Y khoa Ykhoa, y học, y tế, kiến thức, lâm sàng, cận lâm sàng, chẩn đoán, điều trị, phác đồ, diễn đàn y khoa, hệ sinh thái y khoa online, mới nhất và đáng tin cậy.
CHƯƠNG 38
THÔNG KHÍ PHỔI
Chức năng chính của hệ hô hấp là cung cấp khí oxy đến mô và loại bỏ khí Cacbonic. Hệ hô hấp gồm 4 thành phần chính
(1) Thông khí phổi: sự di chuyển của dòng khí ra và vào giữa khí quyển và phế nang;
(2) Sự khuếch tán oxy và CO2;
(3) Sự vận chuyển oxy và CO2 trong máu và dịch cơ thể đến và từ mô tế bào;
(4) Điều chỉnh sự thông khí.
Chương này chủ yếu đề cập đến thông khí phổi và 5 chương sau là chức năng hệ hô hấp và bất thường sinh lý đặc biệt.
CƠ CHẾ CỦA THÔNG KHÍ PHỔI
Hình 38-1
CÁC CƠ THAM GIA TẠO RA SỰ GIÃN NỞ VÀ CO PHỔI
Phổi có thể được giãn nở và co qua 2 cách:
(1) Sự di chuyển xuống và lên của cơ hoành dẫn đến sự kéo dài ra hay thu hẹp lại của khoang ngực
(2) Sự nâng lên hay hạ xuống của xương sườn dẫn đến tăng hay giảm đường kính trước sau của khoang ngực
Hình 38-1 chỉ ra 2 cách
Động tác thở nhẹ nhàng bình thường chủ yếu thực hiện nhờ di chuyển của cơ hoành. Trong kì hít vào, cơ hoành co làm kéo bề mặt phần dưới phổi xuống. Sau đó, kì thở ra, với cơ hoành giãn, phổi đàn hồi, thành ngực, sự nén các tạng bụng làm tống không khí ra ngoài.
Động tác thở gắng sức, sự đàn hồi của phổi không đủ sức mạnh để tạo ra sự thở nhanh cần thiết, khi đó cần huy động thêm một số cơ nữa, chủ yếu là cơ thành bụng. Khi cơ thành bụng co, làm ép thêm các tạng ổ bụng, dồn cơ hoành lồi lên phía trên. Bằng cách đấy ép thêm vào phổi.
Phương thức thứ 2 để giãn phổi là sự nâng lên của bộ khung sườn. Xương sườn nâng lên làm giãn nở phổi vì bình thường ở vị trí thư giãn, xương sườn nằm dốc xuống, được chỉ ra ở bên trái của Hình 38-1
Khi các xương sườn nâng lên, tuy nhiên phần lớn chúng nhô ra hướng về phía trước, do đó xương ức cũng di chuyển về phía trước, ra xa cột sống, do đó làm tăng đường kính trước sau lớn nhất khoảng 20% trong khi hít vào tối đa với thở ra. Do đó, tất cả các cơ làm nâng khung ngực được phân loại là cơ hít vào, và các cơ làm khung ngực hạ xuống là cơ thở ra.
Cơ quan trọng nhất làm nâng khung sườn lên là cơ gian sườn ngoài, còn cơ khác là
(1) cơ ức đòn chũm làm nâng xương ức lên trên
(2) cơ răng cưa trước làm nâng nhiều xương sườn
(3) cơ thang làm nâng 2 xương sườn đầu tiên
Những cơ chính làm kéo xương sườn xuống dưới trong kì thở ra
(1) cơ thành bụng, có khả năng kéo những xương sườn ở thấp xuống dưới, đồng thời ép các tạng bụng dồn cơ hoành lên trên
(2) Cơ liên sườn trong
Hình 38-1 chỉ ra cơ chế hoạt động của cơ liên sườn ngoài và trong để tạo ra sự hít vào và thở ra. Hình bên trái, trong kì thở ra, xương sườn đi xuống, cơ liên sườn ngoài bị kéo dài ra trước và xuống dưới. Khi chúng co, chúng kéo xương sườn trên ra trước so với xương sườn dưới, làm khung sườn nâng lên, tạo ra sự hít vào. Còn chức năng cơ liên sườn trong, như là cơ thở ra, hoạt động và chức năng đối lập so với cơ liên sườn ngoài.
ÁP LỰC GÂY RA SỰ CHUYỂN ĐỘNG CỦA KHÔNG KHÍ RA VÀ VÀO PHỔI
Phổi là cấu trúc đàn hồi giống như quả bóng và tống tất cả khí ra qua khí quản nơi mà không có lực để giữ nó phồng. Phổi và thành ngực không gắn với nhau, trừ rốn phổi với trung thất, đoạn giữa của khoang ngực. Phổi được bao quanh bởi một lớp mỏng là dịch màng phổi, tác dụng giúp phổi chuyển động trơn tru trong khoạng ngực
Thêm nữa, sự hút liên tục các dịch quá mức vào trong kênh bạch huyết duy trì sự hút nhẹ giữa lá tạng của màng phổi và lá thành của khoang ngực. Từ việc đó, phổi được chứa trong thành ngực như có keo gắn ở đó, trừ việc chúng được bôi trơn tốt và có thể trượt tự do khi giãn hay co thành ngực.
Áp lực màng phổi và thay đổi khi hô hấp
Áp lực màng phổi là áp lực của dịch trong khoang mỏng giữa màng phổi lá tạng và màng phổi lá thành. Áp lực này bình thường hút nhẹ hay áp lực âm nhẹ.
Bình thường áp lực khoang màng phổi khi bắt đầu thì hít vào là khoảng -5cmH2O, đó là lượng cần có để giữ phổi mở. Trong thì hít vào bình thường, khoang ngực giãn kéo phổi ra ngoài với lực lớn hơn và tạo áp lực âm, trung bình khoảng -7,5cmH2O. Mối quan hệ giữa áp lực màng phổi và sự thay đổi thể tích phổi được chỉ ra ở hình 38-2. Áp lực âm trong khoang màng phổi giảm từ -5 xuống -7,5cmH2O trong thì hít vào và thể tích phổi tăng 0,5 lít. Sau đó, trong thì thở ra thì ngược lại.
Áp lực phế nang-áp lực không khí trong phổi phế nang
Hình 38-2
Khi nắp thanh môn mở và không có không khí vào hay ra ngoài phổi, áp lực trong tất cả các phần của cây hô hấp, tất cả các phế nang là cân bằng với áp lực khí quyển, bằng 0 cmH2O
Không khí có thể chảy vào trong phế nang trong thì hít vào là do áp lực trong phế nang phải hạ đến giá trị dưới áp lực khí quyển (dưới 0). Đường cong thứ 2 (nhãn “alveolar pressure”) Hình 38-2 chỉ ra rằng khi hít vào bình thường, áp lực phế nang giảm xuống đến -1cmH2O. Áp lực âm nhẹ này đủ để kéo 0,5 lít không khí vào phổi trong 2s khi thở vào bình thường nhẹ nhàng.
Trong thì thở ra, áp lực phế nang được nâng lên khoảng +1cmH2O, truyền không khí ra ngoài phổi trong 2-3s mỗi lần thở ra.
Hình 38-3
Áp lực xuyên phổi- Sự khác nhau giữa áp lực phế nag và màng phổi
Hình 37-2 chỉ ra áp lực xuyên phổi là áp lực khác nhau giữa phế nang và bề mặt ngoài của phổi (áp lực màng phổi) và nó được đo bằng lực đàn hồi của phổi hướng về rốn phổi trong mỗi lần hô hấp, được gọi là áp lực đàn hồi lại.
Khả năng giãn nở của phổi
Sự kéo giãn của phổi sẽ làm mỗi đơn vị phổi nở ra, làm tăng áp lực xuyên phổi (nếu đủ thời gian cho phép đạt trang thái cân bằng) được gọi là sự giãn nở của phổi. Tổng tất cả sự giãn nở của cả phổi ở người lớn bình thường trung bình khoảng 200ml không khí/cmH2O áp lực xuyên phổi. Tức là mỗi lần áp lực xuyên phổi tăng 1 cmH2O thì thể tích phổi sau 10-20s sẽ giãn thêm 200ml.
Biểu đồ sự giãn nở của phổi
Hình 38-3 là biểu đồ liên hệ giữa thay đổi thể tích phổi đến thay đổi áp lực màng phổi. Lưu ý rằng mối liên quan này khác nhau ở thì hít vào và thở ra. Mỗi đường cong được ghi lại bởi sự thay đổi của áp lực màng phổi từng bước nhỏ và cho phép thể tích phổi thay đổi từng bậc giữa các bước liên tục. Hai đường cong riêng biệt, gồm đường cong sự giãn nở của phổi thì hít vào và thở ra. Và biểu đồ tổng cộng được gọi là biểu đồ giãn nở của phổi. Đặc trưng cho biểu đồ này đươc xác định bởi độ đàn hồi của phổi. Độ đàn hồi này có thể được chia làm 2 phần
(1) Độ đàn hồi của phổi
(2) Độ đàn hồi của phổi gây ra bởi lực căng bề mặt của lớp dịch nằm bên trong thành phế nang và khoảng không khí
Hình 38-4
Lực đàn hồi của mô phổi được xác định chủ yếu bởi elastin và sợi collagen xen với nhau trong nhu mô phổi. Khi phổi xẹp, những sợi này co đàn hồi và xoăn lại. Sau đó, khi phổi giãn, các sợi này trở nên căng ra và không xoăn, kéo dài và tạo lực đàn hồi. Lực đàn hồi gây ra bởi sức căng bề mặt. Ý nghĩa của lực đàn hồi được chỉ ra trong Hình 38-4, so sánh với biểu đồ giãn nở của phổi khi làm đầy với dung dịch muối và khi làm đầy với không khí. Khi phổi được làm đầy bởi không khí, giữa dịch phế nang và không khí trong phế nang có một bề mặt chung. Nhưng với phổi làm đầy bằng dung dịch muối, không có bề mặt chung, do đó, không có hiện diện của sức căng bề mặt. Lưu ý áp lực xuyên phổi đòi hỏi phổi giãn bởi không khí lớn hơn 3 lần so với phổi làm đầy bằng dung dịch muối. Do đó, điều này gốm lực đàn hồi mô hướng về sự xẹp của phổi khí tương ứng khoảng 1/3 tổng sự đàn hồi của phổi, sức căng bề mặt giữa dịch-khí trong phế nang chiếm 2/3. Sức căng bề mặt dịch- khí tăng rất lớn nếu không có chất được gọi là surfactant hiện diện trong dịch phế nang.
Surfactant, sức căng bề mặt, sự xẹp của phế nang
Sức căng bề mặt
Khi nước tiếp xúc với không khí, các phân tử nước ở bề mặt của nước được hút mạnh với nhau. Kết quả là, bề mặt nước co lại, co chặt với nhau như giọt nước
Màng co nhẹ của các phân tử nước như bề mặt của giọt nước. Bây giờ chúng ta hãy đảo lại điều này và nhìn xem bề mặt trong của phế nang diễn ra điều gì.
Tại đây, bề mặt nước cũng cố gắng co lại. điều này hướng đến lực đẩy không khí từ phế nang ra phế quản, gây ra xẹp phế nang. Mạng lưới này tác động gây ra lực co đàn hồi toàn bộ phổi, gọi là lực đàn hồi của sức căng bề mặt.
Surfactant và tác động của nó đến sức căng bề mặt
Surfactant là tác nhân hoạt động bề mặt trong nƣớc, tức là nó làm giảm sức căng bề mặt của nước. Nó được tiết ra bởi tế bào biểu mô phế nang loại II, chiếm 10% khu vực bề mặt phế nang. Những tế bào này nhỏ, chứa lipid.
Surfactant là sự trộn lẫn phức tạp giữa các phospholipid khác nhau, protein, và ion. Thành phần quan trọng nhất của là phospholipid dipalmitoyl phosphatidylcholine, surfactant apoprotein và ion Ca. Dipalmitoyl phosphatidylcholine và phospholipid quan trọng khác là vai trò quan trọng trong giảm sức căng bề mặt. Chúng thực hiện chức năng này được nhờ không bị phân hủy trong dịch lót phế nang. Thay vào đó, một phần của các phân tử phân hủy trong khi phần còn lại lan rộng vào bề mặt của nước trong phế nang. Bề mặt này chiếm từ 1/12 đến ½ sức căng bề mặt của nước tinh khiết. Sức căng bề mặt là khác nhau giữa các loại nước khác nhau: nước tinh khiết 72 dynes/cm (dyne là đơn vị lực để nâng 1gam lên 1 cm trong 1 giây), dịch lót trong phế nang bình thường với số lượng surfactant bình thường là 5-30dynes/cm.
Áp lực giữ phế nang gây ra bởi sức căng bề mặt
Nếu khí dẫn từ phế nang ra ngoài bị chặn, sức căng bề mặt trong phế nang hướng vè làm xẹp phổi. sực xẹp này tại ra áp lực dương trong phế nang, làm đẩy không khí ra ngoài. Lượng áp lực tạo ra trong phế nang bằng cách này có thể được tính theo công thức:
Kích thước trung bình phế nang có đường kính khoảng 100micrometers và được lót với surfactant bình thường, tính toán áp lực khoảng 4cmH20(3mmHg). Nếu phế nang được lót bởi nước tinh khiết không có bất kì surfactant nào, áp lực có thể tính toàn khoảng 18cmH2O, áp lực gấp 4,5 lần. Qua đó ta thấy được tầm quan trong trọng việc làm giảm sức căng bề mặt phế nang của surfactant và giảm sự hỗ trợ của cơ hô hấp để làm giãn phổi.
Tác động của bán kính phế nang lên áp lực gây ra bởi sức căng bề mặt
Lưu ý từ công thức , áp lực tạo ra từ sức căng bề mặt trong phế nang, tác động ngược lại với bán kính phế nang,có nghĩa là nếu phế nang nhỏ hơn thì áp lực phế nang gây bởi sức căng bề mặt lớn hơn. Do đó, khi phế nang giảm bán kính còn một nửa so với bình thường (50 thay thế cho 100micrometers) thì áp lực tăng gấp đôi. Hiện tượng này là báo hiệu đặc biệt trong trẻ đẻ non, nhiều trẻ trong só chúng có bán kính phế nang chỉ bằng ¼ so với người lớn. Thêm nữa, surfactant không tiết như bình thường cho đến khi giữa tháng thứ 6 và 7 thai kì, trong mốt số trường hợp còn muộn hơn. Do đó, nhiều trẻ đẻ non có ít hoặc không có surfactant trong phế nang khi chúng sinh, và phổi của chúng cực dễ có xu hướng xẹp. Cái gây ra tình trạng này là hội chứng suy hô hấp ở trẻ mới sinh. Nó là thai nếu không điều trị, dặc biệt là tiếp tục thở áp lực dương.
TÁC ĐỘNG CỦA KHUNG NGỰC LÊN KHẢ NĂNG GIÃN NỞ CỦA PHỔI
Lồng ngực có khả năng đàn hồi và dẻo, tương tự như phổi, thậm chí nếu phổi không hiện diện trong ngực, cơ hỗ trợ sẽ vẫn giúp lồng ngực giãn nở.
Sự giãn nở giữa ngực và phổi
Toàn bộ hệ hô hấp (phổi và khoang ngực) được đo trong khi phổi giãn nở. Để giãn nở toàn bộ hệ hô hấp thì áp lực cần gấp đôi so với để giãn nở phổi sau khi loại bỏ khoang ngực. Do đó, kết hợp phổi – ngực chĩnh xác là bằng ½ của phổi đơn lẻ- 110ml thể tích/ 1 cmH20cho hệ kết hợp, so với 220ml/cmH2O cho phổi đơn độc. Thêm vào đó, khi phổi giãn nở để thể tích lớn hay ép lại để thể tích nhỏ thì giới hạn của ngực trở nên cực kì lớn. Khi gần giới hạn, sự giãn nở kết hợp phổi- ngực có thể ít hơn 1/15 so với phổi đơn độc.
“Cách làm việc” của sự thở
Khi thở nhẹ nhàng bình thường, tất cả cơ hô hấp co diễn ra trong khi
Hít vào, thở ra là chủ yếu là quá trình thụ động tạo ra bởi sự đàn hồi của phổi và lồng ngực. Do đó, dưới tình trạng thư giãn, cỏ hô hấp bình thường thực hiện “làm việc” để tạo thì hít vào nhưng không gây ra thì thở ra. Cách làm việc của hệ hô hấp có thể chia thành 3 phần:
(1) Giãn phổi chống lại lực đàn hồi của phổi và lồng ngực-kháng đàn hồi
(2) Vượt qua tính dẻo dai của cấu trúc phổi và thành ngực- kháng mô
(3) Vượt qua sự kháng của đường thở để loại bỏ khí trong phổi- kháng đường thở
Năng lượng cần có cho hô hấp
Trong khi thở bình thường, chỉ chiếm 3-5% tổng năng lượng của cơ thể để giãn nở phổi. Tuy nhiên, trong khi tập gắng sức, lượng năng lượng cần có tăng nhiều đến 50 fold, tuy nhiên mức độ tăng kháng đường thở và giãn nở phổi phụ thuộc từng người. Do đó, một trong những giới hạn chính của độ mạnh bài tập được thực hiện phụ thuộc khả năng từng người để cung cấp đủ năng lượng cho cơ cho quá trình hô hấp đơn lẻ.
THẾ TÍCH PHỔI VÀ DUNG TÍCH
GHI HÌNH THAY ĐỔI THỂ TÍCH PHỔI THĂM DÒ DUNG TÍCH PHỔI
Hình 38-5
Sự thông khí phổi có thể đánh giá bởi ghi hình thể tích không khí chuyển động vào và ra phổi, phương pháp này gọi là thăm dò dung tích phổi. Thiết bị đo dung tích phổi được chỉ ra trên hình 38-5. Nó gồm 1 cái trống xoay tròn quanh 1 cái buồng chứa nước, cái trống được giữ cân bằng bởi 1 cái quả tạ. Trong cái trống là khi thở, thường là không khí hoặc oxy; 1 cái ống kết nối miệng với buống khí. Khi 1 lần thở vào và ra buồng, trống lên và xuống, và ghi hình trên giấy.
Hình 38-6 chỉ ra dụng cụ ghi vận động khi thở cho thấy thay đổi của thể tích phổi dưới tình trạng thở khác nhau. Mô tả sự kiện thông khí phổi, không khí trong phổi có thể được chia trong biểu đồ này thành 4 thể tích và 4 dung tích trung bình cho người lớn trẻ.
Bảng 38-1 tóm tắt lại thể tích phổi và dung tích trung bình.
Thể tích phổi
Nhìn vào bên trái Hình 38-6 là danh sách 4 thể tích phổi. Mỗi thể tích có những đặc trưng sau:
(1) Thể tích khí lưu thông: là thể tích hít vào và thở ra trong mỗi lần thở bình thường, khoảng 500ml trung bình nam giới trưởng thành.
(2) Thể tích hít vào dự trữ: là thể tích tối đa khí hít vào vượt trên cả thể tích thông khí bình thường khi người đó hít vào hết sức, thường khoảng 3000ml
(3) Thể tích thở ra dự trữ: là thể tích khí thở ra tối đa có sử dụng lực thở ra sau khi kết thúc thở ra khí lưu thông, thường khoảng 1200ml
(4) Thể tích khí dư: là thể tích khí duy trì trong phổi sau khi lực thở ra lớn nhất, trung bình khoảng 1200ml.
Dung tích phổi
Hình 38-6
Nhìn vào bên phải hình 38-6 là danh sách những dung tích phổi quan trọng:
- Dung tích hít vào: bằng thể tích khí lưu thông cộng với thể tích dự trữ hít vào. Trung bình khoảng 3500ml mỗi người có thể thở vào, bắt đầu từ mức thở ra bình thường đến phổi giãn nở tối đa.
(2) Dung tích cặn chức năng (FRC): bằng thể tích dự trữ thở ra cộng với thể tích khí cặn. Dung tích này là lượng khí duy trì trong phổi sau khi kết thúc thở ra bình thường (khoảng 2300ml)
(3) Dung tích sống (VC): bằng thể tích dự trữ hít vào cộng với thể tích khí lưu thông cộng với thể tích khí cặn. Dung tích này là lượng khí lớn nhất mỗi ngƣời có thể tống ra từ phổi sau khi phổi đầy lần đầu tiên đến khi tối đa và sau đó thở ra đến mức tối đa (khoảng 4600ml)
(4) Dung tích phổi toàn bộ (TLC): là thể tích lớn nhất mà phổi có thể nở ra lớn nhất có thể (khoảng 5800ml); bằng tổng của dung tích sống và thể tích cặn.
Tất cả thể tích và dung tích phổi phụ nữ thường chiếm ít hơn nam giới 20-25%, và chúng lớn hơn ở những người chơi thể thao.
Bảng 38-1
KÍ HIỆU VÀ BIỂU TƯỢNG THƯỜNG SỬ DỤNG TRONG THĂM DÒ CHỨC NĂNG PHỔI
Bảng 38-2
Thăm dò dung tích phổi là một trong nhiều phương pháp đo mà bác sĩ hô hấp thường sử dụng hàng ngày. Nhiều thông số quan trọng được chỉ ra trong bảng 38-2.
VC = IRV + VT + ERV
VC = IC + ERC
TLC = VC + RV
TLC = IC+ FRC
FRC = ERV+ RV
XÁC ĐỊNH DUNG TÍCH CẶN CHỨC NĂNG, THỂ TÍCH CẶN, DUNG TÍCH TOÀN PHỔI PHƯƠNG PHÁP PHA LOÃNG HELIUM
Dung tích cặn chức năng (FRC) là thể tích khí duy trì phổi trong mỗi lần thở ra bình thường, quan trọng trong chức năng phổi.
Vì nó có giá trị đặc trưng trong một số bệnh lý phổi, nó thường để đo dung tích. Thiết bị đo dung tích phổi không thể sử dụng để đo chính xác FRC vì không khí trong thể tích khí cặn của phổi không thể thở ra vào thiết bị, và thể tích này tạo ra khoảng ½ FRC. Để đo FRC, thiết bị đo dung tích phải sử dụng theo cách gián tiếp, phương pháp pha loãng khí Helium.
Thiết bị đo dung tích với thể tích được làm đầy bởi không khí trộn với khí Heli. Trƣớc khi thở từ thiết bị này, mỗi người được thở ra bình thường. Kết thúc thở ra, thể tích duy trì trong phổi bằng FRC. Tại điểm này, chất ngay lập tức bắt đầu đến sự thở từ thiết bị và khí của thiết bị trộn lẫn với khí của phổi. Kết quả là Heli bắt đầu loãng bởi khí FRC, và thể tích của FRC có thể tính toán từ mức độ pha loãng Heli, dựa theo công thức:
FRC: dung tích cặn chức năng
Ci(He): nồng độ ban đầu của He trong thiết bị
Cf(He): nồng độ cuối cùng của He trong thiết bị
Vi (thiết bị): thể tích ban đầu của thiết bị
Mỗi FRC được xác định, thể tích khí cặn (RV) có thể được xác định bởi thể tích khí cặn thở ra (ERV) đo bởi thiết bị đo dung tích bình thường, từ FRC. Dung tích toàn phổi (TLC) có thể được xác định bởi thêm dung tích hít vào (IC) và FRC
RV= FRC – ERV
và
TLC= FRC + IC
THỂ TÍCH HÔ HẤP TRONG MỘT PHÚT
Thể tích hô hấp trong 1 phút là toàn bộ số khí mới di chuyển vào đường dẫn khí mỗi phút và bằng thể tích khí lưu thông nhân với tốc độ hô hấp (số lần) mỗi phút. Bình thường thể tích khí lưu thông khoảng 500ml, tốc độ thở bình thường khoảng 12 nhịp/ phút. Như vậy, thể tích hô hấp mỗi phút trung bình 6lít/phút. Một người có thể sống với giai đoạn ngắn nhất là thể tích hô hấp mỗi phút thấp khoảng 1,5lít/phút và tốc độ hô hấp chỉ khoảng 2-4 nhịp/ phút.
Tốc độ hô hấp có thể tăng 40-50 lần/ phút, và thể tích khí lưu thông có thể lớn ngang dung tích sống, khoảng 4600ml ở ngƣời lớn trẻ. Nó có thể đưa thể tích hô hấp mỗi phút lớn hơn 200ml/phút, hay hơn 30 lần bình thường. Mọi người phần lớn không thể đạt hơn ½ hoặc 2/3 giá trị này cho dài hơn 1 phút.
THÔNG KHÍ PHẾ NANG
Quan trọng cơ bản của thông khí phế nang là tiếp tục đổi mới không khí trong khu vực khí thay đổi của phổi, nơi khí gần mạch máu phổi. Khu vực này gồm phế nang, túi phế nang, ống phế nang, tiểu phế quản hô hấp. Tốc độ đổi mới không khí ở khu vực này được gọi là thông khí phế nang.
“KHOẢNG CHẾT” VÀ TÁC ĐỘNG TRÊN THÔNG KHÍ PHẾ NANG
Một số khu vực khí trao đổi nhưng đường hô hấp nơi khí trao đổi không diễn ra, như là mũi, thanh quản, khí quản. Những khu vực này gọi là khoảng không khí chết vì nó không được sử dụng để trao đổi khí. Trong thì thở ra, khí trong khoảng chết được thở ra đầu tiên, trước khi bất kỳ khí từ phế nang. Do đó, khoảng chết không thuận lợi cho loại bỏ khí thở ra từ phổi
Đo thể tích khoảng chết
Hình 38-7
Phương pháp đơn giản là biểu thị bằng biểu đồ trong hình 38-7. Trong cách đo này, đột nhiên thở sâu bằng 100% O2, toàn bộ khoảng chết sẽ đầy bởi khí O2. Một số O2 sẽ trộn với khí phế nang nhưng không thay thể toàn bộ khí này. Sau đó người đó được thở ra và ghi hình nhanh lượng Nito. Vị trí đầu tiên của khí thở ra đến từ khu vực khoảng chết của đường dẫn khí, nơi mà không khí được thay thế hoàn toàn bằng O2. Do đó, đoạn sớm của ghi hình chỉ O2 xuất hiện, nồng độ Nito bằng 0. Sau đó, khi khí phế nang bắt đầu, nồng độ Nito tăng nhanh, vì khí phế nang gồm lượng lớn Nito bắt đầu trộn với khoảng chết. Sau đó khí tiếp tục được thở ra, tất cả khoảng chết không khí
Được làm sạch và chỉ còn duy trì bằng khí phế nang. Do đó, ghi hình nồng độ Nito đạt được mức cao nguyên cân bằng với nồng đọ trong phế nang, được chỉ ra bên phải biểu đồ. Suy nghĩ một chút, sinh viên có thể thấy khu vực xám hiện diện khí không có Nito. Khu vực này đo thể tích khoảng chết. Công thức:
VD: khoảng khí chết
VE: là thể tích toàn bộ khí thở ra
Khu vực màu xám trong biểu đồ là 30 cm2, khu vực hồng là 70cm2, thể tích toàn bộ khí thở ra là 500ml. Khoảng chết có thể là
Thể tích khoảng chết bình thường ở người trẻ là khoảng 150ml. Khoảng chết này tăng nhẹ theo tuổi.
Khoảng chết sinh lý. Phương pháp chỉ mô tả đo thể tích khoảng chết sinh lý ở tất cả khoảng không của hệ hô hấp khác ngoài phế nang, khoảng chết này gọi là khoảng chết giải phẫu. một số phế nang không chức năng hay chỉ 1 phần chức năng vì dựa trên vì máu thiếu và nghèo qua mao mạch hô hấp. Khi khoảng chết phế nang đƣợc tính đến là lượng tổng của khoảng chết, thì được gọi là khoảng chết sinh lý đối ngược với khoảng chết giải phẫu. Bình thường, khoảng chết sinh lý và giải phẫu là gần bằng nhau vì tất cả phế nang là chức năng của phổi bình thường. Nhưng người mà với phế nang không chức năng trong một số phần của phổi, khoảng chết sinh lý có thể nhiều gấp 10 lần thẻ tích khoảng chết sinh lý, hay 1-2lít. Vấn đề này trao đổi trong chương 40 và 43.
TỐC ĐỘ THÔNG KHÍ PHẾ NANG
Thông khí phế nang mỗi phút là thể tích tổng của khí vào mới ở phế nang và khí trao đổi mỗi phút. Nó bằng số lần hô hấp với số lượng khí mới vào khu vực này mỗi lần thở.
VA=Freq x (VT –VD)
VA là thẻ tích thông khí phổi mỗi phút
Freq là tần số hô hấp mỗi phút
VT là thể tích khí lưu thông
VD là thể tích khoảng chết sinh lý. Do đó, với thể tích khí lưu thông bình thường 500ml, khoảng chết bình thường 150ml, tốc độ hô hấp là 12 nhịp/phút, thông khí phế nang bằng 12 x (500-150), hay 4200ml/ phút
Thông khí phế nang là một trong những yếu tố chính để xác định nồng độ O2 và CO2 trong phế nang. Do đó, phần lớn tất cả về trao đổi khí theo dõi ở chương sau
Chức năng đường dẫn khí
Hình 38-8
Khí quản, phế quản, tiểu phế quản
Hình 38-8, khí đến phổi bằng cách qua khí quản, phế quản, tiểu phế quản.
Một trong những chức năng quan trọng của đường hô hấp là giữ chúng luôn mở và cho phéo không khí đi lại đến phế nang dễ dàng. Để giữ khí quản khỏi xẹp, nhờ có sụn nhẫn. Trên thành phế quản có lượng lớn bản sụn cong duy trì vừa phải độ cứng cho phép chuyển động đủ cho phổi trong khi giãn và co. Và lượng sụn này giảm dần đến tiểu phế quản, đường kính còn ít hơn 1,5mm. Tiểu phế quản không chống được sự xẹp. Thay vào đó chúng duy trì sự giãn bằng áp lực xuyên phổi làm nở phế nang. Khi phế nang nở rộng, tiểu phế quản cũng nở rộng nhưng không nhiều.
Thành cơ phế quản và tiểu phế quản và sự điều khiển
Trong tất cả các khu vực của khí quản và phế quản không chiếm bởi bản sụn, thành gồm thành phần chính là cơ trơn. Cả tiểu phế quán cũng vậy, thành toàn bộ là cơ trơn trừ đoạn cuối của nó, gọi là tiểu phế quản hô hấp, biểu mô hô hấp là chính và nằm dưới mô sợi cộng với vài sợi cơ trơn. Nhiều bệnh của phổi là kết quả từ sự hẹp phế quản nhỏ và tiểu phế quản lớn, thường co quá mức của cơ trơn.
Sự cản dòng khí trong cây phế quản
Bình thường, dòng khí qua đường dẫn khí dễ dàng và áp lực gradient từ phế nang đến khí quyển nhỏ hơn 1cmH2O là đủ để tạo ra dòng khí thở êm ái. Lượng lớn sức cản diễn ra không trên tiểu phế quản hô hấp mà trên tiểu phế quản lớn và phế quản gần khí quản. Lý do của sức cản lớn liên quan đến phế quản lớn so sánh với 65,000 tiểu phế quản hô hấp, lượng khí phải qua.
Trong một số tình trạng bệnh, tiểu phế quản nhỏ hơn có sức cản lớn hơn vì kích thước nhỏ và vì chúng dễ bị co cơ, phù thành, tập hợp nhầy của tiểu phế quản.
Thần kinh và điều khiển tại chỗ của cơ tiểu phế quản – “hệ giao cảm” giãn tiểu phế quản
Điều khiển trực tiếp tiểu phế quản bởi các sợi của hệ thần kinh giao cảm, một vài sợi xuyên vào vị trí trung tâm của phổi. Tuy nhiên, cây phế quản có rất nhiều thụ thể để Norepinephrine và epinephrine giải phóng vào máu bởi kích thích giao cảm của tuyến thượng thận tủy. Những hocmon này, đặc biệt epinephrine bởi kích thích lớn hơn vào receptor beta-adrenergic, gây ra giãn cây phế quản.
“Phó giao cảm” co tiểu phế quản
Vài sợi thần kinh phó giao cảm bắt nguồn từ thần kinh phế vị tập trung ở nhu mô phổi. Thần kinh tiết ra acetylcholine và khi hoạt động, gây ra co nhẹ tiểu phế quản. Khi bị bệnh như hen, một số tiểu phế quản co, thêm vào phó giao cảm kích thích. Khi đó dùng thuốc sẽ chặn tác động của acetylcholin, như atropine, có thể giãn đường dẫn khí đủ để giải tắc. Thỉnh thoảng thần kinh phó giao cảm cũng hoạt động bởi phản xạ, ban đầu kích thích màng biểu mô của đường dẫn khí do khí độc, khói thuốc, viêm tiểu phế quản. Do đó phản xạ co tiểu phế quản thường diễn ra khi emboli nhỏ tắc ở động mạch phổi nhỏ
Yếu tố kích thích tại chỗ có thể gây ra co tiểu phế quản
Dạng chất trong phổi thƣờng hoạt động nhẹ nhàng để gây co tiểu phế quản. 2 trong số chúng là Histamin và chất hoạt động chậm của anaphylaxis. Tất cả những chất này đƣợc giải phóng trong mô phổi bởi tế bào mast khi phản ứng dị ứng, đặc biết phấn hoa. Do đó, co đƣờng thở diễn ra trong hen dị ứng. Kích thích tƣơng tự tạo phản xạ phó giao cảm co đƣờng thở -thuốc là, SO2, acid,.. có thể hoạt động trực tiếp trong mô phổi tại chỗ, phản xạ không thần kinh.
Chất nhầy lót đường dẫn khí và hoạt động của lông mao làm sạch đường dẫn khí
Tất cả đường dẫn khí, từ mũi đến tiểu phế quản hô hấp, giữ ẩm nhờ lớp chất nhầy phủ trên toàn bộ bề mặt. Chất nhầy được tiết bởi tế bào tiết nhầy trên biểu mô lót ở đường dẫn khí, và tuyến dưới niêm mạc.
Tiểu phế quản hô hấp được lót bởi biểu mô có lông mao, với 200 lông mao/tế bào biểu mô. Lông mao này di động với tốc độ 10-20 lần/ giây cơ chế mô tả ở chương 2, hướng của chúng luôn về họng. Lông mao trong phổi hướng lên trên, trong khi lông mao ở mũi hướng xuống dưới. Chúng tiếp tục di động tại chỗ tạo ra áo phủ cho màng nhầy chảy chậm, tốc độ vài mm/phút, hướng đến họng. Sau đó, chất nhầy và phân tử lạ được nuốt hay ho ra ngoài.
Phản xạ ho
Phế quản và khí quản rất nhạy cảm với chạm nhẹ hay số lượng ít vật chất lạ hay nguyên nhân khác kích thích tạo phản xạ ho. Thanh quản và cựa (điểm phân chia khí quản thành phế quản) là đặc biệt nhạy cảm, và tiểu phế quản hô hấp và phế nang nhạy cảm với kích thích chất ăn mòn hóa học như khí SO2 hay Clo. Truyền xung động thần kinh từ đường dẫn khí chính qua thần kinh phế vị đến não. Sau đó, chuỗi tự động gây ra bởi vòng thần kinh của tủy, gây ra tác động dưới đây:
(1) 2,5 lít khí hít vào nhanh
(2) Nắp thanh môn đóng, dây thanh âm khép nhẹ để chặn khí trong phổi
(3) Cơ thành bụng co mạnh, đẩy chống lại áp lực cơ hoành trong khi cơ hô hấp khác, như cơ liên sườn trong cũng co mạnh. Kết quả là, áp lực phổi tăng nhanh tới 100mmHg hay hơn.
(4) Dây thanh âm và nắp thanh môn đột nhiên mở rộng, không khí dưới áp lực cao trong phổi, tống ra ngoài. Thực vậy, khí này được tống ra ngoài với tốc độ đạt từ 75-100 miles/giờ. Quan trọng, sức ép mạnh của phổi làm xẹp phế quản và khí quản bởi phần không sụn. Không khí di chuyển nhanh thường mang theo vật lạ hiện diện trong phế quản và khí quản.
Phản xạ hắt hơi
Rất giống với phản xạ ho, trừ việc chúng gắn với đường mũi thay cho đường hô hấp dưới. Sự bắt đầu phản xạ hắt hơi là kích thích trong đường mũi. Truyền xung động qua dây thần kinh tủy thứ 5 đến tủy nơi phản xạ được gây ra. Chuỗi phản ứng tương tự như phản xạ ho, nhưng lượng khí lớn nhanh qua mũi, làm sạch đường mũi, đẩy vật lạ ra ngoài.
Chức năng hô hấp bình thường của mũi
Có 3 chức năng hô hấp đặc trưng được thực hiện bởi khoang mũi:
(1) Làm ấm không khí nhờ bề mặt rộng của xoăn mũi và vách mũi, tổng diện tích 160cm2 (hình 38-8)
(2) Làm ẩm
(3) Làm sạch
Những chức năng này là chức năng của đường hô hấp trên.
Nói chung, nhiệt độ của khí hít vào nâng trong vòng 1oF của nhiệt độ cơ thể và trong vòng 2-3% bão hòa hơi nước trước khi nó đến khí quản. Khi người thở khí qua trực tiếp ống vào khí quản (như mở thông khí quản), không khí lạnh và đặc biệt là khô tác động vào phổi dưới dẫn đến cứng phổi trầm trọng và viêm.
Chức năng lọc của mũi
Lông ở lối vào của lỗ mũi là quan trọng để lọc ra ngoài phân tử lớn. Quan trọng hơn, loại bỏ phân tử bằng cách kết tủa chúng. Không khí qua đường mũi va phải nhiều cấu trúc cánh: xoăn mũi (gây xáo trộn không khí), vách mũi, thành họng. Mỗi lần không khí va phải chúng, làm thay đổi hướng của chuyển động. Phân tử lơ lửng trong không khí, khối lượng và động lượng nhiều hơn không khí, không thể thay đổi hướng của chuyển động này nhanh như không khí. Do đó, chúng tiếp tục tiến lên, đập vào bề mặt cấu trúc, và bị bẫy trong áo nhầy và vận chuyển bởi lông mao đến họng để nuốt.
Kích thước phân tử bị bẫy trong đường dẫn khí không có phân tử nào đường kính lớn hơn 6micrometers vào được phổi qua mũi. Kích thước này nhỏ hơn kích thước của tế bào hồng. cầu. Nhiều phân tử khoảng 1-5 micrometers có thể vào tiểu phế quản nhỏ hơn là kết quả của lực hấp dẫn. Bệnh tiểu phế quản hô hấp là phổ biến trong công nhân mỏ than vì các phân tử bụi. Một số trong các phân tử nhỏ hơn (đường kính nhỏ hơn 1 micrometer) khếch tán vào thành của phế nang và dính vào dịch phế nang. Tuy nhiên nhiều phân tử đường kính nhỏ hơn 0,5 micrometer vẫn lơ lửng trong khí phế nang và tống ra ngoài bởi thở ra. Ví dụ, phân tử trong khói thuốc lá là khoảng 0,3 micrometer. Phần lớn những phân tử này gắn vào đường dẫn khí hô hấp trước khi chúng đến phế nang. Không may, hơn 1/3 trong chúng gắn vào phế nang do quá trình khuếch tán, còn lại lơ lửng và bị tống ra ngoài.
Nhiều phân tử bị bẫy trong phế nang và được loại bỏ bởi đại thực bào phế nang, mô tả trong chương 34, và được mang đi nơi khác nhờ tế bào lympho phổi. Sự quá mức các phân tử này có thể gây ra tăng trưởng mô sợi trong vách phế nang.
Phát âm
Giọng nói không chỉ gồm đường hô hấp mà còn
(1) Trung tâm điều khiển điều khiển giọng nói đặc biệt ở vỏ não, sẽ trao đổi ở chương 58.
(2) Trung tâm điều khiển hô hấp ở não
(3) Cấu trúc phát âm và cộng hưởng của miệng của khoang mũi
Lời nói gồm 2 cơ chế chức năng:
(1) phát âm, thực hiện bởi thanh quản
(2) phát âm rõ ràng, thực hiện bởi cấu trúc trong miệng
Phát âm
Hình 38-9
Thanh quản, chỉ ra trên hình 38-9 A, là cấu trúc đặc biệt, thích nghi để hoạt động như máy rung thành phần là dây thanh âm.
Dây thanh âm kéo ra từ thảnh bên của thanh quản hướng về trung tâm của thanh môn; Chúng căng ra và giữ tư thế như cơ đặc biệt của thanh quản.
Hình 38-9 B chỉ ra dây thanh âm được nhìn từ nắp thanh môn với thiệt bị nội soi thanh quản. Trong khi thở bình thường, dây mở rộng để cho phép khí dễ dàng qua. Khi phát âm, dây di chuyển cùng nhau do đó khí đi qua nó sẽ gây rung. Độ cao của rung được xác định chính bởi độ căng của dây.
Hình 38-9 A chỉ ra giải phẫu của dây thanh âm sau khi loại bỏ lớp lót biểu mô nhầy. Ngay lập tức bên cạnh mỗi dây là dây chằng dàn hồi mạnh hay dây chằng thanh âm. Dây chằng này gắn phía trước đến sụn giáp, cái mà nhô ra trước từ bề mặt phía trước của cổ, gọi là “quả táo của Adam”. Phía sau, dây chằng thanh âm gắn với mỏm thanh âm của sụn phễu. Sụn giáp và sụn phễu khớp với các sụn khác ở phía dưới không được chỉ ra trong hình 38-9, sụn nhẫn.
Dây thanh âm có thể căng ra bởi hướng xoay của sụn giáp, hoạt động bởi cơ căng từ sụn giáp và phễu đến sụn nhẫn. Cơ ở trong vòng phía bên dây thanh âm đến dây chằng thanh âm, cơ giáp phễu có thể đẩy sụn phễu hướng đến sụn giáp và do đó, làm lỏng dây thanh âm. Sự trượt của cơ trong dây thanh âm có thể thay đổi hình dạng và khối lượng của giới hạn dây thanh âm, mài sắc chúng để phát ra âm cao, làm cùn chúng cho âm trầm hơn. Cơ thanh quản nhỏ nằm giữa sụn phễu và sụn nhẫn có thể quay sụn này hướng vào trong hay ra ngoài hay đẩy vào gần nhau hay về 1 bên đưa ra hình dạng khác nhau của dây thanh âm chỉ ra trên hình 38-9 B.
Phát âm rõ ràng và âm vang. 3 cơ quan chính tạo sự phát âm rõ ràng là môi, lưỡi, vòm mềm. Chúng không cần trao đổi chi tiết vì chúng đều chuyển động giống nhau trong khi nói và phát âm khác. Âm vang tạo ra bởi miệng, mũi và xoang mũi, họng và thậm chí cả khoang ngực. Lại lần nữa, chúng đều tương tự nhau với cả tính chất và cấu trúc. Ví dụ, chức năng cộng hưởng của mũi được xác định bởi thay đổi trong tích chất dây thanh âm khi người đó bị lạnh và chặn không khí qua để cộng hưởng âm thanh.
Nguồn: Guyton and Hall textbook of Medical Physiology. Chapter 38: Pulmonary Ventilation
