Sistemul respirator cuprinde căile respiratorii și plămânii.

Căile respiratorii sunt reprezentate de:

• cavitatea nazală
• faringe
• laringe
• trahee
• bronhii.

Principalele organe ale sistemului respirator funcționează în primul rând pentru a furniza oxigen țesuturilor corpului pentru respirația celulară, pentru a elimina dioxidul de carbon produs rezidual și pentru a ajuta la menținerea echilibrului acido-bazic.

Porțiuni ale sistemului respirator sunt, de asemenea, utilizate pentru funcții non-vitale, cum ar fi simțirea mirosurilor, producerea vorbirii.

Cavitatea nazală

Este formată din două spații simetrice numite fose nazale, situate sub baza craniului și deasupra cavității bucale.

Din cavitățile nazale, aerul trece prin faringe, care reprezintă o răspântie intre calea respiratorie și cea digestivă.

Laringele

Este un organ cu dubla funcție: respiratorie dar și fonatorie, prin corzile vocale.

Traheea

Este un organ sub formă de tub care continuă laringele și are o lungime de 10 – 12 cm.

La nivelul vertebrei T4, traheea se împarte în două bronhii, care pătrund în plămân prin hil, unde se ramifica intrapulmonar, formând arborele bronșic.

Plămânii

Plămânii sunt principalele organe ale respirației. Sunt situați în cavitatea toracică, având o capacitate totala de 5000 ml de aer, cu variații individuale.

Fiecare plămân este învelit de o seroasă numita pleură care prezintă o foiță parietală, ce căptușește pereții toracelui, și foiță viscerală, care acoperă plămânul. Între cele două foițe există o cavitate virtuală, cavitatea pleurală, în care se află o lamă fină de lichid pleural.

Arborele bronșic

Bronhia principală se împarte în bronhii, iar acestea la rândul lor se împart în bronhiole. Ultimele ramificații ale arborelui bronșic sunt bronhiolele respiratorii, de la care pleacă ductele alveolare, terminate prin săculeți alveolari. Pereții săculeților alveolari sunt compartimentați în alveole pulmonare.

Bronhiolele respiratorii, împreună cu formațiunile derivate din ele – ducte alveolare, săculeți alveolari și alveole pulmonare – formează acinii pulmonari. Acinul este unitatea morfo-funcțională a plămânului.

In jurul alveolelor se găsește o bogată rețea de capilare, care, împreună cu pereții alveolelor, formează membrana alveolo-capilară (membrana respiratorie), la nivelul căreia au loc schimburile de gaze dintre alveole și sânge.

Respirația

Respirația reprezintă schimbul de oxigen și dioxid de carbon dintre organism și mediu.

Din punct de vedere funcțional, respirația prezintă:

1. ventilația pulmonară – deplasarea aerului în ambele sensuri intre alveolele pulmonare și atmosferă
2. difuziunea O₂ și CO₂ intre alveolele pulmonare și sânge
3. transportul O₂ si CO₂ prin sânge și lichidul organismului către și de la celule
4. reglarea ventilației

Ventilația pulmonară

Circulația alternativă a aerului se realizează ca urmare a variațiilor ciclice ale volumului cutiei toracice, urmate de mișcările în același sens ale plămânilor, solidarizați cu acesta prin intermediul pleurei.

Variațiile ciclice ale volumului aparatului toraco-pulmonar se realizează în cursul a doua mișcări de sens opus, definite ca mișcarea inspiratorie și mișcarea expiratorie.

Mecanica ventilației pulmonare

Dimensiunile plămânilor pot varia prin distensie și retracție în două moduri:

1. prin mișcările de ridicare și coborâre ale diafragmului care alungesc și scurtează cavitatea toracică
2. prin ridicarea și coborârea coastelor, care determină creșterea și descreșterea diametrului antero-posterior al cavitații toracice

Respirația normală, de repaus, se realizează aproape în întregime prin mișcările din prima categorie. In timpul inspirației, contracția diafragmei trage în jos fața bazală a plămânilor. Apoi, în timpul expirației liniștite, diafragma se relaxează, iar retracția elastică a plămânilor, a peretelui toracic și a structurilor abdominale comprimă plămânii.

A doua cale de expansionare a plămânilor o reprezintă ridicarea grilajului costal. În poziția de repaus, acesta este coborât, permițând sternului să se apropie de coloana vertebrală; când grilajul costal se ridică, acesta proiectează înainte sternul, care se îndepărtează de coloana vertebrală, ceea ce mărește diametrul antero-posterior cu aproximativ 20% în inspirația maximă față de expirație.

Mușchii care determină ridicarea grilajului costal se numesc mușchi inspiratori și sunt în special, mușchii gâtului. Mușchii care determină coborârea grilajului costal sunt mușchi expiratori, de exemplu, mușchii drepți abdominali.

Presiunea pleurală

Este presiunea din spațiul cuprins între pleura viscerală și cea parietală. In mod normal, există o sucțiune permanentă a lichidului din acest spațiu, ceea ce duce la o presiune negativă la acest nivel (mai mică decât valoarea celei atmosferice). Presiunea pleurală variază cu fazele respirației.

Presiunea alveolară

Este presiunea din interiorul alveolelor pulmonare. In repaus, când glota este deschisă, aerul nu circulă între plămâni și atmosferă; în acest moment, presiunea în orice parte a arborelui respirator este egală cu presiunea atmosferică, considerată 0 cm H₂O.

Pentru a permite pătrunderea aerului în plămâni în timpul inspirației, presiunea în alveole trebuie să scadă sub presiunea atmosferică; în timpul unei inspirații ea devine -1 cm H₂O. Această presiune negativă ușoară este suficientă pentru că, în cele două secunde necesare inspirației, în plămâni să pătrundă aproximativ 500 ml de aer.

Variații opuse apar în timpul expirației: presiunea alveolară crește la aproximativ +1 cm H₂O, ceea ce forțează 500 ml de aer să iasă din plămâni în cele 2-3 secunde, cât durează expirația.

Forțele elastice pulmonare (de recul) care stau la baza realizării expirației sunt de două tipuri:

1. forțele elastice ale țesutului pulmonar însuși
2. forțele elastice produse de tensiunea superficială a lichidului tensioactiv care căptușește la interior pereții alveolari (surfactant) și alte spații aeriene pulmonare.

Deoarece suprafața internă a alveolelor este acoperită de acest strat subțire de lichid, iar în alveole există aer, aici apar forțe de tensiune superficială.

Întrucât acest fenomen este prezent în toate spațiile aeriene pulmonare, efectul este o forță rezultantă a întregului plămân, numită forța de tensiune superficială și care se adaugă elasticității țesutului pulmonar, favorizând expirația.

Volume și capacități pulmonare

O metodă simplă pentru studiul ventilației pulmonare este înregistrarea volumului aerului deplasat spre interiorul, și respectiv, exteriorul plămânilor, procedeu numit spirometrie (datorita denumirii aparatului folosit – spirometru).

Există patru volume pulmonare diferite care, adunate, reprezintă volumul maxim pe care îl poate atinge expansiunea pulmonară. Semnificația acestor volume este următoarea.

1. Volumul curent este volumul de aer inspirat și expirat în timpul respirației normale; în medie 500 ml
2. Volumul inspirator de rezervă este un volum suplimentar de aer care poate fi inspirat peste volumul curent – circa 1500 ml
3. Volumul expirator de rezervă reprezintă cantitatea suplimentară de aer care poate fi expirată în urma unei expirații forțate, după expirarea unui volum curent – circa 1500 ml
4. Volumul rezidual este volumul de aer care rămâne în plămâni și după o expirație forțată – aproximativ 1500 ml

Capacitățile pulmonare sunt sume de doua sau mai multe volume pulmonare.

1. Capacitatea inspiratorie, egală cu suma dintre volumul curent și volumul inspirator de rezervă, reprezintă cantitatea de aer pe care o persoană o poate respira, pornind de la nivelul expirator normal până la distensia maximă a plămânilor (2000 ml)
2. Capacitatea reziduală funcțională, egală cu suma dintre volumul expirator de rezervă și volumul rezidual, reprezintă cantitatea de aer care rămâne în plămâni la sfârșitul unei expirații normale (3000 ml)
3. Capacitatea vitală, egală cu suma dintre volumul inspirator de rezervă, volumul curent și volumul expirator de rezervă, reprezintă volumul maxim de aer pe care o persoană îl poate scoate din plămâni după o inspirație maximă (3500 ml)
4. Capacitatea pulmonară totală, egală cu capacitatea vitală plus volumul rezidual, reprezintă volumul maxim până la care pot fi expansionați plămânii prin efort inspirator maxim

Cu excepția volumul rezidual, celelalte volume pulmonare se măsoară spirometric. Pentru măsurarea volumului rezidual, ca și a capacităților care îl includ, se utilizează metode de măsurare speciale.

Minut-volumul respirator sau debitul respirator

Este cantitatea totală de aer deplasată în arborele respirator în fiecare minut și este egal cu produsul dintre volumul curent și frecvența respiratorie (volum curent de 500 ml la o frecvență respiratorie de 18 / min, este egal cu 9 L / min). In diferite condiții fiziologie și patologice, valorile se pot modifica foarte mult.

Ventilația alveolară

Este volumul de aer care ajunge în zona alveolară a tractului respirator în fiecare minut și participă la schimburile de gaze respiratorii. Valoarea sa medie este de 4.5-5 L / min, deci numai o parte din minut – volumul respirator; restul reprezintă ventilația spațiului mort (aer care umple căile aeriene până la bronhiile terminale și nu participă la schimburile de aer).

Ventilația alveolara este unul dintre factorii majori care determină presiunile parțiale ale oxigenului și dioxidului de carbon în alveole.

Infografic

Pentru verificarea cunoștințelor, rezolvă testele din secțiunea Teste Grilă.

Referințe