Układ oddechowy Apparatus respiratorius Systema respiratorium Respiratory system Respiratory organs

Podstawowe funkcje układu oddechowego Utrzymywanie stałości środowiska wewnętrznego przez dostarczanie O 2 i wydalanie CO 2 Regulacja równowagi kwasowo-zasadowej Ochrona przed wdychanymi ciałami stałymi i bakteriami Zapobieganie przedostawaniu się do krąŝenia duŝego skrzeplin powstałych w układzie Ŝylnym Ogrzewanie, nawilŝanie i oczyszczanie wdychanego powietrza W drogach oddechowych znajduje się narząd powonienia, odbierający wraŝenia węchowe dochodzące z wdychanym powietrzem Udział w fonacji (komora rezonacyjna) Produkcja hormonów polipeptydowych przez komórki nabłonka dróg oddechowych

Podział układu oddechowego Część przewodząca, czyli drogi oddechowe: Nos, jama nosowa i zatoki przynosowe Część oddechowa, czyli właściwy miąŝsz płucny: Gardło Oskrzelka oddechowe Krtań Przewodziki pęcherzykowe Oskrzela (zewnątrz i wewnątrz płucne) Pęcherzyki płucne Oskrzelka

Podział układu oddechowego

Górne drogi oddechowe Powietrze atmosferyczne przechodzi początkowo przez górne drogi oddechowe. Przez nozdrza przednie nosa zewnętrznego, dostaje się do jamy nosowej (nosa wewnętrznego), a z niej przez nozdrza tylne do jamy gardła. Nos spełnia cztery zasadnicze czynności: oddechową, obronną, węchową i jest rezonatorem głosu łącznie z zatokami przynosowymi. Powietrze przechodzące przez nos ulega oczyszczeniu, ogrzaniu i nawilŝeniu Rusztowanie nosa zewnętrznego tworzy szkielet kostno-chrzęstny utworzony z parzystych kości nosowych, wyrostków nosowych kości czołowej i wyrostków czołowych kości szczękowych, chrząstek bocznych oraz chrząstek skrzydłowych większych i mniejszych. Jama nosowa podzielona jest na dwie symetryczne połowy przez przegrodę nosa o budowie chrzęstno-kostnej. W jamie nosa wyróŝnia się przedsionek nosa - wyścielony skórą - i właściwą jamę nosa - wyścieloną błoną śluzową w większości typu oddechowego. Na bocznych ścianach jamy nosa znajdują się trzy małŝowiny nosowe, pod którymi umieszczone są ujścia zatok przynosowych i kanału nosowo- łzowego. Na bocznych ścianach nosa, ponad małŝowiną nosową środkową i na przeciwległej powierzchni przegrody nosa, znajduje się błona śluzowa typu węchowego. Dolne drogi oddechowe Z gardła powietrze dostaje się do dolnych dróg oddechowych, do których zalicza się: krtań, tchawicę, oskrzela, oskrzeliki płuca, czyli właściwe narządy wymiany gazowej.

Nos i jamy zatok przynosowych nawilŝają i podgrzewają powietrze dla płuc: Powietrze wdychane przez nos ogrzewa się i nawilŝa, stając się parą nasyconą o temperaturze ciała. O ile oddychanie przez usta nie jest w stanie wysycić powietrza wodą więcej niŝ do 70% wilgotności względnej, to oddychanie nosem zbliŝa ten wskaźnik do poŝądanej dla pęcherzyków płucnych wartości 95%. Powietrze w jamie nosowej poddawane jest ponadto procesowi oczyszczania. Wszystkie te zadania są moŝliwe do realizacji tylko w przypadku zdrowego nosa, jam nosa i zatok przynosowych. Nos w ciągu doby musi nawilŝyć około 10 tys. litrów powietrza do wilgotności 95%. UmoŜliwia to odpowiednia budowa anatomiczna struktur nosa oraz transport śluzówkowo-rzęskowy i cykl nosowy.

Sinus paranasales Zatoki przynosowe to wypełnione powietrzem przestrzenie, rozmieszczone symetrycznie wokół nosa. Zatoki przynosowe są parzyste, czyli podwójne i składają się dwóch zatok czołowych, dwóch szczękowych, błędnika sitowego (komórki sitowe) i dwóch zatok klinowych. Zatoki przynosowe stanowią przedłuŝenie jam nosa. Największe objętościowo są zatoki szczękowe, znajdujące się po obu stronach nosa. Ich pojemność wynosi około 15 ml. Ścianę górną zatoki szczękowej stanowi dno oczodołu, ściana przednio - dolna graniczy z zębami górnymi. Uchodzą do przewodu nosowego środkowego. Zatoki czołowe zlokalizowane są mniej więcej nad oczami, zaś pozostałe są głębiej za nasadą nosa i równieŝ uchodzą do przewodu nosowego środkowego

Zatoki przynosowe to puste jamiste przestrzenie, które sprawiają, Ŝe konstrukcja czaszki jest lekka i odporna na urazy i dobrze chroni mózg. Zatoki przynosowe wytwarzają rezonans dźwiękowy, który moduluje i wzmacnia dźwięki głosowe, podobnie rezonując jak np. wnętrze skrzypiec wobec strun. W drogach oddechowych zatoki przynosowe, a konkretnie ich jamy powietrzne, wspomagają wymianę cieplną pomiędzy zazwyczaj chłodniejszym powietrzem a krwią. Dzięki temu zatoki przynosowe, wraz z jamą nosową chłodzą mózgowie, które w ten sposób oddaje swój duŝy nadmiar ciepła. Mózgowie wytwarza około 15% ciepła wytwarzanego przez organizm. WaŜną rolą w tej wymianie cieplnej jest podgrzanie zimnego powietrza, wdychanego do oskrzeli i pęcherzyków płucnych, do odpowiedniej temperatury.

Gardło (pharynx) jest przestrzenią ciągnącą się od góry od podstawy czaszki, na dole dochodzi do krtani i przechodzi dalej w przełyk. W gardle wyróŝniamy: Piętro górne tj. część nosową gardła, która znajduje się z tyłu jamy nosowej od trzonu kości klinowej do poziomu podniebienia miękkiego; w niej znajduje się ujście gardłowe trąbki słuchowej (Eustachiusza) łączącej gardło z uchem środkowym. Piętro środkowe tj. część ustną gardła, od podniebienia miękkiego do nasady języka. Piętro dolne tj. część krtaniową, która kończy się wejściem do krtani, a jej najniŝszym punktem jest zachyłek gruszkowaty. Tylna ściana gardła przylega do kręgosłupa. Ściany gardła składają się z warstwy śluzowej, włóknistej i mięśniowej. Tę ostatnią tworzą mięśnie zwieracze i dźwigacze gardła. W obrębie błony śluzowej gardła znajdują się skupienia tkanki limfatycznej: - na stropie części nosowej u dzieci migdałek gardłowy, - w części ustnej na ścianach bocznych migdałki podniebienne i migdałek językowy w części krtaniowej. Te skupiska tkanki limfatycznej tworzą pierwszą linię obrony immunologicznej ustroju, drugą linią są węzły chłonne szyi. Czynności gardła Gardło jest częścią drogi oddechowej (nos, gardło, tchawica) i pokarmowej (jama ustna, gardło, i przełyk), spełnia rolę obronną i jest obok krtani narządem mowy.

Pharynx

Krtań (larynx) będąca górnym odcinkiem drogi oddechowej, od góry łączy się z gardłem, a ku dołowi przechodzi w tchawicę. Krtań poza tym, Ŝe jest odcinkiem drogi oddechowej, jest narządem głosu. Czynność głosowa jest wynikiem drgania więzadeł głosowych zwanych fałdami głosowymi. Wysokość głosu zaleŝy od długości fałdów głosowych, ich napięcia, częstości drgań i ciśnienia wydechowego powietrza. Barwa głosu uzaleŝniona jest od budowy gardła, jamy nosowej i częściowo zatok przynosowych. Trzy chrząstki nieparzyste (tarczowata, pierścieniowata i nagłośniowa) i trzy parzyste (nalewkowate, róŝkowate i klinowate) tworzą rusztowanie krtani. Nieparzysta chrząstka tarczowata tworzy na szyi charakterystyczną wyniosłość zwaną "jabłkiem Adama". Chrząstki krtani połączone są z kością gnykową, tchawicą i między sobą więzadłami. Część jednego z więzadeł łącząca chrząstkę tarczowatą z pierścieniową tworzy więzadła głosowe, które ograniczają szparę głośni. Mięśnie wewnętrzne krtani rozszerzają i zwęŝają szparę. Krtań jako całość pokryta jest błoną śluzową typu oddechowego. Do celów klinicznych krtań dzieli się na trzy piętra: piętro górne tzw. przedsionek krtani ograniczony od przodu wolnym brzegiem nagłośni, bocznie przez fałdy nalewkowo-nagłośniowe nagłośniowe i od tyłu przez nalewki (chrząstki nalewkowate), ku dołowi dochodzi do poziomu fałdów przedsionkowych, piętro środkowe to szpara głośni ograniczona przez fałdy przedsionkowe od góry i fałdy głosowe od dołu, piętro dolne to okolica poniŝej fałdów głosowych zwana okolicą podgłośniową.

Krtań ku dołowi przechodzi w tchawicę,, która jest narządem stanowiącym część układu oddechowego. Tchawica (trachea) ma kształt rury o znacznym stopniu elastyczności, która zaczyna się jako przedłuŝenie krtani i przebiega w dół, nieco ku tyłowi w obrębie szyi i na wysokości czwartego lub piątego kręgu piersiowego rozdziela się na dwa oskrzela główne. Długość tchawicy wynosi 10-12 cm, o średnicy światła od 1,5 do 2,5 cm. Część górna tchawicy leŝy w obrębie szyi, część dolna w śródpiersiu tylnym (z tyłu tuŝ za tchawicą na całej jej długości znajduje się przełyk). Przednia powierzchnia tchawicy jest zaokrąglona. Cała ściana tchawicy składa się z 16-20 pierścieni chrząstkowych, połączonych tkanką elastyczną. Chrząstki mają kształt podkowy i nadają tchawicy charakterystyczny półkolisty kształt. Tylna ściana tchawicy utworzona jest przez błonę łącznotkankową, która nadaje jej pewną elastyczność, a ponadto zawiera mięśnie gładkie, których skurcz moŝe zmienić przekrój tchawicy. Wewnętrzną powierzchnię dróg oddechowych tworzy błona śluzowa zawierająca liczne gruczoły (surowicze i śluzowe). Jest ona pokryta nabłonkiem oddechowym migawkowym. Zewnętrzną powłokę tchawicy tworzy błona włóknista, zawierająca 16-20 podkowiastych chrząstek. Chrząstki te otwarte są ku tyłowi ciała, co powoduje, Ŝe w tej części tchawicy (ścianie błoniastej) znajduje się tylko mięśniówka gładka.

U dołu tchawica rozdwaja się na dwa oskrzela główne, prawe i lewe, doprowadzające powietrze do płuca prawego i lewego. Oskrzela główne zbudowane są jak tchawica. Oskrzela (bronchi) Oskrzela główne rozgałęziają się wewnątrz płuca na coraz mniejsze gałęzie, tworząc tzw. drzewo oskrzelowe. Oskrzela główne dzielą się na oskrzela płatowe, prawe na 3 (górne, środkowe i dolne), lewe na 2 (górne i dolne). Oskrzela płatowe dzielą się na oskrzela segmentowe. Następne wielokrotne podziały na coraz mniejsze gałęzie doprowadzają do powstania najmniejszych oskrzeli, z których ostatecznie tworzą się oskrzeliki o średnicy światła 0,5-1 mm. Pozostałe z ostatniego podziału oskrzeliki noszą nazwę oskrzelików oddechowych, zwanych teŝ oskrzelikami pęcherzykowymi, poniewaŝ w ich ścianie występują juŝ pęcherzyki płucne.

Człowiek ma dwa płuca: prawe i lewe, zawieszone w odpowiednich jamach opłucnej klatki piersiowej. Płuco zbudowane jest z oskrzeli, oskrzelików, pęcherzyków płucnych, tkanki śródmiąŝszowej oraz pokrywającej je opłucnej płucnej. Płuca (pulmones) W kaŝdym płucu wyróŝniamy: - podstawę płuca (basis pulmonis) - szczyt płuca (apex) - wypukłą powierzchnię Ŝebrową (facies costalis) - wklęsłą śródpiersiową (facies mediastinalis) brzegi - przedni ostry (margo anterior seu acutus) - tylny tępy (margo posterior seu obtusus) - dolny (margo inferior) szczeliny międzypłatowe (fissurae interlobares) oddzielające od siebie poszczególne płaty płuca. płaty - w płucu lewym mamy płaty: - górny (lobus superior) i - dolny (lobus inferior), oddzielone od siebie szczeliną między płatową skośną (fissura obliqua). - w płucu prawym mamy płaty: - górny, - środkowy (lobus medius) ) i - dolny. Górny jest oddzielony od środkowego szczeliną poziomą (fissura horizontalis), a płat górny i środkowy od dolnego są oddzielone szczeliną skośną. - odpowiednikiem płata środkowego jest w płucu lewym języczek płuca (lingua pulmonis), który naleŝy do płata górnego. W obrębie płatów wyodrębnić moŝna jeszcze mniejsze części miąŝszu płucnego: - segmenty oskrzelowo-płucne dzielące się na: - podsegmenty, te na liczne małe części zwane - zrazikami i następnie na najmniejsze części miąŝszu płucnego: - grona.

Płuca (pulmones) Na powierzchni śródpiersiowej płuc, w połowie odległości między podstawą (basis pulmonis) a szczytem (apex) płuca, leŝy: wnęka płuca (hilus pulmonis), w której leŝą twory wchodzące i wychodzące z płuc czyli tzw.: - korzeń płuca (radix pulmonis) o kształcie drzewa, który budują wchodzące do płuca: - tętnice płucne (aa. pulmonalis) - oskrzele główne (bronchus principalis) - tętnice oskrzelowe (aa. bronchiales) - sploty płucne przedni i tylny (plexus pulmonalis) oraz wychodzące z płuca: - Ŝyły płucne (venae pulmonales) - Ŝyły oskrzelowe (venae bronchiales) - naczynia chłonne (vasa lymphatica) Wnęka płuca ma kształt odwróconej kropli o wymiarach: - długość ~ 5 cm, - szerokość ~ 4 cm, - głębokość ~ 2 cm)

Pęcherzyki płucne Alveoli pulmonis W płucach mamy ich około 300 mln Otoczone są siecią naczyń włosowatych Powierzchnia pęcherzyków to ok. 80m 2 Pęcherzyki wyścielone są nabłonkiem składającym się z 3 typów pneumocytów. Pneumocyty typu II wytwarzają surfaktant zmniejszający napięcie powierzchniowe pęcherzyków płucnych. Pęcherzyki płucne mają ścianę zbudowaną z płaskich komórek nabłonkowych noszących nazwę nabłonka oddechowego oraz komórek ziarnistych, produkujących i wydzielających tzw. czynnik powierzchniowy pęcherzyka płucnego (surfaktant), który w postaci cienkiej błonki pokrywa warstwę płynu surowiczego wyściełającego wnętrze pęcherzyków płucnych. Surfaktant jest specyficznym rodzajem detergentu, ułatwiającym proces rozpręŝania pęcherzyków płucnych podczas wdechu. Od zewnątrz ściana pęcherzyków jest opleciona gęstą siecią naczyń krwionośnych włosowatych (włośniczek płucnych). Pomiędzy powietrzem w pęcherzyku a krwią włośniczki istnieje błonka - błona pęcherzykowo- włośniczkowa. Przez nią odbywa się wymiana gazów, czyli dyfuzja (tlenu, dwutlenku węgla) pomiędzy powietrzem pęcherzyków a krwią włośniczek płucnych.

Wymiana gazowa/oddychanie zewnętrzne Całkowite spalanie glukozy w organizmie naleŝycie zaopatrzonym w tlen jest znacznie bardziej wydajne energetycznie niŝ rozkład jej w warunkach beztlenowych. Dostarczenie tlenu do wszystkich komórek ciała jest zatem niezbędne, aby potencjalna energia związków organicznych pochodzących z pokarmu została, z moŝliwie największą wydajnością, zuŝyta we wszystkich procesach Ŝyciowych organizmu. Zadanie to spełnia układ oddechowy,, wspomagany przez układ krąŝenia. Procesy związane z pobieraniem O 2 ze środowiska i przekazywaniem go do komórek, z jednoczesnym odbieraniem powstającego w nich CO 2 i usuwaniem go na zewnątrz, noszą nazwę wymiany gazowej lub oddychania zewnętrznego. Miejscem wymiany gazowej są powierzchnie oddechowe, które charakteryzują się: - kontaktem ze środowiskiem zewnętrznym, - przepuszczalnością dla gazów oddechowych (O 2 i CO 2 ), dzięki cienkościennemu nabłonkowi oddechowemu, - wilgotnością, umoŝliwiającą dyfuzję gazów - obfitym unaczynieniem, sprawiającym Ŝe O 2, który dzięki dyfuzji przenika do krwi, jest przenoszony przez erytrocyty do najbardziej odległych komórek ciała. Wymiana gazowa zewnętrzna odbywa się w płucach między pęcherzykami płucnymi a naczyniami krwionośnymi. Polega ona na przenoszeniu tlenu z pęcherzyków płucnych do krwi. Wymiana gazowa wewnętrzna odbywa się w tkankach między naczyniami krwionośnymi a komórkami. Polega ona na przenoszeniu tlenu z krwi do komórek. Do skutecznej dyfuzji gazów przez powierzchnie oddechowe, niezbędne jest stałe odświeŝanie powietrza, kontaktującego się z nabłonkiem oddechowym. OdświeŜanie takie zapewnia wentylacja.

Mechanika oddychania