Układ oddechowy

UKŁAD ODDECHOWY

Oddychanie to jeden z najważniejszych procesów życiowych. Bez pożywienia człowiek może żyć kilka tygodni, bez wody kilka dni natomiast bez powietrza zaledwie kilka minut. Dlatego podczas wypadku ważne jest aby sprawdzić czy dana osoba oddycha.
Istota oddychania polega zatem na dostarczeniu organizmowi energii niezbędnej do przebiegu reakcji biochemicznych. Doprowadzenie tlenu do organizmu i usunięcie z niego dwutlenku węgla umożliwiają specjalnie przystosowane do tej funkcji narządy, które łącznie określamy jako układ oddechowy.

Budowa i czynności układu oddechowego.

Układ oddechowy składa się z dróg doprowadzających powietrze: nos, gardło, krtań, tchawica, oskrzela.
Z właściwych narządów wymiany gazowej płuc oraz z narządów pomocniczych: mięśni oddechowych-przepony i mięśni międzyżebrowych. Dzięki ich działaniu możliwe jest wprowadzenie do płuc powietrza atmosferycznego.
Jednak zadania układu oddechowego nie ograniczają się tylko do wprowadzenia powietrza do płuc. W drogach oddechowych zachodzi bowiem szereg różnych zmian w transportowanym powietrzu, następuje jego oczyszczenie, nawilgocenie i ogrzanie.

Pierwszym odcinkiem dróg oddechowych jest jama nosowa. Wdychane przez człowieka powietrze atmosferyczne jest zazwyczaj zanieczyszczone pyłem, zwłaszcza w dużych miastach i okolicach silnie uprzemysłowionych. Nos spełnia więc rolę wstępnego filtru, usuwając z wydychanego powietrza szkodliwe dla zdrowia większe zanieczyszczenia pyłowe.
W czasie przepływu przez kręte przewody nosowe, powietrze styka się z na dużej przestrzeni z wilgotną błoną śluzową, pozostawiając na niej prawie połowę zanieczyszczeń. Dalsze oczyszczanie ma miejsce w innych odcinkach dróg oddechowych - w tchawicy i oskrzelach.

Gardło.

Gardło stanowi wspólny odcinek układu oddechowego i układu pokarmowego. W narządzie tym wyróżnia się część górną- nosową, środkową-ustną oraz dolną-krtaniową, w której znajduje się wejście do krtani.
Kolejnym odcinkiem dróg oddechowych, a jednocześnie narządem głosu jest krtań. Wejście do krtani jest zabezpieczone nagłośnią, która ją zamyka podczas połykania pokarmów i w ten sposób uniemożliwia dostanie się ich do dróg oddechowych. W górnej części krtani znajdują się struny głosowe dzięki skurczom specjalnych mięśni mogą one być odpowiednio napinane, zbliżać się do siebie, tworząc szczelinę.
Wydychane z płuc powietrze przechodząc przez krtań wywołuje drgania strun głosowych. W ten sposób powstają dźwięki. Wysokość tonów uzależniona jest od stopnia napięcia strun. W czasie spokojnego oddychania szczelina między strunami głosowymi jest szeroka i powietrze swobodnie może przez nie przechodzić. Powietrze, które przeszło przez nos, gardło i krtań dostaje się do tchawicy, a następnie do oskrzeli.

Tchawica.

Tchawica to sprężysty przewód, zbudowany z chrząstek o kształcie podkowiastym, połączonych ze sobą błonami.
Wnętrze tchawicy wysłane jest błona śluzową pokrytą nabłonkiem z ruchomymi rzęskami.
Rzęski te, poruszając się falistym ruchem, usuwają z tchawicy zanieczyszczenia dostające się wraz z wdychanym powietrzem. Zanieczyszczenia są wydalane wraz z niewielką ilością śluzu w czasie odruchu kaszlu.
Górny odcinek tchawicy można łatwo wyczuć w środkowej części szyi nad mostkiem, pod również wyczuwalną krtanią. Dalej tchawica przebiega wewnątrz klatki piersiowej, a następnie rozdziela się na dwa oskrzela główne. Jedno prowadzi do płuca lewego, drugie do prawego.
Oskrzela te dalej rozgałęziają się już wewnątrz płuc na coraz węższe oskrzela i oskrzeliki. Oskrzela zbudowane są również z pierścieniowatych chrząstek połączonych tkanką łączną i wysłane podobnym nabłonkiem jak tchawica.

Płuca.

Płuca stanowiące właściwy narząd wymiany gazowej, utworzone są z bardzo wielu milionów maleńkich pęcherzyków.
Łączna ich powierzchnia szacowana jest na około 90 -100 m2. Do każdego pęcherzyka dociera maleńki przewód doprowadzający powietrze. Występują dwa płuca, które znajdują się w klatce piersiowej.
Każde z nich jest podzielone szczelinami na płaty: płuco lewe – na dwa, prawe – na trzy.
Do poszczególnych płatów prowadzą oskrzela płatowe odchodzące od oskrzeli głównych. Pojedynczy płat składa się z segmentów oskrzelowo – płucnych, do których wiodą odchodzące od oskrzeli płatowych oskrzela segmentowe.
Najmniejsze z nich nie maja chrząstek i nazywają się oskrzelikami końcowymi.
Każdy z nich jest ślepo zakończony woreczkiem podzielonym na dwa oskrzeliki oddechowe, których ściany tworzą uwypuklenia zwane pęcherzykami płucnymi.
Zespół pęcherzyków znajdujących się na końcu pojedynczego oskrzelika końcowego tworzy grono. Cienkie ściany pęcherzyków płucnych zbudowane z nabłonka jednowarstwowego płaskiego otoczone są gęstą siecią naczyń włosowatych krwionośnych.
Umożliwia to sprawną wymianę gazową między pęcherzykiem a krwią.

Fizjologia układu oddechowego.
Mechanizm wentylacji płuc.

Wentylacja płuc wiąże się z ruchami oddechowymi, które obejmują wdech i wydech.
Wdech jest zawsze procesem czynnym i powoduje zwiększenie wymiarów klatki piersiowej. Następuje on w wyniku skurczu przepony oraz mięśni międzyżebrowych zewnętrznych.
Wydech spokojny stanowi akt bierny, który polega na rozkurczu mięśni wdechowych.
Natomiast podczas wydechu głębokiego skurczowi ulegają mięśnie wydechowe, to jest: mięśnie brzucha, mięśnie międzyżebrowe wewnętrzne, mięsień najszerszy grzbietu i inne.

W szczelinowatej jamie opłucnowej, znajdującej się między opłucną płucną a leżącą w stosunku do niej zewnętrznie opłucną ścienną i wypełnionej płynem surowiczym, panuje ciśnienie ujemne, czyli niższe od atmosferycznego.
Wielkość ciśnienia ujemnego w jamie opłucnowej ulega zmianie w zależności od fazy oddechu (przy spokojnym oddechu waha się od 0,3 do 0,8 kPa / kilopaskal /).
W czasie wdechu, kiedy rozszerza się opłucna i ciśnienie w jamie opłucnowej staje się bardziej ujemne, następuje rozciągnięcie płuc, które podążają za przylegającą do nich opłucną płucną.
Obniża się ciśnienie w pęcherzykach płucnych poniżej wartości ciśnienia atmosferycznego i powietrze napływa do płuc w celu wyrównania powstałej różnicy ciśnień. Podczas wydechu, gdy zmniejsza się pojemność klatki piersiowej, kurczą się włókna sprężyste zawarte w płucach, powodując zmniejszenie objętości płuc.
Ciśnienie w pęcherzykach płucnych wzrasta powyżej wartości ciśnienia atmosferycznego i powietrze jest usuwane na zewnątrz.
Tempo ruchów oddechowych podczas spoczynku wynosi około 16 razy na minutę.

Pojemność płuc.

W spokojnym wdechu i wydechu zostaje pobrane lub usunięte z płuc około 500 cm3 powietrza, co określa się mianem objętości oddechowej. Z tego do pęcherzyków płucnych dostaje się około 350 cm3; pozostałe 150 cm3 wypełnia tzw. przestrzeń martwa i nie bierze udziału w wymianie gazowej.
Dodatkową ilość powietrza, którą można jeszcze pobrać po wykonaniu spokojnego wdechu, nazywamy objętością zapasową wdechową, a wynosi ona około 2500 cm3. Największa objętość powietrza, którą można usunąć po zakończeniu spokojnego wydechu, nosi nazwę objętości zapasowej wydechowej (około 1000 cm3).
Objętość powietrza, która nie daje się usunąć z płuc po wykonaniu najgłębszego wydechu, nazywa się objętością zalegającą (około 1200 cm3),
Suma objętości oddechowej, objętości zapasowej wdechowej i objętości zapasowej wydechowej wynosi około 4000 cm3 i zwie się pojemnością życiową płuc.
Ze względu na powietrze zalegające pojemność całkowita płuc jest większa od pojemności życiowej płuc i wynosi około 5200 cm3.

Charakterystyka pojemności płuc
Wdech
Objętość
oddechowa 500 cm3

Pojemność życiowa 4000 cm3

Pojemność całkowita
płuc
5200 cm3

Objętość zapasowa
wdechowa 2500 cm3

Wydech
Objętość zapasowa
wydechowa 1000 cm3

Objętość zalegająca 1200 cm3

Regulacja wentylacji płuc.

Częstotliwość oraz głębokość oddechów reguluje ośrodek oddechowy znajdujący się w rdzeniu przedłużonym. Składa się on z ośrodka wdechu i ośrodka wydechu.
Ośrodek wdechu działa automatycznie, wysyłają serie impulsów nerwowych do mięśni wdechowych, pobudzając je do skurczów. Równocześnie wysyłana jest informacja nerwowa do ośrodka pneumotaksycznego znajdującego się w moście mózgu, który hamuje zwrotnie ośrodek wdechu na 1-2 s. Po tej krótkiej pauzie ośrodek wdechu znowu wysyła serie impulsów nerwowych. Ośrodek wydechu podczas wydechu głębokiego przesyła pobudzenie mięśni wydechowych.

Automatyzm ośrodka oddechowego polega na rytmicznym powstawaniu w nim serii impulsów nerwowych, kierowanych neuronami ruchowymi mięśni oddechowych, nawet po przerwaniu powiązania z mózgiem i rdzeniem kręgowym.
Samoistne działanie ośrodka oddechowego zależy od zmian stężenia: HCO3, tlenu i jonów wodorowych (zakwaszenie) we krwi tętniczej, które są odbierane przez chemoreceptory tętnic szyjnych i chemoreceptory aortalne, a następnie przekazywane drogą nerwową do tego ośrodka.
Niewielki wzrost stężenia CO2 i jonów wodorowych lub zmniejszenie stężenia we krwi tętniczej pobudza ośrodek wdechowy. Reaguje on także na impulsy nerwowe pochodzące z kory mózgowej i ośrodka termoregulacji w podwzgórzu.

Pęcherzyki płucne.

Pęcherzyki płucne wysłane są cienkim nabłonkiem oddechowym, który otoczony jest bardzo gęstą siatką drobnych włosowatych naczyń krwionośnych. Przez cienkie ściany pęcherzyków, tlen zawarty w powietrzu może łatwo przenikać do krwi, a dwutlenek węgla z krwi do wnętrza pęcherzyków.

Wymiana gazowa.

W czasie wdechu wprowadzane jest do płuc powietrze atmosferyczne. Zawiera ono około 78% azotu (N), około 21% tlenu (O) oraz małą ilość dwutlenku węgla (CO2) — około 0,03%. Pozostałą część stanowi para wodna i inne gazy.
Powietrze wydychane z płuc zawiera w przybliżeniu o około jedną piątą mniej tlenu - to jest 16%, natomiast wielokrotnie więcej niż powietrze wdychane dwutlenku węgla — około 4%. Powietrze wychodzące z dróg oddechowych jest prawie całkowicie wysycone parą wodną i ogrzane mniej więcej do temperatury ciała.
Natomiast nie ulega w nim zmianie zawartość azotu, którego jest dalej około 78% . Różny skład powietrza wdychanego i wydychanego dowodzi, że w procesie oddychania zachodzi wymiana gazowa. Wyróżnia się dwie jej fazy.
Pierwszą nazywa się wymianą gazową zewnętrzną.
Hemoglobina zawarta w krwinkach ma zdolność do okresowego łączenia się z tlenem lub dwutlenkiem węgla, w zależności od przewagi stężenia jednego lub drugiego gazu. W płucach, gdzie dwutlenku węgla jest mało a tlenu dużo, hemoglobina łączy się z tlenem, a pozbywa się dwutlenku węgla.( Jest to istota wymiany zewnętrzne).

Po przejściu krwi do tkanek, w których przeważa stężenie dwutlenku węgla, hemoglobina wiąże się z nim, uprzednio oddając tlen przetransportowany z płuc. Ten rodzaj wymiany gazowej, jej druga faza, nazywa się wymianą gazową wewnętrzną.
Procesy utleniania zachodzące w komórce są podstawową czynnością umożliwiającą prawidłowy przebieg wszystkich funkcji życiowych komórki. Dostarczenie do komórki tlenu umożliwia utlenianie związków organicznych.
W jego wyniku dochodzi do uwolnienia energii (chemicznej, cieplnej, elektrycznej) niezbędnej do przebiegu wszystkich procesów życiowych.

Mechanizm oddychania.

W normalnych warunkach oddychanie jest czynnością wykonywaną odruchowo, niezależnie od naszej woli, bez udziału świadomości. Funkcję regulacyjną pełni tu ośrodek oddechowy usytuowany w rdzeniu przedłużonym. Niemniej, w pewnych sytuacjach możemy świadomie wpływać na oddychanie np. wstrzymać oddech na pewien czas, oddychać szybko lub wolno, głęboko lub płytko.
Ponadto na tę funkcję organizmu mają wpływ jeszcze inne bodźce wewnętrzne, jak np. zawartość tlenu i dwutlenku węgla we krwi i innych tkankach. Niedobór tlenu czy nadmiar dwutlenku węgla stanowi bodziec dla ośrodka oddechowego do wzmożenia czynności oddechowych.
W mechanizmie oddychania można wyróżnić fazę czynną - wdech i fazę bierną - wydech.
Faza pierwsza odbywa się pod wpływem skurczu mięśni oddechowych - przepony i mięśni międzyżebrowych (zewnętrznych). W wyniku ich działania zwiększa się pojemność klatki piersiowej, następuje rozciągnięcie płuc, a więc i spadek w nich ciśnienia poniżej ciśnienia powietrza atmosferycznego. Dzięki tej różnicy ciśnień powietrze z zewnątrz może dostać się do płuc.
Wydech spowodowany jest rozkurczeniem mięśni oddechowych, co prowadzi do zmniejszenia pojemności klatki piersiowej i wypchnięcia powietrza z płuc na zewnątrz.
Zależnie od tego, jakie mięśnie oddechowe biorą głównie udział w procesie, oddychania, rozróżniamy typ oddychania brzuszny oraz piersiowy, pierwszy bardziej typowy dla mężczyzn, drugi dla kobiet.
Przy oddychaniu brzusznym, główną rolę odgrywają ruchy przepony, przy piersiowym — głównie mięśnie międzyżebrowe.
Pyły wdychane z powietrza zostają zatrzymane w drogach oddechowych, a następnie są wydalane na zewnątrz, dzięki ruchom rzęsek. Jeśli jednak zanieczyszczeń tych nagromadzi się dużo lub też do dróg oddechowych dostaną się większe ciała obce (np. przypadkowo w czasie jedzenia), dochodzi do podrażnienia śluzówki, w wyniku czego następuje kichnięcie lub kaszel.
Te nagłe, odruchowe wydechy pewnych ilości powietrza z płuc, umożliwiają wyrzucenie zanieczyszczenia z dróg oddechowych do jamy ustnej, wraz z prądem powietrza.

Higiena układu oddechowego.

W zapobieganiu chorobom układu oddechowego należy zwrócić uwagę na sprawność narządów oddychania, ich hartowanie i walkę z zanieczyszczeniami powietrza.
W procesie oddychania bardzo ważną sprawą jest zdolność klatki piersiowej do rozszerzania się tak, aby powietrze mogło dostawać się do wszystkich pęcherzyków płucnych. Zdolność tę możemy zwiększać przez systematyczne i długotrwałe ćwiczenia fizyczne.
Dobrze wysklepiona klatka piersiowa, silne i sprawne mięśnie oddechowe, dobrze rozwinięte płuca to podstawowe warunki wydolności i odporności układu oddechowego i organizmu jako całości.

Spełnienie tych warunków umożliwia uprawianie gimnastyki, turystyki, marszów, biegów, pływania, wioślarstwa.
Rekreacja czynna, a zwłaszcza sport zmusza ćwiczącego do wykonywania głębokich wdechów, wzmacnia i rozwija mięśnie oddechowe, w konsekwencji prowadząc do dobrego przewietrzania płuc i zwiększania ich pojemności.
Niewłaściwa postawa, przygarbione plecy powodują, że klatka piersiowa nie może się dobrze rozszerzać, płuca ulegają uciskowi i nie wchłaniają dostatecznej ilości powietrza. Podobnie źle wpływa na ruchy klatki piersiowej noszenie ciasnej odzieży, staników, pasków itp.
Oddychać należy głęboko, ponieważ tylko takie oddychanie zapewnia równomierne wypełnienie powietrzem pęcherzyków płucnych.
Powietrze w czasie wdechu powinno przechodzić przez nos, a nie przez usta, bowiem oddychanie przez usta sprawia, że wprowadzamy do płuc powietrze nie oczyszczone z cząstek pyłu, niedostatecznie ogrzane i zwilżone. Jednak nie zawsze jest to zupełnie możliwe, np. w czasie rozmowy.
Dlatego też należy unikać rozmów w środowisku bardzo zapylonym (np. przy zamiataniu bardzo zapylonej podłogi, w czasie marszu w tumanach kurzu itp.), na powietrzu w czasie dużych mrozów (gdy powietrze jest bardzo zimne) lub bardzo dużych upałów (gdy powietrze jest bardzo suche). W podobnych warunkach należy także unikać zbyt dużych wysiłków fizycznych, które zmuszają człowieka do wdychania powietrza ustami.

Palenie tytoniu a zdrowie.

Palenie tytoniu jest bardzo szkodliwie nie tylko na narządy oddychania, wpływa także na cały organizm.
Dym z papierosów działa drażniąco na błony śluzowe i powoduje stany zapalne dróg oddechowych.
Dlatego palacze zwykle cierpią na przewlekły nieżyt oskrzeli, który objawia się uporczywym kaszlem, połączonym z odpluwaniem plwociny.
Długo trwający nieżyt oskrzeli prowadzi z kolei do zmian w płucach. Ponadto dym z papierosów zawiera pewne związki o działaniu rakotwórczym. Zostało to potwierdzone eksperymentalnie na zwierzętach oraz udowodnione w badaniach statystycznych zdrowia ludności wielu krajów, że palący częściej umierają na raka płuc niż niepalący.
Szczególnie szkodliwym składnikiem dymu tytoniowego jest nikotyna. Mimo że znajduje się ona w tytoniu w małych ilościach, stanowi bardzo silną truciznę.
Nikotyna szczególnie silnie działa na młode komórki, będące w okresie rozwoju. Dlatego m. in. nałóg ten jest tak bardzo szkodliwy dla dzieci i młodzieży.
Skutki palenia tytoniu widoczne są zazwyczaj dopiero po wielu latach. Pojawia się wtedy szereg zaburzeń, a później i różnych poważniejszych chorób. Palenie tytoniu, mimo jego oczywistej szkodliwości, jest tak rozpowszechnionym nałogiem, że nawet ci, którzy nie palą są często jego ofiarami - zwyczaj palenia papierosów w czasie zebrań, konferencji, w kawiarniach itp. w obecności większej liczby osób sprawia, że także ludzie niepalący narażeni są na wdychanie dymu tytoniowego.

Wbrew rozpowszechnionym poglądom, odzwyczajenie się od palenia papierosów jest w pełni możliwe, a u osób, które krótko paliły jest nawet bardzo łatwe.

Zapobieganie najczęstszym chorobom układu oddechowego.

Choroby układu oddechowego są bardzo rozpowszechnione. Na niektóre z nich, takie jak katar, zapalenie oskrzeli, chorował każdy z nas, nawet kilka razy w roku. Poza ujemnym wpływem na ogólny stan zdrowia, choroby tego rodzaju powodują duże straty ekonomiczne, ponieważ stanowią jedną z najczęstszych przyczyn zwolnień chorobowych w zakładach pracy.
Spośród chorób układu oddechowego, na szczególną uwagę zasługują te, które są wywoływane przez różne zarazki znajdujące się w nosie, gardle, dolnych drogach oddechowych i w płucach, a którymi zakażamy się przez kropelki śluzu (stąd nazwa zakażenie kropelkowe) lub przez wyschnięty śluz i plwocinę.
W ten sposób szerzą się takie choroby jak nieżyty nosa (katar), gardła, krtani, oskrzeli (tzw. przeziębienie), a także grypa, odra, płonica (szkarlatyna), błonica (dyfteryt), krztusiec (koklusz), ospa wietrzna, gruźlica. Zarazki wywołujące te choroby wydostają się z zakażonego organizmu podczas kaszlu, kichania, a nawet głośnego mówienia wraz z kropelkami śluzu i śliny z nosa, gardła i ust do otaczającego powietrza.
Część kropelek większych, a więc i cięższych szybko opada, osiadając na różnych przedmiotach. Po wyschnięciu zawarte w nich zarazki mogą unosić się wraz z kurzem w powietrzu. Małe kropelki natomiast mogą unosić się w powietrzu nawet przez kilka godzin i wraz z wdychanym powietrzem dostawać się do dróg oddechowych zdrowego człowieka, w wielu przypadkach wywołując chorobę. Zakażenie tego rodzaju jest bardzo łatwe, a ustrzeżenie się przed nim jest prawie niemożliwe.
Zapobieganie tym chorobom jest trudne. Wiele z nich zaczyna się katarem, kaszlem.
Chory rozprzestrzenia wtedy najwięcej zarazków. Dlatego też zawsze należy w czasie kaszlu i kichania zasłaniać usta chusteczką, aby chociaż w ten sposób zmniejszyć zasięg rozsiewania zarazków.
Chory kaszlący, kichający, zwłaszcza jeśli gorączkuje, powinien być odosobniony. Duże znaczenie ma też skuteczne wietrzenie pomieszczenia, w którym przebywa chory.
Najskuteczniejszą bronią w zapobieganiu chorobom tej grupy są jednak szczepienia ochronne, np. szczepienia przeciwko odrze, błonicy, gruźlicy itd., dzięki którym liczba zachorowań na te choroby znacznie się zmniejszyła. Dzięki wieloletniej akcji szczepień ochronnych przeciwko ospie, prowadzonej w skali całego świata, można już uznać, że świat jest wolny od tej choroby. W ten sposób możliwe obecnie stało się zrezygnowanie z przymusowych szczepień przeciwko ospie w naszym kraju.
Gruźlica płuc, chociaż potrafimy ją dzisiaj skutecznie zwalczać, stanowi jednak nadal zagrożenie dla zdrowia społeczeństwa.