Vonkajšie dýchanie. Biomechanika dýchania

Domov

Posilovať

Fázy dýchania:

1) vonkajšie dýchanie - výmena O 2 a CO 2 medzi vonkajším prostredím a krvou pľúcnych kapilár:

- "pľúcna ventilácia" - výmena plynov medzi vonkajším prostredím a alveolami pľúc;

Výmena plynov medzi alveolárnym vzduchom a krvou pľúcnych kapilár.

2) transport O 2 a CO 2 krvou.

3) tkanivové dýchanie.

4) intracelulárne (mitochondriálne).

Prístroj na vonkajšie dýchanie:

Dýchacie cesty a alveoly pľúc;

Muskuloskeletálny rámec hrudníka a pleurálnej dutiny;

Malý kruh krvného obehu;

Neurohumorálny aparát.

Dýchacie zóny:

1) vodivá zóna (1-16) - naplnená vzduchom, ktorý sa nezúčastňuje výmeny plynov,

2) tranzitná zóna (17-21) - zabezpečuje prepravu O2,

3) dýchacia zóna (22-23) - výmena plynov.

Objem mŕtveho priestoru (anatomický a alveolárny) - vzduch v zónach 1 a 2. funkcie: čistenie, ohrievanie alebo chladenie, zvlhčovanie atmosférického vzduchu.

V zdravých pľúcach sú niektoré apikálne alveoly normálne ventilované, ale čiastočne alebo úplne neprekrvené – alveolárny mŕtvy priestor. Vo fyziol. konv. sa môže objaviť v prípade zníženia IOC, krvného tlaku v cievach pľúc a v pat. stavy - s anémiou, pľúcnou embóliou. V takýchto oblastiach pľúc nedochádza k výmene plynov.

Biomechanika nádychu a výdychu:

2 biomechanizmy: - zdvíhanie a spúšťanie rebier; - pohyb bránice.

inšpiračné svaly: bránica, vonkajšia medzirebrová, (+ trapéz, predný skalén a sternocleidomastoideus)

výdychové svaly: int. medzirebrové, brušné svaly.

Pohyby rebier. Počas inhalácie sa horná časť hrudníka rozširuje v predozadnom smere, spodná - v bočných smeroch. Pri kontrakcii vonkajšie medzirebrové a interchondrálne svaly nadvihnú rebrá počas fázy nádychu, naopak počas fázy výdychu rebrá vplyvom činnosti vnútorných medzirebrových svalov klesajú.

Pohyby bránice. Membrána má tvar kupoly smerujúcej k hrudnej dutine. Počas tichého nádychu klesá kupola bránice o 1,5-2,0 cm.

Transpulmonálny tlak, elastický spätný ráz pľúc:

Zmena alveolárneho tlaku pri nádychu a výdychu spôsobuje pohyb vzduchu z vonkajšieho prostredia do alveol a späť. Pri inšpirácii sa objem pľúc zväčšuje. Alveolárny tlak v nich klesá a v dôsledku toho sa do pľúc dostáva vzduch z vonkajšieho prostredia. Naopak, pri výdychu sa objem pľúc zmenšuje, alveolárny tlak stúpa, v dôsledku čoho alveolárny vzduch uniká do vonkajšieho prostredia.

intrapleurálny tlak- tlak v hermeticky uzavretej pleurálnej dutine medzi viscerálnou a parietálnou pleurou. Intrapleurálny tlak vzniká v dôsledku interakcie hrudníka s pľúcnym tkanivom v dôsledku ich elastického ťahu. Elastický spätný ráz pľúc zároveň vyvíja snahu, ktorá sa vždy snaží zmenšiť objem hrudníka.

Počas tichého dýchania je intrapleurálny tlak pod atm. pri nádychu -6 mm Hg, pri výdychu -3 mm Hg.

Rozdiel medzi alveolárnym a intrapleurálnym tlakom sa nazýva transpulmonálny tlak. Hodnota a pomer s externým atm. transpulmonálny tlak je v konečnom dôsledku hlavným faktorom spôsobujúcim pohyb vzduchu v dýchacích cestách pľúc.

Transpulmový tlak na konci spok. inhalácia - 4 mm Hg, výdych - 2 mm Hg.

Parametre ventilácie pľúc:

Minútový dychový objem (MOD)- množstvo vzduchu, ktoré prejde pľúcami za 1 minútu. MOD \u003d DO * BH \u003d 8l.

Minútová alveolárna ventilácia pľúc (MAVL = (DO-objem mŕtveho priestoru) * BH).

Maximálne vetranie- objem vzduchu, ktorý prejde pľúcami za 1 minútu pri maximálnej frekvencii a hĺbke dýchacích pohybov.

Objemy pľúc:

Dychový objem (TO) je objem vzduchu, ktorý človek vdýchne a vydýchne pri pokojnom dýchaní. 300-800 ml.

Inspiračný rezervný objem (RIV)- max. objem vzduchu, ktorý môže subjekt vdýchnuť po pokojnom nádychu. Rovd \u003d 1,5-1,8 litra.

Objem exspiračnej rezervy (ERV)- max. množstvo vzduchu, ktoré môže človek dodatočne vydýchnuť z úrovne tichého výdychu. ROvyd=1,0-1,4l.

Zvyškový objem (RO) je objem vzduchu, ktorý zostáva v pľúcach po maximálnom výdychu. OO \u003d 1,0-1,5 l.

kapacita pľúc:

Vitálna kapacita (VC) - maximálny objem vzduchu, ktorý je možné vydýchnuť po max. dych. YEL=DO+ROVD+ROVd.

U mužov = 3,5-5,0 litra alebo viac. Ženy = 3,0-4,0 litra.

Inspiračná kapacita (Evd)=DO+ROvd. Evd \u003d 2,0-2,3 litra.

-Funkčná zvyšková kapacita (FRC)- objem vzduchu v pľúcach po tichom výdychu. FOE \u003d ROvyd + OO \u003d 1800-2500 ml.

-Celková kapacita pľúc (TLC)- objem vzduchu v pľúcach na konci plného nádychu. OEL \u003d OO + VC, OEL \u003d FOE + Evd. u mužov = 6l, u žien = 5l.

Metódy na štúdium ventilácie pľúc:

Meranie pľúcnych objemov a kapacít má klinický význam pri štúdiu funkcie pľúc u zdravých jedincov a pri diagnostike ľudských pľúcnych ochorení. Meranie pľúcnych objemov a kapacít sa zvyčajne vykonáva spirometriou, pneumotachometriou s integráciou indikátorov, spirografiou.

Obsah témy "Dýchanie. Dýchací systém.":

3. Vydýchnite. Biomechanizmus výdychu. Proces výdychu. Ako prebieha výdych?
4. Zmena objemu pľúc počas nádychu a výdychu. Funkcia intrapleurálneho tlaku. pleurálny priestor. Pneumotorax.
5. Fázy dýchania. Objem pľúc (pľúc). Rýchlosť dýchania. Hĺbka dýchania. Objemy vzduchu v pľúcach. Objem dýchania. Rezerva, zvyškový objem. kapacita pľúc.
6. Faktory ovplyvňujúce objem pľúc v inspiračnej fáze. Rozťažnosť pľúc (pľúcne tkanivo). Hysteréza.
7. Alveoly. Povrchovo aktívna látka. Povrchové napätie vrstvy tekutiny v alveolách. Laplaceov zákon.
8. Odpor dýchacích ciest. Odolnosť pľúc. Prúd vzduchu. laminárne prúdenie. turbulentné prúdenie.
9. Závislosť "prietok-objem" v pľúcach. Tlak v dýchacích cestách pri výdychu.
10. Práca dýchacích svalov počas dýchacieho cyklu. Práca dýchacích svalov pri hlbokom dýchaní.

Výmena plynu medzi atmosférickým vzduchom a alveolárnym priestorom pľúc dochádza v dôsledku cyklických zmien objemu pľúc počas fázy dýchacieho cyklu. V inhalačnej fáze sa zväčšuje objem pľúc, vzduch z vonkajšieho prostredia sa dostáva do dýchacieho traktu a následne sa dostáva do alveol. Naopak, vo fáze výdychu sa objem pľúc zmenšuje a vzduch z alveol cez dýchacie cesty sa dostáva do vonkajšieho prostredia. Zvýšenie a zníženie objemu pľúc sú spôsobené biomechanickými procesmi zmien objemu hrudnej dutiny počas nádychu a výdychu.

Biomechanika dýchania. Biomechanika inšpirácie.

Ryža. 10.1. Vplyv kontrakcie bránicového svalu na objem hrudnej dutiny. Sťahovanie bránicového svalu pri nádychu (prerušovaná čiara) spôsobuje pokles bránice, pohyb brušných orgánov nadol a dopredu. V dôsledku toho sa objem hrudnej dutiny zvyšuje.

Zväčšenie hrudnej dutiny pri inhalácii vzniká v dôsledku kontrakcie inspiračných svalov: bránice a vonkajších medzirebrových svalov. Hlavným dýchacím svalom je bránica, ktorá sa nachádza v dolnej tretine hrudnej dutiny a oddeľuje hrudnú a brušnú dutinu. Pri kontrakcii bránicového svalu sa bránica pohybuje nadol a posúva brušné orgány nadol a dopredu, čím sa objem hrudnej dutiny zväčšuje hlavne vertikálne (obr. 10.1).

Zväčšenie hrudnej dutiny pri inhalácii podporuje kontrakciu vonkajších medzirebrových svalov, ktoré zdvíhajú hrudník a zväčšujú objem hrudnej dutiny. Tento efekt kontrakcie vonkajších medzirebrových svalov je spôsobený zvláštnosťami úponu svalových vlákien na rebrá - vlákna idú zhora nadol a zozadu dopredu (obr. 10.2). Pri podobnom smere svalových vlákien vonkajších medzirebrových svalov ich kontrakcia otáča každé rebro okolo osi prechádzajúcej cez kĺbové body hlavy rebier s telom a priečnym výbežkom stavca. Výsledkom tohto pohybu je, že každý spodný rebrový oblúk stúpa viac ako horný klesá. Súčasný pohyb všetkých rebrových oblúkov nahor vedie k tomu, že hrudná kosť stúpa nahor a dopredu a objem hrudníka sa zvyšuje v sagitálnej a čelnej rovine. Kontrakcia vonkajších medzirebrových svalov nielen zväčšuje objem hrudnej dutiny, ale zabraňuje aj poklesu hrudníka nadol. Napríklad u detí s nedostatočne vyvinutými medzirebrovými svalmi sa hrudník zmenšuje pri kontrakcii bránice (paradoxný pohyb).

Ryža. 10.2. Smer vlákien vonkajších medzirebrových svalov a zväčšenie objemu hrudnej dutiny počas inšpirácie. a - kontrakcia vonkajších medzirebrových svalov počas nádychu zdvíha spodné rebro viac ako znižuje horné rebro. V dôsledku toho sa rebrové oblúky dvíhajú a zväčšujú (b) objem hrudnej dutiny v sagitálnej a frontálnej rovine.

S hlbokým nádychom inšpiračný biomechanizmus Spravidla sa zapájajú pomocné dýchacie svaly - sternocleidomastoideus a predný scalene sval a ich kontrakciou sa ďalej zväčšuje objem hrudníka. Konkrétne, svaly scalene zdvíhajú horné dve rebrá, zatiaľ čo svaly sternocleidomastoideus zdvíhajú hrudnú kosť. Inhalácia je aktívny proces a vyžaduje výdaj energie pri kontrakcii vdychových svalov, ktorá sa vynakladá na prekonanie elastického odporu proti tuhým tkanivám hrudníka, elastického odporu ľahko roztiahnuteľného pľúcneho tkaniva, aerodynamického odporu dýchacích ciest k prúdeniu vzduchu, ako aj k zvýšeniu vnútrobrušného tlaku a z toho vyplývajúceho posunutia brušných orgánov smerom nadol.

Dych

Dych je jednou zo životne dôležitých funkcií organizmu, zameraná na udržanie optimálnej úrovne redoxných procesov v bunkách. Dýchanie je zložitý biologický proces, ktorý zabezpečuje dodávanie kyslíka do tkanív, jeho využitie bunkami v metabolickom procese a odstraňovanie vytvoreného oxidu uhličitého.

Celý komplexný proces dýchania možno rozdeliť do troch hlavných etáp: vonkajšie dýchanie, transport plynov krvným a tkanivovým dýchaním.

Vonkajšie dýchanie - výmena plynov medzi organizmom a okolitým atmosférickým vzduchom. Vonkajšie dýchanie možno rozdeliť do dvoch etáp:

Výmena plynov medzi atmosférickým a alveolárnym vzduchom;

Výmena plynov medzi krvou pľúcnych kapilár a alveolárnym vzduchom (výmena plynov v pľúcach).

Transport plynov krvou. Kyslík a oxid uhličitý vo voľne rozpustenom stave sú transportované v malých množstvách, hlavný objem týchto plynov je transportovaný vo viazanom stave. Hlavným nosičom kyslíka je hemoglobín. Pomocou hemoglobínu sa tiež transportuje až 20 % oxidu uhličitého (karbhemoglobínu). Zvyšok oxidu uhličitého sa prenáša vo forme plazmatických hydrogénuhličitanov.

Vnútorné alebo tkanivové dýchanie. Túto fázu dýchania možno rozdeliť do dvoch:

Výmena plynov medzi krvou a tkanivami;

Bunková spotreba kyslíka a uvoľňovanie oxidu uhličitého.

Vonkajšie dýchanie sa vykonáva cyklicky a pozostáva z fázy nádychu, výdychu a dychovej pauzy. U ľudí je frekvencia dýchacích pohybov v priemere 16-18 za minútu.

Biomechanika nádychu a výdychu

Nádych začína kontrakciou dýchacích (dýchacích) svalov.

Svaly, ktorých kontrakcia vedie k zväčšeniu objemu hrudnej dutiny, sa nazývajú inspiračné (vonkajšie medzirebrové, svalové vlákna bránice, pomocné sternum, skaléna, sternokleidomastoid) a svaly, ktorých kontrakcia vedie k zmenšeniu objemu hrudnej dutiny, sa nazývajú výdychové (vnútorné medzirebrové, pomocné – brušné svaly). Hlavným vdychovým svalom je bránicový sval. Kontrakcia bránicového svalu vedie k tomu, že jeho kupola sa splošťuje, vnútorné orgány sa tlačia nadol, čo vedie k zväčšeniu objemu hrudnej dutiny vo vertikálnom smere. Kontrakcia vonkajších medzirebrových a medzichrupavých svalov vedie k zväčšeniu objemu hrudnej dutiny v sagitálnom a frontálnom smere.

Pľúca sú pokryté seróznou membránou - pleura, pozostávajúce z viscerálnych a parietálnych listov. Parietálna vrstva je spojená s hrudníkom a viscerálna vrstva je spojená s pľúcnym tkanivom. S nárastom objemu hrudníka v dôsledku kontrakcie inspiračných svalov bude parietálny list sledovať hrudník. V dôsledku objavenia sa adhéznych síl medzi listami pohrudnice bude viscerálny list nasledovať parietálny a po nich pľúca. To vedie k zvýšeniu podtlaku v pleurálnej dutine a zvýšeniu objemu pľúc, čo je sprevádzané poklesom tlaku v nich, stáva sa nižším ako atmosférický tlak a vzduch začína prúdiť do pľúc - dochádza k inšpirácii.

Medzi viscerálnou a parietálnou vrstvou pleury je štrbinovitý priestor nazývaný pleurálna dutina. Tlak v pleurálnej dutine je vždy pod atmosférickým, tzv podtlaku. Hodnota podtlaku v pleurálnej dutine sa rovná: do konca maximálneho výdychu - 1-2 mm Hg. Art., do konca tichého výdychu - 2-3 mm Hg. Art., do konca tichého dychu -5-7 mm Hg. Art., do konca maximálneho dychu - 15-20 mm Hg. čl.

Negatívny tlak v pleurálnej dutine vzniká v dôsledku tzv elastická trakcia pľúc - sila, pomocou ktorých sa pľúca neustále snažia zmenšiť svoj objem. Elastický spätný ráz pľúc je spôsobený dvoma dôvodmi:

Prítomnosť veľkého počtu elastických vlákien v stene alveol;

Povrchové napätie tekutého filmu, ktorý pokrýva vnútorný povrch stien alveol.

Látka, ktorá pokrýva vnútorný povrch alveol, sa nazýva povrchovo aktívna látka. Tenzid má nízke povrchové napätie a stabilizuje stav alveol, a to pri vdychovaní chráni alveoly pred nadmerným natiahnutím (molekuly tenzidu sú umiestnené ďaleko od seba, čo je sprevádzané zvýšením hodnoty povrchového napätia), a pri výdychu - z poklesu (molekuly povrchovo aktívnej látky sú umiestnené blízko seba). navzájom, čo je sprevádzané poklesom povrchového napätia).

Hodnota podtlaku v pleurálnej dutine pri akte inhalácie sa prejaví pri vstupe vzduchu do pleurálnej dutiny, t.j. pneumotorax. Ak sa do pleurálnej dutiny dostane malé množstvo vzduchu, pľúca čiastočne skolabujú, ale ich ventilácia pokračuje. Tento stav sa nazýva uzavretý pneumotorax. Po chvíli sa vzduch z pleurálnej dutiny nasaje a pľúca sa roztiahnu.

V prípade porušenia tesnosti pleurálnej dutiny, napríklad pri penetrujúcich ranách hrudníka alebo pri prasknutí pľúcneho tkaniva v dôsledku jeho porážky nejakou chorobou, pleurálna dutina komunikuje s atmosférou a tlakom v nej. sa rovná atmosférickému tlaku, pľúca sa úplne zrútia, ich ventilácia sa zastaví. Tento pneumotorax sa nazýva otvorený. Otvorený bilaterálny pneumotorax je nezlučiteľný so životom.

Čiastočný umelý uzavretý pneumotorax (zavedenie určitého množstva vzduchu do pleurálnej dutiny ihlou) sa využíva na terapeutické účely, napríklad pri tuberkulóze, čiastočný kolaps postihnutých pľúc podporuje hojenie patologických dutín (kavern).

Pri hlbokom dýchaní sa na akte inhalácie podieľa množstvo pomocných dýchacích svalov, medzi ktoré patria: svaly krku, hrudníka, chrbta. Kontrakcia týchto svalov spôsobuje pohyb rebier, čo pomáha dýchacím svalom.

Pri tichom dýchaní je nádych aktívny a výdych pasívny. Sily na pokojný výdych:

Gravitačná sila hrudníka;

Elastická trakcia pľúc;

Tlak brušných orgánov;

Elastická trakcia pobrežných chrupaviek skrútených počas inhalácie.

Pri aktívnom výdychu sa zúčastňujú vnútorné medzirebrové svaly, serratus posterior inferior sval a brušné svaly.

pľúcne objemy

Na posúdenie ventilačnej funkcie pľúc, stavu dýchacieho traktu sa používajú metódy výskumu: pneumografia, spirometria, spirografia. Pomocou spirografu je možné určiť a zaznamenať hodnoty objemov pľúcneho vzduchu prechádzajúceho dýchacími cestami človeka.

Počas tichého dýchania človek vdýchne a vydýchne asi 500 ml vzduchu. Tento objem vzduchu sa nazýva dychový objem . Po pokojnom nádychu môže človek ešte maximálne vdýchnuť určité množstvo vzduchu – to jest inspiračný rezervný objem, rovná sa 1800-2000 ml. Po pokojnom výdychu môžete ešte maximálne vydýchnuť určité množstvo vzduchu – toto exspiračný rezervný objem, rovná sa 1300-1500 ml.

Množstvo vzduchu, ktoré môže človek vydýchnuť po najhlbšom nádychu, sa nazýva vitálna kapacita pľúc (ŽELAŤ). Pozostáva z dychového objemu, inspiračného rezervného objemu a exspiračného rezervného objemu a rovná sa priemerne 3500-4000 ml. Hodnota VC sa môže výrazne líšiť a závisí od vekových charakteristík tela, stupňa tréningu osoby, prítomnosti kardiopulmonálnej patológie.

Po čo najhlbšom výdychu zostáva v pľúcach trochu vzduchu - to je zvyškový objem, rovná sa 1300 ml.

Objem vzduchu v pľúcach na konci tichého výdychu je tzv funkčná zvyšková kapacita, alebo alveolárny vzduch. Pozostáva z exspiračného rezervného objemu a reziduálneho objemu.

Maximálne množstvo vzduchu, ktoré je možné zadržať v pľúcach po hlbokom nádychu, sa nazýva celková kapacita pľúc, rovná sa súčtu zvyškového objemu a VC.

Vzduch nie je len v alveolách, ale aj v dýchacích cestách – nosovej dutine, nosohltane, priedušnici, prieduškách. Vzduch v dýchacích cestách sa nezúčastňuje výmeny plynov, preto sa nazýva lumen dýchacích ciest mŕtvy priestor. Objem anatomického mŕtveho priestoru je cca 150 ml.

Hoci v dýchacích cestách nedochádza k výmene plynov, sú nevyhnutné pre normálne dýchanie, pretože sú zvlhčované, ohrievané, čistené od prachu a mikroorganizmov vdychovaného vzduchu. Pri podráždení receptorov nosohltanu, hrtana a priedušnice prachovými časticami a nahromadeným hlienom nastáva kašeľ, pri podráždení receptorov nosovej dutiny kýchanie. Kašeľ a kýchanie sú ochranné dýchacie reflexy.

Vetranie pľúc. Pľúcna ventilácia je určená objemom vzduchu vdýchnutého alebo vydýchnutého za jednotku času. Kvantitatívna charakteristika pľúcnej ventilácie je minútový objem dýchania(MOD) - objem vzduchu, ktorý prejde pľúcami za jednu minútu. V pokoji je MOD 6-9 litrov. S fyzickou aktivitou sa jeho hodnota prudko zvyšuje a dosahuje 25-30 litrov.

Keďže výmena plynov medzi vzduchom a krvou prebieha v alveolách, nie je dôležité celkové vetranie pľúc, ale ventilácia alveol. Alveolárna ventilácia je menšia ako ventilácia pľúc o množstvo mŕtveho priestoru. Ak od dychového objemu odpočítame objem mŕtveho priestoru, dostaneme objem vzduchu obsiahnutý v alveolách a ak túto hodnotu vynásobíme frekvenciou dýchania, dostaneme alveolárna ventilácia. Preto je účinnosť alveolárnej ventilácie vyššia pri hlbšom a zriedkavom dýchaní ako pri častom a plytkom dýchaní.

Zloženie vdychovaného, vydychovaného a alveolárneho vzduchu. Atmosférický vzduch, ktorý človek dýcha, má relatívne stále zloženie. Vydychovaný vzduch obsahuje menej kyslíka a viac oxidu uhličitého, zatiaľ čo alveolárny vzduch obsahuje ešte menej kyslíka a viac oxidu uhličitého.

Vdychovaný vzduch obsahuje 20,93 % kyslíka a 0,03 % oxidu uhličitého, vydychovaný vzduch obsahuje 16 % kyslíka, 4,5 % oxidu uhličitého a alveolárny vzduch obsahuje 14 % kyslíka a 5,5 % oxidu uhličitého. Vydychovaný vzduch obsahuje menej oxidu uhličitého ako alveolárny vzduch. Je to spôsobené tým, že vzduch mŕtveho priestoru s nízkym obsahom oxidu uhličitého sa zmiešava s vydychovaným vzduchom a jeho koncentrácia klesá.

Biomechanika dýchania. Biomechanika inšpirácie.

Názov parametra	Význam
Predmet článku:	Biomechanika dýchania. Biomechanika inšpirácie.
Rubrika (tematická kategória)	Liek

V pokoji vydýchnite u ľudí sa uskutočňuje pasívne pôsobením elastického spätného rázu pľúc, ktorý vracia objem pľúc na pôvodnú hodnotu. Pri hlbokom dýchaní, ako aj pri kašli a kýchaní však musí byť aktívny výdych a k zmenšeniu objemu hrudnej dutiny dochádza v dôsledku kontrakcie vnútorných medzirebrových svalov a brušných svalov. Svalové vlákna vnútorných medzirebrových svalov idú vzhľadom na ich body pripojenia k rebrám zdola nahor a zozadu dopredu. Počas kontrakcie sa rebrá otáčajú okolo osi prechádzajúcej bodmi ich kĺbového spojenia so stavcom a každý horný rebrový oblúk klesá viac ako dolný stúpa. Výsledkom je, že všetky rebrové oblúky spolu s hrudnou kosťou klesajú nadol, čím sa znižuje objem hrudnej dutiny v sagitálnej a čelnej rovine.

Keď sa človek zhlboka nadýchne, dôjde k stiahnutiu brušných svalov výdychovej fáze zvyšuje tlak v brušnej dutine, čo prispieva k posunutiu kupoly bránice smerom nahor a znižuje objem hrudnej dutiny vo vertikálnom smere.

Kontrakcia dýchacích svalov hrudníka a bránice počas inšpirácie spôsobuje zvýšenie kapacity pľúc a keď sa pri výdychu uvoľnia, pľúca sa zrútia do pôvodného objemu. Objem pľúc sa pri nádychu aj výdychu pasívne mení, pretože pľúca vzhľadom na svoju vysokú elasticitu a rozťažnosť sledujú zmeny objemu hrudnej dutiny spôsobené kontrakciou dýchacích svalov. Túto polohu ilustruje nasledujúci model pasívu zvýšenie kapacity pľúc(obr. 10.3). V tomto modeli sú pľúca považované za elastický balón umiestnený vo vnútri nádoby vyrobenej z pevných stien a pružnej membrány. Priestor medzi elastickým balónikom a stenami nádoby je vzduchotesný. Tento model umožňuje meniť tlak vo vnútri nádrže pri pohybe nadol po pružnej membráne. So zväčšením objemu nádoby, spôsobeným pohybom pružnej membrány smerom nadol, sa tlak vo vnútri nádoby, t. Balónik sa nafúkne, keď sa tlak v ňom (atmosférický) zvýši ako tlak v nádobe okolo balóna.

Ryža. 10.3. Schematický diagram modelu demonštrujúceho pasívne nafukovanie pľúc pri zníženej membráne. Keď sa membrána spustí dole, tlak vzduchu vo vnútri nádoby sa zníži ako atmosférický tlak, čo spôsobí nafúknutie elastického balónika. P - atmosférický tlak.

Pripojené k ľudským pľúcam, ktoré sa úplne naplnia objem hrudnej dutiny, ich povrch a vnútorný povrch hrudnej dutiny sú pokryté pleurálnou membránou. Pleurálna membrána povrchu pľúc (viscerálna pleura) fyzicky neprichádza do kontaktu s pleurálnou membránou, ktorá pokrýva hrudnú stenu (parietálna pleura), pretože medzi týmito membránami je pleurálny priestor(synonymum - intrapleurálny priestor), naplnený tenkou vrstvou tekutiny - pleurálnej tekutiny. Táto tekutina zvlhčuje povrch lalokov pľúc a podporuje ich vzájomné posúvanie počas nafukovania pľúc a tiež uľahčuje trenie medzi parietálnou a viscerálnou pleurou. Kvapalina je nestlačiteľná a jej objem sa pri znížení tlaku nezväčšuje. pleurálna dutina. Z tohto dôvodu vysoko elastické pľúca presne opakujú zmenu objemu hrudnej dutiny počas nádychu. Priedušky, cievy, nervy a lymfatické cievy tvoria koreň pľúc, ktorým sú pľúca fixované v mediastíne. Mechanické vlastnosti týchto tkanív určujú hlavný stupeň námahy, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ musí vyvinúť dýchacie svaly počas kontrakcie, aby spôsobil zvýšenie kapacity pľúc. Za normálnych podmienok elastický spätný ráz pľúc vytvára zanedbateľné množstvo podtlaku v tenkej vrstve tekutiny v intrapleurálnom priestore v porovnaní s atmosférickým tlakom. Negatívny intrapleurálny tlak sa mení v súlade s fázami dýchacieho cyklu od -5 (výdych) do -10 cm aq. čl. (inspirácia) pod atmosférickým tlakom (obr. 10.4). Negatívny intrapleurálny tlak môže spôsobiť zmenšenie (kolaps) objemu hrudnej dutiny, čomu bránia tkanivá hrudníka svojou extrémne tuhou štruktúrou. Bránica je v porovnaní s hrudníkom pružnejšia a jej kupola stúpa pod vplyvom tlakového gradientu, ktorý existuje medzi pleurálnou a brušnou dutinou.

V stave, keď sa pľúca nerozširujú a neskolabujú (prestávka po nádychu alebo výdychu), nedochádza k prúdeniu vzduchu v dýchacích cestách a tlak v alveolách sa rovná atmosférickému tlaku. V tomto prípade bude gradient medzi atmosférickým a intrapleurálnym tlakom presne vyrovnávať tlak vyvíjaný elastickým spätným rázom pľúc (pozri obr. 10.4). Za týchto podmienok sa hodnota intrapleurálneho tlaku rovná rozdielu medzi tlakom v dýchacích cestách a tlakom vyvinutým elastickým spätným rázom pľúc. Z tohto dôvodu čím viac sú pľúca natiahnuté, tým silnejší bude elastický spätný ráz pľúc a tým negatívnejšia v porovnaní s atmosférickým tlakom je hodnota intrapleurálneho tlaku. Stáva sa to počas nádychu, keď bránica klesá a elastický spätný ráz pľúc pôsobí proti nafukovaniu pľúc a intrapleurálny tlak sa stáva negatívnejším. Pri nádychu tento podtlak tlačí vzduch cez dýchacie cesty smerom k alveolám, čím prekonáva odpor dýchacích ciest. Výsledkom je, že vzduch vstupuje z vonkajšieho prostredia do alveol.

Ryža. 10.4. Tlak v alveolách a intrapleurálny tlak počas inspiračnej a exspiračnej fázy dýchacieho cyklu. Pri absencii prúdenia vzduchu v dýchacích cestách sa tlak v nich rovná atmosférickému (A) a elastickým ťahom pľúc vzniká v alveolách tlak E. dutiny do -10 cm aq. Art., ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ pomáha prekonať odpor prúdenia vzduchu v dýchacom trakte a vzduch sa pohybuje z vonkajšieho prostredia do alveol. Hodnota intrapleurálneho tlaku je spôsobená rozdielom medzi tlakmi A - R - E. Pri výdychu sa bránica uvoľní a intrapleurálny tlak sa stane menej negatívnym v porovnaní s atmosférickým tlakom (-5 cm vodného stĺpca). Alveoly vďaka svojej elasticite zmenšujú svoj priemer, zvyšuje sa v nich tlak E. Tlakový gradient medzi alveolami a vonkajším prostredím prispieva k odvádzaniu vzduchu z alveol cez dýchacie cesty do vonkajšieho prostredia. Hodnota intrapleurálneho tlaku je určená súčtom A + R mínus tlak vo vnútri alveol, t.j. A + R - E. A je atmosférický tlak, E je tlak v alveolách spôsobený elastickým spätným rázom pľúc, R je tlak, ktorý prekonáva odpor prúdenia vzduchu v dýchacích cestách, P - intrapleurálny tlak.

Pri výdychu sa bránica uvoľňuje a intrapleurálny tlak sa stáva menej negatívnym. Za týchto podmienok sa alveoly v dôsledku vysokej elasticity ich stien začnú zmenšovať a vytláčajú vzduch z pľúc cez dýchacie cesty. Odpor dýchacích ciest voči prúdeniu vzduchu udržuje pozitívny tlak v alveolách a zabraňuje ich rýchlemu kolapsu. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, v pokojnom stave pri výdychu je prúdenie vzduchu v dýchacom trakte spôsobené iba elastickým spätným rázom pľúc.

Pneumotorax. Ak sa vzduch dostane do intrapleurálneho priestoru, napríklad cez otvor rany, v pľúcach dôjde ku kolapsu, hrudník sa mierne zväčší a bránica klesne, len čo sa intrapleurálny tlak vyrovná atmosférickému tlaku. Tento stav sa nazýva pneumotorax, pri ktorom pľúca strácajú schopnosť sledovať zmenu. objem hrudnej dutiny pri dýchacích pohyboch. Navyše pri vdychovaní vzduch vstupuje do hrudnej dutiny cez otvor rany a vystupuje pri výdychu bez toho, aby sa pri dýchacích pohyboch menil objem pľúc, čo znemožňuje výmenu plynov medzi vonkajším prostredím a telom.

Proces vonkajšieho dýchania v dôsledku zmien objemu vzduchu v pľúcach počas inspiračnej a exspiračnej fázy dýchacieho cyklu. Pri pokojnom dýchaní je pomer trvania nádychu k výdychu v dýchacom cykle v priemere 1:1,3. Vonkajšie dýchanie človeka je charakterizované frekvenciou a hĺbkou dýchacích pohybov. Rýchlosť dýchaniačlovek sa meria počtom dychových cyklov za 1 minútu a jeho hodnota v pokoji u dospelého človeka kolíše od 12 do 20 za 1 minútu. Tento indikátor vonkajšieho dýchania sa zvyšuje počas fyzickej práce, pri zvyšovaní teploty okolia a tiež sa mení s vekom. Napríklad u novorodencov je frekvencia dýchania 60-70 za 1 min a u ľudí vo veku 25-30 rokov v priemere 16 za 1 min. Hĺbka dýchania je určená objemom vdýchnutého a vydýchnutého vzduchu počas jedného dýchacieho cyklu. Súčin frekvencie dýchacích pohybov ich hĺbkou charakterizuje hlavnú hodnotu vonkajšieho dýchania - pľúcna ventilácia. Kvantitatívna miera ventilácie pľúc je minútový objem dýchania - to je objem vzduchu, ktorý osoba vdýchne a vydýchne za 1 minútu. Hodnota minútového objemu dýchania človeka v pokoji sa pohybuje v rozmedzí 6-8 litrov. Počas fyzickej práce u človeka sa minútový objem dýchania môže zvýšiť 7-10 krát.

Ryža. 10.5. Objemy a kapacity vzduchu v pľúcach a krivka (spirogram) zmien objemu vzduchu v pľúcach pri tichom dýchaní, hlbokom nádychu a výdychu. FRC - funkčná zvyšková kapacita.

objemy vzduchu v pľúcach. AT fyziológia dýchania bola prijatá jednotná nomenklatúra pľúcnych objemov u ľudí, ktoré plnia pľúca pokojným a hlbokým dýchaním v inhalačnej a výdychovej fáze dýchacieho cyklu (obr. 10.5). Objem pľúc, ktorý osoba vdýchne alebo vydýchne počas tichého dýchania, sa bežne nazýva dychový objem. Jeho hodnota pri tichom dýchaní je v priemere 500 ml. Maximálne množstvo vzduchu, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ, ktoré môže človek vdýchnuť nad dychový objem, je tzv. inspiračný rezervný objem(priemerne 3000 ml). Maximálne množstvo vzduchu, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ, ktoré môže človek vydýchnuť po pokojnom výdychu, sa bežne nazýva exspiračný rezervný objem (priemer 1100 ml). Nakoniec množstvo vzduchu ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ zostáva v pľúcach po maximálnom výdychu sa nazýva zvyškový objem, jeho hodnota je približne 1200 ml.

Súčet dvoch alebo viacerých objemov pľúc sa nazýva kapacita pľúc. Objem vzduchu v ľudských pľúcach je charakterizovaná inspiračnou kapacitou pľúc, vitálnou kapacitou pľúc a funkčnou zvyškovou kapacitou pľúc. Inspiračná kapacita (3500 ml) je súčet dychového objemu a inspiračného rezervného objemu. Vitálna kapacita pľúc(4600 ml) zahŕňa dychový objem a inspiračné a exspiračné rezervné objemy. Funkčná zvyšková kapacita pľúc(1600 ml) je súčet exspiračného rezervného objemu a reziduálneho objemu pľúc. Sum kapacita pľúc a zvyškový objem Je zvykom nazývať celkovú kapacitu pľúc, ktorej hodnota u ľudí je v priemere 5700 ml.

Pri nádychu ľudské pľúca v dôsledku kontrakcie bránice a vonkajších medzirebrových svalov začnú od úrovne zväčšovať svoj objem a jeho hodnota pri tichom dýchaní je dychový objem, a s hlbokým dýchaním - dosahuje rôzne hodnoty rezervný objem dych. Pri výdychu sa objem pľúc vracia na počiatočnú úroveň funkčnej zvyšková kapacita pasívne, v dôsledku elastického spätného rázu pľúc. Ak vzduch začne vstupovať do objemu vydychovaného vzduchu funkčná zvyšková kapacita, ktorý prebieha pri hlbokom dýchaní, ako aj pri kašli alebo kýchaní, potom sa výdych uskutočňuje stiahnutím svalov brušnej steny. V tomto prípade je hodnota intrapleurálneho tlaku spravidla vyššia ako atmosférický tlak, čo spôsobuje najvyššiu rýchlosť prúdenia vzduchu v dýchacom trakte.

Pri nádychu sa zabráni zväčšeniu objemu hrudnej dutiny elastický spätný ráz pľúc, pohyb stuhnutého hrudníka, brušných orgánov a napokon odpor dýchacích ciest voči pohybu vzduchu smerom k alveolám. Prvý faktor, a to elastický spätný ráz pľúc, v najväčšej miere bráni zväčšeniu objemu pľúc počas nádychu.

Biomechanika dýchania. Biomechanika inšpirácie. - pojem a druhy. Klasifikácia a vlastnosti kategórie "Biomechanika dýchania. Biomechanika inšpirácie." 2017, 2018.

Sekcie