Физиологические основы ПФИ: дыхательная система

Структура и функции дыхательной системы

Понятие дыхания,
его значение для организма
Клетки живых организмов получают энергию в результате окислительного распада питательных веществ, поэтому к ним должен постоянно поступать кислород.
Для их функционирования также необходимо удаление продуктов метаболизма, одним из которых является углекислый газ.
Обмен газами между клетками и окружающей средой называется дыханием.

Процесс легочной вентиляции - является цикличным процессом, отражающим взаимодействие дыхательного центра и исполнительных органов дыхания.
Каждый дыхательный цикл включает: вдох, выдох, паузу.
В норме выдох длиннее вдоха на 10-20% (изменение этого соотношения является нарушением функции дыхания).

Группа дыхательных циклов, завершающаяся вставочным вдохом (большей, чем обычно глубины), называется дыхательным периодом.
Значение вставочного вдоха заключается в устранении накопившегося несоответствия газообмена потребностям организма в кислороде (кислородному запросу тканей).
Укорочение дыхательного периода свидетельствует о гипоксии различного происхождения (нарушение функции органов дыхания или кровообращения).

ОБЩИЙ ПЛАН СТРОЕНИЯ ДЫХАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

ЭТАПЫ ДЫХАНИЯ
ВНЕШНЕЕ ДЫХАНИЕ, ДВА ЭТАПА:
А) ВЕНТИЛЯЦИЯ ЛЁГКИХ;
Б) ГАЗООБМЕН В ЛЁГКИХ;
2. ТРАНСПОРТ ГАЗОВ КРОВЬЮ;
3. ГАЗООБМЕН МЕЖДУ КРОВЬЮ И ТКАНЯМИ;
4. ТКАНЕВОЕ ДЫХАНИЕ.

ЛЕГКИЕ

Воздухоносные пути
Носовая полость
Носоглотка
Гортань
Трахея
Бронхи (2 главных; бронхи 2,3-19 порядков; самые тонкие бронхи - бронхиолы переходят в анциусы- грозди)
Легкие - парные органы (правое – 3 дольки, левое - 2) образованы бронхиолами и альвеолами

Разветвление дыхательных путей

Функции анатомически мертвого пространства:
увлажнение воздуха (на 100% насыщение водяными парами);
согревание воздуха (до 37° на подходе к альвеолам);
очищение воздуха от пылевых частиц, микроорганизмов (реснитчатый эпителий, выделение слизи, содержащей активные вещества, кашлевой рефлекс, удаляющий крупные частицы);
регуляция потока воздуха в воздухоносные пути путем изменения просвета, изменения положения надгортанника (нарушения в этой области ведут к резким нарушениям дыхания, особенно у детей).

Дыхательные мышцы как двигатель вентиляции
Сокращение диафрагмы и наружных межреберных мышц
↓
Подъем концов ребер, выдвижение грудины вперед, опускание купола диафрагмы
↓
Растяжение легких
↓
ВДОХ
(активный)
Расслабление диафрагмы и наружных межреберных мышц
↓
Опускание концов ребер и грудины, подъем купола диафрагмы
↓
Сокращение грудной клетки и объема легких
↓
ВЫДОХ
(пассивный в
норме)
Кликнуть по картинке

Тип дыхания зависит от:
- возраста;
- типа носимой одежды;
- профессии (при физической работе - брюшной тип );
- физиологического состояния организма (при беременности - грудной тип; при раздражении органов брюшной полости – также грудной; при поражении диафрагмы - грудной тип; при межреберных невралгиях - брюшной тип).

ВНЕШНЕЕ ДЫХАНИЕ

Нервная регуляция дыхания

1) Продолговатый мозг: включает отдел вдоха (инспираторный) и отдел выдоха (экспираторный).
2) Варолиев мост: включает центр пневмотаксиса, который переключает фазы вдоха и выдоха, и апнейстический центр, который увеличивает глубину дыхательных движений.
3) Спинной мозг получает импульсы от продолговатого, которые идут к диафрагме и межрёберным мышцам.
4) Гипоталамус регулирует дыхание при физической работе; осуществляет связь дыхания с обменом веществ и терморегуляцией в организме.
5) Лимбическая система связывает дыхание с вегетативной регуляцией органов и с эмоциями.
6) Кора больших полушарий регулирует дыхание во время разговора, дублирует автоматию дыхательного центра.
ДЫХАТЕЛЬНЫЙ ЦЕНТР

В дыхательной системе 4 типа рецепторов:
а) Рецепторы верхних дыхательных путей расположены в носу, гортани, носоглотке и трахее. Реагируют на механические и химические стимулы, вызывая кашель, чихание и бронхоспазм.
б) Ирритантные рецепторы в слизистой гортани, трахеи и бронхов реагируют на пыль, дым, холодный воздух, пары химических веществ. В результате сужаются бронхи, голосовая щель, сосуды кожи и мышц и возникает частое поверхностное дыхание.
в) Рецепторы растяжения – механорецепторы - расположены в гладких мышцах трахеи и бронхов. Они реагируют на растяжение легких. С них возникает тормозящий рефлекс Геринга-Брейера: прекращается вдох и начинается выдох.
г) Юкстакапиллярные рецепторы находятся в капиллярах и интерстиции альвеол и дыхательных бронхов. Они реагируют на застой крови в капиллярах и увеличение жидкости в межклеточном пространстве лёгких, вызывая одышку.
РЕГУЛЯЦИЯ ДЫХАНИЯ. РЕФЛЕКТОРНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ

Для оценки функции внешнего дыхания существует множество методов, среди которых наиболее распространенными в клинике являются спирография и спирометрия, позволяющие регистрировать основные параметры внешнего дыхания.
В физиологии дыхания параметры внешнего дыхания принято разделять на статистические и динамические.

Функциональная остаточная емкость
Физиологическая роль функциональной остаточной емкости (ФОЕ) состоит в том, что благодаря наличию этой емкости в альвеолярном пространстве сглаживаются колебания концентраций О2 и СО2, обусловленные различиями в их содержании во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе.

Измерение легочных объемов называется спирометрией, а их регистрация –спирографией.
Частота дыхания (ЧД) – 12-18 в минуту.
1. Дыхательный объем (ДО) – 500 мл воздуха за один спокойный вдох или выдох.
2. Резервный объем (РО) вдоха – 1500-2000 мл – максимальное количество воздуха, которое можно вдохнуть после нормального вдоха.
3. РО выдоха – 1500 мл – максимальное количество воздуха, которое можно выдохнуть после спокойного выдоха.
4. Жизненная ёмкость лёгких (ЖЕЛ) – 3500-4000 мл – наибольшее количество воздуха, которое можно выдохнуть после максимально глубокого вдоха.
5. Остаточный объем – 1000-1200 мл – объем воздуха в легких после максимального выдоха, он не входит в состав ЖЕЛ.
6. Минутный объем дыхания (МОД) – количество воздуха, поступившее в легкие за 1 минуту. МОД = ДО х ЧД. В покое МОД=6-8 л/мин.
Воздух, находящийся в ВП (около 150 мл) (кроме дыхательных бронхиол), не участвует в газообмене. Поэтому эти пути называют анатомически мертвым пространством.
7. Альвеолярная вентиляция = (ДО - объем мертвого пространства) хЧД.
ЛЕГОЧНЫЕ ОБЪЕМЫ И ЕМКОСТИ

Зависимость легочных объемов от возраста

У женщин ЖЕЛ в среднем на 25% меньше, чем у мужчин.
У молодых людей ЖЕЛ можно вычислить с помощью следующего эмпирического уравнения:
ЖЕЛ (л) = 2,5 × рост (м).

Факторы здоровья дыхательной системы

КАК УЛУЧШИТЬ ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ ДЫХАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ?
Йога:
дыхание в оптимальной позе, диафрагмальное (брюшное),
медленное,
глубокое

СПОРТИВНЫЕ ТРЕНИРОВКИ
Диафрагмальное (брюшное) дыхание
Увеличение вентиляции
Оптимальная регуляция кровотока
Оптимальное функционирование кардиореспираторной системы

Сон и дыхание
Дыхание во время сна контролируется менее строго, чем во время бодрствования; в то же время сон оказывает мощный эффект на параметры дыхания и в первую очередь на чувствительность хеморецепторов к PСО2 и на ритм дыхания.
В течение фазы «медленного» сна ритм дыхания в целом становится более регулярным, чем в состоянии бодрствования, но чувствительность хеморецепторов к PСО2 понижается, как и эфферентные влияния на дыхательные мышцы и мышцы глотки.

Во время фазы «быстрого» сна происходит дальнейшее снижение чувствительности к PСО2, но ритм дыхания становится нерегулярным (вплоть до отсутствия всякого ритма).

Дыхательные расстройства
во время сна
Синдром ночного апноэ (различают синдром патологического храпа, синдром апноэ–гипопноэ сна и синдром ожирения–гиповентиляции) может быть обусловлен обструктивными (ожирение, небольшие размеры ротоглотки) или необструктивными (патология ЦНС) причинами.
Апноэ во время сна, как правило, смешанное, сочетает обструктивные и неврологические расстройства.