बाह्य श्वासशरीर और बाहरी वातावरण के बीच गैसों के आदान-प्रदान का प्रतिनिधित्व करता है। यह दो प्रक्रियाओं के माध्यम से किया जाता है - फुफ्फुसीय श्वसन और त्वचा के माध्यम से श्वसन।
फुफ्फुसीय श्वसन में वायुकोशीय वायु और पर्यावरण के बीच और वायुकोशीय वायु और केशिकाओं के बीच गैसों का आदान-प्रदान शामिल होता है। बाहरी वातावरण के साथ गैस विनिमय के दौरान, हवा में 21% ऑक्सीजन और 0.03-0.04% कार्बन डाइऑक्साइड होता है, और साँस छोड़ने वाली हवा में 16% ऑक्सीजन और 4% कार्बन डाइऑक्साइड होता है। ऑक्सीजन वायुमंडलीय वायु से वायुकोशीय वायु में प्रवाहित होती है, और कार्बन डाइऑक्साइड विपरीत दिशा में निकलती है।
जब वायुकोशीय वायु में फुफ्फुसीय परिसंचरण की केशिकाओं के साथ आदान-प्रदान किया जाता है, तो ऑक्सीजन का दबाव 102 मिमी एचजी होता है। कला।, और कार्बन डाइऑक्साइड - 40 मिमी एचजी। कला।, शिरापरक रक्त ऑक्सीजन तनाव - 40 मिमी एचजी। कला।, और कार्बन डाइऑक्साइड - 50 मिमी एचजी। कला। बाहरी श्वसन के परिणामस्वरूप, धमनी रक्त, ऑक्सीजन से भरपूर और कार्बन डाइऑक्साइड से कम, फेफड़ों से बहता है।
बाह्य श्वसन कठिन कोशिका की लयबद्ध गतिविधियों के परिणामस्वरूप होता है। श्वसन चक्र में साँस लेना और छोड़ना चरण होते हैं, जिनके बीच कोई विराम नहीं होता है। आराम के समय, एक वयस्क की श्वसन दर 16-20 प्रति मिनट होती है।
साँसएक सक्रिय प्रक्रिया है. शांत श्वास के साथ, बाहरी इंटरकोस्टल और इंटरकार्टिलाजिनस मांसपेशियां सिकुड़ती हैं। वे पसलियों को ऊपर उठाते हैं और उरोस्थि आगे की ओर बढ़ती है। इससे वक्ष गुहा के धनु और ललाट आयाम में वृद्धि होती है। इसी समय, डायाफ्राम की मांसपेशियां सिकुड़ती हैं। इसका गुंबद नीचे हो जाता है, और पेट के अंग नीचे, बगल और आगे की ओर चले जाते हैं। इससे छाती की गुहिका ऊर्ध्वाधर दिशा में बढ़ जाती है।
साँस लेने की समाप्ति के बाद, श्वसन की मांसपेशियाँ शिथिल हो जाती हैं - द साँस छोड़ना.शांत साँस छोड़ना एक निष्क्रिय प्रक्रिया है। इसके दौरान, छाती अपने स्वयं के वजन, तनावपूर्ण लिगामेंटस तंत्र और पेट के अंगों के डायाफ्राम पर दबाव के प्रभाव में अपनी मूल स्थिति में लौट आती है। शारीरिक परिश्रम के दौरान, सांस की तकलीफ (फुफ्फुसीय तपेदिक, ब्रोन्कियल अस्थमा, आदि) के साथ रोग संबंधी स्थितियां, मजबूरन सांस लेना होता है। सहायक मांसपेशियाँ साँस लेने और छोड़ने की क्रिया में शामिल होती हैं। जबरन साँस लेने के साथ, स्टर्नोक्लेडोमैस्टॉइड, स्केलीन, पेक्टोरल और ट्रेपेज़ियस मांसपेशियां अतिरिक्त रूप से सिकुड़ जाती हैं। वे पसलियों की अतिरिक्त ऊंचाई को बढ़ावा देते हैं। जबरन साँस छोड़ने के साथ, आंतरिक इंटरकोस्टल मांसपेशियाँ सिकुड़ जाती हैं, जिससे पसलियों का निचला भाग बढ़ जाता है। वे। जबरन साँस छोड़ना एक सक्रिय प्रक्रिया है।
फुफ्फुस गुहा में दबाव और इसकी उत्पत्ति और बाह्य श्वसन के तंत्र में भूमिका। श्वसन चक्र के विभिन्न चरणों के दौरान फुफ्फुस गुहा में दबाव में परिवर्तन।
फुफ्फुस गुहा में दबाव हमेशा वायुमंडलीय से नीचे होता है - नकारात्मक दबाव.
फुफ्फुस गुहा में नकारात्मक दबाव की मात्रा:
· अधिकतम साँस छोड़ने के अंत में - 1-2 मिमी एचजी। कला।,
· शांत साँस छोड़ने के अंत तक - 2-3 mmHg। कला।,
· शांत प्रेरणा के अंत तक - 5-7 मिमी एचजी। कला।,
· अधिकतम प्रेरणा के अंत में - 15-20 मिमी एचजी। कला।
छाती की वृद्धि दर फेफड़े के ऊतकों की तुलना में अधिक होती है। इससे फुफ्फुस गुहा की मात्रा में वृद्धि होती है, और चूंकि यह सील है, दबाव नकारात्मक हो जाता है।
फेफड़ों का लोचदार कर्षण- वह बल जिससे कपड़ा ढह जाता है।
फेफड़ों का लोचदार कर्षण किसके कारण होता है? :
1) एल्वियोली की आंतरिक सतह को कवर करने वाली तरल फिल्म का सतह तनाव;
2) एल्वियोली की दीवारों के ऊतकों की लोच उनमें लोचदार फाइबर की उपस्थिति के कारण होती है;
3) ब्रोन्कियल मांसपेशियों का स्वर।
5. महत्वपूर्ण तरल पदार्थ और उसके घटक. उनके निर्धारण की विधियाँ. अवशिष्ट वायु.
बाहरी श्वसन तंत्र की कार्यप्रणाली का अंदाजा एक श्वसन चक्र के दौरान फेफड़ों में प्रवेश करने वाली हवा की मात्रा से लगाया जा सकता है। अधिकतम प्रेरणा के दौरान फेफड़ों में प्रवेश करने वाली हवा की मात्रा फेफड़ों की कुल क्षमता बनाती है। यह लगभग 4.5-6 लीटर है और इसमें फेफड़ों की महत्वपूर्ण क्षमता और अवशिष्ट मात्रा शामिल है।
फेफड़ों की महत्वपूर्ण क्षमता- हवा की वह मात्रा जो एक व्यक्ति गहरी सांस लेने के बाद छोड़ सकता है। यह शरीर के शारीरिक विकास के संकेतकों में से एक है और यदि यह उचित मात्रा का 70-80% है तो इसे रोगविज्ञानी माना जाता है। जीवन के दौरान, यह मान बदल सकता है। यह कई कारणों पर निर्भर करता है: उम्र, ऊंचाई, अंतरिक्ष में शरीर की स्थिति, भोजन का सेवन, शारीरिक गतिविधि, गर्भावस्था की उपस्थिति या अनुपस्थिति।
फेफड़ों की महत्वपूर्ण क्षमता में ज्वारीय और आरक्षित मात्राएँ होती हैं। ज्वार की मात्रा- यह हवा की वह मात्रा है जिसे एक व्यक्ति शांत अवस्था में अंदर लेता और छोड़ता है। इसका आकार 0.3-0.7 लीटर है। यह वायुकोशीय वायु में ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड के आंशिक दबाव को एक निश्चित स्तर पर बनाए रखता है। श्वसन आरक्षित आयतन हवा की वह मात्रा है जिसे एक व्यक्ति शांत सांस के बाद अतिरिक्त रूप से अंदर ले सकता है। एक नियम के रूप में, यह 1.5-2.0 लीटर है। यह फेफड़े के ऊतकों की अतिरिक्त खिंचाव से गुजरने की क्षमता को दर्शाता है। निःश्वसन आरक्षित आयतन हवा की वह मात्रा है जिसे सामान्य निःश्वसन के बाद बाहर निकाला जा सकता है।
अवशिष्ट मात्रा- अधिकतम साँस छोड़ने के बाद भी फेफड़ों में हवा की निरंतर मात्रा। यह लगभग 1.0-1.5 लीटर है.
श्वसन चक्र की एक महत्वपूर्ण विशेषता प्रति मिनट श्वसन गति की आवृत्ति है। आम तौर पर यह प्रति मिनट 16-20 गति होती है। श्वसन चक्र की अवधि की गणना श्वास आवृत्ति द्वारा 60 सेकंड को विभाजित करके की जाती है।
प्रवेश और समाप्ति समय स्पाइरोग्राम का उपयोग करके निर्धारित किया जा सकता है।
फेफड़ों की मात्रा:
1. ज्वारीय आयतन (TO) = 500 मि.ली
2. इंस्पिरेटरी रिजर्व वॉल्यूम (इंस्पिरेटरी आरओ) = 1500-2500 मिली
3. एक्सपिरेटरी रिजर्व वॉल्यूम (प्रश्वास की मात्रा) = 1000 मिली
4. अवशिष्ट मात्रा (वीआर) = 1000 -1500 मि.ली
फुफ्फुसीय क्षमताएँ:
फेफड़ों की कुल क्षमता (टीएलसी) = (1+2+3+4) = 4-6 लीटर
फेफड़ों की महत्वपूर्ण क्षमता (VC) = (1+2+3) =3.5-5 लीटर
फेफड़ों की कार्यात्मक अवशिष्ट क्षमता (FRC) = (3+4) = 2-3 लीटर
- अंतःश्वसन क्षमता (IV) = (1+2) = 2-3 लीटर
फुफ्फुसीय वेंटिलेशन की न्यूनतम मात्रा और विभिन्न भारों के तहत इसके परिवर्तन, इसके निर्धारण के तरीके। "हानिकारक स्थान" और प्रभावी फुफ्फुसीय वेंटिलेशन। दुर्लभ और गहरी साँस लेना अधिक प्रभावी क्यों है?
मिनट की मात्रा- शांत साँस लेने के दौरान पर्यावरण के साथ हवा की मात्रा का आदान-प्रदान होता है। यह ज्वारीय मात्रा और श्वसन आवृत्ति के उत्पाद द्वारा निर्धारित होता है और 6-8 लीटर है।
इसका मान औसतन 500 मिली है, श्वसन दर प्रति मिनट 12-16 है और इसलिए, श्वास की मिनट मात्रा औसतन 6-8 लीटर है।
हालाँकि, श्वसन तंत्र में प्रवेश करने वाली सभी हवा गैस विनिमय में भाग नहीं लेती है। हवा का कुछ हिस्सा वायुमार्ग (स्वरयंत्र, श्वासनली, ब्रांकाई, ब्रोन्किओल्स) में भर जाता है और एल्वियोली तक नहीं पहुंचता है, क्योंकि साँस छोड़ते समय यह सबसे पहले शरीर छोड़ता है।
यह वायु कहलाती है - हानिकारक स्थान की वायु.इसकी मात्रा औसतन 140-150 मिली है। इसलिए, प्रभावी फुफ्फुसीय वेंटिलेशन की अवधारणा पेश की गई है। यह एक मिनट में हवा की वह मात्रा है जो गैस विनिमय में भाग लेती है। एक ही मिनट में सांस लेने की मात्रा पर प्रभावी फुफ्फुसीय वेंटिलेशन भिन्न हो सकता है। तो, ज्वारीय मात्रा जितनी बड़ी होगी, हानिकारक स्थान में हवा की सापेक्ष मात्रा उतनी ही कम होगी। इसलिए, शरीर को ऑक्सीजन की आपूर्ति करने में दुर्लभ और गहरी साँस लेना अधिक प्रभावी है, क्योंकि एल्वियोली का वेंटिलेशन बढ़ जाता है।
श्वसन मांसपेशियाँ वेंटिलेशन का "इंजन" हैं। शांत और मजबूर साँस लेना कई मायनों में भिन्न होता है, जिसमें साँस लेने की क्रिया करने वाली श्वसन मांसपेशियों की संख्या भी शामिल है। अंतर करना निःश्वसन(साँस लेने के लिए जिम्मेदार) और निःश्वास(साँस छोड़ने के लिए जिम्मेदार) मांसपेशियाँ। श्वसन पेशियों को भी विभाजित किया गया है बुनियादीऔर सहायक. को मुख्य प्रेरकमांसपेशियों में शामिल हैं: ए) डायाफ्राम; बी) बाहरी इंटरकोस्टल मांसपेशियां; ग) आंतरिक इंटरकार्टिलाजिनस मांसपेशियां।
चित्र 4. डायाफ्राम और पेट की मांसपेशियों (ए) और बाहरी इंटरकोस्टल मांसपेशियों (बी) के संकुचन के कारण श्वसन आंदोलनों (छाती की मात्रा में परिवर्तन) का तंत्र (बाईं ओर - पसलियों की गति का एक मॉडल)
शांत श्वास के दौरान, प्रेरणा का 4/5 भाग डायाफ्राम द्वारा किया जाता है। डायाफ्राम के पेशीय भाग का संकुचन, कण्डरा केंद्र तक प्रेषित, इसके गुंबद के चपटे होने और वक्ष गुहा के ऊर्ध्वाधर आयामों में वृद्धि की ओर जाता है। शांत श्वास के दौरान, डायाफ्राम का गुंबद लगभग 2 सेमी नीचे हो जाता है। आंतरिक इंटरकोस्टल और इंटरकार्टिलाजिनस मांसपेशियां पसलियों को ऊपर उठाने में शामिल होती हैं। वे पसली से पसली तक पीछे और ऊपर, आगे और नीचे (डोरसोक्रेनियल और वेंट्रोकॉडल) तिरछे चलते हैं। उनके संकुचन के कारण, छाती के पार्श्व और धनु आयाम बढ़ जाते हैं। शांत श्वास के दौरान, लोचदार वापसी बलों की मदद से साँस छोड़ना निष्क्रिय रूप से होता है (जैसे एक विस्तारित स्प्रिंग स्वयं अपनी मूल स्थिति में लौट आती है)।
जबरन सांस लेने के दौरान, मुख्य श्वसन मांसपेशियां जुड़ी होती हैं सहायक: पेक्टोरलिस मेजर और माइनर, स्केलीन, स्टर्नोक्लेडोमैस्टॉइड, ट्रेपेज़ॉइड।
चित्र.5. सबसे महत्वपूर्ण सहायक श्वसन मांसपेशियां (ए) और सहायक श्वसन श्वसन मांसपेशियां (बी)
इन मांसपेशियों को साँस लेने की क्रिया में भाग लेने के लिए, यह आवश्यक है कि उनके लगाव के स्थान निश्चित हों। एक विशिष्ट उदाहरण सांस लेने में कठिनाई वाले रोगी का व्यवहार है। ऐसे रोगी अपने हाथों को किसी स्थिर वस्तु पर टिका देते हैं, जिसके परिणामस्वरूप कंधे स्थिर हो जाते हैं और सिर पीछे की ओर झुक जाता है।
जबरन सांस लेने के दौरान साँस छोड़ना सुनिश्चित किया जाता है निःश्वासमांसपेशियों: मुख्य– आंतरिक इंटरकोस्टल मांसपेशियां और सहायक- पेट की दीवार की मांसपेशियां (बाहरी और आंतरिक तिरछी, अनुप्रस्थ, रेक्टस)।
इस पर निर्भर करते हुए कि क्या सामान्य साँस लेने के दौरान छाती का विस्तार मुख्य रूप से पसलियों को ऊपर उठाने या डायाफ्राम को चपटा करने से जुड़ा है, वे भेद करते हैं वक्षीय (कोस्टल) और उदर प्रकार की श्वास।
प्रश्नों पर नियंत्रण रखें
1. कौन सी मांसपेशियाँ मुख्य श्वसन और निःश्वसन मांसपेशियाँ हैं?
2. शांत श्वास लेने के लिए किन मांसपेशियों का उपयोग किया जाता है?
3. किन मांसपेशियों को सहायक श्वसन और श्वसन मांसपेशियों के रूप में वर्गीकृत किया गया है?
4. जबरन सांस लेने के लिए किन मांसपेशियों का उपयोग किया जाता है?
5. वक्षीय और उदरीय श्वास के प्रकार क्या हैं?
श्वास प्रतिरोध
श्वसन की मांसपेशियाँ विश्राम के समय 1-5 जे के बराबर कार्य करती हैं, जो श्वास प्रतिरोध पर काबू पाती है और फेफड़ों और बाहरी वातावरण के बीच वायु दबाव ढाल बनाती है। शांत श्वास के दौरान, शरीर द्वारा खपत ऑक्सीजन का केवल 1% श्वसन मांसपेशियों के काम पर खर्च किया जाता है (केंद्रीय तंत्रिका तंत्र सभी ऊर्जा का 20% उपभोग करता है)। बाह्य श्वसन सुनिश्चित करने के लिए ऊर्जा की खपत नगण्य है, क्योंकि:
1. साँस लेते समय, छाती अपनी लोचदार शक्तियों के कारण स्वयं फैलती है और फेफड़ों के लोचदार कर्षण पर काबू पाने में मदद करती है;
2. श्वसन तंत्र की बाहरी कड़ी एक झूले की तरह काम करती है (मांसपेशियों के संकुचन की ऊर्जा का एक महत्वपूर्ण हिस्सा फेफड़ों के लोचदार कर्षण की संभावित ऊर्जा में परिवर्तित हो जाता है)
3. साँस लेने और छोड़ने के लिए थोड़ा बेलोचदार प्रतिरोध
प्रतिरोध दो प्रकार के होते हैं:
1) ऊतकों का चिपचिपा अकुशल प्रतिरोध
2) फेफड़ों और ऊतकों का लोचदार (लोचदार) प्रतिरोध।
चिपचिपा अकुशल प्रतिरोध निम्न के कारण होता है:
वायुमार्ग का वायुगतिकीय प्रतिरोध
ऊतकों का चिपचिपा प्रतिरोध
90% से अधिक अकुशल प्रतिरोध होता है वायुगतिकीयवायुमार्ग प्रतिरोध (तब होता है जब हवा श्वसन पथ के अपेक्षाकृत संकीर्ण हिस्से - श्वासनली, ब्रांकाई और ब्रोन्किओल्स से होकर गुजरती है)। जैसे-जैसे ब्रोन्कियल पेड़ की शाखाएं परिधि की ओर बढ़ती हैं, वायुमार्ग तेजी से संकीर्ण होते जाते हैं और यह माना जा सकता है कि यह सबसे संकीर्ण शाखाएं हैं जो सांस लेने के लिए सबसे बड़ा प्रतिरोध प्रदान करती हैं। हालाँकि, परिधि की ओर कुल व्यास बढ़ता है, और प्रतिरोध कम हो जाता है। इस प्रकार, पीढ़ी 0 (ट्रेकिआ) के स्तर पर कुल क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र लगभग 2.5 सेमी2 है, टर्मिनल ब्रोन्किओल्स (पीढ़ी 16) के स्तर पर - 180 सेमी2, श्वसन ब्रोन्किओल्स (18वीं पीढ़ी से) - लगभग 1000 सेमी2 और आगे >10,000 सेमी 2। इसलिए, वायुमार्ग प्रतिरोध मुख्य रूप से मुंह, नाक, ग्रसनी, श्वासनली, लोबार और खंडीय ब्रांकाई में शाखाओं की लगभग छठी पीढ़ी तक स्थानीयकृत होता है। 2 मिमी से कम व्यास वाले परिधीय वायुमार्ग में श्वास प्रतिरोध 20% से कम होता है। यह वे अनुभाग हैं जिनमें सबसे अधिक विस्तारशीलता है ( -अनुपालन के साथ).
अनुपालन, या एक्स्टेंसिबिलिटी (सी) फेफड़ों के लोचदार गुणों को दर्शाने वाला एक मात्रात्मक संकेतक है
सी=डी वी/डी पी
जहां सी विस्तारशीलता की डिग्री है (एमएल/सेमी पानी स्तंभ); डीवी - मात्रा में परिवर्तन (एमएल), डीपी - दबाव में परिवर्तन (सेमी जल स्तंभ)
एक वयस्क में दोनों फेफड़ों (सी) का कुल अनुपालन प्रति 1 सेमी पानी के स्तंभ में लगभग 200 मिलीलीटर हवा है। इसका मतलब यह है कि ट्रांसपल्मोनरी दबाव (पी टीपी) में 1 सेमी पानी के स्तंभ की वृद्धि के साथ। फेफड़ों का आयतन 200 मिलीलीटर बढ़ जाता है।
आर= (पी ए-पी एओ)/वी
जहां आर ए वायुकोशीय दबाव है
पी एओ - मौखिक गुहा में दबाव
वी - प्रति यूनिट समय वॉल्यूमेट्रिक वेंटिलेशन दर।
वायुकोशीय दबाव को सीधे मापा नहीं जा सकता है, लेकिन फुफ्फुस दबाव से इसका अनुमान लगाया जा सकता है। फुफ्फुस दबाव को प्रत्यक्ष तरीकों से या अप्रत्यक्ष रूप से इंटीग्रल प्लीथिस्मोग्राफी द्वारा निर्धारित किया जा सकता है।
इस प्रकार, उच्चतर V, अर्थात्। हम जितनी जोर से सांस लेंगे, निरंतर प्रतिरोध पर दबाव का अंतर उतना ही अधिक होना चाहिए। दूसरी ओर, वायुमार्ग प्रतिरोध जितना अधिक होगा, किसी दिए गए श्वसन प्रवाह की तीव्रता प्राप्त करने के लिए दबाव का अंतर उतना ही अधिक होना चाहिए। अलचकदारसाँस लेने की प्रतिरोधक क्षमता वायुमार्ग के लुमेन पर निर्भर करती है - विशेषकर ग्लोटिस और ब्रांकाई पर। स्वर सिलवटों की योजक और अपहरणकर्ता मांसपेशियां, जो ग्लोटिस की चौड़ाई को नियंत्रित करती हैं, न्यूरॉन्स के एक समूह द्वारा अवर लेरिन्जियल तंत्रिका के माध्यम से नियंत्रित होती हैं जो मेडुला ऑबोंगटा के उदर श्वसन समूह के क्षेत्र में केंद्रित होती हैं। यह निकटता आकस्मिक नहीं है: साँस लेने के दौरान, ग्लोटिस कुछ हद तक फैलता है, और साँस छोड़ने के दौरान यह संकीर्ण हो जाता है, जिससे वायु प्रवाह के प्रति प्रतिरोध बढ़ जाता है, जो श्वसन चरण की लंबी अवधि के कारणों में से एक है। उसी तरह, ब्रांकाई का लुमेन और उनकी धैर्यता चक्रीय रूप से बदलती है।
ब्रांकाई की चिकनी मांसपेशियों का स्वर उसके कोलीनर्जिक संक्रमण की गतिविधि पर निर्भर करता है: संबंधित अपवाही तंतु वेगस तंत्रिका के हिस्से के रूप में गुजरते हैं।
सहानुभूतिपूर्ण (एड्रीनर्जिक) संक्रमण, साथ ही हाल ही में खोजी गई "गैर-एड्रीनर्जिक निरोधात्मक" प्रणाली, ब्रोन्कियल टोन पर आराम प्रभाव डालती है। उत्तरार्द्ध का प्रभाव कुछ न्यूरोपेप्टाइड्स के साथ-साथ वायुमार्ग की मांसपेशियों की दीवार में पाए जाने वाले माइक्रोगैन्ग्लिया द्वारा मध्यस्थ होता है; इन प्रभावों के बीच एक निश्चित संतुलन वायु प्रवाह की दी गई गति के लिए ट्रेकोब्रोनचियल पेड़ के इष्टतम लुमेन को स्थापित करने में मदद करता है।
मनुष्यों में ब्रोन्कियल टोन का अनियमित होना ब्रोंकोस्पज़म का आधार बनता है , जिसके परिणामस्वरूप वायुमार्ग की धैर्यता (रुकावट) तेजी से कम हो जाती है और श्वास प्रतिरोध बढ़ जाता है। वेगस तंत्रिका की कोलीनर्जिक प्रणाली नाक मार्ग, श्वासनली और ब्रांकाई के सिलिअटेड एपिथेलियम के सिलिया के बलगम स्राव और आंदोलनों के नियमन में भी शामिल होती है, जिससे म्यूकोसिलरी परिवहन उत्तेजित होता है। - वायुमार्ग में फंसे विदेशी कणों का निकलना। ब्रोंकाइटिस की विशेषता, अतिरिक्त बलगम भी रुकावट पैदा करता है और सांस लेने की प्रतिरोधक क्षमता को बढ़ाता है।
फेफड़ों और ऊतकों के लोचदार प्रतिरोध में शामिल हैं: 1) फेफड़े के ऊतकों की ही लोचदार ताकतें; 2) एल्वियोली और फेफड़ों के अन्य वायुमार्गों की दीवारों की आंतरिक सतह पर तरल पदार्थ की परत की सतह के तनाव के कारण होने वाला लोचदार बल।
फेफड़े के पैरेन्काइमा में बुने गए कोलेजन और लोचदार फाइबर फेफड़े के ऊतकों का लोचदार कर्षण बनाते हैं। ढहे हुए फेफड़ों में, ये तंतु लोचदार रूप से सिकुड़े हुए और मुड़े हुए अवस्था में होते हैं, लेकिन जब फेफड़े फैलते हैं, तो वे खिंचते और सीधे होते हैं, साथ ही लंबे होते हैं और अधिक से अधिक लोचदार कर्षण विकसित करते हैं। हवा से भरे फेफड़ों के पतन का कारण बनने वाले ऊतक लोचदार बलों का परिमाण फेफड़ों की कुल लोच का केवल 1/3 है
हवा और तरल के बीच इंटरफेस पर, वायुकोशीय उपकला को एक पतली परत से ढकने पर, सतह तनाव बल उत्पन्न होते हैं। इसके अलावा, एल्वियोली का व्यास जितना छोटा होगा, सतह तनाव बल उतना ही अधिक होगा। एल्वियोली की आंतरिक सतह पर, तरल पदार्थ सिकुड़ जाता है और एल्वियोली से ब्रांकाई तक हवा को निचोड़ लेता है, जिसके परिणामस्वरूप एल्वियोली ढहने लगती है। यदि ये ताकतें निर्बाध रूप से कार्य करतीं, तो, व्यक्तिगत एल्वियोली के बीच सम्मिलन के कारण, हवा छोटी एल्वियोली से बड़ी एल्वियोली में चली जाती, और छोटी एल्वियोली को स्वयं गायब होना पड़ता। सतह के तनाव को कम करने और शरीर में एल्वियोली को संरक्षित करने के लिए, विशुद्ध रूप से जैविक अनुकूलन होता है। यह - सर्फेकेंट्स(सर्फ़ेक्टेंट) जो डिटर्जेंट के रूप में कार्य करते हैं।
पृष्ठसक्रियकारकएक मिश्रण है जिसमें अनिवार्य रूप से फॉस्फोलिपिड्स (90-95%) होते हैं, जिसमें मुख्य रूप से फॉस्फेटिडिलकोलाइन (लेसिथिन) भी शामिल है। इसके साथ ही इसमें चार सर्फेक्टेंट-विशिष्ट प्रोटीन, साथ ही थोड़ी मात्रा में कार्बन हाइड्रेट भी होता है। फेफड़ों में सर्फेक्टेंट की कुल मात्रा बेहद कम होती है। वायुकोशीय सतह के प्रति 1 वर्ग मीटर में लगभग 50 मिमी 3 सर्फेक्टेंट होता है। इसकी फिल्म की मोटाई एयरबोर्न बैरियर की कुल मोटाई का 3% है। सर्फेक्टेंट का उत्पादन टाइप II वायुकोशीय उपकला कोशिकाओं द्वारा किया जाता है। सर्फेक्टेंट परत एल्वियोली की सतह के तनाव को लगभग 10 गुना कम कर देती है। सतह के तनाव में कमी इस तथ्य के कारण होती है कि इन अणुओं के हाइड्रोफिलिक सिर पानी के अणुओं से कसकर बंधे होते हैं, और उनके हाइड्रोफोबिक सिरे एक-दूसरे और समाधान में अन्य अणुओं के प्रति बहुत कमजोर रूप से आकर्षित होते हैं। सर्फैक्टेंट की प्रतिकारक शक्तियां पानी के अणुओं की आकर्षक शक्तियों का प्रतिकार करती हैं।
पृष्ठसक्रियकारक कार्य:
1) चरम स्थितियों में एल्वियोली के आकार का स्थिरीकरण - साँस लेने और छोड़ने पर
2) सुरक्षात्मक भूमिका: एल्वियोली की दीवारों को ऑक्सीडेंट के हानिकारक प्रभावों से बचाता है, इसमें बैक्टीरियोस्टेटिक गतिविधि होती है, वायुमार्ग के माध्यम से धूल और रोगाणुओं का रिवर्स परिवहन प्रदान करता है, फुफ्फुसीय झिल्ली की पारगम्यता को कम करता है (फुफ्फुसीय एडिमा की रोकथाम)।
जन्मपूर्व अवधि के अंत में सर्फेक्टेंट का संश्लेषण शुरू हो जाता है। उनकी उपस्थिति से पहली सांस लेना आसान हो जाता है। समय से पहले जन्म के दौरान, बच्चे के फेफड़े सांस लेने के लिए तैयार नहीं हो सकते हैं। सर्फैक्टेंट की कमी या दोष गंभीर बीमारी (श्वसन संकट सिंड्रोम) का कारण बनते हैं। ऐसे बच्चों के फेफड़ों में सतह का तनाव अधिक होता है, इसलिए कई एल्वियोली ढहने की स्थिति में होते हैं।
प्रश्नों पर नियंत्रण रखें
1. बाह्य श्वसन प्रदान करने के लिए ऊर्जा की खपत नगण्य क्यों है?
2. श्वसन पथ में किस प्रकार के प्रतिरोध होते हैं?
3. श्यान अकुशल प्रतिरोध का क्या कारण है?
4. विस्तारशीलता क्या है, इसका निर्धारण कैसे करें?
5. श्यान बेलोचदार प्रतिरोध किन कारकों पर निर्भर करता है?
6. फेफड़ों और ऊतकों का लोचदार प्रतिरोध क्या निर्धारित करता है?
7. सर्फेक्टेंट क्या हैं, वे क्या कार्य करते हैं?
श्वसन शारीरिक प्रक्रियाओं का एक जटिल है जो शरीर की कोशिकाओं और बाहरी वातावरण के बीच ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड के आदान-प्रदान को सुनिश्चित करता है। इसमें निम्नलिखित चरण शामिल हैं:
1. बाहरी श्वास या वातायन। यह वायुमंडलीय वायु और एल्वियोली के बीच श्वसन गैसों का आदान-प्रदान है।
2. फेफड़ों में गैसों का फैलना, यानी। एल्वियोली की हवा और रक्त के बीच उनका आदान-प्रदान।
3. रक्त द्वारा गैसों का परिवहन।
4. ऊतकों में गैसों का प्रसार। रक्त और अंतःकोशिकीय द्रव के बीच गैसों का आदान-प्रदान।
5. कोशिकीय श्वसन. कोशिकाओं में ऑक्सीजन का अवशोषण और कार्बन डाइऑक्साइड का निर्माण।
बाह्य श्वसन की क्रियाविधि.
छाती की लयबद्ध गति के परिणामस्वरूप बाहरी श्वास चलती है। श्वसन चक्र में अंतःश्वसन (प्रेरणा) और प्रश्वास (प्रश्वास) के चरण शामिल होते हैं, जिनके बीच कोई विराम नहीं होता है। आराम के समय, एक वयस्क की श्वसन दर 16-20 प्रति मिनट होती है। साँस लेना एक सक्रिय प्रक्रिया है। शांत श्वास के साथ, बाहरी इंटरकोस्टल और इंटरकार्टिलाजिनस मांसपेशियां सिकुड़ती हैं। वे पसलियों को ऊपर उठाते हैं और उरोस्थि को आगे की ओर धकेलते हैं। इससे वक्ष गुहा के धनु और ललाट आयाम में वृद्धि होती है। इसी समय, डायाफ्राम की मांसपेशियां सिकुड़ती हैं। इसका गुंबद नीचे की ओर होता है, और पेट के अंग नीचे, बगल और आगे की ओर बढ़ते हैं। इससे छाती की गुहिका ऊर्ध्वाधर दिशा में बढ़ जाती है। साँस लेने की समाप्ति के बाद, श्वसन की मांसपेशियाँ शिथिल हो जाती हैं। साँस छोड़ना शुरू हो जाता है। शांत साँस छोड़ना एक निष्क्रिय प्रक्रिया है। इसके दौरान, छाती अपनी मूल स्थिति में लौट आती है। यह उसके स्वयं के वजन, तनावपूर्ण लिगामेंटस तंत्र और पेट के अंगों के डायाफ्राम पर दबाव के प्रभाव में होता है। शारीरिक परिश्रम के दौरान, सांस की तकलीफ (फुफ्फुसीय तपेदिक, ब्रोन्कियल अस्थमा, आदि) के साथ रोग संबंधी स्थितियां, मजबूरन सांस लेना होता है। सहायक मांसपेशियाँ साँस लेने और छोड़ने की क्रिया में शामिल होती हैं। जबरन साँस लेने के साथ, स्टर्नोक्लेडोमैस्टॉइड, स्केलीन, पेक्टोरल और ट्रेपेज़ियस मांसपेशियां अतिरिक्त रूप से सिकुड़ जाती हैं। वे पसलियों की अतिरिक्त ऊंचाई को बढ़ावा देते हैं। जबरन साँस छोड़ने के साथ, आंतरिक इंटरकोस्टल मांसपेशियां सिकुड़ती हैं, जो पसलियों के निचले हिस्से को बढ़ाती हैं, यानी। यह एक सक्रिय प्रक्रिया है. साँस लेने के वक्ष और उदर प्रकार होते हैं। पहले में, श्वास मुख्य रूप से इंटरकोस्टल मांसपेशियों द्वारा की जाती है, दूसरे में - डायाफ्राम की मांसपेशियों द्वारा। छाती या कॉस्टल श्वास महिलाओं के लिए विशिष्ट है। पेट या डायाफ्रामिक - पुरुषों के लिए। शारीरिक दृष्टि से, उदर प्रकार अधिक लाभप्रद है, क्योंकि यह कम ऊर्जा खपत के साथ किया जाता है। इसके अलावा, सांस लेने के दौरान पेट के अंगों की गति उनकी सूजन संबंधी बीमारियों को रोकती है। कभी-कभी मिश्रित प्रकार की श्वास होती है।
इस तथ्य के बावजूद कि फेफड़े छाती की दीवार से जुड़े नहीं हैं, वे इसकी गतिविधियों को दोहराते हैं। यह इस तथ्य से समझाया गया है कि उनके बीच एक बंद फुफ्फुस विदर है। अंदर से, छाती गुहा की दीवार फुस्फुस का आवरण की पार्श्विका परत से ढकी होती है, और फेफड़े इसकी आंत परत से ढके होते हैं। इंटरप्ल्यूरल विदर में थोड़ी मात्रा में सीरस द्रव होता है। जब आप साँस लेते हैं, तो छाती गुहा का आयतन बढ़ जाता है, और चूँकि फुफ्फुस गुहा वायुमंडल से अलग हो जाती है, इसलिए इसमें दबाव कम हो जाता है। फेफड़े फैलते हैं, एल्वियोली में दबाव वायुमंडलीय दबाव से कम हो जाता है। वायु श्वासनली और ब्रांकाई के माध्यम से एल्वियोली में प्रवेश करती है। साँस छोड़ने के दौरान छाती का आयतन कम हो जाता है। फुफ्फुस विदर में दबाव बढ़ जाता है, वायु एल्वियोली छोड़ देती है। फेफड़ों की गति या भ्रमण नकारात्मक इंटरप्ल्यूरल दबाव में उतार-चढ़ाव से सुनिश्चित होता है। शांत साँस छोड़ने के बाद, यह वायुमंडलीय से 4-6 मिमी एचजी नीचे है। 8-9 मिमी एचजी पर एक शांत प्रेरणा की ऊंचाई पर। जबरन साँस छोड़ने के बाद यह 1-3 मिमी एचजी कम हो जाता है, और जबरन साँस छोड़ने के बाद 10-15 मिमी एचजी कम हो जाता है। नकारात्मक इंटरप्ल्यूरल दबाव की उपस्थिति को फेफड़ों के लोचदार कर्षण द्वारा समझाया गया है। यह वह बल है जिसके साथ फेफड़े वायुमंडलीय दबाव का प्रतिकार करते हुए जड़ों की ओर सिकुड़ते हैं। यह फेफड़े के ऊतकों की लोच के कारण होता है, जिसमें कई लोचदार फाइबर होते हैं। इसके अलावा, लोचदार कर्षण एल्वियोली की सतह के तनाव को बढ़ाता है। अंदर से वे सर्फैक्टेंट की एक फिल्म से ढके हुए हैं। यह एक लिपोप्रोटीन है जो वायुकोशीय उपकला के माइटोकॉन्ड्रिया द्वारा निर्मित होता है। इसके अणुओं की विशेष संरचना के कारण, साँस लेने के दौरान यह एल्वियोली की सतह के तनाव को बढ़ाता है, और साँस छोड़ने पर, जब उनका आकार घटता है, तो इसके विपरीत, यह कम हो जाता है। यह एल्वियोली को ढहने से रोकता है, अर्थात। एटेलेक्टैसिस की घटना. आनुवांशिक विकृति के साथ, कुछ नवजात शिशुओं में सर्फैक्टेंट उत्पादन ख़राब हो जाता है। एटेलेक्टैसिस होता है और बच्चा मर जाता है। बुढ़ापे में, साथ ही कुछ पुरानी फेफड़ों की बीमारियों में, लोचदार फाइबर की संख्या बढ़ जाती है। इस घटना को फुफ्फुसीय फाइब्रोसिस कहा जाता है। साँस लेना भ्रमण कठिन हो जाता है। वातस्फीति के साथ, इसके विपरीत, लोचदार फाइबर नष्ट हो जाते हैं, और फेफड़ों का लोचदार जोर कम हो जाता है। एल्वियोली सूज जाती है और फेफड़ों के भ्रमण की मात्रा भी कम हो जाती है। जब हवा फुफ्फुस गुहा में प्रवेश करती है, तो न्यूमोथोरैक्स होता है। निम्नलिखित प्रकार हैं:
1. घटना के तंत्र के अनुसार: पैथोलॉजिकल (फेफड़ों का कैंसर, फोड़ा, छाती में मर्मज्ञ चोट) और कृत्रिम (तपेदिक का उपचार)।
2. फुस्फुस का आवरण की कौन सी परत क्षतिग्रस्त है, इसके आधार पर बाहरी और आंतरिक न्यूमोथोरैक्स को प्रतिष्ठित किया जाता है।
3. वायुमंडल के साथ संचार की डिग्री के अनुसार, खुले न्यूमोथोरैक्स को प्रतिष्ठित किया जाता है, जब फुफ्फुस गुहा लगातार वायुमंडल के साथ संचार कर रहा होता है। यदि हवा का एक भी प्रवेश हो तो बंद कर दिया जाता है। वाल्वुलर, जब आप सांस लेते हैं, तो वातावरण से हवा फुफ्फुस विदर में प्रवेश करती है, और जब आप सांस छोड़ते हैं, तो छिद्र बंद हो जाता है।
4. चोट के पक्ष के आधार पर - एकतरफा (दाहिनी ओर, बाईं ओर), द्विपक्षीय।
न्यूमोथोरैक्स एक जीवन-घातक जटिलता है। परिणामस्वरूप, फेफड़ा सिकुड़ जाता है और सांस लेना बंद हो जाता है। वाल्वुलर न्यूमोथोरैक्स विशेष रूप से खतरनाक है।
टिकट 22
23. शरीर में कैल्शियम चयापचय का हार्मोनल विनियमन। पैराथाइरॉइड हार्मोन, कैल्सीटोनिन, कैल्सीट्रियोल, उनके कार्य
इसके साथ ही हड्डियों में विनिमेय कैल्शियम लवण के अस्तित्व द्वारा प्रदान की गई तंत्र के साथ, जो अंतरकोशिकीय तरल पदार्थ में कैल्शियम आयनों की एकाग्रता के संबंध में एक बफर सिस्टम के रूप में कार्य करता है, दोनों हार्मोन (पैराथाइरॉइड हार्मोन और कैल्सीटोनिन) 3-5 के भीतर कार्य करना शुरू कर देते हैं। कैल्शियम आयनों की सांद्रता में तीव्र परिवर्तन के कुछ मिनट बाद। पीटीएच स्राव की दर बढ़ जाती है; जैसा कि पहले ही बताया गया है, यह कैल्शियम आयनों की सांद्रता को कम करने के उद्देश्य से कई तंत्रों को गति देता है। इसके साथ ही पीटीएच सांद्रता में कमी के साथ, कैल्सीटोनिन की सांद्रता युवा जानवरों में और, शायद, छोटे बच्चों में (और वयस्कों में, लेकिन कुछ हद तक) बढ़ जाती है। कैल्सीटोनिन हड्डियों में कैल्शियम के तेजी से प्रवेश का कारण बनता है, और शायद अन्य ऊतकों की कई कोशिकाओं में भी, इसलिए बहुत छोटे जानवरों में, अतिरिक्त कैल्सीटोनिन कैल्शियम आयनों की उच्च सांद्रता को अकेले बफरिंग की तुलना में बहुत तेजी से सामान्य स्थिति में वापस ला सकता है। आसानी से विनिमेय कैल्शियम लवणों के तंत्र द्वारा मध्यस्थ एक प्रणाली। लंबे समय तक कैल्शियम की अधिकता या कमी के मामले में, केवल पीटीएच के प्रभाव ही प्लाज्मा में कैल्शियम आयनों की सांद्रता को सामान्य करने में वास्तव में महत्वपूर्ण होते हैं। लंबे समय तक आहार में कैल्शियम की कमी के मामलों में, पीटीएच अक्सर एक वर्ष तक सामान्य प्लाज्मा सांद्रता बनाए रखने के लिए पर्याप्त मात्रा में हड्डियों से कैल्शियम की रिहाई को उत्तेजित कर सकता है, लेकिन यह स्पष्ट है कि कैल्शियम का यह स्रोत भी समाप्त हो सकता है। पता लगाने योग्य प्रभाव के आधार पर, हड्डी को कैल्शियम का बफर रिजर्व माना जा सकता है, जिसे पैराथाइरॉइड हार्मोन द्वारा नियंत्रित किया जाता है। यदि कैल्शियम के स्रोत के रूप में हड्डियाँ समाप्त हो जाती हैं या, इसके विपरीत, कैल्शियम से भर जाती हैं, तो पीटीएच और विटामिन डी एक दीर्घकालिक तंत्र के रूप में कार्य करेंगे जो बाह्य तरल पदार्थ में कैल्शियम की एकाग्रता को नियंत्रित करते हैं, कैल्शियम के अवशोषण को नियंत्रित करते हैं। आंत और मूत्र में इसका उत्सर्जन।
यदि पैराथाइरॉइड ग्रंथियां पर्याप्त मात्रा में पैराथाइरॉइड हार्मोन का स्राव नहीं करती हैं, तो इससे ऑस्टियोसाइट्स द्वारा हड्डियों से आसानी से विनिमेय कैल्शियम की लीचिंग में कमी आ जाती है और ऑस्टियोक्लास्ट लगभग पूर्ण और व्यापक रूप से निष्क्रिय हो जाते हैं। परिणामस्वरूप, हड्डियों से कैल्शियम का अवशोषण इतना कम हो जाता है कि इससे शरीर के तरल पदार्थों में कैल्शियम का स्तर कम हो जाता है। चूँकि कैल्शियम और फॉस्फेट अब हड्डियों से बाहर नहीं निकलते, हड्डियाँ आमतौर पर मजबूत रहती हैं।
कैल्सीटोनिन- 12 अमीनो एसिड से युक्त एक पेप्टाइड हार्मोन, जिसका शारीरिक कार्य कैल्शियम और फास्फोरस के चयापचय को विनियमित करना है। इस हार्मोन में रुचि को सबसे पहले, कैल्शियम के अपेक्षाकृत स्थिर स्तर को सुनिश्चित करने में इसकी भागीदारी से समझाया गया है।
मुख्य और प्रत्यक्ष कारक जो थायरॉयड ग्रंथि पर कार्य करता है और कैल्सीटोनिन स्राव के संश्लेषण को सक्रिय करता है। फसल के सीरम में कैल्शियम की सघनता होती है। रक्त में कैल्शियम के स्तर में वृद्धि, विशेष रूप से इसके आयनीकृत रूप में, कैल्सीटोनिन के स्राव में वृद्धि होती है, और कमी इसे रोकती है।
कैल्सीटोनिन के स्राव को विनियमित करने का अप्रत्यक्ष मार्ग गैस्ट्रिन और कुछ अन्य एंटोहोर्मोन के स्राव से जुड़ा है। पाचन तंत्र में कैल्शियम के स्तर में कमी गैस्ट्रिन के स्राव को बढ़ावा देती है, जो बदले में, थायरॉयड ग्रंथि द्वारा कैल्सीटोनिन के संश्लेषण और रिलीज को बढ़ाती है।
कैल्सीटोनिन विशिष्ट रिसेप्टर्स (हड्डियों, गुर्दे में) के माध्यम से सीएमपी पर कार्य करता है। नतीजतन, सबसे पहले, हड्डियों का अवशोषण बाधित होता है और उनका खनिजकरण उत्तेजित होता है, विशेष रूप से, यह रक्त सीरम में कैल्शियम और फास्फोरस के स्तर में कमी और हाइड्रॉक्सीप्रोलाइन के उत्सर्जन से प्रकट होता है।
पैराथाइरॉइड हार्मोन (पीजीटी)कैल्सीटोनिन का एक कार्यात्मक विरोधी है: पहला कैल्शियम संरचना में वृद्धि सुनिश्चित करता है, और दूसरा - इसकी कमी सुनिश्चित करता है। रक्त प्लाज्मा में कैल्शियम की कम सांद्रता रक्त में महत्वपूर्ण मात्रा में पीटीएच की रिहाई को उत्तेजित करती है। जो गुर्दे की नलिकाओं में कैल्शियम के पुनर्अवशोषण और फॉस्फेट के स्राव को बढ़ाता है, और हड्डी के ऊतकों में - अंतरकोशिकीय स्थान में कैल्शियम के पुनर्वसन और रिलीज की प्रक्रिया को तेज करता है।
सेलुलर स्तर पर, कैल्सीटोनिन इसकी झिल्ली में कैल्शियम के परिवहन को प्रभावित करता है। यह माइटोकॉन्ड्रिया द्वारा कैल्शियम के अवशोषण को उत्तेजित करता है और इस तरह कोशिकाओं से कैल्शियम के बहिर्वाह में देरी करता है। यह प्रक्रिया कोशिका झिल्ली के एडेनोसिन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड (एटीपी) की गतिविधि से जुड़ी है और सोडियम और पोटेशियम के अनुपात पर निर्भर करती है। कैल्सीटोनिन हड्डी की कार्बनिक संरचना को प्रभावित करता है: यह कोलेजन के टूटने को रोकता है, जो हाइड्रॉक्सीप्रोलाइन के मूत्र उत्सर्जन में कमी से प्रकट होता है।
साँस लेना एक जटिल सतत प्रक्रिया है, जिसके परिणामस्वरूप रक्त की गैस संरचना लगातार अद्यतन होती रहती है।
साँस लेने की प्रक्रिया में, तीन भागों को प्रतिष्ठित किया जाता है: बाहरी, या फुफ्फुसीय श्वसन, रक्त द्वारा गैस परिवहन, और आंतरिक, या ऊतक, श्वसन।
साँस लेना शारीरिक प्रक्रियाओं का एक समूह है जो ऊतकों को ऑक्सीजन की निरंतर आपूर्ति सुनिश्चित करता है, ऑक्सीडेटिव प्रतिक्रियाओं में इसका उपयोग करता है, साथ ही चयापचय के दौरान शरीर से कार्बन डाइऑक्साइड और आंशिक रूप से पानी को बाहर निकालता है। श्वसन तंत्र में नाक गुहा, स्वरयंत्र, ब्रांकाई और फेफड़े शामिल हैं। साँस लेने में निम्नलिखित मुख्य चरण होते हैं:
बाहरी श्वसन, जो फेफड़ों और बाहरी वातावरण के बीच गैस विनिमय सुनिश्चित करता है;
वायुकोशीय वायु और फेफड़ों में बहने वाले शिरापरक रक्त के बीच गैस विनिमय;
रक्त द्वारा गैसों का परिवहन; धमनी रक्त और ऊतकों के बीच गैस विनिमय;
ऊतक श्वसन.
बाह्य श्वसन शरीर और उसके आसपास की वायुमंडलीय वायु के बीच गैसों का आदान-प्रदान है। यह दो चरणों में किया जाता है - वायुमंडलीय और वायुकोशीय वायु के बीच गैसों का आदान-प्रदान और फुफ्फुसीय केशिकाओं के रक्त और वायुकोशीय वायु के बीच गैस विनिमय।
बाह्य श्वसन तंत्र में वायुमार्ग, फेफड़े, फुस्फुस, छाती का कंकाल और मांसपेशियाँ और डायाफ्राम शामिल हैं। बाह्य श्वसन तंत्र का मुख्य कार्य शरीर को ऑक्सीजन प्रदान करना और अतिरिक्त कार्बन डाइऑक्साइड से छुटकारा दिलाना है। बाहरी श्वसन तंत्र की कार्यात्मक स्थिति का अंदाजा लय, गहराई, सांस लेने की आवृत्ति, फेफड़ों की मात्रा का आकार, ऑक्सीजन अवशोषण और कार्बन डाइऑक्साइड रिलीज के संकेतक आदि से लगाया जा सकता है।
गैसों का परिवहन रक्त द्वारा होता है। यह उनके मार्ग में गैसों के आंशिक दबाव (तनाव) में अंतर द्वारा प्रदान किया जाता है: फेफड़ों से ऊतकों तक ऑक्सीजन, कोशिकाओं से फेफड़ों तक कार्बन डाइऑक्साइड।
आंतरिक या ऊतक श्वसन को भी दो चरणों में विभाजित किया जा सकता है। पहला चरण रक्त और ऊतकों के बीच गैसों का आदान-प्रदान है। दूसरा है कोशिकाओं द्वारा ऑक्सीजन की खपत और उनके द्वारा कार्बन डाइऑक्साइड का निकलना (सेलुलर श्वसन)।
श्वास लेना और सांस छोड़ना
साँस लेना श्वसन (श्वसन) की मांसपेशियों के संकुचन से शुरू होता है।
वे मांसपेशियाँ जिनके संकुचन से वक्ष गुहा का आयतन बढ़ जाता है, श्वसन कहलाती हैं और वे मांसपेशियाँ जिनके संकुचन से वक्ष गुहा का आयतन कम हो जाता है, श्वसन कहलाती हैं। मुख्य श्वसन मांसपेशी डायाफ्राम मांसपेशी है। डायाफ्राम की मांसपेशियों के संकुचन से इसका गुंबद चपटा हो जाता है, आंतरिक अंग नीचे की ओर धकेल दिए जाते हैं, जिससे ऊर्ध्वाधर दिशा में छाती गुहा की मात्रा में वृद्धि होती है। बाहरी इंटरकोस्टल और इंटरकार्टिलाजिनस मांसपेशियों के संकुचन से धनु और ललाट दिशाओं में वक्ष गुहा की मात्रा में वृद्धि होती है।
फेफड़े एक सीरस झिल्ली से ढके होते हैं - फुस्फुस, जिसमें आंत और पार्श्विका परतें होती हैं। पार्श्विका परत छाती से जुड़ी होती है, और आंत की परत फेफड़े के ऊतकों से जुड़ी होती है। जैसे-जैसे छाती का आयतन बढ़ता है, श्वसन मांसपेशियों के संकुचन के परिणामस्वरूप, पार्श्विका परत छाती का अनुसरण करेगी। फुस्फुस की परतों के बीच चिपकने वाली ताकतों की उपस्थिति के परिणामस्वरूप, आंत की परत पार्श्विका परत का पालन करेगी, और उनके बाद फेफड़े। इससे फुफ्फुस गुहा में नकारात्मक दबाव में वृद्धि होती है और फेफड़ों की मात्रा में वृद्धि होती है, जो उनमें दबाव में कमी के साथ होती है, यह वायुमंडलीय दबाव से नीचे हो जाती है और हवा फेफड़ों में प्रवेश करना शुरू कर देती है - साँस लेना होता है।
फुस्फुस की आंत और पार्श्विका परतों के बीच एक भट्ठा जैसी जगह होती है जिसे फुफ्फुस गुहा कहा जाता है। फुफ्फुस गुहा में दबाव हमेशा वायुमंडलीय दबाव से कम होता है, इसे नकारात्मक दबाव कहा जाता है; फुफ्फुस गुहा में नकारात्मक दबाव की मात्रा बराबर है: अधिकतम साँस छोड़ने के अंत में - 1-2 मिमी एचजी। कला।, एक शांत साँस छोड़ने के अंत तक - 2-3 मिमी एचजी। कला।, एक शांत प्रेरणा के अंत तक -5-7 मिमी एचजी। कला।, अधिकतम प्रेरणा के अंत तक - 15-20 मिमी एचजी। कला।
फुफ्फुस गुहा में नकारात्मक दबाव फेफड़ों के तथाकथित लोचदार कर्षण के कारण होता है - वह बल जिसके साथ फेफड़े लगातार अपनी मात्रा को कम करने का प्रयास करते हैं। फेफड़ों का लोचदार कर्षण दो कारणों से होता है:
एल्वियोली की दीवार में बड़ी संख्या में लोचदार फाइबर की उपस्थिति;
तरल पदार्थ की फिल्म का सतही तनाव जो एल्वियोली की दीवारों की आंतरिक सतह को कवर करता है।
एल्वियोली की आंतरिक सतह को ढकने वाले पदार्थ को सर्फैक्टेंट कहा जाता है। सर्फेक्टेंट में सतह का तनाव कम होता है और एल्वियोली की स्थिति को स्थिर करता है, अर्थात्, साँस लेते समय, यह एल्वियोली को अत्यधिक खिंचाव से बचाता है (सर्फेक्टेंट अणु एक दूसरे से दूर स्थित होते हैं, जो सतह के तनाव में वृद्धि के साथ होता है), और साँस छोड़ते समय, पतन से (सर्फैक्टेंट अणु एक दूसरे के करीब स्थित होते हैं), जो सतह तनाव में कमी के साथ होता है।
प्रेरणा के कार्य के दौरान फुफ्फुस गुहा में नकारात्मक दबाव का मूल्य तब प्रकट होता है जब हवा फुफ्फुस गुहा, यानी न्यूमोथोरैक्स में प्रवेश करती है। यदि थोड़ी मात्रा में हवा फुफ्फुस गुहा में प्रवेश करती है, तो फेफड़े आंशिक रूप से ढह जाते हैं, लेकिन उनका वेंटिलेशन जारी रहता है। इस स्थिति को बंद न्यूमोथोरैक्स कहा जाता है। कुछ समय बाद, फुफ्फुस गुहा से हवा अवशोषित हो जाती है और फेफड़े फैल जाते हैं।
यदि फुफ्फुस गुहा की जकड़न टूट जाती है, उदाहरण के लिए, छाती के मर्मज्ञ घावों के साथ या किसी बीमारी से क्षति के परिणामस्वरूप फेफड़े के ऊतकों के टूटने के साथ, फुफ्फुस गुहा वातावरण के साथ संचार करती है और इसमें दबाव बराबर हो जाता है वायुमंडलीय दबाव के कारण फेफड़े पूरी तरह ढह जाते हैं और उनका वेंटिलेशन बंद हो जाता है। इस प्रकार के न्यूमोथोरैक्स को ओपन कहा जाता है। खुला द्विपक्षीय न्यूमोथोरैक्स जीवन के साथ असंगत है।
आंशिक कृत्रिम बंद न्यूमोथोरैक्स (सुई का उपयोग करके फुफ्फुस गुहा में हवा की एक निश्चित मात्रा का परिचय) का उपयोग चिकित्सीय उद्देश्यों के लिए किया जाता है, उदाहरण के लिए, तपेदिक में, प्रभावित फेफड़े का आंशिक पतन रोग संबंधी गुहाओं (गुहाओं) के उपचार को बढ़ावा देता है।
गहरी साँस लेते समय, साँस लेने की क्रिया में कई सहायक श्वसन मांसपेशियाँ शामिल होती हैं, जिनमें शामिल हैं: गर्दन, छाती और पीठ की मांसपेशियाँ। इन मांसपेशियों के संकुचन से पसलियों में गति होती है, जो श्वसन मांसपेशियों को सहायता प्रदान करती है।
शांत श्वास के दौरान, साँस लेना सक्रिय है और साँस छोड़ना निष्क्रिय है। बल जो शांत साँस छोड़ना सुनिश्चित करते हैं:
छाती का गुरुत्वाकर्षण;
फेफड़ों का लोचदार कर्षण;
पेट के अंगों का दबाव;
प्रेरणा के दौरान कॉस्टल उपास्थि का लोचदार कर्षण मुड़ जाता है।
आंतरिक इंटरकोस्टल मांसपेशियां, पश्च अवर सेराटस मांसपेशी और पेट की मांसपेशियां सक्रिय साँस छोड़ने में भाग लेती हैं।
साँस
शरीर और पर्यावरण के बीच ऑक्सीजन (0 2) और कार्बन डाइऑक्साइड (C0 2) के आदान-प्रदान को श्वसन कहा जाता है।
जीवन की प्रक्रिया में, मानव शरीर ऑक्सीजन (0 2) का उपभोग करता है और कार्बन डाइऑक्साइड (सीओ 2) छोड़ता है। स्वस्थ
सामान्य शरीर का एक मध्यम आयु वर्ग का व्यक्ति जिसका शरीर का वजन 70 किलोग्राम है, बेसल चयापचय स्थितियों के तहत 1 मिनट में कुछ खा लेता है। 250 मिली 0 2 और लगभग 200 मिली कार्बन डाइऑक्साइड छोड़ता है। शारीरिक गतिविधि के दौरान, 0 2 की खपत और, तदनुसार, CO2 की रिहाई कई गुना बढ़ जाती है। इस मामले में, ऊतक चयापचय में वृद्धि न केवल 0 2 की खपत में आनुपातिक वृद्धि से सुनिश्चित होती है, बल्कि 0 2 का उपयोग भी बढ़ जाता है, जिसके परिणामस्वरूप ऊतकों में ऑक्सीहीमोग्लोबिन की अधिक पूर्ण बहाली होती है। शरीर को 0 2 की आवश्यक मात्रा प्रदान करना और CO 2 को हटाना सामान्य पाठ्यक्रम और कई क्रमिक क्रियाओं में समन्वित परिवर्तनों की स्थिति में ही संभव है।
मनुष्यों में, साँस लेना कई अनुक्रमिक प्रक्रियाओं के माध्यम से होता है: 1) पर्यावरण और फेफड़ों के बीच गैसों का आदान-प्रदान, जिसे आमतौर पर "फुफ्फुसीय वेंटिलेशन" कहा जाता है; 2) फेफड़ों की वायुकोषों और रक्त (फुफ्फुसीय श्वसन) के बीच गैसों का आदान-प्रदान; 3) रक्त और ऊतकों के बीच गैसों का आदान-प्रदान। अंत में, गैसें ऊतक के अंदर खपत के स्थानों (0 2 के लिए) और गठन के स्थानों (सीओ 2 के लिए) (सेलुलर श्वसन) की ओर बढ़ती हैं।
श्वसन प्रणाली में और पर्यावरण और ऊतकों के बीच गैसों की आवाजाही दबाव अंतर के परिणामस्वरूप होती है। ऊतक में कम दबाव 0 2 के कारण गैस उसकी ओर बढ़ती है। C0 2 के लिए, दबाव प्रवणता विपरीत दिशा में निर्देशित होती है, और C0 2 पर्यावरण में चला जाता है।
यह ज्ञात है कि शरीर में जलवाष्प का दबाव पर्यावरण की तुलना में अधिक होता है, और इस प्रकार सांस लेते समय शरीर में पानी की कमी हो जाती है।
श्वसन प्रणाली (चित्र 17.13) में ऊतक और अंग होते हैं जो फुफ्फुसीय वेंटिलेशन और फुफ्फुसीय श्वसन (वायुमार्ग, फेफड़े और मस्कुलोस्केलेटल प्रणाली के तत्व) प्रदान करते हैं। वायुमार्ग में शामिल हैं: नाक, नाक गुहा, नासोफरीनक्स, स्वरयंत्र, श्वासनली, ब्रांकाई और ब्रोन्किओल्स। फेफड़ों में ब्रोन्किओल्स और वायुकोशीय थैली, साथ ही फुफ्फुसीय परिसंचरण की धमनियां, केशिकाएं और नसें शामिल हैं। सांस लेने से जुड़े मस्कुलोस्केलेटल सिस्टम के तत्वों में पसलियां, इंटरकोस्टल मांसपेशियां, डायाफ्राम और सहायक श्वसन मांसपेशियां शामिल हैं।
फेफड़े
फेफड़े सबसे महत्वपूर्ण संरचना हैं जो पर्यावरण के साथ शरीर के शारीरिक संबंध को संचालित करते हैं:
इनका कुल सतह क्षेत्रफल त्वचा के क्षेत्रफल से लगभग 30 गुना अधिक है।
सामान्य तौर पर, फेफड़े स्पंजी, छिद्रपूर्ण शंकु के आकार की संरचनाओं की तरह दिखते हैं जो छाती गुहा के दोनों हिस्सों में स्थित होती हैं। फेफड़े का सबसे छोटा संरचनात्मक तत्व, लोब्यूल, एक टर्मिनल ब्रोन्किओल से बना होता है जो फुफ्फुसीय ब्रोन्किओल और वायुकोशीय थैली तक जाता है। फुफ्फुसीय ब्रोन्किओल और वायुकोशीय थैली की दीवारें अवसाद - एल्वियोली बनाती हैं। वायुकोशीय दीवारें टाइप I उपकला कोशिकाओं की एक परत से बनी होती हैं और फुफ्फुसीय केशिकाओं से घिरी होती हैं।
फुस्फुस का आवरण
प्रत्येक फेफड़ा एक सीरस झिल्ली - फुस्फुस से बनी थैली से घिरा होता है (चित्र 17.14)। फुस्फुस का आवरण की बाहरी (पैतृक) परत छाती की दीवार की आंतरिक सतह से सटी होती है
वक्ष गुहा
वक्षीय गुहा पीछे की ओर पहले दस वक्षीय कशेरुकाओं द्वारा सीमित होती है (चित्र 17.13 देखें), अंतिम दो वक्षीय कशेरुकाएँ कार्यात्मक रूप से उदर गुहा से संबंधित होती हैं और सक्रिय रूप से श्वास लेने में भाग नहीं लेती हैं। छाती की पूर्वकाल की दीवार उरोस्थि द्वारा निर्मित होती है। छाती की पार्श्व दीवार पसलियों और कॉस्टल उपास्थि द्वारा बनाई जाती है। पसलियाँ रीढ़ की हड्डी के दोनों ओर जोड़े में स्थित होती हैं। प्रत्येक पसली कशेरुका के साथ अपनी संधि के स्तर से नीचे की ओर झुकी होती है और नीचे उरोस्थि से जुड़ी होती है (चित्र 17.16 देखें)। पसलियों के बीच के स्थान को इंटरकोस्टल स्पेस कहा जाता है।
श्वसन मांसपेशियाँ
श्वसन मांसपेशियाँ वे मांसपेशियाँ हैं जिनके संकुचन से छाती का आयतन बदल जाता है। सिर, गर्दन, भुजाओं और कुछ ऊपरी वक्ष और निचली ग्रीवा कशेरुकाओं से फैली हुई मांसपेशियाँ, साथ ही पसली से पसली को जोड़ने वाली बाहरी इंटरकोस्टल मांसपेशियाँ, पसलियों को ऊपर उठाती हैं और छाती का आयतन बढ़ाती हैं। डायाफ्राम, कशेरुकाओं, पसलियों और उरोस्थि से जुड़ी एक मांसपेशी-कण्डरा प्लेट, वक्ष गुहा को उदर गुहा से अलग करती है (चित्र 17.15)। यह सामान्य साँस लेने में शामिल मुख्य मांसपेशी है। बढ़ी हुई साँस के साथ, अतिरिक्त मांसपेशी समूह सिकुड़ते हैं। बढ़ी हुई साँस छोड़ने के साथ, पसलियों (आंतरिक इंटरकोस्टल मांसपेशियों) से पसलियों और निचले वक्ष और ऊपरी काठ कशेरुकाओं के बीच जुड़ी मांसपेशियां, साथ ही पेट की मांसपेशियां काम करती हैं; वे पसलियों को नीचे करते हैं और पेट के अंगों को शिथिल डायाफ्राम पर दबाते हैं, जिससे छाती की क्षमता कम हो जाती है।
साँस लेना तंत्र
साँस लेने की क्रिया (प्रेरणा)वक्षीय गुहा के आयतन में तीन दिशाओं में वृद्धि के कारण होता है - ऊर्ध्वाधर, धनु और ललाट। यह पसलियों के ऊपर उठने और डायाफ्राम के नीचे होने के कारण होता है (चित्र 17.16)।
साँस छोड़ने की अवस्था में पसलियाँ नीचे की ओर झुक जाती हैं; और साँस लेने की स्थिति में, वे ऊपर की ओर बढ़ते हुए अधिक क्षैतिज स्थिति लेते हैं; उसी समय, उरोस्थि का निचला सिरा आगे बढ़ता है। साँस लेने के दौरान पसलियों की गति के कारण, छाती का क्रॉस-सेक्शन अनुप्रस्थ और अनुदैर्ध्य दोनों दिशाओं में बड़ा हो जाता है (चित्र देखें)। 17.16).
पसलियाँ दूसरे प्रकार के लीवर हैं जिनकी रीढ़ की हड्डी के साथ जुड़ाव पर एक घूर्णन बिंदु होता है (चित्र)। 17.17, ए,साथ)। संकुचन करते समय, बाहरी इंटरकोस्टल मांसपेशियों को पसलियों को एक साथ करीब लाना चाहिए, लेकिन मांसपेशियों के निचले लगाव पर बल के क्षण से (जी) शीर्ष वाले से भी अधिक (बी)लीवर की बड़ी लंबाई के कारण (साथ- जी), फिर जब मांसपेशियाँ सिकुड़ती हैं तो पसलियाँ ऊपर उठ जाती हैं।
साँस लेने के दौरान, डायाफ्राम सिकुड़ जाता है, जिससे इसका गुंबद चपटा और निचला हो जाता है (चित्र 17.16 देखें)। .
उम्र, लिंग और गतिविधि के प्रकार के आधार पर, श्वास मुख्य रूप से या तो इंटरकोस्टल मांसपेशियों के माध्यम से होती है - कॉस्टल या वक्ष प्रकार की श्वास, या डायाफ्राम के माध्यम से - डायाफ्रामिक या पेट की श्वास। एक मिश्रित प्रकार भी है, जिसमें सांस लेने में छाती के निचले हिस्से और ऊपरी पेट शामिल होते हैं; यह वृद्ध लोगों में होता है, साथ ही छाती में कठोरता और फेफड़े के ऊतकों की लोच में कमी (फुफ्फुसीय वातस्फीति, न्यूमोस्क्लेरोसिस, आदि) होती है। .
साँस लेने का प्रकार पूरी तरह से स्थिर नहीं है और रोगी की प्रारंभिक स्थिति, शरीर के प्रकार, लिंग, गतिविधि के प्रकार और स्थिति के आधार पर भिन्न हो सकता है। इस प्रकार, पीठ पर भारी भार उठाते समय, छाती रीढ़ की हड्डी के साथ-साथ ट्रंक और इंटरकोस्टल रिक्त स्थान की मांसपेशियों द्वारा गतिहीन होती है; साँस लेना केवल डायाफ्राम की गतिविधियों के माध्यम से होता है। गर्भवती महिलाओं में, डायाफ्राम का नीचे की ओर विस्थापन कठिन होता है और इसलिए कॉस्टल प्रकार की श्वास प्रबल होती है।
बढ़ी हुई श्वास के साथ, उदाहरण के लिए एथलीटों में, कई अतिरिक्त या सहायक श्वसन मांसपेशियाँ साँस लेने की क्रिया में शामिल होती हैं।
जब आप साँस लेते हैं, तो छाती और उसमें मौजूद फेफड़ों का आयतन बढ़ जाता है; साथ ही, उनमें दबाव कम हो जाता है और वायु वायुमार्ग के माध्यम से फुफ्फुसीय एल्वियोली में प्रवेश करती है।
साँस छोड़ने का तंत्र
साँस लेने के दौरान, एक व्यक्ति की श्वसन मांसपेशियाँ कई बलों पर काबू पाती हैं: 1) पसलियों का वजन ऊपर की ओर उठा हुआ; 2) कॉस्टल उपास्थि का लोचदार प्रतिरोध; 3) पेट और पेट के आंत की दीवारों का प्रतिरोध, डायाफ्राम के अवरोही गुंबद द्वारा नीचे की ओर दबाया जाता है। जब साँस लेना पूरा हो जाता है और श्वसन की मांसपेशियाँ शिथिल हो जाती हैं, तो इन बलों के प्रभाव में पसलियाँ नीचे हो जाती हैं और डायाफ्राम का गुंबद ऊपर उठ जाता है। परिणामस्वरूप, छाती का आयतन कम हो जाता है। इस प्रकार, साँस छोड़ने (प्रश्वास) की क्रिया आमतौर पर मांसपेशियों की भागीदारी के बिना, निष्क्रिय रूप से होती है।
जबरन साँस छोड़ने के दौरान, छाती की मात्रा को कम करने वाली सूचीबद्ध ताकतें आंतरिक इंटरकोस्टल मांसपेशियों, पश्च अवर सेराटस मांसपेशियों और पेट की मांसपेशियों के संकुचन से जुड़ जाती हैं।
जब आंतरिक इंटरकोस्टल मांसपेशियां सिकुड़ती हैं, तो पसलियाँ नीचे गिरती हैं।
जब पेट की मांसपेशियां सिकुड़ती हैं, तो वे पेट के अंगों और डायाफ्राम के गुंबद को ऊपर की ओर धकेलती हैं।
जब आप साँस छोड़ते हैं, तो छाती और, परिणामस्वरूप, फेफड़ों का आयतन कम हो जाता है, एल्वियोली में दबाव बढ़ जाता है और हवा फेफड़ों को छोड़ देती है।
एक स्वस्थ व्यक्ति में, शांत अवस्था में साँस लेना लयबद्ध होता है, और श्वसन गति की संख्या 14-18 प्रति मिनट होती है, और एथलीटों में - 8-12। साँस तेज़ या कम हो सकती है।
शारीरिक गतिविधि (प्रशिक्षण के दौरान), तंत्रिका उत्तेजना आदि के दौरान सांस लेने में वृद्धि देखी जाती है।
श्वसन गति में कमी उन रोगों में देखी जाती है जो श्वसन केंद्र के कार्यों को बाधित करते हैं या ब्रांकाई में शारीरिक परिवर्तन (संकुचन, संपीड़न, आदि) में होते हैं।
एक स्वस्थ व्यक्ति लयबद्ध और गहरी सांस लेता है। लेकिन सांस लेने की लय का उल्लंघन भी है, जो, एक नियम के रूप में, श्वसन केंद्र की समन्वय क्षमता के उल्लंघन का परिणाम है, जो इस तथ्य से विशेषता है कि श्वसन मांसपेशियों के व्यक्तिगत समूहों का सामंजस्यपूर्ण, समन्वित कार्य है बाधित. इस संबंध में, श्वसन की मांसपेशियों में तेजी से थकान होती है, जिससे मांसपेशियों में ऑक्सीजन की आपूर्ति बाधित होती है और रोगी को थकान होती है।
क्रॉस-कंट्री रनिंग (क्रॉस-कंट्री), क्रॉस-कंट्री स्कीयर और अन्य खेलों के दौरान, साथ ही ओवरट्रेनिंग के लक्षणों वाले एथलीटों का परीक्षण करते समय (उदाहरण के लिए, "स्टेप टेस्ट" या "रनिंग" करते समय) सांस लेने की लय बाधित हो सकती है। जगह में")। ।
साँस लेने की गति की यांत्रिकी
फेफड़ों में हवा को अंदर और बाहर ले जाने के लिए काम करना पड़ता है। हवा को फेफड़ों में प्रवेश करने के लिए, तीन प्रकार की ताकतों पर काबू पाना होगा, अर्थात्: 1) लोचदार प्रतिरोध; 2) ट्रेकोब्रोनचियल वृक्ष में वायु प्रवाह का प्रतिरोध और 3) पसलियों जैसे अकुशल ऊतकों से प्रतिरोध।
फेफड़ों का विस्तार छाती के आयतन में वृद्धि के कारण होता है।
यदि बाहर का दबाव वायुमंडलीय दबाव से अधिक हो जाता है, तो हवा की केवल थोड़ी मात्रा ही फेफड़ों से बाहर निकलती है, क्योंकि यह छोटी होती है
दबाव-आयतन वक्र की ढलान, अर्थात दबाव में प्रति इकाई परिवर्तन के कारण आयतन में परिवर्तन को कहा जाता है विस्तारशीलता.शारीरिक स्थितियों के तहत (यदि तन्य दबाव -2 से -10 सेमी जल स्तंभ तक है), फेफड़ों में अद्भुत फैलाव होता है। मनुष्यों में यह लगभग 200 मिली/सेमी पानी तक पहुँच जाता है। कला।, तथापि, उच्च दबाव पर यह घट जाती है। यह दबाव-आयतन वक्र के एक समतल भाग से मेल खाता है।
फुफ्फुसीय नसों में दबाव बढ़ने से फेफड़ों का अनुपालन कुछ हद तक कम हो जाता है और फेफड़े रक्त से भर जाते हैं। वायुकोशीय शोफ में, कुछ वायुकोषों के फूलने में असमर्थता के परिणामस्वरूप यह कम हो जाता है। फुफ्फुसीय फाइब्रोसिस और सूजन प्रक्रियाओं के साथ होने वाली बीमारियों से भी उनकी व्यापकता में कमी आती है। यह लोचदार ऊतकों में परिवर्तन के कारण होता है।
इलास्टिन और कोलेजन फाइबर एल्वियोली की दीवारों के साथ-साथ वाहिकाओं और ब्रांकाई के आसपास से गुजरते हैं। परिभाषा के अनुसार, फेफड़ों का अनुपालन दबाव में प्रति इकाई परिवर्तन के कारण उनके आयतन में परिवर्तन के बराबर होता है। इसका आकलन करने के लिए अंतःस्रावी दबाव को मापना आवश्यक है। उसी समय, अन्नप्रणाली में दबाव दर्ज किया जाता है: विषय अंत में एक छोटे गुब्बारे के साथ एक कैथेटर निगलता है।
फेफड़ों के अनुपालन को बहुत सरलता से मापा जा सकता है: विषय को यथासंभव गहरी सांस लेने के लिए कहा जाता है, और फिर 500 मिलीलीटर के कुछ हिस्सों में स्पाइरोमीटर में हवा छोड़ें। उसी समय, अन्नप्रणाली में दबाव निर्धारित होता है। फिर चित्र में वक्र के समान एक दबाव-आयतन ग्राफ का निर्माण किया जाता है। 17.18. यह विधि आपको फेफड़ों की लोच के बारे में सबसे अधिक जानकारी प्राप्त करने की अनुमति देती है। शांत श्वास के दौरान फेफड़ों के अनुपालन को भी मापा जा सकता है (चित्र 17.19)। यह विधि इस तथ्य पर आधारित है कि वायु प्रवाह (साँस लेने और छोड़ने के अंत में) की अनुपस्थिति में, अंतःस्रावी दबाव केवल फेफड़ों के लोचदार कर्षण को दर्शाता है और वायु धारा की गति के दौरान उत्पन्न होने वाली ताकतों पर निर्भर नहीं करता है। इस प्रकार, अनुपालन साँस लेने और छोड़ने के अंत में फुफ्फुसीय मात्रा में अंतर और उसी क्षण में अंतःस्रावी दबाव के अंतर के अनुपात के बराबर होगा।
फेफड़ों का वेंटिलेशन इससे प्रभावित होता है: वायुमार्ग (थूक, बलगम, आदि) की आंशिक रुकावट (रुकावट) और फिर भरना
वायुमार्ग (फेफड़ों के हिस्से) अधिक धीरे-धीरे विकसित होंगे। जैसे-जैसे साँस लेने की दर बढ़ती है, ऐसे क्षेत्र में प्रवेश करने वाली हवा की मात्रा कम होती जाती है।
फेफड़ों में ही नहीं, छाती में भी लचीलापन होता है।
आम तौर पर, छाती सिकुड़ती है, और फेफड़े खिंचते हैं और उनमें कार्यरत लोचदार बल एक दूसरे को संतुलित करते हैं।
प्रयोग से पता चलता है कि कार्यात्मक अवशिष्ट क्षमता (FOR) के बराबर मात्रा में, विश्राम दबाव नकारात्मक है। इसका मतलब है कि छाती का विस्तार होता है। केवल जब आयतन फेफड़ों की महत्वपूर्ण क्षमता (वीसी) के लगभग 75% तक पहुंच जाता है, तो विश्राम दबाव वायुमंडलीय दबाव के बराबर हो जाता है, यानी छाती किसी भी मात्रा में संतुलन की स्थिति में आ जाती है, फेफड़ों का विश्राम दबाव और छाती अलग-अलग मापे गए उनके विश्राम दबावों के योग के बराबर है क्योंकि दबाव (किसी दिए गए आयतन पर) अनुपालन के व्युत्क्रमानुपाती होता है, फेफड़ों और छाती के कुल अनुपालन की गणना सूत्र का उपयोग करके की जा सकती है।
यह ज्ञात है कि एल्वियोली की दीवारों को अस्तर करने वाली कोशिकाएं एक स्राव उत्पन्न करती हैं जो एल्वियोली द्रव की सतह के तनाव को काफी कम कर देती है।
सतह के तनाव पर स्राव (सर्फेक्टेंट) के प्रभाव को एल्वियोली में इसके कम सतह तनाव से समझाया जाता है और इसलिए फेफड़ों का अनुपालन बढ़ जाता है और इस प्रकार साँस लेने के दौरान किया जाने वाला कार्य कम हो जाता है; और एल्वियोली की स्थिरता भी सुनिश्चित करता है, फेफड़ों में उनमें से लगभग 300 मिलियन होते हैं, और उनमें से सभी ढहने (एटेलेक्टैसिस) की प्रवृत्ति रखते हैं, जिनमें से फॉसी अक्सर बीमारियों के दौरान फेफड़ों में बनते हैं।
सर्फेक्टेंट की कमी से फेफड़े अधिक "कठोर" हो जाते हैं (यानी, कम फैलने योग्य)।
यह ज्ञात है कि फेफड़ों के निचले हिस्से ऊपरी हिस्सों की तुलना में बेहतर हवादार होते हैं। यह स्पष्ट रूप से इस तथ्य के कारण है कि फेफड़ों के आधार के क्षेत्र में अंतःस्रावी दबाव शीर्ष के क्षेत्र की तुलना में कम नकारात्मक है।
वायुमार्ग प्रतिरोध
यदि ट्यूब के सिरों के बीच दबाव में अंतर है तो हवा ट्यूब से होकर गुजरती है (चित्र 17.20)। वायु प्रवाह की गति और विशेषताएँ उसके मान पर निर्भर करती हैं। कम गति पर, प्रवाह रेखाएं ट्यूब की दीवारों के समानांतर हो सकती हैं (ए)।यह तथाकथित लैमिनर मोड है। जैसे-जैसे प्रवाह की गति बढ़ती है, यह कम और एकसमान होती जाती है, विशेषकर उन स्थानों पर जहां ट्यूब शाखाएं होती हैं, जहां स्थानीय भंवरों के निर्माण के साथ वायु धाराओं का पृथक्करण हो सकता है। (बी)।अंत में, बहुत तेज़ गति पर, प्रवाह रेखाएं पूरी तरह से अपना क्रम खो देती हैं, और इस मामले में प्रवाह को अशांत कहा जाता है (में)।
लामिना प्रवाह में दबाव और प्रवाह दर (यानी, वॉल्यूमेट्रिक वेग) से संबंधित समीकरण पहली बार फ्रांसीसी द्वारा प्राप्त किया गया था
कहाँ वी - द्रव प्रवाह, आर- प्रवाह बनाने वाला दबाव (एपी, चित्र 17.20 देखें), जी- ट्यूब की त्रिज्या, टी- द्रव चिपचिपापन, / - ट्यूब की लंबाई। समीकरण से यह स्पष्ट है कि दबाव प्रवाह दर (I =) के समानुपाती होता है के। वी). क्योंकि प्रवाह प्रतिरोध आर प्रवाह दर से विभाजित दबाव के बराबर, हम लिख सकते हैं:
जैसा कि आप देख सकते हैं, ट्यूब की त्रिज्या एक बड़ी भूमिका निभाती है; जब इसे आधा कर दिया जाता है, तो प्रवाह प्रतिरोध 16 गुना बढ़ जाता है।
यह भी महत्वपूर्ण है कि दबाव और प्रवाह के बीच का संबंध तरल पदार्थ की चिपचिपाहट से प्रभावित होता है, घनत्व से नहीं।
पूरी तरह से विकसित लैमिनर प्रवाह की एक विशेषता यह है कि ट्यूब के केंद्र में गैस के कण औसत गति से दोगुनी गति से चलते हैं (चित्र 17.20 देखें)।
अशांत प्रवाह की विशेषताएं पूरी तरह से अलग हैं। इस मामले में दबाव अब द्रव प्रवाह दर के समानुपाती नहीं है, बल्कि लगभग प्रवाह दर के वर्ग के बराबर है (आर= के। वी 2 ). इस मोड में चिपचिपाहट कोई महत्वपूर्ण भूमिका नहीं निभाती है, और किसी दिए गए प्रवाह दर पर द्रव घनत्व में वृद्धि से दबाव में गिरावट बढ़ जाती है।
प्रवाह लैमिनर है या अशांत, यह काफी हद तक तथाकथित रेनॉल्ड्स संख्या पर निर्भर करता है (दोबारा), समीकरण से प्राप्त:
कहाँ डी - द्रव घनत्व, वी - औसत रैखिक वेग, आर - ट्यूब त्रिज्या, आर] - द्रव चिपचिपापन। सीधी, चिकनी ट्यूबों में, 2000 से अधिक रेनॉल्ड्स संख्या में अशांति संभव है।
वायुमार्ग प्रतिरोधमौखिक गुहा और एल्वियोली में दबाव के अंतर को प्रवाह दर से विभाजित करके गणना की जा सकती है
इन सभी कानूनों को ब्रोन्कियल पेड़ जैसी जटिल ट्यूब प्रणाली पर लागू करना मुश्किल है - इसकी सभी शाखाओं, व्यास में परिवर्तन और असमान दीवारों के साथ। व्यवहार में, प्रवाह विशेषताएँ बहुत हद तक ट्यूब की "इनपुट" विशेषताओं पर निर्भर करती हैं। यदि किसी कांटे पर अशांति दिखाई देती है, तो हवा की धारा उसे अपने साथ "खींच" लेती है, और यह मूल बिंदु से एक निश्चित दूरी पर ही गायब हो जाती है। चूँकि ब्रोन्कियल वृक्ष लगातार शाखाएँ देता है, इसलिए यह माना जा सकता है कि वास्तविक लामिना प्रवाह (चित्र 17.20 देखें) केवल सबसे छोटे वायुमार्ग में होता है, जहाँ रेनॉल्ड्स संख्या बहुत छोटी होती है (टर्मिनल ब्रोन्किओल्स में यह लगभग 1 हो सकती है)। अन्य क्षेत्रों में प्रवाह संक्रमणकालीन प्रकृति (बी) का है। श्वासनली में अशांत प्रवाह देखा जा सकता है, खासकर शारीरिक गतिविधि के दौरान जब हवा की गति बढ़ जाती है। सामान्य तौर पर, ब्रोन्कियल ट्री में दबाव के "अंतर" की गणना करने के लिए, वायु प्रवाह की पहली और दूसरी दोनों डिग्री का उपयोग किया जाना चाहिए:
वायुमार्ग का प्रतिरोध वायुकोश और मौखिक गुहा के बीच दबाव अंतर और वायु प्रवाह के अनुपात के बराबर है (चित्र 17.20 देखें)। इसे सामान्य प्लीथिस्मोग्राफी द्वारा मापा जा सकता है (चित्र 17.21)। विषय के सांस लेने से पहले (ए),
प्लीथिस्मोग्राफी कक्ष में दबाव वायुमंडलीय दबाव के बराबर होता है। प्रेरणा के दौरान, वायुकोश में दबाव कम हो जाता है, और वायुकोशीय वायु की मात्रा बढ़ जाती है ए वी. इस मामले में, कक्ष में हवा कम हो जाती है और इसके दबाव को बदलकर गणना करना संभव है ए वी(चित्र 17.22 देखें)।
मैं कहां हूं और आर 2 - साँस लेने के प्रयास से पहले और उसके दौरान क्रमशः कक्ष में दबाव, वी { - इस प्रयास से पहले कक्ष का आयतन, ए ए वी- कक्ष (या फेफड़े) के आयतन में परिवर्तन। यहां से आप कैलकुलेशन कर सकते हैं
ए वी. यदि फेफड़े का आयतन ज्ञात है, तो आप बॉयल-मैरियट नियम का उपयोग करके D1/ से इंट्रा-वायुकोशीय दबाव तक जा सकते हैं (पी 3 वी 2 = पी 4 (वी 2 + ए वी), कहाँ आर 3 और पी 4 - साँस लेने के प्रयास से पहले और उसके दौरान क्रमशः मौखिक गुहा में दबाव, ए वी 2 - एफआरसी, जिसकी गणना इस सूत्र का उपयोग करके की जाती है)।
उसी समय, वायु प्रवाह को मापा जाता है, जिससे वायुमार्ग के प्रतिरोध की गणना करना संभव हो जाता है। साँस छोड़ते समय भी वही माप लिया जाता है। फेफड़ों का आयतन निर्धारित करने की विधि चित्र में दिखाई गई है। 17.22.
शांत श्वास के दौरान वायुमार्ग प्रतिरोध की गणना अन्नप्रणाली में डाले गए कैथेटर का उपयोग करके अंतःस्रावी दबाव को मापकर भी की जा सकती है (चित्र 17.19 देखें)। हालाँकि, परिणामों में ऊतक प्रतिरोध भी शामिल होगा। अंतःस्रावी दबाव निर्धारित होता है, एक ओर, फेफड़ों के लोचदार कर्षण का प्रतिकार करने वाली शक्तियों द्वारा, और दूसरी ओर, वायुमार्ग और ऊतकों के प्रतिरोध पर काबू पाने वाली शक्तियों द्वारा।
सांस लेने के दौरान फेफड़ों और छाती को चलने के लिए काम करना जरूरी है। इस मामले में, इसे दबाव और आयतन के गुणनफल द्वारा मापना सबसे सुविधाजनक है।
फेफड़ों की गति पर व्यय किये गये कार्य का अनुमान दबाव-आयतन वक्र (चित्र 17.23) से लगाया जा सकता है। साँस लेते समय, अंतःस्रावी दबाव एबीसी वक्र के अनुसार बदलता है और एबीवीजीओ के क्षेत्र के अनुरूप फेफड़ों की गति पर काम किया जाता है। ट्रेपेज़ॉइड OADVGO लोचदार बलों पर काबू पाने के लिए आवश्यक कार्य को दर्शाता है, और छायांकित अनुभाग ABVDA वायुमार्ग और ऊतकों के चिपचिपे प्रतिरोध पर काबू पाने में खर्च किए गए कार्य को दर्शाता है (चित्र 17.19 देखें)। प्रेरणा के दौरान वायुमार्ग या वायु प्रवाह दर का प्रतिरोध जितना अधिक होगा, अंतःस्रावी दबाव उतना ही अधिक नकारात्मक होगा, बिंदु D की तुलना में बिंदु B उतना ही दाईं ओर (नकारात्मक मानों की ओर) स्थानांतरित होगा, और क्षेत्र उतना ही बड़ा होगा। छायांकित क्षेत्र होगा.
साँस छोड़ने के दौरान वायुमार्ग (और ऊतकों) के प्रतिरोध पर काबू पाने के लिए आवश्यक कार्य ADVEA क्षेत्र से मेल खाता है। सामान्य परिस्थितियों में, यह OADVGO ट्रैपेज़ॉइड में "अंकित" होता है, यानी, लोचदार संरचनाओं में संग्रहीत ऊर्जा का उपयोग करके चिपचिपा बलों पर काबू पाने का काम पूरा किया जा सकता है और निष्क्रिय साँस छोड़ने के दौरान जारी किया जा सकता है। ADVEA और OADVGO क्षेत्रों के बीच का अंतर गर्मी के रूप में नष्ट होने वाली ऊर्जा से मेल खाता है।
साँस लेने की दर और वायु प्रवाह जितना अधिक होगा, एबीसीडीए अनुभाग का क्षेत्र उतना ही बड़ा होगा (यानी, चिपचिपी ताकतों पर काबू पाने का काम)। दूसरी ओर, ज्वारीय मात्रा (टीवी) जितनी बड़ी होगी, ट्रैपेज़ॉइड ओएडीवीजीओ का क्षेत्र उतना बड़ा होगा (यानी, लोचदार बलों पर काबू पाने का काम)।
कम फेफड़ों के अनुपालन (न्यूमोस्क्लेरोसिस, वातस्फीति, आदि) वाले मरीज़ अधिक बार सांस लेते हैं और उथली सांस लेते हैं; और वायुमार्ग में रुकावट के साथ, सांस धीमी हो जाती है। दोनों ही मामलों में, इससे आवश्यक कार्य की मात्रा को कम करने में मदद मिलती है।
भारी शारीरिक श्रम करते समय, खेल खेलते समय, विशेष रूप से चक्रीय खेल (रोइंग, तैराकी, क्रॉस-कंट्री स्कीइंग, स्टेयर रनिंग इत्यादि) करते समय, आवश्यक कार्य बढ़ जाता है, और यदि एथलीट प्रतिकूल जलवायु परिस्थितियों (मध्य-पर्वत) में प्रशिक्षण लेता है तो लागत भी बढ़ जाती है। , गर्म और आर्द्र जलवायु वाले क्षेत्र, आदि)।
सामान्य कामफेफड़ों और छाती की गति पर खर्च की गई राशि को मापना मुश्किल है, हालांकि कृत्रिम फेफड़े के श्वासयंत्र में कृत्रिम वेंटिलेशन के दौरान कुछ अनुमान प्राप्त किए गए हैं। सांस लेने के लिए ऑक्सीजन की खपत को मापकर और दक्षता कारक (दक्षता) को ध्यान में रखकर इस कार्य की गणना उसी तरह की जा सकती है:
यह अनुपात लगभग 5-10% माना जाता है।
शांत साँस लेने के लिए ऑक्सीजन की खपत बेहद कम है - कुल 0 2 खपत का 5% से भी कम। स्वैच्छिक हाइपरवेंटिलेशन के साथ वे 30% तक बढ़ सकते हैं। एथलीटों में शारीरिक कार्य (प्रशिक्षण या प्रतियोगिता) के दौरान, श्वसन की मांसपेशियों द्वारा ऑक्सीजन का अवशोषण बढ़ जाता है और इस प्रकार श्वसन की मांसपेशियां शारीरिक कार्य (भार) के प्रदर्शन में सीमित कारक होती हैं।
जहाँ एक वी- मात्रा में परिवर्तन, और एआर- दबाव में परिवर्तन.
फेफड़े और छाती की दीवार के समग्र अनुपालन को फेफड़े में गैस की ज्ञात मात्रा को बनाए रखने के लिए आवश्यक इंट्राफुफ्फुसीय दबाव को व्यक्त करने वाला एक ग्राफ बनाकर निर्धारित किया जा सकता है। यह प्रयोगात्मक रूप से फेफड़ों को एक निश्चित मात्रा में भरकर, सभी श्वसन मांसपेशियों को आराम देकर और मुंह में दबाव को मापकर (नाक बंद करके) किया जाता है। फेफड़े का अनुपालन अंतःस्रावी दबाव के बराबर है और इसे उसी तरह निर्धारित किया जा सकता है (चित्र 17.24)।
यह स्थापित किया गया है कि कुल लोचदार प्रतिरोध का 3/4 से 7/8 तक एल्वियोली की आंतरिक सतह को अस्तर करने वाली तरल फिल्म के सतह तनाव द्वारा बनाया जाता है, और बाकी ऊतक के लोचदार गुणों द्वारा बनाया जाता है। सतह का तनाव जितना अधिक होगा, उसके प्रतिरोध पर काबू पाने के लिए उतनी ही अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होगी। पृष्ठसक्रियकारक द्वारा पृष्ठ तनाव कम हो जाता है। ऐसा माना जाता है कि सर्फेक्टेंट फुफ्फुसीय एल्वियोली को स्थिर करता है ताकि जब आप सांस छोड़ें तो वे ढहें नहीं।
यह दिखाया गया है कि वायु प्रवाह का प्रतिरोध मुख्य रूप से मध्यम आकार की ब्रांकाई में निर्मित होता है (चित्र 17.25)। पॉइज़ुइल समीकरण के आधार पर, कोई यह उम्मीद कर सकता है कि वह स्थान
सबसे छोटे ब्रोन्किओल्स में सबसे अधिक प्रतिरोध होगा, लेकिन वास्तव में ऐसा नहीं है। 2 मिमी से कम व्यास वाले वायु पथ मापे गए वायुप्रवाह प्रतिरोध का 20% से कम बनाते हैं। छोटे वायु मार्गों की प्रचुरता वायु प्रवाह के लिए एक बड़ा कुल क्रॉस-सेक्शन बनाती है। बहुत छोटे फेफड़ों के आयतन के लिए, "बंद वायुमार्ग" की घटना का वर्णन किया गया है, यानी, छोटे ब्रोन्किओल्स का प्रतिवर्ती पतन। ऐसी परिस्थितियों में, खोलने के लिए साँस लेते समय एक निश्चित मात्रा में ऊर्जा खर्च होती है
अकुशल ऊतकों के प्रतिरोध के विरुद्ध छाती और फेफड़ों को हिलाने का कार्य भी समय पर निर्भर करता है। वयस्क पुरुषों में, सांस लेने के दौरान यह कुल ऊर्जा व्यय का लगभग 20% होता है।
छाती की गति सहित फेफड़ों में हवा को अंदर और बाहर ले जाने के लिए आवश्यक कुल कार्य की गणना दबाव-मात्रा ग्राफ (चित्र 17.26) से की जा सकती है:
इस कार्य में लोचदार बलों (चित्र 17.26 देखें) और बेलोचदार बलों (चित्र 17.26 देखें) के विरुद्ध कार्य शामिल है। किसी दिए गए मिनट के आयतन के लिए, कार्य की तीव्रता होती है
जिसमें लोचदार और समय-निर्भर बेलोचदार घटकों का योग न्यूनतम है (चित्र 17.27)। सामान्य साँस लेने के दौरान, फेफड़ों में हवा के अंदर और बाहर जाने के लिए कुल ऑक्सीजन खपत का 5% से कम की आवश्यकता होती है (चित्र 17.28)।
जे.एम. पेटिट एट अल. (1962) मनुष्यों में दक्षता और श्वसन दर के बीच संबंध स्थापित किया। लेखकों ने डायाफ्राम और रेक्टस एब्डोमिनिस के ईएमजी को रिकॉर्ड किया और निष्कर्ष निकाला कि धीमी और गहरी सांस लेने के साथ, प्रतिपक्षी मांसपेशियों का असंयम होता है, और तेजी से सांस लेने के साथ, उनका कामकाज अधिक समन्वित होता है। यह वह कारक है जो श्वास बढ़ने के साथ-साथ कार्यक्षमता में वृद्धि की व्याख्या करता है।
ए.वी. ओटिस (1950) ने निम्नलिखित समीकरण का उपयोग करके सांस लेने की यांत्रिक शक्ति निर्धारित करने का प्रस्ताव रखा:
कहाँ डब्ल्यू - बाह्य श्वसन की यांत्रिक शक्ति (डब्ल्यू); वी - श्वास की मिनट मात्रा; को { \\ को 2 - स्थिरांक.
समीकरण का पहला भाग फेफड़ों और छाती के लोचदार प्रतिरोध और वायुमार्ग में वायु प्रवाह के लामिना प्रतिरोध पर काबू पाने के लिए आवश्यक शक्ति को दर्शाता है; दूसरा भाग श्वसन पथ में वायु प्रवाह के अशांत प्रतिरोध को दूर करने के लिए आवश्यक शक्ति है। आराम करने वाले व्यक्ति में और हल्के शारीरिक कार्य के दौरान एमओआर मान 30 एल से अधिक नहीं होने पर, बाहरी श्वसन की यांत्रिक शक्ति 0.04-0.31 डब्ल्यू है, हालांकि, 120-125 एल के एमओआर मान के साथ, यह शक्ति 6.97-8.37 तक पहुंच जाती है। मंगल
आराम की अवस्था (8-12 लीटर) के सापेक्ष एमओआर में 25 लीटर की वृद्धि के साथ, सांस लेने में ऑक्सीजन की लागत बढ़ जाती है और प्रत्येक लीटर वेंटिलेशन के लिए अतिरिक्त 1 मिलीलीटर ऑक्सीजन खर्च होती है (0 2), और वृद्धि के साथ एमओआर 50-80 एल - तदनुसार 2.0- 3.2 मिली 0 2। यदि MOD मान 100 मिली से अधिक है, तो श्वसन मांसपेशियों के काम पर 1 लीटर 0 2 से अधिक खर्च होता है। यदि एमओडी 150 लीटर से अधिक है, तो सांस लेने की ऑक्सीजन लागत लगभग 4.5 लीटर है। आर. जे. शेपर्ड (1966) का मानना है कि 120 लीटर का एमओपी स्तर एक महत्वपूर्ण सीमा है, जिसके ऊपर बाहरी श्वसन तंत्र के संचालन की ऊर्जा लागत विशेष रूप से अधिक हो जाती है।
फेफड़ों की मात्रा में परिवर्तन
साँस लेने के दौरान फेफड़े का आयतन हर जगह समान रूप से नहीं बदलता है। इसके तीन मुख्य कारण हैं. सबसे पहले, छाती की गुहा सभी दिशाओं में असमान रूप से बढ़ती है। दूसरे, सभी नहीं
फेफड़े के हिस्से समान रूप से विस्तार योग्य होते हैं। तीसरा, एक गुरुत्वाकर्षण प्रभाव का अस्तित्व माना जाता है, जो फेफड़े के नीचे की ओर विस्थापन में योगदान देता है (चित्र 17.29)।
सामान्य (अप्रत्याशित) श्वास के दौरान अंदर ली गई और सामान्य (अप्रत्याशित) प्रश्वास के दौरान छोड़ी गई हवा की मात्रा को कहा जाता है साँस लेने वाली हवा.पिछली अधिकतम साँस लेने के बाद अधिकतम साँस छोड़ने की मात्रा को कहा जाता है फेफड़ों की महत्वपूर्ण क्षमता (वीसी)।यह फेफड़े में हवा की पूरी मात्रा (फेफड़े की कुल मात्रा) के बराबर नहीं है क्योंकि फेफड़े पूरी तरह से नष्ट नहीं होते हैं। वायु का वह आयतन जो निद्राहीन फेफड़ों में रहता है, कहलाता है अवशिष्ट वायु.इसमें अतिरिक्त मात्रा होती है जिसे सामान्य साँस लेने के बाद अधिकतम प्रयास से अंदर लिया जा सकता है। और सामान्य श्वास छोड़ने के बाद अधिकतम प्रयास से जो वायु बाहर निकाली जाती है आरक्षित मात्रामैं साँस छोड़ता हूँ।कार्यात्मक अवशिष्ट क्षमता में निःश्वसन आरक्षित मात्रा और अवशिष्ट मात्रा शामिल होती है। यह फेफड़ों में मौजूद हवा है जिसमें सामान्य सांस लेने वाली हवा पतला होती है। नतीजतन, फेफड़ों में गैस की संरचना आमतौर पर एक सांस लेने के बाद नाटकीय रूप से नहीं बदलती है।
हवादार
फेफड़ों का वेंटिलेशन ज्वारीय मात्रा (टीवी) और श्वसन दर पर निर्भर करता है। हवा की वह मात्रा जिसे फेफड़े यथासंभव गहरी सांस लेने पर रोक सकते हैं, कहलाती है फेफड़ों की कुल क्षमता(ओईएल)।अधिकतम साँस लेने के बाद एक व्यक्ति कितनी मात्रा में साँस छोड़ सकता है फेफड़ों की महत्वपूर्ण क्षमता (वीसी)।आराम की स्थिति में किसी व्यक्ति की सांस लेने की सामान्य गहराई की विशेषता को कहा जाता है ज्वारीय मात्रा (TO)और लगभग 10% TEL या 15-18% VC है। ज्वारीय आयतन और साँसों की संख्या का गुणनफल है मिनट की मात्राश्वसन (एमओडी)।यह मान मुख्य रूप से चयापचय के स्तर, शरीर के वजन (वजन), उम्र पर निर्भर करता है और एक वयस्क में आराम की स्थिति में यह 3 से 10 लीटर तक व्यापक रूप से भिन्न हो सकता है।
चित्र में. 17.30 मानव फेफड़ों की मात्रा को योजनाबद्ध रूप से प्रस्तुत किया गया है। ऊपर, बड़ा आरेख चार प्राथमिक फेफड़ों की मात्रा और उनके अनुमानित मूल्यों को दर्शाता है। बाहरी वृत्त उस अधिकतम आयतन को इंगित करता है जिस तक फेफड़ों को खींचा जा सकता है; आंतरिक वृत्त (अवशिष्ट आयतन) फेफड़ों से सारी वायु बाहर निकल जाने के बाद (सहज श्वास के दौरान) शेष आयतन को सीमित करता है। केंद्रीय आरेख के चारों ओर छोटे चित्र हैं; उन पर छायांकित क्षेत्र चार फेफड़ों की क्षमताओं का प्रतिनिधित्व करते हैं। मृत अंतरिक्ष गैस की मात्रा को अवशिष्ट मात्रा, कार्यात्मक अवशिष्ट क्षमता और कुल फेफड़ों की क्षमता में शामिल किया जाता है, जैसा कि पारंपरिक द्वारा मापा जाता है
सामान्य परिस्थितियों में एक व्यक्ति द्वारा ली गई हवा की कुल मात्रा में से, लगभग 150 मिलीलीटर एल्वियोली में प्रवेश नहीं करता है और ऊपरी श्वसन पथ - ग्रसनी, स्वरयंत्र, श्वासनली और ब्रांकाई में तथाकथित मृत स्थान (एसडी) में वितरित किया जाता है। इसलिए, गैस विनिमय में भाग नहीं लेता है।
शारीरिक और शारीरिक मृत स्थान हैं। संरचनात्मक मृत स्थान की मात्रा की गणना सूत्र का उपयोग करके की जा सकती है:
सामान्य परिस्थितियों में, शारीरिक एमपी का मूल्य काफी स्थिर है। मैं
साँस लेने की प्रक्रिया के दौरान, साँस की सभी हवा एल्वियोली तक नहीं पहुँचती है और गैस विनिमय में भाग नहीं लेती है; इसलिए, एक और अवधारणा - मिनट एल्वोलर वेंटिलेशन (एमएवी) पेश करने की आवश्यकता है। एक वयस्क में, MAV औसत 2.5-5 l/मिनट है। श्वसन की सूक्ष्म मात्रा (एमवीआर) और सूक्ष्म वायुकोशीय वेंटिलेशन के बीच संबंध को सूत्रों द्वारा व्यक्त किया जा सकता है:
चूंकि एमएबी गैस विनिमय निर्धारित करता है, एमएपी में इसकी हिस्सेदारी में कमी से गैस विनिमय में गिरावट आएगी और इसके विपरीत। उसी एमओआर पर, श्वसन दर (आरआर) में वृद्धि से एमएवी में कमी आती है और परिणामस्वरूप, गैस विनिमय में गिरावट आती है। चित्र में. 17.31 से पता चलता है कि एक ही एमओआर (8000 मिली) विभिन्न श्वसन आवृत्तियों पर (और, निश्चित रूप से, अलग-अलग डीओ पर) प्राप्त किया जा सकता है। लेकिन अगर सामान्य आरआर और सामान्य डीओ के साथ एमएवी में वायुकोशीय वेंटिलेशन का हिस्सा काफी अधिक है और 5600 मिलीलीटर (चित्र 17.31, बी देखें) की मात्रा है, तो टैचीपनिया के साथ एमएवी घटकर 3200 मिलीलीटर हो जाता है, और मात्रा का हिस्सा नहीं होता है गैस विनिमय वृद्धि में शामिल (17.31, ए देखें)। इससे गैस विनिमय में गिरावट और सांस लेने की लागत में वृद्धि होती है।
स्वस्थ और बीमार जीवों के फेफड़ों के पर्याप्त सहज वेंटिलेशन का एक महत्वपूर्ण तत्व समकालिक गतिविधि है
वेंटिलेशन-छिड़काव संबंध। फुफ्फुसीय रक्त प्रवाह
फेफड़ों में गैस विनिमय की दक्षता इस बात पर निर्भर करती है कि साँस की हवा की मात्रा एल्वियोली में कैसे वितरित होती है और फुफ्फुसीय वाहिकाओं में रक्त का प्रवाह कैसे होता है। आदर्श रूप से, प्रति मिनट फुफ्फुसीय वाहिकाओं के माध्यम से बहने वाले प्रत्येक मीटर रक्त के लिए 0.8 लीटर वायुकोशीय हवा होनी चाहिए, यानी, तथाकथित वेंटिलेशन-छिड़काव गुणांक 0.8 है (चित्र 17.33)।
यदि हम एक स्वस्थ व्यक्ति के गैस विनिमय का विश्लेषण करें तो लगभग सभी मामलों में फेफड़ों में हवा का कम या ज्यादा असमान वितरण मिलेगा। आराम कर रहे एक स्वस्थ व्यक्ति में, सभी एल्वियोली सांस लेने में शामिल नहीं होती हैं, और सभी फुफ्फुसीय केशिकाएं रक्त परिसंचरण में शामिल नहीं होती हैं। हालाँकि, बढ़ते एमओयू के साथ फेफड़ों में वायु वितरण की एकरूपता बढ़ जाती है, उदाहरण के लिए, शारीरिक गतिविधि के दौरान।
फुफ्फुसीय वाहिकाओं में रक्त प्रवाह के असमान वितरण से भी वेंटिलेशन-छिड़काव संबंधों में व्यवधान होता है। यहां तक कि एक स्वस्थ व्यक्ति में भी रक्त प्रवाह और वेंटिलेशन का लगभग एक समान वितरण नहीं होता है। शरीर की स्थिति में परिवर्तन के साथ, गुरुत्वाकर्षण के कारण रक्त प्रवाह के वितरण में परिवर्तन होता है।
गतिहीन रोगियों में (विशेष रूप से एक ही स्थिति में लंबे समय तक रहने वाले रोगियों में, आदि) फेफड़ों के निचले पिछले हिस्सों में नम, तथाकथित कंजेस्टिव घरघराहट (ऊपरी हिस्सों में उनकी अनुपस्थिति में) की घटना होती है। रक्त प्रवाह और वेंटिलेशन के असमान वितरण के साथ सटीक रूप से जुड़ा हुआ है। तथ्य यह है कि धमनी रक्त संतृप्ति 0 2 कभी 100% तक नहीं पहुंचती है और सामान्य रूप से 96% होती है, जिसके परिणामस्वरूप असमान वेंटिलेशन और रक्त प्रवाह द्वारा समझाया जाता है
इस प्रकार, आम तौर पर, प्रत्येक फेफड़े का वेंटिलेशन-छिड़काव संबंध व्यक्तिगत रूप से स्वायत्त तंत्र द्वारा बनाए रखा जाता है, जो कई बाहरी और आंतरिक कारणों पर निर्भर करता है।
श्वास नियमन
यह ज्ञात है कि फेफड़ों का मुख्य कार्य हवा और रक्त के बीच ऑक्सीजन (0 2) और कार्बन डाइऑक्साइड (सीओ 2) का आदान-प्रदान करना है, यानी सामान्य स्तर बनाए रखना है। पी क्यू और आर साथ धमनी रक्त में.
धमनी रक्त में सीओ 2 (एच +) और 0 2 के स्तर को आमतौर पर फुफ्फुसीय वेंटिलेशन के माध्यम से संकीर्ण सीमा के भीतर नियंत्रित किया जाता है।
शरीर में ऑक्सीजन के अवशोषण (0 2) और उससे कार्बन डाइऑक्साइड (सीओ 2) के निकलने में व्यापक परिवर्तनशीलता के बावजूद, आर 0 और आर साथ धमनी रक्त में सामान्यतः काफी स्थिर रहते हैं। यह अद्भुत विनियमन फुफ्फुसीय वेंटिलेशन के अच्छे नियंत्रण के माध्यम से प्राप्त किया जाता है।
केंद्रीय तंत्रिका तंत्र में विशेष क्षेत्र होते हैं जो श्वसन मांसपेशियों की प्रत्येक वेंटिलेटरी शक्ति के निर्माण में शामिल होते हैं, और श्वसन प्रणाली की समग्र गतिविधि को भी नियंत्रित करते हैं। केंद्रीय तंत्रिका तंत्र की भागीदारी में दो कार्यात्मक रूप से अलग-अलग तत्व होते हैं: 1) स्वचालित श्वास, मुख्य रूप से मस्तिष्क स्टेम की संरचनाओं से जुड़ी होती है, और 2) स्वैच्छिक श्वास, मस्तिष्क के उच्च स्तर की संरचनाओं से जुड़ी होती है, मुख्य रूप से मस्तिष्क के साथ। कोर्टेक्स.
यह पाया गया कि केंद्रीय तंत्रिका तंत्र का सबसे ऊंचा हिस्सा, सेरेब्रल कॉर्टेक्स, सांस लेने की गहराई और आवृत्ति को प्रभावित करता है। जब सेरेब्रल कॉर्टेक्स के विशिष्ट क्षेत्रों को उत्तेजित किया जाता है, तो श्वास या तो बढ़ जाती है या कम हो जाती है। ये क्षेत्र स्वैच्छिक नियंत्रण में हैं और जब हम खाते हैं या बात करते हैं तो स्वयं प्रकट होते हैं।
श्वसन विनियमन प्रणाली (चित्र 17.34) में तीन मुख्य तत्व शामिल हैं:
रिसेप्टर्स जो सूचना प्राप्त करते हैं और इसे संचारित करते हैं
मस्तिष्क में स्थित केंद्रीय नियामक. यहां सूचना संसाधित की जाती है और यहीं से कमांड भेजे जाते हैं
3) प्रभावकारक (श्वसन मांसपेशियां) जो सीधे फेफड़ों का वेंटिलेशन करती हैं।
इसके अलावा, कई मैकेनोरिसेप्टर भी होते हैं, जिनकी उत्तेजना सांस लेने की प्रकृति को प्रभावित करती है। इनमें दबाव रिसेप्टर्स भी शामिल हैं। जब वे उत्तेजित होते हैं, तो प्रतिक्रियाएं होती हैं जो अस्थायी एपनिया से लेकर सांस लेने में उल्लेखनीय वृद्धि तक होती हैं। जोड़ों को हिलाने और अंगों की मांसपेशियों को खींचने से सांस लेने की दर और ज्वारीय मात्रा दोनों बढ़ जाती है। दर्द का असर सांस लेने पर भी पड़ता है।
व्यायाम के प्रति फेफड़ों की प्रतिक्रिया
जब तक अंतःस्रावी दबाव वायुमंडलीय दबाव से नीचे रहता है, तब तक फेफड़ों का आकार छाती गुहा के आकार के अनुरूप होता है। छाती की दीवार और डायाफ्राम के कुछ हिस्सों की गति के साथ श्वसन की मांसपेशियों के संकुचन के परिणामस्वरूप फेफड़ों की गति होती है।
शारीरिक गतिविधि के दौरान वेंटिलेशन और फुफ्फुसीय रक्त प्रवाह, 0 2 और सीओ 2 का परिवहन और प्रसार क्षमता कई गुना बढ़ सकती है।
शारीरिक गतिविधि के दौरान फेफड़ों का वेंटिलेशन तेजी से बढ़ता है और गहन शारीरिक कार्य के दौरान यह बहुत मजबूत हो सकता है। स्वस्थ्य नवयुवकों में इसका सेवन सबसे अधिक होता है
ऑक्सीजन (एमआईसी) कभी-कभी 4 एल/मिनट तक पहुंच जाती है, और फुफ्फुसीय वेंटिलेशन - 120 एल/मिनट, यानी आराम स्तर से 15 गुना अधिक। बढ़ा हुआ वेंटिलेशन 0 2 की खपत और CO 2 रिलीज में वृद्धि से निकटता से संबंधित है। दिलचस्प बात यह है कि शारीरिक गतिविधि के दौरान इस वृद्धि के कारण अभी भी काफी हद तक अस्पष्ट हैं (जे.बी. वेस्ट, 1988)।
भार के अंतर्गत आर साथ धमनी रक्त में वृद्धि नहीं होती; इसके विपरीत, भारी शारीरिक श्रम के साथ यह आमतौर पर थोड़ा कम हो जाता है। मध्यम व्यायाम के साथ, धमनी रक्त का पीएच लगभग स्थिर रहता है, और भारी शारीरिक कार्य के साथ एनारोबिक ग्लाइकोलाइसिस की प्रक्रिया में लैक्टिक एसिड (लैक्टेट) की रिहाई के कारण यह कम हो जाता है। यह स्पष्ट है कि इनमें से किसी भी कारक के कारण हल्की या मध्यम शारीरिक गतिविधि के दौरान वेंटिलेशन में तेज वृद्धि नहीं होनी चाहिए।
शोध से पता चलता है कि यदि आप अपने अंगों की निष्क्रिय गति करते हैं, तो फेफड़ों का वेंटिलेशन बढ़ जाता है। ऐसा प्रतीत होता है कि यह जोड़ों या मांसपेशियों में स्थित रिसेप्टर्स की प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया के कारण होता है।
यह माना जाता है कि व्यायाम के दौरान वेंटिलेशन में वृद्धि आंशिक रूप से शरीर के तापमान में वृद्धि और मस्तिष्क के मोटर कॉर्टेक्स से आने वाले आवेगों के कारण हो सकती है।
शोध से पता चलता है कि मध्य-पर्वत और गर्म और आर्द्र जलवायु में प्रशिक्षण (और विशेष रूप से प्रतियोगिताओं) से एथलीट के शरीर में बाहरी कारकों के प्रति तीव्र प्रतिक्रिया होती है।