گفتار 2
تهویهٔ شُشی
شش‌ها: ساختار
مقدمه
تهویه شُشی به فرآیندی اطلاق می‌شود که شامل دو مرحله‌ی اصلی است: دم و بازدم. برای درک سازوکار این فرآیند، ابتدا باید با ساختار و عملکرد شش‌ها آشنا شویم، چرا که این شناخت، پایه‌ای برای فهم سازوکارهای دم و بازدم به‌شمار می‌آید.
شش‌ها اندام‌هایی هستند که درون قفسه سینه و روی پرده ماهیچه‌ای میان‌بند (دیافراگم) جای دارند. از آنجا که قلب در سمت چپ بدن قرار گرفته است، شش چپ اندکی از شش راست کوچک‌تر است. بخش عمده‌ای از حجم شش‌ها را کیسه‌های حبابکی تشکیل می‌دهند؛ این ساختارهای فراوان، ظاهر و بافتی اسفنج‌گونه به شش‌ها می‌بخشند.
قفسه سینه علاوه بر حفاظت از اندام‌های داخلی، در تهویه شُشی نیز نقشی کلیدی دارد، چرا که حرکت آن به‌واسطه‌ی عضلات خاصی موجب انجام فرآیندهای دم و بازدم می‌شود.
ماهیچه‌های بین‌دنده‌ای
در فضای میان دنده‌ها، دو گروه از ماهیچه‌ها قرار دارند:
ماهیچه‌های بین‌دنده‌ای خارجی: در هر نوع دم منقبض می‌شوند.
ماهیچه‌های بین‌دنده‌ای داخلی: فقط در بازدم عمیق منقبض می‌شوند.
انقباض این ماهیچه‌ها باعث حرکت دنده‌ها و در نتیجه تغییر حجم قفسه سینه می‌شود. در واقع این تغییرات حجم، عامل اصلی جابه‌جایی هوا در فرآیند تهویه ششی به‌شمار می‌روند.
پردهٔ جنب و مایع آن
هر شش توسط پرده‌ای دولایه به نام «پردهٔ جَنب» احاطه شده است:
لایه داخلی این پرده به سطح خارجی شش متصل است.
لایه بیرونی آن به سطح داخلی دیواره قفسه سینه چسبیده است.
در میان این دو لایه، فضای اندکی وجود دارد که با مایعی به‌نام «مایع جنب» پر شده است. به طور طبیعی، فشار این مایع از فشار جو کمتر است و همین موضوع باعث می‌شود که در حالت بازدم، شش‌ها به‌طور کامل جمع نشوند. اما اگر دیواره قفسه سینه سوراخ شود، فشار داخل فضای جنب با فشار جو برابر شده و در نتیجه شش‌ها به‌سرعت جمع و از هوا خالی می‌شوند.
شکل 12 - الف) ماهیچه‌های بین‌دنده‌ای، ب) شش‌ها و قفسۀ سینه
شش‌ها: عملکرد
ویژگی‌های عملکردی شش‌ها
در فرآیند تهویه، دو ویژگی اساسی در شش‌ها تأثیرگذارند:
پیروی از حرکات قفسه سینه: هنگامی که حجم قفسه سینه افزایش می‌یابد، شش‌ها نیز کشیده شده و باز می‌شوند. در نتیجه فشار هوای درون آن‌ها کاهش می‌یابد. با افزایش حجم شش‌ها، فشار داخلی کاهش می‌یابد و هوا از محیط با فشار بالاتر به سمت داخل جریان می‌یابد.
ویژگی کشسانی شش‌ها: شش‌ها در برابر کشیده شدن مقاومت نشان می‌دهند و پس از باز شدن، تمایل دارند به وضعیت اولیه بازگردند. این خاصیت، در مرحله‌ی بازدم نقش بسیار مهمی ایفا می‌کند.
فرایند دم
دم زمانی رخ می‌دهد که حجم قفسه سینه افزایش یابد. این افزایش حجم عمدتاً نتیجه‌ی فعالیت عضلاتی خاص است:
در تنفس طبیعی:
ماهیچه میان‌بند (دیافراگم):
در حالت استراحت، گنبدی‌شکل است.
هنگام انقباض، مسطح شده و به سمت پایین حرکت می‌کند.
ماهیچه‌های بین‌دنده‌ای خارجی:
با انقباض خود، دنده‌ها را به سمت بالا و جلو می‌کشند.
جناغ سینه نیز به جلو رانده می‌شود؛ بنابراین فاصله آن با ستون‌مهره زیاد می‌شود.
در این حالت، دیافراگم مهم‌ترین نقش را در دم دارد.
در دم عمیق: ماهیچه‌های ناحیه گردن نیز فعال می‌شوند. انقباض این ماهیچه‌ها با بالا کشیدن بخش بالایی قفسه سینه، به افزایش حجم آن کمک می‌کند.
فرایند بازدم
بازدم زمانی آغاز می‌شود که عضلات فعال در دم به حالت استراحت بازگردند:
ماهیچه میان‌بند و ماهیچه‌های بین‌دنده‌ای خارجی از حالت انقباض خارج می‌شوند؛ در نتیجه، دیافراگم به حالت گنبدی‌شکل بازمی‌گردد و دنده‌ها به سمت پایین و عقب حرکت می‌کنند.
ویژگی کشسانی شش‌ها نیز به بازگشت آن‌ها به حالت اولیه کمک می‌کند.
در تنفس آرام و طبیعی، بازدم یک فرآیند غیر فعال (بدون نیاز به انقباض عضلات) است.
در بازدم عمیق: ماهیچه‌های بین‌دنده‌ای داخلی و ماهیچه‌های شکمی با انقباض خود باعث می‌شوند حجم قفسه سینه بیشتر کاهش یافته و هوای بیشتری از شش‌ها بیرون رانده شود.
شکل 13 - افزایش و کاهش حجم قفسۀ سینه در دم و بازدم عادی
مقایسه فرایند دم و بازدم
ویژگی | دم (تنفس طبیعی) | بازدم (تنفس طبیعی) | دم (تنفس عمیق) | بازدم (تنفس عمیق) |
وضعیت قفسه سینه | افزایش حجم | کاهش حجم | افزایش حجم بیشتر | کاهش حجم بیشتر |
ماهیچه‌های اصلی | دیافراگم، بین‌دنده‌ای خارجی | غیر فعال (استراحت ماهیچه‌های دم) | دیافراگم، بین‌دنده‌ای خارجی، ماهیچه‌های گردن | بین‌دنده‌ای داخلی، ماهیچه‌های شکمی |
ماهیت فرایند | فعال | غیر فعال | فعال | فعال |
نقش کشسانی شش‌ها | - | کمک به بازگشت به حالت اولیه | - | کمک به بازگشت به حالت اولیه |
تشریح شش گوسفند
ساختار درونی و بافتی
بافت شُش گوسفند نرم، سبک و دارای ساختار اسفنجی است. این ویژگی به‌دلیل وجود تعداد زیادی کیسهٔ هوایی (حبابک‌های تنفسی) است که فضای درون شُش را پر کرده‌اند. رنگ طبیعی شُش‌ها معمولاً صورتی است. اگر قطعه‌ای از بافت شُش در آب انداخته شود، روی سطح آب می‌ماند؛ زیرا وجود همین حفره‌های پر از هوا باعث شناوری آن می‌شود.
نای و شاخه‌های آن
در بررسی نای گوسفند دیده می‌شود که دیوارهٔ آن از غضروف‌های C شکل ساخته شده و بخش پشتی این حلقه‌ها فاقد غضروف و دارای بافت ماهیچه‌ای نرم‌تر است. به همین دلیل، برش از قسمت پشتی نای آسان‌تر انجام می‌شود.
پیش از دو شاخه شدن نای اصلی، در گوسفند یک انشعاب فرعی دیگر نیز وجود دارد که مستقیماً وارد شُش راست می‌شود. در نتیجه، نای گوسفند سه شاخه دارد، در حالی‌که در انسان دو شاخه وجود دارد. در آغاز نایژه‌های اصلی, حلقه‌های غضروفی به‌صورت کامل دیده می‌شوند، اما هرچه به نایژه‌های فرعی و نایژک‌ها نزدیک می‌شویم، غضروف‌ها تکه‌تکه و سپس حذف می‌شوند.
مقایسه نای گوسفند و انسان
ویژگی | نای گوسفند | نای انسان |
تعداد شاخه‌های اصلی نای | سه شاخه (یک انشعاب فرعی به شش راست) | دو شاخه |
ساختار غضروفی دیواره | حلقه‌های C شکل در نای، کامل در نایژه‌های اصلی، تکه‌تکه و سپس حذف در نایژک‌ها | حلقه‌های C شکل، کاهش تدریجی غضروف به سمت نایژک‌ها |
بخش پشتی نای | فاقد غضروف، دارای بافت ماهیچه‌ای نرم‌تر | فاقد غضروف، دارای بافت ماهیچه‌ای نرم‌تر |
مشاهدهٔ مقطع بافت شُش
در مقطع عرضی بافت شُش سه نوع مجرا قابل تشخیص است:
نایژه‌ها که دیوارهٔ آن‌ها غضروفی و زبر است.
سرخرگ‌ها که بدون غضروف ولی با دیواره‌ای ماهیچه‌ای و نسبتاً محکم‌اند.
سیاهرگ‌ها که دیواره‌ای نازک‌تر دارند و معمولاً بسته دیده می‌شوند.
ویژگی‌های مجاری قابل تشخیص در مقطع بافت شُش
نوع مجرا | وجود غضروف | ویژگی دیواره | وضعیت معمول در مقطع |
نایژه | بله | زبر | - |
سرخرگ | خیر | ماهیچه‌ای و نسبتاً محکم | - |
سیاهرگ | خیر | نازک | بسته |
تفاوت شُش راست و چپ
به‌دلیل جایگاه قلب در سمت چپ بدن، شُش راست بزرگ‌تر از شُش چپ است. شُش راست با دو شیار به سه بخش (لوب) تقسیم می‌شود و شُش چپ با یک شیار به دو بخش. برای تشخیص دو شُش می‌توان از چند نشانه استفاده کرد:
تفاوت اندازه و تعداد لوب‌ها (راست سه لوب، چپ دو لوب).
موقعیت مری و نای: مری در پشت نای قرار دارد؛ بنابراین اگر نای را طوری قرار دهید که بخش پشتی آن رو به شما باشد، شُش سمت راست بدن حیوان در سمت راست شما و شُش چپ در سمت چپتان خواهد بود.
اگر بقایای مری دیده نشود، وجود بافت ماهیچه‌ای در پشت نای (به‌جای غضروف) نشانهٔ جهت پشتی آن است و به تشخیص راست و چپ کمک می‌کند.
به طور کلی در تشریح شُش گوسفند می‌توان موارد زیر را مشاهده کرد:
تفاوت تعداد لوب‌ها میان دو شُش.
وجود سه شاخه در نای گوسفند به‌جای دو شاخه در انسان.
کاهش تدریجی غضروف در مسیر نای تا نایژک‌ها.
ساختار اسفنجی و شناور بافت شُش به‌دلیل وجود کیسه‌های هوایی.
شش گوسفند
مقایسه شُش راست و چپ در گوسفند
ویژگی | شُش راست | شُش چپ |
اندازه | بزرگ‌تر | کوچک‌تر |
تعداد لوب | سه لوب (با دو شیار) | دو لوب (با یک شیار) |
جایگاه نسبت به قلب | - | مجاور قلب |
موقعیت مری و نای | در سمت راست بدن حیوان (در صورت مواجهه با نای از پشت) | در سمت چپ بدن حیوان (در صورت مواجهه با نای از پشت) |
حجمهای تنفسی
مقدار هوایی که وارد شُش‌ها می‌شود یا از آن خارج می‌شود، به نوع و شدت دَم و بازدم ما بستگی دارد. بر این اساس، حجمهای گوناگونی از هوا در فرآیند تنفس نقش دارند.
این حجم‌ها را می‌توان با استفاده از دستگاهی به نام دَم‌سنج (اسپیرومتر) اندازه‌گیری کرد. نموداری که این دستگاه از الگوی دَم و بازدم فرد ترسیم می‌کند، دَم‌نگاره (اسپیروگرام) نامیده می‌شود.
تحلیل دقیق این نمودار در تشخیص بیماری‌های شُشی بسیار سودمند است.
نکته: مقدار حجمهای تنفسی در افراد سالم با توجه به سن و جنسیت متغیر است.
۱. حجمهای اصلی تنفسی
حجم جاری: به هوایی که طی یک تنفس معمولی وارد شش‌ها می‌شود یا از آن‌ها خارج می‌گردد، حجم جاری گفته می‌شود. میانگین این مقدار حدود ۵۰۰ میلی‌لیتر (mL) است. با ضرب این عدد در تعداد تنفس در دقیقه، می‌توان حجم تنفسی در دقیقه را به دست آورد. به‌عنوان نمونه، اگر فردی در دقیقه دوازده بار تنفس انجام دهد و حجم جاری او ۵۰۰ میلی‌لیتر باشد، مجموع حجم هوای مبادله‌شده در هر دقیقه به حدود ۶۰۰۰ میلی‌لیتر خواهد رسید.
حجم ذخیره دَمی و بازدمی: با انجام دَم یا بازدم عمیق، می‌توان مقدار بیشتری هوا را نسبت به حالت عادی جابجا کرد. این مقادیر اضافی به‌عنوان حجمهای ذخیره شناخته می‌شوند.
حجم ذخیره دَمی: این حجم نشان‌دهنده میزان هوای اضافه‌ای است که پس از یک دم معمولی، از طریق یک دم عمیق وارد شش‌ها می‌شود.
وارد کردن حجم ذخیره دمی نیازمند انقباض ماهیچه‌های گردن است ولی خارج شدن آن‌ها از شش‌ها با به استراحت درآمدن ماهیچه‌های دیافراگم، بین دنده‌ای خارجی و ناحیه گردن صورت می‌گیرد.
حجم ذخیره بازدمی: مقدار هوایی که فرد می‌تواند پس از یک بازدم معمولی، با یک بازدم شدیدتر از شُش‌های خود خارج کند.
خارج کردن حجم ذخیره بازدمی از شش‌ها با به انقباض درآمدن ماهیچه‌های بین دنده‌ای، داخلی و شکمی صورت می‌گیرد.
حجم باقی‌مانده: پس از حداکثر بازدم، همچنان بخشی از هوا در شُش‌ها باقی می‌ماند که تخلیه آن ممکن نیست. این مقدار را حجم باقی‌مانده می‌نامند و اهمیت قابل توجهی دارد:
موجب باز ماندن حبابک‌ها در زمان بازدم می‌شود.
امکان تبادل گازها را در فاصله بین دو تنفس فراهم می‌سازد.
توجه: حجم باقی‌مانده تنها در محاسبه ظرفیت تام کاربرد دارد و فقط درون بخش مبادله‌ای دیده می‌شود.
نکته: با سوراخ شدن پرده جنب، حجم باقی‌مانده از شش‌ها خارج می‌شود.
مقایسه حجمهای اصلی تنفسی
حجم تنفسی | تعریف | میانگین مقدار | نکات کلیدی |
حجم جاری | هوای جابجا شده در یک تنفس معمولی | 500 میلی‌لیتر | مبنای محاسبه حجم تنفسی در دقیقه |
حجم ذخیره دمی | هوای اضافی وارد شده پس از دم معمولی با دم عمیق | - | نیازمند انقباض ماهیچه‌های گردن |
حجم ذخیره بازدمی | هوای اضافی خارج شده پس از بازدم معمولی با بازدم شدید | - | نیازمند انقباض ماهیچه‌های بین دنده‌ای داخلی و شکمی |
حجم باقی‌مانده | هوای باقی‌مانده در شش‌ها پس از حداکثر بازدم | - | باز نگه داشتن حبابک‌ها، امکان تبادل گازها، فقط در بخش مبادله‌ای، خروج در صورت سوراخ شدن پرده‌جنب |