Дыхательная система человека

Страница: 3/5

Рис. 6 Рас­пре­де­ле­ние объ­е­ма и ем­ко­сти лег­ких у взрос­лых.

А тот воз­дух, ко­то­рый вы­ды­ха­ет­ся мак­си­маль­ным уси­ли­ем по­сле нор­маль­но­го вы­до­ха, это ре­зерв­ный объ­ем вы­до­ха. Функ­цио­наль­ная ос­та­точ­ная ем­кость со­сто­ит из ре­зерв­но­го объ­е­ма вы­до­ха и ос­та­точ­но­го объ­е­ма. Это тот на­хо­дя­щий­ся в лег­ких воз­дух, в ко­то­ром раз­бав­ля­ет­ся нор­маль­ный ды­ха­тель­ный воз­дух (рис.6). Вслед­ст­вие это­го со­став га­за в лег­ких по­сле од­но­го ды­ха­тель­но­го дви­же­ния обыч­но рез­ко не ме­ня­ет­ся.

Ми­нут­ный объ­ем V-это воз­дух, вды­хае­мый за од­ну ми­ну­ту. Его мож­но вы­чис­лить, ум­но­жив сред­ний ды­ха­тель­ный объ­ем (Vt) на чис­ло ды­ха­ний в ми­ну­ту (f), или V=fVt.

Часть Vt, на­при­мер, воз­дух в тра­хее и брон­хах до ко­неч­ных брон­хи­ол и в не­ко­то­рых аль­ве­о­лах, не уча­ст­ву­ет в га­зо­об­ме­не, так как не при­хо­дит в со­при­кос­но­ве­ние с ак­тив­ным ле­гоч­ным

кроватоком - это так на­зы­вае­мое “мерт­вое” про­стран­ст­во (Vd). Часть Vt, ко­то­рая уча­ст­ву­ет в га­зо­об­ме­не с ле­гоч­ной кро­вью, на­зы­ва­ет­ся аль­ве­о­ляр­ным объ­е­мом (VA).

С фи­зио­ло­ги­че­ской точ­ки зре­ния аль­ве­о­ляр­ная вен­ти­ля­ция (VA) - наи­бо­лее су­ще­ст­вен­ная часть на­руж­но­го ды­ха­ния VA=f(Vt-Vd), так как она яв­ля­ет­ся тем объ­е­мом вды­хае­мо­го за ми­ну­ту воз­ду­ха, ко­то­рый об­ме­ни­ва­ет­ся га­за­ми с кро­вью ле­гоч­ных ка­пил­ля­ров.

Ле­гоч­ное ды­ха­ние.

Газ яв­ля­ет­ся та­ким со­стоя­ни­ем ве­ще­ст­ва, при ко­то­ром оно рав­но­мер­но рас­пре­де­ля­ет­ся по ог­ра­ни­чен­но­му объ­е­му. В га­зо­вой фа­зе взаи­мо­дей­ст­вие мо­ле­кул ме­ж­ду со­бой не­зна­чи­тель­но.

Ко­гда они стал­ки­ва­ют­ся со стен­ка­ми замк­ну­то­го про­стран­ст­ва, их дви­же­ние соз­да­ет оп­ре­де­лен­ную си­лу; эта си­ла, при­ло­жен­ная к еди­ни­це пло­ща­ди, на­зы­ва­ет­ся дав­ле­ни­ем га­за и вы­ра­жа­ет­ся в

мил­ли­мет­рах ртут­но­го стол­ба, или тор­рах; дав­ле­ние га­за про­пор­цио­наль­но чис­лу мо­ле­кул и их сред­ней ско­ро­сти. При ком­нат­ной тем­пе­ра­ту­ре дав­ле­ние ка­ко­го-ли­бо ви­да мо­ле­кул; например, O2 или N2, не за­ви­сит от при­сут­ст­вия мо­ле­кул дру­го­го га­за. Об­щее из­ме­ряе­мое дав­ле­ние га­за рав­но сум­ме дав­ле­ний от­дель­ных ви­дов мо­ле­кул (так на­зы­вае­мых пар­ци­аль­ных дав­ле­ний) или РB=РN2+Ро2+Рн2o+РB, где РB - ба­ро­мет­ри­че­ское дав­ле­ние.

До­лю (F) дан­но­го га­за (x) в су­хой га­зо­вой сме­си мощ­но вы­чис­лить по сле­дую­ще­му урав­не­нию:

Fx=Px/PB-PH2O

И на­обо­рот, пар­ци­аль­ное дав­ле­ние дав­не­го га­за (x) мож­но вычис­лить из его до­ли: Рx-Fx(РB-Рн2o). Су­хой ат­мо­сфер­ный воз­дух со­дер­жит 2О,94% O2*Рo2=20,94/100*760 торр (на уров­не мо­ря) =159,1 торр.

Га­зо­об­мен в лег­ких ме­ж­ду аль­ве­о­ла­ми и кро­вью про­ис­хо­дит пу­тем диф­фу­зии. Диф­фу­зия воз­ни­ка­ет в си­лу по­сто­ян­но­го дви­же­ния мо­ле­кул га­за к обес­пе­чи­ва­ет пе­ре­нос мо­ле­кул из об­лас­ти бо­лее вы­со­кой их кон­цен­тра­ции в об­ласть, где их кон­цен­тра­ция ни­же.

Га­зо­вые за­ко­ны.

На ве­ли­чи­ну диф­фу­зии га­зов ме­ж­ду аль­ве­о­ла­ми и кро­вью влия­ют не­ко­то­рые чис­то фи­зи­че­ские фак­то­ры.

Плот­ность газов. Здесь дей­ст­ву­ет за­кон Грэ­ма. Он гла­сит, что в га­зо­вой фа­зе при про­чих рав­ных ус­ло­ви­ях от­но­си­тель­ная ско­рость диф­фу­зии двух га­зов об­рат­но про­пор­цио­наль­на квад­рат­но­му кор­ню из их плот­но­сти.

Рас­тво­ри­мость га­зов в жид­кой сре­де. Здесь дей­ст­ву­ет за­кон Ген­ри: со­глас­но это­му за­ко­ну, мас­са га­за, рас­тво­рен­но­го в дан­ном объ­е­ме жид­ко­сти при по­сто­ян­ной тем­пе­ра­ту­ре, про­пор­цио­наль­на рас­тво­ри­мо­сти га­за в этой жид­ко­сти и пар­ци­аль­но­му дав­ле­нию га­за, на­хо­дя­ще­го­ся в рав­но­ве­сии с жид­ко­стью.

Тем­пе­ра­ту­ра. С по­вы­ше­ни­ем тем­пе­ра­ту­ры рас­тет сред­няя ско­рость дви­же­ния мо­ле­кул (по­вы­ша­ет­ся дав­ле­ние) и па­да­ет рас­тво­ри­мость га­за в жид­ко­сти при дан­ной тем­пе­ра­ту­ре.

Гра­ди­ент дав­ле­ния. К га­зам в ды­ха­тель­ной сис­те­ме при­ло­жим за­кон Фи­ка.

Ко­эф­фи­ци­ен­ты диф­фу­зии.

Ис­хо­дя из рас­тво­ри­мо­сти и ве­ли­чи­ны мо­ле­кул, ко­эф­фи­ци­ент диф­фу­зии для СО2 при­бли­зи­тель­но в 2,7 раза боль­ше; чем для О2. По­сколь­ку эта ве­ли­чи­на по­сто­ян­ная и тем­пе­ра­ту­ра в лег­ких обыч­но то­ще ос­та­ет­ся по­сто­ян­ной, то толь­ко пар­ци­аль­ные дав­ле­ния этих га­зов оп­ре­де­ля­ют на­прав­ле­ние га­зо­об­ме­на ме­ж­ду лег­ки­ми и аль­ве­о­ла­ми. При рас­смот­ре­нии фи­зио­ло­ги­че­ских ас­пек­тов га­зо­об­ме­на в лег­ких сле­ду­ет учи­ты­вать :

Ле­гоч­ное кро­во­об­ра­ще­ние в аль­ве­о­лах.

Дос­туп­ную для диф­фу­зии по­верх­ность.

Ха­рак­те­ри­сти­ки аль­ве­о­ляр­ной и ка­пил­ляр­ной тка­ней.

Рас­стоя­ние, на ко­то­рое про­ис­хо­дит диф­фу­зия.

Оп­ре­де­лить диф­фу­зи­он­ную спо­соб­ность лег­ких, обо­зна­чае­мую как ко­эф­фи­ци­ент пе­ре­но­са (ТLx, или DLx не­ко­то­рых ис­сле­до­ва­те­лей), мож­но, из­ме­рив ко­ли­че­ст­во га­за (x), пе­ре­но­си­мое ка­ж­дую ми­ну­ту на ка­ж­дый торр раз­ни­цы пар­ци­аль­но­го дав­ле­ния в аль­ве­о­лах (РAx) и ка­пил­ля­рах (Pсар), или: Тx=Vx/PAx-Pсар;

ТLx варь­и­ру­ет в за­ви­си­мо­сти от изу­чае­мо­го га­за и его мес­та в лег­ком. ТLx ки­сло­ро­да во всем лег­ком че­ло­ве­ка в со­стоя­нии по­коя ко­леб­лет­ся от 19 до 31 мл/мин на 1 торр. При лег­кой фи­зи­че­ской ра­бо­те оно воз­рас­та­ет до 43 мл/мин.

Со­от­но­ше­ние ме­ж­ду вен­ти­ля­ци­ей и пер­фу­зи­ей.

Эф­фек­тив­ность ле­гоч­но­го ды­ха­ния варь­и­ру­ет в раз­ных час­тях лег­ко­го. Эта ва­риа­бель­ность в зна­чи­тель­ной ме­ре объ­яс­ня­ет­ся пред­став­ле­ни­ем о со­от­но­ше­нии ме­ж­ду вен­ти­ля­ци­ей и пер­фу­зи­ей (VA/Q). Ука­зан­ное со­от­но­ше­ние оп­ре­де­ля­ет­ся чис­лом вен­ти­ли­руе­мых аль­ве­ол, ко­то­рые со­при­ка­са­ют­ся с хо­ро­шо пер­фу­зи­руе­мы­ми ка­пил­ля­ра­ми. При спо­кой­ном ды­ха­нии у че­ло­ве­ка верх­ние от­де­лы лег­ко­го рас­прав­ля­ют­ся пол­нее, чем ниж­ние от­де­лы, но при вер­ти­каль­ном по­ло­же­нии ниж­ние от­де­лы пер­фу­зи­ру­ют­ся кро­вью луч­ше, чем верх­ние. По ме­ре уве­ли­че­ния ды­ха­тель­но­го объ­е­ма ниж­ние час­ти лег­ко­го ис­поль­зу­ют­ся все боль­ше и все луч­ше пер­фу­зи­ру­ют­ся. Со­от­но­ше­ние V/Q в ниж­ней час­ти лег­ко­го стре­мит­ся к еди­ни­це.

Транс­порт ды­ха­тель­ных га­зов.

Око­ло О,3% О2, со­дер­жа­ще­го­ся в ар­те­ри­аль­ной кро­ви боль­шо­го кру­га при нор­маль­ном Ро2, рас­тво­ре­но в плаз­ме. Все ос­таль­ное ко­ли­че­ст­во на­хо­дит­ся в не­проч­ном хи­ми­че­ском со­еди­не­нии с ге­мо­гло­би­ном (НЬ) эрит­ро­ци­тов. Ге­мо­гло­бин пред­став­ля­ет со­бой бе­лок с при­сое­ди­нен­ной к не­му же­ле­зо­со­дер­жа­щей груп­пой. Fе + ка­ж­дой мо­ле­ку­лы ге­мо­гло­би­на со­еди­ня­ет­ся не­проч­но и об­ра­ти­мо с од­ной мо­ле­ку­лой О2. Пол­но­стью на­сы­щен­ный ки­сло­ро­дом ге­мо­гло­бин со­дер­жит 1,39 мл. О2 на 1 г Нb (в не­ко­то­рых ис­точ­ни­ках ука­зы­ва­ет­ся 1,34 мл), ес­ли Fе + окис­лен до Fе +, то та­кое со­еди­не­ние ут­ра­чи­ва­ет спо­соб­ность пе­ре­но­сить О2.

Пол­но­стью на­сы­щен­ный ки­сло­ро­дом ге­мо­гло­бин (НbО2) об­ла­да­ет бо­лее силь­ны­ми ки­слот­ны­ми свой­ст­ва­ми, чем вос­ста­нов­лен­ный ге­мо­гло­бин (Нb). В ре­зуль­та­те в рас­тво­ре, имею­щем рН 7,25, ос­во­бо­ж­де­ние 1мМ О2 из НbО2 де­ла­ет воз­мож­ным ус­вое­ние О,7 мМ Н+ без из­ме­не­ния рН; та­ким об­ра­зом, вы­де­ле­ние О2 ока­зы­ва­ет бу­фер­ное дей­ст­вие.

Со­от­но­ше­ние ме­ж­ду чис­лом сво­бод­ных мо­ле­кул О2 и чис­лом мо­ле­кул, свя­зан­ных с ге­мо­гло­би­ном (НbО2), опи­сы­ва­ет­ся кри­вой дис­со­циа­ции О2 (рис.7). НbО2 мо­жет быть пред­став­лен в од­ной из двух форм: или как до­ля со­еди­нен­но­го с ки­сло­ро­дом ге­мо­гло­би­на (% НbО2), или как объ­ем О2 на 100 мл кро­ви во взя­той про­бе (объ­ем­ные про­цен­ты). В обо­их слу­ча­ях фор­ма кри­вой дис­со­циа­ции ки­сло­ро­да ос­та­ет­ся од­ной и той же.

На­сы­ще­ние тка­ней ки­сло­ро­дом.

Транс­порт O2 из кро­ви в те уча­ст­ки тка­ни, где он ис­поль­зу­ет­ся, про­ис­хо­дит пу­тем про­стой диф­фу­зии.

По­сколь­ку ки­сло­род ис­поль­зу­ет­ся глав­ным об­ра­зом в ми­то­хон­д­ри­ях, рас­стоя­ния, на ко­то­рые про­ис­хо­дит диф­фу­зия в тка­нях, пред­став­ля­ют­ся боль­ши­ми по срав­не­нию с об­ме­ном в лег­ких. В мы­шеч­ной тка­ни при­сут­ст­вие ми­ог­ло­би­на, как по­ла­га­ют, об­лег­ча­ет диф­фу­зию O2. Для вы­чис­ле­ния тка­не­во­го Po2 соз­да­ны тео­ре­ти­че­ски мо­де­ли, ко­то­рые пре­ду­смат­ри­ва­ют фак­то­ры, влияю­щие на по­сту­п­ле­ние и по­треб­ле­ние O2, а имен­но рас­стоя­ние ме­ж­ду ка­пил­ля­ра­ми, кро­ва­ток в ка­пил­ля­рах и тка­не­вой ме­та­бо­лизм.

Реферат опубликован: 11/04/2005 (17051 прочтено)