التنفس هو أخذ الأكسيجين و طرح ثاني أكسيد الكربون ، هذه الظاهرة تتم على مستوى جميع أعضاء الجسم إلا أن شدتها تختلف من عضو لآخر و تزداد مع نشاط الأعضاء.
تتم التبادلات الغازية بين الوسط الخارجي و خلايا الجسم بواسطة الدم .
1. التهوية الرئوية
من مظاهر التنفس عند الإنسان حركات منتظمة للقفص الصدري تؤدي إلى عملية التهوية الرئوية المتمثلة في الشهيق و الزفير.
بتم تجديد الهواء داخل الرئتين بفضل تغيرات حجم القفص الصدري الناتجة عن عمل العضلات التنفسية.
• خلال الشهيق
تتقلض العضلات الرافعة للأضلاع ينتج عنها توسع القطر الأمامي الخلفي للقفص الصدري ، أما تقلص عضلة الحجاب الحاجز فتؤدي إلى توسع طولي للقفص الصدري.
يؤدي توسع القطر الأمامي الخلفي للقفص الصدري و التوسع الطولي للقفص الصدري إلى زيادة حجم القفص الصدري و بالتالي زيادة حجم الرئتين لكونهما مرتبطتان بالقفص الصدري و ينتج عن ذلك انخفاض في الضغط بداخلهما مما يؤدي إلى جذب الهواء و دخوله نحو الرئتين.
• خلال الزقير
ترتخي العضلات الرافعة للأضلاع و عضلات الحجاب الحاجز فيؤدي ذلك إلى انخفاض حجم القفص الصدري ضاغطا بذلك على الرئتين مما يؤدي إلى دفع الهواء إلى الخارج.
2. الأحجام الهوائية المتبادلة
يمكن مقياس التنفس من تسجيل و قياس حجم الأكسجين المستهلك كما أن السلم المدرج المرافق للتسجيل المحصل عليه بواسطة مقياس التنفس يسمح باحتساب الأحجاب الهوائية المتبادلة.
• الهواء الجاري
هوالهواء الذي يدخل زيادة إلى الرئتين و يخرج منهما خلال حركة تنفسية عادية 0,5Lأي شهيق عادي متبوع بزفير عادي .
• الهواء التكميلي
و هو الهواء المطرود زيادة على الهواء الجاري خلال تزفر قسري 1,5L أي شهيق قسري متبوع بزفير عادي .
• هواء الإحتفاظ
و هو الهواء المطرود زيادة على الهواء الجاري خلال تزفر قسري 1,5L أي شهيق عادي قسري متبوع بزفير قصري.
• الهواء الثمالي
و هو الهواء الذي يبقى في الرئتين بعد تزفر قسري 1,5L
• السعة الحيوية
و هو مجموع أحجام الهواء الجاري و التكميلي و هواء الحتفاظ 3,5L=1,5L+1,5L+0,5L
ملحوظة 1 : يمكن تشبيه مجموع الرئة و القفص الصدري بمنفاخ : المنفاخ الصدري ( انظر الرسم التخطيطي)
ملحوظة 2 : الإيقاع التنفسي هو عدد الحركات التنفسية في الدقيقة.
3. الجهاز التنفسي و التبادلات الغازية التنفسية
• أعضاء الجهاز التنفسي
يدخل هواء الشهيق الرئتين عن طريق الأنف أو الفم فيسلك قناة الرغامة ثم ينتقل نحو القصبتين الرئويتين ليتجه إلى القصيبات حيث يصل في النهاية إلى الأسناخ الرئوية .
يقدر عدد الأسناخ الرئوية في كل رئة ب 30 مليون مما يعطي الرئتين مساحة تقدر ب 200m3 مما يسمح بتبادلات غازية سريعة و بكميات كبيرة خاصة و أن جدارها رقيق و غني بالشعيرات الدموية
• التبادلات الغازية التنفسية على مستوى الرئتين
تتم مبادلات الغازات التنفسية نتيجةاختلاف ضغط الأكسيجيين و ثنائي أوكسيد الكربون من جهتي الجدار بين الدم و الهواء السنخي ذلك أن الغازات تنتقل من الحيز الذي يكون ضغطها فيه مرتفعا نحو الحيز الذي يكون ضغطهافيهمنخفظا إلى أن يتم تساوي الضغط ، و بما أن ضغط O2 للدم الداخل للسنخ أقل من O2 الهواء السنخي و العكس بالنسبة ل CO2 فإن : O2 يمر من الهواءالسنخي إلى الدم و العكس بالنسبة ل CO2 .
• التبادلات الغازية التنفسية على مستوى الأعضاء
يعتبر التنفس الخلوي ضروريا لضمان الوظائف الحيوية لجميع الأعضاء و يتجلى في أخد الخلايا الأكسجين من الدم و طرح ثنائي أكسيد الكربون في الدم ، هذه التبادلات الغازية تتم نتيجة اختلاف ضغط الغازات التنفسية داخل الخلايا و الدم .
إن الأكسجين الممتص أثناء التنفس الخلوي يتفاعل مع الكليكوز حيث تتم ظاهرة الأكسدة التي ينتج عنها انتاج الطاقة و طرح CO2 و الماء .
4. كيف يقوم الدم بنقل الغازات التنفسية
يتم انتقال جل الغازات التنفسية بواسطة مادة توجد داخل الكريات الحمراء تدعى الخضاب الدموي :
فعلى مستوى الرئة يتحد الخضاب الدموي مع الأكسجين حيث يتكون خضاب أكسجيني الذي ينتقل صوب الأعضاء و ذلك وفق التفاعل الآتي : خضاب أكسيجيني
أما على مستوى الأعضاء فيتم تحرير O2 من طرف الخضاب الأكسجيني ليتم استعماله من طرف الخلايا وفق التفاعل الآتي ليتم استعماله من طرف الخلايا أما ثاني أكسيد الكربون المطروح من طرف الخلايا فإن جزئه الأكبر ينتقل في البلازما في اتجاه الرئة أما الجزء الباقي فإنه ينتقل بواسطة خضاب الدم وفق التفاعل الأتي : خضاب كربوني.
ضخ الأكسجين عن طريق الدم إلى سائر اعضاء الجسم وبالتالي تستمر عملية الحياة بانتظام داخل جسم الإنسان
دراسة تشريحية للجهاز التنفسي
يتم الحصول على الأكسجين بواسطة عملية التنفس التي يقوم بها الجهاز التنفسي الذي يتكون من :
المجاري التنفسية
وتشتمل على سلسلة من الأعضاء تنقل الهواء إلى الرئتين وهذه الأعضاء هي كل من
الحفرتان الأنفيتان
تتصلان مع الخارج بالمنخرين وهما مبطنان بغشاء مخاطي مهدب يرطب ويسخن الهواء وينقيه.
البلعوم
وهو الممر المباشر والممتد من ممر الانف من الخلف، الجزء الامامي منه مبطن بغشاء مخاطي والجزءالخلفي عبارة عن ممر مشترك للغذاء والهواء معا، تتصل به من الامام القصبة الهوائية ومن الخلف المريء، ويمر من البلعوم خلال فتحة المزمار إلى الحنجرة .
الحنجرة
وهو عضو غضروفي تمتد في داخله ثنيات غشائية عضلية تكون الحبال الصوتية، فتهتز هذه الحبال بتأثير الهواء الصاعد من الرئتين فتنشأ عنهما الأصوات، فالحنجرة هي عضو الصوت، تفتح الحنجرة بفتحة المزمار، ويسدها عند البلع غضروف لسان المزمار .
الرغامي
وهي أنبوب يتكون من غضاريف نصف دائرية تدعم الناحية الأمامية بينما تكون الناحية الخلفية التي يستند أليها المريء مرنة تسمح بمرور الطعام.يبطن الرغامي غشـاء مخاطي ذو أهداب مهتزة مخاطية تستوقف الغبار، والجزيئات التي ترافقه، ويدفعها نحو الفم فيتم بذلك تطهير الهواء المستنشق.
القصبات الهوائية
تتفرع الرغامي بعد مسافة من الحنجرة إلى قصيبات أصغر كأغصان الشجرة ويشكل مجموعهاالشجرة القصيبية. لا اعرفها فى المنهج
الرئتان
وتوجد الرئتان في الفراغ الصدري محاطتين بالغشاء البلوري الحشوي داخل حجرة جدارها من الضلوع والقص والعمود الفقري ودعامتهما الحجاب الحاجز.وهما عضوان إسفنجيان مرنان يشتملان على الشجرة القصيبية التي نتجت عن الحويصلات الرئوية.وينقسم جوف كل حويصلة إلى عدد من التحدبات هي الاسناخ الهوائية التي تزيد من سعة السطح الداخلي للهواء. تجتمع الاسناخ لتشكل حويصلات، وتجتمع الحويصلات لتشكل كتلا هرمية الشكل تدعى الفصيصات الرئوية.وتجتمع الفصوص الرئوية وعددها ثلاثة في الرئة اليمنى وفصّان فقط في الرئة اليسرى._غشاء الجنب (الغشاء البلوري)يحيط بكل رئة غشاء ذو ورقتين يدعى غشاء الجنب، تلتصق الوريقة الداخلية بالرئة بينما تلتصق الوريقة الخارجية بالوجه الداخلي للقفص الصدري وبفضلها تتصل الرئتان بالقفص الصدري.
الأوعية الدموية الرئوية
يخرج الشريان الرئوي من البطين الأيمن فينقسم إلى قسمين ينفذ كل منهما إلى رئة ويسير محاذيا للقصبة الهوائية ويتفرع مثل تفرعها حتى ينتهي في محيط الأسناخ.فيتشكل حولها شبكات شعرية غزيرة، وينتج عن اجتماع الشعيرات فروع وريديه تتلاقى فتشكل وريدين في كل رئة وتخرج الأوردة الرئوية الأربعة وتصب في القلب في الأذين الأيسر وبما أن جدران الاسناخ الرئوية رقيقة جدا فيكون الدم فيها وهواء الاسناخ على اتصال مباشر بسطح واسع جدا وتم عندها التبادل الغازي الرئوي.
وظائف التنفس
يقوم التنفس بالوظائف التالية:
1. تزويد الجسم بالأكسجين من الجو إلى الرئتين،ثم أكسدته في الرئتين،بفضل الضغط الجزيئي للأكسجين في الأسناخ والأوعية الدموية.
2. طرح ثاني أكسيد الكربون: وذلك بفضل فرق الضغط الجزيئي له في الخلايا والأوردة والاسناخ.
3. المحافظة على التوازن الحامضي_القاعدي أو الرقم الهيدروجيني.
4. المحافظة على حرارة الجسم: نتيجة لعمليات الاحتراق والهدم والبناء داخل الجسم ترتفع درجة حرارة الجسم الداخلية فيعمل بعدة طرق للتخلص من الحرارة الزائدة وهذه الطرق والوسائل هي:الجهاز العصبي، الغدد الصماء، الرئتان
التنظيم العصبي للتنفس
إن عمل جميع أعضاء الجهاز التنفسي بشكل متناسق ومنسجم ومنتظم ومتواتر يتم تحت تأثير الجهاز العصبي الذي يحتوي على مراكز خاصة للتنفس في البصلة السيسيائية وفي الحدبة الموجودة في منطقة الجسر من الدماغ وتشترك عدة أجزاء عصبية وكيماوية في تكوين الجهاز العصبي المنظم للتنفس وهي المستقبلات و العصبونات التنفسية الحسية ومراكز التنفس الدماغية والأعصاب التنفسية الحركية.
1. المستقبلات التنفسية : وهي عبارة عن مستقبلات كيميائية حسية توجد على جدران الشريان الأبهر والشريان السباتي العام . وتتأثر بالتغيرات الكيميائية في الجسم مثل نقصان الأكسجين أو زيادة نسبة ثاني أكسيد الكربون أو زيادة درجة الحموضة ( نقصان العدد الهيدروجيني )
2. العصبونات التنفسية الحسية : وهي ألياف عصبية تصدر من المستقبلات ومن مراكز التخوية ومراكز النطخ في الرئتين ، والمستقبلات الموجودة على العضلات الملساء في المسالك التنفسية لتصل إلى مراكز التنفس العليا في الدماغ.فيصدر من مستقبلات الشريان السباتي عصب الجيب السباتي ويصل إلى مراكز الشهيق في البصلة السيسيائية ويصدر من مستقبلات الشريان الأبهر العصب المثبط . ويصل إلى مركز الشهيق في البصلة ، حيث يعمل هناك تشابكاً عصبياً حسياً ويتابع سيره إلى الأعلى ليصل إلى المركز الحدبي الناهي الموجود في الحدبة في منطقة الجسر الواقعة مباشرة فوق البصلة السيسيائية وتتعصب الرئتين والرغامى بالعصب الحائر ( المبهم ) الذي يصل إلى البصلة.
3. مراكز التنفس الدماغي: توجد مراكز التنفس في:
o قشرة الدماغ وهي المراكز العليا
o البصلة السيسيائية وهي:
1. مركز الشهيق : إثارة هذا المركز يؤدي إلى تقلص أو انقباض جميع عضلات الشهيق وإذا استمرت إثارته لفترة طويلة تؤدي إلى الموت بسبب تراكم ثاني أكسيد الكربون في الدم عن طريق طرحه للخارج.
2. مركز الزفير : إثارة هذا المركز تحدث زفيراً طويلاً يستمر من دقيقتين إلى ثلاث دقائق ولا تؤدي إثارته المستمرة للموت حيث إنه بمجرد ارتفاع معدّل ثاني أكسيد الكربون في الدم يتنبه مركز الشهيق ويبدأ بالعمل فوراً وتحدث عملية الشهيق. وما تجب ملاحظته أن إثارة المركزين معاً تحدث تشنجاً شهيقياً ويتصلان فيما بينهما بأعصاب موصلة متبادلة.
o الحدبة ( الجسر )
1. مركز الشهيق العميق : يرسل هذا المركز التنبيهات إلى مركز الشهيق في البصلة لإطالة فترة الشهيق ويتم تنظيم هذا التأثير بطريقتين هما:
العصب الحائر (التائه)
المركز الحدبي الناهي الذي يثبط مركز الشهيق
2. المركز الحدبي الناهي: يتلقى هذا المركز التنبيهات من مركز الشهيق ويرسل تأثيراته وتنبيهاته إلى مركز الزفير لإثارته من أجل إيقاف الشهيق.
4. الأعصاب التنفسية الحركية : وبعض هذه الأعصاب يصدر من قشرة الدماغ وبعضها يصدر من منطقة الجسر وتعمل تشابكاً آخر في النخاع الشوكي لتعطي العصبونات النهائية التي تصل عضلات التنفس لتنقل إليها أوامر الاستجابة .فالعصب الحجابي الذي يعصب الحجاب الحاجز يعمل تشابكه الثاني في الفقرة العنقية السابقة ، بينما العصب الوربي الذي يعصب العضلات الوربية بين الأضلاع يعمل تشابكه الثاني في الفقرة الصدرية الأولى ،أما العضلات الهيكلية فتتعصب بالأعصاب القادمة من الدماغ
