فرادرسدستگاه تنفس تحتانی چیست؟ – به زبان ساده + علائم عفونت و نحوه درمان
دستگاه تنفس انسان را می‌توان به دو بخش فوقانی و تحتانی تقسیم کرد. مسیرهای تنفسی از حفره بینی تا بخش بالایی تارهای صوتی دستگاه تنفس فوقانی و مسیرهای تنفسی از بخش پایینی تارهای صوتی تا آلوئول و ریه‌ها دستگاه تنفسی تحتانی را تشکیل می‌دهند. وظیفه این دستگاه تامین اکسيژن برای اندام‌ها و خارج کردن دی‌اکسید کربن از بدن است. بیماری‌ها و عفونت‌های دستگاه تنفسی منجر به کاهش اکسيژن یا افزایش دی‌اکسید کربن در خون و اختلال در فعالیت‌های بدن می‌شود. در این مطلب از مجله فرادرس آناتومی، بافت و وظیفه بخش‌های مختلف دستگاه تنفس تحتانی را همراه علائم عفونت اندام‌های این بخش توضیح می‌دهیم.
دستگاه تنفس تحتانی چیست ؟
دستگاه تنفس مجموعه‌ای از اندام‌های مختلف است که وظیفه اصلی آن تبادل گازهای تنفسی بین خون و محیط اطراف است. این دستگاه را به دو بخش بالایی و پایینی تقسیم می‌کنند. حفره‌های بینی، سینوسهای پارانازال، حلق و بخش بالایی حنجره (بخش بالایی تارهای صوتی) دستگاه تنفس بالایی و بخش پایینی حنجره (پایین تارهای صوتی)، نای، نایژه‌ها، نایژک‌ها و ریه دستگاه تنفسی تحتانی را تشکیل می‌دهند.
آناتومی دستگاه تنفس تحتانی
مسیرهای تنفسی پایینی یا دستگاه تنفس تحتانی از بخش پایینی حنجره شروع شده و به کیسههای آلوئولی ریه ختم می‌شود. حنجره بخش مشترک مسیرهای بالایی و پایینی است. حنجره ساختاری غضروفی در میانه گردن، پشت مری و هم‌سطح مهره سوم تا ششم گردنی است. تغییر موقعیت غضروف اپی‌گلوت حنجره در زمان بلع با مسدود کردن نای از ورود غذا به این بخش از دستگاه تنفس تحتانی جلوگیری می‌کند. دیواره داخلی بخش بالایی حنجره (بالای تارهای صوتی) بهوسیله بافت پوششی سنگفرشی چندلایه و بخش پایینی آن (پایین تارهای صوتی) مثل سایر لوله‌های تنفسی دستگاه تنفسی تحتانی بهوسیله بافت پوششی استوانه‌ای مژکدار پوشیده شده است. سه غضروف بزرگ (کوریکوئید، تیروئید و اپی‌گلوت) و سه جفت غضروف کوچک (آریتنوئید، کورنیکولات و کوئینیفورم) اسکلت اصلی حنجره را می‌سازد.
- غضروف تیروئید: غضروف تیروئید از غضروف‌های هیالین است که دیواره جلویی و کناره‌های حنجره را تشکیل می‌دهد. ساختار این غضروف شبیه حرف V انگلیسی است و برآمدگی جلوی گردن را ایجاد می‌کند.
- کوریکوئید: کوریکوئید غضروفی از جنس هیالین است که ساختار حلقه‌ای دارد. کوریکوئید زیر غضروف تیروئید قرار دارد و بسیار کوچک‌تر از آن است. این غضروف بخش پایینی حنجره را تشکیل می‌دهد و بخش پایینی آن به نای متصل است. عرض بخش جلویی این حلقه غضروفی، بیشتر از پشت آن است. رباط کریکوتیروئید این غضروف را به لبه پایینی غضروف تیروئید و رباط کورتیکوتراکئال این غضروف را به اولین حلقه غضروفی نای متصل می‌کند.
- اپی‌گلوت: اپی‌گلوت غضروف الاستیک و شبیه برگ درخت است که لایه‌ای از غشای مخاطی روی آن قرار دارد. این غضروف بهوسیله رباط تیرواپی‌گلوت به زاویه داخلی غضروف تیروئید و بهوسیله رباط هیواپی‌گلوتیک به استخوان هیوئید گردن متصل شده است. لبه بالایی این غضروف انتهای زبان قرار دارد.
- آریتنوئید: سطح بالایی یک جفت غضروف هرمی شکل آریتنوئد با غضروف کورنیکولات مفصل تشکیل می‌دهد و به غشای آری‌اپی‌گلوت متصل می‌شود. زائده صوتی این غضروف‌ها به بخش پشتی تارهای صوتی و زائده‌های جانبی این غضروف‌ها به ماهیچه‌های عرضی آریتنوئید و کریکوآریتنوئید متصل است.
- کورنیکولات: دو غضروف کوچک کورنیکولات به بخش بالایی غضروف آریتنوئید و غشای آریواپی‌گلوت متصل هستند.
- کوئینیفورم: یک جفت غضروف کوچک کوئینیفورم در جلو و بخش بالایی غضروف‌های کورنیکولات قرار دارند. این غضروف با غشای آریواپی‌گلوت در حفره میانی حنجره معلق است و با هیچ یک از غضروف‌ها اتصال مستقیم ندارد.
ماهیچه‌های حنجره به دو گروه داخلی و خارجی تقسیم می‌شوند. انقباض ماهیچه‌های خارجی (سوپراهیوئید و اینفراهیوئید) همزمان تمام بخش‌های حنجره را حرکت می‌دهد. ماهیچه‌های سوپراهیوئید استخوان هیوئید و حنجره را در زمان بلع و تکلم بالا و انقباض ماهیچه‌های اینفراهیوئید حنجره و استخوان هیوئید را پایین می‌برد. ماهیچه‌های داخلی طول و کشش تارهای صوتی، و شکل حفره بین تارهای صوتی را در زمان تنفس، بلع و تکلم تغییر می‌دهد.
نای کجاست؟
نای اولین لوله تنفسی دستگاه تنفس تحتانی با قطر بین ۱۰ تا ۱۱ سانتی‌متر است که از بخش پایینی حنجره شروع می‌شود. این لوله هم‌سطح پنجمین مهره سینه‌ای (T5) و در محل غضروف کارینا به دو نایژه تقسیم می‌شود. کار اصلی این بخش از دستگاه تنفس تحتانی انتقال هوا از حنجره به نایژه‌ها است. اما بافت پوششی و مخاط این مسیر تنفسی به گرم کردن هوا قبل از ورود به بخش‌های پایینی و به دام انداختن ذرات خارجی کمک می‌کند. اگر برش عرضی در این اندام تنفسی ایجاد کنیم، شکل سطح مقطع ایجاد شده شبیه حرف D انگلیسی در جلو برآمده و سمت ستون مهره‌ها (پشت) صاف است. نای از ۱۶ تا ۲۰ غضروف هیالین تشکیل شده است که بخش جلویی و دو طرف این اندام لوله‌ای را تشکیل می‌دهند. این غضروف‌ها بهوسیله بافت فیبروالاستیک به هم متصل می‌شوند.
بافت ماهیچه صاف و بافت پیوند رشته‌ای دیواره پشتی این نای را می‌سازد. ساختار غضروف و بافت فیبروالاستیک بین آن از از جمع شدن و کاهش قطر نای بر اثر تغییر فشار در مراحل مختلف تنفس جلوگیری می‌کند. دیواره نای از چهار لایه بافتی تشکیل شده است. مخاط و بافت پوششی استوانه‌ای مطبق کاذب مژکدار لایه‌ای است که دیواره داخلی این اندام را می‌پوشاند. زیرمخاط بافت پیوندی از غدد مخاطی، ماهیچه صاف، مویرگ‌ها و رگ‌های لنفاوی است که زیر بافت مخاطی قرار دارد. غضروف‌ها و ماهیچه‌های صافی که ساختار اصلی نای را می‌سازند زیر این لایه بافت پیوندی قرار دارد و دیواره خارجی آن با لایه‌ای از بافت پیوندی رشته‌ای (غشای فیبروالاستیک) پوشانده شده است.
آناتومی نایژه و نایژک
نایژه‌های اصلی راست و چپ لوله تنفسی پس از نای هستند که هوا را از هیلوم وارد ریه می‌کنند. نایژه اصلی چپ پس از عبور از بخش پایینی قوس آئورت و بخش جلویی مری و آئورت سینه از هیلوم وارد ریه می‌شود. نايژه اصلی راست از نایژه اصلی چپ کوتاه‌تر و عرض آن بیشتر است. هر یک از این نايژه‌ها به شاخه‌های کوچک‌تری تقسیم می‌شوند. نایژه‌های اصلی در ریه به نایژه‌های دوم (ثانویه) تقسیم می‌شوند. سه نایژه دوم هوا را به سه لوب ریه راست و دو نایژه دوم هوا را به لوب‌های ریه چپ منتقل می‌کنند.
نایژه‌های هر لوب به لوله‌های تنفسی کوچک‌تری تقسیم می‌شود که هوا را به مناطق تنفسی ریه منتقل می‌کنند. نایژه‌های مناطق تنفسی (نایژه سوم) به شاخه‌های کوچک‌تری تقسیم می‌شود که هوا را بین مناطق تنفسی منتقل می‌کند. شاخه‌های انتهایی نایژه سوم، نایژک‌های انتهایی و شاخه‌های پس از آن نایژک تنفسی نام دارد. نایژک تنفسی به مجرای آلوئولی و آلوئولها ختم می‌شود. به این مسیر شاخه‌ای از نای تا آلوئولها درخت برونشیال گفته می‌شود. بافت غضروفی دیواره لوله‌های مسیر تنفسی از نای به نایزک‌های انتهایی کاهش یافته و با ماهیچه‌های صاف بیشتر جایگزین می‌شود.
آلوئول چیست؟
آلوئولها کیسههای انتهایی مجاری آلوئولی با قطری بین ۰٫۲ تا ۰٫۵ میلیمتر و محل اصلی تبادل گازهای تنفسی هستند. دیواره این حفرهها از یک لایه بافت پوششی نازک (پنوموسیتهای نوع «I») تشکیل شده است و بهوسیله منافذ کوچکی با هم در ارتباط هستند. آلوئول‌های به هم چسبیده ساختاری شبیه خوشه انگور در انتهای درخت برونشیال ایجاد می‌کنند که به آن کیسه آلوئولی گفته می‌شود. بین پنوموسیتهای نوع I، پنوموسیتهای مکعبی نوع «II» قرار دارند. پس از آسیب پنوموسیتهای نوع I، سلول‌های آلوئولی نوع I تمایز یافته و جایگزین این سلول‌ها می‌شوند. به علاوه این سلول‌ها سورفاکتانتی از جنس پروتئین و فسفولیپیدها ترشح می‌کنند که سطح نايژه‌ها و آلوئولها را می‌پوشاند.
این ترکیب مثل غضروف‌های نای از جمع شدن و کاهش قطر آلوئول و نایژه‌ها به دلیل تغییر فشار هوا در مراحل مختلف تنفس پیشگیری می‌کند. ماکروفاژها، سلول‌های ایمنی مستقر در آلوئول هستند که بین آلوئولها حرکت کرده و ذرات خارجی باقی‌مانده از مسیرهای تنفسی قبلی را فاگوسیتوز می‌کند.
آناتومی ریه
ریه‌ها اندام‌هایی با بافت اسفنجی و قابلیت اتساع بالا هستند که بهوسیله نایژه‌های اصلی به نای و بهوسیله رگ‌های خونی به قلب متصل می‌شوند. اطراف هر ریه غشایی از بافت سروزی به نام پرده جنب قرار دارد. این غشا از لایه احشایی و جداری تشکیل شده است. لایه احشایی به سلول‌های خارجی ریه و لایه جداری به دیواره داخلی قفسه سینه، مهره‌های پایینی گردن، مهره‌های کمری دنده‌ها انتهای قفسه سینه (Costovertebral Area)، مدیاستن و دیافراگم متصل می‌شود. بین این دولایه حفره جنب قرار دارد. این فضا از مایع سروزی پر شده و که با کاهش اصطکاک حرکت دو لایه پرده جنب در تنفس را تسهیل می‌کند. راس هر ریه بخشی گنبدی‌شکل است که بالاتر از اولین دنده قفسه سینه و قاعده آن نزدیک دیافراگم قرار دارد. دیافراگم ریه چپ را از معده و طحال و ریه راست را از کبد جدا می‌کند.
هر ریه از یک سطح دنده‌ای، یک سطح میانی و یک سطح دیافراگمی تشکیل شده است که با سه لبه بالایی، پشتی و پایینی تقسیم می‌شوند. ریه راست بهوسیله دو شیار به سه لوب و ریه چپ بهوسیله یک شیار به دو لوب تقسیم می‌شود. هر لوب به بخش‌های عملکردی (برونشیوپالمونری) تقسیم می‌شوند که بهوسیله بافت پیوندی از هم جدا شده و نایژه‌ها و رگ‌های خونی مستقل دارند.
- ریه چپ: ریه چپ نزدیک قلب قرار دارد. به همین دلیل کمی از ریه راست کوچک‌تر است. اگر سطح جلویی ریه را یک ساعت در نظر بگیریم، شیار مورب از عدد ۱۰ شروع شده و به عدد ۵ وصل می‌شود. لوب بالایی ایجاد شده بهوسیله این شیار کوچک‌تر از لوب پایینی است و شامل بیشتر سطح دنده‌ای و میانی و نوک ریه می‌شود. فرورفتگی قلب در لوب بالایی قرار دارد.
- ریه راست: عرض ریه راست از ریه چپ بیشتر و طول آن کوتاه‌تر است. این اندام بهوسیله دو شیار مورب و افقی به لوب‌های بالایی، میانی و پایینی تقسیم می‌شود. شیار افقی هیلوم (هم‌سطح غضروف دنده‌ای چهارم) را به سطح جلویی و میانی وصل می‌کند. لوب میانی کوچک‌ترین بخش ریه راست است.
وظیفه دستگاه تنفس تحتانی
وظیفه دستگاه تنفس فوقانی تبادل گازهای اکسيژن و دی‌اکسید کربن با محیط اطراف و وظیفه دستگاه تنفسی تحتانی انتقال به آلوئولها و تبادل اکسيژن و دی‌اکسید کربن با خون است. این فرایند از دو مرحله دم و بازدم تشکیل شده است. اختلاف فشار هوا بین آلوئول‌های ریه، مایع جنب و هوای اطراف به حرکت هوا در دم و بازدم بین ریه و محیط کمک می‌کند. در حالت استراحت فشار آلوئولها با فشار محیط برابر (۷۶۰ میلیمتر جیوه) است و فشار مایع جنب به دلیل الاستیسیته قفسه سینه، الاستیسیته ریه‌ها و کشش سطحی مایع جنب ۴ درجه کمتر (۷۵۶) از فشار هوای اطراف کمتر است. برای بررسی تغییرات فشار دستگاه تنفس در دم و بازدم فشار محیط را مبنا و صفر در نظر می‌گیریم. در نتیجه فشار آلوئول در زمان استراحت صفر و فشار مایع جنب ۴- میلیمتر جیوه است.
در دم آرام تحریک ماهیچه‌های بین دنده‌ای خارجی بهوسیله اعصاب بین‌دنده‌ای خروجی از مهره‌های T1 تا T11 و دیافراگم بهوسیله اعصاب فرنیک با انقباض این ماهیچه‌های اسکلتی، افزایش حجم ریه و فضای جنب و کاهش فشار این بخش‌های دستگاه تنفس تحتانی همراه است. در دم با افزایش حجم قفسه سینه فشار مایع جنب به ۶- میلیمتر جیوه می‌رسد. افزایش حجم ریه در زمان دم فشار ریه را به ۱- میلیمتر جیوه تغییر می‌دهد. در نتیجه هوا در جهت شیب فشار از منطقه با فشار بیشتر (هوای خارج از بدن) به منطقه با فشار کمتر (مسیرهای تنفسی و ریه) حرکت می‌کند. جریان هوا تا زمانی ادامه دارد که فشار آلوئولی با فشار هوای اطراف برابر شود. در دم عمیق انقباض ماهیچه‌های گردن و سینه‌ای با بالا و بیرون کشیدن دنده‌ها به افزایش حجم قفسه سینه کمک می‌کند. در این حالت اختلاف فشار آلوئولی و هوای اطراف بیشتر شده و هوای بیشتری وارد ریه می‌شود.
در پایان دم، تحریک گیرنده‌های کششی ریه و نایژه‌ها سبب انتقال پیام عصبی بهوسیله عصب واگ به مرکز کنترل تنفس می‌شود. این عصب تحریک اعصاب فرنیک و بین‌دنده‌ای را مهار می‌کند. در نتیجه دیافراگم و ماهیچه‌های بین‌دنده‌ای خارجی به حالت استراحت برمی‌گردند. در این حالت حجم فضای جنب و ریه‌ها کاهش و فشار آن افزایش می‌یابد. فشار مایع جنب از ۶- به ۴- و فشار آلوئولی از ۱- به ۱+ میلیمتر جیوه تغییر می‌کند. در نتیجه هوا بر اساس اختلاف فشار از منطقه با فشار بیشتر به منطقه با فشار کمتر حرکت کرده و از دستگاه تنفس خارج می‌شود. جریان هوا تا زمانی ادامه دارد که اختلاف فشار آلوئولی و هوا صفر شود. در بازدم عمیق انقباض ماهیچه‌های بین‌دنده‌ای داخلی و ماهیچه‌های شکمی سبب کاهش حجم قفسه سینه، افزایش فشار آلوئولی و خروج هوا از دستگاه تنفسی خواهد شد.
کمپلیانس ریه
کمپلیانس یا اتساع‌پذیری ریه تغییرات حجم ریه نسبت به اختلاف فشار آلوئول و مایع جنبی است. کمپلیاس هر دو ریه یک فرد بزرگسال سالم به ازای هر ۰٫۰۷ میلیمتر جیوه افزایش اختلاف فشار بین هوای آلوئول و مایع جنب برابر ۲۰۰ میلی‌لیتر است. تغییر غلظت رشته‌های الاستین بافت پیوندی ریه و کشش سطحی آلوئولها بر کمپلیانس ریه اثر دارد. رشته‌های الاستین بافت پیوندی ریه در حالت استراحت تمایل به تشکیل ساختارهای کروی دارند. اما نیروی ایجاد شده از انقباض ماهیچه‌های تنفسی سبب کشش و باز شدن کامل این پروتئین‌ها می‌شود. در نتیجه ریه مثل بادکنکی کشیده شده و حجم آن افزایش می‌یابد. زمانی که ریه به بیشترین حجم خود رسید این رشته‌ها نسبت به کشش بیشتر مقاومت می‌کند. سطح آلوئولها با یک لایه نازک آب پوشده شده است. تمایل مولکول‌های سطحی آب برای ایجاد پیوند هیدروژنی با هم سبب ایجاد نیروی کششی در جهت مرکز آلوئول و تمایل به کاهش قطر آلوئول می‌شود. این نیرو به بیرون راندن هوا از آلوئول به نایژک‌ها و بازگشت ریه به حالت اولیه در بازدم کمک می‌کند.
مقاومت مسیرهای تنفسی به جریان هوا
جریان هوا در مسیرهای تنفسی به اختلاف فشار هوای بینی و آلوئول، و مقاومت مسیرهای تنفسی‌های تنفسی نسبت به حرکت هوا بستگی دارد. افزایش اختلاف فشار سبب افزایش جریان و افزایش مقاومت سبب کاهی جریان هوا در دستگاه نفسی می‌شود. افزایش قطر مقاومت لوله‌های تنفسی به جریان هوا را کاهش و کاهش قطر مقاومت به حرکت هوا در دستگاه تنفس را افزایش می‌دهد.
تبادل گازها در آلوئول
برای درک بهتر مکانیسم تبادل گازهای تنفسی (اکسیژن و دی‌اکسید کربن) در آلوئولها ابتدا باید چند نکته در مورد رفتارها گازها را توضیح دهیم. مولکول‌های گاز به سطح اطراف خود نیروی وارد می‌کنند که به آن فشار گفته می‌شود. هوا مخلوطی از مولکول‌های گازی مختلف (نیتروژن، اکسیژن، دی‌اکسید کربن و بخار آب) و فشار هوا مجموع فشار این گازها است. به فشار هر یک از این گازها، فشار جزئی گفته می‌شود که عامل انتقال گازها بین دو محیط در ارتباط با هم است. گازهای تنفسی از محیطی با فشار جزئی بیشتر به محیط با فشار جزئی کمتر منتقل می‌شوند. هر چه اختلاف فشار جزئی بین دو محیط بیشتر باشد، گاز با سرعت بیشتری منتقل می‌شود. نکته بعدی این است که گازها به صورت محلول در خون به اندام‌ها منتقل می‌شوند. انحلال گازها در مایعات به فشار جزئی و انحلال‌پذیری گاز بستگی دارد. برای مثال فشار جزئی نیتروژن در هوای ورودی به دستگاه تنفسی تحتانی بالا (حدود ۵۹۷ میلیمتر جیوه) است، اما انحلال‌پذیری پایینی در خون دارد. به همین دلیل مقدار بسیار کمی از این گاز غشای آلوئولها به خون منتقل می‌شود.
تبادل گازهای تنفسی بین آلوئول و خون در غشای تنفسی انجام می‌شود. غشای تنفسی مجموعه سلول‌های پوششی تک‌لایه آلوئول، اندوتلیال مویرگ‌های آلوئولی و غشای پایه بین این دو بافت است. افزایش یا کاهش ضخامت هر یک از این بخش‌ها سرعت تبادل گازها و فشار جزئی اکسیژن در خون را کاهش می‌دهد. انحلال‌پذیری گاز اکسیژن در خون کم است و بخش اصلی این گاز با اتصال به پروتئین هموگلوبین بهوسیله گلبول قرمز منتقل می‌شود. اما اختلاف فشار جزئی آن بین آلوئول و مویرگ‌های آلوئولی زیاد است.
فشار جزئی اکسیژن در هوای ورودی به آلوئول حدود ۱۰۴ و در مویرگ‌های آلوئول حدود ۶۴ میلیمتر جیوه است. به همین دلیل اکسیژن از محیط با فشار بیشتر (آلوئول) به محیط با فشار کمتر (خون) منتقل می‌شود. اختلاف فشار جزئی دی‌اکسید کربن بین آلوئول و خون مویرگ‌های آلوئولی کمتر از اکسيژن اما انحلال‌پذیری این گاز در خون و مایع میان‌بافتی غشای تنفسی بسیار بیشتر از اکسیژن است. فشار جزئی دی‌اکسید کربن در مویرگ‌های آلوئولی حدود ۴۵ و در آلوئول‌های حدود ۴۰ میلیمتر جیوه است. در نتیجه این گاز در جهت شیب فشار از اندوتلیال مویرگ عبور کرده و با انتشار ساده وارد آلوئولها می‌شود. تفاوت انحلال‌پذیری و فشار جزئی این دو گاز سبب می‌شود غلظت نهایی اکسيژن و دی‌اکسید کربن مبادله شده بین آلوئول و خون در شرایط فیزیولوژیک برابر باشد.
حجم های تنفسی
حجم‌ها و ظرفیت‌های تنفسی، مقدار هوای موجود در ریه در مراحل مختلف (دم و بازدم) و انواع تنفس (معمولی و عمیق) را نشان می‌دهد. اندازه‌گیری این حجم‌ها به تشخیص تغییرات ایجاد شده در اندام‌های دستگاه تنفسی بر اثر بیماری‌ها کمک می‌کند. حجم تیدال، حجم ذخیره دمی، حجم ذخیره بازدمی و حجم باقی‌مانده چهار حجم اصلی دستگاه تنفسی هستند. حجم تیدال حجم هوایی (حدود ۵۰۰ میلی‌لیتر) است که در هر دم آرام وارد ریه‌ها می‌شود.
حجم ذخیره دمی، مقدار هوایی است (حدود ۳ لیتر) که در یک دم عمیق علاوه بر حجم هوای تیدال وارد ریه‌ها می‌شود. حجم ذخیره بازدمی، حداکثر حجم هوایی است (حدود ۱۱۰ میلی‌لیتر) که پس از یک بازدم عمیق علاوه بر حجم هوای تیدال از ریه خارج می‌شود. حجم باقی‌مانده، مقدار هوایی است (حدود ۱۲۰۰ میلی‌لیتر) که پس از حداکثر بازدم عمیق از ریه‌ها خارج می‌شود. فضای مرده آناتومیک ۳۰٪ از حجم هوای تیدال (حدود ۵۰۰ میلی‌لیتر) است که در حفره بینی، سینوسهای پارانازال، نای، نایژه و آلوئولها باقی‌می‌ماند و در تبادل گازها با خون شرکت نمی‌کند. تغییر مقاومت مسیرهای هوایی نسبت جریان هوا و اتساع‌پذیری ریه در بیماری‌های تنفسی منجر به تغییر این حجم‌ها می‌شود.
ظرفیت‌های تنفسی از مجموع یک یا چند حجم تنفسی محاسبه می‌شود. این ظرفیت‌ها ثابت هستند و تغییر الگوی تنفس تاثیری بر آن‌ها ندارد. ظرفیت حیاتی حجم هوایی است که پس از یک دم عمیق از ریه‌ها خارج می‌شود. این ظرفیت مجموع حجم ذخیره دمی، حجم تیدال و حجم ذخیره بازدمی (حدود ۴٫۵ لیتر) است. ظرفیت دمی حجم هوایی است که پس از یک بازدم آرام با یک دم عمیق وارد ریه می‌شود. این ظرفیت مجموع حجم تیدال و حجم ذخیره دمی (حدود ۳ لیتر) است. ظرفیت باقی‌مانده عملکردی حجم هوایی است که پس از بازدم آرام در ریه‌ها باقی می‌ماند. این ظرفیت مجموع حجم ذخیره بازدمی و حجم باقی‌مانده (حدود ۳ لیتر) است. ظرفیت کلی ریه حداکثر هوایی است که با یک تنفس عمیق وارد ریه‌ها می‌شود و از مجموع حجم‌های تیدال، ذخیره دمی، ذخیره بازدمی و حجم هوای باقی‌مانده است.
بیماری های دستگاه تنفس تحتانی
بیماری‌های دستگاه تنفسی فوقانی و تحتانی با افزایش یا کاهش قطر لوله‌های تنفسی (نای، نایژه‌ها و نایژک‌ها)، افزایش مقاومت لوله‌های تنفسی، تغییر ضخامت غشای تنفسی و مسدود کردن بخشی از مسیر تنفسی تبادل اکسیژن و دی‌اکسید کربن در این دستگاه و فشار جزئی این دو گاز در خون را تغییر می دهند. بیماری‌های این دستگاه را می‌توان به دو دسته اصلی حاد و مزمن تقسیم کرد. عطسه، سرفه (همراه یا بدون خلط)، آبریزش یا گرفتگی بینی، سوزس گلو، سر درد، دردهای عضلانی و تب علائم اصلی تمام عفونت‌های دستگاه تنفس و برونشیت، ذات الریه، امفیزیا و آسم ازجمله بیماری‌های دستگاه تنفسی تحتانی هستند.
- برونشیت: به التهاب بخش‌های مختلف لوله تنفسی برونشیت گفته می‌شود. این بیماری به دلیل عفونت‌های ویروسی و باکتریایی یا پاسخ سیستم ایمنی به آلرژن‌ها ایجاد می‌شود. در این شرایط ترشح مخاط از سلول‌های گابلت غشای مخاطی دیواره این لوله‌ها افزایش یافته و قطر لوله را کاهش می‌دهد. در نتیجه حجم هوای انتقالی از بینی به آلوئولها کاهش می‌یابد. آبریزش بینی، سرفه همراه با مخاط، عطسه، تنگی نفس و تب از علائم این بیماری است.
- ذات الریه: ذات الریه به دلیل التهاب ناشی از عفونت (باکتریایی، ویروسی و قارچی) بافت ریه ایجاد می‌شود. التهاب یک پاسخ ایمنی طبیعی برای از بین بردن عفونت‌ها است. در این شرایط افزایش نفوذپذیری مویرگ‌های آلوئولی منجر به افزایش مایع میان‌بافتی در غشای تنفسی و پر شدن آلوئولها با مایع می‌شود. در نتیجه تبادل اکسیژن و دی‌اکسید کربن کاهش یافته و فرد دچار تنگی نفس می‌شود. سرفه بدون خلط (مخاط) از علائم متفاوت ذات‌الریه نسبت به برونشیت است. این بیماری را می‌توان با تصویربرداری اشعه X از قفسه سینه، آزمایش خون (تعداد لوکوسیت‌ها، سرعت رسوب اریتروسیت و پروتئین واکنش C) و کشت خون یا مایع جنب تشخیص داد. ماکرولیدها آنتی‌بیوتیک‌های متداولی هستند که در درمان این نوع عفونت دستگاه تنفسی تحتانی تجویز می‌شوند.
- امفیزیا: آمفیزیا یکی از بیماری‌های انسدادی مزمن ریه است. در این اختلال از بین رفتن تیغه میانی حفره‌های آلوئولی سطح در دسترس برای تبادل گازهای تنفسی بین آلوئول و مویرگ را کاهش می‌دهد. التهاب مکرر ایجاد شده به دلیل تحریک ترکیبات شیمیایی موجود در هوا، یکی از مهم‌ترین عوامل ایجاد این اختلال دستگاه تنفس تحتانی است. در واکنش‌های التهابی ماکروفاژهای آلوئولی برای از بین بردن پاتوژن‌ها آنزیم‌های پروتئازی ترشح می‌کنند. پروتئین‌های آنتی‌پروتئازی ریه ازجمله آلفا ۱-آنتی‌تریپسین با غیرفعال کردن این پروتئازها از تجزیه پروتئین‌های ساختاری بافت ریه جلوگیری می‌کنند. جهش ژن این پروتئین یا تغییر عملکرد آن به دلیل ترکیبات شیمیایی با از دیواره بین آلوئولها، تجزیه کلاژن و رشته‌های الاستیک بافت ریه همراه است. تنگی نفس و کاهش ظرفیت ریه در زمان انجام حرکات ورزشی علائم اصلی این اختلال است.
- آسم: در بیماری آسم قطر نایژه‌ها و نایژک‌ها به دلیل افزایش التهاب کاهش می‌یابد. این اختلال به دلیل پاسخ سیستم ایمنی به آلرژن‌ها ایجاد می‌شود. در مرحله اول ورود آلرژن به بدن با فعال شدن لنفوسیت‌های b و ترشح ایمونوگلوبین‌های E همراه است. این آنتی‌بادی در غشای ماستوسیت‌های مخاط ریه قرار می‌گیرد. ورود مجدد آلرژن به لوله‌های تنفسی و اتصال آن به IgE با ترشح هیستامین، پروستوگلاندین و اینترلوکین‌ها از ماستوسیت همراه است. اتصال هیستامین به گیرنده‌های ماهیچه صاف دیواره نایژه‌ها و نایژک سبب انقباض ماهیچه و افزایش مقاومت مسیرهای تنفسی شده و سیتوکین‌ها التهاب این بخش از دستگاه تنفسی تحتانی را افزایش می‌دهند. کاهش قطر و افزایش مقاومت لوله‌های تنفسی حجم هوای انتقالی به آلوئول را کاهش می‌دهد.
جمع‌بندی
در این مطلب از مجله فرادرس توضیح دادیم که دستگاه تنفس تحتانی از فضای حلقی زیر تارهای صوتی در حنجره شروع شده و در آلوئول‌های ریه تمام می‌شود. نای، نایژه و نایژک‌ها لوله‌های ابتدایی این دستگاه هستند. دیواره نای و نایژه از بافت غضروفی و ماهیچه صاف تشکیل شده است، اما بیشتر دیواره نایژک‌ها را ماهیچه صاف تشکیل می‌دهد. این لوله‌ها هوا را به آلوئولها (محل تبادل اکسیژن با خون) انتقال می‌دهند. به علاوه توضیح دادیم که اختلاف فشار هوای ایجاد شده به دلیل تغییر حجم قفسه سینه و ریه‌ها سبب انتقال هوا از بینی به آلوئولها می‌شود.
