Skip to main content
Global

39.3: التنفس

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    196123

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

    المهارات اللازمة للتطوير

    • وصف كيف تتحكم هياكل الرئتين والتجويف الصدري في آليات التنفس
    • شرح أهمية الامتثال والمقاومة في الرئتين
    • ناقش المشكلات التي قد تنشأ بسبب عدم تطابق V/Q

    تقع رئتا الثدييات في التجويف الصدري حيث تكون محاطة ومحمية بالقفص الصدري والعضلات الوربية ومقيدة بجدار الصدر. يتم احتواء الجزء السفلي من الرئتين بواسطة الحجاب الحاجز، وهو عضلة هيكلية تسهل التنفس. يتطلب التنفس تنسيق الرئتين وجدار الصدر والأهم من ذلك الحجاب الحاجز.

    أنواع التنفس

    طورت البرمائيات طرقًا متعددة للتنفس. تستخدم البرمائيات الصغيرة، مثل الضفادع الصغيرة، الخياشيم للتنفس، ولا تترك الماء. تحتفظ بعض البرمائيات بالخياشيم مدى الحياة. مع نمو الشرغوف، تختفي الخياشيم وتنمو الرئتان. هذه الرئتين بدائية وليست متطورة مثل رئتي الثدييات. تفتقر البرمائيات البالغة إلى الحجاب الحاجز أو تعاني من نقص في الحجاب الحاجز، لذلك يتم التنفس عن طريق الرئتين. وسيلة التنفس الأخرى للبرمائيات هي الانتشار عبر الجلد. للمساعدة في هذا الانتشار، يجب أن يظل جلد البرمائيات رطبًا.

    تواجه الطيور تحديًا فريدًا فيما يتعلق بالتنفس: فهي تطير. يستهلك الطيران كمية كبيرة من الطاقة؛ لذلك، تحتاج الطيور إلى الكثير من الأكسجين للمساعدة في عمليات التمثيل الغذائي. طورت الطيور نظامًا تنفسيًا يزودها بالأكسجين اللازم لتمكينها من الطيران. على غرار الثدييات، تمتلك الطيور رئتين، وهي أعضاء متخصصة في تبادل الغازات. ينتشر الهواء المؤكسج، الذي يتم امتصاصه أثناء الاستنشاق، عبر سطح الرئتين إلى مجرى الدم، وينتشر ثاني أكسيد الكربون من الدم إلى الرئتين ويتم طرده أثناء الزفير. تختلف تفاصيل التنفس بين الطيور والثدييات بشكل كبير.

    بالإضافة إلى الرئتين، تحتوي الطيور على أكياس هوائية داخل أجسامها. يتدفق الهواء في اتجاه واحد من الأكياس الهوائية الخلفية إلى الرئتين وخارج الأكياس الهوائية الأمامية. يكون تدفق الهواء في الاتجاه المعاكس لتدفق الدم، ويتم تبادل الغازات بكفاءة أكبر. يمكّن هذا النوع من التنفس الطيور من الحصول على الأكسجين المطلوب، حتى على ارتفاعات أعلى حيث يكون تركيز الأكسجين منخفضًا. يتطلب اتجاه تدفق الهواء هذا دورتين من سحب الهواء والزفير لإخراج الهواء تمامًا من الرئتين.

    اتصال التطور: تنفس الطيور

    طورت الطيور نظامًا تنفسيًا يمكّنها من الطيران. الطيران عملية عالية الطاقة وتتطلب الكثير من الأكسجين. علاوة على ذلك، تطير العديد من الطيور على ارتفاعات عالية حيث يكون تركيز الأكسجين منخفضًا. كيف طورت الطيور نظامًا تنفسيًا فريدًا جدًا؟

    أظهرت عقود من الأبحاث التي أجراها علماء الحفريات أن الطيور تطورت من العلاجات والديناصورات الآكلة للحوم (الشكل\(\PageIndex{1}\)). في الواقع، تُظهر الأدلة الأحفورية أن الديناصورات التي تأكل اللحوم والتي عاشت منذ أكثر من 100 مليون عام كان لديها نظام تنفسي متدفق مماثل مع الرئتين والحويصلات الهوائية. كانت الأركيوبتريكس وشياوتينجيا، على سبيل المثال، من الديناصورات الطائرة ويُعتقد أنها من أوائل السلائف للطيور.

    يوضح الرسم التوضيحي A اتجاه تدفق الهواء في كل من الاستنشاق والزفير في الطيور. أثناء الاستنشاق، يمر الهواء من المنقار إلى القصبة الهوائية إلى كيس الهواء الخلفي الموجود خلف الرئتين. من كيس الهواء الخلفي، يدخل الهواء الرئتين، وكيس الهواء الأمامي أمام الرئتين. يدخل الهواء من كلا الأكياس الهوائية أيضًا التجاويف في العظام. أثناء الزفير يدخل الهواء من التجاويف الموجودة في العظام الأكياس الهوائية، ثم الرئتين، ثم القصبة الهوائية، حيث يخرج من خلال المناقير. يقارن الرسم التوضيحي B ديناصور وطائر. يحتوي كلاهما على أكياس هوائية أمامية أمام الرئتين وأكياس هوائية خلفية خلفهما. تتصل الأكياس الهوائية بالفتحات المجوفة في العظام.
    الشكل\(\PageIndex{1}\): (أ) تتمتع الطيور بنظام تنفسي يتدفق فيه الهواء في اتجاه واحد من الأكياس الخلفية إلى الرئتين، ثم إلى الأكياس الهوائية الأمامية. تتصل الأكياس الهوائية بالفتحات الموجودة في العظام المجوفة. (ب) الديناصورات، التي تنحدر منها الطيور، لها عظام مجوفة مماثلة ويعتقد أنها كانت تتمتع بجهاز تنفسي مماثل. (المرجع: تعديل العمل من قبل زينا ديريتسكي، مؤسسة العلوم الوطنية)

    يعتبر معظمنا أن الديناصورات قد انقرضت. ومع ذلك، فإن الطيور الحديثة تنحدر من ديناصورات الطيور. لقد تطور الجهاز التنفسي للطيور الحديثة لمئات الملايين من السنين.

    تحتوي جميع الثدييات على رئتين هما الأعضاء الرئيسية للتنفس. تطورت قدرة الرئة لدعم أنشطة الحيوان. أثناء الاستنشاق، تتمدد الرئتان بالهواء، وينتشر الأكسجين عبر سطح الرئة ويدخل مجرى الدم. أثناء الزفير، تطرد الرئتان الهواء ويقل حجم الرئة. في الأقسام القليلة التالية، سيتم شرح عملية التنفس البشري.

    ميكانيكا التنفس البشري

    قانون بويل هو قانون الغاز الذي ينص على أنه في الفضاء المغلق، يرتبط الضغط والحجم بشكل عكسي. مع انخفاض الحجم، يزداد الضغط والعكس صحيح (الشكل\(\PageIndex{2}\)). تساعد العلاقة بين ضغط الغاز وحجمه على شرح آليات التنفس.

    في هذا الرسم البياني، يتم رسم الضغط مقابل الحجم. ينحني الخط لأسفل بشكل حاد في البداية، ثم بشكل تدريجي.
    الشكل\(\PageIndex{2}\): يُظهر هذا الرسم البياني بيانات من تجربة بويل الأصلية لعام 1662، والتي توضح أن الضغط والحجم مرتبطان عكسياً. لم يتم تقديم أي وحدات حيث استخدم بويل وحدات عشوائية في تجاربه.

    يوجد دائمًا ضغط سلبي طفيف داخل التجويف الصدري، مما يساعد في إبقاء الشعب الهوائية في الرئتين مفتوحة. أثناء الاستنشاق، يزداد الحجم نتيجة تقلص الحجاب الحاجز، وينخفض الضغط (وفقًا لقانون بويل). هذا الانخفاض في الضغط في التجويف الصدري بالنسبة للبيئة يجعل التجويف أقل من الغلاف الجوي (الشكل\(\PageIndex{3}\) أ). بسبب هذا الانخفاض في الضغط، يندفع الهواء إلى الممرات التنفسية. لزيادة حجم الرئتين، يتوسع جدار الصدر. ينتج هذا عن تقلص العضلات الوربية، وهي العضلات المتصلة بالقفص الصدري. يزداد حجم الرئة بسبب تقلص الحجاب الحاجز وانقباض العضلات الوربية، مما يؤدي إلى توسيع التجويف الصدري. هذه الزيادة في حجم التجويف الصدري تخفض الضغط مقارنة بالغلاف الجوي، لذلك يندفع الهواء إلى الرئتين، مما يزيد من حجمه. وتعزى الزيادة الناتجة في الحجم إلى حد كبير إلى زيادة المساحة السنخية، لأن القصبات الهوائية والشعب الهوائية هي هياكل صلبة لا تتغير في الحجم.

    يُظهر الجزء أ رئتين متمددتين بحويصلات مليئة بالهواء أثناء الاستنشاق. يتم سحب الحجاب الحاجز لأسفل، ويتم سحب عضلات جدار الصدر للخارج. يُظهر الجزء ب الرئتين المنهارة أثناء انتهاء الصلاحية. يتم دفع الحجاب الحاجز لأعلى، ويتم دفع عضلات تجويف الصدر إلى الداخل.
    الشكل\(\PageIndex{3}\): تشارك الرئتان وجدار الصدر والحجاب الحاجز في التنفس، سواء (أ) الاستنشاق أو (ب) انتهاء الصلاحية. (الائتمان: تعديل العمل من قبل ماريانا رويز فيلاريال)

    يمتد جدار الصدر للخارج وبعيدًا عن الرئتين. تتسم الرئتان بالمرونة؛ لذلك عندما يملأ الهواء الرئتين، يؤدي الارتداد المرن داخل أنسجة الرئة إلى الضغط مرة أخرى باتجاه الجزء الداخلي من الرئتين. تتنافس هذه القوى الخارجية والداخلية لتضخيم وتفريغ الرئة مع كل نفس. عند الزفير، ترتد الرئتان لإجبار الهواء على الخروج من الرئتين، وتسترخي العضلات الوربية، وتعيد جدار الصدر إلى موضعه الأصلي (الشكل\(\PageIndex{3}\) ب). يرتاح الحجاب الحاجز أيضًا ويتحرك إلى أعلى داخل التجويف الصدري. هذا يزيد الضغط داخل التجويف الصدري بالنسبة للبيئة، ويندفع الهواء خارج الرئتين. تعتبر حركة الهواء خارج الرئتين حدثًا سلبيًا. لا توجد عضلات تتقلص لطرد الهواء.

    كل رئة محاطة بكيس مغمور. تُسمى طبقة الأنسجة التي تغطي الرئة وتنخفض في المساحات باسم غشاء الجنب الحشوي. طبقة ثانية من غشاء الجنب الجداري تبطن الجزء الداخلي من الصدر (الشكل\(\PageIndex{4}\)). تحتوي المسافة بين هذه الطبقات، وهي الفضاء داخل الجنبة، على كمية صغيرة من السوائل التي تحمي الأنسجة وتقلل الاحتكاك الناتج عن فرك طبقات الأنسجة معًا أثناء تقلص الرئتين والاسترخاء. يحدث التهاب الجنبة عندما تلتهب هذه الطبقات من الأنسجة؛ وهو مؤلم لأن الالتهاب يزيد الضغط داخل التجويف الصدري ويقلل من حجم الرئة.

    يوضح الرسم التوضيحي رئتي الإنسان. يتم تغطية كل رئة بغشاء الجنب الحشوي الداخلي وغشاء الجنب الجداري الخارجي. الفضاء داخل الجنبة هو الفضاء بين الغشاءين.
    الشكل\(\PageIndex{4}\): طبقة نسيجية تسمى غشاء الجنب تحيط بالرئة وداخل التجويف الصدري. (الائتمان: تعديل العمل من قبل NCI)

    رابط إلى التعلم

    شاهد كيف يرتبط قانون بويل بالتنفس وشاهد هذا الفيديو عن قانون بويل.

    عمل التنفس

    عدد الأنفاس في الدقيقة هو معدل التنفس. في المتوسط، في ظل ظروف عدم المجهود، يبلغ معدل التنفس البشري 12-15 نفسًا في الدقيقة. يساهم معدل التنفس في التهوية السنخية، أو مقدار الهواء الذي يتحرك داخل وخارج الحويصلات الهوائية. تمنع التهوية السنخية تراكم ثاني أكسيد الكربون في الحويصلات الهوائية. هناك طريقتان للحفاظ على ثبات التهوية السنخية: زيادة معدل التنفس مع تقليل حجم المد والجزر للهواء لكل نفس (التنفس الضحل)، أو تقليل معدل التنفس مع زيادة حجم المد والجزر لكل نفس. في كلتا الحالتين، تظل التهوية كما هي، لكن العمل المنجز ونوع العمل المطلوب مختلفان تمامًا. يتم تنظيم كل من حجم المد والجزر ومعدل التنفس بشكل وثيق عندما يزداد الطلب على الأكسجين.

    هناك نوعان من العمل الذي يتم إجراؤه أثناء التنفس، وهما العمل المقاوم للتدفق والعمل المرن. يشير مصطلح مقاومة التدفق إلى عمل الحويصلات الهوائية والأنسجة في الرئة، بينما يشير العمل المرن إلى عمل العضلات الوربية وجدار الصدر والحجاب الحاجز. تؤدي زيادة معدل التنفس إلى زيادة العمل المقاوم للتدفق في الشعب الهوائية وتقليل العمل المرن للعضلات. يؤدي تقليل معدل التنفس إلى عكس نوع العمل المطلوب.

    التوتر السطحي

    تحتوي واجهة الأنسجة الهوائية/المائية للحويصلات الهوائية على توتر سطحي مرتفع. يشبه هذا التوتر السطحي التوتر السطحي للماء عند واجهة الهواء السائل لقطرة الماء مما يؤدي إلى ربط جزيئات الماء معًا. عامل التوتر السطحي هو مزيج معقد من الفسفوليبيدات والبروتينات الدهنية التي تعمل على تقليل التوتر السطحي الموجود بين أنسجة الحويصلات الهوائية والهواء الموجود داخل الحويصلات الهوائية. من خلال خفض التوتر السطحي للسائل السنخي، فإنه يقلل من ميل الحويصلات الهوائية إلى الانهيار.

    يعمل عامل التوتر السطحي كمنظف لتقليل التوتر السطحي ويسمح بتضخم المجاري الهوائية بسهولة. عندما يتم نفخ البالون لأول مرة، يتطلب الأمر قدرًا كبيرًا من الجهد لتمديد البلاستيك والبدء في نفخ البالون. إذا تم وضع القليل من المنظفات على الجزء الداخلي من البالون، فإن مقدار الجهد أو العمل المطلوب لبدء نفخ البالون سينخفض، وسيصبح من الأسهل بكثير البدء في تفجير البالون. ينطبق هذا المبدأ نفسه على الشعب الهوائية. تقلل كمية صغيرة من المواد الخافضة للتوتر السطحي في أنسجة مجرى الهواء من الجهد أو العمل اللازم لتضخيم تلك الممرات الهوائية. في بعض الأحيان، لا ينتج الأطفال الذين يولدون قبل الأوان ما يكفي من المواد السطحية ونتيجة لذلك، يعانون من متلازمة الضائقة التنفسية، لأنها تتطلب المزيد من الجهد لتضخيم الرئتين. عامل التوتر السطحي مهم أيضًا لمنع انهيار الحويصلات الهوائية الصغيرة بالنسبة للحويصلات الهوائية الكبيرة.

    مقاومة الرئة والامتثال

    تقلل الأمراض الرئوية من معدل تبادل الغازات داخل وخارج الرئتين. هناك سببان رئيسيان لانخفاض تبادل الغازات هما الامتثال (مدى مرونة الرئة) والمقاومة (مقدار الانسداد الموجود في الشعب الهوائية). يمكن أن يؤدي التغيير في أي منهما إلى تغيير التنفس بشكل كبير والقدرة على امتصاص الأكسجين وإطلاق ثاني أكسيد الكربون.

    ومن أمثلة الأمراض التقييدية متلازمة الضائقة التنفسية والتليف الرئوي. في كلا المرضين، تكون الممرات الهوائية أقل توافقًا وتكون متصلبة أو ليفية. هناك انخفاض في الامتثال لأن أنسجة الرئة لا يمكن أن تنحني وتتحرك. في هذه الأنواع من الأمراض التقييدية، يكون الضغط داخل الجنبة أكثر إيجابية وتنهار الممرات الهوائية عند الزفير، مما يحبس الهواء في الرئتين. القدرة الحيوية القسرية أو الوظيفية (FVC)، وهي كمية الهواء التي يمكن زفيرها بالقوة بعد أخذ أعمق نفس ممكن، أقل بكثير من المرضى العاديين، والوقت الذي يستغرقه زفير معظم الهواء طويل جدًا (الشكل\(\PageIndex{5}\)). لا يمكن للمريض الذي يعاني من هذه الأمراض أن يخرج الكمية الطبيعية من الهواء.

    تشمل الأمراض والحالات الانسدادية انتفاخ الرئة والربو والوذمة الرئوية. في حالة انتفاخ الرئة، الذي ينشأ في الغالب عن تدخين التبغ، يتم تدمير جدران الحويصلات الهوائية، مما يقلل من مساحة السطح لتبادل الغازات. يزداد الامتثال العام للرئتين، لأنه مع تلف الجدران السنخية، ينخفض الارتداد المرن للرئة بسبب فقدان الألياف المرنة، ويحتجز المزيد من الهواء في الرئتين في نهاية الزفير. الربو هو مرض يحدث فيه الالتهاب بسبب عوامل بيئية. التهاب يعيق الشعب الهوائية. قد يكون الانسداد ناتجًا عن الوذمة (تراكم السوائل)، وتشنجات العضلات الملساء في جدران القصيبات، وزيادة إفراز المخاط، وتلف ظهارة الشعب الهوائية، أو مزيج من هذه الأحداث. يعاني المصابون بالربو أو الوذمة من انسداد متزايد بسبب زيادة التهاب الشعب الهوائية. هذا يميل إلى سد الشعب الهوائية، مما يمنع الحركة المناسبة للغازات (الشكل\(\PageIndex{5}\)). أولئك الذين يعانون من أمراض الانسداد لديهم كميات كبيرة من الهواء المحتبسة بعد الزفير ويتنفسون بحجم رئة مرتفع جدًا للتعويض عن نقص تجنيد مجرى الهواء.

    يرسم الرسم البياني حجم الزفير مقابل الوقت. في الرئتين الطبيعية، يمكن إخراج كل الهواء تقريبًا بالقوة في غضون ثانية واحدة بعد أخذ نفس عميق، مما يؤدي إلى منحنى يرتفع بشكل حاد في البداية ثم الهضاب بعد فترة وجيزة من الثانية. الحجم الذي يتم الوصول إليه إلى الهضبة هو FVC. في رئة الأشخاص المصابين بمرض رئوي تقييدي، يكون FVC أقل بكثير ولكن يمكن للشخص الزفير بسرعة معقولة، مما يؤدي إلى منحنى مشابه في الشكل، ولكن مع هضبة منخفضة، أو FVC، مقارنة بالرئتين الطبيعيتين. في رئتي الأشخاص المصابين بمرض الرئة الانسدادي، يكون FVC منخفضًا والزفير أبطأ بكثير، مما يؤدي إلى انحناء مسطح مع هضبة سفلية.
    الشكل\(\PageIndex{5}\): يمكن استخدام نسبة FEV1 (كمية الهواء التي يمكن زفيرها بالقوة في ثانية واحدة بعد أخذ نفس عميق) إلى FVC (إجمالي كمية الهواء التي يمكن زفيرها بالقوة) لتشخيص ما إذا كان الشخص مصابًا بمرض رئوي تقييدي أو انسدادي. في مرض الرئة التقييدي، يتم تقليل FVC ولكن لا يتم انسداد المسالك الهوائية، لذلك يكون الشخص قادرًا على طرد الهواء بسرعة معقولة. في مرض الرئة الانسدادي، يؤدي انسداد مجرى الهواء إلى الزفير البطيء بالإضافة إلى انخفاض FVC. وبالتالي، فإن نسبة FEV1/FVC أقل في الأشخاص المصابين بمرض الانسداد الرئوي (أقل من 69 بالمائة) مقارنة بالأشخاص المصابين بمرض تقييدي (88 إلى 90 بالمائة).

    المساحة الميتة: عدم تطابق V/Q

    ضغط الدورة الدموية الرئوية منخفض جدًا مقارنة بالدوران الجهازي. كما أنها مستقلة عن النتاج القلبي. هذا بسبب ظاهرة تسمى التوظيف، وهي عملية فتح الشعب الهوائية التي عادة ما تظل مغلقة عند زيادة النتاج القلبي. مع زيادة النتاج القلبي، يزداد عدد الشعيرات الدموية والشرايين الممتلئة بالدم. لا يتم استخدام هذه الشعيرات الدموية والشرايين دائمًا ولكنها جاهزة إذا لزم الأمر. ولكن في بعض الأحيان، هناك عدم تطابق بين كمية الهواء (التهوية، V) وكمية الدم (التروية، Q) في الرئتين. ويشار إلى ذلك بعدم تطابق التهوية/التروية (V/Q).

    هناك نوعان من عدم تطابق V/Q. كلاهما ينتج مساحة ميتة ومناطق من أنسجة الرئة المكسورة أو المسدودة. يمكن للمساحات الميتة أن تؤثر بشدة على التنفس، لأنها تقلل من مساحة السطح المتاحة لانتشار الغاز. ونتيجة لذلك، تنخفض كمية الأكسجين في الدم، بينما يزداد مستوى ثاني أكسيد الكربون. يتم إنشاء مساحة ميتة عندما لا تحدث تهوية و/أو نضح. تنشأ المساحة الميتة التشريحية أو التحويلة التشريحية من فشل تشريحي، بينما تنشأ المساحة الميتة الفسيولوجية أو التحويلة الفسيولوجية من ضعف وظيفي في الرئة أو الشرايين.

    مثال على التحويلة التشريحية هو تأثير الجاذبية على الرئتين. تكون الرئة عرضة بشكل خاص للتغيرات في حجم واتجاه قوى الجاذبية. عندما يقف شخص ما أو يجلس في وضع مستقيم، يؤدي تدرج الضغط الجنبي إلى زيادة التهوية في أسفل الرئة. ونتيجة لذلك، يكون الضغط داخل الجنبة أكثر سلبية في قاعدة الرئة منه في الجزء العلوي، ويملأ المزيد من الهواء الجزء السفلي من الرئة أكثر من الجزء العلوي. وبالمثل، يتطلب ضخ الدم إلى أسفل الرئة طاقة أقل منه إلى الأعلى عندما تكون في وضعية الانبطاح. لا يكون نضح الرئة متجانسًا أثناء الوقوف أو الجلوس. هذا نتيجة للقوى الهيدروستاتيكية جنبًا إلى جنب مع تأثير ضغط مجرى الهواء. تتطور التحويلة التشريحية لأن تهوية الشعب الهوائية لا تتناسب مع نضح الشرايين المحيطة بتلك الشعب الهوائية. ونتيجة لذلك، يتم تقليل معدل تبادل الغاز. لاحظ أن هذا لا يحدث عند الاستلقاء، لأنه في هذا الوضع، لا تسحب الجاذبية الجزء السفلي من الرئة إلى الأسفل بشكل تفضيلي.

    يمكن أن تتطور التحويلة الفسيولوجية إذا كانت هناك عدوى أو تورم في الرئة يعيق المنطقة. سيؤدي ذلك إلى تقليل التهوية ولكن لن يؤثر على التروية؛ لذلك تتغير نسبة V/Q ويتأثر تبادل الغاز.

    يمكن للرئة تعويض حالات عدم التطابق هذه في التهوية والنضح. إذا كانت التهوية أكبر من التروية، تتمدد الشرايين وتتقلص القصبات الهوائية. هذا يزيد التروية ويقلل التهوية. وبالمثل، إذا كانت التهوية أقل من التروية، فإن الشرايين تنقبض وتتوسع القصيبات لتصحيح الخلل.

    رابط إلى التعلم

    قم بزيارة هذا الموقع لعرض آليات التنفس.

    ملخص

    يتحكم هيكل الرئتين والتجويف الصدري في آليات التنفس. عند الإلهام، ينقبض الحجاب الحاجز وينخفض. تنقبض العضلات الوربية وتوسع جدار الصدر للخارج. ينخفض الضغط داخل الجنبة، وتتوسع الرئتان، ويتم سحب الهواء إلى الشعب الهوائية. عند الزفير، تسترخي العضلات الوربية والحجاب الحاجز، مما يعيد الضغط داخل الجنبة إلى حالة الراحة. تنحسر الرئتان وتغلق الممرات الهوائية. يخرج الهواء بشكل سلبي من الرئة. يوجد توتر سطحي مرتفع في واجهة مجرى الهواء في الرئة. تعمل المادة الخافضة للتوتر السطحي، وهي مزيج من الفسفوليبيدات والبروتينات الدهنية، كمنظف في الشعب الهوائية لتقليل التوتر السطحي والسماح بفتح الحويصلات الهوائية.

    يتم تغيير كل من التنفس وتبادل الغازات من خلال التغييرات في امتثال الرئة ومقاومتها. في حالة انخفاض امتثال الرئة، كما يحدث في الأمراض التقييدية مثل التليف، تتصلب المسالك الهوائية وتنهار عند الزفير. يصبح الهواء محاصرًا في الرئتين، مما يجعل التنفس أكثر صعوبة. في حالة زيادة المقاومة، كما يحدث مع الربو أو انتفاخ الرئة، تصبح الممرات الهوائية مسدودة، مما يؤدي إلى حبس الهواء في الرئتين والتسبب في صعوبة التنفس. يمكن أن تؤثر التعديلات في تهوية الشعب الهوائية أو نضح الشرايين على تبادل الغازات. يمكن أن تنشأ هذه التغييرات في التهوية والنضح، والتي تسمى عدم تطابق V/Q، من التغيرات التشريحية أو الفسيولوجية.

    مسرد المصطلحات

    التهوية السنخية
    مقدار الهواء الموجود في الحويصلات الهوائية
    الفضاء الميت التشريحي
    (أيضًا التحويلة التشريحية) منطقة من الرئة تفتقر إلى التهوية/التروية المناسبة بسبب انسداد تشريحي
    الالتزام
    قياس مرونة الرئة
    الفضاء الميت
    منطقة في الرئة تفتقر إلى التهوية المناسبة أو التروية
    الارتداد المرن
    خاصية الرئة التي تدفع أنسجة الرئة إلى الداخل
    عمل مرن
    العمل الذي تقوم به العضلات الوربية وجدار الصدر والحجاب الحاجز
    مقاوم للتدفق
    عمل التنفس الذي تقوم به الحويصلات والأنسجة في الرئة
    القدرة الحيوية الوظيفية (FVC)
    كمية الهواء التي يمكن زفيرها بالقوة بعد أخذ أعمق نفس ممكن
    العضلة الوربية
    عضلة متصلة بالقفص الصدري تنقبض عند الإلهام
    الفضاء داخل الجنبة
    الفضاء بين طبقات غشاء الجنب
    مرض انسدادي
    مرض (مثل انتفاخ الرئة والربو) الذي ينشأ عن انسداد الشعب الهوائية؛ يزداد الامتثال في هذه الأمراض
    الفضاء الفسيولوجي الميت
    (أيضًا التحويلة الفسيولوجية) منطقة الرئة التي تفتقر إلى التهوية/التروية المناسبة بسبب التغير الفسيولوجي في الرئة (مثل الالتهاب أو الوذمة)
    غشاء الجنب
    طبقة الأنسجة التي تحيط بالرئتين وتبطن الجزء الداخلي من التجويف الصدري
    مرض ذات الجنب
    التهاب مؤلم لطبقات الأنسجة الجنبية
    تجنيد
    عملية فتح الشعب الهوائية التي عادة ما تظل مغلقة عند زيادة النتاج القلبي
    مقاومة
    قياس انسداد الرئة
    متلازمة الضائقة التنفسية
    المرض الذي ينشأ عن نقص كمية المواد الخافضة للتوتر السطحي
    معدل التنفس
    عدد الأنفاس في الدقيقة
    مرض تقييدي
    المرض الذي ينتج عن تقييد وانخفاض امتثال الحويصلات الهوائية؛ ومن الأمثلة على ذلك متلازمة الضائقة التنفسية والتليف الرئوي
    التوتر السطحي
    سائل يشبه المنظفات في الشعب الهوائية يخفض التوتر السطحي للحويصلات الهوائية للسماح بالتوسع
    عدم تطابق التهوية/التروية (V/Q)
    منطقة الرئة التي تفتقر إلى التهوية السنخية المناسبة (V) و/أو التروية الشريانية (Q)