физиология. 1. Раздражимость и возбудимость. Виды возбудимых тканей и их свойства. Общие и специфические
 Скачать 1.33 Mb.
|
|
43.Основные этапы процесса дыхания. Физиологическая роль дыхательных путей и легких. Методы исследования дыхания. Спирография, показатели спирограммы и их нормативные значения. Понятие о дыхательных шумах; условия их выслушивания. Дыханием называется комплекс физиологических процессов, обеспечивающих обмен кислорода и углекислого газа между клетками организма внешней средой. Оно включает следующие этапы: 1. внешнее дыхание или вентиляция. Это обмен дыхательных газов между атмосферным воздухом и альвеолами; 2. диффузия газов в легких, т.е. их обмен между воздухом альвеол и кровью; 3. транспорт газов кровью; 4. диффузия газов в тканях. Обмен газов между кровью капилляров и внутриклеточной жидкостью; 5. клеточное дыхание. Поглощение кислорода и образование углекислого газа в клетках. Воздухоносные пути делятся на верхние и нижние. К верхним относятся носовые ходы, носоглотка, к нижним гортань, трахея, бронхи. Трахея, бронхи и бронхиолы являются проводящей зоной легких. Конечные бронхиолы называются переходной зоной. На них имеется небольшое количество альвеол, которые вносят небольшой вклад в газообмен. Альвеолярные ходы и альвеолярные мешочки относятся к обменной зоне. Физиологичным является носовое дыхание. При вдыхании холодного воздуха происходит рефлекторное расширение сосудов слизистой носа и сужение носовых ходов. Это способствует лучшему прогреванию воздуха. Его увлажнение происходит за счет влаги, секретируемой железистыми клетками слизистой, а также слезной влаги и воды, фильтрующейся через стенку капилляров. Очищение воздуха в носовых ходах происходит благодаря оседанию частиц пыли на слизистой. В воздухоносных путях возникают защитные дыхательные рефлексы. При вдыхании воздуха, содержащего раздражающие вещества, возникает рефлекторное урежение и уменьшение глубины дыхания. Одновременно суживается голосовая щель и сокращается гладкая мускулатура бронхов. Дыхательные шумы— шумы, возникающие в связи с дыхательными движениями легких и перемещением воздуха в дыхательных путях, воспринимаемые при выслушивании грудной клетк . Являются, главным образом, аускультативными феноменами; к ним не относят слышимые на расстоянии от больного так называемое шумное дыхание, стридор , кашель. Выслушивать дыхательные шумы следует при вертикальном положении больного, полностью освободив его грудную клетку от одежды (ее трение о кожу создает шумовые помехи). Качество аускультации дыхательных шумов повышается при несколько углубленном и ускоренном ротовом дыхании, однако во избежание гипервентиляции не следует заставлять больного длительно дышать часто и глубоко. При необходимости длительного выслушивания желательно делать перерывы, во время которых обследуемому предлагают дышать спокойно или задерживать дыхание. Большинство дыхательных шумов лучше выслушивается стетоскопической головкой прибора для аускультации, но при выявлении патологического бронхиального дыхания и дополнительных дыхательных шумов необходимо провести выслушивание фонендоскопической головкой при плотно прижатой мембране фонендоскопа к коже обследуемого, что позволяет лучше оценить частотные характеристики дыхательного шума. Пpи комплексном обследовании больных, стpадающих заболеваниями легких и бpонхов имеют большое значение методы функциональной диагностики системы внешнего дыхания. Они дают возможность выявить наличие дыхательной недостаточности до появления пеpвых клинических симптомов, установить ее тип, хаpактеp и степень выpаженности, пpоследить динамику изменений функций аппаpата внешнего дыхания в пpоцессе pазвития болезни и под влиянием лечения. 1.Пневмогpафия pегистpация движения гpудной клетки пpи дыхании. Гpафическая запись - пневмогpамма позволяет оценить число дыхательных движений за единицу вpемени, изменение хаpактеpа дыхания пpи pазличных условиях. Используемый пpибоp - пневмотахометp. 2.Спиpометpия - pегистpация некотоpых объемов легких пpи помощи спиpометpов. Используют водяные или воздушные спиpометpы.3.Спиpогpафия - позволяет гpафически заpегистpиpовать объемы воздуха, пpоходящие чеpез легкие пpи спокойном и фоpсиpованном дыхании. Пpи опpеделении используется пpибоp - спиpогpаф типа "Метатест".4.Эpгоспиpогpафия - позволяет опpеделить количество pаботы, котоpую может совеpшить обследуемый без появления пpизнаков дыхательной недостаточности (т.е. изучить pезеpвы дыхания). Спирография — метод графической регистрации изменений легочных объемов при выполнении естественных дыхательных движений и волевых форсированных дыхательных маневров. Спирография позволяет получить ряд показателей, которые описывают вентиляцию легких. В первую очередь, это статические объемы и емкости, которые характеризуют упругие свойства легких и грудной стенки, а также динамические показатели, которые определяют количество воздуха, вентилируемого через дыхательные пути во время вдоха и выдоха за единицу времени. Показатели определяют в режиме спокойного дыхания, а некоторые — при проведении форсированных дыхательных маневров. Динамическая емкость выдоха за 1 секунду (анализируется объем воздуха, который человек может выдохнуть при глубоком выдохе с усилием). Нормативное значение колеблется в диапазоне от 2450 до 2975 мл; 44.Физиологические механизмы вдоха и выдоха. Виды дыхательных мышц. Для инициирования вдоха необходимо, чтобы в инспираторном (активирующем вдох) отделе дыхательного центра в продолговатом мозге возник залп нервных импульсов и их посылка по нисходящим путям в составе вентрального и передней части бокового канатиков белого вещества спинного мозга в его шейный и грудной отделы. Эти импульсы должны достигнуть мотонейронов передних рогов сегментов СЗ-С5, формирующих диафрагмальные нервы, а также мотонейронов грудных сегментов Th2-Th6, формирующих межреберные нервы. Активированные дыхательным центром мотонейроны спинного мозга посылают потоки сигналов по диафрагмальному и межреберным нервам к нервно-мышечным синапсам и вызывают сокращение диафрагмальной, наружных межреберных и межхрящевых мышц. Это приводит к увеличению объема грудной полости за счет опускания купола диафрагмы и движения (подъем с поворотом) ребер. В результате давление в плевральной щели уменьшается (до 6-20 см вод. ст. в зависимости от глубины вдоха), транспульмональное давление возрастает, становится больше сил эластической тяги легких и они растягиваются, увеличивая объем. Увеличение объема легких приводит к снижению давления воздуха в альвеолах (при спокойном вдохе оно становится ниже атмосферного на 2-3 см вод. ст.) и атмосферный воздух по градиенту давления поступает в легкие. Происходит вдох. При этом объемная скорость воздушного потока в дыхательных путях (О) будет прямо пропорциональна градиенту давления (ΔР) между атмосферой и альвеолами и обратно пропорциональна сопротивлению (R) дыхательных путей для потока воздуха. Механизм выдоха отличается тем, что спокойный выдох происходит пассивно за счет сил, накопленных при вдохе. Для остановки вдоха и переключения вдоха на выдох необходимо прекращение посылки нервных импульсов из дыхательного центра к мотонейронам спинного мозга и мышцам вдоха. Это приводит к расслаблению мышц вдоха, в результате чего объем грудной клетки начинает уменьшаться под влиянием следующих факторов: эластической тяги легких (после глубокого вдоха и эластической тяги грудной клетки), силы тяжести грудной клетки, приподнятой и выведенной из устойчивого положения при вдохе, и давления органов брюшной полости на диафрагму. Для осуществления усиленного выдоха необходима посылка потока нервных импульсов из центра выдоха к мотонейронам спинного мозга, иннервирующим мышцы выдоха — внутренние межреберные и мышцы брюшного пресса. Их сокращение приводит к еще большему уменьшению объема грудной клетки и удалению большего объема воздуха из легких за счет подъема купола диафрагмы и опускания ребер. Уменьшение объема грудной клетки приводит к снижению транспульмонального давления. Эластическая тяга легких становится больше этого давления и вызывает уменьшение объема легких. Это увеличивает давление воздуха в альвеолах (на 3-4 см вод. ст. больше атмосферного) и воздух по градиенту давления выходит из альвеол в атмосферу. Совершается выдох. Инспираторные мышцы Экспираторные мышцы (при форсированном выдохе) Основные: диафрагма, наружные межреберные Основные: внутренние межреберные Вспомогательные: большие и малые грудные, лестничные, грудино- ключично-сосцевидные, передняя зубчатая Вспомогательные: мышцы передней брюшной стенки: прямая, внутренняя и наружная косые и поперечная Когда вдох окончен и дыхательные мышцы расслабляются, ребра и купол диафрагмы возвращаются в положение до вдоха, при этом уменьшается объем грудной клетки, повышается давление в плевральной щели, возрастает давление на наружную поверхность легких, часть альвеолярного воздуха вытесняется и происходит выдох.Возвращение ребер в положение до вдоха обеспечивается эластическим сопротивлением реберных хрящей, сокращением внутренних косых межреберных мышц, вентральных зубчатых мышц, мышц живота. Диафрагма возвращается в положение до вдоха благодаря сопротивлению стенок живота, органов брюшной полости, смешенных при вдохе назад, и сокращению мышц живота. 45.Респираторное сопротивление. Эластическая тяга и эластические свойства грудной клетки и легких. Роль сурфактанта. Давление в плевральной щели, его изменения при дыхании. Аэродинамическое сопротивление. Респираторное сопротивление – сопротивление потокувоздуха со стороны легких и стенок дыхательных путей. 1.Эластическое сопротивление обусловлено эластической тягой легких, на ее преодоление затрачивается 60-70% усилий инспираторных мышц . Эластические свойства легких:а)поверхностное наятяжение стенок альвеол (60%); б)эластичност альвеолярной ткани (40%) она включает растяжимость (эластические волокна их длина может увеличиться в 2 раза ) и упругость (коллагеновые волокна их длинна может увеличиться на 10%). 2Резистивне натяжение: аэродинамическое сопротивление (АДС), сопротвлением перемещающихся тканей при дыхании. Факторы определяющие АД:-вид движение воздуха по дыхательным путям ( ламинарное или турбулентное); - скорость воздушного покоя ( в трахее, главных бронхах); -диаметр дыхательных путей МАХ АДС в сегментарных бронхах( развитые ГАМК). Сурфактант – липидно-белковая пленка на внутренней поверхности альвеол ( образованно эпеителиоцитами). Интенсивность действия сурфактанта возникает при вдохе. Функции сурфактанта:1.уменьшение степени поверхностного натяжения стенок альвеол ( препятствует спадению легких при вдохе) ; 2имунная ( активация макрофагов,); 3защита от проникновения межклеточной жидкости в полость альвеол. Аэродинамическое сопротивление является важнейшей составляющей общего респираторного сопротивления. Оно определяется как величиной трения между молекулами газовой смеси, движущейся по бронхиальному дереву, так и между молекулами газа и стенкой воздухоносных путей. Оно выявляется как во время вдоха, так и во время выдоха. Фрикционное сопротивление дыханию наибольшего значения достигает при максимальной вентиляции. В конце вдоха и выдоха оно, как и аэродинамическое, равно нулю.Аэродинамическое сопротивление создается главным образом в зоне дыхательных бронхиол, общее сечение которых в 400 раз превышает сечение трахеи. На фоне спокойного дыхания сопротивление воздухоносных путей слегка уменьшается во время вдоха (возможно за счет расширения бронхиол под влиянием тракции легочной паренхимы) и слегка возрастает к концу выдоха. При максимальном форсированном выдохе этот компонент неэластического сопротивления дыханию возрастает значительно. Кроме того, имеет значение состояние мышц бронхов, в регуляции которого в последнее время особое значение придают оксиду азота, вырабатываемому эпителием дыхательных путей (Мотавкин П.А., Гельцер Б.П., 1998). Физиологический эффект оксида азота проявляется понижением тонуса гладкомышечных клеток, что приводит к расширению бронхов. Если измерить давление в плевральной полости во время дыхательной паузы, то можно обнаружить, что оно ниже атмосферного давления на 3—4 мм рт.ст., т.е. отрицательное. Это вызвано эластической тягой легких к корню, создающей некоторое разрежение в плевральной полости.. Во время вдоха давление в плевральной полости еще больше уменьшается за счет увеличения объема грудной клетки, а значит, отрицательное давление возрастает. Величина отрицательного давления в плевральной полости равна: к концу максимального выдоха - 1-2 мм рт. ст., к концу спокойного выдоха - 2-3 мм рт. ст., к концу спокойного вдоха -5-7 мм рт. ст., к концу максимального вдоха - 15-20 мм рт. ст. Во время выдоха объем грудной клетки уменьшается, одновременно возрастает давление в плевральной полости, причем в зависимости от интенсивности выдоха оно может стать положительным. 46.Газообмен в лёгких. Понятие об аэро-гематическом барьере. Факторы, влияющие на процессы диффузии газов между альвеолярным воздухом и кровью. Закон диффузии Фика. Особенности газообмена в тканях. Дыхательные газы обмениваются в легких через альвеоло-капиллярную мембрану. Переход газов через мембрану происходит по законам диффузии. Скорость диффузии прямо пропорциональна разнице парциального давления газов. Согласно закону Дальтона, парциальное давление каждого газа в их смеси прямо пропорционально его содержанию в ней. Поэтому парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе 100 мм.рт.ст., а углекислого газа - 40 мм.рт.ст. Поэтому градиент давления по кислороду направлен из альвеол в капилляры, а для углекислого газа в обратную сторону. Общая поверхность альвеол составляет 50-80 м2, а толщина альвеоло-капиллярной мембраны всего 1 мкм. Это обеспечивает высокую эффективность газообмена. Показателем проницаемости мембраны является коэффициент диффузии Крога. Для углекислого газа он в 25 раз больше, чем для кислорода. Т.е. он диффундирует в 25 раз быстрее. Высокая скорость диффузии компенсирует более низкий градиент давления углекислого газа. Диффузионная способность легких для газа (л) характеризуется его количеством, которое обменивается за 1 минуту на 1 мм.рт.ст. градиента давления. Для кислорода в норме она равна 30 мл*мин/мм.pт.cт. У здорового человека напряжение дыхательных газов в альвеолярной крови, становится практически таким же, как их парциальное давление в альвеолярном воздухе. При нарушениях газообмена в альвеолах в крови повышается напряжение углекислого газа и снижается кислорода (пневмония, туберкулез, пневмосклероз). Обмен газов в капиллярах тканей происходит путем диффузии. Этот процесс осуществляется за счет разности их напряжения в крови, тканевой жидкости и цитоплазме клеток. Как и в легких для газообмена большое значение имеет величина обменной площади, т.е. количество функционирующих капилляров. В артериальной крови напряжение кислорода 96 мм.рт.ст., в тканевой жидкости около 20 мм.рт.ст., а работающих мышечных клетках близко к 0. Поэтому кислород диффундирует из капилляров в межклеточное пространство, а затем клетки. Для нормального протекания окислительно-восстановительных процессов в митохондриях необходимо, чтобы напряжение кислорода в клетках было не менее 1 мм.рт.ст. Эта величина называется критическим напряжением кислорода в митохондриях. Ниже ее развивается кислородное голодание тканей. В скелетных мышцах кислород накапливает белок миоглобин, по строению близкий к гемоглобину. Напряжение углекислого газа в артериальной крови 40 мм.рт.ст., в межклеточной жидкости 46 мм.рт.ст., в цитоплазме 60 мм.рт.ст. Поэтому он выходит в кровь. Количество кислорода, которое используется тканями называется коэффициентом его утилизации. В состоянии покоя ткани используют около 40% кислорода или 8-10 об%. Перенос О 2 из альвеолярного воздуха в кровь и СО 2 газа из крови в альвеолярный воздух осуществляется через легочную мембрану, или аэрогематический барьер. Аэрогематический барьер включает следующие основные структуры: эпителий альвеолы; две основные мембраны; интерстициальное (межклеточное) пространство; эндотелий капилляра. Часто аэрогематический барьер представляют следующим образом: пленку сурфактанта, эпителий альвеолы, две основные мембраны, интерстициальное (межклеточное) пространство, эндотелий капилляра, плазму крови и мембрану эритроцита.Толщина аэрогематического барьера составляет около 1 мкм, полощадь – около 80 м 2 .Диффузия веществ через ткани описывается законом Фика, согласно которому скорость переноса газа через слой ткани прямо пропорциональна площади этого слоя и разнице парциального давления газа по обе его стороны и обратно пропорциональна толщине слоя. Площадь альвеолярно-капиллярного барьера в легких огромна (50—100 м2), а толщина его менее 0,5 мкм, т. е. по своим размерам он прекрасно подходит для диффузии.Кроме того, скорость переноса газа пропорциональна константе диффузии, зависящей от свойств ткани и природы газа. Эта константа в свою очередь прямо пропорциональна растворимости газа и обратно пропорциональна квадратному корню из его молекулярной массы. Растворимость CO2 значительно выше, чем у O2, а их молекулярные массы различаются ненамного, поэтому CO2 диффундирует через ткани примерно в 20 раз быстрее, чем O2. 47.Транспорт газов кровью. Кривая диссоциации оксигемоглобина. Факторы, влияющие на сродство гемоглобина к кислороду, их физиологическое значение. Кислородная ёмкость крови. Оксигемометрия. Пульсоксиметрия. Обогащенная кислородом кровь направляется по сосудам с током крови из легких в ткани организма. Кислород транспортируется кровью двумя способами: в связанном с гемоглобином виде — в форме оксигемоглобина и за счет физического растворения газа в плазме крови. Физическое растворение. Все газы, в том числе и кислород, в соответствии со своим парциальным давлением могут физически растворяться в жидкости. Так, в артериальной крови содержание физически растворимого кислорода составляет 0,003 мл в 1 мл крови. И хотя доля кислорода, переносимого за счет физического растворения невелика, этот процесс имеет огромное значение для жизнедеятельности. Химическое соединение. Большая часть кислорода переносится кровью в виде химических соединений с гемоглобином. Один моль гемоглобина может связать до четырех молей кислорода и в среднем 1 г гемоглобина способен связать 1,34—1,36 мл кислорода. Исходя из этого, можно определить кислородную емкость крови, характеризующую количество кислорода, содержащееся в 1 л крови. Принимая во внимание, что в норме в 1 л крови присутствует 150 г гемоглобина, можно рассчитать, что в 1 л крови содержится 0,2 л кислорода Эффективность транспорта кислородак тканям определяют два фактора: количество оксигемоглобина, образовавшегося в легких, и количество кислорода, отдаваемого тканям, что зависит от степени распада оксигемоглобина в восстановленный гемоглобин. Процесс наиболее эффективного переноса кислорода к тканям соответствует S-образной форме кривой диссоциации оксигемоглобина. В области высокого парциального давления кислорода кривая близка к насыщению кислородом крови, а в области низких значений парциального давления кислорода в тканях значительная часть оксигемоглобина отдает кислород и превращается в восстановленную форму. Характеристика кривой диссоциации оксигемоглобина. Связывание кислорода с гемоглобином и высвобождение его зависят от парциального давления кислорода. Соотношение количества гемоглобина и оксигемоглобина в крови иллюстрирует кривая диссоциации оксигемоглобина.Чем выше парциальное давление кислорода, тем больше содержание оксигемоглобина; при парциальном давлении 80 мм рт.ст. практически весь гемоглобин насыщается кислородом, за исключением незначительного количества (1—2 %), «занятого» двуокисью углерода. Эффективность транспорта кислородак тканям определяют два фактора: количество оксигемоглобина, образовавшегося в легких, и количество кислорода, отдаваемого тканям, что зависит от степени распада оксигемоглобина в восстановленный гемоглобин. Процесс наиболее эффективного переноса кислорода к тканям соответствует S-образной форме кривой диссоциации оксигемоглобина. В области высокого парциального давления кислорода кривая близка к насыщению кислородом крови, а в области низких значений парциального давления кислорода в тканях значительная часть оксигемоглобина отдает кислород и превращается в восстановленную форму. Соединение гемоглобина с кислородом, образующееся в капиллярах легких, называется оксигемоглобином (НbО2). Он имеет ярко-алый цвет. Гемоглобин, отдавший кислород в капиллярах тканей, называется дезоксигемоглобином или восстановленным (Нb). У него темно- вишневая окраска. От 10 до 30% углекислого газа, поступающего из тканей в кровь, соединяются с амидной группировкой гемоглобина. Образуется легко диссоциирующее соединение карбгемоглобин (HbCO2). В этом виде часть углекислого газа транспортируется к легким. Способность гемоглобина связывать кислород зависит от ряда факторов. Было обнаружено, в частности, что на связывание гемоглобином кислорода большое влияние оказывает pH среды и содержание СО . В тканях, где значение pH несколько меньшее по сравнению с легкими, а концентрация Oj достаточно высока, сродство гемоглобина к кислороду снижается, кислород отделяется, а Oj и протон водорода присоединяются к гемоглобину. Напротив, в альвеолах легких при освобождении Oj происходит повышение pH и сродство гемоглобина к кислороду увеличивается (рис. 3.18). Этот феномен называется эффектом Бора в честь ученого, впервые открывшего это явление. В реализации данного эффекта кроме гемоглобина и кислорода участвуют СО2 и протон водорода. Дезоксигемоглобин представляет собой прото-нированную форму пигмента. Реакцию оксигенации можно записать следующим образом. Оксигемометрия — фотометрический метод измерения степени насыщения артериальной крови кислородом, т. е. процентного содержания в ней гемоглобина в форме оксигемоглобина. Оксигемометрия позволяет судить, насколько полно осуществляется оксигенация крови в легких, так как она дает объективный показатель эффективности внешнего дыхания и кровообращения. Оксигемометрию используют для выявления гипоксемической циркуляторной гипоксии (см.). О. производят специальными приборами — оксигемометрами. Пульсоксиметрия — методика определения количества кислорода, связанного с гемоглобином, в артериальной крови. К каждой молекуле гемоглобина может присоединится до четырех молекул кислорода. Средний процент насыщения молекул гемоглобина является кислородной сатурацией крови. 100% сатурация означает, что к каждая молекула гемоглобина в исследуемом объеме крови переносит четыре молекулы кислорода. |