Det menneskelige åndedrætssystem er et sæt organer, der giver funktionen af ekstern menneskelig respiration ( gasudveksling mellem den indåndede atmosfæriske luft og blodet, der cirkulerer i lungekredsløbet ) .
Gasudveksling udføres i lungernes alveoler og har normalt til formål at opfange ilt fra den indåndede luft og frigive kuldioxid dannet i kroppen til det ydre miljø .
En voksen, der er i hvile, foretager i gennemsnit 14 åndedrætsbevægelser i minuttet, men respirationsfrekvensen kan undergå betydelige udsving (fra 10 til 18 i minuttet) [1] . En voksen tager 15-17 vejrtrækninger i minuttet, og et nyfødt barn tager 1 vejrtrækning i sekundet. Ventilation af alveolerne udføres ved skiftevis indånding ( inspiration ) og udånding ( udånding ). Når du indånder, kommer atmosfærisk luft ind i alveolerne, og når du puster ud, fjernes luft mættet med kuldioxid fra alveolerne.
Et normalt roligt åndedrag er forbundet med aktiviteten af mellemgulvsmusklerne og de ydre interkostale muskler . Når du inhalerer, sænkes mellemgulvet, ribbenene rejser sig, afstanden mellem dem øges. Den sædvanlige rolige udånding foregår i høj grad passivt, mens de indre interkostale muskler og nogle mavemuskler arbejder aktivt. Ved udånding stiger mellemgulvet, ribbenene bevæger sig ned, afstanden mellem dem mindskes [2] .
Ifølge metoden til udvidelse af brystet skelnes 2 typer vejrtrækning:
Der er øvre og nedre luftveje (luftledende). Den symbolske overgang af de øvre luftveje til de nedre udføres i skæringspunktet mellem fordøjelses- og åndedrætssystemerne i den øvre del af strubehovedet.
Det øvre luftvejssystem består af næsehulen ( lat. cavitas nasi ), nasopharynx ( lat. nasopharynx ) og oropharynx ( lat. mesopharynx ) [3] [4] . Systemet i de nedre luftveje består af strubehovedet ( lat. larynx ), luftrøret ( andet græsk τραχεῖα (ἀρτηρία) ), bronkier ( lat. bronkier ), bronkioler , alveoler [3] [4] .
Mundhulen , i tilfælde af besvær med normal nasal vejrtrækning, selvom den kan bruges som hjælpemiddel til vejrtrækning, tilhører hverken luftvejene eller åndedrætsorganerne og er ikke evolutionært tilpasset til grundlæggende vejrtrækning.
Indånding og udånding udføres ved at ændre størrelsen på brystet ved hjælp af åndedrætsmusklerne og mellemgulvet. I løbet af et åndedrag (i en rolig tilstand) kommer 400-500 ml luft ind i lungerne. Denne luftmængde kaldes "tidalvolumen" (TO). Den samme mængde luft kommer ind i atmosfæren fra lungerne under en stille udånding. Den maksimale dybe indånding er omkring 2.000 ml luft. Efter maksimal udånding er der omkring 1.500 ml luft tilbage i lungerne, kaldet "lungernes resterende volumen." Efter en stille udånding er der ca. 3.000 ml tilbage i lungerne. Denne luftmængde kaldes lungernes "funktionelle restkapacitet" (FRC). Vejrtrækning er en af de få kropsfunktioner, der kan styres bevidst og ubevidst.
Typer af vejrtrækning: dyb og overfladisk, hyppig og sjælden, øvre, midterste (thorax) og nedre (abdominal). Særlige typer åndedrætsbevægelser observeres med hikke og latter . Ved hyppig og overfladisk vejrtrækning øges nervecentrenes excitabilitet, og med dyb vejrtrækning falder den tværtimod.
Åndedrætsorganer er: ekstern næse , næsehule med paranasale bihuler , svælg , strubehoved, luftrør, bronkier, lunger [4]
Luftvejene giver forbindelser mellem miljøet og hovedorganerne i åndedrætssystemet - lungerne. Lungerne ( lat. pulmones , andet græsk πνεύμων ) er placeret i brysthulen, omgivet af brystets knogler og muskler. I lungerne sker der gasudveksling mellem den atmosfæriske luft, der er nået til lungealveolerne (lungeparenkym), og blodet , der strømmer gennem lungekapillærerne , som sikrer ilttilførslen til kroppen og fjernelse af gasformige affaldsprodukter fra den. herunder kuldioxid. På grund af lungernes funktionelle residualkapacitet (FRC) opretholdes et relativt konstant forhold mellem ilt og kuldioxid i alveoleluften, da FRC er flere gange større end tidalvolumenet (TO). Kun 2/3 af luftvejene når alveolerne, som kaldes "alveolær ventilationsvolumen". Uden ekstern respiration kan menneskekroppen normalt leve op til 5 minutter (den såkaldte " kliniske død "), hvorefter bevidsthedstab, irreversible forandringer i hjernen og dens død (biologisk død) opstår.
En person har 2 lunger: højre og venstre. Den højre er opdelt i 3 lapper (øvre, midterste, nederste) ved hjælp af vandrette og skrå spalte, mens den venstre kun deles i 2 (øvre og nedre lapper) ved hjælp af 1 skrå spalte [5] .
Hovedfunktionerne er åndedræt , gasudveksling.
Derudover er åndedrætssystemet involveret i så vigtige funktioner som termoregulering , stemmeproduktion , lugt , befugtning af den indåndede luft. Lungevæv spiller også en vigtig rolle i processer som hormonsyntese, vand-salt og lipidmetabolisme. I det rigeligt udviklede vaskulære system i lungerne aflejres blod. Åndedrætssystemet yder også mekanisk og immun beskyttelse mod miljøfaktorer.
Gasudveksling er udveksling af gasser mellem kroppen og miljøet. Fra miljøet kommer der kontinuerligt ilt ind i kroppen, som forbruges af alle celler, organer og væv; kuldioxid dannet i det og en lille mængde af andre gasformige stofskifteprodukter udskilles fra kroppen. Gasudveksling er nødvendig for næsten alle organismer; uden det er et normalt stofskifte og energistofskifte, og følgelig selve livet, umuligt. Ilt, der kommer ind i væv, bruges til at oxidere produkter, der er et resultat af en lang kæde af kemiske omdannelser af kulhydrater, fedtstoffer og proteiner. Dette producerer CO 2 , vand, nitrogenholdige forbindelser og frigiver energi, der bruges til at holde kropstemperaturen og udføre arbejde. Mængden af CO 2 , der dannes i kroppen og til sidst frigives fra den, afhænger ikke kun af mængden af forbrugt O 2 , men også af det, der overvejende er oxideret: kulhydrater, fedtstoffer eller proteiner. Forholdet mellem mængden af CO 2 fjernet fra kroppen og mængden af O 2 absorberet på samme tid kaldes "respirationskoefficienten", som er cirka 0,7 for fedtoxidation, 0,8 for proteinoxidation og 1,0 for kulhydratoxidation (i mennesker med blandet mad, er åndedrætskoefficienten 0,85-0,90). Mængden af frigivet energi pr. 1 liter forbrugt O 2 (kaloriækvivalent af oxygen) er 20,9 kJ (5 kcal) for kulhydratoxidation og 19,7 kJ (4,7 kcal) for fedtoxidation. Ud fra forbruget af O 2 per tidsenhed og respirationskoefficienten kan man beregne mængden af frigivet energi i kroppen. Gasudveksling (henholdsvis og energiforbrug) hos poikilotermiske dyr (koldblodede dyr) falder med et fald i kropstemperaturen. Det samme forhold blev fundet hos homoiotermiske dyr (varmblodede), når termoregulering er slået fra (under forhold med naturlig eller kunstig hypotermi); med en stigning i kropstemperaturen (med overophedning, nogle sygdomme) stiger gasudvekslingen.
Med et fald i omgivelsestemperaturen øges gasudvekslingen hos varmblodede dyr (især hos små) som følge af en stigning i varmeproduktionen. Det øges også efter at have spist, især rig på proteiner (den såkaldte "specifik-dynamiske virkning af mad"). Gasudveksling når sine højeste værdier under muskelaktivitet. Hos en person, når den arbejder med moderat kraft, stiger den, efter 3-6 minutter efter den starter, når den et vist niveau og holdes derefter på dette niveau i hele arbejdstiden. Ved arbejde med høj effekt øges gasudvekslingen konstant; kort efter at have nået det maksimale niveau for en given person (maksimalt aerobt arbejde), skal arbejdet standses, da kroppens behov for O 2 overstiger dette niveau. I den første tid efter endt arbejde opretholdes et øget forbrug af O 2 , som bruges til at dække iltgælden, det vil sige til at oxidere de stofskifteprodukter, der dannes under arbejdet. O 2 forbruget kan øges fra 200-300 ml/min. i hvile op til 2000-3000 på arbejde, og hos veltrænede atleter op til 5000 ml/min. Derfor stiger CO 2 -emissionen og energiforbruget; samtidig er der forskydninger i respirationskoefficienten forbundet med ændringer i stofskifte, syre-base balance og lungeventilation. Beregningen af det samlede daglige energiforbrug hos mennesker med forskellige erhverv og livsstil, baseret på definitionerne af gasudveksling, er vigtig for ernæringsrationering. Undersøgelser af ændringer i gasudveksling under standard fysisk arbejde bruges i fysiologi af arbejde og sport, i klinikken til at vurdere den funktionelle tilstand af systemer involveret i gasudveksling. Den relative konstanthed af gasudveksling med betydelige ændringer i partialtrykket af O 2 i miljøet, forstyrrelser i åndedrætssystemet og lignende er tilvejebragt af adaptive (kompenserende) reaktioner af de systemer, der er involveret i gasudveksling og reguleret af nervesystemet . Hos mennesker og dyr er det sædvanligt at studere gasudveksling under forhold med fuldstændig hvile, på tom mave, ved en behagelig omgivelsestemperatur (18-22 ° C). Mængden af O 2 forbrugt i dette tilfælde og den frigivne energi karakteriserer basalstofskiftet . Til forskning anvendes metoder baseret på princippet om et åbent eller lukket system. I det første tilfælde bestemmes mængden af udåndet luft og dens sammensætning (ved hjælp af kemiske eller fysiske gasanalysatorer), hvilket gør det muligt at beregne mængden af forbrugt O 2 og udledt CO 2 . I det andet tilfælde foregår vejrtrækningen i et lukket system (et lukket kammer eller fra en spirograf forbundet til luftvejene), hvor den udsendte CO 2 absorberes, og mængden af O 2 forbrugt fra systemet bestemmes enten vha. måling af en lige stor mængde O 2 automatisk ind i systemet , eller ved at reducere systemet. Gasudveksling hos mennesker sker i alveolerne i lungerne og i kroppens væv.
| menneskelige åndedrætssystem | |
|---|---|
| øvre luftveje | |
| nedre luftveje | |
| Lunger | hovedbronkier Bronkier Bronkiole acinus Alveolus |
| Menneskelige organsystemer | |
|---|---|