Układem oddechowym nazywamy zespół narządów służących wymianie gazowej, między organizmem a środowiskiem. U człowieka do narządów tych zaliczamy górne i dolne drogi oddechowe oraz płuca. Do dróg oddechowych górnych należy jama nosowa, gardło i krtań. Drogi oddechowe dolne tworzą tchawica, oskrzela i oskrzeliki. Te ostatnie zakończone są pęcherzykami płucnymi. Masa pęcherzyków płucnych tworzy gąbczaste płuca. W płucach dorosłego człowieka pomieścić się może około 5 l powietrza. Tyle więc wynosi pojemność całkowita płuc. Z tej ogólnej ilości około 1 l powietrza zawsze pozostaje w płucach, nawet po najgłębszym wydechu. Jest to tzw. Powietrze zalegające. Objętość powietrza, które wchodzi do płuc przy spokojnym wdechu lub wychodzi przy spokojnym wydechu, nosi nazwę powietrza oddechowego i wynosi około 0,5 l. Gdy oddychamy spokojnie, tylko około 2/3 powietrza oddechowego wchodzi przy każdym wdechu do pęcherzyków płucnych. Reszta pozostaje w drogach oddechowych i nie bierze udziału w procesie natleniania krwi. W płucach zachodzi wymiana gazów między powietrzem wypełniającym pęcherzyki a krwią, która przepływa w oplatających je naczyniach włosowatych. Po wymianie gazów odpływa z płuc krew natleniona.
Zapotrzebowanie organizmu w tlen.
Krew transportuje tlen z płuc do tkanek. W warunkach przeciętnych organizm ludzki zużywa około 500 ml tlenu na 1 minutę. Podczas ćwiczeń lub przy ciężkiej pracy ilość ta wzrasta nawet 10-krotnie. Aby dostarczyć ustrojowi potrzebną ilość tlenu, płuca muszą przewentylować na minutę około 10 litrów powietrza. Licząc 0,5 l na każdy wdech, płuca muszą wykonać w ciągu minuty 20 oddechów. W 1 litrze osocza krwi tętniczej może rozpuścić się tylko 3 ml tlenu. Ilość taka nie mogłaby zaspokoić zapotrzebowania organizmu, nawet przy bardzo szybkim przepływie krwi przez płuca. Analiza zawartości tlenu we krwi tętniczej wykazuje, że główne wiązanie gazów we krwi zachodzi na drodze chemicznej. Składnikiem krwi, który wchodzi z gazami w związki chemiczne, jest hemoglobina. Spełnia ona we krwi rolę głównego transportera gazów między płucami a tkankami ustroju.
Powietrze jest dla zdrowia czynnikiem równie ważnym jak pokarm, toteż niezbędna jest troska o zdrowie narządów oddechowych i czyste, zdrowe powietrze do oddychania. W zamkniętej przestrzeni najczęstszą przyczyną zanieczyszczenia powietrza jest gromadzący się CO2 - produkt oddychania i spalania substancji organicznych. Ilość CO2 przekraczająca kilka procent jest dla organizmu trująca i wywołuje bóle głowy, wymioty i omdlenia. Nagromadzeniu CO2 towarzyszy proporcjonalny ubytek niezbędnego do oddychania tlenu. Troska o higieniczne warunki oddychania należy do nas wszystkich.
Układ oddechowy jest odpowiedzialny za utrzymanie stałej wymiany gazów między organizmem a środowiskiem. Oddychanie jest jedną z najważniejszych czynności organizmu i podstawowym przejawem życia. Wdychany tlen używany jest przez komórki wszystkich tkanek jako paliwo do produkcji energii, a wydychany dwutlenek węgla jest pozostałością tego procesu (jego nadmiar w organizmie jest toksyczny).
[-------]
MECHANIZM ODDYCHANIA
PRZEKRÓJ BOCZNY PRZEZ PRZEŁYK
Krtań jest narządem składającym się z 9 połączonych chrząstek. Współpracuje z przełykiem i tchawicą, jest miejscem przejścia powietrza ze środowiska zewnętrznego do płuc podczas wdychania i w odwrotnym kierunku podczas wydychania. Sklłada się z 9 połączonych chrząstek. Współpracuje z przełykiem i tchawicą, jest miejscem przejścia powietrza ze środowiska zewnętrznego do płuc podczas wdychania i w odwrotnym kierunku podczas wydychania. W jej wnętrzu znajdują się struny głosowe - jest narządem mowy.
KRTAŃ I TCHAWICA
[-------]
DRZEWO OSKRZELOWE
U dołu tchawica rozdwaja się na dwa oskrzela główne, prawe i lewe, doprowadzające powietrze do płuca prawego i lewego. Oskrzela zbudowane są podobnie jak tchawica. 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 też oskrzelikami pęcherzykowymi, ponieważ w ich ścianie występują już pęcherzyki płucne.
PŁUCA Człowiek ma dwa płuca: prawe i lewe, zawieszone w odpowiednich jamach opłucnej klatki piersiowej. Płuco zbudowane jest z oskrzeli, oskrzelików, pęcherzyków płucnych, tkanki śródmiąższowej oraz pokrywającej je opłucnej płucnej. Dwie szczeliny, skośna i pozioma, dzielą płuco prawe na 3 płaty: górny, środkowy i dolny, natomiast płuco lewe - jedna szczelina skośna, dzieli na 2 płaty: górny i dolny. W obrębie płatów wyodrębnić można jeszcze mniejsze części miąższu płucnego: segmenty oskrzelowo-płucne dzielące się na podsegmenty, te na liczne małe części zwane zrazikami i następnie na najmniejsze części miąższu płucnego - grona.
Jedynie w pęcherzykach płucnych ma miejsce proces wymiany gazów. Czynnikiem decydującym o dyfuzji jest istnienie różnicy ciśnień parcjalnych (cząstkowych) gazu po obu stronach błony pęcherzykowo -włośniczkowej, czyli dyfuzja odbywa się zgodnie z różnicą ciśnień parcjalnych (cząstkowych) gazu (zgodnie z gradientem ciśnień). Cząsteczki tlenu dyfundują (przechodzą) ze światła pęcherzyków do krwi włośniczek, ponieważ w powietrzu pęcherzykowym ciśnienie parcjalne (cząstkowe) tlenu jest większe (100 mm Hg) niż we krwi żylnej włośniczek (40 mm Hg), dopływającej od strony tętnicy płucnej. W przeciwnym kierunku, tj. z osocza krwi i krwinek czerwonych włośniczek płucnych do światła pęcherzyków przechodzą (dyfundują) cząsteczki dwutlenku węgla, ponieważ we krwi żylnej dopływającej do włośniczek płucnych ciśnienie parcjalne dwutlenku węgla jest większe (46 mm Hg) niż w powietrzu pęcherzykowym (40 mm Hg). Krew po przepłynięciu włośniczek płucnych staje się krwią bogatą w tlen (utlenowaną). Szczegółowe informacje o przepływie krwi przez płuca zostały opisane w działach: "Anatomia i fizjologia układu krążenia" i "Badania układu krążenia".
Rytmiczne ruchy oddechowe klatki piersiowej - oddechy (około 16 na min. w spoczynku) powodują wentylację płuc (przewietrzanie). Każdy oddech (czyli cykl oddechowy) składa się z wdechu (fazy wdechowej) oraz wydechu (fazy wydechowej), w czasie których do pęcherzyków płucnych jest wciągane powietrze atmosferyczne.
W czasie wdechu skurcz (praca) mięśni wdechowych: przepony, mięśni międzyżebrowych zewnętrznych, pokonuje opory, elastyczne i nieelastyczne płuc, klatki piersiowej oraz opory dróg oddechowych dla przepływającego przez nie powietrza. Pokonanie oporów powoduje przesunięcie przepony w dół oraz ruch żeber i mostka ku górze i na zewnątrz, co wywołuje wdechowe powiększenie wymiarów klatki piersiowej, a więc zwiększenie objętości jamy klatki piersiowej. Sprężyste napięcie (pociąganie) ścian klatki piersiowej działające na zewnątrz obniża ciśnienie ujemne w jamie opłucnej w stosunku do ciśnienia atmosferycznego. Obniżone ciśnienie działa na opłucną płucną (pokrywającą płuco), powodując podążanie jej za opłucną ścienną (wyścielającą wewnętrzną powierzchnię klatki piersiowej). W konsekwencji płuca ulegają rozciągnięciu, zwiększają swoją objętość, co powoduje napływ powietrza do płuc tak długo, aż ciśnienie śródpęcherzykowe zrówna się z ciśnieniem atmosferycznym (rozprężanie się płuc). Na szczycie wdechu mięśnie wdechowe rozkurczają się, przepona przesuwa się ku górze i klatka piersiowa stopniowo zmniejsza się (zapada), co doprowadza do zmniejszenia objętości klatki piersiowej. Ciśnienie ujemne w jamie opłucnej staje się mniej ujemne, sprężyste napięcie płuc (pociąganie płucne) działające do wewnątrz powoduje elastyczne zapadanie się płuc, a więc zmniejszanie objętości płuc. W pęcherzykach płucnych ciśnienie wzrasta powyżej ciśnienia atmosferycznego, co skierowuje przepływ powietrza w drogach oddechowych na zewnątrz. Spokojny wydech jest aktem biernym, natomiast w czasie nasilonego wydechu kurczą się mięśnie międzyżebrowe wewnętrzne oraz mięśnie przedniej ściany brzucha (zwiększenie ciśnienia śródbrzusznego - działanie tzw. tłoczni brzusznej), co zmienia ciśnienie w jamie opłucnej na dodatnie. W czasie swobodnego wdechu do dróg oddechowych dostaje się około 500 ml powietrza, stanowiącego objętość oddechową; z tej objętości do pęcherzyków płucnych dostaje się około 350 ml, a pozostałe 150 ml wypełnia drogi oddechowe, czyli tzw. przestrzeń martwą anatomiczną, w której nie ma wymiany gazów.
