Mehanizam nastanka negativni tlak u pleuralnoj šupljini može se razjasniti modificiranim .

Ako uzmete bocu veličine koja odgovara veličini grudi životinje i, stavite pluća u tu bocu, isisajte zrak iz nje, tada će pluća zauzeti gotovo cijeli volumen. U tom će slučaju tlak u prostoru poput proreza između stijenke boce i pluća postati nešto niži od atmosferskog tlaka. To je zbog činjenice da rastegnuto elastično tkivo pluća ima tendenciju skupljanja. Sila kojom je elastično tkivo pluća sabijeno - takozvani elastični trzaj plućnog tkiva, suprotstavlja se atmosferskom tlaku.

Fenomeni koji se javljaju u opisanoj verziji Dondersovog modela točno odgovaraju onima koji postoje u normalnim fiziološkim uvjetima tijekom udisaja i izdisaja. Pluća u prsnom košu uvijek su u rastegnutom stanju, a istezanje plućnog tkiva se povećava tijekom udisaja, a smanjuje tijekom izdisaja. Ovo je razlog negativni tlak u pleuralna šupljina te njegovo povećanje pri udisaju i smanjenje pri izdisaju. Da su pluća stvarno stalno istegnuta može se vidjeti ako se otvori prsna šupljina: pluća će odmah kolabirati zbog elastične trakcije i zauzeti samo oko ⅓ prsna šupljina.

Rastezanje plućnog tkiva ovisi o činjenici da atmosferski tlak djeluje na pluća samo iznutra kroz dišne ​​putove, a ne djeluje na njih izvana zbog nepopustljivosti stijenke prsnog koša. Zbog toga su pluća u prsnoj šupljini pod jednostranim pritiskom, koji ih rastežući čvrsto pritišće uz stijenku prsnog koša tako da ispunjavaju cijelu pleuralnu šupljinu, čiji tragovi ostaju samo u obliku uske pleuralne pukotine koja sadrži tanki sloj serozna tekućina.

Sila atmosferskog tlaka se donekle troši na svladavanje elastičnog trzaja pluća. Zbog toga je površina pluća pritisnuta na stijenku prsnog koša s manjom silom od vrijednosti atmosferskog tlaka. Kao rezultat toga, tlak u pleuralnom prostoru, čak i pri izdisaju, manji je od atmosferskog tlaka za količinu elastične vuče pluća, tj. za oko 6 mm Hg. Umjetnost.

Elastično trzanje pluća nastaje zbog dva čimbenika:

prisutnost u stijenci alveola veliki broj elastična vlakna,

površinska napetost alveolarne stijenke.

Neyerhard je još 1929. pokazao da oko ⅔ elastičnog trzaja pluća ovisi o površinska napetost stijenke alveola. U skladu s tim su i novi podaci koji pokazuju da pluća, nakon što enzim elastin uništi svoje elastično tkivo, zadržavaju svoja elastična svojstva.

Budući da sile površinske napetosti ne moraju biti iste u različitim alveolama, moguće je da se neke od njih skupe i zalijepe tijekom izdisaja zbog činjenice da druge alveole ostaju istegnute. To se, međutim, ne događa zbog činjenice da je unutarnja površina alveola prekrivena u vodi netopljivim, tankim monomolekularnim filmom tvari koja se zove surfaktana (od engleske riječi surface - površina). Surfactan ima nisku površinsku napetost i sprječava potpuni kolaps alveola, stabilizirajući njihovu veličinu. U nedostatku novorođenčeta, pluća se ne ispravljaju (atelektaza). Surfactan je alfa lecitin. Smatra se da nastaje u mitohondrijima stanica alveolarnog epitela. Nakon rezanja oba vagusni živci njegova proizvodnja je inhibirana.

Mjerenje intrapleuralnog tlaka u novorođenčeta pokazuje da je tijekom izdisaja jednak atmosferskom tlaku i postaje negativan samo tijekom inspirija.

Pojava podtlaka u pleuralnom prostoru objašnjava se time da prsni koš novorođenče raste brže od pluća, zbog čega je plućno tkivo podvrgnuto stalnom (čak iu položaju izdisaja) istezanju. U stvaranju negativnog tlaka u pleuralnoj fisuri također je važno da pleuralne ploče imaju veliki kapacitet usisavanja. Zbog toga se plin uveden u pleuralnu šupljinu nakon nekog vremena apsorbira i u pleuralnoj šupljini se ponovno uspostavi negativni tlak. Dakle, postoji mehanizam koji aktivno održava negativni tlak u pleuralnom prostoru.

Negativan tlak u prsnoj šupljini veliki značaj pokrenuti krv kroz vene. Stijenke velikih vena koje se nalaze u prsnoj šupljini lako su rastezljive, pa se na njih prenosi podtlak u pleuralnoj šupljini. Negativan tlak u šupljoj veni je pomoćni mehanizam koji olakšava povratak krvi u desno srce. Jasno je da se s povećanjem negativnog tlaka tijekom udisaja povećava i dotok krvi u srce. Naprotiv, naprezanjem i kašljanjem intratorakalni tlak se toliko povisi da se venski povrat krvi može naglo smanjiti.

Pluća i zidovi prsne šupljine prekriveni su seroznom membranom - pleurom, koja se sastoji od visceralnih i parijetalnih listova. Između listova pleure nalazi se zatvoreni prostor poput proreza koji sadrži seroznu tekućinu - pleuralna šupljina.

Atmosferski tlak koji djeluje na unutarnji zidovi alveole kroz dišne ​​putove, rasteže tkivo pluća i pritišće visceralni list na parijetalni, tj. pluća su stalno u rastegnutom stanju. S povećanjem volumena prsnog koša kao rezultat kontrakcije inspiratornih mišića, parijetalni list će slijediti prsni koš, što će dovesti do smanjenja tlaka u pleuralnom prostoru, pa visceralni list, a s njim i pluća , slijedit će parijetalni list. Tlak u plućima postat će niži od atmosferskog tlaka, a zrak će strujati u pluća - dolazi do udisaja.

Tlak u pleuralnoj šupljini niži je od atmosferskog tlaka, pa se pleuralni tlak naziva negativan, konvencionalno uzimajući atmosferski tlak kao nulu. Što su pluća više rastegnuta, njihov elastični trzaj postaje veći i tlak u pleuralnoj šupljini pada. Vrijednost negativnog tlaka u pleuralnoj šupljini jednaka je: na kraju mirnog daha - 5-7 mm Hg; na kraju maksimalnog daha - 15-20 mm Hg; na kraju mirnog izdisaja - 2 mm Hg. -3 mm Hg, do kraja maksimalnog izdisaja - 1-2 mm Hg.

Negativan tlak u pleuralnoj šupljini nastaje zbog tzv elastični trzaj pluća- snaga kojom pluća stalno nastoje smanjiti svoj volumen.

Elastično trzanje pluća nastaje zbog tri čimbenika:

1) prisutnost u zidovima alveola velikog broja elastičnih vlakana;

2) tonus bronhijalnih mišića;

3) površinska napetost tekućeg filma koji prekriva stijenke alveola.

Tvar koja prekriva unutarnju površinu alveola naziva se surfaktant (slika 5).

Riža. 5. Surfaktant. Presjek alveolarnog septuma s nakupljanjem surfaktanta.

Surfaktant- ovo je površinski aktivna tvar (film koji se sastoji od fosfolipida (90-95%), četiri proteina specifična za njega, kao i mala količina ugljičnog hidrata), tvore ga posebne alveolarno-pneumocitne stanice tipa II. Njegov poluživot je 12-16 sati.

Funkcije surfaktanta:

pri udisanju štiti alveole od prekomjernog rastezanja zbog činjenice da su molekule surfaktanta smještene daleko jedna od druge, što je popraćeno povećanjem površinske napetosti;

pri izdisaju sprječava kolaps alveola: molekule surfaktanta nalaze se blizu jedna drugoj, zbog čega se površinska napetost smanjuje;

stvara mogućnost ispravljanja pluća pri prvom udahu novorođenčeta;

utječe na brzinu difuzije plinova između alveolarnog zraka i krvi;

regulira intenzitet isparavanja vode s alveolarne površine;

Ima bakteriostatsko djelovanje;

Djeluje antiedematozno (smanjuje znojenje tekućine iz krvi u alveole) i antioksidativno (štiti stijenke alveola od štetnog djelovanja oksidansa i peroksida).

Proučavanje mehanizma promjene volumena pluća pomoću Dondersovog modela

Fiziološki eksperiment

Promjena volumena pluća nastaje pasivno, zbog promjena volumena prsne šupljine i fluktuacija tlaka u pleuralnom prostoru i unutar pluća. Mehanizam promjene volumena pluća tijekom disanja može se prikazati pomoću Dondersovog modela (slika 6), koji je stakleni spremnik s gumenim dnom. Gornja rupa Spremnik je zatvoren čepom kroz koji je provučena staklena cijev. Na kraju cijevi smještene unutar spremnika, pluća su pričvršćena na dušnik. Kroz vanjski kraj cijevi, plućna šupljina komunicira s atmosferskim zrakom. Kada se gumeno dno povuče prema dolje, volumen rezervoara se povećava, a tlak u rezervoaru postaje niži od atmosferskog, što dovodi do povećanja volumena pluća.

fizička veličina koja karakterizira stanje sadržaja pleuralne šupljine. To je iznos za koji je tlak u pleuralnoj šupljini ispod atmosferskog ( negativni tlak); uz mirno disanje iznosi 4 mm Hg. Umjetnost. na kraju izdisaja i 8 mm Hg. Umjetnost. na kraju daha. Stvorena silama površinske napetosti i elastičnim trzajem pluća

Riža. 12.13. Tlak se mijenja tijekom udisaja i izdisaja

UDISATI(inspiracija) - fiziološki čin punjenja pluća atmosferskim zrakom. Provodi se aktivnom aktivnošću dišnog centra i respiratorne muskulature, čime se povećava volumen prsnog koša, što rezultira smanjenjem tlaka u pleuralnoj šupljini i alveolama, što dovodi do protoka zraka. okoliš u traheji, bronhima i respiratornim zonama pluća. Događa se bez aktivno sudjelovanje pluća, budući da u njima nema kontraktilnih elemenata

IZDIH(ekspirij) - fiziološki čin uklanjanja iz pluća dijela zraka koji sudjeluje u izmjeni plinova. Najprije se uklanja zrak anatomsko-fiziološkog mrtvog prostora koji se malo razlikuje od atmosferskog zraka, zatim alveolarni zrak obogaćen CO 2 i siromašan O 2 kao rezultat izmjene plinova. U mirovanju je proces pasivan. Provodi se bez utroška mišićne energije, zbog elastične trakcije pluća, prsnog koša, gravitacijskih sila i opuštanja dišnih mišića.

Tijekom forsiranog disanja, dubina izdisaja se povećava za trbušne mišiće i unutarnje interkostalne. Trbušni mišići pritišću trbušnu šupljinu sprijeda i povećavaju uspon dijafragme. Unutarnji interkostalni mišići pomiču rebra prema dolje i time smanjuju presjek prsne šupljine, a time i njezin volumen.

Mehanizam udisaja i izdisaja

Statički pokazatelji vanjskog disanja (plućni volumeni)

vrijednosti koje karakteriziraju potencijal za disanje, ovisno o antropometrijskim podacima i značajkama funkcionalnih volumena pluća

Određivanje statičkih pokazatelja disanja provodi se spirometrijom.

Spirometrija- određivanje statičkih pokazatelja respiracije (volumena - osim rezidualnog; kapaciteta - osim FFU i TRL) izdisajem zraka putem uređaja koji registrira njegovu količinu (volumen). U modernim spirometrima sa suhim krilcima, zrak rotira zračni rotor spojen na strelicu.

Riža. 12.14. Volumeni i kapaciteti pluća

U pleuralnoj šupljini postoje tri odvojene serozne vrećice - jedna od njih sadrži srce, a druge dvije sadrže pluća. Serozna membrana pluća naziva se pleura. Sastoji se od dva lista:

Visceralna - visceralna (plućna) pleura čvrsto prekriva pluća, ulazi u njegove brazde, odvajajući tako režnjeve pluća jedan od drugog,

Parietalna, - parijetalna (parijetalna) pleura oblaže unutrašnjost stijenke prsne šupljine.

U korijenu pluća visceralna pleura prelazi u parijetalnu te tako nastaje zatvoreni prostor poput proreza – pleuralna šupljina. Unutarnja površina pleure prekrivena je mezotelom i navlažena je malom količinom serozne tekućine, što smanjuje trenje između pleuralnih listova tijekom respiratornih pokreta. Tlak u pleuralnoj šupljini niži je od atmosferskog tlaka (uzetog kao nula) za 4-9 mm Hg. čl., pa se naziva negativnim. (S tihim disanjem, intrapleuralni tlak je jednak 6-9 mm Hg u fazi udisaja i 4-5 mm Hg u fazi izdisaja; s dubokim dahom tlak može pasti na 3 mm Hg. Art.). Intrapleuralni tlak nastaje i održava se kao rezultat interakcije prsnog koša s plućnim tkivom zbog njihove elastične vuče. Istodobno, elastični trzaj pluća razvija napor koji uvijek nastoji smanjiti volumen prsnog koša. Osim toga, atmosferski zrak stvara jednosmjerni (iznutra) pritisak na pluća kroz dišne ​​putove. Prsa su otporna na prijenos zračnog tlaka izvana na pluća, stoga atmosferski zrak, istežući pluća, pritišće ih na parijetalnu pleuru i stijenku prsnog koša. U formiranju konačne vrijednosti intrapleuralnog tlaka sudjeluju i aktivne sile koje dišni mišići razvijaju tijekom respiratornih pokreta. Također, na održavanje intrapleuralnog tlaka utječu i procesi filtracije i apsorpcije pleuralne tekućine (zbog aktivnosti mezotelnih stanica koje također imaju sposobnost upijanja zraka iz pleuralne šupljine).

S obzirom na to da je tlak u pleuralnoj šupljini snižen, kada je prsni zid ozlijeđen s oštećenjem parijetalne pleure, u njega ulazi okolni zrak. Taj se fenomen naziva pneumotoraks. Istodobno dolazi do izjednačavanja intrapleuralnog i atmosferskog tlaka, kolabiranja pluća i poremećaja njegove respiratorne funkcije (od ventilacija pluća u prisutnosti respiratornih pokreta prsnog koša i dijafragme postaje nemoguće)

Postoje sljedeće vrste pneumotoraksa: zatvoreni - nastaje kada je visceralni oštećen (npr. spontani pneumotoraks) ili visceralne i parijetalne pleure (na primjer, sa ozljeda pluća fragment rebra) bez prodornog oštećenja zida prsnog koša, - dok zrak ulazi u pleuralnu šupljinu iz pluća,

Otvorena, - javlja se kod prodorne rane prsnog koša, - dok zrak može ući u pleuralnu šupljinu i iz pluća i iz okoline,

Napeto. - je ekstremna manifestacija zatvoreni pneumotoraks, s spontanim pneumotoraksom rijetko se javlja - dok zrak ulazi u pleuralnu šupljinu, ali se, zbog mehanizma ventila, ne vraća natrag, već se nakuplja u njoj, što može biti popraćeno pomakom medijastinuma i teškim hemodinamskim poremećajima.

Prema etiologiji razlikuju se: spontani (spontani), - nastaje pucanjem plućnih alveola (tuberkuloza, emfizem);

Traumatski - nastaje kada je prsni koš ozlijeđen,

Umjetni, - uvođenje zraka ili plina u pleuralnu šupljinu posebnom iglom, što uzrokuje stiskanje pluća, koristi se za liječenje tuberkuloze (uzrokuje kolaps šupljine zbog stiskanja pluća).

Pluća su smještena u geometrijski zatvorenoj šupljini, koju čine zidovi prsa i dijafragme. Iznutra je prsna šupljina obložena pleurom koja se sastoji od dva lista. Jedan list je uz prsa, drugi - na pluća. Između listova nalazi se prostor sličan prorezu ili pleuralna šupljina, ispunjena pleuralnom tekućinom.

Prsa rastu u maternici i nakon rođenja brži od pluća. Osim toga, pleuralni listovi imaju veliki kapacitet usisavanja. Stoga se u pleuralnoj šupljini uspostavlja negativan tlak. Dakle, u alveolama pluća tlak je jednak atmosferskom - 760, au pleuralnoj šupljini - 745-754 mm Hg. Umjetnost. Ovih 10-30 mm osiguravaju širenje pluća. Ako se stijenka prsnog koša probije tako da zrak uđe u pleuralnu šupljinu, pluća odmah kolabiraju (atelektaza). To će se dogoditi jer će se tlak atmosferskog zraka na vanjskoj i unutarnjoj površini pluća izjednačiti.

Pluća u pleuralnoj šupljini uvijek su u pomalo rastegnutom stanju, ali tijekom udisaja njihovo rastezanje se naglo povećava, a smanjuje tijekom izdisaja. Ovaj fenomen je dobro prikazan modelom koji je predložio Donders. Ako uzmete bocu koja volumenom odgovara veličini pluća, nakon što ih stavite u tu bocu, a umjesto dna razvučete gumeni film koji djeluje kao dijafragma, tada će se pluća širiti sa svakim povlačenjem boce. gumeno dno. Sukladno tome, promijenit će se vrijednost podtlaka unutar boce.

Negativni tlak se može izmjeriti umetanjem injekcijske igle spojene na živin manometar u pleuralni prostor. Kod velikih životinja doseže 30-35 mm Hg tijekom udisaja, a smanjuje se na 8-12 mm Hg tijekom izdisaja. Umjetnost. Promjene tlaka tijekom udisaja i izdisaja utječu na kretanje krvi kroz vene koje se nalaze u prsnoj šupljini. Budući da su stijenke vena lako rastezljive, na njih se prenosi podtlak, što pridonosi širenju vena, njihovom prokrvljenju i vraćanju venske krvi u desni atrij Kada udišete, povećava se dotok krvi u srce.

Vrste disanja.U životinja se razlikuju tri vrste disanja: kostalno ili prsno, - pri udisaju prevladava kontrakcija vanjskih interkostalnih mišića; dijafragmatični, ili trbušni, - širenje prsnog koša nastaje uglavnom zbog kontrakcije dijafragme; eebero-abdominalni - inspiraciju podjednako daju interkostalni mišići, dijafragma i trbušni mišići. Posljednji tip disanja karakterističan je za domaće životinje. Promjena vrste disanja može ukazivati ​​na bolest prsnog koša ili trbušne šupljine. Na primjer, kod bolesti trbušnih organa prevladava kostalni tip disanja, jer životinja štiti bolesne organe.

Vitalni i ukupni kapacitet pluća.U mirovanju veliki psi a ovce izdahnu u prosjeku 0,3-0,5, konji

5-6 litara zraka. Ovaj volumen se zove disanje zraka. Preko ovog volumena, psi i ovce mogu udahnuti još 0,5-1, a konji - 10-12 litara - dodatni zrak. Nakon normalnog izdisaja životinje mogu izdahnuti otprilike istu količinu zraka - rezervni zrak. Dakle, tijekom normalnog, plitkog disanja kod životinja prsni koš se ne širi do maksimalne granice, već je na nekoj optimalnoj razini, a po potrebi se njegov volumen može povećati zbog maksimalne kontrakcije inspiratornih mišića. Respiratorni, dodatni i rezervni volumen zraka su vitalni kapacitet pluća. Kod pasa je 1.5 -3 l, kod konja - 26-30, u velikim goveda- 30-35 litara zraka. Pri maksimalnom izdisaju u plućima je još uvijek ostalo nešto zraka, taj se volumen naziva zaostali zrak. Vitalni kapacitet pluća i rezidualni zrak su ukupni kapacitet pluća. Vrijednost vitalnog kapaciteta pluća može se značajno smanjiti u nekim bolestima, što dovodi do poremećaja izmjene plinova.

Za razjašnjenje je od velike važnosti određivanje vitalnog kapaciteta pluća fiziološko stanje tijela u normalnim i patološkim stanjima. Može se odrediti posebnim aparatom koji se naziva vodeni spirometar (aparat Spiro 1-B). Nažalost, te je metode teško primijeniti u proizvodnom okruženju. Kod laboratorijskih životinja vitalni kapacitet se određuje u anesteziji, udisanjem smjese s visokim udjelom CO2. Maksimalni izdisaj približno odgovara vitalnom kapacitetu pluća. Vitalni kapacitet varira ovisno o dobi, produktivnosti, pasmini i drugim čimbenicima.

Plućna ventilacija. Nakon mirnog izdisaja, rezervni ili rezidualni zrak, koji se naziva i alveolarni zrak, ostaje u plućima. Oko 70% udahnutog zraka izravno ulazi u pluća, preostalih 25-30% ne sudjeluje u izmjeni plinova, jer ostaje u gornjim dišni put. Volumen alveolarnog zraka kod konja je 22 litre. Budući da pri mirnom disanju konj udahne 5 litara zraka, od čega samo 70%, odnosno 3,5 litara, ulazi u alveole, to se svakim udisajem u alveole ventilira samo polovica zraka (3,5:22). Omjer udahnutog zraka i alveolarnog tzv koeficijent plućne ventilacije, i količina zraka koja prođe kroz pluća u 1 minuti - minutni volumen ventilacije pluća. Minutni volumen je varijabilna veličina, ovisno o frekvenciji disanja, vitalnom kapacitetu pluća, intenzitetu rada, prirodi prehrane, patološko stanje pluća i drugi čimbenici.

dišnih putova(grkljan, dušnik, bronhi, bronhiole) ne sudjeluju izravno u izmjeni plinova pa se zv. štetan prostor. Međutim, oni su od velike važnosti u procesu disanja. U sluznici nosnih prolaza i gornjih dišnih putova nalaze se serozno-sluzne stanice i trepljasti epitel. Sluz zadržava prašinu i vlaži dišne ​​puteve. Trepetljikavi epitel pokretima svojih dlačica pomaže u uklanjanju sluzi s česticama prašine, pijeska i drugih mehaničkih nečistoća u nazofarinks, odakle se izbacuje. U gornjim dišnim putovima postoji mnogo osjetljivih receptora, čija iritacija uzrokuje obrambeni refleksi npr. kašljanje, kihanje, šmrkanje. Ovi refleksi doprinose uklanjanju čestica prašine, hrane, mikroba iz bronha, otrovne tvari koji predstavljaju opasnost za tijelo. Osim toga, zbog obilne prokrvljenosti sluznice nosnih prolaza, grkljana, dušnika, udahnuti zrak se zagrijava.

Volumen plućne ventilacije nešto je manji od količine krvi koja protječe plućnom cirkulacijom po jedinici vremena. U području vrhova pluća, alveole se ventiliraju manje učinkovito nego u dnu uz dijafragmu. Stoga u području vrhova pluća ventilacija relativno prevladava nad protokom krvi. Prisutnost vensko-arterijske anastomoze i smanjeni omjer ventilacije i protoka krvi u određenim dijelovima pluća glavni je razlog niže napetosti kisika i veće napetosti ugljičnog dioksida u arterijskoj krvi u usporedbi s parcijalnim tlakom tih plinova u alveolarnom zrak.

Sastav udahnutog, izdahnutog i alveolarnog zraka.Atmosferski zrak sadrži 20,82% kisika, 0,03% ugljičnog dioksida i 79,03% dušika. Zrak u objektima za uzgoj stoke obično sadrži više ugljičnog dioksida, vodene pare, amonijaka, sumporovodika itd. Količina kisika može biti manja nego u atmosferskom zraku.

Izdahnuti zrak sadrži prosječno 16,3% kisika, 4% ugljičnog dioksida, 79,7% dušika (ove brojke su dane u smislu suhog zraka, odnosno bez vodene pare, koja je zasitila izdahnuti zrak). Sastav izdahnutog zraka nije stalan i ovisi o intenzitetu metabolizma, volumenu plućne ventilacije, temperaturi okolnog zraka itd.

Alveolarni zrak razlikuje se od izdahnutog zraka odličan sadržaj ugljični dioksid - 5,62% i manje kisik - u prosjeku 14,2-14,6, dušik - 80,48%. Izdahnuti zrak sadrži zrak ne samo iz alveola, već i iz “štetnog prostora”, gdje ima isti sastav kao i atmosferski zrak.

Dušik ne sudjeluje u izmjeni plinova, ali je njegov postotak u udahnutom zraku nešto manji nego u izdahnutom i alveolarnom zraku. To je zato što je volumen izdahnutog zraka nešto manji od volumena udahnutog zraka.

Najveća dopuštena koncentracija ugljičnog dioksida u dvorištima za stoku, stajama, teladi - 0,25%; ali već 1% C 0 2 izaziva primjetnu otežano disanje i plućna ventilacija povećava za 20%. Sadržaj ugljičnog dioksida iznad 10% dovodi do smrti.