קַטִין התנגדות לנשימהבעת שימוש במסכת גז, אין לה השפעה פיזיולוגית שלילית: היא גורמת להאטה בקצב ולעלייה בעומק הנשימה. עלייה בהתנגדות והתגברות ממושכת על התנגדות לנשימה גורמת לעייפות של שרירי הנשימה, הבולטת במיוחד בשרירים המספקים נשיפה, שכן בזמן נשימה רגילה שרירים אלו בדרך כלל אינם פעילים במיוחד.
עם התנגדות משמעותית, לריאות אין זמן לינוק פנימה ולנשוף מספיק אוויר כדי להבטיח חילופי גזים נורמליים, בפרט, הסרה מספקת של פחמן דו חמצני. הצטברות של פחמן דו חמצני בדם גורמת לגירוי מוגבר מרכז נשימתי, המגיב לגירוי על ידי האצת נשימה. בגלל זה, מצד אחד, ובגלל ההתנגדות, שלהפך, נוטה להאט את הנשימה, מצד שני, היא הופכת לשטחית, וכתוצאה מכך להידרדרות נוספת באוורור הריאות ולגירוי מוגבר של דרכי הנשימה. מֶרְכָּז.
ויסות אוטומטי של קצב הנשימה מתרחש עקב עצב הוואגוס, שענפיו - סיבים בולטים או תחושתיים - מגורים כאשר בית החזה מתרחב ומעבירים דחף למרכז הנשימה שעוצר את השאיפה וגורם להרפיית השרירים. גירוי מוגבר של מרכז הנשימה גורם לעייפות מהירה, וכתוצאה מכך גם דחפים ראשוניים חלשים מעצב הוואגוס גורמים לתגובה של מרכז הנשימה, ופעולת השאיפה, שלא הושלמה, מוחלפת בפעולת נשיפה. אם אדם בו זמנית צריך לבצע עבודה שרירית הדורשת אוורור מוגבר של הריאות, אז השפעה רעהההתנגדות עולה ויכולה להוביל לתופעות של אנוקסמיה ותשניק.
התנגדות לנשימהבנשיפה קשה יותר לשאת מאשר התנגדות להשראה. בעבודה ממושכת (3-4 שעות), המקבילה לצריכת חמצן של עד 2 ליטר/דקה, ההתנגדות הנשיפה המרבית, הנמדדת ברגע של מהירות האוויר הגבוהה ביותר, שעדיין אינה גורמת למצוקה נשימתית, היא התנגדות של 60-80 מ"מ מים. אומנות. במהירויות גבוהות. התנגדות של 80-100 מ"מ באותם תנאים כבר לא רצויה, אם כי היא מותרת אם התנגדות זו אינה מופעלת כל הזמן, אלא מדי פעם, כלומר, אם תקופות עבודה מתחלפות בתקופות של מנוחה. התנגדות מעל 200 מ"מ ש"ק. אומנות. כבר נסבל בקושי רב אפילו לכמה דקות. אחד הגורמים המניעים בהתפתחות הנדסת הנשימה הוא הרצון להפחית ככל האפשר את ההתנגדות של מערכת מסכות הגז לנשימה.
ההתנגדות של מסכות גז נקבעת לרוב על ידי העברת זרם אוויר דרכן בקצב קבוע, המתאים לקצב האוורור הנפחי הממוצע של הריאות. ערכי ההתנגדות המתקבלים נמוכים משמעותית מערכי לחץ היתר והוואקום שהתקבלו בפועל במהלך נשימה במסכת גז. זה קורה על ידי את הסיבות הבאות: כמות האוויר העוברת דרך הריאות ליחידת זמן נשאפת ונשפת לסירוגין, וכתוצאה מכך מהירות הנפח של האוויר הזורם בדרכי הנשימה מכפילה את עצמה; שאיפות ונשיפות אינן מתנהלות במהירות אחידה, אלא במהירויות עלייה ודוהות, שבגללן ההתנגדות בשיאי שאיפה במהירות גבוהה מגיעה למקסימום החורגים משמעותית מהערכים הממוצעים; שלב ההשראה מופרד משלב הנשיפה על ידי הפסקה קטנה, אשר גם מגבירה את המהירויות הרגעיות של תנועת האוויר ב דרכי הנשימה.
|
עַל אורז. 51הצג גרף של שינויים בהתנגדות של מסכת גז לנשימה בנפח אוורור של 50 ליטר/דקה. העקומה המוצקה מציגה את השינוי בקצב השאיפה המיידי (ב-l/s), הקו המקווקו מראה את התואם: שינויים בהתנגדות (במ"מ של עמודת מים), הקו המקווקו מייצג את הקבוע מהירות ממוצעתאוויר 0.8 ליטר לשנייה, מתאים אוורור ריאתי 50 ליטר / דקה, והקו המקווקו הוא ההתנגדות של מסכת הגז כאשר נבדקת בזרימה קבועה. בשל העובדה שבאוורור של 50 ליטר לדקה ההפסקה בין שלבי השאיפה והנשיפה קטנה מאוד, היא אינה מוצגת בגרף. אורז. 51. גרף של התנגדות מסכת גז בהתאם למצב ומהירות זרימת האוויר |
הגרף מראה שמהירות תנועת האוויר תלויה במשך שלב הנשימה; מכיוון שזמן השאיפה (החצי התחתון של הגרף) קצר יותר מזמן הנשיפה, מהירות אוויר השאיפה גדולה יותר.
התלות של התנגדות לתנועת אוויר דרך תעלות מעגליות (התנגדות חיכוך כוללת והתנגדויות מקומיות) במהירות יכולה להתבטא בנוסחה:
(56)
כאשר H היא ההתנגדות במ"מ מים. אמנות (או ק"ג/מ"ר); β - מקדם גרר בהתאם למספר רנולד, כלומר ביחס בין מכפלת מהירות האוויר וקוטר הצינור לצמיגות הקינמטית של האוויר ובקבוע האמפירי שנקבע לכל סוג צינור והתנגדויות מקומיות; γ - משקל סגולי של אוויר, ק"ג/מ"ק; g היא התאוצה עקב כוח הכבידה, 9.81 מ'/שנייה2; l - אורך צינור, מ'; P ו-S הם ההיקף והחתך שלו, בהתאמה, m ו-m2; υ - מהירות ליניארית של זרימת אוויר, m/sec.
כי P/S=4/d
(57)
הצגת המושג הִתנַגְדוּת סְגוּלִית h=2βγ/g, אנו מקבלים במקרה של תנועת אוויר סוערת (מערבולת) דרך תעלות האוויר של מסכת הגז
מחקר ההתנגדות של קופסאות סינון המצוידות בבולמים מוצקים כתושים או גרגירים הראה שניתן לחשב אותה בקירוב מספק על ידי הנוסחה המאפיינת את זרימת האוויר הלמינרית (שכבתית) בתעלות קטנות בין גרגירי המדיום של המסנן:
כאשר υ 1 - מהירות אוויר נפחית ספציפית ב-l / min cm2, אשר ניתן להפחית בקלות, לצורך השוואה עם הנוסחה הקודמת, למהירות לינארית, m / s; d 1 הוא קוטר הגרגירים של הבולם, שניתן לבטא בקוטר תעלות האוויר בין הגרגרים. בפועל, במקרה האחרון, l ו-d 1 מבוטאים בס"מ, υ 1 - ב-l / min cm2.
לפיכך, מכיוון שההתנגדות של מסכת גז היא סכום ההתנגדות של תעלות האוויר שלה, ההתנגדויות המקומיות וההתנגדות של מחסנית רגנרטיבית או מסנן, ההתנגדות הכוללת צריכה להיות:
H = xυ n , (60)
כאשר x הוא גורם מידתיות, תוך התחשבות הן במקדם הגרר והן בערכים עבור חלקים שוניםמסכת גז, ו-n - עבור מסכות גז בעיצובים שונים יכולה לקחת ערך מ-2 (עבור מכונת הנשמה בצינור) לערכים הקרובים ל-1 (לסינון מחלצים עצמיים ללא צינור חיבור). במקרה של נשימה של מסכת גז מבודדת עם חמצן דחוס המוצג בגרף, n קרוב ל-1.7 ו-x = 25 מ"מ, מים. אמנות, כאשר ביטוי υ ב l / sec.
כאשר האוויר חודר לריאות, מולקולות הגז נתקלות בהתנגדות כשהן פוגעות בדפנות דרכי הנשימה. לכן, קוטר דרכי הנשימה משפיע על ההתנגדות.
ההתנגדות תגדל אם קוטר הסימפונות יורד. ככל שהקוטר יורד, ההתנגדות גדלה ככל שעוד מולקולות גז "מתנגשות" בדופן דרכי הנשימה.
ככל שהתנגדות דרכי הנשימה תגבר, זרימת האוויר תפחת. זרימת האוויר עומדת ביחס הפוך להתנגדות. קשר זה מוצג על ידי המשוואה: זרימת אוויר = לחץ / התנגדות.
בריאות בריאות, זרימת האוויר לרוב אינה נתקלת בהתנגדות משמעותית: אוויר נכנס ויוצא מהריאות בקלות.
גורמים המשנים את התנגדות דרכי הנשימה
מספר גורמים משנים את התנגדות דרכי הנשימה על ידי שינוי קוטר דרכי הנשימה. הם גורמים לכיווץ והרפיה של השרירים החלקים של דופן דרכי הנשימה, בעיקר הסימפונות.
כששוחררו אצטילכוליןמקצות העצבים יש התכווצות של השרירים החלקים של הסימפונות. עלייה בהתנגדות דרכי הנשימה מפחיתה את זרימת האוויר.
היסטמין, שוחרר ב תגובות אלרגיותמכווץ את הסימפונות. זה מגביר את התנגדות דרכי הנשימה ומפחית את זרימת האוויר, מה שמקשה על הנשימה.
אַדְרֶנָלִין, שנפלט על ידי מדוללת יותרת הכליה, מרחיב את הסימפונות, מפחית את ההתנגדות של דרכי הנשימה. זה מגביר מאוד את זרימת האוויר, ומבטיח חילופי גזים נאותים.
גמישות ריאות
הקלות שבה הריאות מתרחבות נקראת הרחבה. תכונה זו נקבעת על ידי 2 גורמים: יכולת ההרחבה של הסיבים האלסטיים של הריאות; מתח הפנים של המכתשים.
הבלון, העשוי מגומי אלסטי דק, מתנפח בקלות בלחץ מועט, מכיוון שהוא בעל יכולת הרחבה גבוהה. לריאות בריאות יש יכולת הרחבה גבוהה, שכן הן עשירות ברקמה אלסטית.
קשה לנפח בלון גומי קשיח בגלל יכולת ההארכה הנמוכה שלו. היענות ריאות נמוכה נצפית במצבים פתולוגיים מסוימים, כגון פיברוזיס, כאשר ישנה עלייה בכמות הרקמות הפחות מתרחבות בריאות.
אורז. 9. השוואה של גמישות הריאות
מתח פנים
הגורם השני שמשנה את תאימות הריאות הוא מתח הפנים של המכתשים. חלק מהפגים אינם מייצרים חומרים פעילי שטח, ולכן ההתאמה לריאות נמוכה. ללא חומר פעיל שטח, למככיות יש מתח פנים גבוה ועלולים להתמוטט. alveoli ממוטט אינם מסוגלים להימתח. מדינה זו ידועה בשם תסמונת מצוקה נשימתית של היילוד. חומר פעיל שטח מפחית את מתח הפנים ומגביר את תאימות הריאות.
סיכום
התכווצויות שרירים גורמות לשינויים בנפח בית החזה בזמן הנשימה. שינויים בנפח בית החזה מובילים לשינויים בלחץ תוך-פלאורלי ותוך-אלוואולרי, המאפשר לאוויר לעבור מאזור של לחץ גבוה לאזור של לחץ נמוך.
התנגדות דרכי האוויר נמוכה בדרך כלל, אך השפעות עצביות והומוריות יכולות לשנות את קוטר הסמפונות, וכתוצאה מכך לשנות את ההתנגדות ואת זרימת האוויר.
תאימות הריאות גבוהה בדרך כלל בשל העובדה שהריאות עשירות ברקמה אלסטית והחומר הפעיל שטח מפחית את מתח הפנים של הנוזל המכתשי.
שאלות בקרהלעבודה עצמאית מחוץ ללימודים בסעיף II:
1. תהליך הנשימה. המשמעות של חוק בויל להסבר תהליך הנשימה.
2. מנגנון השאיפה והנשיפה במהלך נשימה רגועה.
3. ערך הלחץ התוך ריאתי והתוך פלאורלי במהלך הנשימה.
4. גורמים המעורבים ביצירה ותחזוקה של לחץ תוך פלאורלי שלילי.
5. שינויים בלחץ התוך פלאורלי בזמן שאיפה ונשיפה.
6. Pneumothorax כגורם לכשל נשימתי.
7. גורמים המשפיעים על התנגדות דרכי הנשימה.
8. תפקיד מתיחה אלסטיתריאות ומתח פנים של alveoli בתהליכי שאיפה ונשיפה.
סעיף III
הובלת גז
דם מעביר חמצן ופחמן דו חמצני בין הריאות לרקמות גוף אחרות. הגזים מועברים ל צורה שונה: מסיס בפלזמה, קשור כימית להמוגלובין, הופך למולקולות אחרות.
אורז. 10. הובלת גזים על ידי מערכת הדם
הובלת חמצן
98.5% מהחמצן נקשר להמוגלובין.
1.5% חמצן מומס בפלזמה.
הֵמוֹגלוֹבִּין
מולקולת המוגלובין יכולה להעביר 4 מולקולות חמצן. כאשר 4 מולקולות חמצן קשורות להמוגלובין, זהו 100% רוויה. כאשר פחות חמצן נקשר להמוגלובין, זהו h רוויה אסטית.
אורז. 11. מולקולת המוגלובין
חמצן נקשר להמוגלובין בגלל הלחץ החלקי הגבוה שלו בריאות. קשירה שיתופית: הזיקה של המוגלובין לחמצן עולה ככל שהוא הופך לרווי.
הזיקה של המוגלובין לחמצן פוחתת ככל שהרוויה פוחתת.
עקומת ניתוק אוקסיהמוגלובין
ריווי ההמוגלובין נקבע על ידי הלחץ החלקי של החמצן. לעקומת ניתוק האוקסיהמוגלובין יש צורת S. מישור ב לחץ גבוהחַמצָן. ירידה תלולה בלחץ חלקי חמצן נמוך.
אורז. 12. עקומת ניתוק אוקסיהמוגלובין.
רוויה של המוגלובין בלחץ חלקי חמצן גבוהא.
אדם נמצא בגובה פני הים: pO2 = 100 מ"מ כספית - המוגלובין רווי ב-98%.
אדם ברמות הגבוהות: pO2 = 80 מ"מ כספית - המוגלובין רווי ב-95%.
גם כאשר רמת ה-pO2 מופחתת ב-20 מ"מ כספית, אין כמעט הבדל ברוויה של המוגלובין עם חמצן.
עם ירידה ב-pO2, ההמוגלובין רווי מספיק בחמצן, בגלל הזיקה הגבוהה (יכולת הקישור) של המוגלובין וחמצן.
ריווי המוגלובין בלחץ חלקי חמצן נמוךא
ב-pO2=40 מ"מ כספית, להמוגלובין יש זיקה נמוכה לחמצן והוא רווי רק ב-75%. עם התכווצויות שרירים חזקות, רמת ה-pO2 בשריר הפועל נמוכה יותר מאשר במנוחה.
שרירים מכווצים באופן פעיל: צורכים יותר חמצן, צריכת pO2 מופחתת = 20 מ"מ כספית. המוגלובין רווי בחמצן ב-35% בלבד. מכיוון שה-pO2 נמוך יותר, המוגלובין נותן יותר חמצן לרקמות.
גורמים המשפיעים על ריווי חמצן המוגלובין
בנוסף ל-pO2, רוויית המוגלובין תלויה בגורמים אחרים: pH, טמפרטורה, pCO2, דיפוספוגליצרט.
אורז. 13. שינויים בעקומת ניתוק האוקסיהמוגלובין
בְּ תרגיל :
ה-pH יורד
הטמפרטורה עולה
ה-pCO2 עולה
ריכוז הדיפוספוגליצרט עולה.
במהלך פעילות גופנית יורדת הזיקה של ההמוגלובין לחמצן, ומשתחרר יותר חמצן בשריר הפועל.
ככל שה-pH יורד, העקומה עוברת ימינה (שחרור חמצן מוגבר).
שינויים דומים בעקומת ניתוק האוקסיהמוגלובין נצפים עם: עלייה בטמפרטורה, עלייה ב-pCO2, עלייה בריכוז הדיפוספוגליצרט.
השפעת הורדת הטמפרטורה
אורז. 14. שינויים בעקומת ניתוק האוקסיהמוגלובין
ככל שהטמפרטורה יורדת, הזיקה של המוגלובין לחמצן עולה. שינויים דומים בעקומת ניתוק האוקסיהמוגלובין נצפים עם: עלייה ב-pH, ירידה ב-pCO2, ירידה בריכוז הדיפוספוגליצרט.
הובלה של פחמן דו חמצני
CO2 מתפזר מתאי רקמה.
7% מומסים בפלזמה.
93% מתפזרים לתוך אריתרוציטים. מתוכם: 23% נקשרים להמוגלובין, 70% הופכים לביקרבונטים.
|
אורז. 15. הובלת פחמן דו חמצני בדם
מכלל ה-CO2, 23% נקשרים לגלובין של מולקולת ההמוגלובין ויוצרים קרבמינוהמוגלובין. Carbaminhemoglobin נוצר במקומות עם ריכוז גבוה של פחמן דו חמצני. התגובה של היווצרות carbaminohemoglobin היא הפיכה. בריאות, שבהן pCO2 נמוך, CO2 מתנתק מקרבינוהמוגלובין.
מכלל ה-CO2 בדם, 70% מומרים לביקרבונטים באריתרוציטים. במקומות עם pCO2 גבוה, CO2 נקשר עם H2O ליצירת חומצה פחמנית. תגובה זו מזורזת קרבנהידרז.
חומצה פחמית מתפרקת ליוני מימן וליון ביקרבונט. יון המימן נקשר להמוגלובין. בתמורה ליציאת יון הביקרבונט מהאריתרוציט, יון כלוריד נכנס לאריתרוציט כדי לשמור על איזון חשמלי. בפלזמה, יון הביקרבונט פועל כחיץ, השולט ב-pH הפלזמה.
בריאות, CO2 מתפזר מהפלזמה לתוך alveoli. ירידה זו בפלזמה pCO2 גורמת להיפוך תגובה כימית. יון הביקרבונט מתפזר בחזרה לאריתרוציט בתמורה ליון הכלוריד. יון המימן מתחבר עם יון הביקרבונט ויוצר חומצה פחמנית. חומצה פחמית מתפרקת ל-CO2 ו-H2O. גם תגובה הפוכה זו מזורזת קרבנהידרז.
תהליכים בריאות
כאשר ההמוגלובין הופך רווי בחמצן, הזיקה שלו ל-CO2 פוחתת. רוויה של המוגלובין בחמצן מגבירה את שחרור CO2. זה נקרא אפקט האלדן.
תהליכים המתרחשים ברקמות
האינטראקציה בין קשירת יוני מימן לבין הזיקה של המוגלובין לחמצן נקראת אפקט בוהר. עם היווצרות יוני מימן, הרוויה בפחמן דו חמצני מקלה על שחרור חמצן.
סיכום
החמצן מועבר בשתי דרכים:
- מתמוסס בפלזמה,
ñ בקשר להמוגלובין בצורת אוקסיהמוגלובין.
הרוויה של המוגלובין עם חמצן תלויה ב:
ñ טמפרטורות
- רמות דיפוספוגליצרטים
CO2 מועבר בשלוש דרכים:
- מומס בפלזמה
ñ בקשר להמוגלובין בצורת קרבמינוהמוגלובין
- הומר לביקרבונט.
שאלות בקרה לעבודה עצמאית מחוץ ללימודים על סעיף III:
1. הובלת חמצן בדם. חשיבות ההמוגלובין בתהליך זה.
2. ניתוח עקומת ניתוק האוקסיהמוגלובין.
3. שינוי ברוויה של המוגלובין עם חמצן בלחץ חלקי גבוה ונמוך באוויר הנשאף.
4. גורמים המשפיעים על הרוויה של המוגלובין בחמצן.
5. הובלת פחמן דו חמצני בדם. תפקידו של אנהידראז פחמני.
סעיף IV
החלפת גז
חמצן ופחמן דו חמצני מתפזרים בין המכתשיים לנימים הריאתיים, ובין נימים מערכתיים ותאי הגוף. הפיזור של גזים אלה בכיוונים מנוגדים נקרא חילופי גזים.
אוויר אטמוספריהוא תערובת של גזים. הלחץ המשולב של כל הגזים יוצר לחץ אטמוספרי. בגובה פני הים, הלחץ האטמוספרי הוא 760 מ"מ כספית. כל גז באטמוספירה אחראי על חלק מהלחץ הזה בפרופורציה התואמת לו אֲחוּזִיםבאווירה.
השפעת הרים גבוהים על הלחץ החלקי של הגזים
הלחץ האטמוספרי יורד עם העלייה בגובה. בראש הר. הלחץ האטמוספרי של ויטני שווה בערך ל-440 מ"מ כספית.
ñ P O2 על הר. ויטני = 92 מ"מ כספית
ñ P O2 בגובה פני הים = 159 מ"מ כספית
חוק הנרי
כמות הגז שמתמוססת לנוזל היא פרופורציונלית ל:
ñ לחץ גז חלקי
ñ מסיסות גז.
בשיווי משקל, לחץ החמצן בגז שווה בקירוב ללחץ שלו בנוזל, שכן מולקולות הגז מתפזרות לשני הכיוונים.
ככל שהלחץ עולה, יותר O2 מומס בנוזל. למרות שגם גזי O2 וגם גזי CO2 נמצאים באותו לחץ, כמות ה-CO2 המומס גבוהה יותר. CO2 הוא גז מסיס יותר מ- O2.
|
|
איור.16. חוק הנרי
מקומות של חילופי גז.
נשימה חיצונית:
ñ CO2 מתפזר מהנימי הריאתי לתוך המכתשים
- O2 מתפזר מהאלוויאליים אל נימי הריאה.
נשימה פנימית:
- O2 מתפזר מהנימים של מחזור הדם המערכתי אל התאים
- CO2 מתפזר מהתאים לנימים מערכתיים.
גורמים המשפיעים על הנשימה החיצונית
יעילות הנשימה החיצונית תלויה בשלושה גורמים עיקריים:
1. שטח פנים ומבנה קרום הנשימה.
2. שיפוע לחץ חלקי.
3. התכתבות של אוורור alveolar וזרימת דם דרך נימי הריאה.
נשימה חיצונית: לחץ חלקי
שיפוע הלחץ החלקי של גזים מספק חילופי גזים בין המכתשים לבין נימי הריאה. הלחץ החלקי של גזים באוויר המכתשית שונה מאוויר אטמוספרי:
אוויר מכתשית:
ñ рО2 = 104 מ"מ כספית;
ñ рСО2 = 40 מ"מ כספית;
ñ pH2O = 47 מ"מ כספית
אוויר אטמוספרי:
ñ рО2 =159 מ"מ כספית;
ñ рСО2 = 0.3 מ"מ כספית;
ñ pH2O -=3.5 מ"מ כספית
אורז. 17. לחץ חלקי של גזים באוויר המכתשית
הבדל זה תלוי במספר גורמים.:
לחות של האוויר הנשאף.
חילופי גזים בין alveoli ונימים ריאתיים.
ערבוב אוויר "חדש" ו"ישן".
כאשר האוויר עובר דרך דרכי הנשימה, הוא נרטב.
חילופי הגזים הקבועים של O2 ו-CO2 ב-alveoli משנה את הלחץ החלקי של גזים.
בין נשימה לנשימה, המככיות אינן נשארות ריקות: האוויר במככיות הוא תערובת של חלקים "ישנים" ו"חדשים".
נשימה חיצונית: חמצון
O2 מתפזר לאורך שיפוע הלחץ החלקי מהאלוואולי לתוך הדם עד שמגיעים לשיווי משקל. שיווי משקל חמצן מושג כבר באורך הפריטי הראשון של נימי הריאה.
אורז. 18. חמצון
נשימה חיצונית: שחרור פחמן דו חמצני
CO2 מתפזר לאורך שיפוע הלחץ החלקי מהדם של נימי הריאה לתוך המכתשים עד שמגיעים לשיווי משקל. שיווי משקל בפחמן דו חמצני מושג לאחר 0.4 אורכים של נימי הריאה.
אורז. 19. פליטת פחמן דו חמצני
נשימה חיצונית: חילופי חמצן ופחמן דו חמצני
רוויה בחמצן ושחרור פחמן דו חמצני מתרחשים בו זמנית. כאשר אתה שואף, אתה ממלא חמצן. כאשר אתה נושף, אתה מסיר פחמן דו חמצני.
פחמן דו חמצני מסיס מאוד בדם מספר גדולמולקולות מתפזרות בשיפוע לחץ חלקי קטן. החמצן מסיס מעט, ולכן נדרש שיפוע ריכוז גדול.
יחס אוורור-זלוף
יחס אוורור-זלוף מקל על חילופי גזים יעילים; תוך שמירה על היחס האופטימלי בין אוורור מכתשית וזרימת דם דרך נימי הריאה.
כאשר זרימת האוויר דרך הסמפונות (בלומן - ריר) מוגבלת, ה-pO2 במככיות המקבילות יורד, מה שגורם להתכווצות מקומית של העורקים. הדם "מופנה" לאלוואולי המאוורר היטב, שם יכול לחדור יותר חמצן לדם.
כאשר זרימת האוויר דרך הסמפונות מוגברת, הדבר מוביל לעלייה ב-pO2 ב-alveoli התואמים ולהרחבה מקומית של העורקים. יותר דם זורם לאלבוליים - הדם רווי טוב יותר בחמצן.
אורז. 20. השפעת הפחתת רוויון החמצן
איור.21. ההשפעה של הגברת ריווי החמצן
יחס האוורור-זלוף נשמר על ידי העובדה ש:
- העורקים מגיבים לשינויים ב-pO2,
ñ ברונכיולים מגיבים לשינויים ב-pCO2.
כאשר זרימת האוויר דרך הסימפונות יורדת מתחת לנורמה, פחמן דו חמצני מצטבר במככיות. בתגובה, הסמפונות מתרחבים כדי להסיר עודף CO2.
אורז. 22. השפעת הצטברות פחמן דו חמצני
כאשר זרימת האוויר דרך הסימפונות גבוהה מדי (ביחס לאספקת הדם), ה-pCO2 במכתשות יורד. בכך, הסימפונות מתכווצים כדי להפחית את זרימת האוויר ביחס לזרימת הדם המקומית.
אורז. 23. אפקט הפחתת מתח פחמן דו חמצני
תארו לעצמכם שהאוורור של שק המכתשית ירד עקב גידול:
ñ pO2 ירד, מכיוון שחמצן אינו חודר לאלואוולים בכמות מספקת,
ñ pCO2 עלה כי עודף פחמן דו חמצני אינו מוסר.
ירידה ב-pO2 תגרום להתכווצות העורקים.
עלייה ב-pCO2 תגרום להתרחבות של הסימפונות.
נשימה פנימית
חמצן מתפזר מנימים מערכתיים לתאים. פחמן דו חמצני מתפזר מהתאים לנימים מערכתיים.
הנשימה הפנימית תלויה ב:
1. מספיק שטח חילופי גזים, המשתנה ברקמות שונות.
2. שיפוע לחץ חלקי.
3. רמת זרימת הדם ברקמה (בהתאם לצרכים מטבוליים וכו').
ה-pO2 של הדם הנכנס לנימים המערכתיים נמוך מה-pO2 המכתשית.
ההבדל הקטן הזה נובע בעיקר מיחס אוורור-זלוף לא מושלם בריאות. חילופי הגזים נמשכים עד שמגיעים לשיווי משקל.
אורז. 24. נשימה פנימית: דיפוזיה של גזים
סיכום
על פי חוקי הפיזיקה קיים קשר בין לחץ חלקי, מסיסות וריכוז גזים. גזים מתפזרים לאורך שיפוע לחץ חלקי ממקומות של לחץ חלקי גבוה למקומות של לחץ חלקי נמוך.
נשימה חיצונית: O2 מגיע מהאליוואליים אל נימי הריאה; CO2 יוצא מהנימי הריאתי לתוך המכתשים.
נשימה פנימית: O2 משאיר את הנימים המערכתיים לתאים; CO2 מהתאים נכנס לנימים המערכתיים.
חילופי גזים יעילים תלויים במספר גורמים, כולל שטח פנים חליפין, שיפוע לחץ חלקי, זרימת דם וזרימת אוויר בדרכי הנשימה.
בְּ נשימה חיצוניתנשמר יחס האוורור-זלוף האופטימלי.
שאלות בקרה לעבודה עצמאית מחוץ ללימודים בסעיף IV:
1. הרכב האוויר הנשאף והנשוף.
2. תערובת גז Alveolar, הסיבות לקביעות ההרכב שלה.
3. מנגנון חילופי הגזים בין תערובת הגז המכתשית לדם. משמעות חוק הנרי.
4. גורמים שיכולים לשנות את הנשימה החיצונית.
5. גורמים המשפיעים על הנשימה הפנימית.
מערכת נשימה.
תאים של אורגניזמים חיים מקבלים אנרגיה כתוצאה מפירוק חמצוני של חומרים מזינים ולכן יש לספק להם חמצן כל הזמן. בנוסף, פעילות תקינה של התא אפשרית רק אם מוסרים את התוצרים הסופיים של חילוף החומרים.
לפיכך, תפקיד חשוב של מערכת הנשימה הוא לספק תגובות ביוכימיות עם חמצן ולהסיר פחמן דו חמצני מהגוף.
תהליך הנשימה קשור קשר הדוק למערכת הדם והדם. שלוש מערכות נתונים: דם, נשימה ומחזור הדם משולבות למערכת אספקת חמצן לגוף. כאשר פונקציות משתנות באחת המערכות, ככלל, תפקודן של מערכות אחרות משתנה, כלומר. הם קשורים קשר הדוק. למשל, בדלקת ריאות /דלקת ריאות/ חל שינוי בתפקודי מערכת הנשימה /הנשימה מזרזת/, תפקודי מערכת הדם משתנים /קצב הלב עולה/ והפרמטרים הכמותיים של מערכת הדם משתנים /יש שינוי עלייה מפצה במספר אריתרוציטים/.
לפני הכניסה לריאות, האוויר עובר חלל האף, לוע האף, הגרון, קנה הנשימה, הסמפונות, הסימפונות. בהמשך למעברים המכתשיים, המסתיימים בצבירים של אלוואולים מיקרוסקופיים. הדופן שלהם דקה מאוד וקלוועה בצמה עם רשת של נימים שדרכם זורם דם ורידי מהחדר הימני של הלב. חילופי גזים מתרחשים דרך הממברנה המכתשית-נימית ובהמשך, מועשר בחמצן, הדם נכנס לחדר השמאלי. משם, דרך מעגל גדול של זרימת דם, הוא עובר לאיברים ורקמות, שם מתרחש התהליך ההפוך של חילופי גזים.
השלבים העיקריים של אספקת חמצן לגוף.
נשימה אנושית, מנקודת מבטם של פיזיולוגים, מחולקת ל-5 שלבים:
שלב 1 - נשימה חיצונית / אוורור הריאות /. שלב זה כולל את תהליך חילופי הגזים בין אוויר אטמוספרי לאוויר מכתשית.
שלב 2 - חילופי גזים בריאות. שלב זה כולל דיפוזיה של גזים דרך הממברנה המכתשית-נימית.
שלב 3 - הובלת גזים בדם. שלב זה כולל קשירה והובלה של חמצן מהריאות לרקמות ופחמן דו חמצני מהרקמות לריאות.
שלב 4 - החלפת גזים ברקמות. שלב זה כולל דיפוזיה של גזים דרך המחסום ההיסטומטי.
שלב 5 - נשימת רקמות /פנימית או תאית/. שלב זה מבוסס על חמצון ביולוגי והוא נשקל בפירוט במהלך הביוכימיה.
פיזיולוגיה של נשימה חיצונית
אוורור של המכתשים, הדרוש לחילופי גזים, מתבצע עקב חילופי שאיפה / השראה / ונשיפה / פקיעה / עקב שינויים תקופתיים בנפח חלל החזה.
תהליך הנשימה מתחיל בהשראה / שאיפה /. היות והריאות אינן מכילות שרירים, שהתכווצותם תגרום לשינוי בנפחם (ומכאן ללחץ האוויר הסגור בריאות), בשאיפה ובנשיפה, נפח הריאות משתנה עקב העובדה ש- הריאות עוקבות באופן פסיבי אחר השינוי בנפח בית החזה.
מנגנון נשימה שקט.
התמונה של נשימה רגועה נראית כך:
בשלב הראשון, הנוירונים של מרכז הנשימה מתרגשים ושולחים פוטנציאל פעולה בתדירות של עד 50 הרץ לשרירי ההשראה.
בשלב השני, יש כיווץ של שרירי ההשראה /סרעפת ושרירים בין צלעיים חיצוניים/.
בשלב השלישי, נפח חלל החזה עולה.
ראשית, עקב התכווצות הסרעפת, שכיפתה מוזזת מטה ב-1.5 ס"מ, נפח חלל החזה גדל בכיוון האנכי ב-350 מ"ל.
שנית, עקב התכווצות השרירים הבין צלעיים החיצוניים, נפח חלל החזה גדל בכיוונים הסגיטליים והחזיתיים.
עם התכווצות השרירים הבין-צלעיים החיצוניים, הצלעות עולות ביחס לצלע הראשונה ותופסות עמדה אופקית יותר. כתוצאה מהרמת הצלעות גוברת תזוזה של עצם החזה קדימה ויציאת החלקים הצדדיים של הצלעות לצדדים, שכן הצלעות מחוברות לעמוד השדרה בעזרת מפרקים נעים ומורידות מעט כלפי מטה, וכן השרירים הבין צלעיים החיצוניים הולכים בכיוון אלכסוני: מלמעלה למטה ומאחורה לחזית, ואז אורך הידית / המרחק מעמוד השדרה למקום ההתקשרות של השרירים הבין צלעיים החיצוניים / גדול יותר בצלע התחתונה לכן, רגע הכוח הפועל על הצלע התחתונה גדול יותר.
לפיכך, ישנם 2 מנגנונים הגורמים להרחבה של חלל החזה: 1 - הרמת הצלעות ו-2 - השטחת הסרעפת.
תלוי אם התרחבות בית החזה בזמן נשימה רגילה קשורה בעיקר להרמת הצלעות או השטחת הסרעפת, ישנם סוגי נשימות קוסטאלי / בית חזה / או סרעפתי / בטני / נשימות.
עם סוג החזה, נפח חלל החזה גדל עקב עבודת השרירים הבין צלעיים, והסרעפת זזה מעט.
עם סוג הבטן, נפח חלל החזה גדל בעיקר עקב התכווצות חזקה של הסרעפת. הוא האמין כי נשים נשלטות על ידי בית החזה, וגברים - סוגי בטן של נשימה.
עם זאת, סוג הנשימה תלוי בגיל, בלבוש ובעיקר באופי העבודה. סוג נשימה מעורב עשוי להתרחש.
יש לציין ששריר הסרעפת יכול לקחת חלק גם בתגובות של שיעול, הקאות, מאמץ, צירי לידה ושיהוקים. זה מצביע על כך שהנוירונים האלפא מוטוריים של השריר הפרני, בנוסף לאותות מהנוירונים של מרכז הנשימה, מקבלים אותות ממרכזי עצבים אחרים.
הרחבת חלל החזה תורמת להופעתו של השלב הבא - הרביעי. בשלב זה יורד הלחץ בחלל הצדר.
בשלב החמישי, הריאות, בעקבות חלל החזה, נמתחות. זה מקל על ידי כוחות ההדבקה המתעוררים בין הצדר הקודקוד והקרבי הצמודים זה לזה.
בשלב השישי, עלייה בנפח הריאות מביאה לירידה בלחץ התוך ריאתי / תוך-אלוואולרי /.
ובשלב האחרון, השביעי, עקב התרחשות הפרש לחצים בין האוויר המכתשי והאטמוספרי, אוויר אטמוספרי נכנס אל המכתשיים דרך דרכי הנשימה.
תהליך ההשראה מסתיים.
בנשימה עמוקה מאוד מעורבים מספר שרירי עזר בפעולת השאיפה: השריר המרים את עצם השכמה /m.levator scapulae/, scalariform, pectoralis major ו-minor /m.pectoralis major, m.pectoralis minor/, serratus קדמי /m.serratus anterior/, טרפז /m.trapezius/ ו-rhomboid /m.rhomboideus/.
כידוע, החזה והריאות מכוסים בקרום סרוסי - הצדר, המורכב משני יריעות: קרבי / ריאתי / ופריאטלי / פריאטלי /. והמרווח דמוי החריץ בין היריעות הקדמיות והקרביות הצמודות זו לזו נקרא חלל הצדר. בדרך כלל, הוא מתמלא בנוזל סרוסי, מה שמפחית את כוח החיכוך במהלך הנשימה. חריץ זה אינו מתקשר עם האטמוספירה ואינו מכיל אוויר.
אם מחדירים מחט חלולה המחוברת למנומטר לתוך הסדק הצדר הממוקם בין הצדר הקרבי והפריאטלי, אזי ניתן לקבוע את הלחץ בסדק.
התברר שבמנוחה הלחץ בסדק הצדר נמוך ב-3-4 מ"מ כספית מזה האטמוספרי. לכן, לחץ זה נקרא שלילי.
בתום ההשראה המקסימלית, הלחץ בחלל הבין-פלאורלי יהיה נמוך ב-7-10 מ"מ כספית מזה האטמוספרי.
בסוף נשיפה רגילה, הלחץ מתקרב ללחץ האטמוספרי. הפרש הלחץ הוא רק 2-3 מ"מ כספית.
בסוף הנשיפה המקסימלית, הלחץ הופך להיות שווה ללחץ האטמוספרי.
כפי שניתן לראות מהנתונים לעיל, הלחץ בחלל הצדר ביחס ללחץ האטמוספרי הוא תמיד שלילי.
יתרה מכך, כבר כמה דקות לאחר הנשימה הראשונה של יילוד, הלחץ בחלל הצדר בשיא ההשראה הוא -10 מ"מ של עמודת מים, ובעתיד הלחץ השלילי עולה עוד יותר.
אילו סיבות מובילות להופעת לחץ שלילי בסדק הצדר?
ראשית, בשל הרתיעה האלסטית של הריאות.
תכונות אלסטיות של הריאות.
אלסטיות היא מושג הכולל את יכולת ההרחבה והגמישות של רקמת הריאה. הופעת המתיחה האלסטית של הריאות מוקלת על ידי נוכחות בריאות - 1) סיבי אלסטין ו- 2) מתח פני השטח ב-alveoli.
1) הרחבה של רקמת המכתשית קשורה בנוכחות סיבים אלסטיים, אשר יחד עם סיבי קולגן יוצרים רשת ספירלית סביב המכתשית ובכך תורמים לשימור המבנה שלהם. סיבי קולגן מספקים בעיקר את החוזק של דופן המכתשית.
2) מתח הפנים של המכתשיים נובע מהימצאותו של חומר מיוחד בתוכם - חומר פעיל שטח, שבגללו לא קורסות המכתשות. חומרים פעילי שטח מספקים גמישות לאלואוולים. נקבע כי מתח הפנים של המכתשות קטן פי 10 מהערך התיאורטי שחושב עבור פני המים. במהלך ניתוח כימי, נמצא שהרכב החומר הפעיל הוא ליפופרוטאין. חומר זה הכרחי כדי לשמור על קשת המכתשים בריאות, כדי להבטיח את יציבות הנפח שלהם. אל תאפשר לאלואוולי להיצמד זה לזה במהלך הנשיפה. חומר פעיל שטח מיוצר על ידי alveolocytes מסוג II. כאשר ייצור החומר הפעיל שטחי מופרע, המכתשות קורסות, נצמדות זו לזו ואינן יכולות להשתתף בחילופי גזים - מתרחש מצב של אטלקטזיס. מעשנים מייצרים פחות פעילי שטח ותכונותיו משתנות. הריאות של המעשן מאבדות מגמישותן, הופכות מעט ניתנות למתיחה, מופיעים בהן אזורים חסרי אוויר רבים, מהם סובל תפקוד הנשימה.
ביילוד, נוכחותם של פעילי שטח (חומרי שטח) מקלה על התרחבות הריאות במהלך תנועות הנשימה הראשונות.
שנית, בנוסף למתיחה האלסטית של הריאות, הלחץ השלילי בחלל הפלאורלי מקל על ידי העובדה שבמהלך החיים בית החזה גדל מהר יותר מרקמת הריאה והיכולת של חלל החזה זמן קצר לאחר הלידה גדולה מהנפח של רקמת הריאה ולכן הריאות נמתחות. כתוצאה ממתיחה של סיבים אלסטיים, הצדר הקרבי נוטה להתנתק מהפריאטלי, מה שתורם להופעת לחץ שלילי.
כניסת אוויר לסדק הצדר מביאה לקריסת הריאות, שכן הלחץ בחלל הצדר יהיה שווה ללחץ האטמוספרי, ובשל מתיחה אלסטית הריאות קורסות (pneumothorax). כאשר זה מתרחש, הריאות לא יבצעו את פעולתן הנשימה. לפעמים פנימה פרקטיקה קליניתהחדרת אוויר לחלל הצדר משמשת מטרות רפואיות, לכבות את הריאה מפעולת הנשימה.
תפוגה / נשיפה /.
ברגע ששרירי ההשראה נרגעים, הרתיעה האלסטית גדלה במהלך השאיפה מחזירה את הריאות למצבן המקורי. יחד עם זאת, עקב ירידה בנפח הריאות, הלחץ בהן הופך לחיובי. אוויר מהמכתשות זורם החוצה דרך דרכי הנשימה.
לפיכך, נשיפה רגועה, בניגוד לשאיפה, מתרחשת באופן פסיבי. ראשית, עקב שחרור האנרגיה הפוטנציאלית של הריאות שנמתחה במהלך ההשראה. שנית, תהליך הנשיפה מקל על ידי הכבדות של החזה, המוגברת במהלך ההשראה.
שלישית, הלחץ מאיברי חלל הבטן, שנדחף הצידה על ידי הסרעפת במהלך השאיפה, תורם לתהליך הנשיפה.
בניגוד לנשיפה שקטה, נשיפה מאולצת היא תהליך אקטיבי, כי לסיבות לעיל לתפוגה רגועה מתווספת כיווץ של שרירי הנשיפה. במהלך הנשיפה הכפויה מופעלים שרירי הנשימה, התורמים באופן פעיל להפחתה נוספת בנפח חלל החזה, והלחץ בחלל הצדר יכול להיות חיובי. שרירי הנשיפה כוללים: פנימי אלכסוני intercostal / m. intercostales interni /, שרירי בטן, שרירי serratus posterior וגב.
עמידות אלסטית ובלתי אלסטית.
יש צורך בשרירי נשימה כדי ליצור שיפוע לחץ בין המכתשית לאוויר האטמוספרי. זה נוצר על ידי שינוי נפח חלל החזה. כאשר נפח חלל החזה משתנה, השרירים חייבים לבצע עבודה שמטרתה להתגבר על שתי התנגדויות.
ההתנגדות האלסטית הראשונה של מבני הריאות והחזה.
יחד עם זאת, פעילות השרירים צריכה להיות מכוונת להתגברות על ההתנגדות השנייה שזרימת האוויר חווה תוך כדי מעבר בדרכי הנשימה (מה שנקרא התנגדות לא אלסטית).
ככלל, ההתנגדות האלסטית פרופורציונלית למידת ההתרחבות של דופן בית החזה בזמן ההשראה: ככל שהנשימה עמוקה יותר, כך ההתנגדות האלסטית גדולה יותר. זאת ועוד, בנשימה רגועה ההתנגדות נובעת בעיקר מהמשיכה האלסטית של הריאות, ובנשימה עמוקה - המתיחה האלסטית של בית החזה.
עם מספר מחלות, יכולת ההרחבה /גמישות/ משתנה באופן משמעותי. לדוגמה, עם אמפיזמה, יכולת ההרחבה עולה, והגמישות הופכת לגמישה, כמו גומי ישן. זה נוח לשאיפה, אבל לא לנשיפה, כי. הרתיעה האלסטית של הריאות נמוכה ויש צורך לכלול שרירי נשיפה נוספים לנשיפה. ועם פיברוזיס, להיפך, הריאות נעשות נוקשות יותר - הן לא נמתחות היטב, כלומר. עם פיברוזיס, פעולת השאיפה קשה, ומקלה על פעולת הנשיפה.
התנגדות לא אלסטית כוללת עמידות לאוויר ורקמות. התנגדות לא אלסטית (התנגדות) נובעת מ: 1) התנגדות אווירודינמית של כל הרקמות הנעות במהלך הנשימה; 2) התנגדות דינמית של כל הרקמות הנעות במהלך הנשימה; 3) התנגדות אינרציאלית של רקמות נעות. הגורם העיקרי הוא התנגדות אווירודינמית. זה תלוי איך זרימת האוויר נעה - למינרית או סוערת, כמו גם כמה מהר זרם האוויר נע ומה הקוטר של דרכי הנשימה.
אם הנשימה נעשית סוערת או מהירות זרימת האוויר עולה, או לומן הסמפונות יורד (או שניהם), אז החיכוך בין זרימת האוויר לדרכי הנשימה גדל (כלומר, ההתנגדות עולה). מצב זה מוביל לעלייה בעבודה של שרירי הנשימה. במיוחד, זה אופייני לאסטמה של הסימפונות. לכן, חולים עם אסטמה של הסימפונותקחו תנוחת ישיבה, הניחו את ידיהם על המיטה כדי לקבע את חגורת הכתפיים, ובכך לכלול את שרירי הנשימה המסייעים.
בעת הנשימה, שרירי הנשימה חייבים להתגבר גם על ההתנגדות האינרציאלית והדינמית של רקמות נעות: ראשית, הצדר, ובפתולוגיה / למשל. פלוריטיס יבש / התנגדות זו עולה בחדות, ושנית, רקמות הריאות והלב.
לפיכך, ככל שההתנגדות גדולה יותר – אלסטית או לא אלסטית, כך צריכה להיות אינטנסיבית יותר פעילות שרירי ההשראה על מנת שפעולת ההשראה תתרחש.
בנשימה עמוקה, המרכיב האלסטי של ההתנגדות עולה / עקב התרחבות חלל החזה, תזוזה של איברי הבטן, מתיחה של רקמות /. עם עלייה במחזורי הנשימה, להיפך, ההתנגדות הלא אלסטית עולה.
עם זאת, לומן של הסמפונות, במידה רבה יותר, תלוי בטון של השרירים החלקים. הטונוס של השרירים החלקים של הסמפונות עולה עם הפעלת המערכת הפאראסימפטטית /כולינרגית/. להשפעה מרגיעה על טונוס הסימפונות יש עצבוב סימפטי /אדרנרגי/. איזון מסוים בין השפעות אלו תורם לביסוס הלומן האופטימלי של העץ הטראכיאוברוכיאלי.
הפרה של וויסות הטונוס הסימפונות בבני אדם היא הבסיס לעווית הסימפונות, וכתוצאה מכך ירידה חדה בחסימות דרכי הנשימה והתנגדות מוגברת לנשימה. המערכת הכולינרגית של עצב הוואגוס מעורבת גם בוויסות הפרשת הריר ובתנועת הריסים של האפיתל הריסי של מעברי האף, קנה הנשימה, הסימפונות, ובכך מעוררת את ההובלה המוקוציליארית, כלומר. הסרת חלקיקים זרים שחדרו לדרכי הנשימה. עודף הריר האופייני לברונכיטיס יוצר חסימה ומגביר את התנגדות הנשימה.
3.3.2. נְשִׁיפָה
שרירי הנשימה נרגעים, תחת פעולת הרתיעה האלסטית של הריאות, כוח הכבידה של בית החזה מקטין את נפחו, הלחץ התוך-פלאורלי הופך פחות שלילי, נפח הריאות יורד, הלחץ במככיות הופך גבוה מהאטמוספרי. לחץ, והאוויר מהאלוואולי ומדרכי הנשימה מוסר לאטמוספירה. השאיפה היא אקטיבית, ונשיפה רגועה היא פסיבית.
3.3.3. הערך של intrapleural שלילי
לחץ נשימה
הריאות מכוסות בממברנה סרוסית - הצדר, שהיריעה הקרבית שלה עוברת ישירות בצורה של יריעה פריאטלית אל פני השטח הפנימיים של דופן החזה, ויוצרות סגורה. חלל פלאורלי. הצדר מפריש נוזל הדומה בהרכבו ללימפה, נוזל סרוזי של קרום הלב והפריטונאום. נוזל הצדר מקל על החלקה של הריאות, מפחית את כוחות החיכוך, ויש לו השפעה חיידקית. עקב הרתיעה האלסטית של הריאות, הריאות אינן ממלאות לחלוטין את חלל החזה, ונשמר לחץ של 3 מ"מ בחלל הצדר האטום. rt. אומנות. מתחת ללחץ האטמוספרי בתום נשיפה שקטה. במהלך ההשראה, עקב עלייה בנפח חלל החזה, הוא גדל ל-6 - 9, ועם ההשראה העמוקה ביותר, ההבדל בלחץ הטרנס-ריאה יכול להיות 20 מ"מ כספית. ההבדל בין לחץ תוך-פלאורלי ואטמוספרי הוא שלילי רק בגלל שהוא לא ערך מוחלט של לחץ, אלא ההבדל בין שני הערכים. בשל הלחץ השלילי בחלל הצדר, הריאות נמצאות כל הזמן במצב מתוח ועוקבות אחר החזה, מה שמבטיח את יעילות ההשראה; לחץ תוך חזה שלילי מקל על זרימת הדם הוורידי והלימפה לתוך הכלים הממוקמים בחלל החזה.
פנאומוטורקס- זה מצב פתולוגי, עקב אובדן אטימות וחדירת אוויר לחלל הצדר עם יישור הלחץ התוך פלאורלי עם הלחץ האטמוספרי. סוגי pneumothorax: פתוח, סגור, מסתם (מתוח); חד-צדדי, דו-צדדי; מלאכותי (טיפולי או אבחנתי). עם pneumothorax בצד הפציעה, הלחץ הטרנספולמונרי יורד, בעת שאיפה, נפח הריאה אינו גדל, אוורור הריאה יורד, מה שיוצר את התנאים המוקדמים להתפתחות רעב חמצן של הגוף. עקירה של איברי המדיאסטינליים לכיוון צד הלחץ התחתון של חלל הצדר עלולה לחסום את זרימת הדם הוורידי ללב ולגרום לירידה מסכנת חיים בתפוקת הלב. בשילוב עם דימום המתרחש במהלך פציעות, כאבים, כל הגורמים הללו יכולים להוביל להתפתחות של הלם pleuropulmonary.
3.3.4. התנגדות נשימה אלסטית ולא אלסטית
האלמנטים האלסטיים של הריאות מתנגדים להתרחבות הריאות במהלך השאיפה. התנגדות אלסטית נמדדת על ידי העלייה בלחץ הנדרשת כדי למתוח את הריאה.
איפה: E - התנגדות אלסטית,
dP - עליית לחץ,
dV - הגברת עוצמת הקול,
C - התנפחות ריאות.
הרחבה מציינת כמה נפח ריאותעם עלייה בלחץ התוך ריאתי. עם עלייה בלחץ הטראנספולמונרי ב-10 מ"מ. מים. אומנות. נפח הריאות אצל מבוגר עולה ב-200 מ"ל.
התכונות האלסטיות של הריאות נקבעות על ידי:
1) גמישות רקמת דופן המכתשית עקב הימצאות מסגרת של סיבים אלסטיים בה.
2) טונוס שרירי הסימפונות.
3) מתח הפנים של שכבת הנוזל המכסה את פני השטח הפנימיים של המכתשים.
המשטח הפנימי של המכתשית מרופדת s ur f a k t a n to m,שכבה בעובי של עד 0.1 מיקרומטר, המורכבת ממולקולות פוספוליפידים בכיוון רוחבי. נוכחות של חומר פעיל שטח מפחיתה את מתח הפנים בשל העובדה שהראשים ההידרופיליים של מולקולות אלו קשורים למולקולות מים, והקצוות ההידרופוביים מקיימים אינטראקציה חלשה זה עם זה ועם מולקולות אחרות. לפיכך, מולקולות פעילי השטח יוצרות שכבה הידרופוביה דקה על פני הנוזל. נוכחות פעילי שטח מונעת התמוטטות ומתיחה יתר של המכתשים. המטענים של הקטע החופשי של המולקולה, עקב כוחות הדחייה, מונעים מהדפנות המנוגדות של המכתשיות להתקרב, וכוח האינטראקציה הבין-מולקולרית נוגד את הרחבת היתר של המכתשים. עקב החומר הפעיל, כאשר הריאות נמתחות, ההתנגדות עולה, וכאשר נפח המכתשות יורד, הוא יורד. החלק של המולקולה בצד לומן המכתשית הוא הידרופובי, דוחה מים, ולכן אדי המים באוויר המכתשית אינם מפריעים לחילופי גזים.
התנגדות לא אלסטית
בעת שאיפה ונשיפה, מערכת הנשימה מתגברת על התנגדות לא אלסטית (צמיגה), המורכבת מ:
1) התנגדות אווירודינמית של דרכי הנשימה,
2) התנגדות לרקמות צמיגות.
התנגדות נשימה לא אלסטית נובעת בעיקר מכוחות חיכוך בתוך זרם האוויר ובין זרם האוויר לדפנות דרכי הנשימה. לכן, הוא מוגדר כהתנגדות האווירודינמית של דרכי הנשימה. הוא נמדד בכוח (P) שיש להפעיל כדי להודיע לזרם האוויר על מהירות נפח מסוימת (V) ולהתגבר על התנגדות דרכי הנשימה (R).
התנגדות דרכי הנשימה בקצב זרימת אוויר של 0.5 ליטר לשנייה היא 1.7 ס"מ של עמודת מים/ליטר לשנייה.
4. נפחי ריאות
נפח גאות- זוהי כמות האוויר שאדם שואף בזמן נשימה שקטה (כ-500 מ"ל). האוויר שנכנס לריאות לאחר תום נשימה שקטה נקרא נפח מילואים השראה(כ-2500 מ"ל), נשיפה נוספת לאחר נשיפה רגועה - נפח רזרבה בנשיפה(כ-1000 מ"ל). האוויר שנותר לאחר הפקיעה העמוקה ביותר נפח שיורי(כ-1500 מ"ל). קיבולת חיונית של הריאותהוא סכום נפח הגאות ו נפחי מילואיםשאיפה ונשיפה (כ-3.5 ליטר). סכום הנפח השיורי והקיבולת החיונית של הריאות נקרא קיבולת ריאות כוללת. אצל מבוגר זה בערך 4.2-6.0 ליטר.
נפח הריאות לאחר נשיפה שקטה נקרא קיבולת שיורית תפקודית. הוא מורכב מנפח שיורי ומנפח רזרבה נשימתית. האוויר בריאות שקרסו במהלך pneumothorax נקרא נפח מינימלי.
טווח מכניקת נשימהמשמש בדרך כלל במובן צר, כלומר על ידי זה הקשר בין לחץ ונפחאוֹ לחץ וזרימת אווירבמהלך מחזור הנשימה. ניתן להשתמש ביחסים אלה כדי לשפוט את הערכים
אורז. 21.13.לחץ פלאורלי בשלבים שונים של הנשימה. בהשפעת הרתיעה האלסטית של הריאות, הפועלת לכיוון החצים האדומים, נוצר לחץ "שלילי" (ביחס לסביבה) בחלל הצדר, אותו ניתן לתעד באמצעות מנומטר.
התנגדות במערכת הנשימהוהם שינויים פתולוגיים. בהקשר זה, המחקר של מכניקת הנשימה מספק מידע חשוב עבור אבחוןמחלות ריאה.
התנגדות אלסטית (אלסטית).
על פני הריאות, כמה מתח(איור 21.13), עקב מְתִיחָהאלמנטים אלסטיים של רקמת הריאה (מה שנקרא מתיחה אלסטית של הריאות) וכוחות מתח פני השטח בדפנות המכתשים. מתח זה תורם לירידה בנפח הריאות. כתוצאה מכך נוצר לחץ בחלל המלא בנוזל בין יריעות הצדר. מתחת לאטמוספירה.ניתן לזהות על ידי החדרת צינורית לחלל החזה כך שקצהו נמצא בחלל הצדר. על ידי חיבור צינורית זו למנומטר, ניתן לוודא שלאדם במנוחה בסוף הנשיפה יש לחץ תוך-פלאורלי של כ-5 ס"מ מים. אומנות. (0.5 kPa) מתחת לאטמוספירה, ובשיא ההשראה, ב-8 ס"מ של מים. אומנות. (0.8 kPa). ההבדל בין לחץ תוך-פלאורלי ואטמוספרימכונה בדרך כלל פשוט Rdp מטעמי נוחות. הוא שלילי רק משום שהוא למעשה לא מייצג את הערך המוחלט של הלחץ, אלא את ההבדל בין שני ערכים.
מדידת שינויים בלחץ בחלל הצדר.מכיוון שמדידה ישירה של לחץ בחלל הצדר (איור 21.13) עלולה להזיק רקמת הריאות, בבני אדם, בדרך כלל משתמשים בשיטה הפחות מסוכנת והעקיפה. זה רושם את השינויים לחץ בוושט,לא בחלל הצדר. הלחץ בחלל הצדר ובוושט הוא בערך זהה, כי ראשית, הוושט ממוקם בחלל החזה (אם כי מחוץ לריאות עצמן) ושנית, שינויי לחץ מועברים ללא עיוות דרך הקירות התואמים שלו. לרישום לחץ תוך-ושט מוחדר לוושט צנתר דק שבקצהו יש בלון באורך 10 ס"מ. אם הבלון ממוקם בחלק החזה של הוושט, ניתן לרשום בצורה מדויקת למדי שינויים נשימתיים בלחץ התוך-פלאורלי. באמצעות מנומטר המחובר לצנתר.
פנאומוטורקס.מגע הדוק בין פני הריאות לדופן הפנימית של בית החזה אפשרי רק אם חלל הצדר אטום. אם כתוצאה מפגיעה בחזה או לריאות נכנס אוויר לחלל הצדר, אז הריאות קורסות ונלחצות אל השורש בפעולת כוחות אלסטיים וכוחות מתח פני השטח. אוויר הנכנס לחלל הצדר נקרא pneumothorax.במקרה זה, הריאות הדחוסות כבר אינן במגע עם בית החזה, כך שהן אינן עוקבות כלל אחר תנועות הנשימה שלה, או שנעקורות במידה הרבה פחות. חילופי גזים יעילים בתנאים אלה הופכים לבלתי אפשריים. ב pneumothorax חד צדדי, הריאה בצד הלא פצוע יכולה לספק ריווי חמצן מספק והסרה של פחמן דו חמצני מהדם (אך לא בתנאים של מאמץ גופני אינטנסיבי). לעיתים מייצרים ריאות חד צדדית למטרות טיפוליות. זה נעשה על מנת להגביר את היעילות של הטיפול בשחפת על ידי אי-מובילציה של הריאה הפגועה.
לחץ תוך-פלאורלי ביילוד.מידת התפשטות הריאות ביילודים שונה מזו של מבוגרים. מספר דקות לאחר הנשימה הראשונה, לחץ הצדר בשיא ההשראה הוא - 10 ס"מ מים. אומנות. (- 1 kPa). אולם בתום הנשיפה ההבדל בין לחץ תוך-פלאורלי ללחץ אטמוספרי אצל יילוד הוא אפסי, כך שכאשר פותחים את בית החזה, הריאות אינן קורסות. עם הגיל, מידת ההתרחבות של הריאות בתום הנשיפה עולה בהדרגה.
הערכת הקשר בין נפח ולחץ בתנאים סטטיים.כוח ההתכווצויות של שרירי הנשימה במהלך אוורור הריאות מכוון להתגבר עמידות אלסטית וצמיגה.בנשימה איטית מאוד, ההתנגדויות הצמיגות (ראו להלן) קטנות מאוד, ולכן היחס בין נפח ללחץ יעיל במערכת הנשימה נקבע כמעט לחלוטין על ידי התכונות האלסטיות (האלסטיות) של הריאות והחזה. על מנת לבנות עקומות נפח-לחץ סטטיות, יש צורך בכך
לא לכלול את ההשפעה של שרירי הנשימה; רק בתנאי זה ניתן ללמוד את פעולת הכוחות האלסטיים בנפרד. לשם כך, החוקר חייב טווח קצרלהרפות לחלוטין את שרירי הנשימה, או להשתמש בתרופות להרפיית שרירים בשילוב עם הנשמה מלאכותית.
עקומות נפח-לחץ סטטיות
עקומת נפח-לחץ סטטית עבור מערכת הנשימה בכללותההָהֵן. עבור הריאות והחזה, ניתן לבנות באופן הבא. הנבדק שואף נפח מסוים של אוויר מהספירומטר (בזמן שמעברי האף חייבים להיות חסומים). ואז החיבור לספירומטר נסגר, והנבדק מרפה את שרירי הנשימה בצורה מלאה ככל האפשר כשהגלוטיס פתוח. במקביל, באמצעות חיישן המחובר לפיו של הנבדק, ניתן למדוד את הלחץ המופעל על המכתשים על ידי כוחות האלסטיות של הריאות והחזה (שיטת הרפיה של מדידת לחץ). הפרש לחץ בין אוויר מכתשית לאוויר אטמוספרישקוראים לו לחץ מכתשית(רא). על איור. איור 21.14 מציג באדום עקומת לחץ מכתשית אופיינית לעומת נפח ריאות המתקבלת בשיטה שתוארה לעיל. לעקומת הרפיה זו של הריאות והחזה יש צורת S, והחתך שלה, שמתקרב ללינארי, כולל את רוב הערכים שבתוכם משתנים הנפח והלחץ בריאות במהלך נשימה רגילה. לָכֵן, התנגדות אלסטית מערכת נשימה כאשר שואפים בגבולות אלו, כמעט תָמִיד.
חלק מההתנגדות האלסטית הכוללת המיוחסת לה התנגדות אלסטית של החזה,ניתן לקבוע לפי ההבדל בין לחץ אטמוספרי ללחץ תוך-פלאורלי. כפי שצוין לעיל, נהוג להתייחס להבדל זה לחץ בחלל הצדר(Rpl). אם במהלך המדידות שנדונו לעיל, הלחץ בחלל הצדר (או הוושט; ראה לעיל) נרשם בו-זמנית בערכים שונים של נפח ריאות, אז ניתן לבנות עקומת הרפיה של החזה.כפי שניתן לראות מאיור. 21.14 השיפוע של עקומה זו גדל עם הגדלת הלחץ (ונפח הריאות).
חלק מההתנגדות האלסטית הכוללת שנוצרה רתיעה אלסטית של הריאותניתן לקבוע על ידי הבדל בין לחץ מכתשית ללחץ פלאורלי.ההבדל הזה נקרא לחץ טרנס ריאות(RT). עקומת הלחץ הטרנס-ריאה לעומת נפח הריאה היא הַרפָּיָה
אורז. 21.14.עקומות נפח-לחץ סטטיות למערכת הנשימה כולה (עקומה אדומה), כמו גם לריאות ולחזה בנפרד (על ידי , עם שינויים). Рpl - לחץ פלאורלי; Pa - לחץ מכתשית; PT - לחץ transpulmonary; קיבולת ריאות VC; 00 - נפח שיורי; FRC – קיבולת שיורית פונקציונלית. העקומות התקבלו על ידי מדידת לחצים במהלך שינויים פסיביים בנפח הריאות בתנאים של שרירי נשימה רפויים. התוספות מציגות את כיוון הפעולה של הכוחות האלסטיים של בית החזה והריאות בנפחים שונים.
עקומת ריאות,המשקף את התכונות האלסטיות שלהם. השיפוע של עקומה זו יורד בלחצים גבוהים (כלומר, עם עלייה בנפח הריאות).
השוואה של כל שלוש העקומות באיורים. 21.14 מאפשר לך להעריך את ההשפעה של כוחות אלסטיים בדרגות שונות של מילוי ריאות. מצב איזוןשל כל הכוחות האלסטיים עבור מערכת הנשימה כולה (Pa = 0) נצפים בסוף הנשיפה, כאשר נפח הריאות מתאים ל קיבולת שיורית תפקודית(אוֹיֵב). במקרה זה, הכוחות שמתיישרים חזה, והכוחות האלסטיים של הריאות, שבהשפעתן הן מבקשות לברוח, מאזנים זה את זה. כאשר נפח הריאות גדל במהלך השאיפה, הכוח האלסטי פנימה שלהן גדל, והכוח החיצוני של בית החזה פוחת. עם נפח ריאה השווה לכ-55% מהיכולת החיונית, יש מצב שיווי משקל בחזה(Ppl = 0); עם עלייה נוספת בנפח הריאות, כיוון הכוחות האלסטיים של החזה משתנה להיפך.
פְּרִישׁוּת.אינדיקטור לתכונות האלסטיות של מערכת הנשימה (או כל אחד משני מרכיביה) הוא הרחבה, ערך השווה לטנגנס של השיפוע של עקומת ההרפיה המתאימה. הרחבה (תאימות, С) מערכת הנשימה הכוללתנקבע באמצעות המשוואה הבאה:
Sds=ΔV/ ΔPa (10)
ממשוואות דומות, ניתן להרחיב את החזה:
Сгк=ΔV/ ∆Ppl (11)
וריאות:
sl=ΔV/ ∆Pl (12)
כל שלוש המשוואות קשורות באופן הבא:
1/ Sds=1/ Sgk+ 1/גl (13)
קיבולת(אוֹיֵב). הערך שייקבע נקרא תאימות ריאות ספציפית:
Cl \u003d -1 / FFU ΔV/ ∆Ppl (15)
מכיוון שמתיחה היא כמות, הדדיות של חוזק מתיחה אלסטי,התנגדות זו עבור מערכת הנשימה כולה, בהתאם למשוואה (13), שווה לסכום ההתנגדויות האלסטיות של החזה והריאות. כפי שניתן לראות מאיור. 21.14, שיפוע עקומת ההרפיה (ומכאן ההרחבה) של מערכת הנשימה (בית החזה והריאות) גדול יותר בטווח הערכים התואם לנשימה רגילה. אצל מבוגר, יכולת ההרחבה של מערכת הנשימה ומרכיביה במהלך נשימה שקטה היא:
Sds \u003d 0.1 ליטר / ס"מ של מים. אומנות. = 1 l/kPa,
Cgc = 0.2 l/cm aq. אומנות. = 2 ליטר/קפא,
Cl = 0.2 l/cm aq. אומנות. = 2 ליטר/קפא.
כל שינוי בערכים הללו (ובמיוחד שלהם ירידה במצבים פתולוגיים)יש ערך אבחוני. עם זאת, קשה למדוד במדויק את הציות, מכיוון ששרירי הנשימה חייבים להיות רגועים לחלוטין כדי לקבוע זאת. בהקשר זה, לרוב היא מוגבלת למדידת היענות לריאות, בשיטה פשוטה יותר. זה מורכב מהעובדה שהנבדק שואף נפח מסוים של אוויר, ולאחר מכן, בעזרת שרירי הנשימה, מתקן את החזה עם גלוטיס פתוח. בתנאים אלה, הלחץ במכתש שווה ללחץ האטמוספרי (כלומר Pa = 0), והמשוואה (12) לובשת את הצורה הבאה:
sl = Δ V/ ∆Ppl (14)
לפיכך, כדי לקבוע את תאימות הריאות, זה מספיק כדי למדוד שינוי בלחץ התוך פלאורלי(או, פשוט יותר, לחץ תוך-וושט) והחליפו את הערכים המתקבלים במשוואה (14). זה מחשב את מה שנקרא התנפחות סטטית של הריאות,תלוי לא רק בתכונות האלסטיות, אלא גם ב נפח ריאות.
Ceteris paribus, השינוי בנפח קטן יותר עבור נפח התחלתי קטן יותר. בילדים בגילאי 9-12 שנים, יכולת ההרחבה נמוכה פי 2-3 בהשוואה למבוגרים. בהקשר זה, בקביעת האבחון של תאימות לריאות, יש צורך לקחת בחשבון את הנפח הראשוני שלהם, כלומר, ככלל, שארית פונקציונלית
התנגדות לא אלסטית
בשאיפה ובנשיפה, מערכת הנשימה מתגברת התנגדות לא אלסטית (צמיגה),המורכב מהרכיבים הבאים: 1) התנגדות אווירודינמית של דרכי הנשימה; 2) התנגדות לרקמות צמיגות; 3) התנגדות אינרציאלית(האחרון כל כך קטן שאפשר להזניח אותו).
התנגדות דרכי האוויר.אוויר בשאיפה או נשיפה נע לאורך דרכי הנשימה תחת פעולת שיפוע לחץ בין חלל הפה לאלבולי. שיפוע לחץ זה משרת כוח מניעלהובלת גזי נשימה. זרימת האוויר בדרכי הנשימה היא למינרית במקצת, אך באזורים מסוימים (במיוחד באזורי הסתעפות הסמפונות ובאזור היצרותם הפתולוגית) עלולה להופיע מערבולות. זרימת האוויר במקרים אלה הופכת סוערת. זרימת האוויר הלמינרית, כמו נוזלים, מצייתת חוק האגן-פוייל,לפיו המהירות הנפחית (קצב זרימה) V פרופורציונלית לשיפוע הלחץ DP. לפיכך, תנועת האוויר בדרכי הנשימה מתוארת על ידי המשוואה הבאה:
V ∙ = ∆P/ ר= אבא/ ר (16)
איפה R גרירה אווירודינמית,תלוי בחתך ובאורך הצינור ובצמיגות הגז. למרות שקשר אחר תקף לזרימה סוערת, משוואה (16) משמשת לחישוב הגרר האווירודינמי הכולל במהלך הנשימה:
ר= ∆P/V ∙ = אבא/V ∙ (17)
ההתנגדות R מכונה בדרך כלל התנגדות בדרכי הנשימה.כדי לחשב התנגדות זו, יש צורך למדוד בו-זמנית את ההפרש בין הלחץ בחלל הפה ובאלוואלי (בס"מ של עמודת מים או kPa) לבין המהירות הנפחית של סילון האוויר (ב-l/s). בדרך כלל, בנשימה שקטה דרך הפה, ההתנגדות של דרכי הנשימה R נעה בתוך 2 ס"מ מהמים. st. s l -1 (0.2 kPa s l -1) . בדרך כלל, התנגדות אווירודינמית נקבעת בעיקר על ידי תנאי האוויר
אורז. 21.15. plethysmography אינטגרלי (דיאגרמה פשוטה) ועקומת התנגדות נשימה (מוצגת באדום). V הוא קצב זרימת האוויר הנפחי; לחץ Ra-alveolar
זרימה בקנה הנשימה ובסמפונות גדולים; באשר לסמפונות הקטנות ולסמפונות, תרומתם לעמידות הכוללת קטנה בשל שטח החתך הכולל הגדול מאוד (איור 21.5).
עמידות רקמות.בשאיפה ובנשיפה מתגברים לא רק על ההתנגדות של דרכי הנשימה, אלא גם על ההתנגדות הצמיגה של רקמות החזה חלל הבטן, בשל החיכוך הפנימי והעיוות הלא אלסטי שלהם:
התנגדות לא אלסטית = התנגדות דרכי אוויר + התנגדות רקמות
התנגדות הרקמות נמוכה יחסית: בדרך כלל, ההתנגדות הבלתי-אלסטית הכוללת של הריאות נוצרת ב-90% כתוצאה מהתנגדות של דרכי הנשימה, ורק 10% מהתנגדות של רקמות.
מדידת התנגדות . כדי למדוד את ההתנגדות הלא אלסטית של מערכת הנשימה, נדרשת רישום רציף של לחץ תוך-מכתשית.אתה יכול גם להשתמש בשיטה העקיפה של plethysmography אינטגרלי. אלמנט עיקרי בלתי נפרד (גוּף) plethysmograph(איור 21.15) משמש כתא אטום כמו תא טלפון, שבו אדם יכול לשבת בנוחות. במהלך תנועות הנשימה, הלחץ בריאות של הנבדק משתנה, והלחץ בתא הפלתיסמוגרפי הסגור משתנה ביחס הפוך אליו. על ידי כיול מערכת המדידה, ניתן לשפוט שינויים בלחץ תוך-מכתשית לפי שינויים בלחץ בחדר. במקביל, ניתן לתעד את זרימת האוויר V באמצעות פנאומוטכוגרף. היחס בין שתי הכמויות הללו בהתאם למשוואה (17) הוא ההתנגדות הרצויה. בדרך כלל, באמצעות מקליט שתי קואורדינטות, נרשם גרף של התלות של V ∙ ב-Ra בצורה של עקומה רציפה.
בעזרת פלטיסמוגרף אינטגרלי ניתן גם לקבוע קיבולת שיורית תפקודית,אוֹיֵב. לשם כך, הצינור המגיע מהפיה נסגר לזמן קצר, וכתוצאה מכך האוויר בריאות מפסיק לתקשר עם האטמוספירה. לאחר מכן, הנבדק עושה ניסיון לשאוף; במקביל, נמדדים שינויים בנפח הריאות ובלחץ בחלל הפה. ניתן לחשב FRC מתוך חוק בויל-מריוט .
קשר בין לחץ ונפח במהלך מחזור הנשימה
במהלך מחזור הנשימה, לחץ תוך-פלאורלי ולחץ תוך-אלוואולרי עוברים תנודות אופייניות. כדי להבין את הקשר בין שני אינדיקטורים אלה, יש צורך לזכור את ההוראות הכלליות הבאות. מתי צורת חזהתוך פרק זמן קצר לא משתנה(למשל ברגע השינוי של השאיפה בנשיפה) פועל רק כוח אחד על חלל הצדר - המתיחה האלסטית של הריאות, היוצרת לחץ "שלילי" בחלל הצדר. לחץ תוך-פלאורלי "שלילי" זה, הנצפה בהיעדר תנועות בחזה, ייקרא Rpl (stat). במקרה זה, הלחץ התוך-מכתשית Pa (סטאט) שווה לאפס, שכן חלל המכתשית מתקשר עם הסביבה החיצונית והלחץ בו שווה ללחץ האטמוספרי. בערך אותה תמונה נצפית בתנועות נשימה איטיות מאוד.
אורז. 21.16.תוכנית המסבירה שינויים בלחץ הצדר (Ppl) ובלחץ המכתשי (Pa) במהלך ההשראה (שמאלה)ולנשוף (בצד ימין), PP - לחץ בחלל הפה; R - התנגדות אווירודינמית של דרכי הנשימה
בְּ נשימה רגילהנוצרים קשרים מורכבים יותר (איור 21.16). החלל המכתשי בשרטוט סכמטי זה מוצג כמעגלים. חיצים שחורים מציינים את כיוון התנועה, וחצים אדומים מציינים את כיוון המתיחה האלסטית. בשאיפה (משמאל) מתרחבים האליוואליים, אך קצב כניסת האוויר אליהם מואט עקב התנגדות דרכי הנשימה R. כתוצאה מכך הלחץ במככיות יורד והופך לשלילי ביחס ללחץ האטמוספרי. בהשפעת הלחץ התוך-מכתשי המופחת הזה, גם הלחץ בחלל הצדר הופך ל"שלילי" יותר. לפיכך, הלחץ התוך-פלאורלי במהלך תנועות הנשימה Рpl (dyn) שווה לסכום הלחץ הפלאורלי הסטטי Рpl (stat) והלחץ התוך-אלוואולרי Pa ב הרגע הזהזְמַן:
Rpl (דין) \u003d Rpl (סטט) + Ra (18)
במהלך הפקיעה (איור 21.16, מימין), נצפית תמונה הפוכה: Ra הופך חיובי, וכתוצאה מכך, הלחץ בחלל הצדר יורד (הופך פחות שלילי מ-Ppl (stat).
הקימורים באיור. 21.17 משקפים שינויים בלחץ במהלך מחזור הנשימה,בשל התהליכים שתוארו לעיל. כדי לפשט את העקומות הללו, משך השאיפה והנשיפה זהה. אם הנשימה הייתה חייבת
אורז. 21.17.שינויים בלחץ הפלאורלי Ppl, לחץ המכתשית Pa, מהירות נפח זרימת האוויר (V) ונפח גאות ופל V במהלך מחזור הנשימה. הקווים המקווקוים מראים את שינויי הלחץ שהיו נצפים אילו רק יתגברו על התנגדויות אלסטיות במהלך הנשימה. עקב נוכחות של התנגדויות צמיגות, Rpl ו-Ra הופכים שליליים יותר במהלך השאיפה, וחיוביים יותר במהלך הנשיפה (חצים אדומים)
להתגבר רק על ההתנגדות האלסטית של הריאות, ואז הלחץ התוך מכתשית Pa במהלך כל מחזור הנשימה יהיה שווה לאפס, והלחץ בחלל הצדר ישתנה בהתאם לעקומה בלתי רציפה עבור Ppl (stat). עם זאת, עקב התנגדות צמיגה, Ra הופך לשלילי במהלך השאיפה ולחיובי במהלך הנשיפה. בהתבסס על העקומות Ppl (stat) ו-Ra, מתקבלת עקומת לחץ תוך-פלאורלית דינמית Ppl (dyn). לפיכך, בשל השפעת ההתנגדות הצמיגה, Ppl (dyn) במהלך ההשראה הוא תמיד קצת יותר שלילי, ובמהלך הנשיפה חיובי יותר מאשר Ppl (stat).
דיאגרמות לחץ-נפח. העקומות המתארות את נפח הריאה בלחצים תוך-פלאורליים שונים נקראות פשוט דיאגרמות לחץ-נפח ריאות.(איור 21.18). בסעיפים הקודמים נלקחו בחשבון כל הגורמים המשפיעים על צורת העקומות הללו.
אם בשאיפה היה צריך להתגבר רק התנגדות אלסטית,אז שינויים בנפח הריאות בכל טווח יהיו פרופורציונליים בקירוב לשינויים בלחץ תוך-פלאורלי. בתרשים הלחץ-נפח, הקשר הזה נראה כמו קו ישר עולה (איור 21.18, א). במהלך ההשראה, שינויים בנפח ביחס ללחץ מתוארים באותו קו ישר, אך בכיוון ההפוך.
אורז. 21.18.דיאגרמת לחץ-נפח התואמת למחזור נשימה אחד. א.דיאגרמה מותנית, שניתן להשיג בהיעדר התנגדות צמיגה. ב.תרשים רגיל לנשימה רגועה. IN.תרשים של נשימה מהירה עמוקה. אני-שאיפה (השראה); נשיפה אלקטרונית (תפוגה). את העבודה הנעשית בנשימה ניתן לחלק למספר מרכיבים. האזורים המוצללים בוורוד תואמים לעבודה הנעשית נגד התנגדויות אלסטיות במהלך השאיפה; האזורים המוצללים מתאימים לעבודה במהלך השאיפה והנשיפה המבוצעות כנגד התנגדויות צמיגות; עלילות, צבוע מעלאפור, תואם את העבודה שמבצעים שרירי הנשיפה במהלך הנשיפה
עם זאת, בשל ההשפעה עמידות צמיגהעקומת הלחץ-נפח מתעקלת כלפי מעלה במהלך השאיפה (איור 21.18. ב). המשמעות היא שכאשר שואפים את אותו נפח, לחץ תוך-פלאורלי בנוכחות התנגדות צמיגה צריך להיות שלילי יותר מאשר אם הנפח היה פרופורציונלי ישירות ללחץ. רק לאחר סיום השאיפה (נקודה B), עקומת השאיפה חופפת לקו הישר A-B, מכיוון שברגע זה אין תנועות נשימה ופועלים רק כוחות אלסטיים. עקומת הלחץ-נפח הנשיפה יוצרת כיפוף כלפי מטה כתוצאה מהשפעת ההתנגדויות הצמיגות החוזרת לנקודת ההתחלה (נקודה A) רק בתום הנשיפה. לפיכך, לתרשים הלחץ-נפח הדינמי יש את הצורה לולאות.
על איור. 21.18, בתרשים עבור נשימה רגועה.בְּ נשימה עמוקה ומהירה יותרצורת הלולאה של דיאגרמה זו משתנה במקצת. שינויים אלה מוצגים באיור. 21.18, IN: ניתן לראות שהנשימה עמוקה יותר (נפח הגאות הוכפל) ומהיר יותר (השיפוע של עקומות ההשראה והנשיפה תלול יותר). הגידול בכיפוף העקומות הללו נובע מכך שעם שינויים מהירים בלחץ התוך-מכתשית, המהירות הנפחית של זרימת האוויר אינה עולה במהירות מספקת. לפיכך, בקצב גבוה של תנועות נשימה, ההתנגדות הצמיגית של דרכי הנשימה משחקת תפקיד גדול יותר מאשר בזמן נשימה שקטה.
עבודה שנעשתה על ידי נשימה.מנקודת מבט פיזית, העבודה להתגבר על התנגדויות אלסטיות וצמיגות שווה ל תוצר של לחץ ונפח.לכמות כזו יש מימד זהה למכפלה של כוח ותזוזה. אם הלחץ משתנה בתהליך ביצוע העבודה, אז במקום המוצר P V יש צורך להשתמש באינטגרלי ⌠PdV. היתרון הגדול של דיאגרמות לחץ-נפח הוא שהשטח של דיאגרמות כאלה שווה לאינטגרל זה, כלומר לכמות העבודה הכוללת.
אדום בתאנה. 21.18 השטח המקביל לעבודה נגד כוחות אלסטיים.הן במהלך השאיפה והן הנשיפה (כלומר, בתנאים דינמיים), יש צורך להשקיע עבודה נוספת כדי להתגבר עמידות צמיגה.השטחים המתאימים לעבודה זו באיורים. 21.18 מוצללים. בנשימה רגועה (איור 21.18, ב) העבודה להתגבר על ההתנגדות הצמיגה (AVEA) נמוכה מהאנרגיה הפוטנציאלית של הריאות המתוחות, בשל הגמישות שלהן (ABSA).בהקשר זה, הנשיפה יכולה להתבצע באופן פסיבי בלבד, כלומר ללא השתתפות של שרירי הנשיפה. תמונה שונה נצפית בנשימה מואצת (איור 21.18), IN): החלק של העבודה המתאים לאזור האפור הכהה בתרשים צריך להתבצע על ידי שרירי הנשיפה העזר. במהלך נשימה שקטה, כ-2% מהחמצן הנספג מושקע לעבודה של שרירי הנשימה. עם זאת, במהלך פעילות גופנית, דרישות האנרגיה של שרירי הנשימה עולות במידה רבה יותר מנפח הנשימה הדקות וספיגת O 2 . בהקשר זה, במהלך עבודה פיזית כבדה, עד 20% מכלל צריכת החמצן מושקעת על פעילות שרירי הנשימה.
בדיקות נשימה
סוגי הפרות של אוורור.אוורור הריאות מופרע לעתים קרובות עקב שינויים פתולוגיים במנגנון הנשימה. למטרות אבחון, רצוי להבחין בין שני סוגי הפרעות אוורור – מגבילו סוֹתֵם .לסוג ההפרעות המגבילאוורור כולל את כל המצבים הפתולוגיים שבהם ירידה בתרחיש נשימתיהריאות האלה. הפרעות כאלה נצפות, למשל, בנגעים של פרנכימה הריאה (למשל, פיברוזיס ריאתי) או הידבקויות פלאורליות. סוג חסימתי של הפרעותאוורור בשל היצרות של דרכי הנשימהכלומר, עלייה באווירודינמיות שלהם הִתנַגְדוּת.מצבים דומים מתרחשים, למשל, עם הצטברות של ריר בדרכי הנשימה, נפיחות של הממברנות הריריות שלהם, או עווית של שרירי הסימפונות. (אסתמה של הסימפונות, ברונכיטיס אסטמטי).בחולים כאלה, התנגדות הנשיפה מוגברת, ולכן עם הזמן, אווריריות הריאות ויכולת השיורית התפקודית עולים אצלם. מצב פתולוגי המאופיין הן במתיחה מוגזמת של הריאות והן בשינויים המבניים שלהן (ירידה במספר הסיבים האלסטיים, היעלמות מחיצות המכתשית, דלדול הרשת הנימים) נקרא נַפַּחַת.
קביעת סוג הפרעת האוורור
לאבחנה מבדלת של הפרעות אוורור מגבילות וחסימתיות, נעשה שימוש בשיטות המבוססות על המאפיינים של שני סוגי הפרעות אלה. בהפרעות מגבילות, מופחתת יכולתן של הריאות להתרחב, כלומר. יורדשֶׁלָהֶם פְּרִישׁוּת(ראה לעיל). להפרעות חסימתיות, זה אופייני עליית התנגדותדרכי הנשימה (ראה לעיל). כיום פותח מכשור מתקדם מאוד, בעזרתו ניתן לקבוע את יכולת ההרחבה של הריאות או את ההתנגדות של דרכי הנשימה, אולם ניתן לקבוע בערך סוג כזה או אחר של הפרעת אוורור בשיטות פשוטות יותר. בואו נשקול כמה מהם.
קיבולת חיונית של הריאות. ירידה ביכולת הריאות היא סימן להפרעת אוורור מגביל.עם זאת, אם תאימות הריאות SD משקפת רק את יכולתן של הריאות להתרחב, היכולת החיונית תלויה גם בניידות בית החזה. לכן, VC עשוי לרדת כתוצאה משניהם רֵאָתִי,כך שינויים מגבילים מחוץ לריאה.
נפח נשיפה מאולץ (בדיקת טיפנו).
נפח האוויר שהוצא מהריאות במהלך נשיפה מאולצת (FEV)ליחידת זמן (בדרך כלל 1 שניות), משמש כאינדיקטור טוב להפרעות אוורור חסימתיות(איור 21.19). נפח זה נקבע באופן הבא: הנבדק, שדרכי הנשימה שלו מחוברות לספירומטר מסוג סגור או פתוח, נושם נשימה מקסימלית, לאחר מכן עוצר את נשימתו לזמן קצר ולאחר מכן נושף עמוק ומהיר ככל האפשר. במקביל, נרשמת ספירוגרמה, לפיה ניתן לקבוע את נפח האוויר הנשוף תוך 1 שניות (FEV 1 ). בדרך כלל משתמשים ביחס
אורז. 21.19.מדידה של נפח נשיפה מאולץ יחסי. לאחר נשימה עמוקהחקר על זמן קצרעוצר את הנשימה, ואז נושף כמה שיותר מהר ועמוק. מדוד את נפח הנשיפה למשך 1 שניות, מבטא אותו כאחוז מהיכולת החיונית של הריאות (VC). לְמַעלָה-בְּ- נושא בריא; בתחתית-בחולה עם אוורור חסימתי
ערכו של נפח זה, מבוטא כאחוז מהיכולת החיונית של הריאות; אז, אם ה-OFV 1 שווה ל-3 ליטר, והקיבולת החיונית של הריאות היא 4 ליטר, ואז ה-FEV היחסי 1 הוא 75%. באנשים מתחת לגיל 50 שנים עם ריאות בריאות, ה-FEV היחסי 1 שווה ל-70-80%; עם הגיל, הוא יורד ל-65-70%. במקרה של הפרעות חסימתיות, התפוגה מתארכת עקב התנגדות אווירודינמית מוגברת, וה-FEV היחסי 1 יורד.
זרימת אוויר מקסימלית. אתה יכול גם לאמת את נוכחותן של הפרעות אוורור חסימתיות על ידי מדידת זרימת האוויר הנשיפה המקסימלית.לשם כך, כמו במדידת FEV, הנבדק מבצע נשיפה מאולצת לאחר השראה מקסימלית. קצב זרימת האוויר נקבע באמצעות פנאומוטכוגרף. (ניתן לחשב אותו גם מהעקומה הספירוגרפית (איור 21.19) על ידי חלוקת השינוי בנפח על פני כל מרווח זמן בערך של מרווח זה; שיטה זו, לעומת זאת, פחות מדויקת.) באנשים עם ריאות בריאות, זרימת האוויר המקסימלית הנמדדת בשיטה זו היא כ-10 ליטר לשנייה. עם עלייה בהתנגדות האווירודינמית של דרכי הנשימה, היא מופחתת באופן משמעותי.
קיים ערך גבול מסוים לקצב זרימת האוויר בזמן הנשיפה, שלא ניתן לחרוג ממנו גם במאמץ מרבי. זה קשור ל מבנה מיוחדברונכיולים. אין אלמנטים סחוסים תומכים בקירותיהם; לפיכך, הסימפונות מתנהגים כמו צינורות תואמים, קורסים כאשר הלחץ החיצוני (פלורלי) עולה על הלחץ בלומן שלהם. לָכֵן, אם מתפתח לחץ משמעותי במהלך הנשיפה, ההתנגדות האווירודינמית בסימפונות עולה.תלות זו הופכת בולטת יותר כאשר המתיחה האלסטית של הסיבים האלסטיים של רקמת הריאה פוחתת (בדרך כלל, מתיחה זו עוזרת לשמור על לומן הסמפונות). מדינות דומותנצפה, למשל, נַפַּחַת(ראה לעיל); במקרה זה, ניסיון לבצע נשיפה מאולצת מלווה בקריסה של הסימפונות.
אוורור מקסימלי של הריאות. האוורור המרבי של הריאות נקרא נפח האוויר העובר דרך הריאות לפרק זמן מסוים כאשר נושמים בתדירות ובעומק המקסימליים האפשריים.הערך האבחוני של אינדיקטור זה טמון בעובדה שהוא משקף את הרזרבות תפקוד נשימתי, וירידה ברזרבות אלו היא סימן למצב פתולוגי. כדי לקבוע את האוורור המקסימלי של הריאות, מבוצעת מדידה ספירומטרית באדם המייצר היפרונטילציה מאולצת עם קצב נשימה של כ-40-60 לדקה. משך המחקר צריך להיות כ-10 שניות; אחרת הם עלולים להתפתח
טבלה 21.1.קריטריונים לאבחון הפרעות אוורור
סיבוכי היפרונטילציה (אלקלוזיס). נפח הנשימה הנמדד בצורה זו מומר לתת ערך נפח תוך דקה אחת. אוורור ריאות מקסימלי (MVL) תלוי בגיל, מין וגודל הגוף; רגיל בשעה איש צעירזה 120-170 ליטר לדקה. MVL יורד כמו עם מגבילככה גם עם הפרעות אוורור חסימתיות.לפיכך, אם מזוהה ירידה ב-MVL בנבדק, אז לצורך אבחנה מבדלת של שני סוגי הפרעות אלה, יש צורך לקבוע אינדיקטורים אחרים (יכולת חיונית ונפח נשיפה מאולץ).