الجهاز التنفسي للانسان و آلية التنفس

  • بواسطة
E8210768 1569 410F AEF8 2D0522A95211

 يعتبر الجهاز التنفسي للانسان ، أحد أكثر أنظمة الأعضاء حيوية في الجسم .  وأكثر ما ندركه بشدة في جميع الأوقات هو الجهاز التنفسي ، كل ثانيتين ، نتنفس الهواء من الغلاف الجوي . هذا لتزويد كل خلية في أجسامنا بمكون معين من الغلاف الجوي ، وهو الأكسجين .

 

الجهاز التنفسي للانسان

  • تحتاج خلايانا إلى الأكسجين لأداء التنفس الخلوي ، والذي يولد الطاقة التي نستخدمها للتفكير والتحرك ،  بدون أكسجين ، لا يمكننا إنتاج الطاقة ، ولا نبقى طويلاً .

 

  • كما أنه يعمل على جمع ثاني أكسيد الكربون ، وهو منتج ثانوي للتنفس الخلوي ، وإزالته من الجسم عندما نزفر . 

 

  • حيث تتمثل الوظيفة الرئيسية للجهاز التنفسي في تبادل الأكسجين ، وثاني أكسيد الكربون بين الجسم والبيئة .  تحدث عملية تبادل الغازات نفسها ، في القسم التنفسي داخل الرئتين .

 

 
  • ينقسم الجهاز التنفسي للانسان إلى الجهاز التنفسي العلوي ، والجهاز التنفسي السفلي. يحتوي الجهاز التنفسي العلوي على هياكل مثل التجويف الأنفي ، والبلعوم وجزء الحنجرة فوق الحبال الصوتية .

 

  • ثم يبدأ الجهاز التنفسي السفلي بجزء من الحنجرة أسفل الطيات الصوتية ، والقصبة الهوائية ، والقصبات الهوائية والقصيبات أيضًا مثل الحويصلات الهوائية ، كل هذا داخل الرئتين .

 

مكونات الجهاز التنفسي 

  1. (1) – الأنف 
  2. (2) – البلعوم إو الحلق 
  3. (3) – الحنجرة 
  4. (4) القصبة الهوائية 
  5. (5) – الرئتين 

(1) – الأنف : 

  • نعلم أن الهواء يدخل من خلال فتحتي الأنف ،  يتم فصل فصل تجويف الأنف عن تجويف الفم عن طريق الحنك . الذي يتكون من قسمين ، الحنك الصلب العظمي والحنك العضلي الرخو.

 

  • يوجد أيضآ دهليز الأنف ، مع وجود شعر للتصفية ، بالإضافة إلى ثلاثة محارة أنفية ، وهي نتوءات مغطاة بالغشاء المخاطي ، مفصولة عن طريق الصماخ الأنفية . تعمل هذه على تصفية الهواء وتسخينه وترطيبه .

 

  • تجويف الأنف محاط بالجيوب الأنفية التي تنتج المخاط ، الذي يتدفق إلى التجويف الأنفي .  

 

  • ويعمل تجويف الفم أيضًا كفتحة ثانوية للجهاز التنفسي ، والجانب السلبي لهذا هو أنه لا يوجد ترشيح ولا ترطيب ولا  تنظيم درجة الحرارة من خلال تجويف الفم . 

 

  • ولكن هناك جانبًا إيجابيًا أيضًا وهو أن تجويف الفم ، لديه فتحة أوسع مما يسهل امتصاص الهواء أثناء التمرين .

 

(2) – البلعوم إو الحلق :

  • البلعوم هو في الأساس أنبوب عضلي يقع خلف الأنف في الفم ، وكذلك الحنجرة . ويربط الفم وتجويف الأنف ، إلى الحنجرة والمريء .

 

  • ويحتوي على ثلاث مناطق ، البلعوم الأنفي ويقع خلف التجويف الأنفي ، والبلعوم الفموي ويقع خلف تجويف الفم ، والبلعوم الحنجري ويقع خلف الحنجرة .

 

  • يستمر هذا الممر نزولاً إلى المريء عند تناول الطعام ، ولكن بقدر ما يذهب الهواء ، فإن المحطة التالية هي الحنجرة أو صندوق الصوت .  

 

(3) – الحنجرة :

  • تُعرف أيضًا باسم صندوق الصوت وكذلك تفاحة آدم ، وتتكون الحنجرة من العديد من الغضاريف بما في ذلك لسان المزمار .

 

  • والحنجرة تحتوي على الحبال الصوتية ، وتتمثل الوظائف الرئيسية للحنجرة في الجهاز التنفسي البشري في أنها تربط البلعوم بالقصبة الهوائية .

 

  • لسان المزمار  يظل مفتوحًا لتدفق الهواء ، ولكن عند البلع ، فإنه سيغطي مدخل الحنجرة حتى لا ينتهي بنا المطاف باستنشاق طعامنا .

 

  • ثم ياتي الطيات الصوتية والطيات الدهليزية ، وهي الحبال الصوتية الحقيقية والحبال الصوتية الزائفة على التوالي .  

 

(4) القصبة الهوائية :

  • القصبة الهوائية هيكل يشبه الأنبوب ، الذي يربط الحنجرة بالشعب الهوائية . وتدعم القصبة الهوائية سلسلة من الحلقة الغضروفية ، على شكل حرف C والتي تسمح للقصبة الهوائية بتغيير شكلها ، لاستيعاب كتل الطعام التي تمر عبر المريء. 

 

  • القصبة الهوائية تنحدر وتنقسم إلى قسمين رئيسيين ، أو قصبيين رئيسيين ، أحدهما إلى اليمين والآخر إلى اليسار.

 

  • سوف تنقسم كل قصبة بسرعة إلى فصية ، أو قصبات ثانوية ، والتي بدورها تتفرع إلى قصبات قطعية ، أو قصبات ثالثة ، ويستمر هذا إلى أبعد من ذلك. حتى نصل إلى ممرات يقل قطرها عن ملليمتر واحد ، والتي تسمى القصيبات . 

 

  • مع تصغير هذه الأنابيب ، تصبح الظهارة أرق ، وتقل كمية الغضروف ، وتزداد كمية العضلات الملساء . ينتهي هذا عند القصيبات الطرفية ، التي تغذي القصيبات التنفسية ، وهذا يمثل الحدود بين المنطقة الموصلة ، والمنطقة التنفسية.

 

  • تحتوي القصيبات التنفسية على هياكل تسمى الحويصلات الهوائية ، والتي يتم جمعها في الأكياس السنخية ، مثل العنب في حفنة . 

 

  • بسبب التفرع الواسع في الشعب الهوائية ، ينتج عن هذا مئات الملايين من الحويصلات الهوائية ، وهذا هو المكان الذي يحدث فيه تبادل الغازات.  

 

  • تحتوي هذه الهياكل على جدران رقيقة جدًا مصنوعة من طبقة واحدة من الخلايا الظهارية الحرشفية ، وهو ما يسمح بانتشار الغازات .

 

  • وهي مغطاة بشبكة من الشعيرات الدموية الرئوية ، لذلك تكون الأوعية الدموية في مواجهة الحويصلات الهوائية .

 

  • يحتوي الهواء الموجود في الأكياس على الكثير من الأكسجين ولا يوجد الدم ، لذلك يحدث الانتشار تلقائيًا . ويحتوي الدم على كمية جيدة من ثاني أكسيد الكربون ، وينتشر ذلك في الاتجاه المعاكس ، بحيث يمكن الزفير.  

 

(5) – الرئتين :

  • الآن دعونا نناقش الرئتين ، التي تضم كل هذا الهيكل الداخلي ، تشغل الرئتين تقريبًا كل التجويف الصدري .

 

  • وهي محاطة بغشاء الجنب الحشوي وغشاء الجنب الجداري ، بينما تكون ملامسة للأضلاع ، من القمة إلى القاعدة . 

 

  • النقير هو المكان الذي تدخل فيه الأوعية الدموية ، والأعصاب وتخرج من الرئتين . والشق القلبي هو تجويف صغير ، في الرئة اليسرى يستوعب القلب . 

 

  • يوجد شقوقًا مختلفة في كل رئة تقسمها إلى فصوص مختلفة ، مع شقين وثلاثة فصوص في الرئة اليمنى وشق واحد وفصين في الرئة اليسرى. 

 

  • يُطلق على أنسجة الرئة نفسها اسم السدى ، وهو مصنوع من نسيج ضام مرن .  هناك مئات الملايين من الحويصلات الهوائية الموجودة داخل كل رئة ، حيث توفر مساحة لتبادل الغازات . 

 

وظيفة الجهاز التنفسي 

  • تتمثل الوظيفة الرئيسية للجهاز التنفسي في تبادل الأكسجين ، وثاني أكسيد الكربون بين الجسم والبيئة .  تحدث عملية تبادل الغازات نفسها في القسم التنفسي داخل الرئتين . 

 

  • بقية الجهاز التنفسي – الأنف والبلعوم والحنجرة والقصبة الهوائية والقصبات الهوائية والقصيبات – تعمل بشكل أساسي كممرات لتدفق الهواء داخل وخارج الرئتين ، وتشكل التقسيم الموصّل .

 

  • تجويف الأنف مبطن بمخاط مهدب ،  يستنشق المخاط اللزج الجزيئات . بينما يؤدي ضرب الأهداب إلى دفع المخاط المحمّل ، بالحطام نحو الحلق ليتم ابتلاعه .  يتم تدمير البكتيريا المستنشقة ، بواسطة الليزوزيم في المخاط.

 

  • يتم توفير حماية إضافية ضد مسببات الأمراض المحتملة ، عن طريق الخلايا الليمفاوية والأجسام المضادة .  

 

  • هناك ثلاث طيات من الأنسجة تنشأ من جدار تجويف الأنف ، وتسمى محارة الأنف ، أو القرينات .

 

  • تعمل هذه الهياكل على زيادة سطح التلامس مع الهواء المستنشق ، مما يسمح بتدفئة الأنف بسرعة وترطيبه وتنظيفه .  يحتوي سقف تجويف الأنف على خلايا عصبية شمية ، وهي مسؤولة عن حاسة الشم .  

 

  • من الأنف ، يتحول الهواء المستنشق 90 درجة إلى أسفل حيث يصل إلى البلعوم .  هذا المنعطف ، هو مصيدة أخرى لجزيئات الغبار الكبيرة التي تصطدم بالجدار الخلفي للحلق ، بسبب القصور الذاتي وتلتصق بالغشاء المخاطي ويؤوي البلعوم عدة لوزتين .

 

  • هذه الأنسجة ذات الكفاءة المناعية في الجهاز المناعي في وضع جيد للاستجابة ، لمسببات الأمراض المستنشقة.  

 

  • بالإضافة إلى الهواء المستنشق ، وهو في طريقه إلى الرئتين ، يقوم البلعوم أيضًا بتمرير الطعام والشراب من الفم إلى المريء.

 

  • لأن استنشاق الطعام أو الشراب إلى الرئتين قد يكون مهددًا للحياة ، هناك  هي الآليات المعمول بها لمنع حدوث ذلك .

 

  • الحنجرة هي الأكثر أهمية في هذا الصدد ، يتم حراسة فتحة الحنجرة من خلال رفرف من الأنسجة يسمى لسان المزمار .

 

  • أثناء البلع ، يتم سحب الحنجرة إلى أعلى وينقلب لسان المزمار ، ويوجه الطعام والشراب إلى المريء . 

 

  • والأهم من ذلك ، أن الطيات الصوتية تغلق أيضًا لحماية مجرى الهواء ، فمن الحنجرة يمر الهواء إلى القصبة الهوائية . والتي تنقسم بعد ذلك إلى قصبتين رئيسيتين ، تزود الرئتين .  

 

  • في الرئتين ، تتفرع القصبات الأولية إلى القصبات الهوائية والقصيبات الأصغر والأصغر ، وتشكل الشُعب الهوائية مع ملايين الأنابيب الهوائية ، أو الممرات الهوائية . 

 

  • تحتوي المجاري الهوائية على طبقة من العضلات الملساء في جدارها تمكنها من الانقباض أو التمدد ، واستجابة لطلب الجسم المتزايد للهواء ، كما هو الحال أثناء التمرين ، تتمدد المجاري الهوائية لزيادة تدفق الهواء .  

 

  • من ناحية أخرى ، في ظل وجود ملوثات في الهواء ، تتقلص المسالك الهوائية لتقليل دخولها إلى الرئتين . 

 

  • تصطف الحنجرة والقصبة الهوائية ، والشعب الهوائية بظهارة عمودية مهدبة تنتج مخاطًا وتعمل كمصعد مخاطي ، يحبس المخاط الجزيئات المستنشقة ، بينما يحرك ضرب الأهداب المخاط لأعلى باتجاه الحلق حيث يبتلع .  

 

  • يحدث تتفرع آخر مكون من الشعيبات الموصلة ، وهو القصيبات الطرفية ، إلى عدة شعيبات تنفسية تمثل بداية الانقسام التنفسي . 

 

  • تنتهي القصيبات التنفسية بحويصلات هوائية مجهرية تسمى الحويصلات الهوائية ، كل منها محاط بشعيرات دموية ، حيث يحدث فيها عملية تبادل الغازات . 

 

  • يتكون الجدار السنخي بشكل رئيسي من النوع الأول ، خلايا حرشفية رفيعة تسمح بالانتشار السريع للغاز . 

 

  • ينتقل الأكسجين المستنشق من الحويصلات الهوائية إلى الدم في الشعيرات الدموية ، بينما ينتقل ثاني أكسيد الكربون من الدم إلى الحويصلات الهوائية ليخرج من الجسم . 

 

  • هناك أيضًا عدد قليل من الخلايا المكعبة من النوع الثاني ، والتي تفرز مادة خافضة للتوتر السطحي . وتتمثل وظيفتها في خفض التوتر السطحي عند السطح البيني بين الهواء والسائل ومنع الحويصلات الهوائية من الانهيار في نهاية كل زفير .

 

  • تحتوي الحويصلات أيضًا على عدد كبير من الضامة الجاهزة لابتلاع أي جزيئات مستنشقة تمكنت من تجاوز الحواجز السابقة للرئتين .  ثم تركب الضامة المليئة بالحطام المصعد المخاطي الهدبي ، حتى الحلق حتى يتم ابتلاعها وهضمها .

 

التهوية الرئوية 

  • التهوية الرئوية يشار إليها عادة باسم التنفس ، وهي عملية تدفق الهواء داخل وخارج الرئتين أثناء الشهيق والزفير ،  تخضع حركة الهواء لمبادئ قوانين الغاز .

 

  • بشكل أساسي يتدفق الهواء من ضغط أعلى إلى ضغط منخفض . يزداد الضغط داخل تجويف عندما ينخفض ​​حجمه ، والعكس صحيح ؛ يزداد حجم كمية معينة من الغاز مع زيادة درجة الحرارة .  

 

  • الضغط داخل الرئتين أو الضغط داخل الرئة يساوي الضغط خارج الجسم ، أو الضغط الجوي . 

 

  • عند مناقشة ضغوط الجهاز التنفسي ، يشار إلى هذا عمومًا على أنه ضغط نسبي يساوي صفرًا . وذلك لأن المهم هو الفرق بين الضغطين وليس قيمهما المطلقة .

 

  • وبالتالي ، فإن الضغط السلبي هو ضغط أقل من الغلاف الجوي ، بينما الضغط الإيجابي أعلى من الغلاف الجوي ، والرئتان مغطاة بغشاء مزدوج ، والذي يشكل مساحة رقيقة تحيط بالرئتين تسمى التجويف الجنبي .  

 

  • الضغط داخل التجويف الجنبي ، أو الضغط داخل الجنبة ، عادة ما يكون سلبيًا ، هذا الضغط السلبي يعمل مثل شفط للحفاظ على الرئتين منتفخة.

 

  • إذا أصبح هذا صفراً ، كما في حالة استرواح الصدر ، عندما يتم ثقب جدار الصدر ، ويكون للتجويف الجنبي نفس الضغط مثل الهواء الخارجي والرئة .  التهوية الرئوية عن طريق تغيير حجم التجويف الصدري بشكل منتظم . 

 

آلية التنفس الشهيق والزفير

 
الجهاز التنفسي للانسان و آلية التنفس
 
  • أثناء الشهيق ، ينقبض الحجاب الحاجز والعضلات الوربية الخارجية ، مما يؤدي إلى توسيع التجويف الصدري والرئتين .  تؤدي هذه الزيادة في الحجم إلى انخفاض الضغط ، مما يؤدي إلى تدفق الهواء الخارجي . 

 

  • وهناك عامل آخر يساعد على تضخيم الرئتين ، وهو ارتفاع درجة حرارة الهواء المستنشق .

 

  • يظهر هذا التأثير بشكل ملحوظ في يوم بارد ، عندما تكون درجة الحرارة في الخارج أقل بشكل ملحوظ . يزداد حجم الهواء المستنشق حيث يسخن داخل الجسم وينفخ الرئتين ، مما يسهل عملية الاستنشاق .  

 

  • بينما يتطلب الشهيق تقلصًا عضليًا وبالتالي إنفاق الطاقة ، فإن الزفير أثناء التنفس الهادئ هو عملية سلبية .  مع عودة الحجاب الحاجز إلى موضعه الأصلي واسترخاء العضلات ، تقل أحجام الصدر والرئة وتزداد الضغوط ، مما يدفع الهواء إلى خارج الرئتين .

 

  • لذلك يعتمد الزفير الهادئ على مرونة الرئتين ، والقفص الصدري وقدرتهما على العودة إلى الأبعاد الأصلية . 

 

  • الظروف التي تقلل مرونة الرئة ، مثل انتفاخ الرئة ، يمكن أن تسبب صعوبة في الزفير .

 

  • التنفس العميق يتطلب تقلصات أكثر قوة ،  من الحجاب الحاجز والعضلات الوربية ، وتتضمن عضلات إضافية لإحداث تغييرات أكبر في حجم الصدر . الزفير العميق ، على عكس الزفير الهادئ ، هو عملية نشطة .  

 

  • عامل آخر يؤثر على التهوية هو مقاومة تدفق الهواء ، والتي توجد داخل أنسجة الرئة وفي الشعب الهوائية . 

 

  • توافق الرئة  يشير إلى السهولة التي يتم بها تمدد الرئتين . عادةً ما تتمتع الرئتان السليمة بامتثال عالي ، ومقاومة منخفضة ، مثل البالون الرقيق ، سهل النفخ . تقل امتثال الرئة عندما تصبح الرئتان متصلبتين.

 

  • في الحالات التي تسبب تندب أنسجة الرئة أو تليف ، في هذه الحالة تتحول الرئة إلى بالون سميك يصعب نفخه .  الأمراض التي تضيق الشعب الهوائية مثل الربو تزيد المقاومة ، وتجعل التنفس أصعب . 

 

  • قد تتوسع المسالك الهوائية أيضًا أو تتقلص استجابةً لعوامل مختلفة ، على سبيل المثال ، التحفيز السمبتاوي ، والهيستامين عادةً يضيق القصيبات ، ويزيد المقاومة ويقلل من تدفق الهواء.

 

  • بينما الأدرينالين ، وهو هرمون يفرز أثناء التمارين ، يوسع القصيبات وبالتالي يزيد من تدفق الهواء .

 

  • معدل التنفس الطبيعي هو 12 إلى 15 نفسًا في الدقيقة ، ويقوم الجسم بضبط معدل وعمق معدل التنفس الطبيعي  استجابة للاحتياجات الأيضية .

 

  • حيث عندما يستخدم الجسم المزيد من  الأكسجين بالدم ؛ يرسل المستقبل الكيميائي ، الإشارات إلى الدماغ بحيث يزيد معدل التنفس كما في الحركة ،  والعطس والسعال ، ويمكن أيضًا أن يتغير نمط التنفس لفترة قصيرة من الزمن.

يمكنك الاطلاع على أمراض الجهاز التنفسي من هنا

المصادر(+) .

المصادر(+) .

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.