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 кровьювлияют некоторые чисто физические факторы. 1. 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. 2. 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. 3. Температура. С повышением температуры растет средняя скорость движения молекул (повышается давление) и падает растворимость газа в жидкости при данной температуре. 4. 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 1) легочное кровообращение в альвеолах, 2) доступную для диффузии поверхность, 3) характеристики альвеолярной и капиллярной тканей и 4) 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. Самое низкое

Po2 установлено в венозном конце и на полпути между капиллярами, если принять, что кроваток в капиллярах одинаковый и что они параллельны.

Гигиена дыхания.

Физиологии наиболее важные газы - O2, CO2, N2. Они присутствуют в атмосферном воздухе в пропорциях указанных в табл. 1. Кроме того, атмосфера содержит водяные пары в сильно варьирующих количествах.

Табл. 1

С точки зрения медицины при недостаточном снабжении тканей кислородом возникает гипоксия. Краткое изложение разных причин гипоксии может служить и сокращенным обзором всех дыхательных процессов. Ниже в каждом пункте указаны нарушения одного или более процессов. Систематизация их позволяет рассматривать все эти явления одновременно.

I. недостаточный транспорт О2 кровью (аноксемическая гипоксия) (содержание О2 в артериальной крови большого круга понижено).

А. Сниженное РO2:

1) недостаток О2 во вдыхаемом воздухе;

2) снижение легочной вентиляции;

3) снижение газообмена между альвеолами и кровью;

4) смешивание крови большого и малого круга,

Б. Нормальное РO2:

1) снижение содержания гемоглобина (анемия);

2) нарушение способности гемоглобина присоединять O2

II. Недостаточный транспорт крови (гипокинетическая гипок- сия).

А. Недостаточное кровоснабжение:

1) во всей сердечно-сосудистой системе (сердечная недостаточность)

2) местное (закупорка отдельных артерий)

Б. Нарушение оттока крови;

1) закупорка определенных вен;

В. Недостаточное снабжение кровью при возросшей потребности.

III. Неспособность ткани использовать поступающий О2 (гистотоксическая гипоксия).

О человеческом носе

При нормальном дыхании человек дышит через нос. Ртом он начинает дышать только в том случае, если дыхание через нос затруднено, например при насморке.

Строение носа сложно. Его костный остов образуется из 14 костей: двух верхнечелюстных двух нёбных, лобной, решетчатой двух слезных двух носовых, двух носовых раковин, сошника и клиновидной кости. К костному остову примыкает хрящевая часть носа, выделяющаяся на лице. Внутренняя поверхность носа покрыта слизистой оболочкой, всегда влажной, теплой и богато снабженной кровеносными сосудами. Ноздри изнутри, начиная почти от их края, покрыты волосками. Они задерживают крупные частицы пыли и других веществ, попадающих в нос при вдохе.

Слизистая оболочка носа обильно снабжена железами, выделяющими слизь. Их насчитывается 150 на 1 см. Выделенная слизь липкая и покрывает всю слизистую носа.

Волосками задерживается не вся пыль. Часть пылинок и бактерий пробивается через эту защитную преграду и вместе с воздухом устремляется в извилистые носовые ходы. Но там они встречают новую преграду -- липкую слизь и прилипают к ней, как мухи к липкой бумаге.

На этом борьба организма за чистоту воздуха не прекращается. Носовая слизь борется не только пассивно, но и активно. От веществ, содержащихся в ней, бактерии погибают. Более того, в слизистой оболочке много лимфатических узлов, откуда в носовую слизь поступают белые кровяные тельца -- лейкоциты. Они вступают в борьбу с бактериями и уничтожают их.

Ученые проделали такой опыт. Под большой колпак, куда поступал воздух с бактериями, поместили кролика. Как обычно, кролик дышал носом, и, хотя в воздухе были болезнетворные бактерии, он не заболел. Под другой такой же колпак посадили второго кролика, но в нос ему вставили стеклянные трубочки. При дыхании воздух в дыхательное горло поступал через трубочки и не соприкасался со слизистой оболочкой носа. Кролик вскоре заболел и погиб.

Однако все же часть пыли и других веществ, прорвавшись через преграды, попадает в легкие. Но природа позаботилась об удалении их из организма. Почти вся слизистая оболочка дыхательных путей покрыта крохотными колеблющимися ресничками, так называемым мерцательным эпителием. Эти реснички колеблются ритмически волнообразно; каждая из них совершает 40 тыс., колебаний в час, Они напоминают пшеничное поле, колышущееся при слабом ветре. Движение ресничек направлено от легких к дыхательным путям и от внутренних отделов носа к наружным. Безостановочные колебания мерцательного эпителия выводят из самых глубоких уголков легких и из дыхательных путей слизь, а с ней и все инородные тела. Если бы мерцательный эпителий прекратил свою ритмическую работу и не удалял из легких попавшую туда пыль, то в течение жизни человека в них накопилось бы не менее 5 кг пыли!

Итак, первая важнейшая функция носа -- защитная. Слизистая оболочка носа богато снабжена кровеносными сосудами, по которым обильно протекает кровь. Поэтому она очень теплая, и холодный воздух, проходя через носовые ходы, согревается ее теплом. Так в легкие поступает согретый, а не холодный воздух. Это вторая функция носа. Третья функция -- увлажнение вдыхаемого воздуха. Слизистая оболочка влажная. Она отдает проходящему воздуху много водяных паров. Если воздух очень сухой, он раздражает окончания нервных волокон, находящихся в передней части носа. Возбуждение, возникающее в них, идет в центральную нервную систему и оттуда к слезной железе, которая, получив нервный импульс, начинает усиленно функционировать. По слезно-носовому каналу слезная жидкость втекает в нос, попадает на слизистую оболочку носа и увлажняет вдыхаемый сухой воздух.

Страницы: 1, 2, 3