Funcţia de bază a sistemului respirator al omului
este schimbul de O2 şi CO2 (gaze respiratorii)
între mediul extern (atmosfera) şi mediul intern al
organismului,
care are loc în cîteva etape succesive:
ü ventilaţia pulmonară;
ü schimbul de O2 şi CO2 între alveole şi sînge;
ü transportul sangvin al O2 şi CO2 spre țesuturi;
ü schimbul de O2 şi CO2 între sînge şi țesuturi.
Ventilația pulmonară include procesele
care asigură circulaţia aerului
din mediul
extern în alveole şi din alveole în mediul extern.
Ventilaţia pulmonară are loc într-o succesiune ritmică
a inspiraţiei şi expiraţiei ce formează un ciclu
respirator.
Inspiraţia este un proces activ realizat prin
contracţia
muşchilor intercostali şi ai diafragmului.
În procesul
inspiraţiei se măreşte volumul cutiei
toracice şi volumul plămînilor. În timpul inspirației
aerul atmosferic pătrunde prin căile respiratorii
pînă la nivelul alveolelor pulmonare.
Într-un minut, în stare de repaus, omul inspiră
cca 6 litri de aer, din care 1/3 rămîn în căile respiratorii
superioare
şi nu realizează schimbul de O2
şi CO2. Restul
2/3 pătrund în sacii alveolari, unde
cedează oxigen şi primesc
bioxid de carbon.
Expirația este un proces pasiv condiţionat de
relaxarea muşchilor intercostali şi ai diafragmului.
În procesul expiraţiei plămînii nu se golesc complet
de aer, deoarece volumul pulmonar este mai mic
decît cel toracic.
Cele două faze ale respirației pulmonare se succed
ritmic, fără pauză, cu o frecvență de 14–16 per
minut la bărbat și 18/minut la femeie. Frecvența
respiratiei crește în funcție de necesitatea de consum
a O2 și de acumulare a CO2.
Studiul ventilației pulmonare se face cu ajutorul
spirometrului – un aparat în care se expiră (se
suflă) după un inspirat forțat. Astfel pot fi determinate
volumul pulmonar și capacitatea pulmonară.
Volumul pulmonar reprezintă volumul total
de aer pe care plămînul este capabil
să-l reţină după
inspiraţie. El variază în funcție de vîrstă, sex, rasă și
dezvoltarea fizică, și constă din patru componenţi:
ü volumul rezidual (VR = 1,8 l), care rămîne
în plămîni după o expiraţie forţată (aerul rămas în
alveole, laringe, bronhii, bronhiole);
ü volumul expirator de rezervă (VER = 1,2 l),
care poate fi eliminat
din plămîni printr-o expiraţie
forţată ce urmează
o expiraţie obişnuită;
ü volumul curent (VC = 500 ml), care constituie
aerul introdus
în plămîni în urma unei
inspiraţii normale şi care poate fi eliminat prin
expiraţie;
ü volumul inspirator de rezervă (VIR = 3,6 l),
care se introduce în plămîni după o inspiraţie normală
printr-o inspiraţie
rapidă.
Capacitatea pulmonară este volumul de aer
pulmonar la diferite etape ale ventilației. Ea poate fi
calculată efectuînd suma dintre două sau mai multe
volume pulmonare (tab. 6.1).
Toate volumele și capacitățile pulmonare sînt
mai mici la femei decît la bărbați (cca 25%) și mai
mari de 5 800 l la atleți.
Schimbul de O2 şi CO2 între alveole
şi sînge
Alveola pulmonară înconjurată de capilarele
sangvine este unitatea schimbului de O2 şi CO2.
Presiunea parţială a oxigenului şi presiunea
parţială
a bioxidului de carbon în aerul alveolelor
diferă de presiunile
parţiale ale acestor gaze în sînge.
Această diferenţă
asigură difuzia oxigenului şi
a bioxidului de carbon în direcţia gradientului de
presiune. Oxigenul din aerul alveolelor difuzează
în sînge, penetrînd pereţii fini ai alveolelor şi ai
capilarelor sangvine, iar bioxidul de carbon, prin
pereţii capilarelor, apoi prin pereţii sacilor alveolari,
difuzează din sînge în aerul alveolar. Această
etapă a schimbului de O2 şi CO2 se mai numeşte
etapa pulmonară (fig. 6.4).
FIZIOLOGIA SISTEMULUI RESPIRATOR
AL OMULUI
31 §
Tabelul 6.1
Calcularea capacității pulmonare
Capacitatea
pulmonară
Formula de calcul
Capacitatea
inspiratorie (CI)
VC + VIR
Capacitatea reziduală
funcțională (CRF)
CDF = VER + VR
Capacitatea vitală (CV) CV = VIR + VC + VER
Capacitatea
pulmonară totală (CPT)
CPT = CV + VR
RESPIRAŢIA
103
Transportul sangvin al O2 şi
CO2 spre celule.
Oxigenul este transportat spre ţesuturi sub
formă dizolvată în plasma sangvină (cca 1 %) şi
sub forma unui compus labil cu hemoglobina
eritrocitelor, numit oxihemoglobină. O moleculă
de hemoglobină fixează patru molecule de oxigen.
Bioxidul de carbon este transportat sub formă
dizolvată în plasma sangvină (cca 8%) şi sub forma
unor complecşi chimici labili cum sînt bicarbonaţii
(cca 70%) şi carbohemoglobina (cca 10%). O
moleculă de hemoglobină, de asemenea, fixează
patru molecule de bioxid de carbon.
Această etapă a schimbului de gaze respiratorii
se mai numeşte etapa sangvină.
Schimbul de O2 şi CO2 între sînge
şi țesuturi.
La această etapă sîngele arterial cedează O2
lichidului interstiţial şi se încarcă cu bioxid de
carbon (fig. 6.5). Aceste procese sînt posibile graţie
diferenţei presiunilor parţiale a O2 şi CO2 în sînge
şi în lichidul interstiţial.
Disocierea oxigenului molecular este condiţionată
de aciditatea lichidului interstiţial, temperatura
mediului
intern al organismului, presiunea CO2 etc.
Oxihemoglobina
este mai labilă în mediul acid
şi la temperaturi
ridicate. De exemplu, acidul lactic
care se acumulează în lichidul interstiţial muscular
(ca rezultat
al efortului muscular) facilitează cedarea
oxigenului.
Reglarea respirației are loc pe cale
nervoasă și umorală (fig. 6.6).
Reglarea nervoasă se realizează:
ü voluntar cu centrii nervoși localizați în
scoarța cerebrală, hipotalamus, de unde impulsurile
vin spre mușchii respiratori prin neuronii motori.
Acest mecanism este semnificativ în adaptarea
activității respiratorii în timpul vorbirii, activității
fizice și de muncă etc;
ü automat – centrii nervoși localizați în bulbul
rahidian care primesc impulsuri nervoase de la
chimioreceptori și mecanoreceptori.
Chimioreceptorii sînt stimulați de modificăriile
fizico-chimice a trei parametri
sangvini: PO2,
PCO2 și pH-ul mediului intern.
Mecanoreceptorii sînt localizați în pereții alveolelor
pulmonare și generează impulsuri nervoase
la mărirea sau micșorarea volumului acestora.
Informația nervoasă despre dilatarea alveolelor
are ca reacție de răspuns inhibarea inspirației, iar
mărirea volumului alveolar – inspirația.
Reglarea umorală se manifestă prin acțiunea
conținutul de PO2, PCO2 și pH-ul sîngelui asupra
centrilor respiratori.
Scăderea PO2 sau creşterea PCO2 condiţionează
sporirea activităţii sistemului respirator, manifestată
prin intensificarea ventilaţiei pulmonare. Creşterea
PO2 sau scăderea PCO2 condiţionează diminuarea
activităţii sistemului respirator manifestată prin
reducerea
intensităţii ventilaţiei pulmonare.
Fig. 6.4. Schimbul de O2 şi CO2 între alveole
şi sînge
Fig. 6.5. Schimbul de O2 şi CO2
între sînge şi ţesuturi
Reglarea voluntară
(scoarţa cerebrală)
Proprioreceptori
Mecanoreceptorii
(volumul
alveolar)
Chimioreceptorii
periferici
(O2, CO2, pH)
Receptori termici, de
durere, mecanici etc.
Stimuli
emoţionali
Fig. 6.6 Reglarea respiraţiei
Spirometria este un test clinic ce măsoară cantitatea de aer pe care o persoană o poate inspira sau expira
într-o unitate de timp, realizat cu un aparat special numit spirometru. Cu ajutorul acestui test pot fi diagnosticate
bolile pulmonare obstructive și bolile pulmonare restructive.
Gradul de limitare a ventilației pulmonare la pacienții ce suferă de boli pulmonare se determină prin
raportul FEV1/ FVC exprimat în procente (FEV din FVC). Raportul FEV1/FVC este cuprins între 70% şi
80% la adulții sănătoși, iar o valoare sub 70% indică limitarea fluxului de aer şi posibil o boală pulmonară.
1. Utilizînd datele din tabel, calculează
CV, FEV1/ FVC și indică indivizii cu o
ventilație pulmonară normală și cei cu
ventilație pulmonară limitată.
2. Stabilește corelația dintre ventilația
pulmonară și bolile pulmonare pe
care le acuză.
3. În baza valorilor volumelor pulmonare
incluse în tabel descrie estimativ segmentul căilor respiratorii și funcțiile lor afectate la pacienții
cu astm și emfizem pulmonar.
*Notă: FVC (capacitate vitală forţată): volumul maxim de aer ce poate fi expirat forţat.
FEV1 (VEMS): volumul expirat în prima secundă a unui expir maximal ce urmează unui expir maximal,
furnizînd informaţii despre cît de repede pot fi goliţi plămînii.
STUDIU
DE
CAZ
testul spirometric
Materiale şi ustensile
ü Metru de croitorie.
ü Ceasornic cu cronometru.
Activităţi
1. Măsoară perimetrul cutiei toracice a unui coleg în timpul inspiraţiei şi în timpul expiraţiei liniştite.
2. Cronometrează numărul de inspiraţii pe minut şi stabilește prin calcul durata unui ciclu respirator.
3. Repetă activităţile 1–2 în timpul respiraţiei profunde.
4. Elevul supus experimentului va efectua cîteva genuflexiuni (sau alte activități fizice).
5. Măsoară din nou perimetrul cutiei toracice în timpul inspiraţiei şi în timpul expiraţiei.
6. Repetă măsurările la 2–3 colegi cu o pregătire fizică diferită.
Prezentarea rezultatelor
1. Prezintă într-un tabel valorile obţinute pentru fiecare elev.
2. Dedu dependenţa dintre perimetrul cutiei toracice şi etapa ventilaţiei pulmonare în stare de repaus
şi în timpul activităţii fizice.
3. Formulează o concluzie despre rolul dezvoltării fizice în asigurarea corpului cu O2 şi evacuarea CO2.
LUCRARE
DE
LAB
ORATOR
Determinarea ritmului respirator
Pacient VC VER VIR VR FVC FEV1
Astm acut 300 750 2700 1200 4800 1500
Efizem 500 750 2000 2750 3250 1625
Sănătos 500 1500 2000 1000 5000 4000
RESPIRAŢIA
104
1. Enumeră etapele respirației
pulmonare în succesiunea
desfăşurării acestora.
2. Expune în aspect comparativ
procesele de inspirație și
expirație.
3. Definește componentele
volumului de gaz pulmonar
și metoda de determinare a
acestora.
4. Definește alveola pulmonară
ca unitate funcțională a
plămînilor.
5. Descrie comparativ oxihemoglobina
şi carbohemoglobina,
menţionînd condiţiile de formare
şi rolul lor în schimbul
de gaze.
6. Identifică etapa schimbului de
gaze după valorile presiunii
gazelor respiratorii și explică
direcția difuziei gazului.
a. PO2=40 PO2=100
PCO2=45 PCO2=40
b. PO2=100 PO2=40
PCO2=40 PCO2=45
7. Explică de ce difuzia gazelor
(a căror presiune este
menționată mai jos) prin
membrana alveolară nu va
avea loc. Argumentează
rolul presiunii gazelor în
desfășurarea schimbului de la
nivelul alveolelor.
PO2= 40 PO2= 40
PCO2=45 PCO2=45
8. Organizează dezbateri pe
marginea afirmației: „ A trăi
înseamnă a respira şi a respira
înseamnă a trăi”.
este schimbul de O2 şi CO2 (gaze respiratorii)
între mediul extern (atmosfera) şi mediul intern al
organismului,
care are loc în cîteva etape succesive:
ü ventilaţia pulmonară;
ü schimbul de O2 şi CO2 între alveole şi sînge;
ü transportul sangvin al O2 şi CO2 spre țesuturi;
ü schimbul de O2 şi CO2 între sînge şi țesuturi.
Ventilația pulmonară include procesele
care asigură circulaţia aerului
din mediul
extern în alveole şi din alveole în mediul extern.
Ventilaţia pulmonară are loc într-o succesiune ritmică
a inspiraţiei şi expiraţiei ce formează un ciclu
respirator.
Inspiraţia este un proces activ realizat prin
contracţia
muşchilor intercostali şi ai diafragmului.
În procesul
inspiraţiei se măreşte volumul cutiei
toracice şi volumul plămînilor. În timpul inspirației
aerul atmosferic pătrunde prin căile respiratorii
pînă la nivelul alveolelor pulmonare.
Într-un minut, în stare de repaus, omul inspiră
cca 6 litri de aer, din care 1/3 rămîn în căile respiratorii
superioare
şi nu realizează schimbul de O2
şi CO2. Restul
2/3 pătrund în sacii alveolari, unde
cedează oxigen şi primesc
bioxid de carbon.
Expirația este un proces pasiv condiţionat de
relaxarea muşchilor intercostali şi ai diafragmului.
În procesul expiraţiei plămînii nu se golesc complet
de aer, deoarece volumul pulmonar este mai mic
decît cel toracic.
Cele două faze ale respirației pulmonare se succed
ritmic, fără pauză, cu o frecvență de 14–16 per
minut la bărbat și 18/minut la femeie. Frecvența
respiratiei crește în funcție de necesitatea de consum
a O2 și de acumulare a CO2.
Studiul ventilației pulmonare se face cu ajutorul
spirometrului – un aparat în care se expiră (se
suflă) după un inspirat forțat. Astfel pot fi determinate
volumul pulmonar și capacitatea pulmonară.
Volumul pulmonar reprezintă volumul total
de aer pe care plămînul este capabil
să-l reţină după
inspiraţie. El variază în funcție de vîrstă, sex, rasă și
dezvoltarea fizică, și constă din patru componenţi:
ü volumul rezidual (VR = 1,8 l), care rămîne
în plămîni după o expiraţie forţată (aerul rămas în
alveole, laringe, bronhii, bronhiole);
ü volumul expirator de rezervă (VER = 1,2 l),
care poate fi eliminat
din plămîni printr-o expiraţie
forţată ce urmează
o expiraţie obişnuită;
ü volumul curent (VC = 500 ml), care constituie
aerul introdus
în plămîni în urma unei
inspiraţii normale şi care poate fi eliminat prin
expiraţie;
ü volumul inspirator de rezervă (VIR = 3,6 l),
care se introduce în plămîni după o inspiraţie normală
printr-o inspiraţie
rapidă.
Capacitatea pulmonară este volumul de aer
pulmonar la diferite etape ale ventilației. Ea poate fi
calculată efectuînd suma dintre două sau mai multe
volume pulmonare (tab. 6.1).
Toate volumele și capacitățile pulmonare sînt
mai mici la femei decît la bărbați (cca 25%) și mai
mari de 5 800 l la atleți.
Schimbul de O2 şi CO2 între alveole
şi sînge
Alveola pulmonară înconjurată de capilarele
sangvine este unitatea schimbului de O2 şi CO2.
Presiunea parţială a oxigenului şi presiunea
parţială
a bioxidului de carbon în aerul alveolelor
diferă de presiunile
parţiale ale acestor gaze în sînge.
Această diferenţă
asigură difuzia oxigenului şi
a bioxidului de carbon în direcţia gradientului de
presiune. Oxigenul din aerul alveolelor difuzează
în sînge, penetrînd pereţii fini ai alveolelor şi ai
capilarelor sangvine, iar bioxidul de carbon, prin
pereţii capilarelor, apoi prin pereţii sacilor alveolari,
difuzează din sînge în aerul alveolar. Această
etapă a schimbului de O2 şi CO2 se mai numeşte
etapa pulmonară (fig. 6.4).
FIZIOLOGIA SISTEMULUI RESPIRATOR
AL OMULUI
31 §
Tabelul 6.1
Calcularea capacității pulmonare
Capacitatea
pulmonară
Formula de calcul
Capacitatea
inspiratorie (CI)
VC + VIR
Capacitatea reziduală
funcțională (CRF)
CDF = VER + VR
Capacitatea vitală (CV) CV = VIR + VC + VER
Capacitatea
pulmonară totală (CPT)
CPT = CV + VR
RESPIRAŢIA
103
Transportul sangvin al O2 şi
CO2 spre celule.
Oxigenul este transportat spre ţesuturi sub
formă dizolvată în plasma sangvină (cca 1 %) şi
sub forma unui compus labil cu hemoglobina
eritrocitelor, numit oxihemoglobină. O moleculă
de hemoglobină fixează patru molecule de oxigen.
Bioxidul de carbon este transportat sub formă
dizolvată în plasma sangvină (cca 8%) şi sub forma
unor complecşi chimici labili cum sînt bicarbonaţii
(cca 70%) şi carbohemoglobina (cca 10%). O
moleculă de hemoglobină, de asemenea, fixează
patru molecule de bioxid de carbon.
Această etapă a schimbului de gaze respiratorii
se mai numeşte etapa sangvină.
Schimbul de O2 şi CO2 între sînge
şi țesuturi.
La această etapă sîngele arterial cedează O2
lichidului interstiţial şi se încarcă cu bioxid de
carbon (fig. 6.5). Aceste procese sînt posibile graţie
diferenţei presiunilor parţiale a O2 şi CO2 în sînge
şi în lichidul interstiţial.
Disocierea oxigenului molecular este condiţionată
de aciditatea lichidului interstiţial, temperatura
mediului
intern al organismului, presiunea CO2 etc.
Oxihemoglobina
este mai labilă în mediul acid
şi la temperaturi
ridicate. De exemplu, acidul lactic
care se acumulează în lichidul interstiţial muscular
(ca rezultat
al efortului muscular) facilitează cedarea
oxigenului.
Reglarea respirației are loc pe cale
nervoasă și umorală (fig. 6.6).
Reglarea nervoasă se realizează:
ü voluntar cu centrii nervoși localizați în
scoarța cerebrală, hipotalamus, de unde impulsurile
vin spre mușchii respiratori prin neuronii motori.
Acest mecanism este semnificativ în adaptarea
activității respiratorii în timpul vorbirii, activității
fizice și de muncă etc;
ü automat – centrii nervoși localizați în bulbul
rahidian care primesc impulsuri nervoase de la
chimioreceptori și mecanoreceptori.
Chimioreceptorii sînt stimulați de modificăriile
fizico-chimice a trei parametri
sangvini: PO2,
PCO2 și pH-ul mediului intern.
Mecanoreceptorii sînt localizați în pereții alveolelor
pulmonare și generează impulsuri nervoase
la mărirea sau micșorarea volumului acestora.
Informația nervoasă despre dilatarea alveolelor
are ca reacție de răspuns inhibarea inspirației, iar
mărirea volumului alveolar – inspirația.
Reglarea umorală se manifestă prin acțiunea
conținutul de PO2, PCO2 și pH-ul sîngelui asupra
centrilor respiratori.
Scăderea PO2 sau creşterea PCO2 condiţionează
sporirea activităţii sistemului respirator, manifestată
prin intensificarea ventilaţiei pulmonare. Creşterea
PO2 sau scăderea PCO2 condiţionează diminuarea
activităţii sistemului respirator manifestată prin
reducerea
intensităţii ventilaţiei pulmonare.
Fig. 6.4. Schimbul de O2 şi CO2 între alveole
şi sînge
Fig. 6.5. Schimbul de O2 şi CO2
între sînge şi ţesuturi
Reglarea voluntară
(scoarţa cerebrală)
Proprioreceptori
Mecanoreceptorii
(volumul
alveolar)
Chimioreceptorii
periferici
(O2, CO2, pH)
Receptori termici, de
durere, mecanici etc.
Stimuli
emoţionali
Fig. 6.6 Reglarea respiraţiei
Spirometria este un test clinic ce măsoară cantitatea de aer pe care o persoană o poate inspira sau expira
într-o unitate de timp, realizat cu un aparat special numit spirometru. Cu ajutorul acestui test pot fi diagnosticate
bolile pulmonare obstructive și bolile pulmonare restructive.
Gradul de limitare a ventilației pulmonare la pacienții ce suferă de boli pulmonare se determină prin
raportul FEV1/ FVC exprimat în procente (FEV din FVC). Raportul FEV1/FVC este cuprins între 70% şi
80% la adulții sănătoși, iar o valoare sub 70% indică limitarea fluxului de aer şi posibil o boală pulmonară.
1. Utilizînd datele din tabel, calculează
CV, FEV1/ FVC și indică indivizii cu o
ventilație pulmonară normală și cei cu
ventilație pulmonară limitată.
2. Stabilește corelația dintre ventilația
pulmonară și bolile pulmonare pe
care le acuză.
3. În baza valorilor volumelor pulmonare
incluse în tabel descrie estimativ segmentul căilor respiratorii și funcțiile lor afectate la pacienții
cu astm și emfizem pulmonar.
*Notă: FVC (capacitate vitală forţată): volumul maxim de aer ce poate fi expirat forţat.
FEV1 (VEMS): volumul expirat în prima secundă a unui expir maximal ce urmează unui expir maximal,
furnizînd informaţii despre cît de repede pot fi goliţi plămînii.
STUDIU
DE
CAZ
testul spirometric
Materiale şi ustensile
ü Metru de croitorie.
ü Ceasornic cu cronometru.
Activităţi
1. Măsoară perimetrul cutiei toracice a unui coleg în timpul inspiraţiei şi în timpul expiraţiei liniştite.
2. Cronometrează numărul de inspiraţii pe minut şi stabilește prin calcul durata unui ciclu respirator.
3. Repetă activităţile 1–2 în timpul respiraţiei profunde.
4. Elevul supus experimentului va efectua cîteva genuflexiuni (sau alte activități fizice).
5. Măsoară din nou perimetrul cutiei toracice în timpul inspiraţiei şi în timpul expiraţiei.
6. Repetă măsurările la 2–3 colegi cu o pregătire fizică diferită.
Prezentarea rezultatelor
1. Prezintă într-un tabel valorile obţinute pentru fiecare elev.
2. Dedu dependenţa dintre perimetrul cutiei toracice şi etapa ventilaţiei pulmonare în stare de repaus
şi în timpul activităţii fizice.
3. Formulează o concluzie despre rolul dezvoltării fizice în asigurarea corpului cu O2 şi evacuarea CO2.
LUCRARE
DE
LAB
ORATOR
Determinarea ritmului respirator
Pacient VC VER VIR VR FVC FEV1
Astm acut 300 750 2700 1200 4800 1500
Efizem 500 750 2000 2750 3250 1625
Sănătos 500 1500 2000 1000 5000 4000
RESPIRAŢIA
104
1. Enumeră etapele respirației
pulmonare în succesiunea
desfăşurării acestora.
2. Expune în aspect comparativ
procesele de inspirație și
expirație.
3. Definește componentele
volumului de gaz pulmonar
și metoda de determinare a
acestora.
4. Definește alveola pulmonară
ca unitate funcțională a
plămînilor.
5. Descrie comparativ oxihemoglobina
şi carbohemoglobina,
menţionînd condiţiile de formare
şi rolul lor în schimbul
de gaze.
6. Identifică etapa schimbului de
gaze după valorile presiunii
gazelor respiratorii și explică
direcția difuziei gazului.
a. PO2=40 PO2=100
PCO2=45 PCO2=40
b. PO2=100 PO2=40
PCO2=40 PCO2=45
7. Explică de ce difuzia gazelor
(a căror presiune este
menționată mai jos) prin
membrana alveolară nu va
avea loc. Argumentează
rolul presiunii gazelor în
desfășurarea schimbului de la
nivelul alveolelor.
PO2= 40 PO2= 40
PCO2=45 PCO2=45
8. Organizează dezbateri pe
marginea afirmației: „ A trăi
înseamnă a respira şi a respira
înseamnă a trăi”.
Niciun comentariu:
Trimiteți un comentariu