Механизъм на произход отрицателно налягане в плевралната кухинаможе да се изясни с модифицирана .

Ако вземете бутилка с размер, който съответства на размера на гърдите на животното, и като поставите дробовете му в тази бутилка, изсмучете въздуха от нея, тогава белите дробове ще заемат почти целия му обем. В този случай налягането в прорезното пространство между стената на бутилката и белите дробове ще стане малко по-ниско от атмосферното налягане. Това се дължи на факта, че разтегнатата еластична тъкан на белите дробове има тенденция да се свива. Силата, при която се компресира еластичната тъкан на белия дроб - така нареченият еластичен откат на белодробната тъкан, противодейства на атмосферното налягане.

Феномените, които се случват в описаната версия на модела на Дондерс, точно съответстват на тези, които съществуват при нормални физиологични условия по време на вдишване и издишване. Белите дробове в гръдния кош винаги са в разтегнато състояние, като разтягането на белодробната тъкан се увеличава по време на вдишване и намалява по време на издишване. Това е причината отрицателно налягане в плеврална кухина и неговото увеличаване при вдишване и намаляване при издишване. Фактът, че белите дробове наистина са постоянно разтегнати, може да се види, ако гръдната кухина се отвори: белите дробове, поради еластична тяга, веднага ще се свият и ще заемат приблизително само ⅓ гръдна кухина.

Разтягането на белодробната тъкан зависи от факта, че атмосферното налягане действа върху белите дробове само отвътре през дихателните пътища и не действа върху тях отвън поради негъвкавостта на гръдната стена. Следователно белите дробове се намират в гръдната кухина под едностранно налягане, което, разтягайки ги, ги притиска плътно към гръдната стена, така че да изпълнят цялата плеврална кухина, следи от която остават само под формата на тясна плеврална цепнатина, съдържаща тънък слой серозна течност.

Силата на атмосферното налягане се изразходва до известна степен за преодоляване на еластичния откат на белите дробове. Поради това повърхността на белите дробове се притиска към гръдната стена с по-малка сила от стойността на атмосферното налягане. В резултат на това налягането в плевралната кухина, дори при издишване, е по-малко от атмосферното налягане с размера на еластичната тяга на белите дробове, т.е. с около 6 mm Hg. Изкуство.

Еластичното отдръпване на белите дробове се дължи на два фактора:

присъствие в стената на алвеолите Голям бройеластични влакна,

повърхностно напрежение на алвеоларната стена.

Нейерхард показа още през 1929 г., че около ⅔ от еластичния откат на белите дробове зависи от повърхностно напрежениестени на алвеолите. Нови данни са в съответствие с това, показвайки, че белите дробове, след разрушаването на тяхната еластична тъкан от ензима еластин, запазват своите еластични свойства.

Тъй като силите на повърхностното напрежение може да не са еднакви в различните алвеоли, е възможно някои от тях да се свият и да се слепят по време на издишване поради факта, че други алвеоли остават разтегнати. Това обаче не се случва поради факта, че вътрешната повърхност на алвеолите е покрита с неразтворим във вода тънък мономолекулен филм от вещество, наречено сурфактан (от английската дума surface - повърхност). Surfactan има ниско повърхностно напрежение и предотвратява пълното свиване на алвеолите, стабилизирайки техния размер. При липса на новородено белите дробове не се изправят (ателектаза). Surfactan е алфа лецитин. Смята се, че се образува в митохондриите на клетките на алвеоларния епител. След изрязване и на двете блуждаещи нервипроизводството му е потиснато.

Измерването на вътреплевралното налягане при новородено показва, че по време на издишване то е равно на атмосферното налягане и става отрицателно само при вдишване.

Възникването на отрицателно налягане в плевралното пространство се обяснява с факта, че гръден кошновороденото расте по-бързо от белите дробове, поради което белодробната тъкан е подложена на постоянно (дори в позиция на издишване) разтягане. При създаването на отрицателно налягане в плевралната фисура също е важно плевралните листове да имат голям капацитет на засмукване. Поради това газът, въведен в плевралната кухина, след известно време се абсорбира и в плевралната кухина се възстановява отрицателно налягане. По този начин има механизъм, който активно поддържа отрицателно налягане в плевралното пространство.

Отрицателно налягане в гръдната кухина голямо значениеза движение на кръвта през вените. Стените на големите вени, разположени в гръдната кухина, са лесно разтегливи, поради което отрицателното налягане в плевралната кухина се предава на тях. Отрицателното налягане във вената кава е спомагателен механизъм, който улеснява връщането на кръвта към дясното сърце. Ясно е, че с увеличаване на отрицателното налягане по време на вдишване, притокът на кръв към сърцето също се увеличава. Напротив, при напъване и кашляне интраторакалното налягане се повишава толкова много, че венозното връщане на кръвта може рязко да намалее.

Белите дробове и стените на гръдната кухина са покрити със серозна мембрана - плеврата, състояща се от висцерални и париетални листове. Между листовете на плеврата има затворено прорезно пространство, съдържащо серозна течност - плевралната кухина.

Атмосферното налягане действа върху вътрешни стениалвеоли през дихателните пътища, разтяга тъканта на белите дробове и притиска висцералния лист към париеталния, т.е. белите дробове са постоянно в разтегнато състояние. С увеличаване на обема на гръдния кош в резултат на свиване на инспираторните мускули, париеталният лист ще последва гръдния кош, това ще доведе до намаляване на налягането в плевралното пространство, така че висцералният лист, а с него и белите дробове , ще последва париеталния лист. Налягането в белите дробове ще стане по-ниско от атмосферното налягане и въздухът ще потече в белите дробове - възниква вдишване.

Налягането в плевралната кухина е по-ниско от атмосферното, така че плевралното налягане се нарича отрицателен, като условно приемаме атмосферното налягане за нула. Колкото повече се разтягат белите дробове, толкова по-висок е еластичният им откат и толкова по-ниско пада налягането в плевралната кухина. Стойността на отрицателното налягане в плевралната кухина е равна на: в края на тихо вдишване - 5-7 mm Hg; в края на максимално вдишване - 15-20 mm Hg; в края на тихо издишване - 2 -3 mm Hg, до края на максималното издишване - 1-2 mm Hg.

Отрицателното налягане в плевралната кухина се дължи на т.нар еластично отдръпване на белите дробове- силата, с която белите дробове непрекъснато се стремят да намалят обема си.

Еластичното отдръпване на белите дробове се дължи на три фактора:

1) наличието в стените на алвеолите на голям брой еластични влакна;

2) тонусът на бронхиалните мускули;

3) повърхностно напрежение на течния филм, покриващ стените на алвеолите.

Веществото, което покрива вътрешната повърхност на алвеолите, се нарича сърфактант (фиг. 5).

Ориз. 5. Повърхностно активно вещество. Разрез на алвеоларния септум с натрупване на сърфактант.

Повърхностно активно вещество- това е повърхностноактивно вещество (филм, който се състои от фосфолипиди (90-95%), четири специфични за него протеини, както и малко количество въглероден хидрат), се образува от специални алвеоларно-пневмоцитни клетки тип II. Неговият полуживот е 12-16 часа.

Функции на повърхностно активното вещество:

при вдишване предпазва алвеолите от преразтягане поради факта, че молекулите на повърхностно активното вещество са разположени далеч една от друга, което е придружено от увеличаване на повърхностното напрежение;

при издишване предпазва алвеолите от падане: молекулите на повърхностно активното вещество са разположени близо една до друга, в резултат на което повърхностното напрежение намалява;

създава възможност за изправяне на белите дробове при първото вдишване на новороденото;

влияе върху скоростта на дифузия на газовете между алвеоларния въздух и кръвта;

регулира интензивността на изпаряване на водата от алвеоларната повърхност;

Има бактериостатична активност;

Има антиедематозно (намалява изпотяването на течност от кръвта в алвеолите) и антиоксидантно действие (защитава стените на алвеолите от увреждащото действие на оксиданти и пероксиди).

Изследване на механизма на промяна на белодробния обем с помощта на модела на Дондерс

Физиологичен експеримент

Промяната в обема на белите дробове настъпва пасивно, поради промени в обема на гръдната кухина и колебания на налягането в плевралното пространство и вътре в белите дробове. Механизмът на промяна в белодробния обем по време на дишане може да се демонстрира с помощта на модела на Donders (фиг. 6), който представлява стъклен резервоар с гумено дъно. Горна дупкаРезервоарът се затваря с тапа, през която е прекарана стъклена тръба. В края на тръбата, поставена вътре в резервоара, белите дробове са прикрепени към трахеята. Чрез външния край на тръбата белодробната кухина се свързва с атмосферния въздух. Когато гуменото дъно се издърпа надолу, обемът на резервоара се увеличава и налягането в резервоара става по-ниско от атмосферното, което води до увеличаване на обема на белите дробове.

физическо количество, характеризиращо състоянието на съдържанието на плевралната кухина. Това е величината, с която налягането в плевралната кухина е под атмосферното ( отрицателно налягане); при спокойно дишане е 4 mm Hg. Изкуство. в края на издишването и 8 mm Hg. Изкуство. в края на дъха. Създаден от силите на повърхностното напрежение и еластичния откат на белия дроб

Ориз. 12.13.Промени в налягането по време на вдишване и издишване

ВДИШАЙТЕ(вдъхновение) - физиологичният акт на пълнене на белите дробове с атмосферен въздух. Осъществява се поради активната дейност на дихателния център и дихателните мускули, което увеличава обема на гръдния кош, което води до намаляване на налягането в плевралната кухина и в алвеолите, което води до приток на въздух. заобикаляща средав трахеята, бронхите и респираторните зони на белия дроб. Случва се без активно участиебелите дробове, тъй като в тях няма съкратителни елементи

ИЗДИШВАНЕ(издишване) - физиологичният акт на отстраняване от белия дроб на част от въздуха, който участва в газообмена. Първо се отстранява въздухът от анатомичното и физиологичното мъртво пространство, който се различава малко от атмосферния въздух, след това алвеоларният въздух, обогатен с CO 2 и беден с O 2 в резултат на обмен на газ. В покой процесът е пасивен. Осъществява се без разход на мускулна енергия, благодарение на еластичната тяга на белия дроб, гръдния кош, гравитационните сили и отпускането на дихателната мускулатура.

При принудително дишане дълбочината на издишване се увеличава с коремни мускули и вътрешно междуребрие.Коремните мускули притискат коремната кухина отпред и увеличават повдигането на диафрагмата. Вътрешните междуребрени мускули придвижват ребрата надолу и по този начин намаляват напречното сечение на гръдната кухина, а оттам и нейния обем.

Механизъм на вдишване и издишване

Статични показатели на външно дишане (обем на белите дробове)

стойности, характеризиращи потенциала за дишане, в зависимост от антропометричните данни и характеристиките на функционалните обеми на белия дроб

Определянето на статичните показатели на дишането се извършва чрез спирометрия.

Спирометрия- определяне на статичните показатели на дишането (обеми - с изключение на остатъчни; капацитети - с изключение на FFU и TRL) чрез издишване на въздух през апарат, който регистрира неговото количество (обем). В съвременните спиромери със сухи лопатки въздухът върти въздушно работно колело, свързано със стрелка.

Ориз. 12.14.Обем и капацитет на белите дробове

В плевралната кухина има три отделни серозни торбички - едната от тях съдържа сърцето, а другите две съдържат белите дробове. Серозната мембрана на белия дроб се нарича плевра. Състои се от два листа:

Висцерална - висцералната (белодробна) плевра плътно покрива белия дроб, навлиза в браздите му, като по този начин отделя лобовете на белия дроб един от друг,

Париетална, - париеталната (париетална) плевра очертава вътрешната страна на стената на гръдната кухина.

В корена белодробен висцераленплеврата преминава в париеталната, като по този начин се образува затворено пространство, подобно на цепка - плевралната кухина. Вътрешната повърхност на плеврата е покрита с мезотелиум и е навлажнена с малко количество серозна течност, което намалява триенето между плевралните листове по време на дихателни движения. Налягането в плевралната кухина е по-ниско от атмосферното (прието за нула) с 4-9 mm Hg. чл., така че се нарича отрицателен. (При тихо дишане интраплевралното налягане е равно на 6-9 mm Hg във фазата на вдишване и 4-5 mm Hg във фазата на издишване; при дълбоко вдишване налягането може да спадне до 3 mm Hg. Чл.). Интраплевралното налягане възниква и се поддържа в резултат на взаимодействието на гръдния кош с белодробната тъкан поради тяхната еластична тяга. В същото време еластичният откат на белите дробове развива усилие, което винаги се стреми да намали обема на гръдния кош. В допълнение, атмосферният въздух създава еднопосочен (отвътре) натиск върху белите дробове през дихателните пътища. Гърдите са неподатливи на предаване на въздушно налягане отвън към белите дробове, следователно атмосферният въздух, разтягайки белите дробове, ги притиска към париеталната плевра и гръдната стена. Активните сили, развивани от дихателните мускули по време на дихателните движения, също участват във формирането на крайната стойност на вътреплевралното налягане. Също така поддържането на интраплевралното налягане се влияе от процесите на филтриране и абсорбция на плевралната течност (поради активността на мезотелиалните клетки, които също имат способността да абсорбират въздух от плевралната кухина).

Поради факта, че налягането в плевралната кухина се понижава, когато стената на гръдния кош е наранена с увреждане на париеталната плевра, в нея навлиза въздух от околната среда. Това явление се нарича пневмоторакс. В същото време интраплевралното и атмосферното налягане се изравняват, белият дроб се свива и дихателната му функция се нарушава (тъй като белодробна вентилацияпри наличие на дихателни движения на гръдния кош и диафрагмата става невъзможно)

Различават се следните видове пневмоторакс: затворен - възниква при увреждане на висцералния (напр. спонтанен пневмоторакс) или висцерална и париетална плевра (например с нараняване на белия дробфрагмент от ребро) без проникващо увреждане на гръдната стена, - докато въздухът навлиза в плевралната кухина от белия дроб,

Отворен, - възниква с проникваща рана на гръдния кош, - докато въздухът може да навлезе в плевралната кухина както от белия дроб, така и от околната среда,

Напрегнато. - е крайна проява затворен пневмоторакс, при спонтанен пневмоторакс се появява рядко - докато въздухът навлиза в плевралната кухина, но поради клапанния механизъм не се връща обратно, а се натрупва в него, което може да бъде придружено от изместване на медиастинума и тежки хемодинамични нарушения.

Според етиологията се разграничават: спонтанно (спонтанно), - възниква при разкъсване на белодробните алвеоли (туберкулоза, емфизем);

Травматичен - възниква при нараняване на гърдите,

Изкуствен, - въвеждането на въздух или газ в плевралната кухина със специална игла, която причинява изстискване на белия дроб, се използва за лечение на туберкулоза (причинява колапс на кухината поради изстискване на белия дроб).

Белите дробове са разположени в геометрично затворена кухина, образувани от стенитегърди и диафрагма. Отвътре гръдната кухина е облицована с плевра, състояща се от два листа. Единият лист е в непосредствена близост до гръдния кош, а другият - до белите дробове. Между листовете има пространство, подобно на цепка, или плеврална кухина, пълна с плеврална течност.

Гръдният кош расте в утробата и след раждането по-бързо от белите дробове. В допълнение, плевралните листове имат голям капацитет на засмукване. Поради това се установява отрицателно налягане в плевралната кухина. Така в алвеолите на белите дробове налягането е равно на атмосферното - 760, а в плевралната кухина - 745-754 mm Hg. Изкуство. Тези 10-30 мм осигуряват разширяването на белите дробове. Ако стената на гръдния кош е пробита, така че въздухът да навлезе в плевралната кухина, белите дробове веднага се свиват (ателектаза). Това ще се случи, защото налягането на атмосферния въздух върху външната и вътрешната повърхност на белите дробове ще се изравни.

Белите дробове в плевралната кухина винаги са в малко разтегнато състояние, но по време на вдишване тяхното разтягане се увеличава рязко и намалява по време на издишване. Този феномен е добре демонстриран от модела, предложен от Дондерс. Ако вземете бутилка, която съответства по обем на размера на белите дробове, след като ги поставите в тази бутилка и вместо дъното опънете гуменото фолио, което действа като диафрагма, тогава белите дробове ще се разширяват с всяко прибиране на гумено дъно. Съответно стойността на отрицателното налягане вътре в бутилката ще се промени.

Отрицателното налягане може да се измери чрез вкарване на инжекционна игла, свързана с живачен манометър в плевралното пространство. При големи животни тя достига 30-35 mm Hg по време на вдишване и намалява до 8-12 mm Hg по време на издишване. Изкуство. Колебанията в налягането по време на вдишване и издишване влияят на движението на кръвта през вените, разположени в гръдната кухина. Тъй като стените на вените са лесно разтегливи, отрицателното налягане се предава на тях, което допринася за разширяването на вените, тяхното кръвонапълване и връщането на венозна кръв към дясно предсърдиеКогато вдишвате, притокът на кръв към сърцето се увеличава.

Видове дишане , При животните се разграничават три вида дишане: ребрено или гръдно - при вдишване преобладава свиването на външните междуребрени мускули; диафрагмен или коремен - разширяването на гръдния кош се дължи главно на свиването на диафрагмата; eebero-abdominal - вдъхновението се осигурява еднакво от междуребрените мускули, диафрагмата и коремните мускули. Последният тип дишане е характерен за селскостопанските животни. Промяната в типа дишане може да показва заболяване на гръдния кош или коремна кухина. Например при заболявания на коремните органи преобладава реберният тип дишане, тъй като животното защитава болните органи.

Витален и общ белодробен капацитет.В покой големи кучетаи овцете издишват средно 0,3-0,5, коне

5-6 литра въздух. Този обем се нарича въздух за дишане.При надвишаване на този обем кучетата и овцете могат да вдишат още 0,5-1, а конете - 10-12 литра - допълнителен въздух.След нормално издишване животните могат да издишат приблизително същото количество въздух - резервен въздух.По този начин при нормално повърхностно дишане при животните гръдният кош не се разширява до максималната граница, а е на някакво оптимално ниво; ако е необходимо, обемът му може да бъде увеличен поради максималното свиване на инспираторните мускули. Дихателни, допълнителни и резервни въздушни обеми са жизнен капацитет на белите дробове.При кучетата е така 1.5 -3 л, при коне - 26-30, при големи говеда- 30-35 литра въздух. При максимално издишване в белите дробове все още остава малко въздух, този обем се нарича остатъчен въздух.Жизненият капацитет на белите дробове и остатъчният въздух са общ белодробен капацитет.Стойността на жизнения капацитет на белите дробове може значително да намалее при някои заболявания, което води до нарушаване на газообмена.

Определянето на жизнения капацитет на белите дробове е от голямо значение за изясняване физиологично състояниетяло в нормални и патологични състояния. Може да се определи с помощта на специален апарат, наречен воден спирометър (апарат Spiro 1-B). За съжаление, тези методи са трудни за прилагане в производствена среда. При лабораторни животни жизненият капацитет се определя под анестезия, чрез вдишване на смес с високо съдържание на CO2. Максималното издишване приблизително съответства на жизнения капацитет на белите дробове. Жизненият капацитет варира в зависимост от възрастта, продуктивността, породата и други фактори.

Белодробна вентилация След тихо издишване, резервен или остатъчен въздух остава в белите дробове, наричан още алвеоларен въздух. Около 70% от вдишания въздух навлиза директно в белите дробове, останалите 25-30% не участват в газообмена, тъй като остават в горните респираторен тракт. Обемът на алвеоларния въздух при конете е 22 литра. Тъй като при спокойно дишане конят вдишва 5 литра въздух, от които само 70%, или 3,5 литра, влизат в алвеолите, то при всяко вдишване в алвеолите се вентилира само половината от въздуха (3,5:22). , Съотношението на вдишания въздух към алвеоларния т.нар коефициент на белодробна вентилация,и количеството въздух, преминаващо през белите дробове за 1 минута - минутен обем на белодробна вентилация.Минутен обем е променлива стойност, в зависимост от дихателната честота, жизнения капацитет на белите дробове, интензивността на работата, естеството на диетата, патологично състояниебелите дробове и други фактори.

дихателни пътища(ларинкс, трахея, бронхи, бронхиоли) не участват пряко в газообмена, затова се наричат вредно пространство.Те обаче са от голямо значение в процеса на дишане. В лигавицата на носните проходи и горните дихателни пътища има серозно-лигавични клетки и ресничест епител. Слузта улавя прах и овлажнява дихателните пътища. Ресничкият епител с движенията на космите помага за отстраняването на слуз с частици прах, пясък и други механични примеси в назофаринкса, откъдето се изхвърля. В горните дихателни пътища има множество чувствителни рецептори, чието дразнене предизвиква защитни рефлексинапример кашляне, кихане, подсмърчане. Тези рефлекси допринасят за отстраняването на частици прах, храна, микроби от бронхите, токсични веществакоито представляват опасност за организма. В допълнение, поради обилното кръвоснабдяване на лигавицата на носните проходи, ларинкса, трахеята, вдишаният въздух се затопля.

Обемът на белодробната вентилация е малко по-малък от количеството кръв, преминаваща през белодробната циркулация за единица време. В областта на върховете на белите дробове алвеолите се вентилират по-малко ефективно, отколкото в основата, съседна на диафрагмата. Следователно в областта на върховете на белите дробове вентилацията относително преобладава над кръвния поток. Наличието на вено-артериални анастомози и намаленото съотношение на вентилация към кръвен поток в определени части на белите дробове е основната причина за по-ниското напрежение на кислорода и по-високото напрежение на въглеродния диоксид в артериалната кръв в сравнение с парциалното налягане на тези газове в алвеоларния въздух.

Съставът на вдишвания, издишван и алвеоларен въздух Атмосферният въздух съдържа 20,82% кислород, 0,03% въглероден диоксид и 79,03% азот. Въздухът в животновъдните помещения обикновено съдържа повече въглероден диоксид, водни пари, амоняк, сероводород и др. Количеството кислород може да бъде по-малко, отколкото в атмосферния въздух.

Издишаният въздух съдържа средно 16,3% кислород, 4% въглероден диоксид, 79,7% азот (тези цифри са дадени като сух въздух, т.е. без водни пари, които насищат издишания въздух). Съставът на издишания въздух не е постоянен и зависи от интензивността на метаболизма, обема на белодробната вентилация, температурата на околния въздух и др.

Алвеоларният въздух е различен от издишания страхотно съдържаниевъглероден диоксид - 5,62% и по-малко кислород - средно 14,2-14,6, азот - 80,48%. Издишаният въздух съдържа въздух не само от алвеолите, но и от „вредното пространство“, където има същия състав като атмосферния въздух.

Азотът не участва в газообмена, но процентът му във вдишания въздух е малко по-нисък, отколкото в издишания и алвеоларния въздух. Това е така, защото обемът на издишания въздух е малко по-малък от този на вдишания.

Максимално допустимата концентрация на въглероден диоксид в дворове за добитък, обори, телета - 0,25%; но вече 1% C 0 2 причинява забележим задух и белодробна вентилациясе увеличава с 20%. Съдържанието на въглероден диоксид над 10% води до смърт.