A. I. KIENYA
PHYSIOLOGIE
ATMUNG
Gesundheitsministerium der Republik Belarus
Staatliches Medizinisches Institut Gomel
Abteilung für Humanphysiologie
A. I. KIENYA
Doktor der Biowissenschaften, Professor
PHYSIOLOGIE
ATMUNG
Rezensenten:
Ruzanov D.Yu., Kandidat der medizinischen Wissenschaften, Leiter der Abteilung für Phthisiopulmonologie, Bundesstaat Gomel medizinisches Institut.
Kienya A.I.
K38 Physiologie der Atmung: Lehrbuch - Gomel.-2002.- S.
Das Handbuch basiert auf dem Material von Vorlesungen zum Abschnitt „Physiologie der Atmung“ der normalen Physiologie, die der Autor Studenten der Medizinischen Fakultät und der Fakultät für die Ausbildung von Fachärzten für das Ausland gehalten hat.
Für Studierende, Lehrende, Doktoranden medizinischer und biologischer Universitäten und verwandter Fachrichtungen.
© A. I. Kienya
VORWORT
Dieses Handbuch ist eine Zusammenfassung der Vorlesungen zum Abschnitt „Physiologie der Atmung“ der normalen Physiologie, die der Autor für Studenten des Staatlichen Medizinischen Instituts Gomel gehalten hat. Das Material des Handbuchs wird in Übereinstimmung mit dem Programm zur normalen Physiologie für Studierende der Medizinischen und Prophylaktischen Fakultät der Höheren Medizinischen Wissenschaften präsentiert Bildungseinrichtungen Nr. 08-14/5941, genehmigt vom Gesundheitsministerium der Republik Belarus am 3. September 1997.
Das Handbuch präsentiert moderne Informationen über die Atmung als ein System, das Stoffwechselvorgängen im Körper dient. Die Hauptphasen der Atmung, Mechanismen Atembewegungen(Ein- und Ausatmen), die Rolle des Unterdrucks in der Pleurahöhle, Ventilation der Lunge und Lungenvolumina und -kapazitäten, anatomischer und funktioneller Totraum, ihre physiologische Bedeutung, Gasaustauschprozesse in der Lunge, Transport von Gasen (O 2 und CO 2) durch Blut, Einflussfaktoren auf die Bildung von Hämoglobinverbindungen mit O 2 und CO 2 und deren Dissoziation, Gasaustausch zwischen Blut und Gewebe. Es werden neurohumorale Mechanismen der Atemregulation betrachtet, strukturelle Organisation Atemzentrum, die Rolle der Gaszusammensetzung und verschiedener Rezeptoren bei der Regulierung der Atmung. Beschreibt die Merkmale des Einatmens unterschiedliche Bedingungen. Der Mechanismus und die Theorien zum Auftreten des ersten Atemzugs eines Neugeborenen werden skizziert. Werden in Betracht gezogen Altersmerkmale Atmung.
Die altersbedingten Merkmale des Atmungssystems werden gesondert betrachtet.
Am Ende des Handbuchs werden die wichtigsten Blutkonstanten eines gesunden Menschen vorgestellt.
Gleichzeitig ist sich der Autor bewusst, dass es in diesem Handbuch aufgrund seines geringen Umfangs nicht möglich war, alle Aspekte der Atemphysiologie im Detail abzudecken, weshalb einige davon in zusammenfassender Form dargestellt werden, ausführlichere Informationen darüber können möglich sein Weitere Informationen finden Sie in den am Ende des Handbuchs angegebenen Literaturquellen.
Der Autor wird jedem, der es für möglich hält, seine kritischen Kommentare zum vorgeschlagenen Handbuch zu äußern, sehr dankbar sein, was als Ausdruck des Wunsches verstanden wird, bei der späteren Neuveröffentlichung zu seiner Verbesserung beizutragen.
ÄUSSERE ATMUNG
Die Gewinnung der für die lebenswichtigen Funktionen des menschlichen Körpers notwendigen Energie erfolgt auf Basis oxidativer Prozesse. Für ihre Umsetzung ist ein ständiger Zustrom von O 2 aus der äußeren Umgebung und eine kontinuierliche Entfernung von CO 2 aus dieser erforderlich, das im Gewebe durch den Stoffwechsel entsteht.
Die Reihe von Prozessen, die den Eintritt von O 2 in den Körper, dessen Abgabe und Verbrauch an das Gewebe und die Freisetzung des Endprodukts der Atmung CO 2 sicherstellen äußere Umgebung, nennt man Atmung. Dies ist ein physiologisches System.
Eine Person kann leben ohne:
Essen für weniger als einen Monat,
· Wasser - 10 Tage,
· Sauerstoff – 4–7 Minuten (keine Reserve). In diesem Fall kommt es zunächst zum Absterben von Nervenzellen.
Komplexer Prozess Der Gasaustausch mit der Umgebung besteht aus einer Reihe aufeinanderfolgender Prozesse.
Äußere Atmung (pulmonal):
1. Gasaustausch zwischen Lungenluft und atmosphärischer Luft (Lungenventilation).
2. Gasaustausch zwischen der Lungenluft und dem Blut der Kapillaren des Lungenkreislaufs.
Intern:
3. Transport von O 2 und CO 2 durch Blut.
4. Gasaustausch zwischen Blut und Zellen (Gewebeatmung), also Verbrauch von O 2 und Freisetzung von CO 2 beim Stoffwechsel.
Funktion äußere Atmung und die Erneuerung der Gaszusammensetzung des Blutes erfolgt beim Menschen durch die Atemwege und die Lunge.
Atemwege: Nase und Mundhöhle, Kehlkopf, Luftröhre, Bronchien, Bronchiolen, Alveolargänge. Die Luftröhre des Menschen ist etwa 15 cm groß und in zwei Bronchien unterteilt: den rechten und den linken. Sie verzweigen sich in kleinere Bronchien und diese in Bronchiolen (bis zu 0,3 – 0,5 mm Durchmesser). Die Gesamtzahl der Bronchiolen beträgt etwa 250 Millionen. Die Bronchiolen verzweigen sich in Alveolargänge und enden in blinden Säcken – Alveolen. Die Alveolen sind innen mit respiratorischem Epithel ausgekleidet. Die Oberfläche aller Alveolen beim Menschen erreicht 50-90 m2.
Jede Alveole ist mit einem dichten Netzwerk aus Blutkapillaren durchzogen.
In der Schleimhaut der Atemwege gibt es zwei Arten von Zellen:
a) Flimmerepithelzellen;
b) sekretorische Zellen.
Außen ist die Lunge mit einer dünnen, serösen Membran – der Pleura – bedeckt.
In der rechten Lunge gibt es drei Lappen: oberer (apikaler), mittlerer (Herz-) und unterer (Zwerchfell-)Lappen. Die linke Lunge hat zwei Lappen (Ober- und Unterlappen).
Um Gasaustauschprozesse in der Lungenstruktur durchzuführen, gibt es eine Reihe adaptiver Funktionen:
1. Das Vorhandensein eines Luft- und Blutkanals, der durch einen dünnen Film voneinander getrennt ist, der aus einer Doppelschicht besteht – den Alveolen selbst und der Kapillare (der Luft- und Blutabschnitt – Dicke 0,004 mm). Durch diese Luft-Hema-Barriere erfolgt die Diffusion von Gasen.
2. Die ausgedehnte Atemfläche der Lunge, 50-90 m2, entspricht in etwa der Vergrößerung der Körperoberfläche (1,7 m20) um das Zehnfache.
3. Das Vorhandensein eines besonderen Lungenkreislaufs, der speziell eine oxidative Funktion ausübt (Funktionskreis). Ein Blutpartikel durchläuft in 5 Sekunden einen kleinen Kreis und die Kontaktzeit mit der Alveolarwand beträgt nur 0,25 bis 0,7 Sekunden.
4. Das Vorhandensein von elastischem Gewebe in der Lunge, das die Ausdehnung und den Kollaps der Lunge beim Ein- und Ausatmen fördert. Die Lunge befindet sich in einem Zustand elastischer Spannung.
5. Verfügbarkeit in Atemwege unterstützendes Knorpelgewebe in Form von knorpeligen Bronchien. Dadurch wird verhindert, dass die Atemwege kollabieren und die Luft schnell und einfach durchströmen kann.
Atembewegungen
Die für den Gasaustausch notwendige Belüftung der Alveolen erfolgt durch abwechselndes Einatmen (Inspiration) und Ausatmen (Exspiration). Beim Einatmen gelangt mit O2 gesättigte Luft in die Lungenbläschen. Beim Ausatmen wird ihnen Luft entzogen, die arm an O 2, aber reicher an CO 2 ist. Die Einatmungsphase und die anschließende Ausatmungsphase sind Atemzyklus.
Die Luftbewegung wird durch eine abwechselnde Volumenzunahme und -abnahme verursacht Brust.
Der Mechanismus der Inhalation (Inspiration).
Zunahme Brusthöhle in der vertikalen, sagittalen und frontalen Ebene. Dies wird gewährleistet durch: Anheben der Rippen und Abflachen (Absenken) des Zwerchfells.
Bewegung der Rippen. Die Rippen bilden bewegliche Verbindungen mit den Körpern und Querfortsätzen der Wirbel. Durch diese beiden Punkte verläuft die Rotationsachse der Rippen. Die Rotationsachse der oberen Rippen verläuft nahezu horizontal. Wenn die Rippen angehoben werden, nimmt die Größe des Brustkorbs in anteroposteriorer Richtung zu. Die Rotationsachse der unteren Rippen liegt sagittaler. Wenn die Rippen angehoben werden, vergrößert sich daher das Brustvolumen seitlich.
Da die Bewegung der unteren Rippen einen größeren Einfluss auf das Brustvolumen hat, werden die unteren Lungenlappen besser belüftet als die Lungenspitzen.
Das Anheben der Rippen erfolgt durch die Kontraktion der Inspirationsmuskulatur. Dazu gehören: äußere Interkostalmuskulatur, innere Interknorpelmuskulatur. Ihre Muskelfasern sind so ausgerichtet, dass ihr Ansatzpunkt an der unteren Rippe weiter vom Rotationszentrum entfernt liegt als der Ansatzpunkt an der darüber liegenden Rippe. Ihre Richtung: hinten, oben, vorne und unten.
Dadurch nimmt das Brustvolumen zu.
In einem gesunden junger Mann Der Unterschied zwischen dem Brustumfang in Ein- und Ausatmungsposition beträgt 7-10 cm, bei Frauen 5-8 cm. Bei forcierter Atmung werden die Inspirationshilfsmuskeln aktiviert:
· - großer und kleiner Brustmuskel;
· - Treppe;
· - Sternocleidomastoideus;
· - (teilweise) gezahnt;
· - trapezförmig usw.
Die Verbindung der Hilfsmuskeln erfolgt, wenn die Lungenventilation über 50 l/min liegt.
Blendenbewegung. Das Zwerchfell besteht aus einem Sehnenzentrum und Muskelfasern, die sich von diesem Zentrum in alle Richtungen erstrecken und an der Brustöffnung befestigt sind. Es hat die Form einer Kuppel und ragt in die Brusthöhle hinein. Beim Ausatmen liegt es auf einer Länge von etwa drei Rippen an der Innenwand des Brustkorbs an. Beim Einatmen flacht sich das Zwerchfell durch die Kontraktion seiner Muskelfasern ab. Gleichzeitig entfernt es sich von der Innenfläche des Brustkorbs und die Nebenhöhlen öffnen sich.
Die Innervation des Zwerchfells erfolgt durch Zwerchfellnerven von C 3 bis C 5. Bei einseitiger Durchtrennung des Nervus phrenicus auf derselben Seite wird das Zwerchfell unter dem Einfluss des Drucks der Eingeweide und des Schubs der Lunge stark in die Brusthöhle gezogen. Bewegung unteren Abschnitte Lunge ist begrenzt. Inspiration ist also aktiv Akt.
Mechanismus der Ausatmung (Exspiration) wird gewährleistet durch:
· Schweregefühl in der Brust.
· Elastizität der Rippenknorpel.
· Elastizität der Lunge.
Organdruck Bauchhöhle zum Zwerchfell.
Im Ruhezustand erfolgt die Ausatmung passiv.
Bei der erzwungenen Atmung werden Exspirationsmuskeln verwendet: innere Interkostalmuskeln (ihre Richtung ist von oben, hinten, vorne, unten) und Hilfsexspirationsmuskeln: Muskeln, die die Wirbelsäule beugen, Muskeln Bauchmuskeln(schräg, gerade, quer). Wenn sich dieses zusammenzieht, üben die Bauchorgane Druck auf das entspannte Zwerchfell aus und es ragt in die Brusthöhle hinein.
Arten der Atmung. Abhängig davon, welche Komponente (Anhebung der Rippen oder des Zwerchfells) das Brustvolumen vergrößert, gibt es 3 Arten der Atmung:
· - Brust (Kostal);
· - Bauch;
· - gemischt.
Die Art der Atmung hängt in stärkerem Maße vom Alter (die Beweglichkeit der Brust nimmt zu), der Kleidung (enge Mieder, Windeln) und dem Beruf ab (bei Menschen, die körperliche Arbeit verrichten, nimmt die Art der Bauchatmung zu). Die Bauchatmung wird schwierig letzten Monaten Schwangerschaft und anschließendes Stillen sind zusätzlich inbegriffen.
Die effektivste Atmungsart ist die Bauchatmung:
· - tiefere Belüftung der Lunge;
· - erleichtert die Rückgabe venöses Blut zum Herzen.
Bei Arbeitern, Bergsteigern, Sängern usw. überwiegt die Bauchatmung. Bei einem Kind wird nach der Geburt zunächst die Bauchatmung und später, im Alter von 7 Jahren, die Brustatmung etabliert.
Druck in der Pleurahöhle und seine Veränderung während der Atmung.
Die Lunge ist mit Pleura visceralis bedeckt, und der Film der Brusthöhle ist mit Pleura parietalis bedeckt. Zwischen ihnen gibt es seröse Flüssigkeit. Sie passen eng aneinander (Abstand 5-10 Mikrometer) und gleiten relativ zueinander. Dieses Gleiten ist notwendig, damit die Lunge den komplexen Veränderungen des Brustkorbs folgen kann, ohne sich zu verformen. Bei Entzündungen (Pleuritis, Verwachsungen) lässt die Belüftung der entsprechenden Lungenbereiche nach.
Wenn Sie eine Nadel in die Pleurahöhle einführen und sie an ein Wasserdruckmessgerät anschließen, werden Sie feststellen, dass der Druck darin beträgt:
· beim Einatmen - um 6-8 cm H 2 O
· beim Ausatmen - 3-5 cm H 2 O unter der Atmosphäre.
Dieser Unterschied zwischen intrapleuralem und atmosphärischem Druck wird üblicherweise Pleuradruck genannt.
Unterdruck in der Pleurahöhle entsteht durch elastischen Zug der Lunge, d.h. Neigung der Lunge zum Kollaps.
Beim Einatmen führt eine Vergrößerung der Brusthöhle zu einem Anstieg des Unterdrucks in der Pleurahöhle, d.h. Der transpulmonale Druck steigt, was zu einer Ausdehnung der Lunge führt (Demonstration am Donders-Apparat).
Wenn sich die Inspirationsmuskulatur entspannt, sinkt der transpulmonale Druck und die Lunge kollabiert aufgrund der Elastizität.
Wenn eine kleine Menge Luft in die Pleurahöhle eingeführt wird, löst sie sich auf, da im Blut kleiner Venen des Lungenkreislaufs die Spannung der gelösten Gase geringer ist als in der Atmosphäre.
Die Ansammlung von Flüssigkeit in der Pleurahöhle wird durch den geringeren onkotischen Druck der Pleuraflüssigkeit (weniger Proteine) als im Plasma verhindert. Wichtig ist auch eine Senkung des hydrostatischen Drucks im Lungenkreislauf.
Druckänderungen in der Pleurahöhle können direkt gemessen werden (können aber zu Schäden führen). Lungengewebe). Daher ist es besser, ihn zu messen, indem man einen 10 cm langen Ballon in die Speiseröhre (in den Brustbereich) einführt. Die Wände der Speiseröhre sind sehr biegsam.
Die elastische Zugkraft der Lunge wird durch drei Faktoren verursacht:
1. Oberflächenspannung des Flüssigkeitsfilms, der die Innenfläche der Alveolen bedeckt.
2. Die Elastizität des Gewebes der Alveolenwände (enthalten elastische Fasern).
3. Tonus der Bronchialmuskulatur.
An jeder Grenzfläche zwischen Luft und Flüssigkeit wirken intermolekulare Kohäsionskräfte, die dazu neigen, die Größe dieser Oberfläche zu verringern (Oberflächenspannungskräfte). Unter dem Einfluss dieser Kräfte neigen die Alveolen dazu, sich zusammenzuziehen. Oberflächenspannungskräfte erzeugen 2/3 der elastischen Zugkraft der Lunge. Die Oberflächenspannung der Alveolen ist zehnmal geringer als theoretisch für die entsprechende Wasseroberfläche berechnet.
Wenn die Innenfläche der Alveolen bedeckt wäre wässrige Lösung, dann hätte die Oberflächenspannung 5-8 mal größer sein müssen. Unter diesen Bedingungen würde es zum Zusammenbruch der Alveolen (Atelektase) kommen. Aber das passiert nicht.
Das bedeutet, dass sich in der Alveolarflüssigkeit an der Innenfläche der Alveolen Stoffe befinden, die die Oberflächenspannung reduzieren, also Tenside. Ihre Moleküle werden stark voneinander angezogen, haben aber eine schwache Wechselwirkung mit Flüssigkeit, wodurch sie sich an der Oberfläche ansammeln und dadurch die Oberflächenspannung verringern.
Solche Stoffe werden Tenside (Tenside) genannt, deren Rolle in in diesem Fall sogenannte Tenside durchführen. Es handelt sich um Lipide und Proteine. Sie werden von speziellen Zellen der Alveolen gebildet – Pneumozyten vom Typ II. Die Auskleidung hat eine Dicke von 20–100 nm. Aber Lecithin-Derivate haben die größte Oberflächenaktivität der Komponenten dieser Mischung.
Wenn die Größe der Alveolen abnimmt. Tensidmoleküle rücken näher zusammen, ihre Dichte pro Flächeneinheit ist größer und die Oberflächenspannung nimmt ab – die Alveole kollabiert nicht.
Wenn sich die Alveolen vergrößern (ausdehnen), erhöht sich ihre Oberflächenspannung, während die Dichte des Tensids pro Oberflächeneinheit abnimmt. Dadurch wird die elastische Traktion der Lunge verstärkt.
Beim Atmen dient die Stärkung der Atemmuskulatur nicht nur der Überwindung des elastischen Widerstands der Lunge und des Brustgewebes, sondern auch der Überwindung des unelastischen Widerstands gegen das einströmende Gas Atemwege, was von ihrem Lumen abhängt.
Eine Verletzung der Tensidbildung führt zu einem Rückgang große Menge Alveolen – Atelektase – mangelnde Belüftung großer Lungenbereiche.
Bei Neugeborenen sind Tenside für die Ausdehnung der Lunge bei den ersten Atembewegungen notwendig.
Es gibt eine Erkrankung von Neugeborenen, bei der die Oberfläche der Alveolen mit Fibrinsedimenten (Gealinmembranen) bedeckt ist, wodurch die Aktivität von Tensiden verringert wird. Dies führt zu einer unvollständigen Ausdehnung der Lunge und einer schweren Störung des Gasaustausches.
Wenn Luft (Pneumothorax) in die Pleurahöhle eindringt (durch eine beschädigte Brustwand oder Lunge), kollabieren diese aufgrund der Elastizität der Lunge und werden zur Wurzel gedrückt, wobei sie 1/3 ihres Volumens einnimmt.
Beim einseitigen Pneumothorax kann die Lunge auf der unbeschädigten Seite für eine ausreichende Sättigung des Blutes mit O 2 und Abtransport von CO 2 (im Ruhezustand) sorgen. Im Falle einer beidseitigen Beatmung – wenn keine künstliche Beatmung der Lunge oder eine Versiegelung der Pleurahöhle erfolgt – führt dies zum Tod.
Einseitiger Pneumothorax wird manchmal zu therapeutischen Zwecken eingesetzt: Das Einbringen von Luft in die Pleurahöhle zur Behandlung von Tuberkulose (Hohlräumen).
Die Lunge ist mit Pleura visceralis bedeckt, und der Film der Brusthöhle ist mit Pleura parietalis bedeckt. Zwischen ihnen befindet sich seröse Flüssigkeit. Sie passen eng aneinander (Abstand 5-10 Mikrometer) und gleiten relativ zueinander.
Wenn Sie eine Nadel in die Pleurahöhle einführen und sie an ein Wasserdruckmessgerät anschließen, werden Sie feststellen, dass der Druck darin beträgt:
· beim Einatmen - um 6-8 cm H 2 O
· beim Ausatmen - 3-5 cm H 2 O unter der Atmosphäre.
Dieser Unterschied zwischen intrapleuralem und atmosphärischem Druck wird üblicherweise Pleuradruck genannt.
Unterdruck in der Pleurahöhle entsteht durch elastischen Zug der Lunge, d.h. Neigung der Lunge zum Kollaps.
Beim Einatmen führt eine Vergrößerung der Brusthöhle zu einem Anstieg des Unterdrucks in der Pleurahöhle.
Die Ansammlung von Flüssigkeit in der Pleurahöhle wird durch den geringeren onkotischen Druck der Pleuraflüssigkeit (weniger Proteine) als im Plasma verhindert.
Die elastische Zugkraft der Lunge wird durch drei Faktoren verursacht:
1. Oberflächenspannung des Flüssigkeitsfilms, der die Innenfläche der Alveolen bedeckt.
2. Die Elastizität des Gewebes der Alveolenwände (enthalten elastische Fasern).
3. Tonus der Bronchialmuskulatur.
An jeder Grenzfläche zwischen Luft und Flüssigkeit wirken intermolekulare Kohäsionskräfte, die dazu neigen, die Größe dieser Oberfläche zu verringern (Oberflächenspannungskräfte). Unter dem Einfluss dieser Kräfte neigen die Alveolen dazu, sich zusammenzuziehen. Oberflächenspannungskräfte erzeugen 2/3 der elastischen Zugkraft der Lunge.
Wäre die Innenfläche der Alveolen mit einer wässrigen Lösung bedeckt, dann müsste die Oberflächenspannung 5-8 mal höher gewesen sein. Unter diesen Bedingungen wäre ein Zusammenbruch der Alveolen (Atelektase) zu beobachten.
Alveolarflüssigkeit an der Innenfläche der Alveolen enthält Substanzen, die die Oberflächenspannung verringern. Solche Stoffe nennt man oberflächenaktive Stoffe (Tenside), deren Rolle in diesem Fall Tenside spielen.
Mit abnehmender Größe der Alveolen rücken die Tensidmoleküle näher zusammen, ihre Dichte pro Flächeneinheit wird größer und die Oberflächenspannung nimmt ab – die Alveolen kollabieren nicht.
Wenn sich die Alveolen vergrößern (ausdehnen), erhöht sich ihre Oberflächenspannung, was die elastische Zugkraft der Lunge erhöht.
Eine gestörte Bildung von Tensiden führt zum Kollaps einer großen Anzahl von Alveolen – Atelektase – mangelnde Belüftung großer Bereiche der Lunge.
Bei Neugeborenen sind Tenside für die Ausdehnung der Lunge bei den ersten Atembewegungen notwendig.
Das Eindringen von Luft in die Pleurahöhle (durch eine beschädigte Brustwand oder Lunge) wird aufgrund der Elastizität der Lunge als Pneumothorax bezeichnet – sie kollabiert und wird zur Wurzel hin gedrückt, wobei sie 1/3 ihres Volumens einnimmt.
Die Lunge befindet sich in einem geometrisch geschlossenen Hohlraum, durch Mauern gebildet Brust und Zwerchfell. Das Innere der Brusthöhle ist mit Pleura ausgekleidet, das aus zwei Schichten besteht. Ein Blatt grenzt an die Brust, das andere an die Lunge. Zwischen den Schichten befindet sich ein schlitzartiger Raum oder eine Pleurahöhle, die mit Pleuraflüssigkeit gefüllt ist.
Die Brust wächst im Mutterleib und nach der Geburt schneller als die Lunge. Darüber hinaus verfügen die Pleurablätter über eine hohe Absorptionsfähigkeit. Dadurch entsteht in der Pleurahöhle ein Unterdruck. In den Alveolen der Lunge entspricht der Druck also dem Atmosphärendruck – 760 und in der Pleurahöhle – 745–754 mm Hg. Kunst. Kunst. Diese 10-30 mm sorgen für die Ausdehnung der Lunge. Wenn Sie die Brustwand durchstechen, sodass Luft in die Pleurahöhle gelangt, kollabiert die Lunge sofort (Atelektase). Dies geschieht, weil der atmosphärische Luftdruck an der Außen- und Innenfläche der Lunge gleich ist.
Die Lunge in der Pleurahöhle befindet sich immer in einem etwas gedehnten Zustand, beim Einatmen nimmt ihre Dehnung jedoch stark zu und beim Ausatmen ab. Dieses Phänomen wird durch das von Donders vorgeschlagene Modell gut demonstriert. Wenn Sie eine Flasche auswählen, deren Volumen der Größe der Lunge entspricht, nachdem Sie sie zuvor in diese Flasche gelegt haben, und anstelle des Bodens eine Gummifolie spannen, die als Membran fungiert, dehnt sich die Lunge bei jedem Zug aus Gummiboden. Der Unterdruck in der Flasche ändert sich entsprechend.
Der Unterdruck kann gemessen werden, indem eine mit einem Quecksilbermanometer verbundene Injektionsnadel in den Pleuraraum eingeführt wird. Bei großen Tieren erreicht er beim Einatmen 30-35 und sinkt beim Ausatmen auf 8-12 mmHg. Kunst. Druckschwankungen beim Ein- und Ausatmen beeinflussen die Bewegung des Blutes durch die Venen in der Brusthöhle. Da die Wände der Venen leicht dehnbar sind, wird ein Unterdruck auf sie übertragen, der zur Erweiterung der Venen, ihrer Füllung mit Blut und dem Rückfluss von venösem Blut beiträgt rechter Vorhof Beim Einatmen erhöht sich die Durchblutung des Herzens.
Arten der Atmung: Bei Tieren gibt es drei Arten der Atmung: Rippen- oder Brustatmung – beim Einatmen überwiegt die Kontraktion der äußeren Interkostalmuskeln; Zwerchfell oder Bauch – die Ausdehnung des Brustkorbs erfolgt hauptsächlich aufgrund der Kontraktion des Zwerchfells; ökostal-abdominal – die Inhalation erfolgt gleichermaßen durch die Interkostalmuskulatur, das Zwerchfell und Bauchmuskeln. Letztere Art der Atmung ist charakteristisch für Nutztiere. Eine Veränderung des Atemmusters kann auf eine Erkrankung der Brust- oder Bauchorgane hinweisen. Beispielsweise überwiegt bei Erkrankungen der Bauchorgane die Rippenatmung, da das Tier die erkrankten Organe schützt.
Vitale und gesamte Lungenkapazität große Hunde und Schafe atmen im Durchschnitt 0,3–0,5 aus, Pferde
5-6 Liter Luft. Dieser Band heißt Atemluft. Zusätzlich zu diesem Volumen können Hunde und Schafe weitere 0,5-1 und Pferde - 10-12 Liter - inhalieren. zusätzliche Luft. Nach normaler Ausatmung können Tiere ungefähr die gleiche Luftmenge ausatmen – Reserveluft. Daher dehnt sich der Brustkorb bei normaler, flacher Atmung bei Tieren nicht bis zu seiner maximalen Grenze aus, sondern befindet sich an einem bestimmten Punkt optimales Niveau Bei Bedarf kann sein Volumen durch maximale Kontraktion der Inspirationsmuskulatur vergrößert werden. Die Atem-, Zusatz- und Reserveluftmengen sind Vitalkapazität der Lunge. Bei Hunden ist es so 1.5 -3 l, für Pferde - 26-30, für große Vieh- 30-35 Liter Luft. Bei maximaler Ausatmung verbleibt noch etwas Luft in der Lunge, dieses Volumen nennt man Restluft. Die Vitalkapazität der Lunge und die Restluft betragen gesamte Lungenkapazität. Bei manchen Erkrankungen kann die Vitalkapazität der Lunge deutlich reduziert sein, was zu einer Beeinträchtigung des Gasaustausches führt.
Bestimmung der Vitalkapazität der Lunge großer Wert um den physiologischen Zustand des Körpers unter normalen und pathologischen Bedingungen zu bestimmen. Sie kann mit einem speziellen Gerät namens Wasserspirometer (Spiro 1-B-Gerät) bestimmt werden. Leider sind diese Methoden schwierig anzuwenden Produktionsbedingungen. Bei Versuchstieren wird die Vitalkapazität unter Narkose bestimmt, indem ein Gemisch mit hohem CO2-Gehalt inhaliert wird. Die Stärke der stärksten Ausatmung entspricht in etwa der Vitalkapazität der Lunge. Die Vitalkapazität variiert je nach Alter, Produktivität, Rasse und anderen Faktoren.
Nach einer ruhigen Ausatmung verbleibt Reserve- oder Restluft in der Lunge, auch Alveolarluft genannt. Etwa 70 % der eingeatmeten Luft gelangen direkt in die Lunge, die restlichen 25–30 % nehmen nicht am Gasaustausch teil, da sie in den oberen Atemwegen verbleiben. Das Alveolarluftvolumen beim Pferd beträgt 22 Liter. Da ein Pferd beim ruhigen Atmen 5 Liter Luft einatmet, von denen nur 70 %, also 3,5 Liter, in die Alveolen gelangen, wird bei jedem Atemzug nur 1/6 der Luft in die Alveolen ventiliert (3,5:22). der eingeatmeten Luft zu den Alveolen wird aufgerufen Lungenventilationskoeffizient, und die Luftmenge, die in einer Minute durch die Lunge strömt, beträgt Minutenvolumen der Lungenbeatmung. Das Minutenvolumen ist ein variabler Wert, der von der Atemfrequenz, der Vitalkapazität der Lunge, der Arbeitsintensität, der Art der Ernährung usw. abhängt. pathologischer Zustand Lunge und andere Faktoren.
Die Atemwege (Kehlkopf, Luftröhre, Bronchien, Bronchiolen) sind nicht direkt am Gasaustausch beteiligt, weshalb sie als „Luftröhre“ bezeichnet werden schädlicher Raum. Sie sind jedoch für den Atmungsprozess von großer Bedeutung. Die Schleimhaut der Nasengänge und der oberen Atemwege enthält seröse Schleimzellen und Flimmerepithel. Schleim bindet Staub und befeuchtet die Atemwege. Das Flimmerepithel trägt durch die Bewegungen seiner Haare dazu bei, Schleim mit Staub-, Sand- und anderen mechanischen Verunreinigungen in den Nasopharynx zu entfernen, von wo aus er ausgeschieden wird. Die oberen Atemwege enthalten viele Sinnesrezeptoren, deren Reizung Schutzreflexe wie Husten, Niesen und Schnauben hervorruft. Diese Reflexe helfen dabei, Staubpartikel, Speisereste und Mikroben aus den Bronchien zu entfernen. giftige Substanzen eine Gefahr für den Körper darstellen. Darüber hinaus wird durch die reichliche Blutversorgung der Schleimhäute der Nasengänge, des Kehlkopfes und der Luftröhre die eingeatmete Luft erwärmt.
Das Volumen der Lungenventilation ist etwas geringer als die Blutmenge, die pro Zeiteinheit durch den Lungenkreislauf fließt. An der Lungenspitze werden die Alveolen weniger effizient belüftet als an der Basis neben dem Zwerchfell. Daher überwiegt im Bereich der Lungenspitze die Ventilation relativ den Blutfluss. Das Vorhandensein veno-arterieller Anastomosen und ein verringertes Verhältnis von Belüftung zu Blutfluss separate Teile Lunge - der Hauptgrund für den niedrigeren Sauerstoffdruck und den höheren Kohlendioxiddruck im arteriellen Blut im Vergleich zum Partialdruck dieser Gase in der Alveolarluft.
Zusammensetzung der eingeatmeten, ausgeatmeten und alveolären Luft: Atmosphärische Luft enthält 20,82 % Sauerstoff, 0,03 % Kohlendioxid und 79,03 % Stickstoff. Die Luft in Tierställen enthält normalerweise mehr Kohlendioxid, Wasserdampf, Ammoniak, Schwefelwasserstoff usw. Die Sauerstoffmenge kann geringer sein als in atmosphärischer Luft.
Ausgeatmete Luft enthält im Durchschnitt 16,3 % Sauerstoff, 4 % Kohlendioxid und 79,7 % Stickstoff (diese Zahlen beziehen sich auf trockene Luft, also abzüglich des Wasserdampfs, mit dem die ausgeatmete Luft gesättigt ist). Die Zusammensetzung der ausgeatmeten Luft ist nicht konstant und hängt von der Intensität des Stoffwechsels, dem Volumen der Lungenventilation, der Umgebungslufttemperatur usw. ab.
Alveolarluft unterscheidet sich von ausgeatmeter Luft hoher Inhalt Kohlendioxid – 5,62 % und weniger Sauerstoff – im Durchschnitt 14,2–14,6, Stickstoff – 80,48 %. Ausgeatmete Luft enthält nicht nur Luft aus den Alveolen, sondern auch aus dem „Schadraum“, wo sie die gleiche Zusammensetzung wie atmosphärische Luft hat.
Stickstoff nimmt nicht am Gasaustausch teil, aber Prozentsatz In der eingeatmeten Luft ist sie etwas niedriger als in der ausgeatmeten und alveolären Luft. Dies erklärt sich dadurch, dass das Volumen der ausgeatmeten Luft etwas geringer ist als das der eingeatmeten Luft.
Die maximal zulässige Kohlendioxidkonzentration in Viehhöfen, Ställen und Kälberställen beträgt 0,25 %; aber bereits 1 % C02 führt zu spürbarer Atemnot und die Lungenventilation nimmt um 20 % zu. Kohlendioxidwerte über 10 % führen zum Tod.
In der Pleurahöhle befinden sich drei separate seröse Säcke – einer davon enthält das Herz und die anderen beiden enthalten die Lunge. Serosa Die Lunge heißt Pleura. Es besteht aus zwei Blättern:
Viszeral – die viszerale (pulmonale) Pleura bedeckt die Lunge fest, erstreckt sich in ihre Furchen und trennt so die Lungenlappen voneinander.
Parietal: Die Pleura parietalis (parietale Pleura) kleidet die Innenseite der Wand der Brusthöhle aus.
Im Wurzelbereich Lunge viszeral Die Pleura geht in das Scheitelfell über und bildet so einen geschlossenen schlitzartigen Raum – die Pleurahöhle. Die Innenfläche der Pleura ist mit Mesothel bedeckt und mit einer kleinen Menge seröser Flüssigkeit befeuchtet, wodurch die Reibung zwischen den Pleuraschichten bei Atembewegungen verringert wird. Der Druck in der Pleurahöhle ist um 4–9 mm Hg niedriger als der Atmosphärendruck (als Null angenommen). Art., weshalb es negativ genannt wird. (Bei ruhiger Atmung beträgt der intrapleurale Druck in der Einatmungsphase 6-9 mm Hg und in der Ausatmungsphase 4-5 mm Hg; mit tiefer Atemzug Der Druck kann auf 3 mm Hg sinken. Kunst.). Der intrapleurale Druck entsteht und wird durch die Interaktion des Brustkorbs mit dem Lungengewebe aufgrund ihrer elastischen Zugkraft aufrechterhalten. In diesem Fall entwickelt der elastische Zug der Lunge eine Kraft, die immer dazu tendiert, das Brustvolumen zu verringern. Außerdem, atmosphärische Luft erzeugt über die Atemwege einen einseitigen Druck (von innen) auf die Lunge. Der Brustkorb widersteht der Übertragung von Luftdruck von außen auf die Lunge, sodass atmosphärische Luft die Lunge ausdehnt und sie gegen die Pleura parietalis und die Brustwand drückt. An der Bildung des Endwertes des intrapleuralen Drucks sind auch aktive Kräfte beteiligt, die die Atemmuskulatur bei Atembewegungen entwickelt. Die Aufrechterhaltung des intrapleuralen Drucks wird auch durch die Prozesse der Filtration und Absorption von Pleuraflüssigkeit beeinflusst (aufgrund der Aktivität von Mesothelzellen, die auch die Fähigkeit haben, Luft aus der Pleurahöhle aufzunehmen).
Da der Druck in der Pleurahöhle abnimmt, gelangt bei einer Verletzung der Wand der Brusthöhle und einer Schädigung der Pleura parietalis Umgebungsluft in die Pleurahöhle. Dieses Phänomen wird Pneumothorax genannt. In diesem Fall werden der intrapleurale und der atmosphärische Druck ausgeglichen, die Lunge kollabiert und es kommt zu einem Druckausgleich Atemfunktion(Weil Lungenbelüftung bei Atembewegungen von Brust und Zwerchfell wird dies unmöglich)
Unterscheiden die folgenden Typen Pneumothorax: geschlossen – tritt auf, wenn das viszerale Organ geschädigt ist (z. B. mit spontaner Pneumothorax) oder viszerale und parietale Pleura (z. B. wenn eine Lunge durch ein Rippenfragment verletzt wird) ohne penetrierende Verletzung Brustwand, - in diesem Fall gelangt Luft aus der Lunge in die Pleurahöhle,
Offen - tritt bei einer durchdringenden Verletzung des Brustkorbs auf - in diesem Fall kann Luft sowohl aus der Lunge als auch aus der Pleurahöhle in die Pleurahöhle gelangen Umfeld,
Zeitform. - ist eine extreme Manifestation geschlossener Pneumothorax, bei spontanem Pneumothorax kommt es selten vor – in diesem Fall dringt Luft in die Pleurahöhle ein, kommt aber aufgrund des Klappenmechanismus nicht wieder heraus, sondern sammelt sich darin an, was mit einer Verschiebung des Mediastinums und schwerer Hämodynamik einhergehen kann Störungen.
Je nach Ätiologie werden sie unterschieden: spontan (spontan), - tritt während einer Ruptur auf Lungenbläschen(Tuberkulose, Emphysem);
Traumatisch – tritt auf, wenn die Brust beschädigt ist,
Künstlich, - das Einbringen von Luft oder Gas in die Pleurahöhle mit einer speziellen Nadel, was zu einer Kompression der Lunge führt, - wird zur Behandlung von Tuberkulose eingesetzt (verursacht einen Kollaps der Höhle aufgrund der Kompression der Lunge).
Mechanismus der Ausatmung (Exspiration) wird gewährleistet durch:
· Schweregefühl in der Brust.
· Elastizität der Rippenknorpel.
· Elastizität der Lunge.
· Druck der Bauchorgane auf das Zwerchfell.
Im Ruhezustand erfolgt die Ausatmung passiv.
Bei der erzwungenen Atmung werden Ausatmungsmuskeln verwendet: innere Interkostalmuskeln (ihre Richtung ist von oben, hinten, vorne, unten) und Hilfsausatmungsmuskeln: Muskeln, die die Wirbelsäule beugen, Bauchmuskeln (schräg, gerade, quer). Wenn sich dieses zusammenzieht, üben die Bauchorgane Druck auf das entspannte Zwerchfell aus und es ragt in die Brusthöhle hinein.
Arten der Atmung. Abhängig davon, welche Komponente (Anhebung der Rippen oder des Zwerchfells) das Brustvolumen vergrößert, gibt es 3 Arten der Atmung:
· - Brust (Kostal);
· - Bauch;
· - gemischt.
Die Art der Atmung hängt in stärkerem Maße vom Alter (die Beweglichkeit der Brust nimmt zu), der Kleidung (enge Mieder, Windeln) und dem Beruf ab (bei Menschen, die körperliche Arbeit verrichten, nimmt die Art der Bauchatmung zu). In den letzten Monaten der Schwangerschaft wird die Bauchatmung erschwert, dann wird zusätzlich die Brustatmung aktiviert.
Die effektivste Atmungsart ist die Bauchatmung:
· - tiefere Belüftung der Lunge;
· - erleichtert den Rückfluss von venösem Blut zum Herzen.
Bei Arbeitern, Bergsteigern, Sängern usw. überwiegt die Bauchatmung. Bei einem Kind wird nach der Geburt zunächst die Bauchatmung und später, im Alter von 7 Jahren, die Brustatmung etabliert.
Druck in der Pleurahöhle und seine Veränderung während der Atmung.
Die Lunge ist mit Pleura visceralis bedeckt, und der Film der Brusthöhle ist mit Pleura parietalis bedeckt. Zwischen ihnen befindet sich seröse Flüssigkeit. Sie passen eng aneinander (Abstand 5-10 Mikrometer) und gleiten relativ zueinander. Dieses Gleiten ist notwendig, damit die Lunge den komplexen Veränderungen des Brustkorbs folgen kann, ohne sich zu verformen. Bei Entzündungen (Pleuritis, Verwachsungen) lässt die Belüftung der entsprechenden Lungenbereiche nach.
Wenn Sie eine Nadel in die Pleurahöhle einführen und sie an ein Wasserdruckmessgerät anschließen, werden Sie feststellen, dass der Druck darin beträgt:
· beim Einatmen - um 6-8 cm H 2 O
· beim Ausatmen - 3-5 cm H 2 O unter der Atmosphäre.
Dieser Unterschied zwischen intrapleuralem und atmosphärischem Druck wird üblicherweise Pleuradruck genannt.
Unterdruck in der Pleurahöhle entsteht durch elastischen Zug der Lunge, d.h. Neigung der Lunge zum Kollaps.
Beim Einatmen führt eine Vergrößerung der Brusthöhle zu einem Anstieg des Unterdrucks in der Pleurahöhle, d.h. Der transpulmonale Druck steigt, was zu einer Ausdehnung der Lunge führt (Demonstration am Donders-Apparat).
Wenn sich die Inspirationsmuskulatur entspannt, sinkt der transpulmonale Druck und die Lunge kollabiert aufgrund der Elastizität.
Wenn eine kleine Menge Luft in die Pleurahöhle eingeführt wird, löst sie sich auf, da im Blut kleiner Venen des Lungenkreislaufs die Spannung der gelösten Gase geringer ist als in der Atmosphäre.
Die Ansammlung von Flüssigkeit in der Pleurahöhle wird durch den geringeren onkotischen Druck der Pleuraflüssigkeit (weniger Proteine) als im Plasma verhindert. Wichtig ist auch eine Senkung des hydrostatischen Drucks im Lungenkreislauf.
Die Druckänderung in der Pleurahöhle kann direkt gemessen werden (es kann jedoch zu einer Schädigung des Lungengewebes kommen). Daher ist es besser, ihn zu messen, indem man einen 10 cm langen Ballon in die Speiseröhre (in den Brustbereich) einführt. Die Wände der Speiseröhre sind sehr biegsam.
Die elastische Zugkraft der Lunge wird durch drei Faktoren verursacht:
1. Oberflächenspannung des Flüssigkeitsfilms, der die Innenfläche der Alveolen bedeckt.
2. Die Elastizität des Gewebes der Alveolenwände (enthalten elastische Fasern).
3. Tonus der Bronchialmuskulatur.
An jeder Grenzfläche zwischen Luft und Flüssigkeit wirken intermolekulare Kohäsionskräfte, die dazu neigen, die Größe dieser Oberfläche zu verringern (Oberflächenspannungskräfte). Unter dem Einfluss dieser Kräfte neigen die Alveolen dazu, sich zusammenzuziehen. Oberflächenspannungskräfte erzeugen 2/3 der elastischen Zugkraft der Lunge. Die Oberflächenspannung der Alveolen ist zehnmal geringer als theoretisch für die entsprechende Wasseroberfläche berechnet.
Wäre die Innenfläche der Alveolen mit einer wässrigen Lösung bedeckt, dann müsste die Oberflächenspannung 5-8 mal höher gewesen sein. Unter diesen Bedingungen würde es zum Zusammenbruch der Alveolen (Atelektase) kommen. Aber das passiert nicht.
Das bedeutet, dass sich in der Alveolarflüssigkeit an der Innenfläche der Alveolen Stoffe befinden, die die Oberflächenspannung reduzieren, also Tenside. Ihre Moleküle werden stark voneinander angezogen, haben aber eine schwache Wechselwirkung mit Flüssigkeit, wodurch sie sich an der Oberfläche ansammeln und dadurch die Oberflächenspannung verringern.
Solche Stoffe nennt man oberflächenaktive Stoffe (Tenside), deren Rolle in diesem Fall die sogenannten Tenside spielen. Es handelt sich um Lipide und Proteine. Sie werden von speziellen Zellen der Alveolen gebildet – Pneumozyten vom Typ II. Die Auskleidung hat eine Dicke von 20–100 nm. Aber Lecithin-Derivate haben die größte Oberflächenaktivität der Komponenten dieser Mischung.
Wenn die Größe der Alveolen abnimmt. Tensidmoleküle rücken näher zusammen, ihre Dichte pro Flächeneinheit ist größer und die Oberflächenspannung nimmt ab – die Alveole kollabiert nicht.
Wenn sich die Alveolen vergrößern (ausdehnen), erhöht sich ihre Oberflächenspannung, während die Dichte des Tensids pro Oberflächeneinheit abnimmt. Dadurch wird die elastische Traktion der Lunge verstärkt.
Während des Atmungsprozesses dient die Stärkung der Atemmuskulatur nicht nur der Überwindung des elastischen Widerstands der Lunge und des Brustgewebes, sondern auch der Überwindung des unelastischen Widerstands gegen den Gasfluss in den Atemwegen, der von deren Lumen abhängt.
Eine gestörte Bildung von Tensiden führt zum Kollaps einer großen Anzahl von Alveolen – Atelektase – mangelnde Belüftung großer Bereiche der Lunge.
Bei Neugeborenen sind Tenside für die Ausdehnung der Lunge bei den ersten Atembewegungen notwendig.
