Sinh lý hô hấp

Sinh lý hô hấp

1.       Trình bày cơ chế tạo áp suất âm trong khoang màng phổi và nêu ý nghĩa.

 Áp suất trong KMP thấp hơn áp suất khí quyển được gọi là áp suất âm trong KMP. Áp suất âm trong KMP có thể đo được bằng cách đo trực tiếp hoặc gián tiếp.

a.  Cơ chế tạo áp suất âm trong KMP

-       Mô phổi có tính đàn hồi do đó theo tính chất vật lý của các sợi đàn hồi thì nếu càng bị kéo căng ra thì lực đàn hồi co lại càng lớn.

s  Phổi ở thì hít vào bị căng giãn ra do đó có xu hướng co về phía rốn phổi. Phổi càng giãn nở to thì lực đàn hồi co về phía rốn phổi càng lớn, trong khi đó lồng ngực được coi là một bình kín và cứng tuy có khả năng đàn hồi nhưng nhỏ hơn rất nhiều so với mô phổi.

s  Ở thì hít vào lồng ngực tăng kích thước, lá thành bám sát vào thành ngực còn lá tạng áp sát vào phổi, do tính chất đàn hồi của phổi, lá tạng có xu hướng tách khỏi lá thành làm cho thể tích trong khoang ảo của màng phổi tăng lên → áp suất trong khoang ảo sẽ giảm (theo định luật vật lý: trong 1 bình kín nếu nhiệt độ không thay đổi, áp suất trong bình sẽ giảm khi thể tích của bình tăng lên) → áp suất trong KMP đã âm lại càng âm hơn.

s  Khi phổi càng nở ra ở thì hít vào thì lực đàn hồi co lại của phổi càng lớn và làm cho áp suất càng âm.

s  Khi phổi càng thu nhỏ lại ở thì thở ra thì áp suất sẽ bớt âm hơn do lực đàn hồi co lại về phía rốn phổi giảm xuống, lá tạng giảm bớt lực co tách khỏi lá thành và thể tích của khoang ảo dần trở về trạng thái ban đầu.

-       Sự tăng trưởng kích thước của lồng ngực ở đứa trẻ sau khi sinh

s  Kích thước của lồng ngực thường tăng nhanh hơn phổi vì thế khiến cho thành ngực và đi liền với nó là lá thành có xu thế tách khỏi mặt ngoài của phổi tức là tách khỏi lá tạng vì lá tạng áp sát mặt ngoài của phổi.

s  Mặt khác áp suất khí quyển thông qua đường dẫn khí tác động vào các phế nang luôn làm phổi nở thêm và bám sát theo thành ngực. Do tính chất đàn hồi của mô phổi nên phổi lại có xu hướng co nhỏ lại không theo độ nở của thành ngực. Sự co kéo ngược chiều nhau (lồng ngực nở to ra, mô phổi co nhỏ lại) đã tạo ra áp suất âm trong KMP.

-       Một yếu tố nữa góp phần tạo áp suất âm trong KMP là dịch MP được bơm liên tục vào các mạch bạch huyết.

Tính chất đàn hồi của phổi và lồng ngực là yếu tố chính tạo nên áp suất âm trong KMP.

-       Giá trị bình thường của áp suất âm trong KMP:

s  Ở cuối thì thở ra bình thường áp suất âm trong KMP khoảng -4mmHg.

s  Ở cuối thì hít vào bình thường áp suất âm trong KMP khoảng -7mmHg.

s  Khi hít vào hết sức áp suất âm trong KMP có thể xuống tới -30mmHg.

s  Khi thở ra hết sức áp suất âm trong KMP còn khoảng -1mmHg.

b.  Ý nghĩa của áp suất âm trong KMP

-       Áp suất âm trong KMP làm cho phổi dễ dàng nở ra bám sát với thành ngực làm cho  lá tạng luôn dính sát vào lá thành, làm cho phổi đi theo các cử động của lồng ngực một cách dễ dàng.

-       Áp suất âm trong KMP làm cho lồng ngực có áp suất thấp hơn các vùng khác nên máu về tim dễ dàng và máu lên phổi dễ dàng, làm nhẹ gánh cho tim P.

-       Áp suất âm trong KMP làm cho hiệu suất trao đổi khí đạt được cao nhất vì khi hít vào không khí vào phổi nhiều nhất là lúc áp suất âm nhất và máu về phổi nhiều nhất tạo nên sự trao đổi khí tốt nhất nhờ sự tương đồng giữa thông khí và tưới máu phổi.

2.       Trình bày động tác hít vào và thở ra

a.  Động tác hít vào

Hít vào thông thường

-       Là một động tác chủ động, đòi hỏi tiêu tốn năng lượng cho sự co của các cơ hô hấp.

-       Các cơ hô hấp tham gia: cơ hoành, cơ bậc thang, cơ răng to, cơ liên sườn trong và cơ liên sườn ngoài.

-       Khi các cơ hô hấp này co lại làm tăng kích thước lồng ngực theo cả 3 chiều:

s  Tăng chiều đứng thẳng

o  Đáy của lồng ngực là cơ hoành. Bình thường cơ hoành lồi lên phía lồng ngực theo 2 vòm là vòm gan và vòm dạ dày.

o  Khi cơ hoành co, 2 vòm này phẳng ra và hạ thấp xuống về phía bụng, do đó làm cho kích thước theo chiều đứng thẳng của lồng ngực được tăng lên. Cơ hoành hạ thấp 1cm có thể làm tăng thể tích lồng ngực lên 250cm³. Hít vào bình thường cơ hoành hạ thấp 1,5cm. Diện tích cơ hoành khoảng 250cm².

o  Cơ hoành là một cơ hô hấp quan trọng

¸     Khi liệt cơ hoành → hô hấp bị rối loạn nghiêm trọng

¸     Những bệnh của cơ hoành có ảnh hưởng tới hoạt động của cơ hoành đều ảnh hưởng tới hô hấp.

s  Tăng chiều trước sau và chiều ngang:

o  Ở tư thế nghỉ ngơi, các xương sườn chếch ra trước và xuống dưới.

o  Khi các cơ hít vào co lại, xương sườn quay xung quanh một trục đi qua 2 điểm khớp với đốt sống và xương ức, làm cho xương sườn chuyển từ tư thế chếch xuống sang tư thế nằm ngang hơn và đưa ra trước do đó tăng đường kính trước sau và đường kính ngang của lồng ngực.

o  Các cơ liên sườn cũng đóng vai trò quan trọng trong việc làm tăng đường kính trước sau và đường kính ngang của lồng ngực. Động tác hít vào là động tác tích cực vì được thực hiện nhờ năng lượng co cơ của cơ hoành và các cơ hít vào khác.

-       Do kích thước của lồng ngực được tăng lên theo cả 3 chiều nên dung tích của lồng ngực tăng lên, áp suất trong lồng ngực và trong phổi âm hơn giai đoạn trước khi hít vào, tạo nên sự chênh lệch áp suất giữa môi trường bên ngoài và phổi, không khí di chuyển từ bên ngoài môi trường vào phổi.

-       Như vậy động tác hít vào đã dẫn đến kết quả là không khí di chuyển từ ngoài môi trường vào phổi đến tận phế nang.

Hít vào gắng sức

-       Ngoài các cơ hô hấp tham gia vào động tác hít vào, có thêm 1 số cơ tham gia vào động tác hít vào gắng sức: cơ ƯĐC, cơ ngực, cơ chéo, đó là những cơ hít vào phụ.

-       Vì cần phải cố định đầu và tay để huy động các cơ hô hấp phụ, người hít vào gắng sức có một tư thế rất đặc biệt là cổ hơi ngửa, 2 cánh tay dang ra không cử động.

-              Trong động tác hít vào gắng sức, cơ hoành tiếp tục hạ thấp hơn so với hít vào thông thường, có thể hạ thấp tới 7- 8cm, có thể làm tăng thể tích lồng ngực lên tới 1500- 2000cm³.

-       Kết quả của động tác hít vào gắng sức là không khí có thể di chuyển thêm vào phổi khoảng 1500- 2000ml.

-       Cơ chế của sự tăng thông khí này: do sự huy động thêm các cơ hô hấp phụ và sự co tiếp tục của cơ hoành làm tăng dung tích phổi do đó làm cho áp suất trong ngực, phổi tiếp tục thấp hơn áp suất bên ngoài môi trường. Sự chênh lệch về áp suất làm cho không khí tiếp tục di chuyển thêm từ ngoài môi trường vào trong phổi đến các phế nang.

b.  Động tác thở ra

-       Thở ra thông thường

s  Là một động tác thụ động vì không đòi hỏi năng lượng co cơ, các cơ hít vào ở giai đoạn này không co nữa, chúng giãn ra trở về vị trí cũ, làm cho lồng ngực được trở về vị trí ban đầu dưới tác dụng của sức đàn hồi ngực phổi và sức chống đối của các tạng bụng.

s  Các xương sườn hạ xuống, các vòm hoành lại lồi lên phía trên lồng ngực.

s  Kết quả: dung tích lồng ngực giảm làm cho áp suất của phổi tăng lên có tác dụng đẩy không khí từ phổi ra ngoài môi trường.

-       Thở ra gắng sức:

s  Khi cố gắng thở ra hết sức, cần huy động thêm một số cơ nữa, chủ yếu là các cơ thành bụng.

s  Những cơ này khi co lại kéo xương sườn xuống thấp hơn nữa, đồng thời ép thêm vào các tạng ở bụng, dồn cơ hoành lồi thêm lên phía trên lồng ngực làm cho dung tích lồng ngực tiếp tục giảm, ép vào phổi làm cho áp suất của phổi tăng lên thêm, kết quả là không khí tiếp tục được đẩy từ phổi ra ngoài môi trường.

s  Đòi hỏi năng lượng co cơ, do đó nó cũng là một động tác hô hấp tích cực.

3.       Dung tích sống: giá trị bình thường và các yếu tố ảnh hưởng

a.  Định nghĩa

Dung tích sống là thể tích khí thở ra hết sức sau khi đã hít vào hết sức. Dung tích sống là tổng của thể tích khí lưu thông, thể tích dự trữ hít vào và thể tích dự trữ thở ra.

VC = TV + IRV + ERV

VC (Vital Capacity): dung tích sống

TV (Tidal Volume): thể tích khí lưu thông

IRV (Inspiratory Reserve Volume): thể tích dự trữ hít vào

ERV (Expiratory Reserve Volume): thể tích dự trữ thở ra

s  Thể tích khí lưu thông: là thể tích khí lưu chuyển trong một lần hít vào hoặc thở ra thông thường. Ở người trưởng thành, bình thường thể tích khí lưu thông khoảng 400- 500ml, chiếm khoảng 12% thể tích của dung tích sống.

s  Thể tích dự trữ hít vào: là thể tích khí thu được khi cố gắng hít vào hết sức sau thì hít vào thông thường. Thể tích này khoảng từ 1500- 2000ml, chiếm khoảng 56% thể tích của dung tích sống.

s  Thể tích dự trữ thở ra: là thể tích khí thu được khi cố gắng thở ra hết sức sau khi thở ra thông thường. Thể tích này khoảng 1100- 1500ml.

b.  Giá trị bình thường

-       Cách đo: thông thường nhất là đo dung tích sống thở ra, nguyên tắc đo là đối tượng hít vào hết sức rồi thở ra từ từ, hết sức, ghi được đồ thị của VC (hay SVC- Slow Vital Capacity)

-       Người VN bình thường ở tuổi trưởng thành có dung tích sống:

s  Nam giới: 3,5- 4l

s  Nữ giới: 2,5- 3l

-       Trong thăm dò chức năng hô hấp, VC giảm so với số lý thuyết từ 20% trở lên được coi là có rối loạn chức năng thông khí hạn chế nếu chỉ giảm VC đơn thuần.

c.   Các yếu tố ảnh hưởng

-       VC phụ thuộc vào tuổi, giới, chiều cao.

s  Tuổi: ở người già dung tích sống giảm

s  Giới: nam giới dung tích sống cao hơn ở nữ giới

s  Chiều cao tỷ lệ thuận với VC

-       VC có thể tăng lên nhờ luyện tập.

-       VC giảm nhiều ở một số bệnh phổi hay ngực như tràn dịch màng phổi, u phổi, gù, vẹo lồng ngực….

d.  Ý nghĩa

-       VC là thể tích tối đa huy động được trong một lần hô hấp, thể hiện khả năng của cơ thể đáp ứng về mặt hô hấp với lao động nặng, thể thao hoặc các công việc nặng nhọc khác.

-       VC thể hiện khả năng chứa đựng của phổi. Khi VC giảm dưới 80% so với số lý thuyết → khả năng chứa đựng của phổi giảm → rối loạn thông khí hạn chế nếu chỉ giảm VC đơn thuần.

-       Ứng dụng lâm sàng:

s  Kiểm tra sức khỏe định kỳ cho công nhân, trong đợt tuyển nghĩa vụ quân sự, phân loại vận động viên, tuyển lao động… → đo VC.

s  Thăm dò chức năng hô hấp trước khi tiến hành một số phẫu thuật.

s  Chẩn đoán các bệnh lý hô hấp và theo dõi điều trị.

4.       Trình bày các dạng O₂ trong máu và các yếu tố ảnh hưởng đến sự phân ly O₂

Phổi nói riêng và cơ quan hô hấp nói chung có chức năng quan trọng là cung cấp oxy cho mọi TB của cơ thể hoạt động. Oxy sau khi được khuếch tán qua phế nang vào máu và gắn với Hb tạo thành HbO₂. Oxy được vận chuyển dưới dạng HbO₂ đến tất cả các mô trong cơ thể, tại đây, HbO₂ được phân ly thành Hb và O₂.

a.  Các dạng O₂ trong máu

Oxy được vận chuyển trong máu dưới 2 dạng là dạng hòa tan và dạng kết hợp.

-       Dạng hòa tan

s  Oxy ở dạng hòa tan trong máu chiếm một tỷ lệ rất ít, chỉ khoảng 3% tổng lượng oxy vận chuyển trong máu.

s  Vai trò quan trọng vì từ phổi vào máu, từ máu vào trong các mô và vào TB đều phải qua dạng oxy hòa tan.

s  Với phân áp oxy là 100mmHg, thể tích O₂ hòa tan trong huyết tương rất nhỏ, chỉ khoảng 0,3ml O₂/ 100ml máu. Đây là dạng trao đổi trực tiếp bằng khuếch tán vật lý với không khí phế nang và với dịch kẽ TB.

-       Dạng kết hợp

s  Trong máu oxy ở dạng kết hợp với Hb của HC tạo thành oxyhemoglobin (HbO₂).

s  Oxy được gắn vào phần hem của Hb tạo thành một liên kết lỏng lẻo, có thể phân ly dễ dàng tạo thành oxy và Hb. Phản ứng kết hợp và phân ly này là phản ứng thuận nghịch hai chiều tùy theo sự chênh lệch phân áp oxy giữa phổi và máu và giữa máu và mô.

O₂ + Hb             HbO₂

s  Dạng kết hợp là dạng vận chuyển oxy chủ yếu vì nó chiếm 97% tổng lượng oxy vận chuyển trong máu.

s  O₂ được gắn với Hb chủ yếu xảy ra ở phổi, còn O₂ phân ly tách ra khỏi Hb chủ yếu ở mô.

s  Oxy ở dạng kết hợp nhiều hơn gấp 70 lần so với oxy ở dạng hòa tan, mỗi gam Hb có khả năng gắn 1,34ml oxy, 100ml máu có khoảng 15g Hb, do đó thể tích oxy ở dạng kết hợp là 1,34 × 15 ≈ 20ml O₂/ 100ml máu.

b.  Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phân ly O₂

-       Phân áp O₂: là yếu tố quyết định sự phân ly O₂

s  Nơi có phân áp oxy thấp phản ứng xảy ra theo chiều phân ly cho oxy và Hb (mô).

s  Nơi có phân áp oxy cao phản ứng xảy ra theo chiều kết hợp (phổi).

-       Phân áp CO₂: phân áp CO₂ thay đổi → khả năng phân ly HbO₂ thay đổi

s  Phân áp CO₂ tăng, làm tăng phân ly HbO₂, đó là hiệu ứng Bohr hay tác dụng Bohr.

s  Nồng độ CO₂ trong máu tăng thì pH giảm, do đó khi nói hiệu ứng Bohr hiểu là sự tăng phân ly HbO₂ do giảm pH hoặc do tăng nồng độ CO₂, điều này phù hợp với sự tăng nhu cầu O₂ của cơ thể trong các điều kiện đó.

-       Nhiệt độ máu: nhiệt độ máu tăng làm tăng sự phân ly HbO₂.

-       Nồng độ 2,3- DPG (2- 3 diphosphoglycerate) cao cũng làm tăng phân ly HbO₂.

Trong điều kiện sinh lý, các yếu tố pH, P_CO2, nhiệt độ, lượng 2,3- DPG trở thành tác nhân sinh lý, các khâu trung gian của quá trình tự điều khiển phản ứng cơ thể thích nghi với điều kiện sống. VD: cơ đang vận động, P_CO2 tăng, pH giảm, nhiệt độ tăng, 2,3- DPG tăng → tăng phân ly HbO₂ → tăng cường đúng lúc lượng oxy mà máu nhường cho mô đáp ứng nhu cầu hoạt động của các cơ.