Физиология дыхательных путей

Воздухоносные пути представляют собой последовательно разветвляющиеся трубочки. По мере погружения в легочную ткань они сужаются, укорачиваются и увеличиваются в числе (рис. 6). Трахея   разделяется на правый и левый главные бронхи, те в свою очередь на долевые, затем на сегментарные бронхи и так далее до конечных бронхиол, еще не связанных непосредственно с альвеолами.  Вся эта система образует проводящие (кондуктивные)  воздухоносные пути. Главное их назначение состоит в подведении вдыхаемого воздуха к газообменной поверхности легких. Поскольку в проводящих воздухоносных путях нет альвеол, и они не могут участвовать в газообмене, их называют анатомическим  мертвым пространством.  Объем его составляет около 150 мл. Выделяют еще функциональное  мертвое пространство, которое представляет собой объем  отделов легких, в которых не происходит газообмена.  У здоровых людей он равен примерно также  l50 мл.

Конечные бронхиолы разветвляются на дыхательные бронхиолы, в стенках которых в виде  выпячиваний  уже появляются одиночные альвеолы. Наконец, от дыхательных бронхиол  отходят  альвеолярные ходы со стенками, образованными исключительно альвеолами. Отделы легких, содержащие альвеолы и участвующие в газообмене,  называются дыхательной зоной.

Структуры, расположенные дистальнее конечной бронхиолы образуют элементарную анатомическую единицу легких - первичную: дольку, или ацинус. Расстояние от конечной бронхиолы до  самой дальней альвеолы составляют, примерно,  5 мм, однако на дыхательную зону приходится большая часть легких:  ее объем равен, примерно,  300мл. Во время вдоха объем грудной клетки увеличивается и воздух засасывается в легкие. Вдыхаемый воздух продвигается, примерно, до конечных бронхиол по механизму объемного потока (как вода через шланг), однако, за ними  общая площадь поперечного сечения воздухоносных путей  из-за многократных ветвлений настолько возрастает, что поступательное перемещение газов становится очень незначительным. Следовательно, главным механизмом вентиляции легких в дыхательной зоне является диффузия газов. Скорость диффузии молекул газа в воздухоносных путях так велика, а преодолеваемые расстояния так малы, что разница концентраций в пределах ацинуса практически полностью устраняется за 1 секунду. Из-за резкого падения скорости движения воздуха в конечных бронхиолах здесь часто оседают пылевые частицы. Давление, которое обеспечивает продвижение воздуха через воздухоносные пути, также очень мало.  Расход воздуха 1л/с (как при нормальном дыхании) соответствует перепаду давления в них менее 2 см. вод, ст. (при курении для расхода такого же объема воздуха необходима разница около 500 см. вод. столба).

Рис. 6. Схема воздухоносных путей человека по Вейбелю. Видно, что к проводящей зоне лёгких относятся дыхательные пути 0-16 порядков (П), а к дыхательной (или переходной и дыхательной) зоне – 17-23 порядки. БР -бронхи, БЛ -бронхиолы, КБЛ -конечные бронхиолы, ДБЛ – дыхательные бронхиолы, АХ –альвеолярные ходы, А –альвеолы.

Наличие воздухоносных путей приводит к тому, что не весь вдыхаемый воздух достигает альвеолярного пространства, где происходит газообмен. Это нужно учитывать при измерении вентиляции легких. Так, если объем вдыхаемого воздуха равен 500 мл, то 150 мл остается в анатомическом мертвом пространстве и за минуту через дыхательную зону легкого при частоте дыхания 15 циклов за минуту проходит (500 - 150) х 15 = 5250 мл  атмосферного воздуха. Эта величина называется альвеолярной вентиляцией. Она имеет большое значение, так как соответствует количеству воздуха, который  может участвовать в  газообмене.

Проходя по воздухоносным путям, воздух согревается, увлажняется и очищается. Легкие с их огромной суммарной площадью (50- 100 м²) представляют собой самую большую поверхность организма., соприкасающуюся с  агрессивной окружающей средой

Многие загрязняющие вещества находятся в  виде аэрозолей - мельчайших взвешенных частиц. Судьба вдыхаемого аэрозоля зависит от размера его частиц. Крупные обезвреживаются в результате соударения со стенками носовой полости и глотки. При дыхании такие частицы, обладающие достаточной инерцией,  не  могут «вписываться» в повороты дыхательных путей вместе с воздушной струей, поэтому сталкиваются с влажной слизистой оболочкой  и поглощаются ею.

Частицы среднего размера оседают главным образом в мелких дыхательных путях под действием собственного веса. Такой способ задержки загрязнителей называется осаждением   (седиментацией) и наблюдается обычно в отделах легких, где скорость потока воздуха резко снижается вследствие колоссального возрастания  суммарного поперечного сечения воздухоносных путей. Именно поэтому много частиц осаждается в конечных и дыхательных бронхиолах, и у шахтеров в этих отделах легких отмечается значительная  концентрация пыли. Наконец, самые мелкие частицы (диаметром менее 0,1мк) достигают альвеол и, диффундируя в газе, откладываются и удаляются при выдохе. Осевшие в легких частицы выводятся с помощью различных механизмов. Со стенок бронхов они удаляются восходящим током слизи, обеспечиваемым движением ресничек, а затем заглатываются или впитываются. Слизь вырабатывается слизистыми железами и бокаловидными клетками в стенках бронхов. Некоторые раздражающие вещества, содержащиеся во вдыхаемом  воздухе, могут угнетать движение ресничек.

В альвеолах ресничек нет, и осаждаемые здесь пылевые частицы  поглощаются  крупными подвижными клетками – макрофагами, после чего загрязняющие вещества удаляются через лимфатические или кровеносные сосуды. В защите легких от инородных веществ участвуют также лейкоциты крови, тучные клетки. Тучные клетки содержат гепарин, который обладает способностью образовывать комплексы с различного рода ядовитыми веществами и обезвреживать их.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ.

1. Какие этапы реализуют функцию дыхания у человека?

2.Что является результатом деятельности системы внешнего дыхания?

3. Какие анатомо-физиологические образования составляют аппарат вентиляции?

4.Механизм вдоха и выдоха.

5.Какие мышцы принимают участие в вентиляции легких?.

6. Какой механизм обеспечивает пассивное изменение объема легких в результате изменения объемов грудной клетки? Модель Дондерса.

7.Эластическая тяга легких. Какие факторы определяют эластическую тягу легкого?

8. Сурфактант. Каков механизм действия сурфактанта и его роль в вентиляции легких?

9.Пневмоторакс.

10.Статические показатели вентиляции легких.

11.Динамические показатели внешнего дыхания.

12. Что называют паттерном дыхания?

13. Физиологическое значение паттерна дыхания?

14. Что такое эластическая работа дыхания и от каких факторов она зависит?

15.Что такое неэластическая работа дыхания и от каких факторов она зависит?

16.Региональные различия вентиляции легких.

17. Роль дыхательных путей в вентиляции легких.

18. Что такое анатомическое и функциональное «мертвое пространство»? Их величины. Роль в вентиляции легких.