Iðjuþjálfun LIE0103 Hrefna Óskarsd.

13. kafli – öndunarfærin

Almennt um lungun Öndun

Fluttningur súrefnis og koldíoxíðs milli líkama og umhverfis Öndunarfæri

Lungu og öndunarvegir Þeir hlutar brjóstkassans sem sjá um að flytja loft inn og út úr lungunum við öndun.

Allur almenningur veit það að hlutverk þessa líffærakerfis er að flytja súrefni til fruma líkamans, og svo flytja coldíoxíð frá frumunum og út úr líkamanum. Það eru einskonar rör í brjóstkassanum eða holrými, sem sjá síðan um að flytja loftið úr umhverfinu niður í lungun sjálf. Hluti af brjóstkassanum og umgerð hans tekur þátt í öndun og um það fjallar þessi kafli. Þetta er mjög mikilvægur hluti af líkamanum og skipta megin máli í sambandi við öndun. En öndunarfærin eru ekki bara lungun, það er líka:

Nef Nefhol Munnur Varir Nefkokið Barkakýlið Barkinn

Allt þetta tilheyrir önduarkerfinu og þess vegna mikilvægur hluti af því sem við köllum öndunarfærin í heild. Umhverfis lungun sitja rifin og millirifjavöðvar, en þar á milli er þindin sem hvelfist upp í kviðarholið að neðan. Ef þindin dregst saman, þá stækkar rúmmálið í thorax. Við notum þindina til þess að herpa hana saman en þá verður hún flatari og við öndum að okkur, það er megin hlutverk þíndarinnar. Við fáum brjóstkassan fram með því að nota vöðvana milli rifjana, við herpum og þá dragast vöðvarnir nær hver öðrum. Af því að rifin vísa niður á við og fram frá hryggsúlunni, þá gerist það að þegar þau lyftast fram, þá víkkar thorax, þ.e. rúmmálið eykst. Þaðað færa rifin nær hvert öðru með millirifjavöðvunum, það eykur rúmmál thorax, þetta gerist þegar við öndum að okkur.

Iðjuþjálfun LIE0103 Hrefna Óskarsd.

Hlutverk öndunarfæra Aðalhlutverk öndunarfæranna eru tvenns konar. Annars vegar að sjá líkamanum fyrir súrefni, og hins vegar að fjarlægja coldíoxíð úr frumum líkamans. En lungun hafa fleiri hlutverk og þeirra á meðal að hjálpa nýrunum að viðhalda réttu sýrustigi í líkamanum þannig að við séum hvorki of súr né basísk. Einnig notum við öndunarfærin til þess að mynda raddsvið. Hlutverk þeirra er líka að verja okkur fyrir sýklum, varnarkerfi er í öndunarveginum sem hindra utanaðkomandi sýkla og lungun stýra líka magni af ákveðnum efnum í blóðinu. Lungun eru einskonar sía fyrir systamisk blóðrásina, því ef að blóðtappi kemur eftir bláæðakerfinu, þá fara þeir ekki lengra en í lungun, setjast þar að og leysast upp. Það er mun betra að fá tappann í lungun, en í höfuðið, þeir leysast miklu frekar upp í lungum og verða ekki til vandræða þar. Skipulag öndunarfæra Lungnablöðrurnar eru fínasti hlutinn af berkjum lungnanna og eru um 300 milljónir í hverjum manni. Vinstra lunga er minna en það ægra, vegna þess að hjartað stelur smá plássi frá lunganu í thorax. Öndunar-vegirnir eru síðan þessar pípur, sem leiða loftið utan úr umhverfinu og niður í þessar lungablöðrur. Loftið þarf að komast niður í lungnablöðrurnar svo við getum nýtt innihald þess, og þá líka losað okkur við úrgangsefni, svo sem coldíoxíð, í þetta loft. Þegar við öndum að okkur fáum við loft frá umhverfinu og alla leið, ef vel gengur, niður í lungnablöðrurnar og við útöndun þá flyst loftið í gagnstæða átt. Skipting öndunarfæranna

Skipting nr.1: barkinn og kokið Skipting nr.2: greinist í vinstri og hægri berkju Skipting nr.4: sem síðast greinist áfram

Við höldum áfram að skipta hlutunu upp ca. 32 sinnum og erm á endanum komin í ansi fíngerðar greinar af þessu berkjutré.

Terminal bronchioles ca. 60.000 Respiratory bronchioles ca. 500.000 Alveolar sacs ca. 8.000.000 Ef við förum í einstaka alveoli, þá getum við farið jafnvel í 200.000.000

Munurinn á bronchi (berkjum) og bronchioles (berklingjum) er auðvitað stærðarmunur en ennig er brjósk í berkjum þannig að þær falla ekki saman. Í bronchiolum er hringvöðvi sem getur slaknað eða herpst eftir atvikum, og það skiptir miklu máli við astma.

Iðjuþjálfun LIE0103 Hrefna Óskarsd.

Öndunarhringur Inn og útöndun Í hvíld fara 4 lítrar af lofti inn í aveoli á mínútu. Við hámarks áreinslu er allt að 80 L lofts á mínútu.

Öndunarvegirnir

Kok Barkakýli Barki Tvær meginberkjur í hægri og vinstra lungað Greinast svo 20 falt Bronchiolur (án brjósks) Alveolar ducts Alveolar sacs

Í öndunarveginum er öndunarhringrás sem samanstendur af því að við öndum að okkur og frá okkur. Þegar við öndum að okkur svona dags daglega, þá erum við að anda að okkur og frá okkur ca. 4 lítrum inn í alveoli og út úr þeim aftur á einni mínútu. Loftskiptin niður í alveoli er ca. 4 L á mínútu, en við áreynslu getum við hugsanlega margfaldað loftskiptin úr þessum 4 lítrum upp í 80 L, en þá aukum við loftmagnið um alveoli á mínútu 20 falt (ef við öndum hraðara og dýpra). Berkjan kemur í vinstra lungað, og þar greinist það í lobus superior og lobus inferior lingual. Bláleitu hringirnir á öndunarveginum er tákn fyrir brjóskið og liggja þeir utan um allar stærri berkju greinarnar og nær það býsna langt niður og það hverfur ekki fyrr en við erum komin niður í bronchiolar. Í framhaldi af bronchiolunum eru lungnablöðrur (alveoli) og utan um þær eur net af háræðum af venum og arterium (slagæðablóðið hér er blátt og venublóðið rautt). Venublóðið er að fara frá lunganu inn í vinstri gátt hjartans. Blá leit blóðið er súrefnissnautt blóð, það er í slagæðinni og síðan tekur það upp súrefni í alveoli og fer með venunum til hjartans sem súrefnisríkt blóð. Loftvegir og æðar í lungum Loftskipti fara þannig fram að loft fer mjög auðveldlega í gengum þessa þunnu veggi sem eru kallaðir respiratory bronchiolar út í háræðarnar fyrir utan, og síðan höfum við ganga niður í alveoli og alveoliblöðrurnar sem eru líka mjög þunnveggja, þannig að loft diffunderar mjög auðveldlega í gegn með diffusion eða unan remmuhalla. Burtséð frá loftskiptunum sjáfum, þá höfum við í öndunarveginum þekju og hún skiptir miklu máli því þarna höfum við bifhár og slímkirtla sem gegna mikilvægu hlutverki. Bifhárin slá jafnt og þétt bæði daga og nætur og færa slím sem myndast upp úr lungunum upp í barkakýlið, en við tökum yfirleitt ekki eftir þessu og kyngjum bara slíminu. Þessi bifhár lamast við sígarettureyk, og þá þurfum við að hósta slíminu upp.

Iðjuþjálfun LIE0103 Hrefna Óskarsd.

Niðri í alveoli eru sérstakar átfrumur sem heita macrophagar. Þessir marophagar eru monocytar sem sleppa í gegn um veggi alveoli úr blóðinu og sitja þarna í veggjunum og éta framandi hluti sem að slppa ofan í öndunarvegina. Bakteríur t.d. geta borist þarna niður, en ef allt er eins og best er á kosið, þá finna macrophagarnir bakteríuna og éta hana þannig að þær verði þá ekki til vandræða. Macrophagar geta skemmst frá sígarettureyk, eða frá útblæstri bíla. Við höfum æðar í lungunum og þar er lágþrýstikerfi. Þrýstingurinn í arteria pulmonaris er ekki meiri en 15-25 mmHg á meðan þrýstingurinn í aorta (ósæðinni) er um 120-140 mmHg. Það er sumsé 5x hærri þrýstingur í systemísku blóðrásinni. Þessar æðar í lungunum geta víkkað eða þrengst eftir atvikum, það fer allt eftir því hvert við erum að beina blóðinu. Ef ákveðið svæði í lungunum fær minna loft en annað, þá herpast æðarnar sama til þess hluta, vegna þess að það er ekki nauðsynlegt að vera með mikið blóðflæði til svæða þar sem lítil loftskipti fara fram. Þá beinum við frekar blóðflæðinu til svæða í lungum þar sem loftskipti eru meiri. Það er sjálfvirkur mekanismi sem stjórnar þessu. Normalt í hvíld, þá notum við bara smá hluta af lungunum við öndun. Lungnablöðrur (alveoli) Lungablöðrurnar eru auðvitað tengdar loftveginum, fínustu bronchiolunum. Veggurinn í blöðrunum er mjög þunnur og þarna liggja þekjufrumur af tveimur tegundum; týpa I - alveoli fruma sem er þekja og týpa II sem framleiðir surfactant. Surfactant er sápukennt efni sem skiptir ungabörn miklu máli en aðalhlutverk þess er að minnka yfirborðsspennu. Þetta efni sér til þess að lungnablöðrurnar haldist opnar og falli ekki saman, það minnkar yfirborðsspennu til þess. Hjá fyrirburum eru lungun oft svo óþroskuð að þau eru ekki farin að mynda þetta efni sjálf, og því þarf að gefa þeim surfactant sem innúðalyf Í blöðruveggnum liggja einnig háræðar og eru þær einnig í lungnablöðrunum, og svo höfum við nokkuð af millifrumubili.

Háræð sem liggur í gegnum alveoli. Í háræðini er plasma og erythrocyta, eða rauð blóðkorn. Veggurinn í háræðinni er ca. 4 μm, en rbk eru um 7 μm. Súrefni getur diffrentera í gegnum veggin og úr alveoli, inn í rbk. CO2 fer að sama skapi úr rbk, út í plasmað, í gegnum vegginn og inn í alveoli.

Iðjuþjálfun LIE0103 Hrefna Óskarsd.

Veggur á milli tveggja alveoli blaðra er mjög þunnur, en veggurinn á blöðrunni inn í háræðina er enn þynnri, hann er kannski bara brot úr μm. Það er mjög stutt fyrir loft að fara þarna í gegn. Loftskipta-yfirborð lungnablaðranna í heilbrigðum manni er allt að 200 m2. það er op í lungunum á milli lungnablaðra-kerfanna þannig að þó ein smá grein af berkju lokist, þá er op í lungunum á milli lungnablaðranna yfir í lungnablöðru sem tilheyrir nokkurn vegin næstu berkjugrein. Brjóstkassi: uppbygging Brjóstkassinn skiptir milu máli við það a draga loft inn í lungun með skilvirkum hætti og út aftur. Í brjóstholinu höfum við pleura (brjósthimnu), við höfum tvö lög; annars vegarþað sem klæðir brjóstkassann að innan (pleura parietalis) og það sem klæðir lungun að utan (pleura visceralis). Á milli þeirra er svo lofttæmi (interpleural space). Í brjóstholinu eru nokkrir millilítrar af vökva í hvorum helmingi. Í “normal ástandi lofttæmi, þar sem plerua parietalis og visceralis liggja þétt saman. Ef loft kemst þar á milli þá fellur lungað saman. Það getur einnig gerst ef of stórt gat kemur á lungað. Vantar hnefann í blöðruna og textann með! Innöndun og útöndun: helstu þættir Við öndun flæðir loft niur í lungun og út úr þeim aftur. Það verða loftskipti sérsérstaklega á súrefni og koldíoxíð, inn í þetta kemur respitation

Súrefnið fer úr alveoli yfir í blóðið og berst þaðan með slagæðum út í blóðrásina, gegn um vinstri hluta hjartans og í systemísku háræðarnar. Súrefni fer inn í frumur líkamans, og notum við þar öndun, eða efnaskipti í frumunum. Til baka kemur koldíoxíð inn í háræðarnar, sem berast áfram inn í bláæðakerfið og þaðan árfam in í hægri hlut hjartans og til lungnanna í gegnum veggin á alveoli, inn í lungnablöðrurnar og þaðan út. Þetta ferli í heild köllum við restpiration. Ventilation hins vegar, öndun í lungunum sjálfum, nær bara yfir þessi loftskipti sem fer niður í lungun og öndunarvegina, alla leið niður í alveoli og út aftur. Þetta flæði lofts er kallað “bulk” flæði. Hvað loftskipti eru mikil í lungum fer bæði eftir því hvað við sogum af miklum krafti loft þangað niður, og svo þrýstingsmunur milli lungnablaðra og umhverfis, vegna þess að því negatífari þrýstingur sem er í alveoli, því meir sogast af lofti niður í hann.

Iðjuþjálfun LIE0103 Hrefna Óskarsd.

Þrýstingsmunurinn á milli alveoli og umhverfisins er í öfugu hlutfalli við viðnámið og viðnám snýst um það hvað lungnapípurnar eru þröngar. Því þrengri sem lungnapípurnar eru, því um meira viðnám er í þeim. Sem dæmi má nefna að astma sjúklingum gengur sæmilega að draga að sér andann, en öðru máli gegnir þegar á að anda frá sér vegna þess að lungnapípurnar eru svo þröngar. Til þess að loftið komist niður í alveoli, þá verður lungnablaðran að stækka (reyndar allar 300 milljónirnar af þeim) og þegar við öndum frá okkur, á skreppur lungnablaðran saman. Ef við getum skapað lofttæmi (þrýstingur meiri inni) í lungnablöðrunni, þá sogast loftið inn að meiri krafti. Ef við blásum frá okkur getum við skapað útöndun, en það gerum við með miklum krafti og með hjálp öndunarvöðvanna í thorax. Annars er öndun að öllu jöfnu áreynslulaus. Stærð lungna og þrýstingur í lungnablöðrum. Boyles lögmálið er það að sá þrýstingur sem skapast út af ákveðnum fjölda loftsameinda í ákveðnum geymi eða blöðrum, verður í öfugu hlutfalli við stærð geymisins. Ef við troðum mörgum loftsameindum inn í lítinn geymi, þá verður mikill þrýstingur í honum, ogá sama hátt, ef geymirinn er stór og fáar loftsameindir þá verður þrýstingurinn lágur. Við inn og útöndun breytum við rúmmáli brjóstkassans. Þeð getum við m.a. gert með því að fletja þindina niður, við gerum það með því að láta hana herpast saman og svo tum við lyft brjóstinu fram og hvoru tveggja hjálpar við að auka rúmmálið í thorax. Við innöndun sköpum við lofttæmi,og það verður lægri þrýstingur inni í thorax, þannig að loftið sogast inn og síðan þegar við öndum frá okkur, þá aukum við þrýstinginn þarna inni og loftið þrýstist út. Þega við öndum að okkur, þá þarf þrýstingurinn að vera lægri í alveoli heldur en í andrúmsloftinu, svo við fáum loft þangað niður. Í pleura bilinu, sem er venjulega samfallið, á að vera undirþrýstingur. Svo þegar við öndum frá okkur, er þrýstingurinn meiri í alveoli heldur en í umhverfinu.