Лечение

Кровоснабжение легких анатомия. Особенности кровоснабжения лёгких. Газообмен между альвеолами и кровью

Кровоснабжение головного мозга осуществляется внутренними сонными и позвоночными артериями, которые в основании мозга связаны друг с другом и образуют артериальный круг. Характерной особенностью является то, что мозговые артерии входят в ткань мозга не в одном месте, а распространяются по поверхности мозга, отдавая тонкие ветви. Данная особенность обеспечивает равномерное распределение кровотока по поверхности мозга и оптимальные условия кровоснабжения .

Отток крови из головного мозга происходит по поверхностным и глубоким венам, впадающим в венозные синусы твердой мозговой оболочки и далее во внутренние яремные вены. Особенностью венозных сосудов головного мозга является отсутствие в них клапанов и наличие большого числа анастомозов , препятствующих застою венозной крови.

Рис. 1. Распределение минутного объема кровообращения (МОК) в различных органах в покое

Капилляры сосудов головного мозга обладают специфической избирательной проницаемостью, что обеспечивает транспорт одних веществ из крови в ткани мозга и задержку других.

Регуляция кровотока в головном мозге происходит с помощью нервной и гуморальной систем. Нервная система осуществлет регуляцию по рефлекторному типу. Большое значение при этом имеют барорецепторы каротидного тельца, расположенного в месте разветвления сонной артерии. Центральное звено регуляции находится в сосудодвигательном центре . Эфферентное звено реализуется через норадренергическую и холинергическую иннервацию сосудов. Из гуморальных факторов особенно сильное влияние на мозговые сосуды оказывает диоксид углерода. Увеличение напряжения С0 2 в артериальной крови приводит к увеличению мозгового кровотока.

Рис. Кровообращение головного мозга

Значительно влияние на тонус сосудов и концентрации ионов водорода в межклеточной жидкости мозга. На уровень мозгового кровотока влияет также концентрация ионов калия.

Особенности мозгового кровообращения и кровоснабжения

В покое для мозга массой 1500 г мозговой кровоток составляет 750 мл/мин или около 15 % от минутного объема кровообращения
Интенсивность кровотока в сером веществе, богатом нейронами, в 4 раза и более выше, чем в белом
Общий мозговой кровоток остается относительно постоянным при различных функциональных состояниях (сон, покой, возбуждение и т.д.), так как происходит в замкнутой полости, ограниченной костями черепа
При усилении активности отдельных областей головного мозга происходит увеличение их локального кровотока за счет хорошо развитых перераспределительных механизмов
Кровоток регулируется преимущественно местными миогенными и метаболическими механизмами, плотность иннервации сосудов мозга невелика и вегетативная регуляция сосудистого тонуса имеет второстепенное значение
Метаболические факторы, в частности повышение pCO 2 , концентрации Н + , молочной кислоты, снижение pO 2 в капиллярах и околососудистом пространстве вызывают вазодилатацию
В сосудах мозга хорошо выражена миогенная ауторегуляция, поэтому при изменениях гидростатического давления в связи с переменой положения тела величина его кровотока остается постоянной
Под влиянием норадреналина отмечается вазодилатация сосудов в связи с преобладанием β-адренорецепторов

Кровоснабжение сердца

Сердце кровоснабжается из двух венечных (коронарные) артерий, которые начинаются от луковицы аорты ниже верхних краев полулунных клапанов аорты. Во время систолы желудочков вход в венечные артерии прикрывается клапанами, а сами артерии частично пережимаются сокращенным миокардом, и кровоток через них резко ослабевает. Во время диастолы напряжение в стенке миокарда падает, входные отверстия венечных артерий не закрываются полулунными клапанами и кровоток в них увеличивается.

Регуляция коронарного кровотока происходит с помощью нервных и гуморальных влияний, а также внутриорганным механизмом.

Нервная регуляция осуществляется с помощью симпатических адренергических волокон, оказывающих сосудорасширяющий эффект. За гуморальную регуляцию ответственны метаболические факторы. Более важную роль играет напряжение кислорода в крови: при его снижении венечные сосуды расширяются. Этому также способствует повышенная концентрация в крови диоксида углерода, молочной кислоты и ионов калия. Ацетилхолин расширяет венечные артерии, адреналин вызывает сужение венечных артерий и вен.

Внутриорганные механизмы включают миогенную ауторегуляцию, осуществляемую за счет реакции гладких мышц венечных артерий на изменение давления.

Рис. Схема кровообращения сердца

Особенности кровообращения и кровоснабжения сердца:

В покое для сердца массой 300 г коронарный кровоток составляет 250 мл/мнн или около 5 % минутного объема кровообращения
В покое потребление кислорода миокардом составляет 8-10 мл/мин/100 г сердца
Коронарный кровоток возрастает пропорционально нагрузке
Хорошо выражены механизмы ауторегуляции кровотока
Коронарный кровоток зависит от : уменьшается в систолу и увеличивается в диастолу. При сильных сокращениях миокарда и тахикардии (эмоциональный стресс, тяжелая физическая нагрузка) увеличивается доля систолы и условия коронарного кровотока ухудшаются
Даже в состоянии покоя в сердце наблюдается высокая экстракция О2 (около 70 %), в результате повышенная потребность в нем удовлетворяется главным образом за счет увеличения объема коронарного кровотока, так как резерв повышения экстракции невелик
Отмечается тесная связь между метаболической активностью миокарда и величиной коронарного кровотока, которая сохраняется даже в полностью изолированном сердце
Наиболее мощным стимулятором для расширения коронарных сосудов служит недостаток О2 и последующее образование сосудорасширяющих метаболитов (преимущественно — аденозина)
Симпатическая стимуляция увеличивает коронарный кровоток опосредованно путем увеличения ЧСС, систолического выброса, активации метаболизма миокарда и накопления продуктов метаболизма с вазодилататорным эффектом (СO2, Н+, К+, аденозин). Прямой эффект симпатической стимуляции может быть как вазоконстрикторным (α2-адренорецепторы), так и вазодилататорным (β1-адренорецепторы)
Парасимпатическая стимуляция вызывает умеренное расширение коронарных сосудов

Рис. 1. Изменение коронарного кровотока в систолу и диастолу

Особенности коронарного кровообращения

Кровоток сердца осуществляется по системе коронарных сосудов (венечных сосудов). Коронарные артерии отходят от основания аорты. Левая из них снабжает кровью левое предсердие, левый желудочек и частично межжелудочковую перегородку; правая — правое предсердие, правый желудочек, а также частично межжелудочковую перегородку и заднюю стенку левого желудочка. Ветви левой и правой артерий имеют небольшое число анастомозов.

Большая часть (80-85%) венозной крови оттекает от сердца через систему вен, сливающихся в венозный синус, и передние сердечные вены. По этим сосудам кровь попадает непосредственно в правое предсердие. Остальные 10-15% венозной крови поступают через мелкие вены Тебезия в желудочки.

Миокард имеет в 3-4 раза большую плотность капилляров, чем скелетная мышца, и на один сократительный кардиомиоцит левого желудочка приходится один капилляр. Межкапиллярное расстояние в миокарде очень маленькое (около 25 мкм), что создает хорошие условия для захвата кислорода клетками миокарда. В покое через коронарные сосуды протекает 200-250 мл крови в 1 мин. Это составляет приблизительно 5% от МОК, в то время как масса сердца (300 г) составляет всего лишь 0,5% от массы тела.

Кровоток в сосудах, пронизывающих миокард левого желудочка, во время систолы снижается вплоть до полной остановки. Это обусловлено: 1) сжатием сосудов сокращающимся миокардом; 2) частичным перекрытием устьев коронарных артерий створками аортального клапана, открывающимися во время систолы желудочков. Внешнее давление на сосуды миокарда левого желудочка эквивалентно величине напряжения миокарда, создающего во время систолы давление на кровь в полости левого желудочка около 120 мм рт. ст. При таком внешнем давлении сосуды миокарда левого желудочка могут полностью пережиматься, а кровоток через миокард и доставка к его клеткам кислорода и питательных веществ на доли секунды прекращаются. Питание миокарда левого желудочка осуществляется преимущественно во время его диастолы. В правом желудочке отмечается лишь небольшое снижение кровотока, так как величина напряжения миокарда в нем небольшая и внешнее давление на сосуды составляет не более 35 мм рт. ст.

Потребление энергии и кислорода миокардом возрастают при увеличении частоты сердечных сокращений. При этом уменьшение длительности сердечного цикла идет главным образом за счет укорочения длительности диастолы. Таким образом, при тахикардии, когда потребность миокрада в кислороде возрастает, условия для его поступления из артериальной крови к миокарду ухудшаются. Поэтому при недостаточности коронарного кровотока нельзя допускать развития тахикардии.

Важную роль в защите миокарда левого желудочка от недостатка кислорода во время систолы играет миоглобин. Он по строению и свойствам подобен гемоглобину, но может связывать кислород и диссоциировать при низком напряжении кислорода. Во время диастолы при интенсивном притоке крови миоглобин связывает кислород и переходит в оксимиоглобин. При систоле, когда резко снижается напряжение кислорода в миокарде, миоглобин диссоциирует с высвобождением свободного кислорода и предохраняет миокард от гипоксии.

Кровоснабжение легких, печени и кожи

Особенностью кровоснабжения легких является наличие кровотока через бронхиальные артерии (сосуды большого круга кровообращения) и через малый круг кровообращения. Кровь, поступающая от бронхиальных артерий, обеспечивает питание самих тканей легких, а легочный кровоток обеспечивает газообмен между альвеолярным воздухом и кровью.

Нервная регуляция просвета легочных сосудов происходит за счет влияния симпатических и парасимпатических волокон. Повышение давления в легочных сосудах приводит к рефлекторному снижению артериального давления и урежению сердечных сокращений. Парасимпатическая система оказывает сосудорасширяющее действие. Гуморальная регуляция зависит от содержания в крови серотонина, гнетами на, простагландинов. При увеличении концентрации этих веществ легочные сосуды сужаются и повышается давление в легочном стволе. Снижение уровня кислорода во вдыхаемом воздухе приводит к сужению легочных сосудов и повышению давления в легочном стволе.

Особенности легочного кровоснабжения

Площадь поверхности капилляров составляет около 60 м 2 , а при интенсивной работе в связи с открытием нефункциони- рующих капилляров может вырастать до 90 м 2
Сосудистое сопротивление примерно в 10 раз меньше общего периферического сопротивления
Градиент давления между артериями и капиллярами (6 мм рт. ст.) и между капиллярами и левым предсердием (1 мм рт. ст.) значительно ниже, чем в большом круге кровообращения
На давление в легочных сосудах влияет давление в плевральной полости (интраплевральное) и в альвеолах (интраальвеолярное)
Пульсирующий характер кровотока имеется даже в капиллярах и венах вплоть до левого предсердия
Кровоток в различных отделах легких неравномерен и сильно зависит от положения тела и фазы дыхательного цикла
В связи с большой растяжимостью сосуды легких выполняют функцию быстромобилизуемого депо
При снижении pO 2 или pCO 2 возникает локальное сужение сосудов легких: гипоксическая легочная вазоконстрикция (рефлекс Эйлера — Лилиестранда)
Сосуды легких реагируют на стимуляцию симпатической ВНС подобно системным сосудам

Кровоснабжение печени

Кровь к печени поступает по печеночной артерии и воротной вене. Оба эти сосуда образуют междолевые артерии и вены, которые проникают в паренхиму печени и формируют систему синусов печени. В центре каждой дольки синусоиды объединяются в центральную вену, которые сливаются в собирательные вены, а затем в ветви печеночной вены. Для сосудов печени характерна развитая ауторегуляция. Симпатические нервные волокна осуществляют сосудосуживающее действие.

Кровоснабжение кожи

Близкое расположение большинства артерий и вен способствует возникновению значительного теплообмена путем противотока
Относительно низкая потребность кожи в O 2 и питательных веществах
Вазоконстрикция при симпатической стимуляции
Отсутствие парасимпатической иннервации
Участие в поддержании постоянной температуры

Оглавление темы "Дыхательная система (systema respiratorium).":

Кровообращение в легких. Кровоснабжение легких. Иннервация легких. Сосуды и нервы легких.

В связи с функцией газообмена легкие получают не только артериальную, но и венозную кровь. Последняя притекает через ветви легочной артерии, каждая из которых входит в ворота соответствующего легкого и затем делится соответственно ветвлению бронхов. Самые мелкие ветви легочной артерии образуют сеть капилляров, оплетающую альвеолы (дыхательные капилляры). Венозная кровь, притекающая к легочным капиллярам через ветви легочной артерии, вступает в осмотический обмен (газообмен) с содержащимся в альвеоле воздухом: она выделяет в альвеолы свою углекислоту и получает взамен кислород. Из капилляров складываются вены, несущие кровь, обогащенную кислородом (артериальную), и образующие затем более крупные венозные стволы. Последние сливаются в дальнейшем в vv. pulmonales.

Артериальная кровь приносится в легкие по rr. bronchiales (из аорты, аа. intercostales posteriores и a. subclavia) . Они питают стенку бронхов и легочную ткань. Из капиллярной сети, которая образуется разветвлениями этих артерий, складываются vv. bronchiales , впадающие отчасти в vv. azygos et hemiazygos , а отчасти - в vv. pulmonales . Таким образом, системы легочных и бронхиальных вен анастомозируют между собой.

В легких различают поверхностные лимфатические сосуды , заложенные в глубоком слое плевры, и глубокие, внутрилегочные. Корнями глубоких лимфатических сосудов являются лимфатические капилляры, образующие сети вокруг респираторных и терминальных бронхиол, в межацинусных и междольковых перегородках. Эти сети продолжаются в сплетения лимфатических сосудов вокруг ветвлений легочной артерии, вен и бронхов.

Отводящие лимфатические сосуды идут к корню легкого и лежащим здесь регионарным бронхолегочным и далее трахеобронхиальным и околотрахеальным лимфатическим узлам, nodi lymphatici bronchopulmonales et tracheobronchiales .

Так как выносящие сосуды трахеобронхиальных узлов идут к правому венозному углу, то значительная часть лимфы левого легкого, оттекающая из нижней его доли, попадает в правый лимфатический проток.

Нервы легких происходят из plexus pulmonalis , которое образуется ветвями n. vagus et truncus sympathicus .

Выйдя из названного сплетения, легочные нервы распространяются в долях, сегментах и дольках легкого по ходу бронхов и кровеносных сосудов, составляющих сосудисто-бронхиальные пучки. В этих пучках нервы образуют сплетения, в которых встречаются микроскопические внутриорганные нервные узелки, где переключаются преганглионарные парасимпатические волокна на постганглионарные.

В бронхах различают три нервных сплетения: в адвентиции, в мышечном слое и под эпителием. Подэпителиальное сплетение достигает альвеол. Кроме эфферентной симпатической и парасимпатической иннервации, легкое снабжено афферентной иннервацией, которая осуществляется от бронхов по блуждающему нерву, а от висцеральной плевры - в составе симпатических нервов, проходящих через шейно-грудной узел.

Учебное видео анатомии легких

Анатомия легких на препарате трупа от доцента Т.П. Хайруллиной разбирается

Легкие - парные органы, располагающиеся в полостях плевры. В каждом легком различают верхушку и три поверхности: реберную, диафрагмальную и средостенную. Размеры правого и левого легкого неодинаковы вследствие более высокого стояния правого купола диафрагмы и положения сердца, смещенного влево.

Правое легкое спереди от ворот своей средостенной поверхностью прилегает к правому предсердию, а выше него - к верхней полой вене. Позади ворот легкое прилегает к непарной вене, телам грудных позвонков и пищеводу, в результате чего на нем образуется пищеводное вдавление.

Корень правого легкого огибает в направлении сзади наперед v. azygos. Левое легкое средостенной поверхностью прилегает спереди от ворот к левому желудочку, а выше него - к дуге аорты. Позади ворот средостенная поверхность левого легкого прилегает к грудной аорте, образующей на легком аортальную бороздку. Корень левого легкого в направлении спереди назад огибает дуга аорты.

На средостенной поверхности каждого легкого располагаются легочные ворота, hilum pulmonis, представляющие собой воронкообразное, неправильной овальной формы углубление (1,5-2 см). Через ворота в легкое и из него проникают бронхи, сосуды и нервы, составляющие корень легкого, radix pulmonis. В воротах располагаются также рыхлая клетчатка и лимфатические узлы, а главные бронхи и сосуды отдают здесь долевые ветви.

Кровоснабжение. В связи с функцией газообмена легкие получают не только артериальную, но и венозную кровь. Последняя притекает через ветви легочной артерии, каждая из которых входит в ворота соответствующего легкого и затем делится соответственно ветвлению бронхов. Самые мелкие ветви легочной артерии образуют сеть капилляров, оплетающую альвеолы (дыхательные капилляры). Венозная кровь, притекающая к легочным капиллярам через ветви легочной артерии, вступает в осмотический обмен (газообмен) с содержащимся в альвеоле воздухом: она выделяет в альвеолы свою углекислоту и получает взамен кислород. Из капилляров складываются вены, несущие кровь, обогащенную кислородом (артериальную), и образующие затем более крупные венозные стволы. Последние сливаются в дальнейшем в vv. pulmonales.

Артериальная кровь приносится в легкие по rr. bronchiales (из аорты, аа. intercostales posteriores и a. subclavia). Они питают стенку бронхов и легочную ткань. Из капиллярной сети, которая образуется разветвлениями этих артерий, складываются vv. bronchiales, впадающие отчасти в vv. azygos et hemiazygos, а отчасти - в vv. pulmonales. Таким образом, системы легочных и бронхиальных вен анастомозируют между собой.

Иннервация. Нервы легких происходят из plexus pulmonalis, которое образуется ветвями n. vagus et truncus sympathicus. Выйдя из названного сплетения, легочные нервы распространяются в долях, сегментах и дольках легкого по ходу бронхов и кровеносных сосудов, составляющих сосудисто-бронхиальные пучки. В этих пучках нервы образуют сплетения, в которых встречаются микроскопические внутриорганные нервные узелки, где переключаются преганглионарные парасимпатические волокна на постганглионарные.

Методы обследования.

Для установления правильного клинического диагноза в комплекс обследования больных с заболеваниями дыхательных путей включают рентгенологическое исследование, томографию, компьютерную томографию, магнитно-резонансную томографию грудной клетки, трахеобронхоскопию, торакоскопию, ультрасонографию, плеврографию, бронхографию, радиоизотопное сканирование, ангиопульмографию, верхнюю каваграфию, оценку состояния внешнего дыхания.

Рентгенологическое исследование является методом выбора при диагностике большинства заболеваний органов грудной клетки. Оно включает обычную рентгенографию (скопию) грудной клетки в прямой и боковой проекциях в положении больного стоя в момент глубокого вдоха, а также рентгенографию в особых проекциях (полипозиционное исследование): в косых, боковых, лежа, в прямых проекции на выдохе, положении лордоза и снимки повышенной жесткости.

Томография представляет собой послойное рентгенологическое исследование легких типа среча. По сравнению с обычной рентгенографией (скопией) органов грудной клетки расположение и границы затемнения па томограммах визуализируются лучше.

Компьютерная томография дает возможность получать рентгеновское изображение поперечных срезов грудной клетки и се органов с большей четкостью. Высокая разрешающая способность метода позволяет дифференцировать все органные структуры средостения. Кроме того, по измерению величины ослабления КТ информирует о глубине расположения патологических очагов, которую необходимо знать для выполнения результативной трансторакальной биопсии и проведения дистанционной лучевой терапии. Диагностическая ценность КТ повышается после усиления скалов внутривенным введением контрастного вещества.

Магнитно-резонансная томография характеризуется послойным изображением легких помимо поперечной в коронарных и сагиттальных плоскостях. Метод особенно ценен при обследовании больных с подозрением на наличие объемного образования в корнях легкого, средостении, а также с окклюзией или аневризмой сосудов средостения. Вместе с тем МРТ менее информативна в оценке детален паренхимы легких.

Трахеобронхоскопия позволяет визуально оценить состояние слизистой трахеи и бронхов, определить проходимость трахеобронхиального дерева. В ходе осмотра дыхательных путей с помощью специального инструментария производится забор материала из подозрительных участков или зон локализации опухолей на гистологическое и цитологическое исследования. Одновременно в ходе трахеобронхоскопии осуществляется санация дыхательных путей.

Торакоскопия - способ визуального определения состояния плевральных полостей, висцеральной и париетальной плевры, легкого. С ее помощью уточняются распространение опухолевого поражения легкого и плевры, степень воспалительных изменений в плевральных полостях, производится забор тканей для гистологического и цитологического исследований.

Ультрасонография - из-за неспособности ультразвуковых колебаний проникать сквозь альвеолы применение ультразвуковых методов в диагностике заболевании легких ограничивается исследованием плевральных выпотов, а также выполнением под ее контролем пункции и дренирования плевральной полости.

Плеврография заключается во введении в плевральную полость водорастворимого контрастного вещества с последующей рентгенографией (скопией). Плеврография информирует прежде всего о размерах и локализации осумкованных полостей. Для получения более достоверной информации рентгенологическое исследование грудной клетки производится полипозиционно: в вертикальном положении больного, па спине, на боку (на стороне поражения) и т. д.

Бронхография - ее сущность состоит в контрастировании бронхиального дерева через катетер, проведенный в главный бронх на стороне поражения. В целях контрастирования определенных сегментов бронхов разработана направленная бронхография, которую выполняют с помощью катетера Метра пли управляемою катетера. В качестве контрастных веществ чаще используют иододниол. Для профилактики постмапипуляционных пневмоний он обычно вводится с сульфаниламидными препаратами или антибиотиками. Диагностические возможности бронхографии расширяются при выполнении кроме обычной рентгеноскопии (графии) бронхокинематографии. В связи с развитием КТ и МРТ бронхография в настоящее время применяется реже.

Радиоизотопное сканирование выполняется как с помощью внутривенного введения меченных препаратов (перфузионная сцинтиграфия), так и вдыхания больным радиоактивного газа, например Хе (вентиляционная сцинтиграфия). Перфузионная сцинтиграфия информирует о состоянии капиллярно-альвеолярного барьера, который может быть снижен у больных с эмболией легочной артерии, междолевой пневмонией, буллами легкого. При вентиляционной сцинтиграфии по распределению изотопа по бронхам судят о размерах легкого, участвующего в дыхании. Время полувыведения препарата указывает на степень бронхиальной проходимости.

Ангиопульмография используется для визуализации легочных артерий и вен. Катетер проводится в легочную артерию под контролем флюорографии, ЭКГ и давления в сосудах. В зависимости от способа контрастирования сосуда легочная артериография может быть общей и селективной. Ангиопульмография применяется главным образом в диагностике пороков развития легких, эмболии легочной артерии.

Верхняя каваграфия - контрастирование верхней полой вены производится по Сельдингеру. Метод дает возможность определить прорастание в верхнюю полую вену опухолей легкого или средостения, а также выявить метастазы в средостении. В настоящее время ввиду широкого внедрения КТ он имеет ограниченное применение.

Состояние внешнего дыхания оценивается спирографически, с помощью газоанализаторов по ряду показателен, основными из которых являются дыхательный объем, резервный объем вдоха, остаточный объем легких, объем мертвого пространства, жизненная емкость легких, минутный объем дыхания, максимальная вентиляция легких.

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДЫХАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

1.1. Строение дыхательной системы

Воздухоносные пути (нос, ротовая полость, глотка, гортань, трахея).
Легкие.
Бронхиальное дерево. Бронх каждого легкого дает более 20 последовательных ветвлений. Бронхи – бронхиолы – терминальные бронхиолы – дыхательные бронхиолы – альвеолярные ходы. Альвеолярные ходы заканчиваются альвеолами.
Альвеолы. Альвеола представляет собой мешочек из одного слоя тонких эпителиальных клеток, соединенных плотными контактами. Внутренняя поверхность альвеолы покрыта слоем сурфактанта (поверхностно-активное вещество).
Легкое покрыто снаружи висцеральной плевральной мембраной. Париетальная плевральная мембрана покрывает изнутри грудную полость. Пространство между висцеральной и париетальной мембранами называется плевральной полостью .
Скелетные мышцы, участвующие в акте дыхания (диафрагма, внутренние и наружные межреберные, мышцы брюшной стенки).

Особенности кровоснабжение легких.

Питающий кровоток . Артериальная кровь поступает в ткань легких по бронхиальным артериям (ответвляются от аорты). Эта кровь снабжает ткань легких кислородом и питательными веществами. После прохождения через капилляры венозная кровь собирается в бронхиальные вены, которые впадают в легочную вену.
Дыхательный кровоток. Венозная кровь поступает в легочные капилляры по легочным артериям. В легочных капиллярах кровь обогащается кислородом и по легочным венам артериальная кровь поступает в левое предсердие.

1.2. Функции дыхательной системы

Основная функция дыхательной системы – обеспечение клеток организма необходимым количеством кислорода и выведение из организма углекислого газа.

Другие функции дыхательной системы:

Выделительная – через легкие происходит выделение летучих продуктов обмена;
терморегуляторная – дыхание способствует теплоотдаче;
защитная – в ткани легких присутствует большое количество иммунных клеток.

Дыхание – процесс обмена газов между клетками и окружающей средой.

Стадии дыхания у млекопитающих и человека:

Конвекционный транспорт воздуха из атмосферы в альвеолы легких (вентиляция).
Диффузия газов из воздуха альвеол в кровь легочных капилляров (вместе с 1-й стадией называется внешним дыханием).
Конвекционный транспорт газов кровью от капилляров легких к капиллярам тканей.
Диффузия газов из капилляров в ткани (тканевой дыхание).

1.3. Эволюция дыхательной системы

Диффузионный транспорт газов через поверхность тела (простейшие).
Появление системы конвекционного переноса газов кровью (гемолимфой) к внутренним органам, появление дыхательных пигментов (черви).
Появление специализированных органов газообмена: жабры (рыбы, моллюски, ракообразные), трахеи (насекомые).
Появление системы принудительной вентиляции органов дыхания (наземные позвоночные).

2. МЕХАНИКА ВДОХА И ВЫДОХА

2.1. Дыхательные мышцы

Вентиляция легких осуществляется благодаря периодическим изменениям объема грудной полости. Увеличение объема грудной полости (вдох) осуществляется сокращением инспираторных мышц , уменьшение объема (выдох) – сокращением экспираторных мышц .

Инспираторные мышцы :

наружные межреберные мышцы – сокращение наружных межреберных мышц поднимает ребра кверху, объем грудной полости увеличивается.
диафрагма – при сокращении собственных мышечных волокон диафрагма уплощается и отходит книзу, увеличивая объем грудной полости.

Экспираторные мышцы :

внутренние межреберные мышцы – сокращение внутренних межреберных мышц опускает ребра книзу, объем грудной полости уменьшается.
мышцы брюшной стенки – сокращение мышц брюшной стенки приводит к подъему диафрагмы и опусканию нижних ребер, объем грудной полости уменьшается.

При спокойном дыхании выдох осуществляется пассивно – без участия мышц, за счет эластической тяги растянутых при вдохе легких. Во время форсированного дыхания выдох осуществляется активно – за счет сокращения экспираторных мышц.

Вдох: инспираторные мышцы сокращаются - объем грудной полости увеличивается - париетальная мембрана растягивается – объем плевральной полости увеличивается - давление в плевральной полости падает ниже атмосферного - висцеральная мембрана подтягивается к париетальной –объем легкого увеличивается за счет расширения альвеол – давление в альвеолах падает – воздух из атмосферы поступает в легкое.

Выдох: инспираторные мышцы расслабляется, растянутые эластические элементы легких сжимаются, (экспираторные мышцы сокращаются) - объем грудной полости уменьшается - париетальная мембрана сжимается – объем плевральной полости уменьшается - давление в плевральной полости повышается выше атмосферного - давление сдавливает висцеральную мембрану – объем легкого уменьшается за счет сдавления альвеол – давление в альвеолах растет – воздух из легкого выходит в атмосферу.

3. ВЕНТИЛЯЦИЯ ЛЕГКИХ

3.1. Объемы и емкости легкого (для самостоятельной подготовки)

Вопросы:

1. Объемы и емкости легкого

Методы измерения остаточного объема и функциональной остаточной емкости (метод разведения гелия, метод вымывания азота).

Литература:

1. Физиология человека / В 3 т., под ред. Шмидта и Тевса. – М., 1996. – т.2., с. 571-574.

Бабский Е.Б. и др. Физиология человека. М., 1966. – с.139-141.
Общий курс физиологии человека и животных / Под ред. Ноздрачева А.Д. – М., 1991. - с. 286-287.

(учебники приведены в порядке пригодности для подготовки предложенных вопросов)

3.2. Легочная вентиляция

Легочная вентиляции количественно характеризуется минутным объемом дыхания (МОД). МОД – объем воздуха (в литрах), вдыхаемого или выдыхаемого за 1 минуту. Минутный объем дыхания (л/мин) = дыхательный объем (л) ´ частота дыхания (мин -1). МОД в покое составляет 5-7 л/мин, при физической нагрузке МОД может возрастать до 120 л/мин.

Часть воздуха идет на вентиляцию альвеол, а часть – на вентиляцию мертвого пространства легких.

Анатомическим мертвым пространством (АМП) называют объем дыхательных путей легких, потому что в них не происходит газообмена. Объем АМП у взрослого человека ~150 мл.

Под функциональным мертвым пространством (ФМП) понимают все те участки легких, в которых не происходит газообмен. Объем ФМП складывается из объема АМП и объема альвеол, в которых не происходит газообмен. У здорового человека объем ФМП превышает объем АМП на 5-10 мл.

Альвеолярная вентиляция (АВ) – часть МОД, достигающая альвеол. Если дыхательный объем составляет 0,5 л, а объем ФМП 0,15 л, то АВ составляет 30% МОД.

О 2 из альвеолярного воздуха поступает в кровь, а углекислый газ из крови выходит в воздух альвеол. За счет этого концентрация О 2 в альвеолярном воздухе уменьшается, а концентрация СО 2 растет. При каждом вдохе 0,5 л вдыхаемого воздуха смешивается с 2,5 л воздуха, оставшегося в легких (функциональная остаточная емкость легких). За счет поступления новой порции атмосферного воздуха концентрация О 2 в альвеолярном воздухе растет, а СО 2 – уменьшается. Таким образом, функция легочной вентиляции – поддерживать постоянство газового состава воздуха в альвеолах.

4. ГАЗООБМЕН В ЛЕГКИХ И ТКАНЯХ

4.1. Парциальные давления дыхательных газов в дыхательной системе

Закон Дальтона: парциальное давление (напряжение) каждого газа в смеси пропорционально его доле от общего объема.
Парциальное давление газа в жидкости численно равно парциальному давлению этого же газа над жидкостью в условиях равновесия.

4.2. Газообмен в легких и тканях

Газообмен между венозной кровью и альвеолярным воздухом осуществляется путем диффузии. Движущей силой диффузии является разность (градиент) парциальных давлений газов в альвеолярном воздухе и венозной крови (60 мм рт. ст. для О 2 , 6 мм рт. ст. для СО 2). Диффузия газов в легких осуществляется через аэро-гематический барьер, который состоит из слоя сурфактанта, эпителиальной клетки альвеолы, интерстициального пространства, эндотелиальной клетки капилляра.

Газообмен между артериальной кровью и тканевой жидкостью осуществляется аналогичным образом.(см. величины парциальных давлений дыхательных газов в артериальной крови и тканевой жидкости).

5. ТРАНСПОРТ ГАЗОВ КРОВЬЮ

5.1. Формы транспорта кислорода в крови

Растворенный в плазме (1,5% О 2)
Связанный с гемоглобином (98,5% О 2)

5.2. Связывание кислорода с гемоглобином

Связывание кислорода с гемоглобином – обратимая реакция. Количество образующегося оксигемоглобина зависит от парциального давления кислорода в крови. Зависимость количества оксигемоглобина от парциального давления кислорода в крови называется кривой диссоциации оксигемоглобина .

Кривая диссоциации оксигемоглобина имеет S-образную форму. Значение S-образности формы кривой диссоциации оксигемоглобина – облегчение отдачи О 2 в тканях. Гипотеза о причина S-образности формы кривой диссоциации оксигемоглобина – каждая из 4 молекул О 2 , присоединяемых к гемоглобину, изменяет сродство образовавшегося комплекса к О 2 .

Кривая диссоциации оксигемоглобина смещается вправо (эффект Бора) при повышении температуры, повышении концентрации СО 2 в крови, при снижении рН. Смещение кривой вправо облегчает отдачу О 2 в тканях, смещение кривой влево облегчает связывание О 2 в легких.

5.3. Формы транспорта углекислого газа в крови

Растворенный в плазме СО 2 (12% СО 2).
Гидрокарбонатный ион (77% СО 2). Почти весь СО 2 в крови гидратируется с образованием угольной кислоты, которая немедленно диссоциирует с образованием протона и иона гидрокарбоната. Этот процесс может протекать как в плазме крови, так и в эритроците. В эритроците он протекает в 10 000 раз быстрее, так как в эритроците существует фермент карбоангидраза, катализирующий реакцию гидратации СО 2 .

СО 2 + Н 2 0 = Н 2 СО 3 = НСО 3 - + Н +

Карбоксигемоглобин (11% СО 2) – образуется в результате присоединения СО 2 к свободным аминогруппам белка гемоглобина.

Hb-NH 2 + CO 2 = Hb-NH-COOH = Nb-NH-COO - + H +

Увеличение концентрации СО 2 в крови приводит к повышению рН крови, так как гидратация СО 2 и его присоединение к гемоглобину сопровождается образованием Н + .

6. РЕГУЛЯЦИЯ ДЫХАНИЯ

6.1. Иннервация дыхательных мышц

Регуляция работы дыхательной системы осуществляется путем контроля частоты дыхательных движений и глубины дыхательных движений (дыхательный объем).

Инспираторные и экспираторные мышцы иннервируются мотонейронами, располагающимися в передних рогах спинного мозга. Активность этих нейронов контролируется нисходящими влияниями продолговатого мозга и коры больших полушарий.

6.2. Механизм ритмогенеза дыхательных движений

В стволе мозге располагается нейронная сеть (центральный дыхательный механизм ), состоящая из 6 типов нейронов:

Инспираторные нейроны (ранние, полные, поздние, пост-) – активируются в фазу вдоха, аксоны этих нейронов не покидают пределов ствола мозга, образуя нейронную сеть.
Экспираторные нейроны – активируются в фазу выдоха, являются частью нейронной сети ствола мозга.
Бульбоспинальные инспираторные нейроны – нейроны ствола мозга, которые посылают свои аксоны к мотонейронам инспираторных мышц спинного мозга.

Ритмические изменение активности нейронной сети – ритмические изменения активности бульбоспинальных нейронов – ритмические изменения активности мотонейронов спинного мозга – ритмическое чередование сокращений и расслаблений инспираторных мышц – ритмическое чередование вдоха и выдоха.

6.3. Рецепторы дыхательной системы

Рецепторы растяжения – располагаются среди гладкомышечных элементов бронхов и бронхиол. Активируются при растяжении легких. Афферентные пути следуют в продолговатый мозг в составе блуждающего нерва.

Периферичекие хеморецепторы образуют скопления в области каротидного синуса (каротидные тельца) и дуги аорты (аортальные тельца). Активируются при снижении напряжения О 2 (гипоксический стимул), повышении напряжения СО 2 (гиперкапнический стимул) и повышении концентрации Н + . Афферентные пути следуют в дорзальную часть ствола мозга в составе IX пары черепно-мозговых нервов.

Центральные хеморецепторы расположены на вентральной поверхности ствола головного мозга. Активируются при увеличении концентрации СО 2 и Н + в спинномозговой жидкости.

Рецепторы дыхательных путей – возбуждаются при механическом раздражении частицами пыли и т.п.

6.4. Основные рефлексы дыхательной системы

Раздувание легких ® торможение вдоха. Рецептивное поле рефлекса – рецепторы растяжения легких.
Снижение [О 2 ], повышение [СО 2 ], повышение [Н + ] в крови или спинномозговой жидкости ® увеличение МОД. Рецептивное поле рефлекса – рецепторы растяжения легких.
Раздражение воздухоносных путей ® кашель, чихание. Рецептивное поле рефлекса – механорецепторы дыхательных путей.

6.5. Влияние гипоталамуса и коры

В гипоталамусе происходит интеграция сенсорной информации от всех систем организма. Нисходящие влияния гипоталамуса модулируют работу центрального дыхательного механизма исходя из нужд всего организма.

Кортикоспинальные связи коры обеспечивают возможность произвольного управления дыхательными движениями.

6.6. Схема функциональной системы дыхания

Похожая информация.

Артериальная кровь для питания легочной ткани и стенок бронхов поступает в легкие по бронхиальным ветвям из грудной части аорты. Кровь от стенок бронхов по бронхиальным венам оттекает в притоки легочных вен, а также в непарную и полунепарные вены.

По левой и правой легочным артериям в легкие поступает венозная кровь, которая в результате газообмена обогащается кислородом, отдает углекислоту и становится артериальной.

Артериальная кровь из легких по легочным венам оттекает в левое предсердие.

Лимфатические сосуды легких впадают в бронхолегочные, нижние и верхние трахеобронхиальные лимфатические узлы.

Иннервация легких осуществляется из блуждающего нерва и из симпатического ствола, ветви которых в области корня легкого образуют легочное сплетение, plexus pulmonalis . Ветви этого сплетения по бронхам и кровеносным сосудам проникают в легкое. В стенках крупных бронхов имеются сплетения нервных волокон в адвентиции, мышечной и слизистой оболочках.

Пути оттока лимфы от правого и левого легких, их регионарные лимфатические узлы.

На пути лимфатических сосудов легкого лежат бронхолегочные лимфатические узлы. Внутриорганные бронхолегочные узлы располагаются в каждом легком в местах разветвления главного бронха на долевые и долевых на сегментарные, а внеорганные (корневые) группируются вокруг главного бронха, возле легочных артерии и вен. Выносящие лимфатические сосуды правых и левых бронхолегочных узлов направляются к нижним и верхним трахеобронхиальным лимфатическим узлам. Иногда они впадают непосредственно в грудной проток, а также в превенозные узлы (справа) и предаортокаротидные (слева).

Нижние трахеобронхиальные (бифуркационные) лимфатические узлы , nodi lymphatici tracheobronchiales inferiores , лежат под бифуркацией трахеи, а верхние трахеобронхиальные (правые и левые) лимфатические узлы, nodi lymphatici tracheobronchiales superiores dextri et sinistri , находятся на боковой поверхности трахеи и в трахеобронхиальном углу, образованном латеральной поверхностью трахеи и верхней полуокружностью главного бронха соответствующей стороны. К этим лимфатическим узлам направляются выносящие лимфатические сосуды бронхолегочных узлов, а также других висцеральных и париетальных узлов грудной полости. Выносящие лимфатические сосуды правых верхних трахеобронхиальных узлов участвуют в формировании правого бронхосредостен-ного ствола. Имеются также пути оттока лимфы из правых верхних трахеобронхиальных лимфатических узлов в сторону левого венозного угла. Выносящие лимфатические сосуды левых верхних трахеобронхиальных лимфатических узлов впадают в грудной проток.