Негізігі ұғымдар

4.1. Тыныс алудың маңызы, оның негізгі кезеңдері. Тыныс алу деп ағзаның жасушалары және қоршаған орта арасындағы оттегі және көмір қышқыл газының алмасынуын қамтамасыз ететін физиологиялық үдерістердің жиынтығына айтылады. Ол төмендегі кезеңдерден тұрады:

1. Сыртқы тыныс алу немесе ауа алмастыру (вентиляция). Атмосфералық ауа және альвеолалар арасындағы тыныс алу газдарының алмасынуы.

2. Өкпелерде газдардың диффузиясы. Бұл олардың альвеолалар ауасы және қан арасындағы О₂ және СО₂ алмасынуы.

3. Қан арқылы газды тасымалдау.

4. Ұлпалардағы газдардың диффузиясы. Капилляр қандар мен ұлпаішілік сұйықтық арасындағы газдар алмасынуы.

5. Ұлпалық тыныс алу. Кислород жұту және ұлпаларда көмір қышқыл газының пайда болуы.

4.2. Сыртқы тыныс алудың биомеханикасы. Көкірек құысының ырғақты әрекеттерінің нәтижесінде сыртқы тыныс алу іске асырылады. Тыныс алу циклы ауаны ішке тарту (inspiratio) және оны іркіліссіз шығарудан (exspiratio) тұрады. Қимылсыз күйде ересек адамның тыныс алу жиілігі минутына 16-20 рет.

Демді ішке тарту бұл белсенді үрдіс болып табылады. Қимылсыз күйде демді ішке тартуда сыртқы қабырғааралық және шеміршекаралық бұлшықеттер жиырылады. Олар қабырғаларды көтеріңкірейді, ал төс алға қарай ығысады. Бұл көкірек құысы көлемінің үлкеюіне алып келеді. Бір уақытта диафрагманың бұлшық еттері жиырылады.

Демді ішке тарту аяқталғаннан соң тыныс алу бұлшық еттері босаңсиды. Демді шығару басталады. Тыныш дем шығару – пассив үрдіс. Бұл уақытта көкірек құысы өз қалыпты жағдайына қайтады. Бұл өзінің салмағы, созылған байланыстырушы аппарат және қысымның қарын құысы мүшелерінің диафрагмасына әсерінен болады.

Сыртқы тыныс алудың көрсеткіштері. Өкпелердің ең көп тыныс алуда сыйдырылатын ауаның жиынтық мөлшері өкпенің жалпы сыйымдылығы ( ӨЖС – 4000-5000 мл) деп аталады.Ол тыныс алу көлемі, демді ішке тартудың резервті көлемі, дем шығарудың резервті көлемі және қалдық мөлшер болып бөлінеді.

Тыныс алу көлемі –тыныш кезде дем алғанда өкпелерге түсетін ауаның мөлшері. Оның көлемі – 300-800 мл.

Демді ішке тартудың резервті көлемі. Тыныш кезде демді ішке тартқаннан кейін ішке тартуға болатын ауаның қосымша көлемі. Ол 2000-3000 мл. құрайды.

Дем шығарудың резервті көлемі. Тыныш кезде демді сыртқа шығарғаннан кейін сыртқа шығаруға мүмкін болған ауаның қосымша көлемі. Ол 1000-1500 мл. тең.

Қалдық көлем. Бұл ең көп демшығарудан кейін өкпелерде қалатын ауаның көлемі. Оның көлемі 1200-1500 мл.

Тыныс алу көлемі, тыныс алудың және шыңғарудың резервті көлемдеріні жиынтығы өкпелердің тіршілікке сыйымдылығын (ӨТС) құрайды. Еркектерде ол 3500-4500 мл, әйелдерде – 3000-3500 мл құрайды (сурет 13).

 

Сурет 13. Тыныс алу көлемдері және сыйымдылықтарының құрылымы.

 

Өкпелерде газ алмасу үшін альвеолалардың ауа алмастыруы үлкен маңызға ие. Тыныс алудың минуттық көлемі оның мөлшерлік көрсеткіші болып табылады. Бұл бір минут ішіндегі тыныс алу көлемінің тыныс алу жиілігіне көбейтіндісі. Тыныш кезде тыныс алудың минуттық көлемі 6-8 л.

4.4. Өкпедегі газдар алмасуы. Альвеолалық-капиллярлық мембрананың қасиеттері. Дем жүретін жолдар жоғарғы (мұрын жолдары, жұтқыншақ) және төменгі (көмей, кеңірдек, бронхтар) жолдарға бөлінеді. Мұрынмен тыныс алу физиологиялық тұрғыдан дұрыс тыныс алу болып табылады. Суық ауаны жұтқан кезде мұрын шырышты қабаты қантамырлары рефлекторлық кеңейіп мұрын жолдары тарайады. Бұл ауаны жақсы жылытуға ықпалын тигізеді. Оның ылғалдануы шырышты қабаттың безді жасушаларымен істеп шығарылатын ылғалдың және капиллярлардың қабырғасынан фильтрацияланып өтетін жас ылғалы және судың есебіне болады. Мұрын жолдарында ауаның тазартылуы шаң бөліктерінің шырышты қабатта отырып қалуының нәтижесінде жүзеге асырылады.

Атмосферлік ауаның құрамына 20,94% оттегі, 0,03% көмір қышқыл газы, 79,03% азот кіреді. Альвеоларлық ауада 14% оттегі, 5,5% көмір қышқыл газы және 80% жақын азот бар. Шығарылатын ауада – 16% оттегі, 4,5% көмір қышқыл газы және 79,4% азот бар.

Дем алатын газдар өкпелерде альвеоларлық мембрана арқылы алмасынады. Бұл альвеолярлық эпителий және капиллярлар эндотелийсінің түйіскен аумағы. Газдардың мембрана арқылы өтуі диффузия заңына сәйкес жүреді. Диффузияның жылдамдығы газдардың парциалды қысымына тура пропорционал. Альвеолярлық ауада оттегінің парциалдық қысымы – 100 мм с.б.б.., көмір қышқыл газының – 40 мм с.б.б. Өкпе капиллярларының көктамырлық қанындаоттегінің күш салуы – 40 мм рт. ст., көмір қышқыл газының – 46 мм рт. ст. Оттегі бойынша қысымның градиенті альвеолалардан капиллярларға, ал көмір қышқыл газы үшін кері бағытталған (сурет 14).

 

Сурет 14. Альвеолалар аумағындағы қан айналысы (парциалдық қысым және газдардың күш салуы мм рт. ст.)

 

4.5. Газдарды қанмен тасымалдау. Артериальды қанда кислородтың күш салуы95 мм с.б.б. Ерітінді қалпында қанмен бар жоғы 0,3 % көлем оттегі тасымалданады. Оның негізгі бөлігі оксигемоглобин (HbO₂) түрінде тасымалданады. Оттегінің толық тойындырылуында гемоглобинді байланыстыра алатын ең үлкен мөлшері қанның кислородтық сыйымдылығы (18-24 % мөлшері) деп айтылады.

Көктамырлық қандағы көмір қышқыл газының күш салуы 46 мм с.б.б.. Оның ұлпалардан өкпелерге өткізілуі де бір неше жолдармен жүзеге асырылады. Қанда барлығы 50 % көлемге жақын көмір қышқыл газы бар. Плазмада оның 2,5 % көлемі ериді, карбгемоглобин (HbСО₂) түрінде 5 % көлемге жақыны өткізіледі. Қалған мөлшері плазма және эритроциттерде болатын гидрокарбонаттар түрінде тасымалданады.

4.6. Ұлпалар және қан арасындағы газ алмасуы. Капиллярларда газ алмасынуы диффузия жолымен болады. Бұл үрдіс олардың қандағы, ұлпалық сұйықтықтағы және ұлпалардың цитоплазмасындағы айырмашылығының есебіне жүзеге асырылады. Артериалды қанда оттегінің күш салуы 96 мм с.б.б.. ұлпалық сұйықтықта 20 мм с.б.б., ал жұмыс істеп тұрған бұлшықеттік ұлпаларда 0 мм с.б.б. жақын. Сондықтан кислород капиллярлардан ұлпааралық кеңістікке, кейін жасушаларға араласады (диффундирует).

Артериалды қанда көмір қышқыл газының күш салуы 40 мм с.б.б.., ұлпааралық сұйықтықта 46 мм с.б.б., цитоплазмада 60 мм с.б.б. Сондықтан ол қанға шығады. Тыныш қалпында 40 % оттегі немесе 8-10 % көлем жұмсайды.

4.7. Тыныс алу орталығының орналасуы, құрылымы және қызметі. Сопақша мида тыныс алу кезеңдерінің ауысуларын қамтамасыз ететін орталық бар. Бұл орталық инспираторлық және экспираторлық нейрондардан тұрады. Біріншілерінде жүйке импульстары демді ішке жұтудан біршама уақыт алдын генерациялана бастап тыныс алу бойы жалғасады. Экспираторлық нейрондар тыныс алу соңында қозып дем шығару бойы қозу жағдайында қалады.

Одан басқа, бульбарлық тыныс алу орталығының нейрондарына автоматия, яғни биопотенциалдардың ырғақты разрядтарын генерациялау құбылысы тән. Тыныс алу орталығының автоматиясының арқасында тыныс алу кезеңдері өз бетінше ауысып отырады. Нейрондардың автоматиясы оларда болатын алмасыну үрдістерінің ырғақты тербелістерімен және оларға көмір қышқыл газының әсер етуімен түсіндіріледі. Эфференттік жолдар бульбарлық тыныс алу орталығынан тыныс алу қабырғалараралық және диафрагмалық бұлшықеттердің мотонейрондарына барады.

Варолий көпірінің алдыңғы бөлігінде тыныс алуды реттеуде қатысатын нейрондар тобы бар. Олардың есебіне демді ішке тартудан демді шығаруға бірқалыпты өту, тыныс алу кезеңдерінің үйлесімділігі қамтамасыз етіледі. Орталық жүйке жүйесінің бұл бөлімдерінен басқа тыныс алуды реттеуде гипоталамус, лимбиялық жүйе, үлкен жарты шарлардың қыртысы қатысады.

4.8. Тыныс алуды рефлекторлық және гуморалдық реттеу. Тыныс алудыр ефлекторлық өз бетінше реттеуде өкпелердің механорецепторлары негізгі маңызға ие. Олар қабырғалары созылғанда қоздырылып тітіркендіретін және шаңды заттарға әсерленіп қорғану тыныс алу рефлекстерін қамтамасыз етеді.

Тыныс алу үшін Геринг-Брейер рефлексі өте маңызды. Демді ішке жұтқанда өкпе созылады және созылу рецепторлары қозады. Олардан импульстар жылжымалы жүйкелердің афференттік талшықтары бойынша бульбарлық тыныс алу орталығына түседі. Демді ішке жұту тоқтап дем шығару басталады. Бұл рефлекс қалыпты жиілікті және тыныс алу тереңдігін қамтамасыз етеді.

Тыныс алуды рефлекторлық реттеуде тыныс алу бұлшық еттерінің проприорецепторлары маңызды. Бұлшықеттер жиырылғанда олардан импульстар тыныс алу бұлшықеттерінің сәйкес мотонейрондарына барады. Соның есебіне жиырылу күші реттестіріледі.

Тыныс алудың гуморалдық реттелуінде қантамырларында және сопақша мида орналасқан хеморецепторлар қатысады.

Перифериялық хеморецепторлар қолқа доғасы және каротидті синустарының қабырғасында орналасқан. Олар қандағы көмір қышқыл газының және оттегінің күш салуына әрекеттеседі.

Орталық хеморецепторлық нейрондар сопақша мида орналасқан. Олар сутегі катиондарына әсерленгіш. Сутегі катиондарының ықпалымен инспираторлық және экспираторлық нейрондардың биоэлектрлық белсенділігі күрт күшейеді. Тыныс алу жиіленеді және тереңдей түседі.

4.9. Төменгі атмосферлық қысымда тыныс алу. Атмосферлық қысым жоғары көтерілгенде төмендейді. Бұл альвеоларлық ауада кислородтың парциалдық қысымының бір уақытта төмендеуімен болады. Нәтижесінде қанда кислородтың күш салуы төмендейді. Гипоксия пайда болады. Тау ауруының белгілері дамиды. Бастапқыда әлсіздік, тыныс алудың жиілеп және тереңдеп кетуі, бас ауыруы басталады. Кейін көңіл айну, құсу, әлсіздік күрт күшейіп одышка басталады. Ес жоғалу, ми ісуі және өлімге алып келеді. Теңіз деңгейінен 5-7 км биіктікте бұл құбылыстар күшейеді. 8 км биіктік өмір сүру үшін шек болып табылады.

4.10. Жоғары атмосфералық қысымда тыныс алу. Жоғары атмосфералық қысымда тыныс алу су астына түсу жэәне кессондық жұмыстарда болады. Бұл жағдайларда тыныс алу минутына 2-4-ке дейін сиректеседі. Демді ішке жұту қысқарады, ал дем шығару ұзарып қиынға соғады. Өкпелердегі газдар алмасынуы бір шама жылдамдайды.

Қалыпты атмосфералық қысымда қан плазмасында сұйық түрде 1 % көлемге жақын азот бар. Атмосфералық қысым қанша жоғары болса, неғұрлым оның ерігіштігі жоғары болып, қанда соғұрлым жиналады. Еріген азоттың мөлшері су асты жұмысының уақыты созылғанша көтеріледі.

Қысымнаң жылдам төмендеуінде, мысалы водолаздың жедел көтерілуінде азоттың ерігіштігі күрт төмендейді. Ол газ түріне өтіп қантамырларында көпіршіктер - эмболалар пайда болады. Олар майда қантамырларының саңылауын жауып қояды. Газдық эмболия пайда болып ұлпаларды қанмен қамтамасыз ету бұзылады. Кессондық ауру дамиды. Ол буындарда, сүйектерде, бұлшықеттерде қатты аурулар, бас ауыру, құсу, сіресумен беріледі, есін жоғалтады..

Бұл жағдайдың алдын алу сатылы декомпрессия қолдану арқылы жүргізіледі. Сүңгуірді жоғарыға көтергенде, әр 10 метрде қатал бір уақыт ішінде тоқтатып тұрады. Тереңдікте тыныс алу үшін азот гелийге ауыстырылған газдық қосынды қолданылады. Ол қан пламасында дерлік ерімейді.