دستگاه تنفس و مکانیزم عملکرد آن

دستگاه تنفس چیست؟

دستگاه تنفس قسمتی از بدن انسان است که اکسیژن مورد نیاز سلول‌ها را فراهم آورده و دی‌­اکسیدکربن تولید شده توسط سلول‌­ها را از بدن خارج می‌­کند. دستگاه تنفس انسان شامل حفره بینی (Nasal Cavity)، گلو (Pharynx)، اپی­گلوت (Epiglottis)، حنجره (Larynx)، نای (Trachea)، نایژه (Bronchi)، نایژک (Bronchioles) و کیسه‌‌های هوایی (Alveoli) می‌شود.

 

دستگاه تنفس

             دستگاه تنفس

مکانیزم تنفس

تنفس، اکسیژن موجود در هوا را به درون ریه‌­ها برده و در تماس نزدیک با خون، اکسیژن به خون انتقال یافته و توسط دستگاه گردش خون به تمامی قسمت‌­های مختلف بدن منتقل می‌گردد. در همین زمان، دی­‌اکسیدکربن (CO2) موجود در خون که از تمامی قسمت‌های بدن جمع ­آوری می‌گردد به ریه‌ها منتقل شده و با بازدم از دستگاه تنفس خارج می­‌شود.

 

مکانیزم تنفس تنفس، اکسیژن موجود در هوا را به درون ریه¬ها برده و در تماس نزدیک با خون، اکسیژن به خون انتقال یافته و توسط دستگاه گردش خون به تمامی قسمت¬های بدن منتقل می¬گردد. در همین زمان، دی¬اکسید کربن (CO2) موجود در خون که از تمامی قسمت¬های بدن جمع¬آوری می¬گردد به ریه¬ها منتقل شده و با بازدم از دستگاه تنفس خارج می¬شود.

            دستگاه تنفس

سیستم تنفس شامل ۴ فرایند اصلی است:

  1. تهویه ریوی (Pulmonary Ventilation): حرکت هوا به درون شش­‌ها و تخلیه آن و تبادل پیوسته گازها.
  2.  تنفس بیرونی (External Respiration): حرکت اکسیژن از شش‌­ها به خون و دی‌اکسیدکربن از خون به ریه‌ها.
  3.  انتقال گازهای تنفسی (Transport of Respiratory Gases): انتقال اکسیژن از شش‌ها به سلول‌های بافت‌­های بدن و دی‌اکسیدکربن از این سلول‌ها به ریه‌­ها. این انتقال با سیستم گردش خون تکمیل می‌شود.
  4.  تنفس درونی (Internal Respiration): حرکت اکسیژن از خون به سلول­‌ها و دی­‌اکسیدکربن از سلول‌ها به خون.

ریه‌­ها

ریه بخشی از دستگاه تنفس است که تبادل اکسیژن و دی‌اکسیدکربن در آن صورت می‌پذیرد و در برگیرنده نایژک‌ها، کیسه‌های هوایی می‌باشد. ریه از دو بخش ریه سمت راست و ریه سمت چپ تشکیل شده است. ریه سمت راست به سه قسمت اصلی و ریه سمت چپ به دو قسمت اصلی تقسیم می‌شود.

 

طرز قرار گرفتن ریه در قفسه سینه

طرز قرار گرفتن ریه در قفس سینه

ساختار را­ه‌های هوایی

نای که از گلو تا ریه‌ها ادامه دارد، به دو بخش تقسیم می‌­گردد و سپس در ریه سمت راست به ۳ قسمت و در ریه سمت چپ به دو قسمت تقسیم شده تا هوا به بخش­‌های مختلف ریه منتقل گردد. راه‌های هوایی ساختاری درخت­ مانند دارند.

 

مسیر هوایی ریه

مدل وایبل از مسیر هوایی ریه تا کوچکترین قسمت

این مسیر آنقدر به بخش‌های کوچکتر تقسیم می­‌شود تا بتوانند هوا را به کیسه‌های هوایی (Alveoli) برسانند. یک مدل از راه‌های هوایی در شکل بالا دیده می‌­شود.

دم (Inhale) و بازدم (Exhale)

مهمترین ماهیچه سیستم تنفسی دیافراگم است. حرکت عضلات دیافراگمی و بین دنده‌­ای باعث ایجاد اختلاف فشار و تغییر حجم ریه‌­ها می‌‌شود. در زمان دم، دیافراگم به سمت پایین حرکت کرده و دنده‌­ها اتساع می‌­یابند. در نتیجه، فشار درون ریه‌­ها کاهش یافته و هوا به درون ریه‌ها جاری می­‌گردد. در بازدم طبیعی به فعالیت ماهیچه‌ه­ای نیازی نیست. وقتی دیافراگم آزاد می‌­گردد، نیروی الاستیکی (کشسانی) ریه ­ها و راه‌های هوایی با اعمال فشار معکوس باعث خروج هوا از ریه‌­ها به دلیل تفاوت فشار می‌­گردد. درست همانند آنچه که در باد کردن یا خالی کردن بادکنک مشاهده می­‌کنیم. پر کردن بادکنک نیازمند اعمال نیروی بیرونی است در حالی که تخلیه آن به دلیل حالت کشسانی آن به صورت خودکار انجام می­‌گیرد.

 

دم و بازدم

                              مکانیزم دم و بازدم

جریان هوا در دستگاه تنفس

در راه­‌های هوایی جریان هوا می‌تواند هموار یا آشفته باشد. وقتی که جریان هوا با سرعت زیاد در راه­‌های هوایی به ویژه با دیواره ­های نامنظم جریان می‌­یابد آشفته می‌­شود و این مسئله بیشتر در راه‌­های هوایی بزرگتر مشاهده می‌گردد. وقتی سرعت کم است و از لوله ­های باریک عبور می­‌کند، جریان هموار می‌گردد. زیرا سطح مقطع مؤثر راه‌های هوایی با کوچکتر شدن راه‌های هوایی به دلیل افزایش بسیار این راه‌ها، افزایش می­‌یابد. بنابر این سرعت جریان هوا کاهش یافته و جریان هموارتر می­‌گردد. جریان هموار بهترین بازدهی را برای انتقال اکسیژن دارد.

 

تبادل گازی

 

راه های هوایی

   راه‌های هوایی، کیسه‌های هوایی و عروق خونی

 

کار اصلی ریه تبادل اکسیژن و دی‌­اکسیدکربن بین خون و هوای استنشاق شده است. رگ‌های خونی در ریه­‌ها نیز ساختاری شبیه راه‌­های هوایی دارند. بنابراین خون سیاهرگی که حاوی دی‌­اکسیدکربن می‌باشد در مجاورت کیسه‌­های هوایی، دی‌اکسیدکربن را به کیسه‌های هوایی منتقل و با جذب اکسیژن به خون سرخرگی تبدیل شده و با پمپاژ به تمامی قسمت­‌های بدن منتقل می‌گردد. مکانیزم جمع­‌آوری خون سرخرگی در این قسمت برعکس ساختار راه‌­های هوایی است و در هر مرحله به رگ­‌های بزرگ­تر منتقل شده تا توسط شاهرگ به قلب منتقل ­گردد.

دور دیواره کیسه‌های هوایی مویرگ‌­هایی وجود دارد که خون از درون آن­ها عبور می­‌کند. بافت ظریف جداره کیسه­‌های هوایی و مویرگ‌ها و همچنین عبور مویرگ‌ها از مجاورت کیسه­‌های هوایی، امکان تبادل دی‌اکسیدکربن و اکسیژن را فراهم می‌سازد. اکسیژن از جداره کیسه­‌های هوایی و مویرگ­‌ها عبور کرده و به هموگلوبین­ (گلبول قرمز) چسبیده و در خون جریان می‌یابد.

دی‌اکسیدکربن در پلاسمای خون حل شده و حدود ۷۰٪ آن یون بی­کربنات (HCO3) تولید می­‌کند. قسمتی از دی‌­اکسیدکربن هم جذب هموگلوبین شده و انتقال می‌یابد. به این ترتیب یکی از حیاتی‌ترین مکانیزم‌های بدن شکل می‌گیرد که تاکنون جانشینی برای آن یافت نشده است.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *