Με την αναπνευστική λειτουργία προσλαμβάνεται οξυγόνο από το εξωτερικό περιβάλλον και αποβάλλεται διοξείδιο του άνθρακα.
Η αναπνευστική λειτουργία είναι σύνθετη λειτουργία στην οποία παίρνουν μέρος : α) οι αναπνευστικοί μύες και το διάφραγμα, β) οι ρυθμιστικοί μηχανισμοί της αναπνοής, γ) διάφοροι παθολοφυσιολογικοί μηχανισμοί όπως είναι :
1. Η ανταλλαγή των αερίων μεταξύ του αέρα των κυψελίδων και του αίματος.
2. Η μεταφορά οξυγόνου στα κύτταρα των διαφόρων ιστών και τη μεταφορά του CO2 από τα κύτταρα των ιστών στους πνεύμονες.
Η αναπνευστική οδός μπορεί να θεωρηθεί σαν ένα σύστημα σωλήνων που ξεκινάει από την κοιλότητα της μύτης και από τον λάρυγγα, τραχεία, βρόγχους, βρογχιόλια καταλήγει στις κυψελίδες των πνευμόνων.
Η μύτη δεν είναι αμιγές αναπνευστικό όργανο αλλά και όργανο για την όσφρηση, ο λάρυγγας επίσης είναι όργανο παραγωγής φωνής.
Η τραχεία αποτελεί την προς τα κάτω ανατομική συνέχεια του λάρυγγα. Έχει μήκος 12 εκατοστά και αποτελείται από 16 – 20 δακτυλίδια από χόνδρο. Στο ύψος του 4ου θωρακικού σπονδύλου διχάζεται σε δύο βρόγχους τον δεξιό και τον αριστερό βρόγχο.
ΑΝΑΠΝΕΥΣΤΙΚΕΣ ΚΙΝΗΣΕΙΣ
Η πίεση στη θωρακική κοιλότητα είναι πάντα χαμηλότερη από την ατμοσφαιρική. Έτσι κάθε κίνηση των θωρακικών τοιχωμάτων προκαλεί παρόμοια κίνηση και στους πνεύμονες.
Η αναπνοή περιλαμβάνει δύο φάσεις : α) την εισπνευστική, β) την εκπνευστική φάση.
ΕΙΣΠΝΕΥΣΤΙΚΗ ΦΑΣΗ ΑΝΑΠΝΟΗΣ
Στην εισπνοή οι μεσοπλεύριοι μύες συστέλλονται με αποτέλεσμα την έλξη των πλευρών προς τα πάνω και έξω. Συγχρόνως προκαλείται και συστολή του διαφράγματος με αποτέλεσμα καθόδου του προς την κοιλιά.
Με τους παραπάνω μηχανισμούς δημιουργείται αρνητική ενδοθωρακική πίεση που είναι το αποτέλεσμα της διαφοράς πιέσεως μεταξύ του αέρα στο εξωτερικό περιβάλλον (ατμοσφαιρική πίεση) και τον αέρα που υπάρχει στις κυψελίδες (ενδοπνευμονική πίεση).
Η τελική κατάληξη είναι να εισρεύσει αέρας από το εξωτερικό περιβάλλον μέσα στις κυψελίδες.
Ο αέρας αυτός που φτάνει στις κυψελίδες σε φυσιολογικές συνθήκες περνώντας από την αναπνευστική οδό (μύτη – λάρυγγα κλπ) θερμαίνεται, υγραίνεται, καθαρίζεται από την σκόνη.
ΕΚΠΝΕΥΣΤΙΚΗ ΦΑΣΗ ΑΝΑΠΝΟΗΣ
Στην εκπνοή συμβαίνουν ακριβώς οι αντίθετοι μηχανισμοί της αναπνοής. Οι μεσοπλεύριοι μύες χαλαρώνουν, οι πλευρές κατεβαίνουν προς τα κάτω και μέσα, το διάφραγμα ανεβαίνει προς τα πάνω, ο θώρακας μικραίνει, οι κυψελίδες συμπιέζονται, η ενδοπνευμονική πίεση αυξάνει και αποβάλλεται έτσι ο αέρας.
Η φάση της εκπνοής διαρκεί περισσότερο της εισπνοής.
Από τον αέρα που εισπνεύουμε ποσότητα παραμένει στις αεροφόρες οδούς (ρίνα, φάρυγγα, τραχεία). Οι αναπνευστικές κινήσεις είναι 16 – 18/min και το ποσόν του αέρα είναι 500cm3.
Πρέπει να σημειωθεί ότι η ΕΙΣΠΝΟΗ γίνεται ενεργητικά, η ΕΚΠΝΟΗ γίνεται παθητικά.
Διακρίνονται δύο τύποι αναπνοής :
1. Την κοιλιακή ή διαφραγματική αναπνοή.
2. Την θωρακική αναπνοή.
Στην κοιλιακή αναπνοή η κίνηση του διαφράγματος είναι πιο ισχυρή από τις κινήσεις του θώρακος.
Στη θωρακική αναπνοή οι κινήσεις του θώρακος επικρατούν των κινήσεων του διαφράγματος.
Κοιλιακή μορφή αναπνοής εμφανίζουν οι άνδρες ενώ θωρακική μορφή αναπνοής εμφανίζουν οι γυναίκες, πρόνοια της φύσεως στην περίπτωση της εγκυμοσύνης.
Συχνότητα των αναπνευστικών κινήσεων. Σε ηρεμία η συχνότητα των αναπνευστικών κινήσεων του ανθρώπου είναι 12 – 16/min και φυσιολογικά υπάρχει μία σχέση μεταξύ της συχνότητα των αναπνευστικών κινήσεων και των παλμών της καρδιάς, που είναι 1:4 δηλαδή μία αναπνευστική κίνηση αντιστοιχεί σε 4 καρδιακούς παλμούς.
Ο αριθμός των κατά λεπτό αναπνοών εξαρτάται από την ηλικία, το ανάστημα, την εργασία, τις συνθήκες περιβάλλοντος (κρύο, ζέστη).
Τα νεογνά έχουν 45 – 60 αναπνοές/min, τα βρέφη 30 – 40/min τα παιδιά 20 – 25/min, οι έφηβοι 12 – 15 αναπνοές κατά λεπτό.
ΑΝΤΑΛΛΑΓΗ ΤΩΝ ΑΝΑΠΝΕΥΣΤΙΚΩΝ ΑΕΡΙΩΝ
Η ανταλλαγή των αναπνευστικών αερίων γίνεται στους πνεύμονες.
Οι πνεύμονες είναι τα κύρια όργανα της αναπνοής. Καταλαμβάνουν το μεγαλύτερο τμήμα της θωρακικής κοιλότητας. Χωρίζονται σε λοβούς (3 δεξιά – 2 αριστερά).
Το βάρος των πνευμόνων είναι 1300gr περίπου, το χρώμα τους στα παιδιά είανι ροζ, ενώ στους ενήλικες γίνεται μαύρο (από την εισπνοή σκόνης και σιγαρέττων).
Οι πνεύμονες χωρίζονται σε λοβούς από τις σχισμές που φέρουν στην επιφάνειά τους.
Το βρογχικό δένδρο είναι οι διακλαδώσεις των βρόγχων και της πνευμονικής αρτηρίας. Τελικές διακλαδώσεις είναι οι κυψελίδες σε αριθμό 300-400.000.000 στον κάθε πνεύμονα.
Θεωρητικά αν εκτείνουμε τις κυψελίδες σε ένα επίπεδο καλύπτουν επιφάνεια περί τα 110m2.
Το βρογχικό δένδρο έχει δύο τμήματα : α) το αεραγωγό τμήμα που αρχίζει από την τραχεία και καταλήγει στα βρογχιόλια και β) το λειτουργικό τμήμα το οποίο αρχίζει από τα βραγχιόλια και καταλήγει στις κυψελίδες.
Κάθε αναπνευστικό βρογχιόλιο με τις κυψελίδες αποτελεί τη λειτουργική μονάδα του πνεύμονα.
Το αεραγωγό τμήμα του πνεύμονα χρησιμεύει για την μεταφορά του αέρα και βρίσκεται κάτω από τον έλεγχο του αυτόνομου νευρικού συστήματος (συμπαθητικό και παρασυμπαθητικό). Το παρασυμπαθητικό προκαλεί σύσπαση των βρογχιολίων, το συμπαθητικό προκαλεί χαλάρωση των βρογχιολίων.
Η ανταλλαγή των αερίων (Ο2 και CO2) γίνεται στο λειτουργικό τμήμα.
Το αεραγωγό τμήμα των πνευμόνων δέχεται αίμα από την θωρακική αορτή, το λειτουργικό τμήμα δέχεται αίμα από την πνευμονική αρτηρία.
Το φλεβικό αίμα φτάνει στη δεξιά κοιλία, διοχετεύεται στην πνευμονική αρτηρία και από εκεί στους πνεύμονες. Η πνευμονική αρτηρία διακλαδίζεται σε μικρότερα αγγεία, στα τριχοειδή των πνευμόνων.
Το λεπτότατο τοίχωμα των τριχοειδών αυτών βρίσκεται σε απόλυτη επαφή με το λεπτό τοίχωμα των κυψελίδων.
Το αίμα που βρίσκεται στα τριχοειδή των πνευμόνων χωρίζεται από τον αέρα των κυψελίδων από μία πολύ λεπτή μεμβράνη που αποτελείται από δύο στιβάδες, το τοίχωμα των τριχοειδών και το τοίχωμα των κυψελίδων.
Η μεμβράνη αυτή ονομάζεται αναπνευστική μεμβράνη και είναι διαπερατή από το οξυγόνο και το διοξείδιο του άνθρακα.
Η μερική τάση του οξυγόνου στην κυψελίδα είναι 100 χιλιοστά στήλης υδραργύρου.
Η μερική τάση του οξυγόνου του φλεβικού αίματος που έρχεται στα τριχοειδή των πνευμόνων είναι μόνο 40 χιλιοστά στήλης υδραργύρου. Η μεγάλη διαφορά της μερικής τάσεως του O2 προκαλεί την μετακίνησήτου από τις κυψελίδες στο αίμα των τριχοειδών.
Το διοξείδιο του άνθρακα που αποτελεί το άλλο συστατικό του αέρος, έχει μερική τάση στο φλεβικό αίμα 46 χιλιοστά στήλης υδραργύρου. Στον κυψελιδικό αέρα η μερική τάση του διοξειδίου του άνθρακα είναι 40 χιλιοστά στήλης υδραργύρου.
Έτσι όταν το φλεβικό αίμα φτάνει στα τριχοειδή των πνευμόνων διοξείδιο του άνθρακα από το αίμα περνάει στον αέρα των κυψελίδων, λόγω της διαφοράς της μερικής τάσης του CO2 στον φλεβικό και κυψελιδικό χώρο.
Το CO2 αυτό θα αποβληθεί στον ατμοσφαιρικό αέρα για την εκπνοή (βλέπε σχήμα).
Σχηματική παράσταση της μεταφοράς των αναπνευστικών αερίων δια μέσου της αναπνευστικής μεμβράνης. Το οξυγόνο μεταφέρεται από την κυψελίδα προς το τριχοειδές, ενώ το διοξείδιο αντίθετα.
Ο αέραςπου εισπνέουμε περιέχει 21% Ο2 – 0.04 CO2.
Ο αέρας που εκπνέεται περιέχει 16% Ο2 – 4% CO2.
Αυτό σημαίνει ότι το 5% του Ο2 που εισέρχεται στον οργανισμό κατακρατείται και χρησιμοποιείται για τις διάφορες καύσεις.
Ο εκπνεόμενος αέρας περιέχει περίπου 4% CO2 που παράγεται από την ένωση C+O2 και σαν άχρηστο προϊόν αποβάλλεται τελικά από τον οργανισμό.
Το CO2 που αποβάλλεται με την εκπνοή δεν είναι σταθερό. Το ποσό αποβολής τους εξαρτάται από την θερμοκρασία του περιβάλοντος, την τροφή, την σωματική άσκηση. Οι άνδρες π.χ. που εκτελούν συχνά μυϊκές εργασίες έχουν πιο έντονες καύσεις από τις γυναίκες και αποβάλλουν περισσότερο CO2. Στις γυναίκες το CO2 είναι αυξημένο κατά την εγκυμοσύνη και κατά την εμμηνορρυσία.
ΔΕΣΜΕΥΣΗ ΑΝΑΠΝΕΥΣΤΙΚΩΝ ΑΕΡΙΩΝ – ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΑΙΜΟΣΦΑΙΡΙΝΗΣ
Το O2 περνάει από τον κυψελιδικό αέρα στο αίμα. Το 97% του O2 αυτού συνδέεται με την αιμοσφαιρίνη και μόνο το 3% μένει διαλυμμένο στο πλάσμα.
Ο σίδηρος της αίμης (δομικού λίθου της Hb) συνδέεται με το O2 και μάλιστα όσο μεγαλύτερη είναι η μερική τάση του Ο2, τόσο περισσότερο συνδέεται με την Hb.
Η αιμοσφαιρίνη που συνδέεται με Ο2 καλείται οξυαιμοσφαιρίνη (HbO2).
Αντίθετα όταν η Hb βρεθεί σε περιβάλλον όπου η μερική τάση του Ο2 είναι χαμηλή, τότε η Hb αποβάλλει Ο2 και ένα μέρος της Hb ανάγεται.
Πάντως στη μερική τάση του οξυγόνου στα τριχοειδή των πνευμόνων που ανέρχεται στα 100 χιλ. Hg το σύνολο σχεδόν της Hb συνδέεται με το Ο2 και γίνεται HbO2.
Η ανταλλαγή των αερίων (O2 + CO2) στο τοίχωμα των κυψελίδων ονομάζεται έξω αναπνοή, ενώ στους ιστούς γίνεται η έσω αναπνοή ή αναπνοή των ιστών.
Η ανανέωση του αέρα των κυψελίδων επιτυγχάνεται με την αναπνοή.
Για να γίνει η ανανέωση αυτή πρέπει να υπάρχει αρκετό O2 στον αέρα που αναπνέομε, η αναπνευστική επιφάνεια να είναι μεγάλη, η κυκλοφορία του αίματος φυσιολογική και το δένδρο αναπνοής να λειτουργεί κανονικά.
Ελάττωση ή μείωση του αναπνευστικού πεδίου παρατηρείται στην πνευμονία, φυματίωση πνεύμονος, νεοπλασία πνεύμονος, την πλευρίτιδα κατά την εισπνοή ερεθιστικών αερίων.
Σε κάθε ελάττωση του αναπνευστικού πεδίου εμφανίζεται δύσπνοια.
ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΑΝΑΠΝΕΥΣΤΙΚΗΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΠΝΕΥΜΟΝΩΝ
Σε κάθε εισπνοή εισάγεται στους πνεύμονες 500cm3 αέρα. Οι αναπνοές είναι 10-20/min έστι ολικά εισάγονται 8.000-10.000cm3 αέρος στον πνεύμονα.
Όταν γίνεται βαθειά εισπνοή προσλαμβάνονται εκτός από τα 500cm3 και άλλα 1.500-3.000 (συμπληρωματικός αέρας).
Στην εκπνοή εκτός από τα 500cm3 αέρα που εισπνεύστηκαν αποβάλλονται και άλλα 1.6000-2.500cm3 που είναι ο εφεδρικός αέρας των πνευμόνων.
Παρ’ όλα αυτά και μετά την βαθειά εκπνοή, παραμένουν στους πνεύμονες 500-1.500cm3 αέρα που ονομάζονται υπολειπόμενος αέρας.
Η μέγιστη περιεκτικότητα των πνευμόνων σε αέρα ονομάζεται ζωτική χωρητικότητα.
Η ζωτική χωρητικότητα των πνευμόνων σε αέρα ονομάζεται ζωτική χωρητικότητα.
Η ζωτική χωρητικότητα των πνευμόνων ενός ατόμου εξαρτάται : α) από το φύλλο, β) ηλικία, γ) εργασία, δ) κατασκευή σώματος.
Η φυσιολογική ζωτική χωρητικότητα των πνευμόνων βγαίνει αν πολλαπλασιάσουμε το ύψος του σώματος x 25 για τους άνδρες και x 20 για τις γυναίκες π.χ. σε άτομο ύψους 1.60cm x 25 = 4.000cm3 είναι η ζωτική χωρητικότητά του.
Σε νοσήματα όπως φυματίωση, πνευμονία, πλευρίτιδα, εμφύσημα, καρδιακή ανεπάρκεια η ζωτική χωρητικότητα ελαττώνεται.
ΡΥΘΜΙΣΗ ΑΝΑΠΝΟΗΣ
Το κέντρο της αναπνοής βρίσκεται στον προμήκη μυελό και ξεχωρίζει σε εισπνευστικό και εκπνευστικό.
Η διέργεση του κέντρου είναι αυτόματη και γίνεται ανάλογα με το ποσόν Ο2 και CO2 που περιέχεται στο αίμα.
Όταν δηλαδή το ποσόν του Ο2 αυξηθεί πολύ, το CO2 του αίματος ελαττωθεί, το κέντρο δεν διεγείρεται και δεν γίνονται αναπνευστικές κινήσεις.
Το κύριο ερέθισμα για τη διέγερση του αναπνευστικού είναι η περιεκτικότητα CO2 στο αίμα.
Το κέντρο αναπνοής διεγείρεται και από άλλα ερεθίσματα, όπως :
1. Συναισθηματικά ερεθίσματα (άγχος, υστερία).
2. Μηχανικά ερεθίσματα (από το και τους βλεννογόνους).
3. Αύξηση του pH (οξέωση).
4. Διάφορα φάρμακα.
Dr. ΝΙΚΟΣ ΚΑΛΛΙΑΚΜΑΝΗΣ
