Friday, Oct 24th

Last update03:13:18 PM GMT

Thuviensinhhoc.com

Sinh lý hô hấp

Email In
Chỉ mục bài viết
Sinh lý hô hấp
2.Cơ học thông khí
3.Khoảng chết và thông khí
4. Lưu lượng thở
II.Trao đổi và vận chuyển khí
2.Vận chuyển oxy
3.Vận chuyển CO2
Điều hòa hô hấp

I. Chức năng thông khí

1. Đặc điểm cấu trúc chức năng

1.1. Lồng ngực

Lồng ngực đóng vai trò quan trọng trong quá trình thông khí, được cấu tạo như một khoang kín:

- 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.

- 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.

 

Hình 1: Sơ đồ phổi và đường dẫn khí

1.2. 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 (Hình 1).

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

- Bảo vệ phổi

Sở dĩ như vậy là nhờ đường dẫn khí có những đặc điểm cấu tạo sau đây :

- Niêm mạc có hệ thống mao mạch phong phú để sưởi ấm cho luồng không khí đi vào, có nhiều tuyến tiết nước để bão hòa hơi nước cho không khí. Không khí được sưởi ấm và bão hòa hơi nước sẽ làm tăng tốc độ 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 (hình 2), 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.

Hình 2: 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.

1.3. Phổi và màng hô hấp

Phổi là một tổ chức rất đàn hồi, được cấu tạo cơ bản bởi các phế nang. Đây là nơi chủ yếu xảy ra quá trình trao đổi khí. Cả hai phổi có khoảng 300 triệu phế nang. Tổng diện tích mặt bên trong của các phế nang rất lớn, khoảng 70m2 - 90m2 và đó là diện tiếp xúc giữa phế nang và mao mạch phổi.

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, trung bình 0,5 (m, nơi mỏng nhất chỉ khoảng 0,2 (m (Hình 3).    

Màng hô hấp có 6 lớp :

- Lớp dịch lót phế nang chứa chất hoạt diện (Surfactan) làm giảm sức căng mặt ngoài của dịch phế nang.

- Biểu mô phế nang là những tế bào biểu mô dẹt.

- Màng nề 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.

- Lớp nội mạc mao mạch.

Như vậy, cấu tạo của phổi có các đặc điểm phù hợp hoàn toàn với chức năng trao đổi khí : diện trao đổi lớn, mạch máu phân bố phong phú , màng hô hấp rất mỏng.

Lượng máu chứa trong hệ mạch phổi khoảng 60 - 140 ml, đường kính mao mạch chỉ 5(m, như vậy hồng cầu đi qua phải tự kéo dài và màng hồng cầu quẹt sát vào màng mao mạch, do đó khí khuếch tán rất thuận lợi.

Hình 3: Cấu tạo màng hô hấp

1.4. 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.

1.5. 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 (hình 4).

 

           Hình 4: 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 âm hơn :

- Hít vào bình thường : - 6 mm Hg ; - Thở ra bình thường :  - 2,5 mm Hg

Trong trường hợp hô hấp gắng sức thì giá trị này sẽ thay đổi lớn hơn : hít vào hết sức là - 30 mmHg và thở ra hết sức là - 0,5 đến 0 mmHg, xấp xỉ áp suất khí quyển.

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.