газообмену в легких способствует что
Газообмену в легких способствует что
После поступления свежего воздуха в альвеолы начинается следующий этап дыхательного процесса: диффузия кислорода из альвеол в кровь и диффузия двуокиси углерода в обратном направлении — из крови в альвеолы. Процесс диффузии представляет собой беспорядочное движение молекул, прокладывающих себе дорогу через дыхательную мембрану и жидкости во всех направлениях. Однако в физиологии дыхания нас интересуют не только основные механизмы диффузии, но и ее скорость, что представляет собой намного более сложную проблему и потребует более глубоких знаний в области физики диффузии и обмена газов.
Физические основы диффузии и парциальные давления газов
Все газы, представляющие интерес для физиологии дыхания, являются простыми молекулами, которые свободно перемещаются в смеси. Этот процесс называют диффузией. Это справедливо и для газов, растворенных в жидкостях и тканях тела.
Для процесса диффузии необходимо наличие источника энергии. Энергия производится кинетическим движением самих молекул. При температуре выше абсолютного нуля молекулы находятся в постоянном движении. Это значит, что свободные молекулы, не связанные с другими молекулами, двигаются линейно на высокой скорости до встречи с другими молекулами. После столкновения их движение получит новое направление — до следующего столкновения. Таким образом, молекулы находятся в быстром и случайном движении среди себе подобных.
а) Диффузия газа одном направлении. Влияние градиента концентрации. Если в емкости или в растворе концентрация одного газа в одной зоне высокая, а в другой — низкая (для облегчения понимания просим вас изучить рисунок ниже), то суммарная диффузия газа будет направлена от зоны с высокой концентрацией в зону с низкой концентрацией: на рисунке в зоне А находится больше молекул, способных двигаться в направлении зоны Б, чем молекул, которые могут переместиться в обратном направлении, поэтому диффузия в каждом из направлений пропорциональна концентрации молекул, что на рисунке демонстрирует длина стрелок.
Диффузия кислорода из одной зоны (А) в другую (Б). Разница в длине стрелок представляет величину конечной диффузии
б) Давление газов в газовой смеси. Парциальные давления отдельных газов. Давление создается множественными ударами движущихся молекул о поверхность, поэтому давление газа на поверхности дыхательных ходов и альвеол пропорционально суммарной силе ударов о поверхность всех молекул данного газа в данный момент, т.е. давление газа прямо пропорционально концентрации молекул газа.
В физиологии дыхания мы имеем дело со смесями газов, состоящих главным образом из кислорода, азота и двуокиси углерода. Скорость диффузии каждого из них прямо пропорциональна давлению, создаваемому только этим газом, и это давление называют парциальным давлением данного газа. Далее приводим объяснение концепции парциального давления.
Воздух состоит примерно из 79% азота и 21% кислорода. Общее давление этой смеси на уровне моря равно 760 мм рт. ст. Из приведенного ранее объяснения молекулярных основ возникновения давления ясно, что доля каждого газа в давлении их смеси находится в прямой пропорции с его концентрацией, поэтому 79% из 760 мм рт. ст. давления воздуха создается азотом (600 мм рт. ст.) и 21% — кислородом (160 мм рт. ст.). Таким образом, парциальное давление азота в смеси составляет 600 мм рт. ст., парциальное давление кислорода — 160 мм рт.ст., а общее давление (760 мм рт. ст.) является суммой отдельных парциальных давлений. Парциальное давление отдельных газов обозначают PCO2, PO2, PN2, PH2O, PHe и т.д.
Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021
Эмфизема легких
Эмфизема легких связана с нарушением газообмена и патологическим расширением воздушных пространств на фоне значительных морфологических изменений в тканях альвеол. Указанные причины дают характерный внешний вид легких: они раздуваются, приобретают бледный оттенок, края округлены, эластичность тканей снижена. Возможно образование в бронхах пробок со слизистым или гнойным содержимым.
Причины
Факторы, способные вызвать указанное заболевание условно делят на две группы:
Симптомы
Большинство симптомов эмфиземы легких связаны с одышкой и кашлем с мокротой, которые вызваны патологическими изменениями в тканях легких.
Часто по признакам эмфиземы легких можно судить о характере заболевания:
Осложнения эмфиземы легких
Быстрое прогрессирование заболевания на фоне отсутствия лечения может стать причиной серьезных осложнений. Это:
Методы диагностики
Поставить пациенту точный диагноз позволяют:
Дополнительным методом диагностики эмфиземы легких является анализ крови, по которому можно отследить наличие воспалительного процесса в организме и его интенсивность.
Набор необходимых диагностических мероприятий зависит от состояния конкретного пациента и необходимости в детализации картины его здоровья.
Лечение
В перечень основных задач лечебного курса при эмфиземе легких входят исключение осложнений, устранение инфекционного процесса и его симптомов, восстановление нормальной функции легких и дыхательных путей. Поэтому при разработке курса лечения предпочтение отдается следующим группам препаратов:
Профилактические меры
В числе основных рекомендаций для снижения риска развития заболевания:
Вопросы и ответы
Как лечится эмфизема легких?
Пациентам с эмфиземой показан консервативный курс лечения, который позволяет справиться с симптомами, обеспечить нормальное функционирование дыхательных путей и исключить возможные осложнения. Продолжительность лечения зависит от тяжести состояния пациента и симптоматической картины. Возможна корректировка выбранной ранее тактики в сторону дополнения или отмены некоторых из принимаемых препаратов.
Лечится ли эмфизема легких?
Говорить о шансах на излечение заболевания можно только на основании результатов исследований и своевременности обращения за медицинской помощью. На ранних стадиях можно почти полностью устранить признаки патологии и вернуть пациенту возможность полноценно дышать. В запущенных случаях при многочисленных осложнениях справиться с заболеванием без последствий не удастся.
Какой основной симптом эмфиземы легких?
На заболевание указывают одышка после физической нагрузки или без нее (на поздних стадиях), а также кашель с большим объемом мокроты с гнойным или слизистым содержимым. Прочие симптомы – хрипы и свисты, выпячивание грудной клетки, отечность и опухание лица – могут меняться в зависимости от характера патологии.
Не нашли ответа на свой вопрос?
Наши специалисты готовы проконсультировать вас по телефону:
Восстановление легких после коронавируса
Восстанавливаются ли легкие после COVID-19? Да. Но нужно не пропустить сроки реабилитации и серьёзно отнестись к рекомендациям врача.
Новая коронавирусная инфекция, вызванная SARS-CoV-2, недостаточно изучена, однако ясно, что она наносит вред всем органам и тканям человека. Вирус проникает в организм через слизистые оболочки носа, глаз, глотки. Первые симптомы появляются на 2-14 день. Обычно это повышение температуры выше 37.5 градусов Цельсия, насморк, потеря обоняния, сухой кашель, послабление стула, слабость и головная боль. На 6–10 сутки от момента появления первых симптомов могут начать беспокоить одышка, боль в груди, усиление кашля. Это тревожные симптомы, говорящие о поражении легких и требующие проведения дополнительного обследования: компьютерной томографии легких, измерения насыщения крови кислородом (сатурации).
Легкие после COVID-19
Попадая в организм человека через слизистые оболочки дыхательных путей SARS-CoV-2 вызывает мощнейшую воспалительную реакцию. Активируются иммунные клетки, вырабатывается колоссальное количество воспалительных веществ (воспалительных цитокинов). Интенсивность этой реакции скорее всего обусловлена генетически. Именно интенсивностью воспалительной реакции и определяется тяжесть поражения легочной ткани по данным исследований. В легочной ткани поражение при COVID-19 обусловлено как поражением самих альвеол (в которых происходит газообмен и кровь насыщается кислородом из воздуха) нашими собственными иммунными клетками так и поражением легочных сосудов, оплетающих альвеолы. Степень поражения легких можно определить при помощи КТ (компьютерной томографии).
Таблица 1. Поражение лёгких при COVID-19
Процент поражения легочной ткани
Поражена часть лёгкого. Небольшое затруднение дыхания.
Одышка
Статья проверена врачом-кардиологом, к.м.н. Желяковым Е.Г., носит общий информационный характер, не заменяет консультацию специалиста.
Для рекомендаций по диагностике и лечению необходима консультация врача.
Специалисты Клинического госпиталя на Яузе диагностируют причины одышки (оценка функции дыхания, рентген, ЭКГ) и лечат заболевания, вызывающие её, на современном уровне. Лечение одышки всегда предполагает лечение основного заболевани\яе и устранение ее причин (например, достижение компенсации сердечной недостаточности и др.).
Одышка (диспноэ) – нарушение ритма, частоты, глубины дыхания, субъективным ощущением нехватки воздуха, затруднения дыхания – это жалоба, с которой пациент прежде всего обращается к врачу. Данный симптом может быть проявлением различных заболеваний.
Дыхание является важной функцией организма, которая гарантирует, что все клетки имеют достаточно кислорода, чтобы выжить, и что токсичный углекислый газ удаляется. Любые проблемы, возникающие в процессе дыхания и вызывающие одышку, могут быть признаком серьезных заболеваний. Поэтому возникает необходимость в немедленной медицинской помощи.
Внезапная одышка может быть вызвана развитием сердечных патологий или приступом астмы. Долгосрочная одышка обычно связана с патологией легких.
Виды одышки
Ощущение одышки возникает в момент поступления в дыхательный центр, находящийся в стволе головного мозга, сигнала от рецепторов, расположенных в эпителии дыхательных путей. Респираторные сигналы обрабатываются с учетом поведенческого, интеллектуального и ситуационного сигнала.
Одышка – это симптом болезни, а не сама болезнь. Поэтому ее этиологию можно определить как возникающую из четырех основных категорий:
При разных заболеваниях одышка воспринимается по-разному, но в любом случае отличается от учащения дыхания, которое возникает на фоне физической активности у здоровых людей.
Отличия сердечной и легочной одышки:
Кардиальное диспноэ в отличие от легочного протекает без экспираторных затруднений (короткого вдоха и затрудненного выдоха). В вертикальном положении и в покое состояние улучшается. При легочной одышке наблюдается гипоксемия (пониженное содержание кислорода в крови), респираторный ацидоз (накопление в крови большого количества углекислого газа) и гиперкапния (избыточное количество CO2 в крови).
Одышка является субъективным ощущением. Дифференцировать ее интенсивность может только сам пациент. Однако в любом случае, если вы почувствовали нехватку воздуха, лучше обратиться к врачу и установить причину недомогания. Одышка часто является симптомом серьезной патологии, способной привести к инвалидизации. Чтобы избежать тяжелых заболеваний, запишитесь на прием к врачу и пройдите обследования, не откладывая.
Причины одышки
Одышка, чувство нехватки воздуха могут быть связаны с нарушениями внешнего (поступление кислорода через легкие) или внутреннего (тканевого) дыхания:
Интенсивные физические упражнения, экстремальные температуры, ожирение, нахождение на большой высоте – все это может вызвать одышку у здорового человека. За пределами этих примеров диспноэ, является признаком медицинской проблемы. При появлении необъяснимых нарушений дыхательных функций, особенно если они возникают внезапно, следует немедленно обратиться к врачу.
Симптомы одышки
Одышка может характеризоваться различными клиническими проявлениями из-за большого количества возможных причин. Однако наиболее распространенными симптомами является кашель и изменение характера дыхания. Признаки могут появляться, когда человек находится в состоянии покоя и при выполнении интенсивных упражнений.
Симптомы, которые сопровождают одышку:
Пациент чувствует себя как после интенсивных физических нагрузок или тяжелой физической работы. Нарушения дыхательной функции мешают человеку нормально говорить, произносить длинные слова и фразы. Речь становится короткой, отрывистой.
Ко всем проблемам с дыханием, как внезапным, так и долгосрочным, независимо от симптомов, следует отнестись серьезно. Хотя многие из возможных причин безвредны и легко поддаются лечению, все равно следует обратиться к врачу для тщательного медицинского обследования.
Что делать при сильной одышке?
Неинвазивная вентиляция (НИВЛ) обеспечивает улучшение при повышенной потребности в дыхании. Менее полезна данная процедура для пациентов с дефектами диффузии кислорода в альвеолярных артериях. Наиболее эффективным компонентом легочной реабилитации являются специальные дыхательные упражнения.
Рекомендации, которые следует придерживаться при сильной одышке:
Газообмену в легких способствует что
1.1. Анатомо-физиологические особенности воздухоносных путей
Дыхание – это многокомпонентный процесс жизнеобеспечения всех внутренних органов, включающий внешнее дыхание, транспорт газов кровью, обмен газов между кровью и тканями, а также тканевое дыхание. В свою очередь внешнее дыхание включает газообмен между внешней средой и альвеолярным воздухом, а также альвеолярное дыхание – газообмен между альвеолярным воздухом и притекающей к легким кровью (рис.1).
Внешнее дыхание – процесс, регулируемый центральной и периферической вегетативной и соматической нервной системой, носит произвольный и непроизвольный характер, включает акт активного регулируемого вдоха (активную инспирацию), пассивную постинспирацию (расслабление вдыхательной мускулатуры) и активный регулируемый выдох (экспирацию). Вентиляция альвеол обеспечивается за счет чередования вдоха и выдоха. При вдохе в альвеолы поступает насыщенный кислородом воздух, а при выдохе удаляется из альвеол в окружающую среду воздух, насыщенный CO2 и бедный O2. Передвижение воздуха во время вдоха и выдоха по воздухоносным путям обусловлено попеременным расширением и уменьшением размеров грудной клетки за счет последовательного сокращения и расслабления дыхательных мышц грудной клетки (вдыхательных и выдыхательных), а также диафрагмы. Дыхательные мышцы грудной клетки включают инспираторную и экспираторную мускулатуру.
Диафрагма ограничивает снизу грудную полость, состоит из сухожильного центра и мышечных волокон.
Во время вдоха диафрагма уплощается в результате сокращения мышечных волокон, отходящих от внутренней поверхности грудной клетки, а купол диафрагмы сглаживается, открывается реберно-диафрагмальный синус. Участки легких, расположенные в этих синусах, хорошо вентилируются.
К инспираторным мышцам грудной клетки относятся наружные межреберные и внутренние межхрящевые мышцы. В момент вдоха нижележащее ребро поднимается к вышележащему, а грудная клетка поднимается.
Во время выдоха сокращаются экспираторные мышцы, к которым относятся внутренние межреберные. При их сокращении вышележащее ребро подтягивается к нижележащему, а грудная клетка опускается.
Для усиления дыхания в условиях нормы и патологии используется вспомогательная инспираторная и экспираторная мускулатура. К вспомогательным инспираторным мышцам относятся грудинно-ключично-сосцевидная мышца, а также большие и малые грудные, лестничные, зубчатые мышцы. К важнейшим вспомогательным экспираторным мышцам относятся мышцы живота.
В зависимости от того, связано ли расширение грудной клетки преимущественно с поднятием ребер или уплощением диафрагмы, различают реберный (грудной) и брюшной тип дыхания. Тип дыхания в значительной мере зависит от возраста. С возрастом подвижность грудной клетки уменьшается и начинает преобладать брюшной тип дыхания. Брюшное дыхание затрудняется в последние месяцы беременности. Принято считать, что у женщин преобладает грудной тип дыхания, а у мужчин – брюшной. Брюшное дыхание наиболее эффективно, так как при таком дыхании улучшается вентиляция легких и облегчается венозный возврат от брюшной полости к сердцу.
В условиях нормы легкие отделяются от грудной клетки плевральной полостью, находящейся между висцеральным и париетальным листками плевры и заполненной несжимаемой жидкостью (рис.2). Последняя обеспечивает скольжение мешков плевры друг относительно друга. В случаях развития плеврита и скопления жидкости в полости плевры с последующим образованием спаек, вентиляция легких резко затрудняется.
Рис.2. Схема строения органов дыхания
В плевральной полости создается определенной давление, которое на высоте вдоха на 0,6 – 0,8 кПа ниже атмосферного, а в конце выдоха внутриплевральное давление на 0,3-0,5 кПа также ниже атмосферного. Таким образом, в плевральной полости давление постоянно отрицательное, ниже атмосферного. Поступление воздуха, крови или эксудата в плевральную полость называют, соответственно – пневмо-, гемо-, или гидроторакс. При этом поджатые легкие не следуют за сокращением дыхательной мускулатуры, либо их смещение происходит в меньшем объеме. Искусственный односторонний пневмоторакс иногда проводят с диагностической целью, чтобы уменьшить нагрузку на поражённые туберкулезом легкие.
1.2. Роль воздухоносных путей в обеспечении дыхания и недыхательных функций.
Дыхательные пути начинаются с полости носа, включая носоглотку, гортань, трахею, бронхи, бронхиолы и заканчиваются альвеолярными ходами и альвеолами. Внутренняя поверхность дыхательных путей покрыта слизистой оболочкой, которая выстлана мерцательным эпителием, содержит значительное количество желез, выделяющих слизь, а также различные виды рецепторов. Отдельные участки воздухоносных путей отличаются особенностями структуры и функции.
Касаясь роли носового дыхания, необходимо отметить его способность очищать, увлажнять и согревать воздух. При участии реснитчатого эпителия и слизи здесь задерживаются взвешенные в воздухе частицы размером до 4мкм. При носовом дыхании происходит обеззараживание воздуха за счет иммуноглобулинов классов A,G,M, секретируемых или пассивно диффундирующих в слизистую, а также при участии микро- и макрофагов, лизоцима, комплемента, интерферона, содержащихся в слизи.
Слизистая носа и носоглотки содержит значительное количество ирритантных рецепторов, механорецепторов, обонятельных рецепторов, рецепторов болевой чувствительности, являющихся окончаниями обонятельного, тройничного, лицевого, верхнегортанного нервов. С рецепторов слизистой оболочки носа формируются защитные рефлексы в виде чихания и усиленного слизеотделения, а также рефлексы, влияющие на функциональную активность центральной нервной системы, ряда внутренних органов.
С механорецепторов и хеморецепторов слизистой носа и носоглотки возникает афферентная импульсация в ретикулярную формацию ствола мозга, а затем в слюноотделительный, дыхательный, сосудодвигательный центры продолговатого мозга, в гипоталамус. При этом усиливаются неспецифические восходящие активирующие влияния и на кору головного мозга.
Возбуждение рецепторов слизистой носа и носоглотки резко усиливается при развитии воспалительного процесса в верхних дыхательных путях инфекционной или аллергической природы под влиянием медиаторов воспаления и аллергии: гистамина, кининов, лейкотриенов, причем возбуждение ирритантных рецепторов вызывает развитие тахипноэ, спазм дыхательных путей, кашлевой рефлекс, чихание, чувство першения.
Гортань – завершает верхний отдел дыхательных путей и переходит в трахею – начальную часть нижних дыхательных путей. Гортань обеспечивает дыхательную, защитную и речевую функции, в частности регулирует поступление воздуха в нижние дыхательные пути за счет сужения и расширения голосовой щели. Слизистая гортани содержит механорецепторы, ирритантные рецепторы, возбуждение которых при участии верхне- и нижегортанного нервов, языкоглоточного нерва регулирует частоту и глубину дыхательных движений. Кроме дыхательной функции, гортань выполняет защитную, голосовую и речевую функции.
В трахее и бронхах продолжаются процессы усиленного увлажнения, согревания и очищения воздуха. Здесь при участии слизи и мерцательного эпителия задерживаются более мелкие, взвешенные в воздухе частицы размером от 4 мкм до десятых долей мкм, а также происходит инактивация патогенных агентов за счет выделительного фагоцитоза, иммуноглобулинов, лизоцима, лактоферрина, интерферона.
Стенки трахеи и крупных бронхов содержат хрящевые кольца и не спадаются при дыхании, а мышечные волокна, образующие стенку бронха, регулируют просвет бронхов на фоне изменения нервных и гуморальных влияний, а также уровня локально образующихся медиаторов воспаления и аллергии.
Воздухоносные пути (ВП) легких представляют собой ряд дихотомически-делящихся трубок, представленных 23 генерациями В.П.. Первые 16 генераций включают бронхи, бронхиолы и терминальные бронхиолы, выполняющие проводящую функцию для воздуха. Последние 7 генераций состоят из дыхательных бронхов, альвеолярных ходов и альвеолярных мешочков, дающих начало альвеолам. Стенки проводящих воздухоносных бронхов состоят из 3-х основных слоев: внутренней слизистой оболочки, гладкомышечного слоя и внешнего соединительнотканного слоя, содержащего хрящ в больших бронхах. Эпителиальные клетки ВП несут на апикальной поверхности реснички, продвигающие слизь в направлении носоглотки. В свою очередь слизь образуется бокаловидными клетками. Реснитчатый эпителий и бокаловидные клетки формируют мукоцилиарный эскалатор, обеспечивающий очищение ВП (рис.3).
Диаметр просвета воздухоносных путей регулируется при участии холинергических нервных влияний; освобождение ацетилхолина приводит к сокращению гладких мышц воздухоносных путей. В то же время неадренергические, нехолинергические нейроны и нервные волокна за счет высвобождения субстанции Р обеспечивают сокращения гладких мышц воздухоносных путей, а при участии ВИП (вазоактивного интестинального пептида) возникает расслабление гладких мышц воздухоносных путей.
Важная роль в регуляции просвета воздухоносных путей отводится медиаторам воспаления, аллергии: гистамину, гепарину, серотонину, лейкотриенам, факторам активации тромбоцитов, хемотаксиса. В свою очередь эозинофилы в зоне воспаления являются источником таких медиаторов, как главный основной белок, катионный белок, лейкотриены В4,С4 и других, также оказывающих выраженное влияние на просвет воздухоносных путей.
Большинство медиаторов воспаления, вызывающих бронхоспастическое действие, реализуют биологические эффекты при участии специфических рецепторов.
Слизистая трахеи и бронхов является слабой рефлексогенной зоной, несмотря на наличие достаточного количества механо-, хемо- и ирритантных рецепторов. Значительная часть этих рецепторов относится к быстро-адаптирующимся или промежуточным, высокопороговым и, соответственно, низкочувствительным структурам, нефункционирующим в условиях нормы и возбуждающимся лишь при сверхпороговых раздражениях или под влиянием медиаторов воспаления и аллергии, а также при застойных явлениях в малом кругу кровообращения. Импульсация в этих рецепторах распространяется по чувствительным волокнам к центрам n. Vagus, а затем при участии ретикулярной формации ствола мозга к инспираторным и экспираторным бульбарным нейронам, определяя частоту и глубину дыхательных движений, а также развитие кашлевого рефлекса.