Лекция №8 Внешнее дыхание

Внешнее 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:

1. Внешнее дыхание

2. Транспорт газов

3. Внутреннее дыхание

Характеристика внешнего дыхания:

1. 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.

2. Транспорт газов – это перенос кровью кислорода от легких к тканям, а углекислого газа от тканей к легким.

3. Внутреннее тканевое дыхание – это процесс обновления газового состава в тканях, он включает в себя:

1. Обмен дыхательных газов, между кровью тканевых капилляров и клетками.

2. 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:

1. Фаза вдоха (инспирация)

2. Фаза выдоха (экспирация)

3. 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:

1. Диафрагма, при сокращении купол уплощается и возрастает грудная полость (при вдохе)

2. 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:

1. Упруго растяжимыми свойствами эластических волокон легких.

2. Наличием сурфактанта (комплекс веществ липопротеидной природы выстилающих изнутри легочные мешочки – альвеолы), сурфактант обеспечивает:

   1. Стабилизацию сферической формы альвеол

   2. Противодействию перерастяжению альвеол при вдохе

   3. Противодействию спаданию альвеол при выдохе

   4. 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:

1. Снижение давления плевральной щели до -6, -9 мм рт. ст. по сравнению с атмосферным

2. Расширение легочной ткани

3. Снижение внутрилегочного давления до -2 мм рт. ст. по сравнению с атмосферным

4. Поступление воздуха в легкие по градиенту между атмосферным и альвеолярным давлением

Уменьшение объема грудной полости во время спокойного выдоха последовательно вызывает:

1. Повышение давление в плевральной щели от -6, -9 до -3

2. Уменьшение объема легких за счет их эластической тяги (они стремятся сжаться)

3. Повышение внутрилегочного давления до +2 мм рт. ст. по сравнению с атмосферным

4. 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:

1. Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) 3500-5000 мл – это объем воздуха, который можно максимально выдохнуть, после максимально глубокого вдоха.

   1. Дыхательный объем (ДО) 400-500 мл – это количество воздуха. Который вдыхается или выдыхается при спокойном дыхании, во время каждой фазы дыхательного цикла

   2. Резервный объем вдоха РОВд 2500 мл – это максимальное количество вдоха, которое можно дополнительно вдохнуть после спокойного вдоха.

   3. 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).

2. 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:

1. Спирометрия – метод измерения легочных объемов.

2. 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:

1. От пола

2. От веса

3. От роста

4. 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.