحالة ، تصبح قيمة الضغط داخل الجافية ، كقاعدة عامة ، أعلى من الضغط الجوي ، مما يؤدي إلى أعلى سرعة لتدفق الهواء في الجهاز التنفسي.

عند الاستنشاق ، يتم منع زيادة حجم تجويف الصدر الارتداد المرن للرئتينوهي حركة الصدر الجامد وأعضاء البطن وأخيراً مقاومة الشعب الهوائية لحركة الهواء باتجاه الحويصلات الهوائية. العامل الأول ، وهو الارتداد المرن للرئتين ، يمنع إلى حد كبير زيادة حجم الرئة أثناء الشهيق.

الميكانيكا الحيوية للتنفس. الميكانيكا الحيوية للإلهام. - المفهوم والأنواع. تصنيف وميزات فئة "الميكانيكا الحيوية للتنفس. الميكانيكا الحيوية للإلهام". 2017 ، 2018.

الأقسام