Skip to main content
Global

39.11: נשימה - עבודת הנשימה

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    210206

    • Boundless
    • Boundless
    \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    הנשימה כוללת מספר מרכיבים, כולל עבודה עמידה בזרימה ואלסטית; ייצור פעילי שטח; ועמידות לריאות ותאימות.

    מטרות למידה
    • הסבר את התפקידים שממלאים חומר פעילי שטח, עבודה עמידה בזרימה ואלסטית, ועמידות ריאות ועמידה בנשימה

    נקודות מפתח

    • עבודה עמידה לזרימה וגם עבודה אלסטית מתבצעת במהלך פעולת הנשימה; עבודה עמידה בזרימה כוללת את המכתשים והרקמות, בעוד שעבודה אלסטית כוללת את השרירים הבין-צלעיים, דופן החזה והסרעפת.
    • סוגים אלה של עבודה מתפקדים במערכת יחסים הפוכה; לדוגמה, הגדלת קצב הנשימה גורמת לעלייה בעבודה העמידה בזרימה וירידה בעבודה האלסטית.
    • חומר פעילי שטח הוא חומר פוספוליפיד וליפופרוטאין המיוצר בריאות המתפקד באופן דומה לחומר ניקוי: הוא מפחית את מתח הפנים בין רקמת האלוואולי לאוויר בתוך האלוואולי, ובכך מפחית את העבודה הדרושה לניפוח דרכי הנשימה.
    • עמידות לריאות ממלאת תפקיד מפתח ביכולת להחליף גזים ביעילות; אם יש חסימה (התנגדות) בדרכי הנשימה, התוצאה תהיה ירידה בחילופי הגזים.
    • תאימות הריאות ממלאת תפקיד מפתח ביכולת להחליף גזים ביעילות; אם יש יותר מדי עלייה או ירידה בגמישות הריאה, התוצאה תהיה הפרעה בחילופי הגזים, מה שיגרום למחלות חסימתיות או מגבילות.

    מונחי מפתח

    • חומר פעילי שטח: ליפופרוטאין ברקמות הריאה המפחית את מתח הפנים ומאפשר הובלת גז יעילה יותר
    • נפח גאות ושפל: כמות האוויר הנשמת פנימה או החוצה במהלך הנשימה הרגילה

    עבודת הנשימה

    מספר הנשימות לדקה הוא קצב הנשימה; בתנאים שאינם מאמץ, קצב הנשימה האנושי ממוצע סביב 12-15 נשימות/דקה. קצב הנשימה תורם לאוורור המכתשי, או לכמה אוויר נע לתוך ומחוץ לאלוואולי, מה שמונע הצטברות פחמן דו חמצני במכתשים. ישנן שתי דרכים לשמור על אוורור alveolar קבוע: להגביר את קצב הנשימה תוך הפחתת נפח הגאות והשפל של האוויר לנשימה (נשימה רדודה), או להקטין את קצב הנשימה תוך הגדלת נפח הגאות לנשימה. בשני המקרים, האוורור נשאר זהה, אך העבודה שנעשתה וסוג העבודה הדרושה שונים למדי. גם נפח הגאות וגם קצב הנשימה מוסדרים באופן הדוק כאשר הביקוש לחמצן עולה.

    ישנם שני סוגים של עבודה המתבצעת במהלך הנשימה: עבודה עמידה בזרימה וגמישה. עבודה עמידה בזרימה מתייחסת לעבודה של המכתשים והרקמות בריאה, ואילו עבודה אלסטית מתייחסת לעבודה של השרירים הבין-צלעיים, דופן החזה והסרעפת. כאשר קצב הנשימה מוגבר, העבודה העמידה בזרימה של דרכי הנשימה מוגברת והעבודה האלסטית של השרירים יורדת. כאשר קצב הנשימה יורד, העבודה העמידה בזרימה יורדת והעבודה האלסטית מוגברת.

    חומר פעילי שטח

    לממשק רקמות האוויר/מים של המכתשים יש מתח פנים גבוה, הדומה למתח הפנים של המים בממשק הנוזל-אוויר של טיפת מים המביא לקשר של מולקולות המים יחד. חומר פעילי שטח הוא תערובת מורכבת של פוספוליפידים וליפופרוטאינים הפועלת להפחתת מתח הפנים הקיים בין רקמת האלוואולי לאוויר המצוי בתוך האלוואולי. על ידי הורדת מתח הפנים של הנוזל האלוואולרי, הוא מפחית את הנטייה של alveoli להתמוטט.

    חומר פעילי שטח עובד כמו חומר ניקוי להפחתת מתח הפנים, ומאפשר ניפוח קל יותר של דרכי הנשימה. כאשר בלון מנופח לראשונה, נדרש מאמץ רב כדי למתוח את הפלסטיק ולהתחיל לנפח את הבלון. אם הוחל מעט חומר ניקוי על פנים הבלון, אז כמות המאמץ או העבודה הדרושים כדי להתחיל לנפח את הבלון תפחת; זה יהפוך להרבה יותר קל. אותו עיקרון חל על דרכי הנשימה. כמות קטנה של חומר פעילי שטח ברקמות דרכי הנשימה מפחיתה את המאמץ או העבודה הדרושים לניפוח דרכי הנשימה הללו וחשובה גם למניעת קריסה של alveoli קטנים ביחס לאלוואולי גדולים. לעיתים, אצל תינוקות שנולדים בטרם עת, קיים חוסר בייצור פעילי שטח; כתוצאה מכך הם סובלים מתסמונת מצוקה נשימתית ודורשים מאמץ רב יותר לנפח את הריאות.

    התנגדות ריאות ותאימות

    במחלות ריאות, קצב חילופי הגזים אל הריאות ומחוצה להן מצטמצם. שני גורמים עיקריים לירידה בחילופי הגזים הם תאימות (עד כמה הריאה אלסטית) והתנגדות (כמה חסימה קיימת בדרכי הנשימה). שינוי בשניהם יכול לשנות באופן דרמטי את הנשימה ואת היכולת לקלוט חמצן ולשחרר פחמן דו חמצני.

    דוגמאות למחלות מגבילות הן תסמונת מצוקה נשימתית ופיברוזיס ריאתי. בשתי המחלות דרכי הנשימה פחות תואמות ונוקשות או פיברוטיות, וכתוצאה מכך ירידה בתאימות מכיוון שרקמת הריאה אינה יכולה להתכופף ולנוע. בסוגים אלה של מחלות מגבילות, הלחץ התוך-פלאורלי חיובי יותר ודרכי הנשימה קורסות עם הנשיפה, הלוכדת אוויר בריאות. יכולת חיונית כפויה או תפקודית (FVC), שהיא כמות האוויר שניתן לנשוף בכוח לאחר נטילת הנשימה העמוקה ביותר האפשרית, נמוכה בהרבה מאשר בחולים רגילים; הזמן שלוקח לנשוף את רוב האוויר ממושך מאוד. חולה הסובל ממחלות אלה אינו יכול לנשוף את כמות האוויר הרגילה.

    דמות
    איור\(\PageIndex{1}\): יחס FEV1/FVC: היחס בין FEV1 (כמות האוויר שניתן לנשוף בכוח בשנייה אחת לאחר נשימה עמוקה) ל- FVC (כמות האוויר הכוללת שניתן לנשוף בכוח) ניתן להשתמש כדי לאבחן אם לאדם יש מחלת ריאות מגבילה או חסימתית.

    מחלות ומצבים חסימתיים כוללים אמפיזמה, אסטמה ובצקת ריאות. באמפיזמה, הנובעת בעיקר מעישון טבק, קירות האלבולי נהרסים, מה שמקטין את שטח הפנים להחלפת גז. התאימות הכוללת של הריאות מוגברת, מכיוון שככל שהקירות האלוואולריים נפגעים, הרתיעה האלסטית של הריאות פוחתת כתוצאה מאובדן סיבים אלסטיים; יותר אוויר נלכד בריאות בסוף הנשיפה. אסטמה היא מחלה שבה דלקת מופעלת על ידי גורמים סביבתיים, חסימת דרכי הנשימה. החסימה עשויה לנבוע מבצקת, התכווצויות שרירים חלקים בדפנות הסימפונות, הפרשת ריר מוגברת, פגיעה באפיתליה של דרכי הנשימה או שילוב של אירועים אלה. הסובלים מאסטמה או בצקת חווים סתימה מוגברת מדלקת מוגברת בדרכי הנשימה. זה נוטה לחסום את דרכי הנשימה, ומונע תנועה תקינה של גזים. לאנשים הסובלים ממחלות חסימתיות יש כמויות גדולות של אוויר שנלכדו לאחר הנשיפה. הם נושמים בנפח ריאות גבוה מאוד כדי לפצות על היעדר גיוס דרכי הנשימה.