 |
Дополнительно для студентов педиатрического факультета
|
|
|
|
1. Функциональная характеристика внешнего дыхания в детском возрасте
2. Особенности транспорта кислорода плода, новорожденного (свойства фетального гемоглобина, отражение в сдвигах кривой диссоциации оксигемоглобина).
Этапы процесса дыхания
Дыхание это процесс переноса кислорода из атмосферного воздуха к клеткам и углекислого газа от клеток в окружающую среду. Этот процесс переноса кислорода в те части организма, где он поглощается клетками, происходит в несколько этапов:
1. Внешнее дыхание, которое обеспечивает вентиляцию легких. На этом этапе происходит конвекционный транспорт воздуха из окружающей среды в альвеолы и обратно.
2. Диффузия кислорода из альвеол в кровь легочных капилляров, а углекислого газа из капилляров в альвеолы.
3. Транспорт газов кровью - конвекционный перенос кислорода кровью к капиллярам тканей; а углекислого газа к капиллярам легких.
4. Диффузия кислорода из капилляров в окружающие ткани и диффузия углекислого газа из тканей в капилляры.
Наша задача познакомиться со всеми этапами процесса потому, что нарушения транспортировки кислорода могут возникнуть на любом из этих этапов, а результат будет всегда один - недостаточное получение тканями кислорода - гипоксия.
Вентиляция легких
Функцию внешнего дыхания у высших позвоночных и человека выполняют специальная система воздухоносных дыхательных путей и легкие. Сюда же следует отнести и дыхательные мышцы, с помощью которых происходит изменение размеров грудной клетки и осуществляется дыхательный акт. Внешнее дыхание осуществляется благодаря, во-первых, изменению объема грудной клетки обусловленному движением ребер и диафрагмы и, во-вторых, последующему пассивному изменению объема легких. Объем грудной клетки увеличивается во время вдоха. Эта фаза носит название инспирации. Экспирацией называется фаза уменьшения объема легких во время выдоха. Чередование вдоха и выдоха составляют дыхательный цикл. Обычно вдох несколько короче выдоха: у человека их соотношение равно в среднем 1:1,3. Соотношение компонентов дыхательного цикла (длительность фаз, глубина дыхания, динамика давления и потоков в воздухоносных путях) характеризует так называемый паттерн дыхания.
|
|
|
Во время дыхания окружающий воздух проходит систему полостей и последовательно разветвляющихся трубок. Внутренняя емкость воздухоносных путей до начала респираторных бронхиол I порядка называется анатомически мертвым пространством, составляет от 150 до 170 мл. В этой зоне не происходит газообмена, однако воздухоносные пути выполняют не только функции проводящих трубок. Они обеспечивают очищение, увлажнение и согревание воздуха. Очищение начинается уже при прохождении через носовую полость, где в слизистой оболочке задерживаются частицы пыли, бактерии. Частицы не задержанные в этой области прилипают к слою слизи, который секретируется бокаловидными клетками и субэпителиальными железистыми клетками дыхательных путей. В результате мерцательных движений ресничек дыхательного эпителия слизь постоянно передвигается по направлению к надгортаннику. Согревание и увлажнение воздуха происходит в основном в носовой полости, где большая поверхность слизистой хорошо кровоснабжается и содержит высокоактивные слизистые железы. Воздух, попадающий в альвеолы, нагрет до 37 градусов и полностью насыщен водяными парами.
Ацинус - морфофункциональная единица легкого - начинается с дистального конца терминальных бронхиол и включает респираторные бронхиолы всех порядков, альвеолярные ходы и альвеолярные мешочки. В легких взрослого человека содержится 150000 ацинусов, объем ацинуса 30-40 мм2, каждый ацинус содержит до 2000 альвеол, общее число альвеол примерно 300 миллионов, суммарная площадь 80 м2, диаметр альвеол 0.2 - 0.3 мм, каждая альвеола окружена плотной сетью капилляров.
|
|
|
Альвеолы отделены друг от друга альвеолярными перегородками, они являются одновременно стенками альвеол. Очень важными и постоянными структурами нормального легкого являются отверстия в альвеолярной перегородке - поры Кона. Благодаря этим порам осуществляется активный коллатеральный газообмен и обмен сурфактантом.
Альвеолярный эпителий включает альвеолоциты I и II порядка. Функциональное значение альвеолоцитов I порядка: формирование альвеоло-капиллярного барьера, транспорт жидких компонентов из крови в альвеолы, препятствие проникновению инородных частиц из альвеол в кровь и обратно. Альвеолоциты II порядка занимающие, лишь 3 - 7 % альвеолярной поверхности, выполняют секреторную и репродуктивную функции, этими клетками замещаются клетки первого порядка в случае гибели.
Кровь легочных капилляров отделена от альвеол альвеоло-капиллярной мембраной, толщина которой не превышает 1мкм.
Для обеспечения нормальной легочной вентиляции необходимо структурное обеспечение, в котором выделим 4 основных фактора:
Работа дыхательных мышц для изменения размеров грудной клетки,
Эластичность легочной ткани, которая позволяет ей следовать за изменениями размеров грудной клетки,
Транспульмональное давление, которое поддерживает легкие в расправленном состоянии,
Легочный сурфактант, препятствующий спадению альвеол.
Дыхательные мышцы
Существуют два механизма, вызывающие изменение объема грудной клетки: поднятие и опускание ребер и движения купола диафрагмы. Дыхательные мышцы подразделяются на инспираторные - их сокращение увеличивает объем грудной клетки, и экспираторные – их сокращение уменьшает объем грудной клетки. Акт вдоха (инспирация) совершается вследствие увеличения объема грудной полости в трех направлениях – вертикальном, сагиттальном и фронтальном. Это происходит в результате того, что ребра поднимаются, а диафрагма опускается.
|
|
|
Движение ребер. Ребра соединены подвижными сочленениями с телами и поперечными отростками позвонков. Каждое ребро способно вращаться вокруг оси, проходящей через две точки подвижного соединения с телом и поперечным отростком соответствующего позвонка. Поэтому при сокращении инспираторных мышц - наружные косые межреберные мышцы - ребра поднимаются, и объем грудной клетки увеличивается. Когда ребра опускаются при активном участии экспираторных мышц - внутренние косые мышцы, то объем грудной клетки уменьшается – наступает фаза выдоха. Характер изменения объема грудной клетки в зависимости от сокращения наружных и внутренних косых межреберных мышц показан на рисунке 1А. Экспираторными мышцами являются и мышцы брюшной стенки.
Рисунок 1А. Влияние сокращения наружных и внутренних косых межреберных мышц на изменение объема грудной клетки
Рисунок 1Б. Изменение объема грудной клетки
При сокращении диафрагмы
Движения диафрагмы Диафрагма является наиболее сильной мышцей вдоха, обеспечивающей примерно 2/3 вентиляции. Диафрагма иннервируется диафрагмальными нервами от сегментов С3 – С5 . Во время вдоха диафрагма уплощается в результате сокращения ее мышечных волокон и отходит от внутренней поверхности грудной клетки, размер грудной клетки увеличивается (рис.1Б).
При спокойном дыхании объем грудной клетки изменяется в основном за счет сокращения диафрагмы и перемещения ее купола. Перемещение диафрагмы всего на 1 см соответствует увеличение емкости грудной полости примерно на 200 - 300 мл. При глубоком форсированном дыхании участвуют дополнительные мышцы вдоха: трапециевидные, передние лестничные и грудино-ключично-сосцевидные мышцы. Они включаются в активный процесс дыхания при значительно больших величинах легочной вентиляции, например, при восхождении альпинистов на большие высоты или при дыхательной недостаточности, когда в процесс дыхания вступают почти все мышцы туловища.
|
|
|
Верхние отделы грудной клетки на вдохе расширяются преимущественно в переднезаднем направлении, а нижние отделы больше расширяются в боковых направлениях, так как ось вращения нижних ребер занимает сагиттальное положение. В зависимости от того, связано ли расширение грудной клетки при нормальном дыхании преимущественно с поднятием ребер или уплощением диафрагмы, различают грудной и брюшной типы дыхания. Брюшной тип дыхания более эффективен, поскольку при нем интенсивнее вентилируются легкие, и облегчается венозный возврат крови от органов брюшной полости к сердцу. Именно поэтому при обморочных состояниях, когда резко снижается величина венозного возврата к сердцу, что чревато развитием нарушений его функции, пациента кладут на горизонтальную поверхность, нижние конечности приподнимают и просят дышать «животом».
При ряде заболеваний, когда требуется усилить деятельность дыхательного аппарата, в акт вдоха могут включаться кроме основных дыхательных мышц, вспомогательные мышцы, к которым относятся все мышцы, прикрепляющиеся к костям плечевого пояса, черепу, позвоночнику и способные поднимать ребра. Важнейшие из них – это большие и малые грудные, лестничные, грудино-ключично-сосцевидные и, частично, зубчатые. Включение этих мышц в акт вдоха достигается специфической позой, когда больной упирается руками в неподвижный предмет, в результате чего плечи фиксируются и отклоняют голову назад. К важнейшим вспомогательным экспираторным мышцам относятся мышцы брюшного пресса, подтягивающие ребра вниз и сдавливающие органы брюшной полости.
Иннервация дыхательных мышц осуществляется соматическими нервами, мотонейроны которых расположены в шейном (n. phrenicus) и грудном отделе спинного мозга (n.n. intercjstales). Мотонейроны этих нервов находятся под управлением дыхательного центра продолговатого мозга. Вместе с тем, поскольку эти нервы иннервируют скелетные мышцы, возможно и произвольное управление дыханием (рисунок 2).
Рисунок 2. Иннервация дыхательных мышц
|
|
|
