chương 6: Sinh lí hô hấp

 Hệ thống ống khí: ống phát triển của nhiều loài chân khớp, có thể từ mang phụ, mà đơn giản chỉ dẫn trực tiếp vào các cơ quan thông qua các lỗ được gọi là lỗ mang, nơi mà các cơ quan nộ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

KHOA SINH HỌC

BÀI THUYẾT TRÌNH MÔN : SINH LÍ NGƯỜI VÀ ĐỘNG VẬT

LỚP - 01

CHƯƠNG VI: SINH LÍ HÔ HẤP

Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Thị Giang An

Sinh viên thực hiện : Đặng Thị Tuyết 0853020803 Trần Thị Tuyển 0853025319 Lớp : 49 B- SINH

Vinh, tháng 3 năm 2011

KẾT CẤU TRÌNH BÀY

1 Cơ quan hô hấp

2 Ý nghĩa và sự phát triển tiến hóa của hệ hô hấp

3 Sơ lược cấu tạo hệ hô hấp

4 Cử động hô hấp, tần số hô hấp, thông số hô hấp

5 Cơ chế trao đổi khí ở phổi và ở tế bào

6 Sự vân chuyển khí trong máu

7 Điều hòa hoạt động hô hấp

8 Các bệnh đường hô hấp?

9 Tác hại của thuốc lá.

10 Biện pháp vệ sinh

I CÁC KIỂU CƠ QUAN HÔ HẤP

Cơ quan hô hấp được sử dụng bởi hầu hết, hoặc tất cả các loài Động vật để chuyển đổi loại khí cần thiết cho cuộc sống (được gọi là

sự hô hấp) Những cơ quan đó tồn tại dưới nhiều hình thức như:

 Bề mặt hô hấp: một số thủy sinh, hay động vật sống trên mặt đất (một số loài nhện và rận , ví dụ) có thể hít thở một cách đơn giản bằng cách trao đổi khí qua bề mặt của cơ thể

 Mang: nhiều thủy sinh, động vật sử dụng mang để thở Ngay cả các động vật trên mặt đất cũng có thể làm được điều này, như với các loài mọt có thể tìm thấy được dưới những tảng đá trong sân nhà Mang chỉ đơn giản là lớp tế bào điều chỉnh một cách

cụ thể để trao đổi khí một cách phù hợp.Mang phụ: một số loài nhện, bọ cạp, và vài loài chân khớp vẫn dùng mang phụ Mang phụ, chủ yếu là mang được điều chỉnh cho sử dụng trên đất, trong quá trình hô hấp của chúng Chúng là những tế bào đơn giản, với nhiều vết nhăn để tăng diện tích bề mặt

 Hệ thống ống khí: ống phát triển của nhiều loài chân khớp, có thể từ mang phụ, mà đơn giản chỉ dẫn trực tiếp vào các cơ quan thông qua các lỗ được gọi là lỗ mang, nơi mà các cơ quan nội

bộ tiếp nhận với không khí Chúng có thể rất đơn giản, như là với một số loài nhện, hoặc phức tạp hơn, kết thúc bằng một cái túi khí phức tạp, như với nhiều côn trùng

 Phổi: phổi được tạo bởi các mô cơ, các tế bào bên trong phổi

thu oxy trong không khí và chuyển nó vào trong máu qua mao mạch và thải khí carbon dioxide ra

II Ý NGHĨA VÀ SỰ PHÁT TRIỂN TIẾN HÓA HỆ HÔ HẤP

1 Bề mặt cơ thể

Các động vật đòi hỏi một sự cung cấp oxy liên tục cho sự hô hấp tế bào cũng như cần phải phóng thích CO2 là sản phẩm thải của

quá trình nầy Sự trao đổi khí giúp cho quá trình chuyển hóa của sự hô hấp tế bào bằng cách cung cấp O2 và thải CO2

Nguồn dự trử oxy chính của trái đất là khí quyển (khoảng 21%) Biển, sông và các nguồn nước khác cũng có chứa oxy dưới dạng oxy hòa tan Nguồn oxy gọi chung là môi trường hô hấp (respiratory medium), là không khí cho động vật ở cạn và là nước cho động vật thủy sinh Trên cơ thể động vật, bộ phận để cho O2 từ môi trường ngoài khuếch tán vào tế bào và CO2 khuếch tán ra khỏi tế bào được gọi là bề mặt hô hấp (respiratory surface) Vì tất cả các tế bào sống đều được bao bởi một lớp nước nên bề mặt hô hấp của các động vật phải ẩm ướt để O2 và CO2 có thể khuếch tán qua chúng sau khi đã hòa tan trong nước Ðồng thời, bề mặt hô hấp cũng phải đủ lớn để cung cấp O2 và phóng thích CO2 cho toàn bộ cơ thể

Ở động vật, vấn đề cung cấp một bề mặt hô hấp đủ lớn phụ thuộc chủ yếu vào kích thước cơ thể và môi trường sống của chúng (ở nước hay ở cạn) Sự trao đổi khí xảy ra trên toàn bộ bề mặt cơ thể của nguyên sinh động vật và các động vật đơn bào khác Tương tự, ở một

số động vật như ruột khoang, giun dẹp, màng nguyên sinh của mỗi tế bào trong cơ thể tiếp xúc với môi trường ngoài, cung cấp đủ bề mặt hô hấp Tuy nhiên, ở nhiều động vật do toàn bộ cơ thể không tiếp xúc trực tiếp với môi trường hô hấp nên bề mặt hô hấp là một lớp tế bào biểu mô ẩm phân cách môi trường hô hấp với máu hoặc mao mạch

Một số động vật dùng lớp da bên ngoài như một cơ quan hô hấp Chẳng hạn giun đất có lớp da ẩm và trao đổi khí bằng cách khuếch tán qua bề mặt cơ thể Ngay bên dưới lớp da là một mạng lưới mao mạch dầy đặc Vì bề mặt hô hấp cần được duy trì ẩm, giun đất và nhiều động vật thở bằng da (bao gồm cả lưỡng thê) phải sống trong môi trường nước hoặc những nơi ẩm thấp Phần lớn những động vật

hô hấp bằng da thường tương đối nhỏ và cơ thể thường có dạng mỏng, dài hoặc dẹp, nhờ đó bề mặt hô hấp tăng lên

Ðối với hầu hết các động vật khác, bề mặt cơ thể nói chung thiếu những vùng thích hợp để trao đổi khí cho toàn bộ cơ thể Ở các động vật nầy, một vùng của bề mặt cơ thể được tăng cường các nếp gấp hoặc phân nhánh, do đó làm tăng diện tích cần cho sự trao đổi khí Phần lớn động vật thủy sinh bề mặt hô hấp được mở ra ngoài và tiếp xúc với nước, tạo thành mang Ngược lại, các động vật ở cạn lại có bề mặt hô hấp bên trong cơ thể, thông với khí quyển qua một hệ thống ống phân nhánh Ống khí của côn trùng và phổi của động vật có xương sống là hai dạng của kiểu bề mặt hô hấp

2 Mang

Mang là phần uốn cong ra ngoài của bề mặt cơ thể được chuyên hóa cho sự trao đổi khí Ở một số động vật không xương sốngnhư sao biển, mang có hình dạng đơn giản và được phân bố gần như trên toàn

bộ cơ thể Nhiều loài giun đốt có các mang mở ra từ mỗi đốt thân hoặc các mang hình lông chim tập hợp thành đám ở đầu hoặc đuôi Mang của sò, tôm và nhiều động vật khác được giới hạn ở một vùng của cơ thể và tổng bề mặt của mang lớn hơn nhiều so với bề mặt của những phần còn lại trong cơ thể

Nước là môi trường hô hấp vừa có những thuận lợi, vừa

có những bất lợi Thuận lợi vì mang hoàn toàn được bao quanh bởi

môi trường nước nên không có vấn đề trong việc giữ cho màng của bề mặt hô hấp luôn luôn ẩm Bất lợi vì nồng độ oxy hòa tan trong nườc thấp hơn nhiều so với oxy có trong không khí và khi nước càng ấm, càng có nhiều muối thì càng có ít oxy hòa tan Vì vậy cần phải có sự thông khí (ventilation) mang mới nhận đủ oxy từ nước

Ở cá xương, mang được thông khí liên tục bởi một dòng nước liên tiếp đi vào miệng, thông qua khe ở hầu, thổi qua mang và sau đó thoát ra ở phía sau của nắp mang Vì nước có ít oxy trên một đơn vị thể tích hơn không khí nên cá phải dành một số năng lượng nhất định cho sự thông khí ở mang

Sự sắp xếp các mao mạch trong mang cá cũng tăng cường sự trao đổi khí Máu chảy theo hướng ngược với hướng nước chảy qua mang Phương thức nầy làm cho oxy được chuyển vào máu bởi một quá trình rất hiệu quả gọi là sự trao đổi ngược dòng (countercurrent exchange) Khi máu chảy ngang qua mao mạch, nó càng lúc càng tải nhiều oxy do nước có oxy hòa tan liên tục chảy qua mang Ðiều này

có nghĩa là dọc theo toàn bộ chiều dài của mao mạch có một gradient khuếch tán phù hợp cho sự chuyên chở oxy từ nước vào máu Cơ chế trao đổi ngược dòng nầy có hiệu quả đến mức mang có thể lấy hơn 80% oxy hòa tan trong nước đi ngang qua bề mặt hô hấp

Hệ thống trao đổi ngược dòng ở các lá mang cá

3 Hệ thống ống khí

Môi trường hô hấp là không khí có nhiều thuận lợi, không chỉ

vì có một lượng lớn oxy mà còn vì CO2 và CO2 khuếch tán nhanh hơn, bề mặt hô hấp bộc lộ trong không khí nên không cần sự thông khí Khi động vật tiến hành thông khí, chúng cần ít năng lượng vì không khí được vận chuyển dễ dàng hơn nước Tuy nhiên do bề mặt

hô hấp lớn và ẩm nên chúng sẽ liên tục mất nước do sự bốc hơi Vì vậy trong môi trường không khí bề mặt hô hấp thường được cuộn vào trong cơ thể Hệ thống ống khí của côn trùng là một dạng của bề mặt

Hệ thống ống khí của côn trùng

Ống khí (trachea) là một hệ thống ống phân nhánh khắp cơ thể côn trùng Các ống nhỏ nhất tiếp xúc với bề mặt của hầu hết các tế bào, nơi đây khí được trao đổi bởi sự khuếch tán qua lớp biểu mô ẩm lót ở đầu tận cùng của hệ thống ống khí Vì tất cả các tế bào của cơ thể đều bộc lộ trong môi trường hô hấp nên hệ tuần hoàn mở của côn trùng không tham gia vào việc vận chuyển O2 và CO2

Ðối với các côn trùng nhỏ, chỉ riêng sự khuếch tán cũng đủ để chuyển O2 từ không khí vào hệ thống ống khí và thải O2 ra ngoài Những côn trùng lớn thường cần nhiều năng lượng hơn để thông khí cho hệ thống ống khí nhờ chuyển động nhịp nhàng của cơ thể để đóng

và mở các ống khí Một côn trùng khi bay thường có tốc độ trao đổi

chất cao, tiêu thụ O2 gấp 10 đến 100 lần so với lúc nghỉ ngơi vì vậy các tế bào cơ cánh có rất nhiều ti thể

Ống khí và phổi

4 Phổi

Ngược với hệ thống ống khí được phân nhánh khắp cơ thể côn trùng, phổi chỉ được giới hạn trong một vùng Vì bề mặt hô hấp của phổi không tiếp xúc trực tiếp với tất cả các phần khác của cơ thể nên cần hệ tuần hoàn chuyên chở O2 từ phổi đến các phần còn lại của cơ thể Phổi có một mạng lưới dầy đặc các mao mạch nằm ngay dưới lớp biểu mô tạo thành bề mặt hô hấp

Ở phần lớn lưỡng thê, phổi như một quả bóng, không cung cấp một bề mặt hô hấp lớn nhưng ngoài phổi, lưỡng thê còn nhận được O2

từ sự khuếch tán qua da Ngược lại, phổi của thú có một cấu trúc xốp

và có hình tổ ong với một biểu mô ẩm giữ vai trò bề mặt hô hấp Tổng

bề mặt của mô đủ để trao đổi khí cho toàn bộ cơ thể

Tiến hóa của phổi động vật có xương sống

 Phổi của người

Phổi người nằm trong xoang ngực, được bao bởi một túi có màng đôi Lớp màng trong của túi dính chặc với phía ngoài của phổi

và lớp màng ngoài dính vào thành của xoang Hai lớp màng nầy được phân cách bởi một khoảng hẹp chứa đầy dịch Do sức căng bề mặt, hai lóp nầy có thể trượt lên nhau nhưng không thể tách ra

Không khí đi vào phổi qua một hệ thống ống phân nhánh Khí đi vào hệ thống nầy qua mũi, chúng được lọc bởi các lông mũi, được sưởi ấm, làm ẩm ướt khi đi qua xoang mũi Xoang mũi dẫn vào hầu (pharynx) rồi đến thanh quản (larynx) có vách bằng sụn Ở người thanh quản còn là cơ quan phát âm

Từ thanh quản, không khí đi ngang qua khí quản (trachea) Khí quản được duy trì hình dạng nhờ các vòng sụn (hình chữ C) Khí quản phân nhánh thành 2 phế quản (bronchi), mỗi phế quản đi về một phổi Trong phổi, phế quản phân nhánh nhiều lần thành các ống nhỏ hơn gọi là tiểu phế quản (bronchioles) Lớp biểu

mô bên trong các phế quản được bao phủ bởi các tiêm mao và một lớp màng nhầy mỏng Chất nhầy giữ bụi, hạt phấn và các chất bẩn khác, nhờ chuyển động của tiêm mao đẩy chất nhầy xuống yết hầu, tại đây chúng được nuốt vào thực quản Quá trình nầy giúp làm sạch hệ hô hấp

Cuối cùng các phế quản nhỏ nhất đi vào các phế nang (aveoli) Lớp biểu mô mỏng của hàng triệu phế nang trong phổi giữ vai trò như một bề mặt hô hấp O2 trong không khí đi vaò phế nang theo đường

hô hấp sẽ hòa tan trong lớp màng ẩm và khuếch tán qua biểu mô đi vào lưới mao mạch chung quanh các phế nang CO2 khuếch tán từ các mao mạch qua biểu mô của phế nang rồi đi vào không khí

 Sự hình thành và phát triển hệ hô hấp của thai nhi

Sau bốn tuần lễ trứng được thụ tinh và hình thành phôi phôi thai lúc này sẽ hình thành 3 lớp khác nhau, lớp bên trong được gọi là lớp nội bì, sẽ phát triển thành gan, phổi, và bộ máy tiêu hóa của bé Đây được coi là dấu mốc đánh dấu sự ra hình thành rõ rệt của bộ máy hô hấp của bé Những bộ phận khác nhau của hệ hô hấp như vùng mũi họng hầu, đường dẫn khí, cơ hô hấp, lồng ngực và phổi của bé có quá trình hình thành và phát triển khá riêng biệt

1 Vùng mũi, họng, hầu

Được hình thành rõ nét vào tuần thứ 6 của thai kỳ, và đến tuần thứ tám thì có thể quan sát thấy chóp mũi của bé Tuy nhiên, trong suốt thai kỳ, mũi của bé chưa hoàn thiện hẳn, mà phát triển dần theo tuổi Đến tháng thai kỳ cuối cùng, mũi của bé cũng còn rất ngắn và nhỏ do xương mặt chưa phát triển, và khi chào đời bé chỉ mới thở mũi, không thở miệng được Xoang hàm cũng hình thành vào những tháng cuối của thai kỳ, nhưng rất hẹp, sau rộng dần ra trước và 2 bên nhờ cột sống cổ uốn cong dần, kết hợp với sự phát triển xương sọ mặt Niêm mạc và hệ bạch huyết khi ở trong bụng mẹ còn rất mỏng, thanh quản hình thành nhưng lòng hẹp và rất mềm

2 Đường dẫn khí

Ở tuần lễ thứ 10, tất cả các cơ quan nội tạng của bé hầu như đã được hình thành đầy đủ và bắt đầu hoạt động một cách nhịp nhàng với nhau Não bộ phát triển với tốc độ rất nhanh vào tuần lễ này, có khoảng 250.000 tế bào thần kinh mới được sản sinh ra mỗi một phút! Khi những thay đổi bên ngoài diễn ra như sự tách biệt rõ ràng của các ngón tay và các ngón chân và đoạn cuối của sống lưng biến mất, thì các thay đổi bên trong cũng đang diễn ra cùng lúc Các mầm răng bên trong miệng cũng được hình thành, và đường dẫn khí trong hệ hô hấp được hoàn thiện Từ khí quản đến phế nang của bé hình thành rõ 23 lần phân nhánh, tiểu phế quản được tính thừ lần phân nhánh thứ 20

Từ lần phân nhánh thứ 17 ( tiểu phế quản hô hâp) mới có chức năng trao đổi khí, trước đó chỉ có chức năng dẫn khí Hệ cơ trơn đuờng dẫn khí chịu tác động trực tiếp của Adrenalin và nor- adrenaline trong máu gây giãn phế quản Hệ thần kinh phó giao cảm tác động thông qua dây

X gây co cơ trơn Các kích thích phó giao cảm bao gồm khói bụi, xúc động… Atropin ức chế phó giao cam gay giãn phế quản Đường dẫn khí từ phế quản đến ống phế nang tăng dần về đường kính mô đàn hồi, cùng với sự xuất hiện của những vòng có trơn, xung quanh đường dẫn khí làm cho kháng lực ngày càng giảm Vòng sụn nhỏ dần và biến mất

ở các tiểu phế quản Cấu tạo từ nay chỉ là những vòng cơ trơn, càng xuống dưới chỉ còn vài sợi cơ trơn mỏng Từ đoạn này trở đi, đường dẫn khí được mở thông qua áp lực làm mở phế nang nên rất dể bị xẹp

3 Cơ hô hấp - lồng ngực

Tuần lễ thứ 5 người mẹ mang thai, khi lồng ngực của bé nhô rõ, che chắn cho tim Sang tuần thứ 6, khi bộ máy hô hấp hình thành rõ nét hơn, nếu siêu âm đã nhận ra tim thai bắt đầu đập, hệ hô hấp của bé bắt đầu có dấu kết nối với nhau thai của mẹ Đến tuần thứ 7, bé đã có thể thực hiện hô hấp và thải những chất bẩn của bé ra ngoài túi ối Đến tuần thứ 13 thai kỳ, khi bánh nhau thai phát triển cung cấp oxy cho thai nhi, bé đã bắt đầu có những dấu hiệu rõ nét thực hiện hô hấp,

và lúc này, cơ hô hấp đã có cơ chết hoạt động Số lượng sợi cơ và hệ

võng nội cơ tương (sarcoplasmic reticulum) vẫn còn tiếp tục phát triển sau khi bé ra đời Từ tuần 24 đến 32 của thai kỳ, mặc dù bé vẫn nhận được lượng oxy từ bánh nhau, nhưng phổi của bé sẽ chỉ bắt đầu hoạt động để tự nhận oxy ngay sau khi bé được sinh ra Để chuẩn bị cho cuộc sống bên ngoài sau này, phổi bé đã bắt đầu sản xuất ra chất surfactant.Các cơ hô hấp và lồng ngực tiếp tục được hoàn thiện cho đến khi bé ra đời Nếu trẻ sinh non, cơ hòanh rất mau “ mệt” do hệ võng nội cơ tương chưa phát triển Hệ sụn xương, cơ hô hấp tiếp tục phát triển Lúc sinh lồng ngực mềm, dễ biến dạng Cho đến 1 tuổi lồng ngực của bé mới có thể giống như người lớn.

4 Sự phát triển của phổi

Quá trình biệt hóa của hệ hô hấp bắt đầu từ tuần thứ 4-5 của thai nhi, hình thành phổi của bé, khi mầm phổi nguyên thủy thoát khỏi ống nội bì để phân chia thành tế bào đảm trách các chức năng khác nhau trong bộ máy hô hấp Biệt hóa của phế nang bắt đầu từ tuần 25 đến lúc sinh trẻ sơ sinh có khoảng 70 triệu đơn vị phế nang hoàn chỉnh có thể đảm bảo cho cử động hô hấp Để duy trì sức căng bề mặt của phế nang sau cử động hô hấp đầu tiên cần phải có đủ chất surfactant, chất này chỉ có đủ từ sau tuần thứ 32 của thai Surfactant là

1 hợp chất gồm 3 thành phần chính: Dipalmitoyl lecithine, Surfactant apoproteine và ion calci Surfactant có vai trò làm giảm sức căng bề mặt của lớp dịch phế nang do đó chống lại lực đàn hồi của phổi nên phổi ít có khuynh hướng co xẹp Nếu không có chất hoạt diện, nguy

cơ co xẹp phổi rất lớn Ở trẻ sơ sinh nhỏ tháng, chưa có đủ Surfactant

nên dễ bị suy hô hấp do có những chỗ phổi bị xẹp xen kẽ với chỗ ứ khí nhưng không trao đổi được, gọi là bệnh màng trong.

Sự tạo Surfactant được kích thích bởi Glucocorticoides và hormone giáp trạng nên người ta tiêm corticoides cho những bà mẹ chuyển dạ sinh non để giúp trẻ sơ sinh trưởng thành hơn

Trong bào thai, phổi là 1 tạng đặc không chứa khí, sự hô hấp tế bào chủ yếu nhờ vào sự trao đổi chất dinh dưỡng và oxy từ máu mẹ qua hệ tuần hoàn bào thai Chỉ có khoảng 10% máu từ động mạch phổi đi lên phổi và 90% không qua phổi mà đi tắt qua lổ bầu dục và ống động mạch vào động mạch chủ xuống Sức cản (resistance) của

hệ động mạch phổi bào thai cao, gấp rưỡi hệ động mạch phổi, nên thất phải ưu thế hơn thất trái

Đến tuần thứ 37 của thai kỳ, phổi của bé đã trưởng thành và sẵn sàng thích ứng với cuộc sống bên ngoài Đây là bước cuối cùng khẳng định hệ hô hấp bé yêu của bạn đã hoàn thiện, để có thể mang lại hạnh phúc cho ba mẹ khi ra đời là một đứa trẻ khỏe mạnh

III SƠ LƯỢC CẤU TẠO HỆ HÔ HẤP

Cấu tạo hệ hô hấp

- Phía trên là cổ, gồm các bó mạch thần kinh lớn, thực quản và khí quản.

- Phía dưới là cơ hoành, một cơ hô hấp rất quan trọng, ngăn cách với ổ bụng Cơ hoành đóng vai trò chủ đạo trong quá trình hít thở Một khi cơ hoành đẩy lên trên, tạo ra một sức nén làm nhỏ lồng ngực lại và có tác dụng đẩy khí ra ngoài trong thì thở ra Tương tự, để hít vào, cơ hoành sẽ hạ xuống làm gia tăng thể tích bên trong lồng ngực, kéo theo sự giãn nở của hai buồng phổi làm cho không khí tuồn đầy vào bên trong trong thì hít vào Nín thở là một động tác cố gắng làm bất động cơ hoành và thể tích lồng ngực được giữ nguyên, khí sẽ không lưu chuyển ra vào

- Xung quanh là cột sống, 12 đôi xương sườn, xương ức, xương đòn và các cơ liên sườn bám vào, trong đó quan trọng là các cơ hô hấp

Khi các cơ hô hấp co giãn, xương sườn sẽ chuyển động làm kích thước của lồng ngực thay đổi và phổi co giãn theo, nhờ đó mà thở được

Cấu tạo hệ hô hấp

Sơ đồ phổi và đường dẫn khí

2 Đường dẫn khí

Đường dẫn khí là một hệ thống ống, từ ngoài vào trong gồm có: mũi, họng, thanh quản, khí quản, phế quản, phế quản đi vào hai lá phổi Trong lá phổi, các phế quản chia nhánh nhiều lần, tiểu phế quản tận, tiểu phế quản hô hấp, cuối cùng nhỏ nhất là ống phế nang dẫn vào các phế nang

Hầu họng giống như một ngã tư giao nhau giữa một bên là mũi

& khí quản, bên còn lại là miệng và thực quản

Thanh quản là đoạn đầu tiên của ống dẫn khí vào cơ thể Đoạn thanh quản có chứa hai dây thanh có chức năng chính trong việc phát

ra các âm tiết khác nhau trong ngôn ngữ & những âm phát ra khác từ miệng

Khí quản là một ống có cấu tạo chủ yếu là sụn bắt nguồn từ thanh quản chạy song song với thực quản bên trong lồng ngực

Đầu còn lại của khi quản được chia là hai nhánh lớn để dẫn khí vào phổi qua vô số các nhánh dẫn khí được phân chia tiếp (gọi là tiểu phế quản) đến từng vị trí trong mô phổi.

Các tiểu phế quản dẫn khí đến phổi thổi phồng các túi khí (gọi

là phế nang), nơi diễn ra quá trình trao đổi khí với hồng cầu

Từ hai nhánh phế quản vào hai phổi, sự phân chia thành các tiểu phế quản & tiểu tiểu phế quản cần thiết để dẫn khí cho cả 300-

400 phế nang cho mỗi buồng phổi (lá phổi)

Ngoài chức năng dẫn khí, đường dẫn khí còn có các chức năng quan trọng khác:

- Điều hòa lượng không khí đi vào phổi

- Làm tăng khả năng trao đổi khí ở phổi

- Niêm mạc mũi có hệ thống lông để cản các hạt bụi lớn, niêm mạc phía trong có những tuyến tiết ra chất nhầy để giữ lại các hạt bụi nhỏ, đường dẫn khí càng vào trong càng hẹp và gấp khúc nên bụi dễ

bị giữ lại hơn Ngoài ra, các tế bào niêm mạc của khí phế quản còn có

hệ thống lông rung, chúng lay động theo chiều từ trong ra ngoài, có

tác dụng đẩy bụi và chất dịch ứ đọng trong đường hô hấp ra ngoài Một trong các chất liệt cử động lông là khói thuốc lá, do đó dễ gây nhiễm khuẩn phổi.

Cấu trúc lông đường dẫn khí

- Khí quản và phế quản cấu tạo bằng những vòng sụn, nhờ đó đường dẫn khí luôn rộng mở không khí lưu thông dễ dàng

- Ở các phế quản nhỏ, có hệ thống cơ trơn (cơ reissessen), các

cơ này có thể co giãn dưới tác dụng của hệ thần kinh tự động làm thay đổi khẩu kính của đường dẫn khí để điều hòa lượng không khí đi vào phổi, thần kinh giao cảm làm giãn cơ, thần kinh phó giao cảm làm co

cơ Khi lớp cơ trơn này co thắt sẽ gây cơn khó thở

Đường dẫn khí của phổi sau khi đã lấy bỏ phế nang.

Xung quanh các phế nang được bao bọc bởi một mạng mạch máu rất phong phú Thành phế nang và thành mạch máu bao quanh tạo nên một cấu trúc đặc biệt đóng vai trò quan trọng trong việc khuếch tán khí giữa máu và phế nang gọi là màng hô hấp Màng hô hấp rất mỏng.

- Màng nền biểu mô.

- Khoảng kẽ rất hẹp giữa biểu mô phế nang và mao mạch

- Màng nền mao mạch, có những đoạn hoà lẫn với màng nền biểu mô

Cấu tạo màng hô hấp

4 Chất hoạt diện và sức căng mặt ngoài

Bên trong lòng phế nang được lót bởi một chất đặc biệt gọi là

chất hoạt diện (Surfactant) là chất làm giảm sức căng mặt ngoài do

các tế bào biểu mô phế nang týp II bài tiết, các tế bào này chiếm 10% diện tích của phế nang

Chất hoạt diện có các chức năng rất quan trọng như :

-Ngăn cản các chất dịch từ mạch máu tràn vào lòng phế nang, nếu không có surfactant, các phế nang sẽ bị tràn dịch dẫn đến suy hô hấp cấp.

- Làm giảm sức căng bề mặt của thành phế nang, giúp cho các phế nang giãn ra dễ dàng trong lúc hô hấp, chính vì vậy, nếu không có chất surfactant, sức căng bề mặt tăng lên, các phế nang khó giãn ra mà luôn có xu hướng xẹp lại

- Giúp ổn định áp suất trong lòng các phế nang để tránh hiện tượng xẹp và vỡ phế nang

Chất surfactant giảm ở những người hút nhiều thuốc lá, những bệnh nhân bị tắc mạch máu phổi và đặc biệt là ở trẻ sơ sinh đẻ non, phổi không có surfactant, các phế nang sẽ bị xẹp, vỡ hoặc tràn dịch gây ra suy hô hấp nặng dẫn đến tử vong

Phổi có đến 300 triệu phế nang với đường kính phế nang xấp xĩ 0,3 mm, cấu trúc như vậy sẽ không ổn định Sức căng mặt ngoài sẽ tạo ra lực co xẹp các phế nang đặc biệt các phế nang nhỏ sẽ có khuynh hướng xẹp

Dựa theo định luật Laplace : áp suất bên trong phế nang, cũng như các vật rỗng chung, được tính theo công thức : P = 2T / r , trong đó T là sức căng mặt ngoài và r là bán kính phế nang Như vậy phế nang càng nhỏ tạo áp suất càng lớn, với xu thế xẹp phế nang càng mạnh, sẽ bơm khí sang phế nang to khiến có xu hướng càng to thêm,

đó làì tính không ổn định của phế nang

Trên thực tế, điều này không xảy ra nhờ 3 cơ chế :

- Các chất hoạt diện làm giảm sức căng tạo vách xơ giữ khung phế nang khỏi xẹp, đồng thời khi phế nang co nhỏ thì làm tăng tế bào tiết chất hoạt diện, do đó làm giảm sức căng khiến phế nang nở ra.

- Có hiện tượng phụ thuộc lẫn nhau giữa các yếu tố là phế nang, ống phế nang và các khoảng không khác, các yếu tố này có chung vách và nẹp giữ nhau

- Mỗi đơn vị chức năng gồm một hoặc vài ống phế nang, kèm theo các phế nang, được bao bọc bằng một vách xơ, có lá xơ thâm nhập vào nhu mô, tổ chức xơ này tăng tính ổn định của phế nang

5 Màng phổi và áp suất âm khoang màng phổi

Màng phổi gồm hai lá : lá thành dính vào lồng ngực và lá tạng dính vào phổi

Hai lá không dính nhau mà chỉ áp sát vào nhau tạo nên một khoang ảo kín gọi là khoang màng phổi, trong khoang chỉ chứa một ít dịch nhờn giúp 2 lá có thể trượt lên nhau một cách dễ dàng

Bằng thí nghiệm, người ta thấy áp suất trong khoang màng phổi thấp hơn áp suất của khí quyển và được gọi là áp suất âm (nếu qui ước

áp suất khí quyển bằng 0)

Để chứng minh áp suất âm đó, có thể chọc kim tiêm qua cơ liên sườn ở thành ngực, mũi kim nằm ở khoang màng phổi, đuôi kim nối với một áp kế, áp kế sẽ chỉ áp suất âm kể cả lúc ngừng thở và càng

âm hơn khi hít vào

Phổi có tính đàn hồi do các sợi đàn hồi nên luôn có khuynh hướng co lại nhỏ hơn thể tích của lồng ngực, lá tạng bị kéo tách khỏi

lá thành nên thể tích khoang màng phổi có khuynh hướng tăng lên Khoang màng phổi là một khoang kín, theo định luật vật lý, trong một bình kín, ở nhiệt độ không đổi, khi thể tích bình có khuynh hướng tăng lên thì áp suất trong bình sẽ giảm xuống thấp hơn áp suất bên ngoài bình, chính vì vậy mà khoang màng phổi có áp suất thấp hơn áp suất khí quyển.

Cơ chế tạo áp suất âm khoang màng phổi

Áp suất âm của khoang màng phổi còn chịu sự chi phối của sự thay đổi kích thước của lồng ngực khi thở, nên giá trị của nó thay đổi theo chu kỳ hô hấp, khi phổi càng nở ở thì hít vào thì lực đàn hồi càng

lớn nên áp suất càng âm và khi phổi xẹp bớt ở thì thở ra thì áp suất bớt

Ý nghĩa sinh lý của áp suất âm khoang màng phổi rất quan trọng :

- Để có áp suất âm, lồng ngực phải kín, áp suất âm làm lá tạng luôn dính vào lá thành nên phổi sẽ co giãn theo cử động lồng ngực Khi áp suất âm mất đi, phổi sẽ không co giãn theo lồng ngực nữa dẫn đến rối loạn hô hấp Điều này thể hiện rõ ở những bệnh nhân bị vết thương lồng ngực hở, không khí từ bên ngoài đi qua vết thương tràn vào khoang màng phổi, khi đó áp suất khoang màng phổi cân bằng với áp suất khí quyển, do tính đàn hồi phổi sẽ xẹp lại Khi bệnh nhân thở, không khí sẽ đi ra đi vào khoang màng phổi thông qua vết thương, phổi hầu như không co giãn theo động tác hô hấp làm bệnh nhân bị suy hô hấp

- Nhờ áp suất âm này nên trong lồng ngực luôn có áp suất thấp hơn các vùng khác Vì vậy, máu từ các nơi theo tĩnh mạch trở về tim rất dễ dàng

- Áp suất âm làm cho tuần hoàn phổi có áp suất rất thấp tạo thuận lợi cho tim phải bơm máu lên phổi, đặt biệt là lúc hít vào áp

suất càng âm hơn, máu lên phổi cũng nhiều hơn cùng lúc đó phân áp O2 trong phổi cũng cao hơn, sự trao đổi khí xảy ra tốt hơn.

IV CỬ ĐỘNG HÔ HẤP, TẦN SỐ HÔ HẤP, THÔNG SỐ HÔ HẤP

1 Cử động hô hấp

Mục đích của động tác hô hấp là thay đổi kích thước của lồng ngực để làm phổi co giãn, tạo nên một sự chênh lệch áp suất giữa phế nang và khí quyển Sự chênh lệch áp suất đó có tác dụng hút không khí từ ngoài vào phế nang và ngược lại đẩy không khí từ phế nang ra ngoài

Cơ chế của sự thở

1.1 Động tác hít vào

Hít vào là động tác chủ động tốn năng lượng, có tác dụng hút không khí từ ngoài vào phế nang Khi bắt đầu hít vào thì các cơ hít vào co lại làm kích thước của lồng ngực tăng lên theo cả 3 chiều:

- Tăng chiều thẳng đứng

Chiều thẳng đứng tăng lên do cơ hoành co lại Ở trạng thái thở

ra, cơ hoành bị đẩy lên cao do áp lực của các tạng trong ổ bụng Khi

cơ hoành co lại, nó sẽ hạ thấp xuống làm tăng chiều thẳng đứng của lồng ngực Cơ hoành có diện tích khá rộng, khoảng 250 cm2, vì vậy chỉ cần hạ 1 cm là đã làm tăng thể tích lồng ngực lên khoảng 250 ml Khi cơ hoành co hết mức, nó có thể hạ xuống 7 - 8 cm làm tăng thể tích lồng ngực tối đa đến 2 lít Do vậy, cơ hoành là 1 cơ hô hấp rất quan trọng Khi cơ hoành bị liệt, bệnh nhân sẽ bị suy hô hấp nặng có thể tử vong

- Tăng chiều trước sau và chiều ngang

Hai chiều này tăng lên do các cơ hít vào đặc biệt là cơ liên sườn ngoài co lại

Ở tư thế thở ra, các xương sườn nằm chếch xuống dưới và ra trước, khi các cơ này co lại sẽ chuyển xương sườn sang tư thế nằm ngang và rộng ra hai bên làm tăng chiều ngang, xương ức cũng dâng lên và nhô ra phía trước làm tăng kích thước trước sau của lồng ngực

Khi kích thước của lồng ngực tăng lên theo cả 3 chiều, lá thành

sẽ bị kéo tách khỏi lá tạng làm thể tích khoang màng phổi có khuynh

hướng tăng lên và áp suất khoang màng phổi giảm xuống Khi áp suất khoang màng phổi giảm xuống đạt được giá trị khoảng -6 mm Hg, áp suất âm này sẽ kéo phổi giãn ra theo lồng ngực Phổi giãn ra, áp suất bên trong các phế nang sẽ giảm xuống thấp hơn áp suất khí quyển bên ngoài và không khí từ bên ngoài sẽ bị hút tràn vào các phế nang.

Động tác hít vào bình thường, có khi là vô ý thức, huy động vào phổi lượng khí chừng gần nửa lít gọi là thể tích khí lưu thông

Hít vào tối đa là cử động theo ý muốn, thêm sự tham gia của cơ

ức đòn chủm nâng xương ức, cơ serratie trước nâng nhiều xương sườn

và cơ scalen nâng hai xương sườn trên Động tác này huy động thêm vào phổi một lượng khí hơn 1 lít gọi là thể tích dự trữ hít vào

Cử động hô hấp của lồng ngực và cơ hoành

1.2 Động tác thở ra

Khi ngừng hít vào, các cơ hít vào sẽ giãn ra, dưới tác dụng của lực đàn hồi, các xương sườn hạ xuống, cơ hoành bị các tạng ổ bụng đẩy lên cao làm kích thước lồng ngực giảm theo cả ba chiều Kích thước lồng ngực giảm thì áp suất khoang màng phổi sẽ tăng lên Khi

áp suất khoang màng phổi tăng lên đạt được giá trị khoảng -2,5 mm

Hg, do lực đàn hồi, phổi sẽ co lại, áp suất bên trong các phế nang tăng lên cao hơn áp suất khí quyển bên ngoài và không khí bị đẩy từ phế nang ra ngoài

Như vậy, động tác thở ra bình thường là một động tác thụ động với áp suất khoang màng phổi khoảng -2,5 mm Hg Ở bệnh nhân hen phế quản, động tác thở ra rất khó khăn, vì vậy bệnh nhân phải thở ra gắng sức, áp suất khoang màng phổi tăng lên cao thậm chí có thể dương Áp suất khoang màng phổi cao như vậy sẽ góp phần cùng các yếu tố khác gây ra tăng áp lực tuần hoàn phổi và làm nặng gánh thất phải, dẫn đến suy thất phải

Thở ra tối đa là cử động theo ý muốn, có vai trò của các cơ liên sườn gây hạ thấp các xương sườn và vai trò của của các cơ thẳng bụng đẩy tạng bụng nâng cao cơ hoành về phía lồng ngực Động tác này đẩy thêm lượng khí ra khỏi phổi gọi là thể tích dự trữ thở ra

2 Tần số hô hấp

2.1 Khoảng chết

Khi ta hít một lượng không khí vào, không phải toàn bộ lượng khí này đều tham gia trao đổi với máu mà chỉ có phần không khí đi đến được các phế nang bình thường mới thực sự tham gia trao đổi, phần còn lại nằm trong đường dẫn khí và trong các phế nang bất thường thì không tham gia trao đổi Thể tích không khí không tham gia trao đổi này gọi là khoảng chết Có hai loại khoảng chết :

2.1.1 Khoảng chết giải phẫu

Là thể tích khí chứa trong đường dẫn khí, bình thường khoảng

150 ml

2.1.2 Khoảng chết sinh lý

Bằng khoảng chết giải phẫu cộng với thể tích không khí chứa ở các phế nang bất thường mất khả năng trao đổi khí như: bị xơ hóa, thuyên tắc mao mạch quanh phế nang

Ở người bình thường, khoảng chết giải phẫu bằng khoảng chết sinh lý, nhưng ở những bệnh nhân bị hen phế quản, khí phế thủng, xơ hóa phổi hoặc thuyên tắc mạch máu phổi thì khoảng chết sinh lý lớn hơn khoảng chết giải phẫu, điều này gây bất lợi cho sự trao đổi khí vì lượng không khí thực sự tham gia trao đổi giảm xuống

2.2 Thông khí phế nang

Do có khoảng chết nên lượng không khí thực sự tham gia trao đổi đến phế nang trong 1 phút, bằng thể tích khí lưu thông trừ đi khoảng chết Nếu khi thở bình thường, thể tích khí lưu thông là 500

ml thì lượng không khí thực sự trao đổi trong một lần thở là :

500 ml - 150 ml = 350 ml

Vậy tốc độ thông khí phế nang trong 1 phút là :

350 ml x 12 (tần số thở /phút) = 4200 ml/phútTrong khi đó, trong 1 phút thông khí toàn phổi là :

Như vậy, trong một số điều kịên bệnh lý, các phế nang bị phá huỷ vách sẽ không còn chức năng trao đổi khí do đó làm tăng khoảng chết và sẽ làm giảm thông khí phế nang Ngoài ra, kiểu thở cũng làm ảnh hưởng đến thông khí phế nang, thở nhanh và cạn sẽ có thông khí phế nang kém hơn là thở chậm và sâu cho dù có cùng một thể tích thông khí

3 Các thông số hô hấp (Các thể tích, dung tích và lưu lượng thở)

Để đo chức năng thông khí phổi, người ta thường sử dụng máy

đo thông khí hay còn gọi là hô hấp kế hoặc phế dung kế, qua đó có thể

đo được các thông số của thông khí phổi

Thông khí phổi được đo theo nhịp hô hấp và theo các giá trị của các thể tích phổi khác nhau Người ta phân biệt thể tích phổi tĩnh và các lưu lượng phế quản hay là các thể tích động

3.1 Các thể tích và dung tích tĩnh của phổi

Có 4 thể tích và 4 dung tích thở :

Các thể tích và dung tích tĩnh của phổi

3.1.1 Thể tích lưu thông (TV: Tidal volume)

Là lượng không khí một lần hít vào hoặc thở ra bình thường Bình thường khoảng 500 ml, nam cao hơn nữ

Tuy nhiên, không phải toàn bộ thể tích này đều tham gia trao đổi khí mà phải trừ đi thể tích khoảng chết, phần thực sự tham gia trao đổi chỉ khoảng 350 ml Vì vậy, nếu thể tích lưu thông quá thấp thì sự thông khí không hữu hiệu

3.1.2 Thể tích dự trữ hít vào (IRV:Inspiratory reserved volume)

Là thể tích không khí ta có thể cố gắng hít vào thêm nữa sau khi

đã hít vào bình thường, còn được gọi là thể tích khí bổ sung

Bình thường khoảng 2000 - 3000 ml

3.1.3 Thể tích dự trữ thở ra (ERV: Expiratory reserved volume)

Là thể tích không khí ta có thể cố gắng thở ra thêm nữa sau khi

đã thở ra bình thường, còn gọi là thể tích dự trữ của phổi

Thể tích cặn càng lớn, càng bất lợi cho sự trao đổi khí

3.1.5 Dung tích sống (VC:Vital capacity)