Etapy oddychania.doc

Etapy oddychania

Oddychanie jest to proces wymiany gazów między organizmem a otaczającym go środowiskiem.

Wyróżniamy trzy etapy oddychania:

·         Oddychanie zewnętrzne –  zachodzi w płucach, stanowi wymianę gazów pomiędzy:

·         powietrzem atmosferycznym a pęcherzykami płucnymi

·         pęcherzykami płucnymi a osoczem krwi

·         osoczem krwi a erytrocytami

·         Transport gazów (oddechowa funkcja krwi) – wykonywany przy udziale krwi, w której transporterem O2 jest głównie hemoglobina a CO2 osocze, w którym gaz ten jest rozpuszczony

·         Oddychanie wewnętrzne – wymiana gazowa pomiędzy:

·         środowiskiem zewnątrzkomórkowym a wnętrzem komórek

·         środowiskiem wewnątrzkomórkowym a mitochondriami komórek, w których zachodzą główne procesy zużywające O2 i tworzące CO2

·        Drogi oddechowe

Układ oddechowy stanowią płuca oraz drogi oddechowe, a także klatka piersiowa z mięśniami oddechowymi.

·         drogi oddechowe są systemem kolejno rozgałęziających się rur, przez które odbywa się ruch powietrza z atmosfery do pęcherzyków płucnych, oraz z pęcherzyków do atmosfery

·         górny odcinek dróg oddechowych – składa się z jamy nosowej, jamy ustnej, jamy gardłowej oraz krtani

·         dolny odcinek dróg oddechowych – składa się z tchawicy, oskrzeli głównych, dzielących się dychotomicznie (na dwa rozgałęzienia) na kolejne rozgałęzienia oskrzelowe

Generacją nazywamy każde kolejne rozgałęzienie dróg oddechowych, w obrębie układu oddech ego wyróżniamy 23 generacje. Wraz z następowaniem kolejnych rozgałęzień (generacji):

·         ↓ promień kolejnych generacji

·         ↑ sumaryczna powierzchnia przekroju kolejnej generacji (rośnie liczba rozgałęzień)

·         ↓ liniowa prędkość przepływu powietrza

·         ↓ grubość ścian kolejnych generacji

·         nabłonek cylindryczny urzęsiony przechodzi w nabłonek sześcienny a następnie płaski

Ze względu na wzrastające w kolejnych generacjach różnice morfologiczne w budowie odcinków dróg oddechowych zmienia się także ich funkcja. Ze względu na pełnione funkcje generacje podzielono na strefy, wśród których wyróżniamy:

·         strefę przewodzącą – górne drogi oddechowe i pierwsze 16 generacji, pokrytych nabłonkiem cylindrycznym urzęsionym (tchawica, oskrzela główne, oskrzela płatowe, oskrzela segmentowe, oskrzela małe, oskrzeliki, oskrzeliki końcowe)

·         nie zachodzi tu wymiana gazowa (strefa anatomiczna przestrzennie bezużyteczna)

·         powietrze jest transportowane do kolejnych odcinków dróg oddechowych

·         powietrze ulega ogrzaniu, nawilżeniu i oczyszczeniu

·         strefę przejściową – kolejne generacje od 17 do 19 pokryte nabłonkiem wielowarstwowym płaskim (oskrzeliki oddechowe)

·         zachodzi tu dalsze ogrzewanie, nawilżanie i oczyszczanie powietrza wdychanego

·         częściowo zachodzi również wymiana gazowa

·         strefę oddechową – stanowią ją ostatnie generacje 20 – 23 pokryte nabłonkiem jednowarstwowym płaskim (przewody pęcherzykowe, pęcherzyki oddechowe/woreczki pęcherzykowe)

·         dochodzi tu do największej wymiany gazowej pomiędzy pęcherzykami płucnymi a otaczającymi je gęstą siecią naczyniami włosowatymi krążenia płucnego

·         Mechanika oddychania.

·         wdech – zachodzi wówczas gdy wartość Patm > PA (powietrze porusza się zgodnie z gradientem ciśnień od miejsca o ciśnieniu wyższym – Patm, do miejsca o ciśnieniu niższym – PA)

·         wydech – zachodzi gdy Patm < PA

·        Fazy cyklu oddechowego

·         Wdech – jest to wzrost objętości płuc spowodowany działaniem sił rozciągających układ oddechowy. Fizjologicznym źródłem wdechu jest skurcz mięśni wdechowych. Wdech jest więc fazą czynną, warunkowaną w spoczynku przez następujące mięśnie:

·         przeponę

·         mięśnie międzyżebrowe zewnętrzne

W oddychania wysiłkowego dodatkowo uczestniczą we wdechu:

·         mięsnie mostkowo – obojczykowo – sutkowe

·         mięśnie pochyłe szyi

·         mięśnie piersiowe większe

·         mięśnie dźwigacze łopatek

·         mięśnie prostowniki kręgosłupa

·         mięsień czworoboczny

·         mięśnie zębate brzuszne

Skurcz mięśni wdechowych doprowadza do zwiększenia wymiarów klatki piersiowej w trzech wymiarach:

·         wymiar górno – dolny spowodowany skurczem i obniżeniem przepony o ok. 1,5 cm (przy nasilonych wdechach przepona jest w stanie obniżyć się nawet o 10 cm zwiekszając objętość oddechową o 70%)

·         wymiar przednio – tylny – dokonywany w górnej części klatki piersiowej w wyniku skurczu mięśni międzyżebrowych zewnętrznych żeber I – V. Mostek ulega odsunięciu ku przodowi od nieruchomego kręgosłupa.

·         wymiar poprzeczny – zwiększany w dolnej części klatki piersiowej przez kurczące się mięśnie międzyżebrowe zewnętrzne żeber VI – IX.

Zmiana wyżej omówionych wymiarów klatki piersiowej w wyniku skurczu mięśni wdechowych prowadzi do wzrostu jej objętości i w efekcie do:

·         ↓ ciśnienia w jamie opłucnej (Ppl)

·         ↑ objętości tkanki płucnej

·         ↑ objętości pęcherzyków płucnych

·         ↓ ciśnienia w pęcherzykach płucnych (PA)

Sumarycznie więc celem wdechu jest obniżenie ciśnienia w pęcherzykach płucnych w celu wytworzenia gradientu ciśnień między ciśnieniem powietrza atmosferycznego (Patm) a ciśnieniem pęcherzykowym (PA). Gdy gradient ten osiągnie odpowiednią wartość wystarczającą do pokonania oporu dróg oddechowych (por. dalej) pojawia się ruch powietrza do pęcherzyka. Napływ powietrza powoduje stopniowe zwiększanie obniżonego wcześniej ciśnienia w pęcherzykach płucnych, z chwilą wyrównania PA z wartością Patm, napływ powietrza ustaje, stwierdzamy więc że na szczycie wdechu PA = Patm = 760 mmHg

·         Wydech jest to faza bierna cyklu oddechowego. Jego przyczyną jest ustanie skurczu mięśni wdechowym co prowadzi do zmniejszenie wszystkich trzech wymiarów klatki piersiowej.

Dzięki dużej sprężystości powiększona podczas wdechu klatka piersiowa szybko wraca do wymiarów spoczynkowych co w efekcie powoduje:

·         ↓ objętości klatki piersiowej

·         ↑ ciśnienia w jamie opłucnej (Ppl)

·         ↓ objętości tkanki płucnej

·         ↓ objętości pęcherzyków płucnych

·         ↑ ciśnienia w pęcherzykach płucnych (PA)

Dodatkowo w pogłębionym wydechu (tzw. wydechu czynnym) obecnym przy czynnościach fonacyjnych jak np. śpiew czy gra na instrumentach dętych, uczestniczą mięśnie pomocnicze wydechowe:

·         mięśnie międzyżebrowe wewnętrzne

·         mięśnie brzucha: m.prosty, m.skośne zewnętrzne, m.skośne wewnętrzne, m.poprzeczne brzucha

Sumarycznie – wdech ma na celu zwiększenie ciśnienia pęcherzykowego (PA) do takiej wartości aż jego wartość przekroczy wielkość ciśnienia powietrza atmosferycznego (Patm). W efekcie wytwarza to gradient ciśnień, który pozwala mu na pokonanie oporów powietrza i na ruch powietrza z pęcherzyka do środowiska zewnętrznego. Wypływ powietrza będzie trwał...