Особенности строения дыхательной системы человека: Строение дыхательной системы — ЗдоровьеИнфо

Содержание

Строение дыхательной системы — ЗдоровьеИнфо

Легкие и дыхательные пути являются частью системы органов дыхания, которая включает нос, рот, глотку, гортань и трахею. В легких происходит обмен кислорода атмосферного воздуха и углекислого газа, выделяющегося из тканей организма.

Легкие, самая большая часть системы органов дыхания, напоминают большие розовые губки. Легкие занимают почти всю грудную полость. Левое легкое немного меньше, чем правое, потому что слева часть пространства грудной полости занята сердцем. Каждое легкое разделено на доли: правое – на три, левое – на две.

Воздух поступает в систему органов дыхания через нос и рот и идет через глотку и гортань. Вход в гортань прикрыт маленьким лоскутом мышечной ткани (надгортанником), который закрывается при глотании, предотвращая поступление пищи в дыхательные пути.

Самый большой по диаметру отдел дыхательных путей – трахея. Она разделяется на два меньших дыхательных пути (бронхи), идущих к обоим легким. Бронхи много раз делятся перед тем, как перейти в меньшие дыхательные пути (бронхиолы), которые постепенно сужаются до самых мельчайших дыхательных путей диаметром менее 1 мм. Дыхательные пути напоминают дерево, расположенное кроной вниз (вот почему эту часть системы органов дыхания часто называют бронхиальным деревом).

На конце каждой бронхиолы находится множество заполненных воздухом пузырьков (альвеол), которые напоминают гроздья винограда. Каждое легкое содержит миллионы альвеол; каждая альвеола окружена плотной сетью капилляров. У альвеол очень тонкие стенки, что позволяет кислороду проникать из альвеол в кровь, находящуюся в капиллярах, а углекислому газу, который является продуктом обмена, поступать из крови в альвеолы.

Плевра – это очень тонкая, покрытая небольшим количеством жидкости оболочка, которая облегчает движение легких во время дыхания. Она покрывает каждое легкое (образуя один слой) и выстилает изнутри стенку грудной клетки (другой слой). В норме между слоями плевры нет почти никакого просвета – они свободно скользят друг по другу, когда легкие расширяются и сжимаются.

Легкие и другие органы грудной клетки защищены грудной клеткой. Она включает грудину, двенадцать пар ребер и грудной отдел позвоночника. Сзади все ребра соединены с костями позвоночного столба (позвонками), спереди верхние семь пар ребер – непосредственно с грудиной через реберные хрящи. Восьмая, девятая и десятая пары ребер прикреплены к хрящам ребер, расположенных выше; последние две пары («плавающие ребра») короче остальных; их передние концы не присоединены к другим структурам.

Межреберные (расположенные между ребрами) мышцы помогают движениям реберного каркаса и таким образом принимают участие в дыхании. Наиболее важная мышца, участвующая в дыхании, – диафрагма. Она имеет форму колокола и отделяет грудную полость от брюшной. Диафрагма присоединена к основанию грудины, нижней части реберного каркаса и позвоночнику. Когда диафрагма сокращается, увеличивается объем грудной полости и легкие расширяются.

Страница не найдена — МБОУ СОШ №10 г. Дубны

ДОЛ «СОЛНЫШКО»

Детский оздоровительный лагерь с дневным пребыванием «СОЛНЫШКО» работает на базе школы №10 с 01. 06.2021 г. по 25.06.2021 г. с понедельника по пятницу с 9.00 до 17.00 Подробности по ссылке: ДОЛ «Солнышко»

Уважаемые родители будущих первоклассников!

С 01.09.2021 года в школе №10 будут открыты  2 первых класса.

Количество мест в первых классах  — 50.

Прием документов начинается  с 01.04.2021 г.

Подробности в разделе: Зачисление в 1-й класс

Уважаемые родители!

В соответствии с Приказом Министерства просвещения Российской Федерации от 02.09.2020 № 458 «Об утверждении Порядка приема на обучение по образовательным программам начального общего, основного общего и среднего общего образования» информируем Вас об изменении сроков приема заявлений в первый класс на 2021-2022 учебный год.

  • Начало приема по закрепленной территории с 1 апреля по 30 июня.
  • Начало приема по незакрепленной территории с 6 июля по 5 сентября.

УВАЖАЕМЫЕ РОДИТЕЛИ!

Записаться на «Родительский контроль» — проект по оценке качества питания в школах — в Подмосковье теперь можно в режиме онлайн. Сделать это можно на Школьном портале региона. Регистрация проходит быстро — вся процедура займет не более трех минут.

— Нужно перейти во вкладку «Родительская»;
— Перейти в раздел «Школьное питание»;
— Выбрать желаемую дату и время;
— Нажать кнопку «Записаться».
Школа автоматически получит заявку и в назначенное время родителя будет ожидать классный руководитель или ответственный за питание. Подробности по ссылке>>>

ШКОЛЬНОЕ ПИТАНИЕ, Проект «Родительский контроль»

УВАЖАЕМЫЕ РОДИТЕЛИ!

На странице Питание и охрана здоровья обучающихся обновлена информация об организации горячего питания и размещено типовое меню горячего питания обучающихся (действующего с 1 сентября 2020 г.)

Каждый родитель в любой день и время может попробовать школьное питание.

Для записи на дегустацию вам необходимо оставить заявку по телефону 8(496) 212-39-51

Время и дата дегустации с Вами будет согласована.

В назначенный день и время Вас в школе встретит ответственный за питание –

Калинчикова Людмила Александровна.

После дегустации свои замечания вы можете оставить ответственному за питание и направить свой отзыв на Добродел (через QR  код).

Все обращения по питанию (замечания, положительные отзывы Вы можете направить в ЦУР, директору школы по адресу: [email protected]

Уважаемые родители!

Особенности органов дыхания детей и их дисфункции

Как и любой орган, бронхолегочная система детей значительно отличается от взрослой, имеет свои характерологические и функциональные особенности.

Ткани, слизистые оболочки органов дыхания детей очень нежные и чувствительные. Отдельные составляющие бронхолегочной детской системы полностью формируются и развиваются только к подростковому возрасту (15 - 16 годам). Эти факторы очень важно учитывать при лечении и некоторых медицинских манипуляциях.

Носовая полость образована костями лицевой части черепа, внутренняя ее часть состоит из слизистой оболочки, покрытой волосками, которые задерживают загрязнения и некоторые микробы. Через нос проходит воздух, который увлажняется и нагревается там. Также данный орган помогает ощущать запахи. 

У детей носовая полость маленькая, носовые проходы узкие, на слизистой оболочке располагается большое количество кровеносных сосудов, а слизь достаточно густая и часто перекрывает носовые проходы, вследствие чего возникает насморк. Поэтому любое воспаление в сочетании с такими особенностями может вызвать отёк, затрудненное дыхание и дыхание через рот, которое в свою очередь опасно проникновением дополнительной инфекции или переохлаждением.

У грудничков и новорожденных детей нарушение дыхания через нос может привести к отказу от груди, потере в весе, общему ухудшению состояния, отставанию в развитии из-за недостаточного снабжения кислородом. Дети с затрудненным дыханием носом часто страдают головными болями, повышением внутричерепного давления, нарушениями сна.

Глотка - это часть полости рта, которая соединяет носовую и ротовую полости с гортанью и пищеводом.

У новорожденных детей глотка достаточно узкая и развивается по мере роста малыша. Лимфоидные образования (миндалины) формируются к году. Их основная функция - защита организма от вирусов, инфекций и бактерий. Поэтому дети раннего возраста чаще болеют простудными заболеваниями в связи с недостаточной защищенностью глотки, и очень редко – в связи с ангиной.

Одним из распространенных заболеваний у детей являются аденоиды – изменения в глоточной миндалине и разрастания аденоидной ткани. Одной из причин их возникновения могут стать перенесенные инфекции - грипп, корь, скарлатина и другие, чаще всего бывающие у детей 4 - 10 лет. Самостоятельно увидеть аденоиды сложно, их может обнаружить детский ЛОР врач на осмотре при помощи специального прибора.

Евстахиева труба - это канал, который соединяет носоглотку со средним ухом. Основной функцией этого канала является удаление различных выделений из среднего уха, воздухообмен, защита от бактерий.

У маленьких детей устье евстахиевой трубы достаточно короткое, что дает возможность быстрого проникновения инфекции из глотки в среднее ухо. В результате малыши страдают отитом гораздо чаще, чем взрослые. При возникновении симптомов воспаления необходимо обратиться к детскому отоларингологу или педиатру, т.к. может потребоваться лечение антибиотиками.

Гортань – это сложное воронкообразное строение, состоящее из хрящей, связок, суставов и слизистой оболочки, образующей голосовые связки. Детские голосовые связки очень тонкие и короткие, а голосовая щель (отверстие в гортани, по которому проходит воздух) узкая, поэтому любая инфекция может вызвать воспаление голосовых связокларингит. Им чаще всего болеют дети младшего возраста.

У детей младшего возраста достаточно узкий просвет дыхательных путей, а слизистая оболочка рыхлая и располагает к отеку, поэтому в раннем возрасте может возникнуть такое опасное состояние гортани как стеноз - нарушение дыхания и острая

дыхательная недостаточность в результате сужения просвета гортани.

Заболевание начинается как обычное ОРВИ с температурой и кашлем. Но через несколько дней кашель становится «лающим», усиливается ночью и в какой – то момент ребенок резко ощущает нехватку воздуха, бледнеет, начинает задыхается, учащается сердцебиение. Причиной стеноза могут быть как вирусы, инфекции и бактерии, так и пищевые или бытовые аллергические реакции. В случае возникновения подобных симптомов ребенку необходимо вызвать «Скорую помощь» и постараться самостоятельно облегчить его состояние во время ожидания врачей.

Трахея - это трубчатый орган, который соединяет бронхи и гортань и служит для прохождения воздуха из легких и обратно.

Просвет трахеи и бронхов у новорожденных и малышей узкий, слизистая оболочка нежная и чувствительная, с большим количеством кровеносных сосудов и неэластичной тканью. Любое попадание бактерий и микроорганизмов вызывает у ребенка воспалительные процессы и заболевания. Дети часто страдают

трахеитом (воспаление слизистой оболочки трахеи), сопровождающимся грубым (низким) кашлем, хриплостью голоса, повышением температуры. Трахеит может возникнуть как сопровождающий другое заболевание симптом или как самостоятельная болезнь. В любом случае точный диагноз сможет поставить только детский специалист, который назначит и дальнейшее лечение.

Бронхи – это два ответвления трахеи, образующие отдельную систему, насчитывающую большое количество разных по размерам и функциям бронхов. Одни из них состоят из хрящей, связанных соединительной тканью, другие из гладкомышечных волокон.

У детей бронхи мягкие, эластичные и достаточно узкие. Их слизистая оболочка сухая, состоит из большого количества кровеносных сосудов. Любое раздражение или воспалительный процесс может вызвать сужение просвета бронхов и отек.

Если ребенка мучает сухой кашель, который по мере протекания болезни становится мягче, а дыхание свистящее, температура повышается, присутствует насморк, то, скорее всего, это бронхит - заболевание бронхов. Очень важно своевременно обратиться к врачу и получить правильное лечение, т.к. повторяющиеся бронхиты у детей могут перерасти в астму.

Бронхиальная астма - это хроническое заболевание, развивающееся на основе аллергического воспаления дыхательных путей и сопровождающееся затруднением дыхания и приступами удушья. Астма может возникнуть в любом возрасте. Ее появление связано со сбоями в иммунной системе, с аллергическими реакциями, с дисбалансом нервной системы, с наследственным фактором, с повторяющимися обструктивными бронхитами. Ребенок с диагнозом бронхиальная астма должен наблюдаться у детского пульмонолога, кардиолога, аллерголога и невролога.

Лёгкие – важнейший орган человеческого организма, основной функцией которого является дыхание и газообмен.

У новорожденных детей лёгкие развиты очень слабо, а альвеолы в несколько раз меньше по сравнению со взрослыми. Поэтому для достаточного насыщения лёгких кислородом дети дышат чаще. Новорожденным детям характерно неритмичное дыхание, но если паузы между вдохами слишком длительны, это повод обратиться к детскому специалисту.

Лёгкие развиваются по мере роста ребенка, количество легочных альвеол увеличивается. Особенно активное развитие легочной системы происходит в возрасте 3 - 4 месяцев, а затем в подростковый период – с 12 - 16 лет.

Одним из серьезных заболеваний у детей может быть пневмония (воспаление легких). Болезнь возникает в любом возрасте и связана с различными факторами: осложнения после гриппа, кори и т.д., переохлаждение, неблагоприятные бытовые условия, рахит и д.р.

Воспаление легких у маленьких детей проходит, как правило, в тяжелой форме. Это связано с анатомическими особенностями органов дыхания у малышей, их малым размером, нежной и рыхлой слизистой оболочкой и как следствие быстрым развитием воспалительных процессов.

В многопрофильном центре «Медицентр» ведут приём педиатры, детский кардиолог, невролог. При возникновении малейших сомнений относительно состояния Вашего ребенка, при подозрении на нарушения, патологии и дисфункцию органов дыхания срочно обращайтесь за консультацией к детским специалистам, которые, своевременно поставив диагноз ребенку и назначив лечение, сохранят его здоровье и жизнь.


Наши клиники в Санкт-Петербурге

Медицентр Юго-Запад
Пр. Маршала Жукова 28к2
Кировский район
  • Автово
  • Проспект Ветеранов
  • Ленинский проспект

Получить подробную информацию и записаться на прием Вы можете по телефону +7 (812) 640-55-25

Строение и функции органов дыхания — урок. Биология, 9 класс.

Дыхательная система выполняет функцию газообмена, доставки в организм кислорода и выведении из него углекислого газа.

Дыхательные (воздухоносные) пути — это последовательно соединённые между собой полости и трубки, по которым воздух, содержащий кислород, из окружающей среды достигает лёгких.

Систему органов дыхания составляют лёгкие, расположенные в грудной полости, и воздухоносные пути (полость носа, носоглотка, гортань, трахея, бронхи).

 

Верхние дыхательные пути

В верхних дыхательных путях воздух согревается, очищается от различных частиц и увлажняется.

 

В полости носа, которая выстлана слизистой оболочкой и покрыта ресничным эпителием, выделяется слизь. Она увлажняет вдыхаемый воздух, обволакивает твердые частички.

 

 

Слизистая оболочка согревает воздух, т.к. она обильно снабжается кровеносными сосудами. Из носовой полости воздух попадает в носоглотку, а затем в гортань, от которой начинаются нижние дыхательные пути.

Нижние дыхательные пути

Гортань выполняет две функции – дыхательную и образование голоса.

Гортань образована несколькими хрящами, самым крупным из которых является щитовидный. Специальный надгортанный хрящ (надгортанник) прикрывает вход в гортань во время глотания пищи.

 

 

В гортани находятся голосовые связки, состоящие из эластических волокон соединительной ткани. Между голосовыми связками находится голосовая щель. Гортань принимает участие только в образовании звука (в членораздельной речи принимают участие губы, язык, мягкое нёбо, околоносовые пазухи). Звук возникает в результате колебания голосовых связок. 

 

 

Высота голоса человека связана с длиной голосовых связок. Чем короче голосовые связки, тем больше частота их колебаний и тем выше голос. У женщин и детей голосовые связки короче, чем у мужчин, поэтому женский голос и голос ребенка всегда выше. Гортань изменяется с возрастом (что связано с развитием половых желез). Размеры гортани у мальчиков в период полового созревания увеличиваются и их голос меняется (мутирует).

Из гортани воздух поступает в трахею.


Трахея — это трубка, длиной 10—11 см, состоящая из 16—20 хрящевых, незамкнутых сзади, колец (полуколец), не позволяющих её стенкам спадаться. Задняя стенка трахеи образована плотной волокнистой соединительной тканью, она мягкая и прилегая к пищеводу, не мешая прохождению пищи.

Трахея разветвляется на два бронха, которые входят в правое и левое лёгкие.

Лёгкие

Лёгкие — парные органы, расположенные в грудной полости.

 

 

В лёгких бронхи ветвятся на более мелкие бронхи — бронхиолы, образуя бронхиальное дерево.

 

 

Бронхи и брохиолы выстланы реснитчатым эпителием.

Лёгкие состоят из легочных пузырьков — альвеол.

Стенка альвеолы образована однослойным эпителием и оплетена сетью капилляров. 

В альвелоах происходит газообмен.

 

  

Источники:

Пасечник В.В., Каменский А.А., Швецов Г.Г./Под ред. Пасечника В.В. Биология. 8 класс.– М.: Просвещение

Любимова З.В., Маринова К.В. Биология. Человек и его здоровье. 8 класс – М.: Владос

Лернер Г.И. Биология: Полный справочник для подготовки к ЕГЭ: АСТ, Астрель

Строение и функции органов дыхания — урок.

Биология, Человек (8 класс).

Система органов дыхания  состоит из воздухоносных путей и лёгких.

 

 

К верхним воздухоносным путям относятся: носовая полостьносоглотка, а к нижним  — гортань,трахея и бронхи

 

Воздух попадает в полость носа через ноздри. Эпителий носовой полости выделяет слизь, которая склеивает пылинки и уничтожает микроорганизмы. Слизистая оболочка носовой полости выстлана мерцательным эпителием. Его реснички удаляют частицы пыли вместе со слизью. Слизистая хорошо снабжается кровью, что способствует согреванию и увлажнению воздуха. В носовой полости расположены также обонятельные рецепторы.

 

Из носовой полости очищенный, согретый и увлажнённый воздух попадает в носоглотку, а затем в гортань.

 

Гортань образована хрящами, самый крупный из которых — щитовидный. Важную роль выполняет надгортанник — хрящевая пластинка, расположенная над входом в гортань. Надгортанник закрывает вход в гортань при глотании и препятствует попаданию пищи в воздухоносные пути.

 

 

В полости гортани расположены голосовые связки. Между ними имеется голосовая щель. Звук появляется, когда воздух проходит сквозь сомкнутую голосовую щель. Края связок при этом вибрируют, и возникают звуковые колебания. У женщин и детей голосовые связки короткие и тонкие, поэтому у них голос высокий. У мужчин связки всегда более длинные, и мужской голос более низкий. В гортани возникает только звук. Формирование членораздельной речи происходит с участием языка, губ, зубов, щёк.

 

 

От нижнего края гортани отходит трахея. Это трубка, образованная \(16\)–\(20\) хрящевыми полукольцами, выстланная внутри мерцательным эпителием. Мягкой частью (без хряща) трахея прилегает к пищеводу.

 

Трахея делится на два бронха.

 

Бронхи входят в лёгкие и образуют всё более мелкие веточки, на концах которых расположены альвеолы. Стенки альвеол состоят из одного слоя эпителиальной ткани и оплетены густой сетью кровеносных капилляров. Такое строение альвеол обеспечивает газообмен между воздухом, находящимся в лёгких, и кровью.

  

Лёгкие — парные органы. Они располагаются в грудной полости и плотно прилегают к её стенкам.

Схема дыхательной системы человека: а общий план строения; б строение альвеол; 1 носовая полость; 2 надгортанник; 3 глотка; 4 гортань; 5 трахея; б

Дыхательная система человека

Дыхательная система человека Этапы процесса дыхания Дыхание это совокупность процессов, в результате которых происходит потребление организмом кислорода и выделение углекислого газа. Этапы процесса дыхания

Подробнее

L/O/G/O Дыхательная система Дыхание совокупность физиологических процессов, обеспечивающих поступление в организм кислорода и выделение во внешнюю среду углекислого газа (внешнее дыхание), а также использование

Подробнее

Тема: Органы дыхания

Глава V. Дыхание На дом: 24 Тема: Органы дыхания Задачи: Изучить строение и функции органов дыхания Пименов А.В. 2006 Легочное и клеточное дыхание Вы уже знаете, что живые организмы для своего существования,

Подробнее

Открытый урок по теме:

Открытый урок по теме: «Значение дыхания. Органы дыхательной системы. Заболевания дыхательных путей. Круги кровообращения». Эпиграф урока: «Пока дышу, надеюсь» Овидий римский поэт Цель урока: Изучить строение

Подробнее

«Семейная энциклопедия здоровья»

УДК 616.2 ББК 54.12 П 49 «Семейная энциклопедия здоровья» Полякова Елена Александровна Орлов Александр Владимирович Легкое дыхание дыхательная система Научно-популярное издание Научный редактор доктор

Подробнее

Тема: Газообмен в легких и тканях

Глава V. Дыхание На дом: 26-27 Тема: Газообмен в легких и тканях Задачи: Изучить особенности газообмена в легких и тканях Пименов А.В. 2006 Обмен газов в легких Во время вдоха наружный воздух засасывается

Подробнее

Тема: Движение крови и лимфы

Глава IV. Кровообращение На дом: 18 Тема: Движение крови и лимфы Задачи: Изучить строение и функции кровеносных сосудов, круги кровообращения и лимфообращение Пименов А. В. Кровеносные сосуды Стенки сосудов

Подробнее

Урок 60. Системы органов млекопитающих

Урок 60. Системы органов млекопитающих Каково строение сердца у птиц? Рассмотрим основные процессы жизнедеятельности млекопитающих и те системы органов, которые их обеспечивают. МОДУЛЬ 1 Маршрут 1 Прочитайте

Подробнее

КАК МЫ ДЫШИМ? К. Богданов

КАК МЫ ДЫШИМ? К. Богданов О чем рассказывает электрокардиограмма? Как летучие мыши в полной темноте ловят мошкару? Как почтовые голуби находят дорогу домой? Ответы на эти и многие другие вопросы дает биофизика

Подробнее

Учебный год Полугодие 1. Класс 8

Учебный год 2015-2016 Полугодие 1 Предмет биология Класс 8 Темы Науки, изучающие организм человека Систематическое положение человека Структура тела человека Строение клетки Термины, понятия Анатомия наука

Подробнее

ID_6847 1/6 neznaika.

pro

1 Организм человека (установление соответствия) Ответами к заданиям являются слово, словосочетание, число или последовательность слов, чисел. Запишите ответ без пробелов, запятых и других дополнительных

Подробнее

Ткани человеческого организма

Ткани человеческого организма Ткань эволюционно сложившаяся совокупность клеток и межклеточного вещества, обладающая общностью строения, развития и выполняющая определенные функции. В человеческом организме

Подробнее

Задания B5 по биологии

Задания B5 по биологии 1. Установите соответствие между особенностями строения и функций кровеносных сосудов человека и видами сосудов. ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ И ФУНКЦИЙ А) самые упругие сосуды Б) выдерживают

Подробнее

Пищеварительная система человека

Пищеварительная система человека Значение пищеварения Пищеварение процесс физической и химической обработки пищи в пищеварительном тракте, начальный этап обмена веществ; благодаря пищеварению человек получает

Подробнее

ПИЩЕВАРЕНИЕ В ПОЛОСТИ РТА

ПИЩЕВАРЕНИЕ В ПОЛОСТИ РТА Ротовая полость ограничена губами, щеками, горлом, твердым и мягким небом. В ней находятся язык и зубы углеводов частичное всасывание глюкозы Процессы, проходящие в ротовой полости:

Подробнее

Тема: Ткани. Типы тканей и их свойства

На дом: 3 Глава I. Организм человека и его строение Тема: Ткани. Типы тканей и их свойства Задачи: Изучить четыре типа тканей, особенности и функции Пименов А.В. Ткани. Эпителиальная ткань Ткань это группа

Подробнее

Наблюдение за больным Часть 1

77 4 Наблюдение за больным Часть 1 Сердце и кровообращение Пульс Дыхание Учебные задачи Первая группа задач: сердце и кровообращение Для того, чтобы грамотно наблюдать за состоянием больного, необходимо

Подробнее

Требования к результатам обучения

Требования к результатам обучения 1. Учащиеся должны имеет представления: о жизненно-важных потребностях человека об основах регуляции физиологических функций, принципах обратной связи, механизме кодирования

Подробнее

«Семейная энциклопедия здоровья»

УДК 616. 21/22 ББК 56.8 П 49 «Семейная энциклопедия здоровья» Полякова Елена Александровна УХО, ГОРЛО, НОС Органы чувств Научно-популярное издание Научный редактор доктор медицинских наук, профессор В.

Подробнее

Тема: Давление крови в сосудах

Глава IV. Кровообращение На дом: 20 Тема: Давление крови в сосудах Задачи: Изучить изменение кровяного давления и его регуляцию Пименов А.В. 2006 Кровяное давление В кровеносной системе человека кровь

Подробнее

ФИЗИОЛОГИЯ ДЫХАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ульяновский государственный технический университет ФИЗИОЛОГИЯ ДЫХАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

Подробнее

Урок "Изучение системы органов дыхания человека с помощью интерактивных средств персонального компьютера".

8-й класс

Основные термины и понятия по биологии.

Носовая полость, носоглотка, гортань, трахея, бронхи, легкие, голосовые связки, голосовая щель, бронхиолы, альвеолы, легочная плевра (висцеральная), пристеночная плевра (париетальная), плевральная полость, газообмен, жизненная емкость легких, дыхательный центр, искусственное дыхание, пылевая инфекция, капельная инфекция, бронхит, пневмония, астма, туберкулез.

Основные термины и понятия по информатике.

Мультимедийные технологии, интерактивность, презентация, демонстрация, web-сайт, программа - браузер.

Задачи урока:

  • Расширить знания о значении дыхания в обмене веществ, в освобождении необходимой организму энергии;
  • С помощью возможностей ПК раскрыть строение воздухоносных путей и легких;
  • Продолжить развитие умений работать с информацией, выделять главное, устанавливать причинно-следственные связи между строением и функциями на примере органов дыхания, проводить самонаблюдение;
  • Закрепить умение ввода текстовой информации в табличной форме в процессоре Microsoft Word;
  • Получить представление о возможностях мультимедийных технологий.

Оборудование: таблица “Органы дыхания”, модель гортани, персональные компьютеры, видеоролик “Строение и функции органов дыхания”, программа “Anatomic”, компьютерный тест в виде Web-страницы, pps-слайды; листы самоконтроля и лисы самонаблюдения.

Ход урока

I. Задачи темы (учащиеся просматривают с помощью pps-слайда (Приложение 1) на рабочих столах своих компьютеров).

II. Вводный тест (Приложение 2) – проверка исходного уровня знаний по теме.

Объяснение учителя о структуре Web-страницы и особенностях работы с нею. Каждая рабочая группа в течение ограниченного времени проходит web-тест, поученную оценку выставляют в лист самоконтроля.

III. Изучение нового материала.

1. ПРОБЛЕМА. Без пищи и воды человек может жить несколько дней, а без воздуха не может прожить даже 10 минут. Объясните:

А) почему без воздуха, без дыхания человек жить не может;
Б) в чем заключается функция органов дыхания?

Выскажите свои предположения.

Актуализация знаний из курса химии (окисление, экзотермические реакции).

Дыхание – синоним жизни.

“Dum spiro – spero” - “Пока дышу – надеюсь”, говорили древние римляне.

А какое же строение имеет дыхательная система человека?

Объяснение понятия “Интерактивность”, “Интерактивные возможности компьютера”.

2. Изучите предложенный интерактивный курс, данные внесите в таблицу (работа учащихся с компьютером, изучение программы).

Учащиеся поэтапно изучают программу “Anatomic” (Приложение 3), выслушивают объяснение учителя, записывают информацию в свои рабочие тетради.

Образец таблицы.

Органы Функции Особенности строения
1 Носовая полость. Носоглотка. Увлажнение, согревание, обеззараживание воздуха.

Практический вывод – дышать через нос!

Слизистая оболочка, реснитчатый эпителий.
2 Гортань. Проведение воздуха в трахею, защита дыхательных путей от попадания пищи, образование звуков. Система хрящей, голосовые связки.
3 Трахея. Проведение воздуха, увлажнение, очищение. Хрящевые полукольца, слизистая оболочка с реснитчатым эпителием.
4 Бронхи. Проведение воздуха, увлажнение, очищение. Хрящевые кольца, слизистая оболочка.
5 Легкие. Органы дыхания, газообмен. Легочные пузырьки.

Обсуждение результатов работы.

В процессе обсуждения учащиеся выполняют самонаблюдение по листу самонаблюдения.

Лист самонаблюдения
“Дыхательная система”

1. Сделайте глотательное движение. Что происходит в это время с дыханием? Объясните причину взаимосвязи дыхательных движений и глотания, используя знания о строении органов дыхания.

2. Нащупайте щитовидный хрящ и, не поднимая руки, сделайте глотательное движение. Что происходит? Объясните результаты.

Практический вывод – нельзя разговаривать во время еды.

3. Какие органы участвуют в образовании звуков речи?

Произнесите слоги ле, ли, ни. А теперь во время произнесения звуков зажмите нос.

Практический вывод – ротовая и носовая полость – резонаторы.

IV. Закрепление.

Составление таблицы на соответствие.

Задание. Соотнесите органы дыхания с их функциями.

Тема “Органы дыхания” (текущий контроль)

Задание: Соотнесите органы дыхания с их функциями (Приложение 4).

Наберите текст в соответствующих ячейках.

Перемещение по ячейкам таблицы – клавиша - стрелка

Органы дыхания Наберите правильную букву Функции органов дыхания
1
2
3
4
5
6
7
Носовая полость
Гортань
Надгортанник
Щитовидный хрящ
Трахея
Бронхи
Легкие
  А) защищает вход в гортань
Б) газообмен
В) защита гортани спереди
Г) хрящевая трубка, проводящая воздух
Д) образование звука
Е ) согревание и очистка воздуха
Ж) воздухоносные пути, заканчивающиеся альвеолами

Выставьте свою оценку.

Оценивание: 7 правильных ответов – “5”, 6-5 – “4”, 4 – “3”, 3-1 – “2”

V. Подведение итогов.

Что нового вы узнали?

Практические выводы. Самооценка.

Оцените свою работу на уроке.

Задание на дом.

КАРТА САМОКОНТРОЛЯ

Ф. И. Вводный тест (оценка) Устный ответ (баллы) Таблица на соответствие (оценка) Итоговая оценка
         
         

Выставление оценок за урок.

Литература:

1. Фрагмент мультимедийной программы Visual anatomy for children (Copyright BASI 1995).

Функции, факты, органы и анатомия

Обзор

Что такое дыхательная система?

Дыхательная система - это сеть органов и тканей, которые помогают вам дышать. Он включает ваши дыхательные пути, легкие и кровеносные сосуды. Мышцы, питающие ваши легкие, также являются частью дыхательной системы.Эти части работают вместе, перемещая кислород по телу и очищая отработанные газы, такие как углекислый газ.

Функция

Что делает дыхательная система?

Дыхательная система выполняет множество функций. Помимо помощи в вдохе (вдохе) и выдохе (выдохе), он:

  • Позволяет говорить и нюхать.
  • Доводит воздух до температуры тела и увлажняет его до необходимого вашему телу уровня влажности.
  • Доставляет кислород клеткам вашего тела.
  • Удаляет отработанные газы, включая углекислый газ, из организма при выдохе.
  • Защищает дыхательные пути от вредных веществ и раздражителей.

Анатомия

Какие части дыхательной системы?

Дыхательная система состоит из множества различных частей, которые работают вместе, чтобы помочь вам дышать.Каждая группа частей состоит из множества отдельных компонентов.

Дыхательные пути доставляют воздух в легкие. Ваши дыхательные пути - сложная система, в которую входят:

  • Рот и нос: Отверстия, через которые воздух извне попадает в дыхательную систему.
  • Пазухи: Полые области между костями в голове, которые помогают регулировать температуру и влажность вдыхаемого воздуха.
  • Глотка (горло): Трубка, по которой воздух доставляется изо рта и носа в трахею (дыхательное горло).
  • Трахея: Канал, соединяющий горло и легкие.
  • Бронхиальные трубки: Трубки в нижней части дыхательного горла, которые соединяются с каждым легким.
  • Легкие: Два органа, которые удаляют кислород из воздуха и передают его в кровь.

Из легких кровь доставляет кислород ко всем вашим органам и другим тканям.

Мышцы и кости помогают перемещать вдыхаемый воздух в легкие и выходить из них. Некоторые из костей и мышц дыхательной системы включают:

  • Диафрагма: Мышца, которая помогает легким втягивать воздух и выталкивать его наружу
  • Ребра: Кости, которые окружают и защищают ваши легкие и сердце

Когда вы выдыхаете, ваша кровь выносит углекислый газ и другие отходы из организма. Другие компоненты, которые работают с легкими и кровеносными сосудами, включают:

  • Альвеолы: Крошечные воздушные мешочки в легких, где происходит обмен кислорода и углекислого газа.
  • Bronchioles: Небольшие ветви бронхов, ведущих к альвеолам.
  • Капилляры: Кровеносные сосуды в стенках альвеол, по которым перемещаются кислород и углекислый газ.
  • Доли легкого: Разделы легких - три доли правого легкого и две доли левого легкого.
  • Плевра: Тонкие мешочки, окружающие каждую долю легкого и отделяющие легкие от грудной стенки.

Некоторые из других компонентов вашей дыхательной системы включают:

  • Реснички: Крошечные волоски, которые движутся волнообразно, чтобы отфильтровать пыль и другие раздражители из дыхательных путей.
  • Надгортанник: Тканевый лоскут на входе в трахею, который закрывается при глотании, чтобы не допустить попадания пищи и жидкости в дыхательные пути.
  • Гортань (голосовой ящик): Полый орган, позволяющий говорить и издавать звуки, когда воздух входит и выходит.

Состояния и расстройства

Какие условия влияют на дыхательную систему?

Многие состояния могут влиять на органы и ткани, составляющие дыхательную систему.Некоторые развиваются из-за раздражителей, которые вы вдыхаете из воздуха, включая вирусы или бактерии, вызывающие инфекцию. Другие возникают в результате болезни или старения.

Состояния, которые могут вызвать воспаление (отек, раздражение и боль) или иным образом повлиять на дыхательную систему, включают:

  • Аллергия: Вдыхание белков, таких как пыль, плесень и пыльца, может вызвать респираторную аллергию у некоторых людей. Эти белки могут вызывать воспаление дыхательных путей.
  • Asthma: Хроническое (длительное) заболевание, астма вызывает воспаление дыхательных путей, которое может затруднить дыхание.
  • Инфекция: Инфекции могут вызвать пневмонию (воспаление легких) или бронхит (воспаление бронхов). Общие респираторные инфекции включают грипп (грипп) или простуду.
  • Болезнь: Респираторные заболевания включают рак легких и хроническую обструктивную болезнь легких (ХОБЛ). Эти заболевания могут нарушить способность дыхательной системы доставлять кислород по всему телу и отфильтровывать отходящие газы.
  • Старение: Объем легких уменьшается с возрастом.
  • Повреждение: Повреждение дыхательной системы может вызвать проблемы с дыханием.

Забота

Как сохранить здоровье дыхательной системы?

Способность выводить слизь из легких и дыхательных путей важна для здоровья дыхательных путей.

Для поддержания здоровья дыхательной системы вам необходимо:

  • Избегайте загрязнителей, которые могут повредить дыхательные пути, включая пассивное курение, химические вещества и радон (радиоактивный газ, который может вызвать рак). Наденьте маску, если по какой-либо причине вы подверглись воздействию паров, пыли или других загрязняющих веществ.
  • Не курите самостоятельно. Не курите.
  • Придерживайтесь здоровой диеты с большим количеством фруктов и овощей и пейте воду, чтобы избежать обезвоживания
  • Регулярно выполняйте физические упражнения, чтобы поддерживать здоровье легких.
  • Профилактика инфекций, часто мыть руки и ежегодно делая прививку от гриппа.

Часто задаваемые вопросы

  • Когда мне следует позвонить поставщику медицинских услуг по поводу проблемы с дыхательной системой?

Обратитесь к своему врачу, если у вас проблемы с дыханием или боли. Ваш врач будет прослушивать вашу грудную клетку, легкие и сердцебиение и искать признаки респираторной проблемы, такой как инфекция.

Чтобы убедиться, что ваша дыхательная система работает должным образом, ваш лечащий врач может использовать визуализационные тесты, такие как компьютерная томография или МРТ. Эти тесты позволяют вашему врачу увидеть отек или закупорку в легких и других частях дыхательной системы. Ваш врач может также порекомендовать функциональные легочные тесты, которые будут включать спирометрию. Спирометр - это устройство, которое может определить, сколько воздуха вы вдыхаете и выдыхаете.

Обращайтесь к врачу для регулярных осмотров, чтобы предотвратить серьезные респираторные заболевания и заболевания легких. Ранняя диагностика этих проблем может помочь предотвратить их серьезное развитие.

22.1 Органы и структуры дыхательной системы - анатомия и физиология

Основные органы дыхательной системы функционируют в первую очередь для обеспечения кислородом тканей тела для клеточного дыхания, удаления углекислого газа из отходов и поддержания кислотно-щелочного баланса. Части дыхательной системы также используются для выполнения не жизненно важных функций, таких как распознавание запахов, производство речи и напряжение, например, во время родов или кашля (рис. 22.1.1).

Функционально дыхательную систему можно разделить на проводящую зону и респираторную зону. Проводящая зона , дыхательной системы включает органы и структуры, непосредственно не участвующие в газообмене. Газообмен происходит в зоне дыхания .

Основными функциями проводящей зоны являются обеспечение маршрута для входящего и выходящего воздуха, удаление мусора и болезнетворных микроорганизмов из входящего воздуха, а также нагревание и увлажнение входящего воздуха.Некоторые структуры в проводящей зоне выполняют и другие функции. Например, эпителий носовых ходов важен для восприятия запахов, а бронхиальный эпителий, выстилающий легкие, может метаболизировать некоторые канцерогены, переносимые по воздуху.

Нос и прилегающие к нему структуры

Основной вход и выход из дыхательной системы - через нос. Обсуждая нос, полезно разделить его на две основные части: внешний нос и полость носа или внутренний нос.

Внешний вид носа состоит из поверхностных и скелетных структур, которые создают внешний вид носа и вносят свой вклад в его многочисленные функции (рисунок 22.1.2). Корень - это область носа, расположенная между бровями. Переносная перемычка - это часть носа, которая соединяет корень с остальной частью носа. dorsum nasi - длина носа. вершина - кончик носа. По обе стороны от верхушки ноздри образованы крылышками (сингулярное = ала). ala представляет собой хрящевую структуру, которая образует боковую сторону каждого naris (множественное число = ноздри) или отверстия ноздри. желобок - вогнутая поверхность, которая соединяет верхушку носа с верхней губой.

Рисунок 22.1.2 - Нос: На этом рисунке показаны особенности внешнего носа (вверху) и скелетные особенности носа (внизу).

Под тонкой кожей носа находятся его скелетные элементы (см. Рисунок 22.1.2, нижний рисунок).В то время как корень и переносица состоят из кости, выступающая часть носа состоит из хряща. В результате при взгляде на череп отсутствует нос. Носовая кость - одна из пары костей, лежащих под корнем и переносицей. Носовая кость сочленяется сверху с лобной костью и латерально с верхнечелюстными костями. Перегородочный хрящ - это гибкий гиалиновый хрящ, соединенный с носовой костью, образующий спинную часть носа. Хрящ крыльев носа состоит из вершины носа; он окружает нарис.

Носовые ходы открываются в полость носа, которая разделена носовой перегородкой на левую и правую части (рис. 22.1.3). Носовая перегородка образована спереди частью перегородочного хряща (гибкая часть, которую можно коснуться пальцами), а сзади перпендикулярной пластиной решетчатой ​​кости (черепная кость, расположенная сразу после носовых костей) и тонкие сошковые кости (название которых связано с формой плуга). Каждая боковая стенка носовой полости имеет три костных выступа, называемых верхней, средней и нижней носовыми раковинами.Нижняя раковина - это отдельные кости, а верхняя и средняя раковины - части решетчатой ​​кости. Раковины служат для увеличения площади поверхности носовой полости и нарушения потока воздуха, когда он попадает в нос, заставляя воздух подпрыгивать вдоль эпителия, где он очищается и нагревается. Раковины и проходы также сохраняют воду и предотвращают обезвоживание носового эпителия, задерживая воду во время выдоха. Дно носовой полости состоит из неба.Твердое небо в передней части носовой полости состоит из кости. Мягкое небо в задней части носовой полости состоит из мышечной ткани. Воздух выходит из носовых полостей через внутренние ноздри и попадает в глотку.

Рисунок 22.1.3 Верхние дыхательные пути

Несколько костей, которые помогают формировать стенки носовой полости, имеют воздухосодержащие пространства, называемые придаточными пазухами носа, которые служат для нагрева и увлажнения поступающего воздуха. Пазухи выстланы слизистой оболочкой. Каждый околоносовой пазухи назван в честь связанной с ней кости: лобной пазухи, верхнечелюстной пазухи, клиновидной пазухи и решетчатой ​​пазухи.Пазухи выделяют слизь и облегчают вес черепа.

Носовые ходы и передняя часть носовых полостей выстланы слизистыми оболочками, содержащими сальные железы и волосяные фолликулы, которые служат для предотвращения прохождения крупных загрязнений, таких как грязь, через носовую полость. Обонятельный эпителий, используемый для обнаружения запахов, находится глубже в полости носа.

Раковины, носовые ходы и придаточные пазухи выстланы респираторным эпителием , состоящим из псевдостратифицированного мерцательного столбчатого эпителия (Рисунок 22.1.4). Эпителий содержит бокаловидные клетки, одни из специализированных столбчатых эпителиальных клеток, которые производят слизь для улавливания мусора. Реснички респираторного эпителия помогают удалять слизь и мусор из полости носа постоянными толчковыми движениями, перемещая материалы по направлению к глотке, чтобы их проглотить. Интересно, что холодный воздух замедляет движение ресничек, что приводит к накоплению слизи, которая, в свою очередь, может вызвать насморк в холодную погоду. Этот влажный эпителий нагревает и увлажняет поступающий воздух.Капилляры, расположенные непосредственно под эпителием носа, нагревают воздух конвекцией. Серозные и слизистые клетки также секретируют фермент лизоцим и белки, называемые дефенсинами, которые обладают антибактериальными свойствами. Иммунные клетки, патрулирующие соединительную ткань глубоко в респираторном эпителии, обеспечивают дополнительную защиту.

Рисунок 22.1.4 - Псевдостратифицированный реснитчатый столбчатый эпителий: Дыхательный эпителий представляет собой псевдостратифицированный мерцательный столбчатый эпителий. Серомукозные железы выделяют смазывающую слизь.LM × 680. (Микрофотография предоставлена ​​Медицинской школой Риджентс Мичиганского университета © 2012)

Глотка

Глотка представляет собой трубку, образованную скелетными мышцами и выстланную слизистой оболочкой, которая проходит через слизистую оболочку носовых полостей (см. Рисунок 22.1.3). Глотка делится на три основных области: носоглотку, ротоглотку и гортань (рисунок 22.1.5).

Рисунок 22.1.5 - Отделы глотки: Глотка делится на три области: носоглотку, ротоглотку и гортань.

Носоглотка образует раковину носовой полости и служит только дыхательным путем. В верхней части носоглотки находятся глоточные миндалины. Глоточная миндалина , также называемая аденоидом, представляет собой совокупность лимфоидной ретикулярной ткани, похожую на лимфатический узел, расположенный в верхней части носоглотки. Функция глоточной миндалины до конца не изучена, но она содержит богатый запас лимфоцитов и покрыта мерцательным эпителием, который улавливает и уничтожает вторгшиеся патогены, попадающие при вдыхании.Глоточные миндалины у детей большие, но, что интересно, с возрастом регрессируют и могут даже исчезнуть. Язычок - это небольшая выпуклая каплевидная структура, расположенная на вершине мягкого неба. И язычок, и мягкое небо во время глотания движутся подобно маятнику, качаясь вверх, чтобы закрыть носоглотку, чтобы предотвратить попадание проглоченных веществ в полость носа. Кроме того, слуховые (евстахиевы) трубы, которые соединяются с каждой полостью среднего уха, открываются в носоглотку. В связи с этим простуда часто приводит к ушным инфекциям.

Ротоглотка - это проход как для воздуха, так и для пищи. Ротоглотка окаймлена сверху носоглоткой, а спереди ротовой полостью. Зев - это отверстие на стыке ротовой полости и ротоглотки. Когда носоглотка становится ротоглоткой, эпителий изменяется с псевдостратифицированного мерцательного столбчатого эпителия на многослойный плоский эпителий. Ротоглотка содержит два различных набора миндалин: небные и язычные миндалины.Нёбная миндалина - одна из пары структур, расположенных латерально в ротоглотке в области зева. Лингвальная миндалина расположена у основания языка. Подобно глоточной миндалине, небные и язычные миндалины состоят из лимфоидной ткани и улавливают и уничтожают патогены, попадающие в организм через ротовую или носовую полости.

Гортань находится ниже ротоглотки и позади гортани. Он продолжает путь проглоченного материала и воздуха до его нижнего конца, где пищеварительная и дыхательная системы расходятся.Многослойный плоский эпителий ротоглотки переходит в гортань. Спереди гортань открывается в гортань, а сзади - в пищевод.

Гортань

Гортань представляет собой хрящевую структуру, расположенную ниже гортани, которая соединяет глотку с трахеей и помогает регулировать объем воздуха, входящего и выходящего из легких (рис. 22.1.6). Структура гортани образована несколькими кусочками хряща.Три крупных хряща - щитовидный хрящ (передний), надгортанник (верхний) и перстневидный хрящ (нижний) - образуют основную структуру гортани. Щитовидный хрящ - самый большой кусок хряща, из которого состоит гортань. Щитовидный хрящ состоит из выступа гортани или «кадыка», который обычно более заметен у мужчин. Толстый перстневидный хрящ образует кольцо с широкой задней областью и более тонкой передней областью. Три парных хряща меньшего размера - черпаловидный, роговой и клиновидный - прикрепляются к надгортаннику, голосовым связкам и мышцам, которые помогают двигать голосовые связки для воспроизведения речи.

Рисунок 22.1.6 - Гортань: Гортань простирается от гортани и подъязычной кости до трахеи.

Надгортанник , прикрепленный к щитовидному хрящу, представляет собой очень гибкий кусок эластичного хряща, закрывающий отверстие трахеи (см. Рисунок 22.1.3). В «закрытом» положении незакрепленный конец надгортанника упирается в голосовую щель.Голосовая щель состоит из вестибулярных складок, настоящих голосовых связок и пространства между этими складками (рис. 22.1.7). Вестибулярная складка , или ложная голосовая связка, является одним из пары складчатых участков слизистой оболочки. Настоящая голосовая связка - это одна из белых перепончатых складок, прикрепленных мышцами к щитовидной железе и черпаловидным хрящам гортани на их внешних краях. Внутренние края настоящих голосовых связок свободны, что позволяет производить звук при колебаниях. Размер перепончатых складок настоящих голосовых связок различается у разных людей, что позволяет воспроизводить голоса с разным диапазоном высоты тона.Складки у самцов, как правило, больше, чем у самок, что создает более глубокий голос. Акт глотания заставляет глотку и гортань подниматься вверх, позволяя глотке расширяться, а надгортанник опускается вниз, закрывая отверстие для трахеи. Эти движения увеличивают площадь прохождения пищи, предотвращая попадание пищи и напитков в трахею.

Рисунок 22.1.7 - Голосовые связки: Истинные голосовые связки и вестибулярные складки гортани просматриваются снизу от гортани.

Продолжая гортань, верхняя часть гортани выстлана многослойным плоским эпителием, переходящим в псевдостратифицированный мерцательный столбчатый эпителий, содержащий бокаловидные клетки. Подобно носовой полости и носоглотке, этот специализированный эпителий вырабатывает слизь для улавливания мусора и патогенов, когда они попадают в трахею. Реснички отбивают слизь вверх по направлению к гортани, где ее можно проглотить по пищеводу.

Трахея

Трахея (дыхательное горло) простирается от гортани к легким (Рисунок 22.1.8 а ). Трахея образована из 16-20 уложенных друг на друга С-образных кусочков гиалинового хряща, соединенных плотной соединительной тканью. Трахеальная мышца и эластичная соединительная ткань вместе образуют фиброэластичную мембрану , гибкую мембрану, которая закрывает заднюю поверхность трахеи, соединяя С-образные хрящи. Фиброэластичная мембрана позволяет трахее слегка растягиваться и расширяться во время вдоха и выдоха, тогда как хрящевые кольца обеспечивают структурную поддержку и предотвращают схлопывание трахеи.Кроме того, мышца трахеи может сокращаться, чтобы направлять воздух через трахею во время выдоха. Трахея выстлана псевдостратифицированным мерцательным столбчатым эпителием, который переходит в гортань. Пищевод сзади граничит с трахеей.

Рисунок 22.1.8 - Трахея: (a) Трахеальная трубка образована сложенными друг на друга С-образными кусочками гиалинового хряща. (b) Слой, видимый на этом поперечном срезе ткани стенки трахеи между гиалиновым хрящом и просветом трахеи, представляет собой слизистую оболочку, которая состоит из псевдостратифицированного мерцательного столбчатого эпителия, содержащего бокаловидные клетки.LM × 1220. (Микрофотография предоставлена ​​Медицинской школой Риджентс Мичиганского университета © 2012)

Бронхиальное дерево

Трахея разветвляется на правую и левую главные бронхов на киле. Эти бронхи также выстланы псевдостратифицированным мерцательным столбчатым эпителием, содержащим слизистые бокаловидные клетки (рис. 22.1.8 b ). Киль - это приподнятая структура, содержащая специализированную нервную ткань, которая вызывает сильный кашель, если присутствует инородное тело, такое как пища.Хрящевые кольца, похожие на кольца трахеи, поддерживают структуру бронхов и предотвращают их коллапс. Первичные бронхи входят в легкие в воротах, вогнутой области, где кровеносные сосуды, лимфатические сосуды и нервы также входят в легкие. Бронхи продолжают разветвляться в бронхиальное дерево. Бронхиальное дерево (или респираторное дерево) - собирательный термин, используемый для этих разветвленных бронхов. Основная функция бронхов, как и других структур проводящей зоны, заключается в обеспечении прохода воздуха для входа и выхода из каждого легкого.Кроме того, слизистая оболочка задерживает мусор и болезнетворные микроорганизмы.

А бронхиола ответвляется от третичных бронхов. Бронхиолы, которые имеют диаметр около 1 мм, продолжают ветвиться, пока не становятся крошечными конечными бронхиолами, которые приводят к структурам газообмена. В каждом легком более 1000 терминальных бронхиол. Мышечные стенки бронхиол не содержат хрящей, как в бронхах. Эта мышечная стенка может изменять размер трубки, увеличивая или уменьшая поток воздуха через трубку.

В отличие от проводящей зоны, респираторная зона включает структуры, которые непосредственно участвуют в газообмене. Дыхательная зона начинается там, где концевые бронхиолы соединяются с респираторной бронхиолой , наименьшим типом бронхиол (рис. 22.1.9), которая затем ведет к альвеолярному протоку, открывающемуся в группу альвеол.

Рисунок 22.1.9 - Дыхательная зона: Бронхиолы ведут к альвеолярным мешочкам в респираторной зоне, где происходит газообмен.

Альвеолы ​​

Альвеолярный проток представляет собой трубку, состоящую из гладких мышц и соединительной ткани, которая открывается в группу альвеол. Альвеола - один из множества маленьких мешочков, похожих на виноград, которые прикрепляются к альвеолярным протокам.

Альвеолярный мешок представляет собой группу из множества отдельных альвеол, которые отвечают за газообмен. Альвеола имеет диаметр примерно 200 мкм с эластичными стенками, которые позволяют альвеолам растягиваться во время всасывания воздуха, что значительно увеличивает площадь поверхности, доступную для газообмена. Альвеолы ​​связаны со своими соседями альвеолярными порами , которые помогают поддерживать одинаковое давление воздуха во всех альвеолах и легком (рис. 22.1.10).

Рисунок 22.1.10 - Структуры респираторной зоны: (a) Альвеола отвечает за газообмен. (b) Микрофотография показывает альвеолярные структуры в легочной ткани. LM × 178. (Микрофотография предоставлена ​​Медицинской школой Риджентс Мичиганского университета © 2012)

Альвеолярная стенка состоит из трех основных типов клеток: альвеолярных клеток I типа, альвеолярных клеток II типа и альвеолярных макрофагов.Альвеолярная клетка типа I представляет собой плоскоклеточную эпителиальную клетку альвеол, которые составляют до 97 процентов площади альвеолярной поверхности. Эти ячейки имеют толщину около 25 нм и очень проницаемы для газов. Альвеолярная клетка типа II вкрапленна между клетками типа I и секретирует легочное сурфактант , вещество, состоящее из фосфолипидов и белков, которое снижает поверхностное натяжение альвеол. Вокруг альвеолярной стенки перемещается альвеолярный макрофаг , фагоцитарная клетка иммунной системы, которая удаляет мусор и патогены, достигшие альвеол.

Простой плоский эпителий, образованный альвеолярными клетками I типа, прикреплен к тонкой эластичной базальной мембране. Этот эпителий очень тонкий и граничит с эндотелиальной мембраной капилляров. Взятые вместе, альвеолы ​​и капиллярные мембраны образуют дыхательную мембрану толщиной примерно 0,5 мм. Дыхательная мембрана позволяет газам проходить через простую диффузию, позволяя кислороду поглощаться кровью для транспортировки и выделять CO 2 в воздух альвеол.

Заболевания… Дыхательной системы: Астма

Астма - распространенное заболевание, поражающее легкие как у взрослых, так и у детей. Приблизительно 8,2 процента взрослых (18,7 миллиона) и 9,4 процента детей (7 миллионов) в Соединенных Штатах страдают астмой. Кроме того, астма - самая частая причина госпитализации детей.

Астма - хроническое заболевание, характеризующееся воспалением и отеком дыхательных путей, а также бронхоспазмами (то есть сужением бронхиол), которые могут препятствовать попаданию воздуха в легкие.Кроме того, может происходить чрезмерная секреция слизи, которая дополнительно способствует закупорке дыхательных путей (рисунок 22.1.11). Клетки иммунной системы, такие как эозинофилы и мононуклеарные клетки, также могут участвовать в инфильтрации стенок бронхов и бронхиол.

Бронхоспазмы возникают периодически и приводят к «приступу астмы». Приступ может быть спровоцирован факторами окружающей среды, такими как пыль, пыльца, шерсть домашних животных или перхоть, перемены погоды, плесень, табачный дым и респираторные инфекции, или физическими упражнениями и стрессом.

Рисунок 22.1.11 - Нормальные ткани и ткани при бронхиальной астме: (a) Нормальная легочная ткань не имеет характеристик легочной ткани во время (b) приступа астмы, который включает утолщение слизистой оболочки, повышенное содержание слизистых бокаловидных клеток и инфильтраты эозинофилов .

Симптомы приступа астмы включают кашель, одышку, хрипы и стеснение в груди. Симптомы тяжелого приступа астмы, требующего немедленной медицинской помощи, включают затрудненное дыхание, которое приводит к посинению (синюшности) губ или лица, замешательству, сонливости, учащенному пульсу, потоотделению и сильному беспокойству.Серьезность состояния, частота приступов и выявленные триггеры влияют на тип лекарства, которое может потребоваться человеку. Для людей с более тяжелой астмой используются более длительные методы лечения. Краткосрочные, быстродействующие препараты, которые используются для лечения приступа астмы, обычно вводятся через ингалятор. Маленьким детям или лицам, испытывающим трудности с использованием ингалятора, лекарства от астмы можно вводить через небулайзер.

Во многих случаях основная причина состояния неизвестна.Однако недавние исследования показали, что определенные вирусы, такие как риновирус С человека (HRVC) и бактерии Mycoplasma pneumoniae и Chlamydia pneumoniae , зараженные в младенчестве или раннем детстве, могут способствовать развитию многих случаев астмы. .

Внешний веб-сайт

Посетите этот сайт, чтобы узнать больше о том, что происходит во время приступа астмы. Какие три изменения происходят в дыхательных путях во время приступа астмы?

Дыхательная система

| Интерактивное руководство по анатомии

Нажмите, чтобы просмотреть большое изображение

Продолжение сверху... действуют как функциональные единицы дыхательной системы, передавая кислород в тело и углекислый газ из тела. Наконец, дыхательные мышцы, включая диафрагму и межреберные мышцы, работают вместе, чтобы действовать как насос, выталкивая воздух в легкие и из них во время дыхания.

Анатомия дыхательной системы

Нос и носовая полость

Нос и полость носа образуют главное внешнее отверстие для дыхательной системы и являются первой частью дыхательных путей тела - дыхательными путями, через которые движется воздух. Нос - это структура лица, состоящая из хрящей, костей, мышц и кожи, которая поддерживает и защищает переднюю часть носовой полости. Носовая полость - это полое пространство внутри носа и черепа, , которое выстлано волосками и слизистой оболочкой. Функция носовой полости - нагревать, увлажнять и фильтровать воздух, поступающий в организм, прежде чем он достигнет легких. Волосы и слизь, выстилающие носовую полость, помогают задерживать пыль, плесень, пыльцу и другие загрязнения окружающей среды до того, как они достигнут внутренних частей тела.Воздух, выходящий из тела через нос, возвращает влагу и тепло в носовую полость, а затем выдыхается в окружающую среду.

Устье

Рот, также известный как полость рта , является вторичным наружным отверстием для дыхательных путей. Обычно нормальное дыхание происходит через носовую полость, но полость рта может использоваться для дополнения или замены функций носовой полости, когда это необходимо. Поскольку путь воздуха, поступающего в тело изо рта, короче, чем путь воздуха, поступающего из носа, рот не согревает и не увлажняет воздух, поступающий в легкие, а нос выполняет эту функцию.Во рту также отсутствуют волосы и липкая слизь, которые фильтруют воздух, проходящий через носовую полость. Одно из преимуществ дыхания через рот заключается в том, что его меньшее расстояние и больший диаметр позволяют большему количеству воздуха быстро проникать в тело.

Глотка

Глотка, также известная как горло, представляет собой мышечную воронку, которая простирается от заднего конца носовой полости до верхнего конца пищевода и гортани. Глотка делится на 3 области: носоглотку, ротоглотку и гортань.Носоглотка - это верхняя область глотки, расположенная в задней части носовой полости. Вдыхаемый воздух из носовой полости попадает в носоглотку и спускается через ротоглотку, расположенную в задней части ротовой полости. Воздух, вдыхаемый через ротовую полость, попадает в глотку на уровне ротоглотки . Затем вдыхаемый воздух опускается в гортань , , откуда направляется надгортанником в отверстие гортани. надгортанник представляет собой лоскут из эластичного хряща, который действует как переключатель между трахеей и пищеводом.Поскольку глотка также используется для проглатывания пищи, надгортанник обеспечивает попадание воздуха в трахею, закрывая отверстие в пищеводе. В процессе глотания надгортанник перемещается, чтобы покрыть трахею, чтобы пища попала в пищевод и предотвратить удушье.

Гортань

Гортань , также известная как голосовой ящик, представляет собой короткий отрезок дыхательного пути, соединяющий гортань и трахею. Гортань расположена в передней части шеи, чуть ниже подъязычной кости и выше трахеи.Несколько структур хряща составляют гортань и придают ей ее структуру. Надгортанник является одним из хрящевых участков гортани и служит прикрытием гортани во время глотания. Ниже надгортанника находится щитовидный хрящ , который часто называют адамово яблоко, поскольку он чаще всего увеличивается и виден у взрослых мужчин. Щитовидная железа держит открытым передний конец гортани и защищает голосовые связки. Ниже щитовидного хряща находится перстневидный хрящ в форме кольца, который держит гортань открытой и поддерживает ее задний конец.Помимо хряща, гортань содержит особые структуры, известные как голосовые связки, которые позволяют телу воспроизводить звуки речи и пения. Голосовые складки - это складки слизистой оболочки, которые вибрируют, издавая голосовые звуки. Напряжение и скорость вибрации голосовых связок можно изменить, чтобы изменить высоту звука, которую они производят.

Трахея

Трахея, или трахея, представляет собой трубку длиной 5 дюймов, состоящую из С-образных колец гиалинового хряща, выстланных псевдостратифицированным мерцательным столбчатым эпителием.Трахея соединяет гортань с бронхами и позволяет воздуху проходить через шею в грудную клетку. Кольца хряща, составляющие трахею, позволяют ей постоянно оставаться открытой для воздуха. Открытый конец хрящевых колец обращен кзади к пищеводу, позволяя пищеводу расширяться в пространство, занимаемое трахеей, для размещения масс пищи, движущихся по пищеводу.

Основная функция трахеи - обеспечивать свободный проход воздуха для входа и выхода воздуха из легких.Кроме того, эпителий, выстилающий трахею, вырабатывает слизь, которая улавливает пыль и другие загрязнения и не дает ей попасть в легкие. Реснички на поверхности эпителиальных клеток перемещают слизь вверх по направлению к глотке, где она может проглатываться и перевариваться в желудочно-кишечном тракте.

Бронхи и бронхиолы

На нижнем конце трахеи дыхательные пути разделяются на левую и правую ветви, известные как главные бронхи. Левый и правый бронхи входят в каждое легкое, а затем разветвляются на более мелкие вторичные бронхи.Вторичные бронхи переносят воздух в доли легких - 2 в левом и 3 в правом легком. Вторичные бронхи, в свою очередь, разделяются на множество более мелких третичных бронхов в каждой доле. третичных бронхов разделены на множество более мелких бронхиол, которые распространяются по легким. Каждая бронхиола далее разделяется на множество более мелких ветвей диаметром менее миллиметра, называемых терминальными бронхиолами. Наконец, миллионы крошечных конечных бронхиол проводят воздух к альвеолам легких.

Когда дыхательные пути разделяются на древовидные ветви бронхов и бронхиол, структура стенок дыхательных путей начинает изменяться. Первичные бронхи содержат множество хрящевых колец С-образной формы, которые прочно удерживают дыхательные пути открытыми и придают бронхам форму поперечного сечения, подобную сплющенному кругу или букве D. По мере того, как бронхи разветвляются на вторичные и третичные бронхи, хрящ становится более широким. в стенках обнаруживается больше гладких мышц и белка эластина. Бронхиолы отличаются от строения бронхов тем, что совсем не содержат хрящей.Наличие гладких мышц и эластина позволяет более мелким бронхам и бронхиолам быть более гибкими и сократительными.

Основная функция бронхов и бронхиол - переносить воздух из трахеи в легкие. Гладкая мышечная ткань в их стенках помогает регулировать поток воздуха в легкие. Когда телу требуется больший объем воздуха, например, во время упражнений, гладкие мышцы расслабляются, расширяя бронхи и бронхиолы. Расширенные дыхательные пути обеспечивают меньшее сопротивление потоку воздуха и позволяют большему количеству воздуха проходить в легкие и из них.Гладкие мышечные волокна способны сокращаться во время отдыха, чтобы предотвратить гипервентиляцию. Бронхи и бронхиолы также используют слизь и реснички своей эпителиальной выстилки для улавливания и удаления пыли и других загрязняющих веществ из легких.

Легкие

Легкие - это пара больших губчатых органов, расположенных в грудной клетке латеральнее сердца и выше диафрагмы. Каждое легкое окружено плевральной мембраной, которая дает легкому пространство для расширения, а также пространство отрицательного давления по отношению к внешней части тела.Отрицательное давление позволяет легким пассивно наполняться воздухом при расслаблении. Левое и правое легкие немного отличаются по размеру и форме из-за того, что сердце указывает на левую сторону тела. Таким образом, левое легкое немного меньше правого и состоит из 2 долей, а правое легкое - из 3 долей.

Внутренняя часть легких состоит из губчатых тканей, содержащих множество капилляров и около 30 миллионов крошечных мешочков, известных как альвеол . Альвеолы ​​- это чашевидные структуры, расположенные на конце терминальных бронхиол и окруженные капиллярами.Альвеолы ​​выстланы тонким простым плоским эпителием, который позволяет воздуху, поступающему в альвеолы, обмениваться газами с кровью, проходящей через капилляры.

Мышцы дыхания

Окружающие легкие группы мышц, способные заставлять воздух вдыхать или выдыхать из легких. Основная дыхательная мышца человеческого тела - это диафрагма, тонкий слой скелетных мышц, образующий дно грудной клетки. Когда диафрагма сжимается, она продвигается вниз на несколько дюймов в брюшную полость, расширяя пространство в грудной полости и втягивая воздух в легкие.Расслабление диафрагмы позволяет воздуху выходить из легких во время выдоха.

Между ребрами расположено множество мелких межреберных мышц , которые помогают диафрагме расширять и сжимать легкие. Эти мышцы делятся на 2 группы: внутренние межреберные мышцы и внешние межреберные мышцы. Внутренние межреберные мышцы - это более глубокий набор мышц, которые вдавливают ребра, чтобы сжать грудную полость и заставить воздух выдыхаться из легких.Наружные межреберные кости расположены над внутренними межреберями и служат для подъема ребер, увеличения объема грудной полости и обеспечения вдыхания воздуха в легкие.

Физиология дыхательной системы

Легочная вентиляция

Легочная вентиляция - это процесс перемещения воздуха в легкие и из легких для облегчения газообмена. Дыхательная система использует как систему отрицательного давления, так и сокращение мышц для обеспечения легочной вентиляции.Система отрицательного давления дыхательной системы включает создание отрицательного градиента давления между альвеолами и внешней атмосферой. Плевральная мембрана изолирует легкие и поддерживает в них давление, немного ниже атмосферного, когда легкие находятся в состоянии покоя. Это приводит к тому, что воздух следует градиенту давления и пассивно заполняет легкие в состоянии покоя. Когда легкие наполняются воздухом, давление в них повышается до тех пор, пока не станет равным атмосферному.В этот момент можно вдохнуть больше воздуха за счет сокращения диафрагмы и внешних межреберных мышц, увеличивая объем грудной клетки и снова снижая давление в легких ниже атмосферного.

Для выдоха воздуха диафрагма и внешние межреберные мышцы расслабляются, в то время как внутренние межреберные мышцы сокращаются, чтобы уменьшить объем грудной клетки и повысить давление в грудной полости. Теперь градиент давления меняется на противоположный, что приводит к выдоху воздуха до тех пор, пока давление внутри легких и снаружи тела не станет равным.В этот момент эластичная природа легких заставляет их возвращаться в исходный объем, восстанавливая отрицательный градиент давления, присутствующий во время вдоха.

Внешнее дыхание

Внешнее дыхание - это обмен газов между воздухом, заполняющим альвеолы, и кровью в капиллярах, окружающих стенки альвеол. Воздух, поступающий в легкие из атмосферы, имеет более высокое парциальное давление кислорода и более низкое парциальное давление углекислого газа, чем кровь в капиллярах.Разница в парциальных давлениях заставляет газы пассивно диффундировать в соответствии с их градиентами давления от высокого до низкого давления через простую выстилку плоского эпителия альвеол. Чистым результатом внешнего дыхания является перемещение кислорода из воздуха в кровь и перемещение углекислого газа из крови в воздух. Затем кислород может транспортироваться к тканям тела, в то время как углекислый газ выделяется в атмосферу во время выдоха.

Внутреннее дыхание

Внутреннее дыхание - это обмен газов между кровью в капиллярах и тканями тела.Капиллярная кровь имеет более высокое парциальное давление кислорода и более низкое парциальное давление углекислого газа, чем ткани, через которые она проходит. Разница в парциальных давлениях приводит к диффузии газов по градиентам их давления от высокого до низкого давления через эндотелиевую выстилку капилляров. Конечным результатом внутреннего дыхания является диффузия кислорода в ткани и диффузия углекислого газа в кровь.

Транспортировка газов

Два основных дыхательных газа, кислород и углекислый газ, переносятся через тело с кровью.Плазма крови обладает способностью переносить растворенный кислород и углекислый газ, но большинство газов, переносимых кровью, связаны с переносчиками молекул. Гемоглобин - важная транспортная молекула, обнаруженная в красных кровяных тельцах, которая переносит почти 99% кислорода в крови. Гемоглобин также может переносить небольшое количество углекислого газа из тканей обратно в легкие. Однако подавляющее большинство углекислого газа переносится в плазме в виде бикарбонат-иона. Когда парциальное давление диоксида углерода в тканях высокое, фермент карбоангидраза катализирует реакцию между диоксидом углерода и водой с образованием угольной кислоты.Угольная кислота затем диссоциирует на ион водорода и ион бикарбоната. Когда парциальное давление углекислого газа в легких низкое, реакции меняются, и углекислый газ выделяется в легкие для выдоха.

Гомеостатический контроль дыхания

В нормальных условиях покоя тело поддерживает спокойную частоту и глубину дыхания, называемую эвпноэ. Эвпноэ сохраняется до тех пор, пока потребность организма в кислороде и производстве углекислого газа не возрастет из-за больших нагрузок.Вегетативные хеморецепторы в организме контролируют парциальное давление кислорода и углекислого газа в крови и посылают сигналы в дыхательный центр ствола мозга. Затем дыхательный центр регулирует частоту и глубину дыхания, чтобы вернуть кровь к нормальному уровню парциального давления газа.

Проблемы со здоровьем, влияющие на дыхательную систему

Когда что-то нарушает нашу способность обменивать углекислый газ на кислород, это, очевидно, серьезная проблема. Многие проблемы со здоровьем могут вызывать респираторные проблемы, от аллергии и астмы до пневмонии и рака легких.Причины этих проблем столь же разнообразны - среди них инфекция (бактериальная или вирусная), воздействие окружающей среды (например, загрязнение или сигаретный дым), генетическая наследственность или сочетание факторов. Иногда начало настолько постепенное, что мы не обращаемся за медицинской помощью, пока состояние не улучшится. Иногда, как в случае с генетическим заболеванием, называемым дефицитом антитрипсина альфа-1 (A1AD), симптомы проявляются постепенно и часто недооцениваются или неправильно диагностируются. Тестирование здоровья ДНК может выявить генетический риск A1AD.

5 Функции дыхательной системы

Путем дыхания, вдоха и выдоха дыхательная система способствует обмену газов между воздухом и кровью, а также между кровью и клетками тела. Дыхательная система также помогает нам обонять и издавать звуки. Ниже приведены пять ключевых функций дыхательной системы.

1. Вдох и выдох - это легочная вентиляция - это дыхание

Дыхательная система помогает при дыхании, также называемом легочной вентиляцией.При легочной вентиляции воздух вдыхается через носовую и ротовую полости (нос и рот). Он перемещается через глотку, гортань и трахею в легкие. Затем воздух выдыхается и возвращается по тому же пути. Изменения объема и давления воздуха в легких запускают легочную вентиляцию. Во время нормального вдоха диафрагма и внешние межреберные мышцы сокращаются, а грудная клетка поднимается. По мере увеличения объема легких давление воздуха падает, и воздух врывается внутрь. Во время нормального выдоха мышцы расслабляются.Легкие становятся меньше, давление воздуха повышается, и воздух удаляется.

2. Внешнее дыхание обменивает газы между легкими и кровотоком

Внутри легких кислород обменивается на углекислый газ в результате процесса, называемого внешним дыханием. Этот респираторный процесс происходит в сотнях миллионов микроскопических мешочков, называемых альвеолами и . Кислород из вдыхаемого воздуха диффундирует из альвеол в окружающие их легочные капилляры.Он связывается с молекулами гемоглобина в красных кровяных тельцах и перекачивается через кровоток. Между тем, углекислый газ из дезоксигенированной крови диффундирует из капилляров в альвеолы ​​и выводится через выдох.

3. Внутреннее дыхание обменивает газы между кровотоком и тканями тела

Кровоток доставляет кислород к клеткам и удаляет углекислый газ через внутреннее дыхание, еще одну ключевую функцию дыхательной системы. В этом респираторном процессе красные кровяные тельца переносят кислород, поглощенный из легких, по всему телу через сосудистую сеть.Когда насыщенная кислородом кровь достигает узких капилляров, красные кровяные тельца выделяют кислород. Он проникает через стенки капилляров в ткани тела. Между тем углекислый газ диффундирует из тканей в красные кровяные тельца и плазму. Деоксигенированная кровь переносит углекислый газ обратно в легкие для высвобождения.

СТРУКТУРА ДЫХАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ, СВЯЗАННОЙ С ФУНКЦИЕЙ

Дыхательная система. 2010: 11–28.

Эндрю Дэвис, магистр, доктор философии, доктор наук

Иногда старший преподаватель физиологии и заместитель директора учебного отделения биологии, Эдинбургский университет, Эдинбург, Великобритания

Карл Мурс, бакалавр, бакалавр MB ChB FRCA

Анестезиолог-консультант, Королевская больница Эдинбурга, Эдинбург, Великобритания

2010 Elsevier Ltd.Все права защищены.

С января 2020 года компания Elsevier создала ресурсный центр COVID-19 с бесплатной информацией на английском и китайском языках о новом коронавирусе COVID-19. Ресурсный центр COVID-19 размещен на сайте публичных новостей и информации компании Elsevier Connect. Elsevier настоящим разрешает сделать все свои исследования, связанные с COVID-19, которые доступны в ресурсном центре COVID-19, включая этот исследовательский контент, немедленно доступными в PubMed Central и других финансируемых государством репозиториях, таких как база данных COVID ВОЗ с правами на неограниченное исследование, повторное использование и анализ в любой форме и любыми средствами с указанием первоисточника.Эти разрешения предоставляются Elsevier бесплатно до тех пор, пока ресурсный центр COVID-19 остается активным.

Цели главы

Изучив эту главу, вы сможете:

  • 1.

    Описывать структуры верхних дыхательных путей, которые помогают им защищать дыхательную систему от агентов окружающей среды, вызывающих заболевания легких.

  • 2.

    Различают структуру проводящих и дыхательных путей и связывают эти структуры с этиологией рестриктивного и обструктивного заболевания легких.

  • 3.

    Обозначьте структуру бронхиального дерева и то, как оно нарушается при болезни.

  • 4.

    Опишите гистологию областей легкого и свяжите ее с функцией и патологией.

  • 5.

    Объясните особенности малого круга кровообращения и легочной гипертензии.

  • 6.

    Обозначьте афферентную и эфферентную иннервацию легких.

  • 7.

    Опишите грубую структуру грудной клетки и грудных внутренних органов, то, как они вызывают дыхание и как оно нарушается пневмотораксом.

  • 8.

    Объясните эмбриологическое происхождение дыхательной системы и врожденные аномалии, которые могут возникнуть.

  • 9.

    Перечислите метаболические и недыхательные функции дыхательной системы.

Введение

Подобно тому, как каждая часть дыхательной системы выполняет свою определенную функцию, каждая часть имеет свои особые патологии.Респираторные структуры нарушаются из-за болезни, и часто повторяемый афоризм «структура связана с функцией» никогда не более применим, чем в респираторной системе при здоровье и болезни. Изучение его структуры значительно облегчает понимание того, как работает дыхательная система.

Сначала мы опишем дыхательные пути легких, а затем ткани, которые их окружают.

Верхние дыхательные пути

Шея - это часть между лицом и туловищем.Передняя часть состоит из хрящей, через которую происходит речь и дыхание; он известен как дыхательное горло.

Аристотель, Historia animolium. 4 век до н.э.

Хрящ (хрящ), описанный Аристотелем, важен для предотвращения коллапса верхних дыхательных путей, что, в свою очередь, жизненно важно для функции легких, потому что, хотя газообмен при дыхании происходит глубоко внутри легких, те части дыхательной системы за пределами грудной клетки, которые называются верхними дыхательными путями, позволяют и влияют на процесс и имеют такое клиническое значение, что их необходимо учитывать.

Структуры верхних дыхательных путей отчетливо видны на парамедиальном сагиттальном срезе головы и шеи ( ).

Парамедиальная МРТ головы и шеи. Рот закрыт, и испытуемый дышит через нос.

Рот и нос - насморк, простуда и синдром обструктивного апноэ во сне

Вряд ли кто-либо из наших читателей избежал неприятной затруднения дыхания, связанной с простудой. Основной дискомфорт при этом состоянии возникает в результате воспаления носа (ринита) и, если он более серьезен, придаточных пазух носа.Примерно в 50% случаев этот риносинусит первоначально вызывается риновирусами, в 25% - вирусами короны, а в остальных случаях - другими вирусами. Преходящее сужение сосудов слизистой оболочки (см. Ниже) сопровождается расширением сосудов, отеком и выделением слизи. При вторичной бактериальной инфекции секреты становятся вязкими, содержат гнойные клетки и бактерии и способствуют затруднению дыхания.

Риносинусит также может иметь аллергическую этиологию или идиопатический (т. Е. Внутренний, без внешней причины).Считается, что идиопатический ринит является результатом дисбаланса активности симпатических и парасимпатических нервов, обслуживающих кровеносные сосуды слизистой оболочки, и при этом типе ринита антихолинергические препараты часто облегчают симптомы.

Аллергический ринит может быть сезонным в ответ на такие аллергены, как пыльца, или многолетним, когда основной причиной является аллерген Der pl в фекалиях клеща домашней пыли Dermatophagoides pteronyssinus .

Клещ просто невидим невооруженным глазом и живет на чешуях слиняющей кожи, особенно в постельных принадлежностях человека.Аллерген этого существа также вызывает астму, но ринит, который он вызывает, демонстрирует фильтрующее действие верхних дыхательных путей, задерживая его в носу.

Гораздо более зловещим и опасным для жизни, чем ринит, является обструктивное апноэ во сне (OSA; апноэ = отсутствие дыхания ). Это не следует путать с центральным апноэ во сне, когда пациент перестает делать дыхательных усилий во время сна. При ОАС попытки пациента дышать физически затруднены анатомо-физиологическими особенностями верхних дыхательных путей.

Субъект дышит через нос, потому что губы сомкнуты, а язык прижат к нёбу. Когда вы дышите через рот - например, когда вы задуваете свечу или сосете через соломинку, - мягкое небо выгибается вверх, образуя уплотнение против гребня Пассаванта в верхней части глотки. Эта форма обструкции дыхательных путей - нормальное явление. Аналогичным образом, при нормальных обстоятельствах, у людей, находящихся в сознании, подъязычная мышца языка имеет высокий тонус покоя, и это удерживает язык вперед, не давая ему блокировать дыхательные пути.Во время сна, особенно у тех, кто страдает опасным состоянием обструктивного апноэ во сне, язык упирается в заднюю стенку глотки и затрудняет дыхание. Мышечный тонус самого глотки снижается, особенно во время быстрого сна (быстрое движение глаз), а при СОАС глотка разрушается под отрицательным давлением вдоха. Блокирование дыхательных путей языком также почти неизбежно происходит во время общей анестезии и требует немедленного внимания анестезиолога.

Большинство, но не все здоровые люди дышат через нос, если не занимаются физическими упражнениями. Сопротивление дыханию через нос примерно вдвое больше сопротивления рта и почти вдвое меньше общего сопротивления дыхательных путей. Этот недостаток компенсируется преимуществом, получаемым за счет кондиционирования и фильтрации воздуха в носу, которые нагревают, увлажняют и фильтруют воздух до того, как он вступит в контакт с чувствительными респираторными областями легких. Новорожденным детям очень трудно дышать через рот: они почти всегда дышат через нос и очень расстраиваются, когда их нос заблокирован.Их преимущественно носовое дыхание может быть связано с их способностью одновременно сосать и дышать. С другой стороны, многие виды животных, такие как кролики, могут есть и дышать одновременно, имея боковые пищевые каналы по обе стороны от гортани (см. Ниже), которые обходят дыхательные пути. У морских млекопитающих, таких как киты, воздушный и пищевой каналы полностью разделены, причем дыхательные пути заканчиваются на затылке.

У людей нос простирается от ноздрей (наружных ноздрей) до хоан (внутренних ноздрей), которые впадают в носовую часть глотки.Каждая ноздря сужается, образуя носовой клапан, и на этом уровне общая площадь поперечного сечения дыхательных путей уже (3 мм 2 ), чем где-либо еще в системе. Это сужение создает большую часть высокого сопротивления потоку воздуха в носу (см. Главу 5), и в сочетании с резким поворотом, который должен совершать вдыхаемый воздух, когда он входит в широкий (140 мм 2 ) просвет полости носа. нос, вызывает турбулентность. Стенки носовой полости представляют собой твердую кость, выступающую в дыхательные пути от боковых стенок, как носовые раковины и .Они имеют большую площадь поверхности (150 см 2 ), покрытую эректильной тканью слизистой оболочки сосудов, важной для «кондиционирования воздуха» носа. Эта ткань слизистой оболочки может значительно набухать при таких состояниях, как ринит (описанный выше), и именно здесь назальные деконгестанты, такие как оксиметазолин, агонист α-адренорецепторов на гладких мышцах сосудов, очищают заложенный нос, вызывая закупорку гладких мышц сосудов. заключить контракт.

Случай 2.1

Структура дыхательной системы: 1

Обструктивное апноэ сна

Г-ну Синклеру 50 лет.Для своего роста он довольно полноват: рост 168 см, вес 102 кг. Он также довольно много пьет и курит.

Последние 2 года миссис Синклер ночевала в другой комнате, чем мистер Синклер, из-за его очень громкого храпа и беспокойства по ночам. В последнее время Синклер в течение дня чувствует себя все более и более усталым. Некоторое время он регулярно засыпает, когда приходит с работы домой. За последний месяц или около того ему становится все труднее концентрироваться на работе, и однажды он был пойман менеджером спящим за своим столом, и ему грозят дисциплинарные взыскания.В конце концов миссис Синклер убедила своего мужа посетить своего врача.

Врач г-на Синклера направил его к специалисту по медицине сна. Врач предположил, что у него может быть синдром обструктивного апноэ во сне (СОАС). Он объяснил, что во время периодов глубокого сна дыхательные пути Синклера блокировались. Во время эпизода непроходимости сон г-на Синклера становится легче, пока препятствие не будет преодолено. Эти эпизоды обструкции и прерывания сна ответственны за дневную сонливость мистера Синклера.Врач продолжил предположение, что г-на Синклера можно лечить с помощью носового устройства постоянного положительного давления в дыхательных путях.

В этом разделе мы рассмотрим:

  • 1.

    Что вызывает обструктивное апноэ во сне?

  • 2.

    Каковы признаки, симптомы и лечение обструктивного апноэ во сне?

Нормальный физиологический отек слизистой оболочки и, как следствие, ограничение воздушного потока происходит асимметрично в течение определенного периода времени, так что один носовой ход сужен больше, чем другой.Таким образом, оба носовых прохода сужены неравномерно, с большим сужением и, следовательно, потоком воздуха, чередующимся между ноздрями в течение нескольких часов. Это колебание воздушного потока может помочь поддерживать нос при кондиционировании воздуха, позволяя одному каналу отдыхать, в то время как другой выполняет большую часть работы.

Основная функция верхних дыхательных путей - кондиционирование воздуха для вдоха. Для этого необязательно дышать через нос, а рот достаточно хорошо согревает и увлажняет вдыхаемый воздух, прежде чем он достигнет гортани.Однако рот не приспособлен для этой цели, и неприятные последствия его использования хорошо известны каждому, кто дышал ртом из-за того, что простуда заблокировала их носовые дыхательные пути.

Гортань - интубация дыхательных путей

Частой причиной случайной обструкции дыхательных путей является вдыхание пищи в трахею. Обычно, чтобы предотвратить это во время глотания, гортань, коробчатая структура на верхнем конце трахеи, приподнимается (перемещается к голове) прикрепленными к ней мышцами, и надгортанник сгибается назад, образуя очень эффективный уплотнение, как «люк» над входом в гортань.Поскольку «люк» может открываться только наружу, повышенное давление в глотке делает уплотнение надгортанника на гортани более плотным, и оно может выдерживать значительное внутреннее давление до 100 кПа.

Если эта система предотвращения попадания твердых веществ в дыхательные пути не работает, сильные кашлевые рефлексы могут быть спровоцированы нервами в слизистой оболочке гортани и трахеи.

Гортань (см.) На самом деле представляет собой довольно сложную коробку, состоящую из хрящевых пластин. Его можно закрыть, соединив две мышечные завесы, составляющие голосовых складок, поперек просвета гортани.Эффективный кашель зависит от закрытия и быстрого открытия этих «занавесок», которые в менее экстремальных обстоятельствах используются для воспроизведения и изменения звуков, из которых состоит речь. Голосовые связки могут быть сведены вместе настолько сильно, что они герметичны, чтобы противостоять самым большим попыткам дышать, которые может сделать объект. Это явно «плохо» и может произойти случайно, когда анестезиолог пытается ввести эндотрахеальную трубку в трахею пациента. Это опасное закрытие гортани называется ларингоспазмом .На рисунке показано, что анестезиолог увидит при приближении к гортани. .

Голосовые связки, которые может увидеть анестезиолог, собирающийся интубировать пациента.

Бронхоскопия

Часто бывает полезно проверить дыхательные пути ниже гортани. Сначала трахея (часть которой внегрудная), а затем внутригрудные дыхательные пути. Инструмент, используемый для этого, называется бронхоскопом и может быть жесткого типа «открытая трубка», через которую проверяются дыхательные пути, или гибкого фиброоптического инструмента ( ), который, помимо обеспечения обзора дыхательных путей изнутри через волоконно-оптическую систему, содержит каналы, через которые могут проходить различные инструменты для отбора проб и хирургические инструменты.Каждый тип бронхоскопа имеет свои преимущества, но 95% бронхоскопических процедур, проводимых в наши дни, являются фиброоптическими. Биопсийные щипцы, щетки и иглы, баллонные катетеры и лазерные волокна теперь можно пропустить через гибкие бронхоскопы для проведения процедур после первоначального осмотра даже очень маленьких внутригрудных дыхательных путей.

Бронхоскопы. Показаны как фиброоптические гибкие (A и C), так и жесткие (B и D) типы. Подавляющее большинство расследований в наши дни проводится гибким типом.Чтобы ввести жесткий бронхоскоп, голова пациента должна быть поднята и повернута, как показано.

Внутригрудные дыхательные пути

Трахея представляет собой единственную трубку, ведущую из внегрудной среды шеи, где она закрепляется на одном конце в гортани, во внутригрудную среду, содержащую легкие. Это первый из проводящих дыхательных путей, легких. Проводящие дыхательные пути, как следует из их названия, проводят воздух в дыхательные пути , , где происходит обмен газа, составляющий дыхание.Структура этих проводящих дыхательных путей отличается от структуры респираторной области, главным образом наличием хрящей и гладких мышц в их относительно толстых стенках. Этот хрящ особенно заметен в трахее, где он образует неполные кольца в форме подковы, причем два свободных конца обращены назад и закрыты слоем гладкой мускулатуры (трахеи) с прилегающим к нему пищеводом.

Дыхательные пути легких часто называют бронхиальным деревом , и слепки, в которых дыхательные пути заполнены пластиковым материалом, а затем растворенные ткани, зимой выглядят как лиственное дерево.Ветви этого «древа» могут быть представлены в схематической форме как «поколения» генеалогического древа ( ). У некоторых пациентов с бронхитом секреты иногда заполняют небольшие дыхательные пути, затвердевают и отхаркиваются в виде небольших «слепков» части этого «дерева».

Наименование дыхательных путей. Конечно, структура дыхательных путей постепенно меняется от одного типа к другому. Один конкретный тип дыхательных путей может попадать в легкие на разных расстояниях.

Трахея является первой и самой большой из примерно 23 поколений дыхательных путей.Дыхательные пути каждого поколения возникают из предыдущего посредством системы нерегулярных дихотомических ветвлений дыхательных путей. Дихотомический, потому что каждый «материнский» дыхательный путь дает начало двум «дочерним» дыхательным путям, и нерегулярный, потому что дочери, хотя и меньше матери, не обязательно одинакового размера. Именование этих поколений проиллюстрировано, из чего может быть неочевидно, что количество дыхательных путей (N) в поколении (Z) (считая одну трахею как поколение 0) составляет:

Эффект дихотомического ветвления отдельные дыхательные пути на общей площади поперечного сечения (сумма площадей поперечного сечения всех дыхательных путей на этом уровне) замечательны и показаны на .Обратите внимание, что «Общая площадь поперечного сечения» измеряется в логарифмической шкале, и поэтому это значение увеличивается намного больше, чем показано на рисунке.

Общая площадь поперечного сечения дыхательных путей человека. Общая площадь поперечного сечения на любом уровне бронхиального дерева - это сумма площадей поперечного сечения всех дыхательных путей на этом уровне.

Функциональные последствия этого увеличения значительны, потому что оно приводит к быстрому падению скорости воздуха по мере его продвижения в легкие. Этот эффект более подробно обсуждается в главе 5.Размеры некоторых дыхательных путей, составляющих бронхиальное дерево, приведены в .

Таблица 2.1

Размеры некоторых дыхательных путей трахеобронхиального дерева человека. Обратите внимание на огромное увеличение поперечного сечения и процентного общего объема за последние несколько поколений

Поколение Название Диаметр (см) Общее поперечное сечение (см 2 ) Совокупный объем (% ) Номер
0 Трахея 1.80 2,5 1,7 1
10 Маленькие бронхи 0,13 13,0 4,0 10 3
1475 9055 9075 9055 9075 7,0 10 4
18 Респираторные бронхиолы 0,05 540,0 31,0 3 × 10 5
04 8 × 10 5 100,0 3 × 10 8

По мере того, как вы углубляетесь в легкие, переходные и респираторные поколения дыхательных путей несут все больше и больше альвеол с до . альвеолярные мешки полностью состоят из них. Альвеолы ​​не похожи на грозди винограда или воздушные шары, стилистически представленные во многих учебниках, а скорее на рябые полости с отверстиями (поры Кона) между множеством соседних альвеол и с макрофагами, блуждающими по их поверхности, готовыми поглотить и переварить посторонние предметы. частицы (см. ).

Сканирующая электронная микрофотография альвеолы. А, альвеола; C 1 , C 2 , C 3 , капилляры; E - эндотелиальная клетка; Р 1 , пневмоциты I типа; P 2 пневмоцит II типа; L, пластинчатые тела.

Конструкция стенки дыхательных путей. Классификация дыхательных путей будет зависеть от характеристик структуры, показанной здесь. (А) Бронх; (B) бронхиола; (C) альвеола. Эритроциты, эритроциты; К - поры Кона; EP, эпителиальное ядро; EN, эндотелиальное ядро.

Альвеолярный макрофаг. Эти фагоцитарные клетки, образованные из моноцитов, образующихся в костном мозге, содержат ферменты, разрушающие микроорганизмы. Эти ферменты могут вызывать эмфизему у пациентов с дефицитом защитного белка α 1 -антитрипсина. М - макрофаг; С - септальный капилляр; Р 1 , пневмоцит 1 типа; AP, альвеолярная пора; БМ - базальная мембрана; Ly, лизосомы; L, липидные капли.

Свидетельством удивительной силы эволюции является то, что компьютерные модели, которые могут анализировать систему разветвления трубок, говорят нам, что углы разветвления и изменения диаметра дыхательных путей в легких человека как раз подходят для максимального увеличения альвеолярной поверхности в минимальный объем.

Сводка 1

  • • Дыхательные пути делятся на верхние над гортани и нижние на нижние.
  • • Основная функция носа - «кондиционировать» воздух с точки зрения температуры и влажности.
  • • Гортань защищает нижние дыхательные пути от посторонних предметов.
  • • Нижние дыхательные пути можно разделить сначала на проводящие, а затем на дыхательные пути.
  • • Нижние дыхательные пути образуют бронхиальное древо 23 поколений.
  • • Количество дыхательных путей увеличивается намного быстрее, чем уменьшается их диаметр.
  • • Это означает, что общая площадь поперечного сечения увеличивается очень быстро.
  • • Воздух, поступающий в легкие, замедляется почти до полной остановки.

Гистологическая структура дыхательных путей

Микроскопическая структура стенки дыхательных путей изменяется по мере того, как вы углубляетесь в легкие. Три «снимка» структуры стенки дыхательных путей показаны на но, конечно, структура постепенно меняется от поколения к поколению.

Проводящие дыхательные пути состоят из трех общих слоев, пропорции которых различаются в зависимости от типа дыхательных путей:

  • • Внутренняя поверхность слизистой оболочки состоит из мерцательного эпителия и подлежащих секретирующих слизь бокаловидных клеток.Активность ресничек и секреция глоблетных клеток составляют мукоцилиарный эскалатор (см. «Кондиционирование воздуха» ниже), который важен для удаления вдыхаемых частиц из легких.
  • • Снаружи слизистой оболочки находится слой гладких мышц , в котором волокна находятся в непрерывных пучках. Эта гладкая мышца находится в уменьшающемся количестве от самых крупных дыхательных путей до входов в альвеолы.
  • • Внешний слой состоит из соединительной ткани , которая в больших бронхах содержит поддерживающий хрящ.Когда дыхательные пути проникают в легкие, они сначала теряют хрящевую поддержку, и гладкие мышцы занимают больший процент стенки дыхательных путей. Затем мерцательный эпителий приобретает плоскоклеточный тип, в конечном итоге образуя респираторную область легкого.

Бронхит и индекс Рейда

Схема, представляющая структуру бронхов, проиллюстрированная и описанная выше, модифицирована при хроническом бронхите таким образом, чтобы обеспечить гистопатологический количественный диагноз заболевания.Индекс Рейда позволяет измерить долю бронхиальных желез в общей толщине стенки ( ). В нормальных легких слизистые железы занимают менее 40% общей толщины стенки. При хроническом бронхите эта пропорция изменяется из-за гиперплазии желез. Характерной чертой хронического бронхита является увеличение продукции этих желез.

Индекс Рейда. Процент толщины бронхиальной стенки, занятой тканью железы, известен как индекс Рейда и используется как показатель хронического бронхита.

Дыхательная область

Дыхательная область легких демонстрирует прекрасную степень адаптации. Они выполняют функции дыхательной поверхности, выдерживая воздействие загрязненной атмосферы и механические травмы, связанные с растяжением и последующим расслаблением примерно 12 раз в минуту в течение всей вашей жизни в результате дыхательных движений.

Одной из характеристик респираторной поверхности любого животного является то, что она должна быть тонкой, обеспечивая минимальное разделение между внешней средой (воздухом или водой) и кровью.Это прекрасно демонстрируется в легких, которые являются единственным местом в нашем теле, где кровеносные капилляры вступают в прямой контакт с окружающим воздухом в результате слияния эпителиальных клеток типа I и (которые составляют около 95% всего организма). выстилка дыхательной зоны;) с эндотелием легочных капилляров. Это сплавление приводит к ультратонкому слою, идеально подходящему для диффузии газа, но не очень хорошему для поддержки. Эволюция привела к тому, что это истончение происходит только на одной стороне легочных капилляров, тогда как клетки на другой стороне остаются отдельными и более прочными, поддерживая капилляр на своем месте ( ).

Альвеолярно-капиллярная мембрана. На этой электронной микрофотографии показано, как альвеолярные и капиллярные клетки на одной стороне альвеолярной перегородки сливаются, образуя ультратонкий слой, который создает небольшой барьер для диффузии. Другая сторона перегородки толще и обеспечивает физическую поддержку. RBC, красные кровяные тельца.

Соединения между эндотелиальными клетками капилляров являются «неплотными» и обеспечивают легкий поток воды и растворенных веществ между плазмой и межклеточным пространством.Однако соединения между эпителиальными клетками являются достаточно «плотными», чтобы предотвратить попадание больших молекул, таких как белок, в альвеолы, что может привести к отеку легких. Макрофаги могут легко протолкнуться через эпителиальные соединения, чтобы выполнять свою деятельность по очистке воздушной части альвеол.

Округлые клетки типа II , гораздо менее многочисленные, чем тип I и обнаруживаемые на стыках альвеолярных перегородок, являются стволовыми клетками, из которых формируются эпителиальные клетки типа II.Они также важны для образования сурфактанта в легких (см. Главу 3).

Кровеносные сосуды

Легочное кровообращение оказывает только шестую часть сопротивления кровотоку, которое оказывает большой круг кровообращения. Таким образом, это система низкого давления , и это отражается на тонких стенках ее артерий. Эти артерии проходят по дыхательным путям через легкие в соединительнотканных оболочках. Легочные артериолы также сильно отличаются от системных артериол, поскольку в их стенках очень мало гладких мышц.Это отсутствие гладкой мускулатуры в артериолах и, конечно же, в капиллярах и венулах, побуждает многих ученых рассматривать микроциркуляцию легких в целом, а не рассматривать капилляры как частный случай, которые извиваются вдоль нескольких альвеолярных стенок, один за другим. другой, не доходя до венул. Венулы соединяются, образуя вены, которые, в отличие от артерий, не проходят по дыхательным путям, а проходят свой собственный путь вдоль перегородок, разделяющих сегменты легкого. Дыхательные пути и легочные кровеносные сосуды вниз до конечных бронхиол получают питание от бронхиального кровообращения , которое, как часть большого круга кровообращения, отличается от легочного кровообращения легких.Часть бронхиального кровообращения возвращается в системную венозную систему обычным образом, но часть стекает в легочные вены, «загрязняя» их насыщенную кислородом кровь деоксигенированной кровью. Эта ситуация представляет собой «шунт » (см. Главу 7, стр. 97, главу 7, стр. 97).

Легочная гипертензия

Гипертония (высокое кровяное давление) может возникать как в малом круге кровообращения, так и в большом круге кровообращения. Среднее артериальное давление в легких обычно составляет около 15 мм рт. Ст. .Это означает, что ограниченная гладкая мускулатура легочной системы обычно вполне достаточна для контроля кровотока. Легочная гипертензия может возникать по внелегочным причинам, таким как митральный стеноз или левожелудочковая недостаточность, которые мешают сердцу откачивать кровь, возвращающуюся из легких. Врожденные дефекты, которые позволяют крови проходить из левой (находящейся под высоким давлением) стороны сердца в малый круг кровообращения, также вызывают легочную гипертензию.

Наиболее частой причиной легочной гипертензии являются изменения самих легочных сосудов.Они могут блокироваться эмболами, циркулирующим жиром, околоплодными водами или раковыми клетками. Они могут быть уничтожены разрушением структуры капиллярных лож из-за эмфиземы или спровоцированы сокращением гладкой мускулатуры в их стенках из-за низкого давления кислорода, вызванного большой высотой или такими заболеваниями, как бронхит и эмфизема.

Клинические признаки легочной гипертензии в основном являются результатом повышенного давления, вызывающего отек в легком и создающего перекачивающую нагрузку на правое сердце, с которой оно еще не успело справиться.Пациент жалуется на боли в груди, одышку и утомляемость. Тоны сердца изменены, и ЭКГ демонстрирует гипертрофию правого желудочка.

Лимфатические сосуды

Периваскулярные пространства альвеолярной стенки дренируются лимфатическими сосудами. Лимфатическая система легких начинается с крошечных слепых сосудов чуть выше альвеол. Они соединяются, образуя лимфатические сосуды, близкие к кровеносным сосудам и дыхательным путям. Они являются важным элементом контроля жидкостного баланса в легких и могут содержать значительное количество лимфы, особенно во время отека легких, когда они создают характерную «тень бабочки» на рентгеновском снимке грудной клетки ( ).

Рентгеновский снимок «тени бабочки» при отеке легких.

Как и в других тканях, лимфатическая система играет ключевую роль в иммунной защите легких. Эти реакции больше рассматриваются в учебнике иммунологии, но в общих чертах их можно классифицировать как:

  • • гиперчувствительность немедленного типа
  • • антителозависимая цитотоксичность
  • • иммунные комплексные реакции
  • • клеточно-опосредованные иммунные реакции.

Многие иммунные расстройства имеют характеристики астмы, тогда как те, которые вызывают интерстициальное заболевание легких, характеризуются ограничительными паттернами (см. Главу 4).

Нервы

Иннервация дыхательных путей легких отделена от того, что вызывает дыхание (см. Ниже), и состоит из афферентной и эфферентной частей. Наиболее сильные эфферентные (двигательные) эффекты оказываются на бронхомоторный тонус. В этом случае наибольшее значение имеет парасимпатический эфферент , который поступает в гладкие мышцы бронхов через преганглионарные волокна, которые проходят через яремные и затем узловые ганглии блуждающих нервов. Поскольку это парасимпатический отток, волокна синапса в ганглиях на бронхах перед отправкой коротких постганглионарных волокон к гладкой мускулатуре бронхов, где они высвобождают ацетилхолин, вызывая сужение бронхов ( ).

Иннервация диафрагмы, межреберных мышц и легких. Показаны эфферентные (двигательные) системы. Афферентная (сенсорная) система находится в основном в блуждающих нервах.

Симпатическая нервная система , которая представлена ​​анатомически, еще не доказала свою функциональную значимость. Система NANC (неадренергическая нехолинергическая), которая работает в блуждающем нерве, выделяет различные вещества, которые сокращают и расслабляют гладкие мышцы бронхов, в зависимости от обстоятельств.

Афферентные нервы от рецепторов около альвеол (J-рецепторы), в гладких мышцах дыхательных путей (рецепторы растяжения) и свободные нервные окончания между эпителиальными клетками дыхательных путей (быстро адаптирующиеся, раздражающие, рецепторы) передают информацию о ощущениях и сенсорных рефлексах от легкие в мозг, где он влияет на характер дыхания (см. главу 11) и бронхомоторный тонус.

Легочное кровообращение иннервируется симпатическими и парасимпатическими нервами, но, в отличие от ситуации в дыхательных путях, симпатическое питание имеет большее функциональное значение, чем парасимпатическое, и даже в этом случае оно оказывает значительное влияние только в условиях, требующих `` борьбы или бегства ''. '.

Ограниченное значение всех этих нервных систем демонстрируется успехом трансплантированных легких, которые фактически денервированы!

Резюме 2

  • • Проводящие дыхательные пути имеют относительно толстые стенки слизистой оболочки, гладких мышц и хрящей.
  • • Слизистая оболочка покрыта ресничками и образует «эскалатор», по которому пыль из легких попадает в рот.
  • • Дыхательные пути образуют типичную респираторную поверхность, тонкую, влажную и сосудистую.
  • • Кровеносные сосуды, нервы и лимфатические сосуды проходят параллельно дыхательным путям.
  • • Бронхиальное кровообращение питает ткани легких.
  • • Малый круг кровообращения участвует в газообмене.
  • • Малый круг кровообращения - это система низкого давления.
  • • Парасимпатические нервы являются наиболее важными в функциональном отношении, вызывая сокращение гладких мышц дыхательных путей.

Общая структура дыхательной системы

Как и в случае с другими органами, общее название функциональной ткани легких - паренхима . Подавляющее большинство объема того, что мы видим как легкие, когда грудная клетка открыта, на самом деле представляет собой альвеолярную ткань, окружающую воздушное пространство (см.).Эти воздушные пространства делают легкие настолько невещественными и легкими, что они являются единственным органом, который плавает в воде, отсюда и среднеанглийское название легких: lights .

Каждое легкое анатомически разделено на долей , состоящих из сегментов , которые подразделяются на долей ( ).

Анатомия легких. Каждое легкое разделено на доли, состоящие из сегментов, разделенных на доли фиброзной тканью.

Легкие расположены по обе стороны от средостения , которое включает трахею, сердце, основные кровеносные сосуды, нервы и пищевод.Трахея делится на правый и левый главные бронхи в области киля , которая находится рядом с дугой аорты и разделением легочной артерии на ее левую и правую ветви. Главные бронхи, легочные артерии и вены проникают в каждое легкое на уровне хила . Доли легких покрыты, за исключением их «корней» на медиальной поверхности, тонким слоем ткани, называемым висцеральной плеврой . Средостение и грудная стенка выстланы париетальной плеврой .Это помогает некоторым студентам визуализировать расположение плевры, представляя пластиковый пакет, полный легких, внутри второго пластикового пакета, причем два пакета представляют собой висцеральную и париетальную плевры соответственно ( ).

Схема плевры. Важно помнить, что между плеврами нет настоящего «пространства», а всего лишь несколько миллилитров скользкой жидкости.

Плевры выделяют несколько миллилитров вязкой жидкости, которая смазывает их, когда они трутся друг о друга во время дыхания, эта жидкость составляет «пространство» между плеврами, но важно помнить, что это крошечное пространство жидкое , а не воздух заполненный.У большинства животных есть плевральная полость, хотя она и не обязательна для жизни. Говорят, что у слонов его нет, и хирурги иногда прикрепляют легкие к грудной стенке у пациентов с разрывом легких, тем самым стирая пространство.

Плеврит

Воспаление плевры называется плевритом и может быть «сухим», когда нет заметного выпота, или связано с выпотом, который может иметь различный состав. Боль при сухом плеврите возникает из-за того, что сырые плюры перемещаются друг по другу, и пациент жалуется на резкую локализованную боль, связанную с вдохом или кашлем.Иногда сухой плеврит сопровождает пневмонию или карциному. Вытекание жидкости в плевральную полость является результатом различных условий и может иметь достаточный объем для коллапса легких. Если эти выделения содержат мало белка, их называют транссудатами; если они содержат много белка, их называют экссудатами.

Диафрагма и грудная клетка

Основание примерно цилиндрической емкости, которая является грудной клеткой, образовано диафрагмой . Это мышечный лист, окружающий большое центральное сухожилие ( ).

Диафрагма в корональном сечении. Этот рисунок показывает, насколько далеко в грудной клетке выпячивается диафрагма. Это позволяет ему действовать как поршень в шприце, поскольку его мышечные волокна укорачиваются под действием двусторонних диафрагмальных нервов.

Диафрагма расположена удивительно высоко в грудной клетке, центральное сухожилие находится примерно на уровне восьмого грудного позвонка. Мышечные волокна, прикрепленные к сухожилию, спускаются наискось и берут начало от мечевидного отростка (см. Выше), нижних краев грудной клетки и верхних поясничных позвонков.Иннервация диафрагмы осуществляется правым и левым диафрагмальным нервом , каждый из которых обслуживает свою половину диафрагмы. Диафрагмальные нервы берут начало от сегментов C3 – C5 шейного отдела спинного мозга («C3, 4 и 5 поддерживают диафрагму»), причем основной вклад вносит C4. Оба нерва проходят через грудную клетку, контактируя со средостением, проникают в диафрагму и иннервируют ее с нижней ее поверхности (см.).

Стенки грудной клетки состоят из грудной клетки ( ), которая состоит из грудины, спереди, с которой ребра 1–6 соединяются под углом около 45 ° реберными хрящами.В позвоночнике ребра соединяются реберно-позвоночными суставами, которые могут включать более одного позвонка. Ребра 7–10 соединены реберным хрящом с ребрами выше, а ребра 11 и 12 свободно «плавают» на их переднем конце.

Случай 2.1

Структура дыхательной системы: 2

Причины OSA

Для того, чтобы поток газа изо рта в альвеолы ​​проходил эффективно, дыхательные пути, составляющие дыхательную систему, должны быть открытые и патентные.Трахея и более крупные дыхательные пути открыты частичными хрящевыми кольцами внутри их стенок. Более мелкие дыхательные пути и альвеолы ​​открыты за счет напряжения окружающей их легочной ткани. Дыхательные пути над гортани открываются за счет действий мышц, расширяющих дыхательные пути, включая подъязычный язычок и небно-глоточную мышцу. Если бы не действие этих мышц, верхние дыхательные пути разрушились бы, особенно в положении лежа на спине. Во время сна тонус скелетных мышц по всему телу снижается, и это в равной степени относится к мышцам, которые поддерживают проходимость верхних дыхательных путей.Поэтому сужение верхних дыхательных путей во время сна является нормальным явлением.

У пациентов с ОАС сужение дыхательных путей более выражено, чем обычно, и приводит к периодам обструкции дыхательных путей. Это происходит по ряду причин, но самая важная из них - ожирение. Считается, что у пациентов с ожирением давление, оказываемое жиром на шее, приводит к разрушению дыхательных путей. Когда тонус подбородочно-язычного и небно-глоточного суставов снижается, например, во время сна, это может привести к обструкции дыхательных путей.

Дыхательные пути могут оставаться заблокированными всего несколько секунд или может пройти больше минуты, прежде чем пациент сделает следующий вдох. В это время у пациента может развиться гипоксия, и он начнет прилагать энергичные усилия, чтобы попытаться дышать, преодолевая закупорку дыхательных путей. Кроме того, он будет все больше просыпаться от сна. В конце концов, его мышцы, расширяющие дыхательные пути, восстанавливаются в тонусе, и обструкция дыхательных путей уменьшается. (Пациенты обычно не просыпаются.) После снятия обструкции возобновляется вентиляция и сон пациента углубляется.Это приводит к снижению тонуса мышц, расширяющих дыхательные пути, и цикл начинает повторяться.

Хотя ожирение, вероятно, является наиболее важным фактором, приводящим к ОАС, существуют и другие предрасполагающие факторы. К ним относятся анатомические изменения, предрасполагающие к сужению дыхательных путей, такие как увеличенные миндалины, опухоли дыхательных путей и аномалии нижней челюсти. Седативные препараты, в том числе алкоголь, также могут предрасполагать к апноэ во сне, вероятно, из-за нарушения режима сна и снижения мышечного тонуса.Небольшое количество случаев СОАС можно объяснить нарушениями нервно-мышечной функции.

Грудная клетка. Эта «клетка» намного более гибкая, чем иногда предполагают подготовленные образцы или модели. Между ребрами тянутся межреберные мышцы.

Между ребрами расположены три слоя межреберных мышц :

  • 1.

    Наружные межреберные мышцы, идущие вперед и вниз

  • 2.

    Внутренние межреберные мышцы, перпендикулярны наружу, следовательно, идет вниз и кзади

  • 3.

    Внутренние межреберные волокна, волокна которых проходят в том же направлении, что и внутренние.

Эти мышцы иннервируются межреберными нервами от передних первичных ветвей сегментов T1 – T11 спинного мозга.

Многие мышцы, которые не играют основной роли в дыхании, берут свое начало в грудной клетке. Например, они двигают головой, шеей и верхними конечностями. Эти мышцы могут быть задействованы для облегчения дыхания и поэтому называются вспомогательными дыхательными мышцами .Большинство этих мышц помогают вдоху, и только сгибатели позвоночника и мышцы передней брюшной стенки помогают выдоху. Тем не менее, из-за механического преимущества дополнительных выдыхательных мышц над инспираторными мышцами, мы можем выдыхать сильнее, чем можем вдохнуть.

Как осуществляется дыхание

Любой, кто набирал жидкость шприцем, продемонстрировал, как имеет место вдохновение. Прежде чем мы углубимся в детали того, как эти два процесса похожи, нам необходимо установить два очень важных факта:

  • 1.

    В легких нет мышц, которые участвуют в дыхании: небольшое количество мышц, которые они содержат, контролирует диаметр дыхательных путей.

  • 2.

    Воздух будет течь только из области высокого давления в область низкого давления. На вдохе давление в эластичных альвеолах снижается за счет их растяжения за счет уменьшения давления вокруг них за счет расширения грудной клетки. Таким образом, воздух всасывается в легкие. Во время выдоха давление в легких увеличивается за счет уменьшения размера грудной клетки, тем самым сжимая газ в легких.

Снижение давления вокруг легких, вызывающее вдох, в основном является результатом активности диафрагмальных нервов, заставляющих диафрагму сжиматься и опускаться в грудной клетке, как поршень в шприце. Это втягивает воздух в грудь. При спокойном дыхании вдох - это единственная активная часть дыхания; выдох в значительной степени пассивен и является результатом упругой отдачи легких, втягивающей их и диафрагму обратно в положение покоя - что-то вроде сдувающегося воздушного шара, когда его шейка отпускается.

Центральное сухожилие диафрагмы перемещается на 1-2 см при дыхании в состоянии покоя, но может перемещаться примерно на 10 см при энергичном дыхании. Движение диафрагмы обычно составляет около 75% объема дыхания, но не является существенным для жизни: если диафрагма парализована, другие дыхательные мышцы могут в значительной степени действовать. При спокойном дыхании только некоторые (и не всегда одни и те же) волокна диафрагмальных мышц сокращаются с каждым вдохом. Это может объяснить, почему мы редко страдаем усталостью диафрагмы.

Если мы уподобим диафрагму поршню шприца, ребра можно уподобить его стенкам. Однако действие межреберных мышц на ребра (в основном со второго по десятое) может изменить диаметр грудной клетки и, таким образом, активно втягивать воздух в легкие и выводить его из легких. Во многом это связано с тем, что ребра расположены под углом, отклоняющимся от горизонтали, и их можно поднимать и опускать (см.).

Наружные межреберные мышцы при вдохе вызывают движения двух типов:

  • 1.

    «Ручка насоса» - движения, при которых передний конец каждого ребра приподнят, как в старинном водяном насосе.

  • 2.

    Движения «ведро-ручка», при которых диаметр грудной клетки увеличивается, каждое ребро с каждой стороны действует как подъем ручки ведра из горизонтального положения.

Оба этих типа действия увеличивают диаметр грудной клетки и, таким образом, втягивают воздух в легкие за счет снижения давления в груди.Мало того, что внешние межреберные мышцы помогают вызвать это снижение давления, но, укрепляя грудную стенку во время вдоха, они предотвращают `` втягивание '' груди (так же, как вы можете втягивать щеки), которое произошло бы, если бы они не сжимались. На действие межреберных мышц приходится около 25% максимальной произвольной вентиляции. Важность ребер и межреберных мышц для дыхания проявляется у пациентов, у которых ребра сломаны и у которых наблюдается так называемая «цепная грудь», при которой стенка грудной клетки сдвигается во время вдоха и выходит наружу во время выдоха.

Хотя выдох в основном пассивен во время спокойного дыхания (в результате упругой отдачи легких - подобно схлопыванию воздушного шара), мышцы выдоха могут активно сокращаться во время интенсивного дыхания или если дыхательные пути заблокированы болезнью. В этих условиях мышц живота, являются наиболее важными мышцами выдоха. Прижимая содержимое живота к диафрагме, они заставляют его подниматься в грудную клетку, тем самым вытесняя воздух из легких.Эти мышцы живота особенно активны во время кашля или чихания, что станет очевидным, если прижать пальцы к животу и кашлять. Внутренние и самые внутренние межреберные мышцы, как и внешние межреберные мышцы, занимают промежутки между ребрами и иннервируются сегментарными нервами. Они тянут ребра вниз, уменьшают диаметр грудной клетки и тем самым способствуют выдоху. Как и внешние межреберные кости, они укрепляют промежутки между ребрами и предотвращают выпячивание грудной клетки во время выдоха.Изменения размера и формы грудной клетки, вызванные деятельностью диафрагмы, межреберных и дополнительных мышц, передаются на внешнюю поверхность легких. Поскольку легкие очень гибкие, любое изменение давления на их поверхность быстро передается воздуху внутри альвеол. Это не означает, что фактическое давление в жидкости между слоями плевры, которые образуют покрытие легких и слизистую оболочку грудной клетки, такое же, как давление в альвеолах (см. Главу 5): на самом деле, это важно. чтобы ученик осознал, что они очень разные.

Эмбриология

Знание эмбриологического происхождения анатомических структур часто используется для понимания их физиологической функции и во многих клинических ситуациях. Например, феномен отраженной боли можно объяснить на основе общего эмбриологического происхождения структур. Развитие легкого плода и новорожденного может объяснить многие различия в функциях незрелого легкого и легкого взрослого.

Недоношенность, особенно с массой тела при рождении менее 2500 г, может привести к респираторной недостаточности у младенца из-за незрелости пневмоцитов II типа, вырабатывающих сурфактант (стр.18, 36). Этот респираторный дистресс-синдром , также называемый болезнью гиалиновой мембраны, развивается в течение нескольких минут или часов после рождения и характеризуется высокой частотой дыхания, требующей больших усилий из-за пониженной эластичности легких. Когда преждевременные роды находятся под угрозой, его способность выделять сурфактант оценивается путем измерения отношения лецитина к сфингомиелину в околоплодных водах. При необходимости активность пневмоцитов II типа может быть усилена введением кортикостероидов, а после рождения экзогенный сурфактант может быть введен в виде аэрозоля.Тем не менее, смертность может достигать 40%, что демонстрирует, что даже у доношенного ребенка развитие дыхательной системы лишь в достаточной степени завершено.

У 4-недельного эмбриона человека зачатки дыхательной системы сначала видны как выпуклость, ларинготрахеальный зачаток , на вентральной поверхности энтодермы пищеварительного тракта ( ). По мере удлинения зачатка проксимальная часть формирует трахею, а дистальный конец раздваивается, образуя сначала два главных бронха, а затем более дистальные части бронхиального дерева, в конечном итоге формируя ограниченное количество альвеол.Таким образом, весь эпителий, выстилающий весь дыхательный тракт, происходит от энтодермы . Хрящ, мышцы и соединительная ткань, составляющие большую часть структуры легких, развиваются из эмбриональной мезодермы , которая становится связанной с ларинготрахеальным зачатком.

Вид сбоку 4-недельного эмбриона человека. Ларинготрахеальный зачаток начинает делиться, образуя два легких.

Легкое претерпевает пять перекрывающихся фаз развития:

  • • псевдогландулярное
  • • канальцевое
  • • саккулярное
  • • альвеолярное
  • • созревание микрососудов.

В псевдогландулярной фазе , которая длится с пятой по 17-ю неделю, легкое напоминает примитивную составную железу, при этом становятся видимыми дыхательные пути вплоть до конечных бронхиол. С 16 по 26 неделю находится канальцевая стадия , при которой формируются дыхательные пути будущих респираторных областей. В то же время дыхательные пути проталкиваются через окружающую мезенхиму, собирая рукав капилляров, который образует локальную сеть, которая разрастается вместе с дыхательными путями.С 25 недели до рождения будущие альвеолярные протоки и альвеолярные мешочки образуются за счет роста и разветвления мешочков неправильной формы на концах предполагаемых респираторных бронхиол. Хотя формирование альвеол начинается уже на 36 неделе беременности, при рождении присутствует только 50 миллионов альвеол по сравнению с 300 миллионами во взрослом легком. Альвеолизация продолжается около 2 лет после рождения. Созревание микроциркуляторного русла легких происходит параллельно альвеолизации в течение первых 2 лет самостоятельной жизни.С этого момента части легких растут пропорционально друг другу и массе тела.

Резюме 3

  • • В легких нет мышц, которые обеспечивают дыхание.
  • • Вдохновение вызывается в основном опусканием диафрагмы, как поршень в шприце.
  • • Выдох в значительной степени пассивен из-за эластичности легких, как при сдутии воздушного шара.
  • • Активный выдох, как и при упражнении, задействует мышцы живота.

Кондиционер

Характеристики всех респираторных поверхностей не влияют на их физическую прочность (тонкие стенки, сосуды, влажность). Следовательно, наличие защиты дыхательной поверхности легких от повреждений воздухом или чем-либо в воздухе, что должно перемещаться по ней во время дыхания, является эволюционным преимуществом. Даже в самых благоприятных условиях воздух вокруг нас холодный и сухой по сравнению с респираторной поверхностью легких.

Корпус 2.1

Структура дыхательной системы: 3

Признаки и симптомы OSA

Часто первым, кто жалуется на OSA пациента, является его или ее супруга! ОАС неизменно сопровождается громким храпом, поскольку дыхательные пути сужаются, и это в сочетании с циклами обструкции и возбуждения может привести к очень плохому ночному сну для любого человека, находящегося в одной комнате с пациентом. К тому времени, когда пациент обращается за лечением, его супруга часто спит в одиночестве.

Основной симптом, на который жалуется пациент, - дневная сонливость. Поскольку их режим сна настолько нарушен циклами апноэ и возбуждения, эти пациенты очень устают и хотят спать в течение дня. Эта сонливость может начать влиять на работу и семейную жизнь пациента, поскольку его способность концентрироваться в течение длительных периодов времени начинает уменьшаться. В худшем случае у пациента может быть тенденция терять концентрацию или даже засыпать за рулем своего автомобиля - автомобильные аварии чаще встречаются у пациентов с СОАС.

Другие симптомы, на которые может жаловаться пациент, включают утренние головные боли и ночное потоотделение, а родственники могут заметить изменения личности. По причинам, которые до конца не изучены, пациенты часто жалуются на то, что им приходится вставать, чтобы помочиться ночью, иногда в нескольких случаях.

Лечение направлено на снижение частоты обструкции дыхательных путей. Пациенту рекомендуется сбросить вес и ограничить употребление алкоголя, особенно перед сном.

Самая эффективная форма лечения, которую опробовал г-н Синклер, - это назальное постоянное положительное давление в дыхательных путях (NCPAP).Пациент носит небольшую маску, закрепленную на носу на ночь. Маска образует герметичное уплотнение вокруг носа пациента. К маске прилагается постоянное положительное давление, создаваемое небольшим насосом. Это давление передается в верхние дыхательные пути и предотвращает их схлопывание.

Доступны и другие методы лечения. Одно время популярным хирургическим лечением состояния является увулопалатофарингопластика (UPPP). Эта операция включает удаление язычка и части мягкого неба.Он имеет лишь ограниченный шанс успеха и связан с осложнениями, включая заброс жидкости в нос во время питья. Поэтому сегодня это делается нечасто.

Тепло и вода

Поскольку градиенты температуры и водяного пара между слизистой оболочкой и вдыхаемым воздухом являются наибольшими в носу и верхних дыхательных путях, на эти области ложится большая часть нагрузки по кондиционированию воздуха. Однако это бремя ложится на нижние дыхательные пути. При носовом дыхании в состоянии покоя прохождение воздуха через нос занимает <0.1 с. В течение этого времени температура повышается (если в помещении комфортно) с 20 ° C до 31 ° C к тому времени, когда воздух покидает внутренние ноздри, и до 35 ° C к тому времени, когда он достигает середины трахеи. Увлажнение происходит так же быстро, вдыхаемый воздух приближается к насыщению к тому моменту, когда достигает глотки. Увлажнение вдыхаемого воздуха предъявляет тепловые требования к телу из-за высокой скрытой теплоты испарения воды. Для испарения воды и насыщения вдыхаемого воздуха используется в пять раз больше тепла, чем для его нагрева.Процесс кондиционирования воздуха - это метаболические «затраты», и до 40% этих затрат покрывается за счет выдыхаемого воздуха, который нагревает и увлажняет слизистую носа при выдохе. У пустынных животных, таких как верблюды и песчанки, в носу высокоразвитая система носовых раковин, рекуперирующая больше тепла и воды, чем у нас.

Этот противоточный обмен тепла и воды в нашем носу хорошо демонстрируется в холодных условиях, когда слизистая оболочка носа намного холоднее, чем выдыхаемый воздух из глубоких слоев легких.В этих условиях достаточное количество воды может конденсироваться, образуя каплю на кончике носа. Это чисто естественное физическое явление, а не «простуда» или другое патологическое состояние.

В состоянии покоя большинство людей дышат через нос, хотя 15% населения обычно дышат ртом. Мы все прибегаем к ротовому дыханию во время тяжелых упражнений. Рот на удивление хорош в кондиционировании воздуха, и к тому времени, когда воздух достигает голосовой щели, условия становятся очень похожими, дышите ли вы через нос или через рот.Недостатком ротового дыхания является выдох, когда восстанавливается гораздо меньше тепла и воды. Все мы испытывали дискомфорт от сухости во рту, которая часто сопровождает заложенность носа при простуде.

Частицы и пары

Дыхательной системе угрожают многие частицы и пары химических веществ в воздухе. Верхние и проводящие дыхательные пути намного прочнее, чем респираторная поверхность, и они несут основную тяжесть защиты респираторной поверхности путем фильтрации этих частиц и паров из вдыхаемого воздуха.

Частицы должны быть относительно небольшими, чтобы проникать в дыхательные пути на любую глубину, и именно их размер и форма определяют, где они приземляются. От того, где они приземлятся, зависит, как с ними поступят.

Аэрозоль представляет собой облако частиц или капель, которое в течение некоторого времени остается устойчивым и взвешенным в воздухе. Поскольку объем (и, следовательно, масса) капли зависит от куба ее диаметра, а площадь ее поверхности связана с квадратом ее диаметра, большие капли падают быстрее, чем более мелкие.Ливень падает на землю; туман остается взвешенным в течение некоторого времени (закон Стокса гласит, что конечная скорость падающего шара пропорциональна квадрату его радиуса). Ученые, интересующиеся поведением аэрозолей в легких, часто преобразуют вес и форму частиц в размер аэродинамически эквивалентных сфер. Средневзвешенный диаметр аэрозоля - это диаметр, около которого находится 50% общей массы частиц. Медианный массовый аэродинамический диаметр (MMAD) является произведением массового среднего диаметра и квадратного корня из плотности частиц.Используя эту систему, мы видим, как 95% частиц размером> 5 мм MMAD воздействуют на стенки носа и глотки, где они задерживаются липкой слизью. Это столкновение является результатом турбулентности и количества движения частиц, выбрасывающего их из воздушного потока, когда они быстро меняют направление. В нашем носу слизь, удерживающая пыль, переносится ресничками в глотку. Затем его проглатывают. У собак реснички бьют наружу, что способствует влажному носу здоровой собаки.Частицы немного меньшего размера (1–5 мм) выдерживают завихрения и турбулентность верхних дыхательных путей и удаляются путем осаждения в мелких дыхательных путях. Осаждение - это осаждение частиц под действием силы тяжести, и этот медленный процесс эффективен только в небольших дыхательных путях, потому что их диаметр настолько мал, что частицам остается лишь немного упасть. Какими бы маленькими они ни были, эти частицы слишком массивны, чтобы на них сильно влияло движение молекул газа вокруг них, которое представляет собой явление диффузии.Частицы, которые достигают стенки малых дыхательных путей, задерживаются там слизью и поднимаются по мукоцилиарному эскалатору со скоростью около 2 мм с -1 в глотку в значительных количествах для проглатывания. Слизистая оболочка, улавливающая частицы, имеет толщину 5–10 мм и состоит из двух слоев. Внешний слой геля лежит на менее вязком слое, в котором реснички бьют по направлению ко рту с частотой около 20 Гц.

Самые маленькие частицы (<0,1 мм) осаждаются за счет диффузии молекул газа, вызывающих броуновское движение.Частицы «толкаются» до тех пор, пока не ударяются о стенку небольшого дыхательного пути или альвеолы. В этой области частицы прилипают к стенкам за счет поверхностного натяжения, потому что нет выделения слизи. Они также находятся за концом ресничного эскалатора. В альвеолярной области амебоидные макрофагов ( ) захватывают частицы и переносят их к эскалатору или переносят в кровь или лимфу. Когда количество пыли велико, макрофаги сбрасывают свою нагрузку вокруг дыхательных путей, бронхиол, и любой патологоанатом из угледобывающей зоны может увидеть черные «ореолы», образованные таким образом.Бактерии особенно восприимчивы к воздействию макрофагов, которые убивают их с помощью ферментов и свободных радикалов на основе кислорода (см. «Метаболическая активность», стр. 26) или переносят их из легких. Активность этих фагоцитарных клеток обеспечивает эффективную стерильность альвеолярной области легкого.

Свободные радикалы и протеазы, продуцируемые макрофагами для борьбы с инородным материалом, могут повредить само легкое; как эти опасные вещества нейтрализуются, описано ниже (Метаболическая активность, стр.36).

Влияние удара, осаждения и диффузии на частицы различного аэродинамического диаметра показано на .

Отложение частиц в легких. Обратите внимание, что аэродинамический диаметр представляет собой логарифмическую шкалу и что есть точка диаметром около 0,5 мм, в которой осаждение минимально.

Большинство частиц с аэродинамическим диаметром 0,5 мм не осаждаются: они попадают с воздушным потоком в легкие и снова выходят обратно с выдохом. представляет случай при спокойном дыхании.Лечение болезни терапевтическими аэрозолями требует медленного глубокого дыхания для обеспечения глубокого проникновения и достаточного времени для распространения. Повышенная вентиляция во время упражнений увеличивает ударную нагрузку и опасность тяжелой работы в пыльной среде.

Частицы составляют лишь небольшую часть по весу загрязняющих веществ, которыми мы дышим ( ).

Загрязнители воздуха и их источники. Обратите внимание на вклад автомобилей.

Многие газы и пары также представляют серьезную угрозу, усиленную злоупотреблением табаком.Оксиды серы и азота, углеводороды и химические вещества, образующиеся под действием солнечного света на эти вещества, вызывают воспаление дыхательных путей. Табачный дым вдыхает более 1000 вредных компонентов. Курение было определено не менее авторитетным лицом, чем король Яков (Шотландия VI) I (1603–1625), как « обычай, отвратительный для глаз, ненавистный для носа, вредный для мозга и опасный для легких ». . Неудивительно, что он был известен как «самый мудрый дурак в христианском мире». Многие вредные вещества производятся двигателями внутреннего сгорания, но внедрение каталитических нейтрализаторов значительно снизило образование монооксида углерода, который особенно пагубно влияет на перенос кислорода кровью (см. Главу 8).

Метаболическая активность

Метаболизм тканей самого легкого ничем не примечателен, со скоростью метаболизма лишь немного выше, чем в среднем для всего тела. Хотя это основной внепеченочный сайт для окисления смешанных функций системами цитохрома P450, грамм на грамм он гораздо менее активен, чем печень, и вовлечено гораздо меньше тканей. Следовательно, основная роль системы P450 в легких может заключаться в детоксикации вдыхаемых инородных веществ.Токсичные вещества, передающиеся с кровью, в значительной степени поглощаются или детоксифицируются в легких, причем основные вещества особенно хорошо обрабатываются. Эта защитная активность со стороны легких может быть `` героической '' до такой степени, что вызывает смертельное локальное повреждение: например, накопление свободных радикалов , полученных из кислорода, (полезных в умеренных концентрациях для поражения бактерий) усиливается с помощью средства для уничтожения сорняков. паракват (Weedol или Gramoxone), доза 1,5 г которого может быть смертельной из-за его избирательного поглощения легкими.Хотя первоначальные клинические признаки отравления паракватом включают сильное изъязвление рта и пищевода, диарею и рвоту, обычно причиной смерти является диффузный фиброз легких, вызванный избытком свободных радикалов. Помимо свободных радикалов, необходимо нейтрализовать или удалить протеазы , особенно эластаза и трипсин, высвобождаемые фагоцитами в их обычных защитных функциях, после того как они выполнили свою функцию, иначе они атакуют само легкое.Любое из этих веществ, попавших в слизь мукоцилиарного эскалатора, выводится из легких. Кроме того, их активность прекращается путем конъюгации с α 1 -антитрипсин в плазме. Важность этого механизма демонстрируется высокой частотой и серьезностью эмфиземы легких у людей, которым не хватает антитрипсина из-за генетического дефицита.

Метаболизм циркулирующих биологически активных веществ

Поскольку легкие находятся последовательно с системным кровообращением и получают весь сердечный выброс, легкие идеально расположены для быстрого контроля уровня веществ, циркулирующих в крови.Для этого они используют огромную площадь поверхности эндотелия (100 м 2 ) для удаления или разложения веществ, действие которых необходимо быстро прекратить, как только они выполнили свою функцию:

  • • Норадреналин (норадреналин)
  • • АТФ , ADP, AMP
  • • Брадикинин
  • • 5HT
  • • Лейкотриены
  • • PGE 1 , PGE 2 , PGF 2 α .

Вещества, которые в целом активны и поддерживают свое действие, проходят через легочную циркуляцию без изменений и включают:

  • • Адреналин (адреналин)
  • • Ангиотензин II
  • • Дофамин
  • • Гистамин
  • • Сальбутамол
  • • PGI 2 , PGA 2 .

Особый интерес, поскольку единственным примером активации переносимого с кровью вещества легкими является превращение ангиотензина I в плазме в мощное сосудосуживающее вещество ангиотензин II с помощью ангиотензин-превращающего фермента (ACE). Хотя это не ограничивается легкими, находясь в плазме и эндотелии, легочная сосудистая сеть, по-видимому, наиболее в изобилии снабжается этим ферментом, и 80% ангиотензина I плазмы превращается через легкие за один проход.АПФ также отвечает за удаление брадикинина легкими. Эндотелий легких также отвечает за тонизирующее производство NO.

Вазоактивные и бронхоактивные лейкотриены и простагландины , которые выделяются в кровоток при определенных условиях, метаболизируются из арахадоновой кислоты (очевидно, так называемой, потому что ее кристаллы выглядят как волосатые пауки) эндотелием легочных капилляров.

Помимо изменения крови, легкие также производят мукополисахаридов как часть производства бронхиальной слизи и выделяют иммуноглобулинов (Ig) в дыхательные пути для защиты от инфекции.

Продукция сурфактанта пневмоцитами II типа обсуждается на с. 36.

Недыхательные функции

Фильтрация

Часто и обоснованно упоминается фильтрующая функция легких, защищающая уязвимое мозговое и коронарное кровообращение. Однако диаметр капилляров малого круга кровообращения (около 7 мм) нельзя рассматривать как общий размер пор фильтра. Многие исследования показали, что частицы диаметром до 400 мм могут проходить по малому кругу кровообращения.Эффективный размер фильтра частично зависит от уровня физической нагрузки, которую выполняет субъект, и может зависеть от нормально закрытых артерий, открывающихся для «шунтирования» крови через легкие. Частицы, фильтруемые легкими, включают агглютинированные белые и красные кровяные тельца, капли жира и капли околоплодных вод во время беременности. Опухолевые клетки могут скапливаться и расти в легких, но именно сгустки крови из большого круга кровообращения составляют основную фильтруемую нагрузку и мешают текучести крови.

Текучесть крови

Легкие не только улавливают тромбы, но и способствуют текучести крови, являясь богатейшим источником факторов, которые способствуют (тромбопластин) или ингибируют (гепарин) свертывание. Баланс между их эффектами поддерживает текучесть крови. Любые уже образовавшиеся тромбы разрушаются протеолитическим ферментом плазмин , активированным из его неактивного предшественника в плазме, факторами, обнаруженными в больших количествах в легочном эндотелии.

Емкость крови

Объем легочной крови у лежащего человека составляет около 500 мл.Этот объем можно уменьшить вдвое за счет увеличения давления в грудной клетке, например, форсированного выдоха через закрытую гортань. С другой стороны, объем крови в груди можно увеличить вдвое за счет принудительного вдоха. Это явление позволяет малому кругу кровообращения действовать как резервуар, например, в начале упражнения, когда выброс левого желудочка быстро увеличивается. Активность симпатической нервной системы может влиять на емкость системы, вызывая сокращение гладких мышц стенок кровеносных сосудов.

Охлаждение

Высокая скрытая () теплота испарения воды делает ее испарение с дыхательной поверхности полезным механизмом для охлаждения мелких пушистых животных. Этот механизм менее очевиден у людей, возможно, потому, что мы используем испарение из нашей особенно безволосой кожи. Однако остатки этого механизма можно увидеть, если вы слишком долго находитесь в очень горячей ванне или если у вас жар - вы заметите, что рефлекторно начинаете дышать через рот.

Поведение

Дыхание является уникальной среди основных функций организма, поскольку оно контролируется как добровольно, так и непроизвольно.Например, наши сердца и почки перекачивают и фильтруют нашу кровь, даже не осознавая этого. Однако мы не можем сознательно контролировать скорость, с которой они работают. Дыхание происходит бессознательно большую часть времени (за исключением тех несчастных людей, которые страдают от Проклятия Ондина, см. Стр. 135), но в одно мгновение мы можем взять под контроль свое дыхание, например, чтобы позволить нам говорить.

Наши респираторные мышцы помогают другим системам организма многими не дыхательными путями. При поднятии тяжелого веса наше дыхание останавливается, мышцы груди сокращаются, и это образует жесткую клетку, против которой могут действовать мышцы рук.

Диафрагма и мышцы живота сокращаются одновременно, повышая внутрибрюшное давление во время рвоты, дефекации и родов. И наоборот, вдох отключается, когда вы глотаете пищу или напитки, чтобы предотвратить их вдыхание (вы заметили, что после каждого глотка следует выдох?).

Изменения в образе дыхания могут сигнализировать об эмоциях, дружеских или иных, и, прежде всего, мы используем нашу дыхательную систему для усиления речи и вокализации.

Резюме 4

  • • Относительно крупные частицы оседают в носу в результате удара.
  • • Более мелкие частицы оседают в дыхательных путях в результате осаждения.
  • • Осажденные частицы удаляются в ротовую полость мукоцилиарным эскалатором.
  • • Макрофаги работают с частицами, которые достигают альвеол.
  • • Малый круг кровообращения является важным фильтром крови, особенно сгустков крови.

Дополнительная литература

  • Хорсфилд К. Морфометрия легких. В: Macklem P.T., Mead J., editors. Справочник по физиологии.Раздел 3, Дыхательная система. Том III Механика дыхания, Часть I. Американское физиологическое общество; Bethesda, MD: 1986. стр. 75. [Google Scholar]
  • Мюррей Дж. Ф., второе изд. У. Б. Сондерс; Филадельфия: 1986. Нормальное легкое. [Google Scholar]
  • Сильверман Э.С., Герритсен М.Э., Коллинз Т. Метаболическая функция легочного эндотелия. В: Crystal R.G., West J.B., Barnes P.J., Weibel E.R., редакторы. Легкое: научные основы. второе изд. Raven Press; Нью-Йорк: 1997. [Google Scholar]
  • Weibel E.Р. Академик Пресс; Нью-Йорк: 1963. Морфометрия легкого человека. [Google Scholar]
  • Вейбель Э.Р. Дизайн и морфометрия легочного газообменника. В: Crystal R.G., West J.B., Barnes P.J., Weibel E.R., редакторы. Легкое: научные основы. второе изд. Raven Press; Нью-Йорк: 1997. [Google Scholar]
  • Young B., Heath J.W. Черчилль Ливингстон; Эдинбург: 2000. Функциональная гистология Уитера: Атлас текста и цвета. [Google Scholar]

13.2 Структура и функция дыхательной системы - Биология человека

Создано CK-12 Foundation / Адаптировано Кристин Миллер

Рисунок 13.2.1 Каждый вдох…

Почему в холодный день «видно дыхание»? Воздух, который вы выдыхаете через нос и рот, теплый, как и внутри вашего тела. Выдыхаемый воздух также содержит много водяного пара, поскольку он проходит по влажным поверхностям из легких в нос или рот. Водяной пар в вашем дыхании внезапно охлаждается, когда достигает гораздо более холодного наружного воздуха. Это заставляет водяной пар конденсироваться в туман из крошечных капель жидкой воды. Вы выпускаете водяной пар и другие газы из своего тела в процессе дыхания.

Дыхание - это процесс поддержания жизни, при котором происходит обмен газами между телом и внешней атмосферой. В частности, кислород перемещается из окружающего воздуха в тело; а водяной пар, углекислый газ и другие отходящие газы перемещаются изнутри тела в наружный воздух. Дыхание осуществляется преимущественно дыхательной системой . Важно отметить, что дыхание респираторной системой - это не тот же процесс, что и клеточное дыхание, которое происходит внутри клеток, хотя эти два процесса тесно связаны.Клеточное дыхание - это метаболический процесс, при котором клетки получают энергию, обычно «сжигая» глюкозу в присутствии кислорода. Когда клеточное дыхание является аэробным, оно использует кислород и выделяет углекислый газ в качестве побочного продукта. Дыхание дыхательной системой обеспечивает кислород, необходимый клеткам для аэробного клеточного дыхания, и удаляет углекислый газ, производимый клетками во время клеточного дыхания.

Дыхание дыхательной системой на самом деле включает два вспомогательных процесса.Один процесс вентиляция , или дыхание. Вентиляция - это физический процесс подачи воздуха в легкие и из них. Другой процесс - это газообмен . Это биохимический процесс, при котором кислород диффундирует из воздуха в кровь, а углекислый газ и другие отходящие газы диффундируют из крови в воздух. Все органы дыхательной системы участвуют в дыхании, но только легкие участвуют в газообмене.

Органы дыхательной системы образуют непрерывную систему проходов, называемую дыхательными путями , , через которые воздух поступает в тело и выходит из него.Дыхательные пути делятся на два основных отдела: верхние дыхательные пути и нижние дыхательные пути. Органы в каждом отделе показаны на Рисунке 13.2.2. Помимо этих органов, определенные мышцы грудной клетки (полость тела, заполняющая грудную клетку) также участвуют в дыхании, обеспечивая дыхание. Наиболее важной является большая мышца, называемая диафрагмой, которая расположена ниже легких и отделяет грудную клетку от брюшной полости. Более мелкие мышцы между ребрами также играют роль в дыхании.

Рис. 13.2.2 Во время дыхания вдыхаемый воздух попадает в тело через нос и проходит через дыхательные пути в легкие. Выдыхаемый воздух движется из легких в обратном направлении.

Верхние дыхательные пути

Все органы и другие структуры верхних дыхательных путей участвуют в проводимости, или движении воздуха внутрь и наружу. Органы верхних дыхательных путей обеспечивают проход воздуха между внешней атмосферой и легкими.Они также очищают, увлажняют и нагревают поступающий воздух. В этих органах не происходит газообмена.

Носовая полость

Носовая полость - это большое заполненное воздухом пространство в черепе над и за носом в середине лица. Это продолжение двух ноздрей. Когда вдыхаемый воздух проходит через носовую полость, он нагревается и увлажняется кровеносными сосудами, расположенными очень близко к поверхности этой эпителиальной ткани. Волосы в носу и на слизистой оболочке слизистых оболочек помогают задерживать более крупные инородные частицы в воздухе, прежде чем они углубятся в дыхательные пути.Помимо дыхательных функций, носовая полость также содержит хеморецепторы, необходимые для обоняния и вкуса.

Глотка

Глотка представляет собой трубчатую структуру, которая соединяет носовую полость и заднюю часть рта с другими структурами ниже в горле, включая гортань. Глотка выполняет двойную функцию: через нее проходит и воздух, и пища (или другие проглоченные вещества), поэтому она является частью как дыхательной, так и пищеварительной систем.Воздух проходит из полости носа через глотку в гортань (а также в обратном направлении). Пища проходит изо рта через глотку в пищевод.

Гортань

Глотка соединяет глотку и трахею и помогает проводить воздух через дыхательные пути. Гортань также называют голосовым ящиком, потому что она содержит голосовые связки, которые вибрируют, когда над ними проходит воздух, производя звук. Вы можете увидеть голосовые связки в гортани на рисунках 13.2.3 и 13.2.4. Определенные мышцы гортани раздвигают голосовые связки, позволяя дышать. Другие мышцы гортани сдвигают голосовые связки вместе, позволяя издавать голосовые звуки. Последние также контролируют высоту звука и помогают регулировать их громкость.

Рис. 13.2.3 Гортань, вид снаружи.

Рисунок 13.2.4 Гортань, вид сверху.

Очень важная функция гортани - защита трахеи от аспирированной пищи.Когда происходит глотание, движение языка назад заставляет лоскут, называемый надгортанником, закрыться над входом в гортань. (Вы можете увидеть надгортанник на рис. 13.2.3 и 13.2.4.) Это предотвращает попадание проглоченного материала в гортань и его проникновение в дыхательные пути. Если проглоченный материал начинает попадать в гортань, он раздражает гортань и вызывает сильный кашлевой рефлекс. Это обычно выталкивает материал из гортани в горло.

Модель гортани - дыхательная система, Dr.Лотц, 2018.

Нижние дыхательные пути

Рис. 13.2.5 На этой схеме показано древовидное разветвление проходов нижних дыхательных путей в легких.

Трахея и другие проходы нижних дыхательных путей проводят воздух между верхними дыхательными путями и легкими. Эти проходы образуют перевернутую древовидную форму (рис. 13.2.5) с повторяющимися ветвлениями по мере продвижения в легкие. В общей сложности существует поразительное количество дыхательных путей длиной 2414 километров (1500 миль), по которым воздух проходит через дыхательные пути человека! Однако только в легких происходит газообмен между воздухом и кровотоком.

Трахея

Трахея , или дыхательное горло, является самым широким проходом в дыхательных путях. Его ширина составляет около 2,5 см, а длина - 10–15 см (примерно 1 дюйм в ширину и 4–6 дюймов в длину). Он образован хрящевыми кольцами, которые делают его относительно прочным и эластичным. Трахея соединяет гортань с легкими для прохождения воздуха через дыхательные пути. Внизу трахея разветвляется, образуя две бронхи.

Бронхи и бронхиолы

Есть два основных бронха, или бронхов (единичный, бронх) , называемые правым и левым бронхами.Бронхи переносят воздух между трахеей и легкими. Каждый бронх разветвляется на более мелкие вторичные бронхи; вторичные бронхи разветвляются на еще более мелкие третичные бронхи. Самые маленькие бронхи разветвляются на очень маленькие канальцы, называемые бронхиолами. Мельчайшие бронхиолы оканчиваются альвеолярными протоками, которые заканчиваются скоплениями крошечных воздушных мешочков, называемых альвеол (единичные, альвеолы) в легких.

Легкие

легких - самые большие органы дыхательных путей.Они подвешены в плевральной полости грудной клетки. Легкие окружены двумя тонкими мембранами, называемыми плеврой, , которые выделяют жидкость, которая позволяет легким свободно перемещаться в плевральной полости. Это необходимо, чтобы легкие могли расширяться и сжиматься во время дыхания. На рисунке 13.2.6 вы можете видеть, что каждое из двух легких разделено на секции. Их называют долями, и они отделены друг от друга соединительной тканью. Правое легкое больше и содержит три доли.Левое легкое меньше по размеру и содержит только две доли. В левом легком меньшего размера остается место для сердца, которое находится слева от центра грудной клетки.

Рисунок 13.2.6 Легкие разделены на правое и левое легкое.

Как упоминалось ранее, бронхи заканчиваются бронхиолами, которые снабжают воздухом альвеолы, крошечные мешочки из простой плоской эпителиальной ткани, составляющие большую часть легкого. Поперечное сечение легочной ткани на диаграмме ниже (рис. 13.2.7) показывает альвеолы, в которых происходит газообмен с окружающей их капиллярной сетью.

Рис. 13.2.7 Альвеолы ​​составляют основную часть легкого и образуют миллионы похожих на виноград гроздей воздушных мешочков для обмена газов с капиллярами сердечно-сосудистой системы.
Рис. 13.2.8 Альвеола, в которой происходит газообмен, с капиллярной сетью, окружающей ее. Поверхностно-активное вещество - это жидкость, которая покрывает альвеолы ​​изнутри и предотвращает их схлопывание и слипание, когда воздух выходит из них во время выдоха.

Ткань легкого состоит в основном из альвеол (см. Рисунки 13.2.7 и 13.2.8). Эти крошечные воздушные мешочки - функциональные единицы легких, в которых происходит газообмен. Два легких могут содержать до 700 миллионов альвеол, обеспечивая огромную общую площадь поверхности для газообмена. Фактически, альвеолы ​​в двух легких занимают площадь, равную половине теннисного корта! Каждый раз, когда вы вдыхаете, альвеолы ​​наполняются воздухом, заставляя легкие расширяться. Кислород в воздухе внутри альвеол поглощается кровью путем диффузии в сетчатой ​​сети крошечных капилляров, которые окружают каждую альвеолу.Кровь в этих капиллярах также выделяет углекислый газ (также путем диффузии) в воздух внутри альвеол. Каждый раз, когда вы выдыхаете, воздух покидает альвеолы ​​и устремляется в атмосферу, унося с собой отработанные газы.

В легкие кровь поступает из двух основных источников. Они получают дезоксигенированную кровь из правой части сердца. Эта кровь поглощает кислород в легких и переносит его обратно в левое сердце, где он перекачивается к клеткам по всему телу. Легкие также получают кислородсодержащую кровь от сердца, которая обеспечивает кислородом клетки легких для клеточного дыхания.

Вы можете прожить недели без еды и дни без воды, но вы можете выжить без кислорода всего несколько минут - за исключением исключительных обстоятельств - поэтому защита дыхательной системы жизненно важна. Обеспечение пациенту открытых дыхательных путей - первый шаг в лечении многих неотложных состояний. К счастью, дыхательная система хорошо защищена грудной клеткой скелетной системы. Однако обширная поверхность дыхательной системы напрямую подвергается воздействию внешнего мира и всех потенциальных опасностей, связанных с вдыхаемым воздухом.Неудивительно, что дыхательная система имеет множество способов защиты от вредных веществ, таких как пыль и патогены в воздухе.

Основным средством защиты дыхательной системы является мукоцилиарный эскалатор . От носа до бронхов дыхательные пути покрыты эпителием, содержащим бокаловидные клетки, выделяющие слизь. Слизь задерживает частицы и болезнетворные микроорганизмы в поступающем воздухе. Эпителий дыхательных путей также покрыт крошечными клеточными выступами, называемыми ресничками (единичные, реснички), как показано на анимации.Реснички постоянно движутся резкими движениями вверх к глотке, перемещая слизь, захваченные частицы и патогены от легких к внешней части тела. Восходящее движение ресничек, выстилающих дыхательные пути, помогает защитить его от пыли, патогенов и других вредных веществ.

Посмотрите «Мукоцилиарный клиренс» I-Hsun Wu, чтобы узнать больше:

Мукоцилиарный клиренс, I-Hsun Wu, 2015.

Рисунок 13.2.9 При чихании крошечные частицы изо рта с силой выбрасываются в воздух.

Чихание - подобная непроизвольная реакция, которая возникает при раздражении нервов, выстилающих носовой ход. Это приводит к сильному вытеснению воздуха изо рта, в результате чего миллионы крошечных капелек слизи и другого мусора выбрасываются изо рта в воздух, как показано на рис. 13.2.9. Это объясняет, почему так важно чихать в ткань (а не в воздух), если мы хотим предотвратить передачу респираторных патогенов.

Как дыхательная система взаимодействует с другими системами органов

Количество кислорода и углекислого газа в крови должно поддерживаться в ограниченном диапазоне для выживания организма. Клетки не могут долго существовать без кислорода, и если в крови слишком много углекислого газа, кровь становится опасно кислой (слишком низкий pH). И наоборот, если в крови слишком мало углекислого газа, кровь становится слишком щелочной (слишком высокий pH).Дыхательная система работает рука об руку с нервной и сердечно-сосудистой системами, поддерживая гомеостаз газов крови и pH.

Это уровень углекислого газа, а не уровень кислорода, который наиболее тщательно контролируется для поддержания гомеостаза газов крови и pH. Уровень углекислого газа в крови определяется клетками мозга, которые ускоряют или замедляют скорость дыхания через вегетативную нервную систему по мере необходимости, чтобы довести уровень углекислого газа до нормального диапазона.Более быстрое дыхание снижает уровень углекислого газа (и повышает уровень кислорода и pH), в то время как более медленное дыхание имеет противоположные эффекты. Таким образом, уровни углекислого газа, кислорода и pH поддерживаются в пределах нормы.

Дыхательная система также тесно взаимодействует с сердечно-сосудистой системой для поддержания гомеостаза. Дыхательная система обменивается газами с окружающим воздухом, но сердечно-сосудистая система должна переносить их к клеткам тела и от них. Кислород поглощается кровью в легких и затем транспортируется через обширную сеть кровеносных сосудов к клеткам по всему телу, где он необходим для аэробного клеточного дыхания.Эта же система поглощает углекислый газ из клеток и переносит его в дыхательную систему для удаления из организма.

Удушье из-за попадания постороннего предмета в дыхательные пути ежегодно уносит около 5 тысяч смертей в Канаде. Кроме того, удушение является причиной почти 40% непреднамеренных травм у младенцев в возрасте до одного года. Ради вашего собственного человеческого тела, а также ради здоровья близких вам следует знать о рисках удушья, признаках и методах лечения.

Удушье - это механическое препятствие потоку воздуха из атмосферы в легкие.Он препятствует дыханию и может быть частичным или полным. Частичное удушье позволяет некоторому - хотя и недостаточному - потоку воздуха в легкие. Продолжительное или полное удушье приводит к асфиксии или удушению, что может быть смертельным.

Обструкция дыхательных путей обычно возникает в глотке или трахее. Маленькие дети более склонны к удушению, чем люди старшего возраста, отчасти потому, что они часто кладут в рот небольшие предметы и не осознают риск удушья, который они представляют. Маленькие дети могут подавиться небольшими игрушками или их частями, а также предметами домашнего обихода в дополнение к еде.Продукты круглой формы (хот-доги, морковь, виноград) или продукты, форма которых может адаптироваться к форме глотки (бананы, зефир), особенно опасны и могут вызвать удушье у взрослых и детей.

Как узнать, задыхается ли любимый человек? Человек не может говорить или кричать или ему очень трудно это делать. Дыхание, если возможно, затруднено, вызывая удушье или хрипы. Человек может отчаянно хвататься за горло или рот. Если дыхание вскоре не восстановится, лицо человека начнет синеть от недостатка кислорода.Это приведет к потере сознания, повреждению мозга и, возможно, смерти, если кислородное голодание продолжится более нескольких минут.

Если младенец задыхается, перевернув его вверх ногами и хлопнув его по спине, можно сместить препятствующий объект. Чтобы помочь задыхающемуся пожилому человеку, сначала посоветуйте ему покашлять. Сделайте несколько сильных ударов по спине, чтобы помочь вытолкнуть застрявший предмет из дыхательных путей. Если эти шаги не помогли, выполните маневр Геймлиха над человеком. Посмотрите серию видео ниже, от ProCPR, которые демонстрируют несколько способов помочь человеку, который задыхается, в зависимости от возраста и сознания.

Сознательное удушье взрослого, ProCPR, 2016.

Удушье взрослого в бессознательном состоянии, ProCPR, 2011.

Сознательное удушье ребенка, ProCPR, 2009.

Ребенок, находящийся без сознания, удушается, ProCPR, 2009.

Младенец в сознании, задыхаясь, ProCPR, 2011.

Младенец в бессознательном состоянии, задыхаясь, ProCPR, 2011.

  • Дыхание - это процесс, при котором кислород перемещается из окружающего воздуха в тело, а углекислый газ и другие отходящие газы перемещаются изнутри тела в наружный воздух. Он включает в себя два вспомогательных процесса: вентиляцию и газообмен. Дыхание осуществляется в основном респираторной системой.
  • Органы дыхательной системы образуют непрерывную систему проходов, называемую дыхательными путями. Он состоит из двух основных отделов: верхних дыхательных путей и нижних дыхательных путей.
  • Верхние дыхательные пути включают носовую полость, глотку и гортань. Все эти органы участвуют в проводимости или движении воздуха в тело и из него. Поступающий воздух также очищается, увлажняется и нагревается, проходя через верхние дыхательные пути. Гортань называется голосовым ящиком, потому что она содержит голосовые связки, которые необходимы для воспроизведения голосовых звуков.
  • Нижние дыхательные пути включают трахею, бронхи и бронхиолы, а также легкие.Трахея, бронхи и бронхиолы участвуют в проводимости. Газообмен происходит только в легких, которые являются самыми большими органами дыхательных путей. Ткань легких состоит в основном из крошечных воздушных мешочков, называемых альвеолами, где происходит газообмен между воздухом в альвеолах и кровью в окружающих их капиллярах.
  • Дыхательная система защищает себя от потенциально вредных веществ в воздухе мукоцилиарным эскалатором. Сюда входят клетки, продуцирующие слизь, которые задерживают частицы и патогены в поступающем воздухе.Он также включает в себя крошечные, похожие на волоски реснички, которые постоянно перемещаются, чтобы выметать слизь и захваченный мусор от легких к внешней стороне тела.
  • Уровень углекислого газа в крови контролируется клетками головного мозга. Если уровень становится слишком высоким, это вызывает более высокую частоту дыхания, что снижает уровень до нормального диапазона. Обратное происходит, если уровень становится слишком низким. Дыхательная система обменивается газами с окружающим воздухом, но сердечно-сосудистая система должна переносить газы к клеткам и от них по всему телу.
  1. Что такое дыхание, выполняемое респираторной системой? Назовите два вспомогательных процесса, которые он включает.
  2. Опишите дыхательные пути.
  3. Укажите органы верхних дыхательных путей. Каковы их функции?
  4. Перечислите органы нижних дыхательных путей. Какие органы участвуют только в проведении?
  5. Где происходит обмен газа?
  6. Как дыхательная система защищает себя от потенциально вредных веществ в воздухе?
  7. Объясните, как контролируется частота дыхания.
  8. Почему дыхательной системе нужна сердечно-сосудистая система, чтобы помогать ей выполнять свою основную функцию газообмена?
  9. Опишите два способа, с помощью которых организм предотвращает попадание пищи в легкие.
  10. Какая связь между дыханием и клеточным дыханием?

Как работают легкие? - Эмма Брайс, TED-Ed, 2014.

.

Почему у мужчин более глубокий голос? BrainStuff - HowStuffWorks, 2015.

Почему ваш голос меняется с возрастом? - Шайлин А. Шундлер, TED-Ed, 2018.

.

Атрибуции

Рисунок 13.2.1

Exhale by pavel-lozovikov-HYovA7yPPvI [фото] Павла Лозовикова на Unsplash используется по лицензии Unsplash (https://unsplash.com/license).

Рисунок 13.2.2

Illu_conducting_passages.svg от Lord Akryl, Jmarchn из учебных модулей SEER / Национального института рака на Wikimedia Commons находится в открытом доступе (https: // en.wikipedia.org/wiki/Public_domain).

Рисунок 13.2.3

Larynx от www.medicalgraphics.de используется по лицензии CC BY-ND 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0/).

Рисунок 13.2.4

Гортань, вид сверху, сделанный Аланом Хуфрингом (иллюстратор) для Национального института рака, находится в открытом доступе (https://en.wikipedia.org/wiki/Public_domain).

Рисунок 13.2.5

2000px-Lungs_diagram_detailed.svg Патрика Дж. Линча, медицинского иллюстратора на Викискладе, используется по лицензии CC BY 2.5 (https://creativecommons.org/licenses/by/2.5). (Производная от Fruchtwasserembolie.png.)

Рисунок 13.2.6

Gross_Anatomy_of_the_Lungs от OpenStax College на Wikimedia Commons используется по лицензии CC BY 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0).

Рисунок 13.2.7

Структура альвеол, предоставленная CNX OpenStax на Викискладе, используется под лицензией CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0) лицензии.

Рисунок 13.2.8

annotated_diagram_of_an_alveolus.svg от Katherinebutler1331 на Wikimedia Commons используется под лицензией CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0).

Рисунок 13.2.9

«Чихание» Джеймса Гатани из библиотеки изображений общественного здравоохранения CDC (PHIL) № 11162 на Wikimedia Commons находится в открытом доступе (https://en.wikipedia.org/wiki/Public_domain).

Список литературы

Беттс, Дж. Г., Янг, К. А., Уайз, Дж. А., Джонсон, Э., По, Б., Круз, Д. Х., Корол, О., Джонсон, Д. Э., Уомбл, М., Де Сикс, П. (2013, 19 июня ). Рис. 22.2. Основные респираторные структуры [цифровое изображение]. В Анатомия и физиология (Раздел 22.1). OpenStax. https://openstax.org/books/anatomy-and-physiology/pages/22-1-organs-and-structures-of-the-respiratory-system [CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/ автор / 4.0)].

Беттс, Дж. Г., Янг, К.А., Уайз, Дж. А., Джонсон, Э., По, Б., Круз, Д. Х., Корол, О., Джонсон, Дж. Э., Уомбл, М., ДеСе, П. (19 июня 2013 г.). Рисунок 22.13 Общая анатомия легких [цифровое изображение]. В Анатомия и физиология (Раздел 22.2). OpenStax. https://openstax.org/books/anatomy-and-physiology/pages/22-2-the-lungs

BrainStuff - HowStuffWorks. (2015, 1 декабря). Почему у мужчин более глубокий голос? YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=6iFPs6JlSzY&feature=youtu.be

Доктор Лотц.(2018, 25 января). Модель гортани - Дыхательная система. YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=BsyB88mq5rQ&feature=youtu.be

I-Hsun Wu. (2015, 31 марта). Мукоцилиарный клиренс. YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=HMB6flEaZwI&feature=youtu.be

OpenStax. (2016, 27 мая). Рисунок 9 Терминальные бронхиолы соединены респираторными бронхиолами с альвеолярными протоками и альвеолярными мешочками [цифровое изображение]. В OpenStax, Biology (раздел 39.1). OpenStax CNX. https: // cnx.org/contents/[email protected]: 35-R0biq @ 11 / Системы газообмена

ProCPR. (2009, 24 ноября). Ребенок в сознании задыхается. YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=ZjmbD7aIaf0&feature=youtu.be

ProCPR. (2009, 24 ноября). Ребенок без сознания задыхается. YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=Sba0T2XGIn4&feature=youtu.be

ProCPR. (2011, 1 февраля). Сознательное удушье младенца. YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=axqIju9CLKA&feature=youtu.be

ProCPR.(2011, 1 февраля). Бессознательное удушье взрослого. YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=5kmsKNvKAvU&feature=youtu.be

ProCPR. (2011, 1 февраля). Младенец без сознания задыхается. YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=_K7Dwy6b2wQ&feature=youtu.be

ProCPR. (2016, 8 апреля). Сознательное удушье взрослого. YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=XOTbjDGZ7wg&feature=youtu.be

TED-Ed. (2014, 24 ноября). Как работают легкие? - Эмма Брайс. YouTube. https: // www.youtube.com/watch?v=8NUxvJS-_0k&feature=youtu.be

TED-Ed. (2018, 2 августа). Почему твой голос меняется с возрастом? - Шайлин А. Шундлер. YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=rjibeBSnpJ0&feature=youtu.be

Структура легкого | BioNinja

Понимание:

• Воздух попадает в легкие в трахее и бронхах, а затем в альвеолы ​​в бронхиолах


Дыхательная система

  • Воздух попадает в дыхательную систему через нос или рот и проходит через глотку в трахею
  • Воздух движется вниз по трахее, пока не разделяется на два бронхов (единственное число: бронх ), которые соединяются с легкими
  • Правое легкое состоит из трех долей, в то время как левое легкое состоит только из двух (меньше из-за расположения сердца)
  • Внутри каждого легкого бронхи делятся на множество более мелких дыхательных путей, называемых бронхиолами. , значительно увеличивая площадь поверхности
  • Каждая бронхиола заканчивается группой воздушных мешочков, называемых альвеол , где происходит газообмен с кровотоком

Структура легких

Щелкните диаграмму, чтобы показать / скрыть метки


Структура альвеолы ​​

Альвеолы ​​функционируют как место газообмена и, следовательно, имеют особые структурные особенности, помогающие выполнять эту роль:

  • Они имеют очень тонкий эпителиальный слой (толщиной в одну клетку) для минимизации диффузионных расстояний для дыхательных газов
  • Они окружены богатой капиллярной сетью для увеличения способности газообмена с кровью
  • Они имеют примерно сферическую форму, чтобы максимально увеличить доступную площадь поверхности для газообмена
  • Их внутренняя поверхность покрыта со слоем жидкости, так как растворенные газы лучше диффундируют в кровоток

Альвеолярная структура

.

Комментировать

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *