2. NOIUNI DE ANATOMIE I FIZIOLOGIE A APARATULUI RESPIRATOR

2.1. Anatomia aparatului respirator

Aparatul respirator este alctuit din totalitatea organelor prin care se asigur mecanismul respiraiei, al ventilaiei pulmonare, ca i al schimburilor de gaze de la nivelul alveolelor pulmonare- hematoza.Ontogenetic, organele aparatului respirator au origine comun cu cele ale aparatului digestiv. Cile respiratorii superioare iau natere din extremitatea cefalic a intestinului primitiv, iar cile respiratorii inferioare i plmnii, din endodermul intestinului anterior, prin mugurele laringotraheal.Cile respiratorii extrapulmonare sunt reprezentate de fosele nazale, faringe, laringe, trahee i bronhiile primare.Nasul i cavitatea nazal formeaz primul segment al aparatului. Este formaiunea mediofacial, piramidal (cu baza n jos) care ndeplinete rol dublu: respirator i olfactiv. La interior cavitatea nazal este mprit de un perete median (septul nazal) n dou caviti numite fose nazale, ce comunic cu exteriorul prin orificii nariene, iar cu faringele, prin alte dou orificii mai largi: meaturi nazofaringiene.Faringele reprezint locul de ncruciare a cii respiratorii cu cea digestiv.

Fig 1. Aparatul respirator

Laringele este un organ cavitar, alctuit dintr-un schelet cartilaginos i ndeplinete funcional rolul de a proteja calea respiratorie prin nchiderea ei, dar i rolul de organ al fonaiei. Este format din trei cartilaje neperechi ( tiroid, cricoid i epiglota) i trei cartilaje perechi (aritenoide, corniculate i cuneiforme)- articulate i unite prin ligamente i membrane.Traheea este segmentul aparatului respirator care continu laringele, fiind aezat anterior esofagului i are forma unui conduct cilindric fibrocartilaginos. Este situat pe linia median a corpului i se ntinde de la extremitatea inferioar a laringelui (zona corespunztoare vertebrei cervicale C6-7) pn la mediastin, unde n dreptul vertebrei a IV-a, a V-a toracale (T4-5) se bifurc n cele dou bronhii principale sau primare, care se termin la nivelul hiluluio pulmonar corespondent, lungimea traeei este cuprins ntre 11-13 cm, iar diametrul este de aprox. 2 cm.

Fig. 2. Traheea

Topografic, traheei i se descriu dou segmente: cervical (de la C6-7 pn la T1) i toracic (T4-5). Traheea cervical se afl n raport anterior cu glanda tiroid, posterior cu esofagul iar lateral cu pachetul vasculo-nervos al gtului (artera carotid comun, vena jugular extern, nervul vag i nervii recureni). Segmentul toracic este n raport anterior cu vasele mari de la baza inumii i cu timusul; posterior cu esofagul i lateral cu pleura mediastinal dreapt i stng, vena cav superioar i arcul aortei.Structura anatomic a traheei este constituit dintr-o membran fibro-musculo-cartilaginoas ce conine, n grosimea sa 6-20 de semiinele cartilaginoase legate ntre ele prin ligamente inelare. Posterior, arcurile cartilaginoase lipsesc, iar mambrana devine plat i conine n grosimea sa muchiul traheal care, prin contracie, duce la micorarea calibrului traheal. Musculatura traheei unete cele dou capete ale arcurilor cartilaginoase.Mucoasa ciliat format din corionm, glande mixte i epiteliu pluristratificat, cilindric cptuete peretele traheal alctuind tunica intern.Vascularizaia este asigurat de ramuri ale arterei subclavie i de artera aort toracal, precum i de venele similare. Circulaia limfatic este coordonat de ganglionii traheali, traheo-bronici.Inervaia traheei se realizeaz prin: nervul recurent, nervul vag i ramuri ale nervului simpatic (simpaticul cervical i simpaticul toracal superior).

Bronhiile principale (dreapt i stng) continu cile respiratorii inferioare de la bifurcaia traheei pn la plmni n care ptrund prin hilul pulmonar, apoi ramificndu-se n bronhiisecundare corespondente fiecrui lob pulmonar i formnd arborele bronic.Bronhia principal dreapt are un traiect orientat mai mult n plan vertical, un calibru mai mare dect cea stng, o lungime mai scurt (2-4 cm) i conine 4-7 inele cartilaginoase. Datorit dimensiunilor i orientrii bronhiei primare drepte, plmnul drept este sediul unor afeciuni inflamatorii (bacteriene sau parazitare) mult mai frecvente dect la cel stng.Bronhia principal stng are un traiect orizontal, este mai subire i mai lung (4-6 cm), se divide n dou bronhii secundare, lobare, iar acestea, la rndul lor, se distribuie segmentelor pulmonare. Bronhiile principale fac parte din pediculul pulmonar ce cuprinde formaiunile care intr i ies din plmni: bronhia principal, artera pulmonar, venele pulmonare, nervii pulmonari.Structura bronhiei principale este identic cu a traheei, inelele cartilaginoase (n munr de 9-12) sunt incomplete posterior. Ele pot fi comprimate de afeciuni (adenopatii traheo-bronice sau tumori), dnd natere tulburrilor de ventilaie.Mediastinul toracic reprezint spaiul conjunctiv situat pe linia median a toracelui, delimitat anterior de stern, posterior de coloana vertebral i lateral de feele mediale ale celor dou pleure pulmonare mediastinale.

Plmnii reprezint organele la nivelul crora se realizeaz schimbul de gaze O2 i CO2. sunt n numr de doi, drept i sng, fiind aezai n cavitatea toracic, de o parte i de alta a mediastinului, n cele dou caviti pulmonare.

Fig.3. Plmnii

Greutatea plmnilor reprezint a 50-a parte din greutatea corpului, plmnul drept fiind mai greu dect cel stng.Capacitatea pulmonar total reprezint volumul de aer pe care l poate nmagazina plmnul dup un inspir forat i este de aprox. 5800 ml de aer.Culoarea plmnilor variaz n funcie de vrst i de substanele care sunt inhalate. De exemplu, la fumtori i la cei care lucreaz n medii cu aer poluat (praf, pulberi) au o culoare cenuiu-negricioas, n timp ce la copii plmnii au culoarea roz.Forma plmnilor este asemntoare unui trunchi de con cu baza situat n jos, spre diafragm.Configuraia extern este puin diferit, astfel nct plmnul drept este format din trei lobi (superior, mijlociu, inferior) iar cel stng este format din doi lobi (superior i inferior). Lobii sunt delimitai de anuri adnci numite scizuri, n care ptrunde pleura visceral. Fiecrui plmn i se descriu dou fee: cea costal, aflat n raport direct cu peretele toracic i cea mediastinal, la nivelul creia se afl hilul pulmonar. De asemenea, fiecare pulmon are dou margini: superioar i inferioar.Plmnii, din punct de vedere al structurii interne, sunt alctuii dintr-un sistem de canale, rezultat din ramificarea bronhiei principale, formnd arborele bronic, i din sacii alveolari, n care se termin arborele bronic, dnd natere lobulilor pulmonari.Arborele bronic reprezint totalitatea ramificaiilor intrapulmonare ale bronhiei principale. Aceasta se ramific n bronhii lombare i segmentare. La rndul lor, cele segmentare dau natere bronhiilor intralobulare, bronhiolelor terminale, bronhiolelor respiratorii i canalelor alveolare.Arborele bronic poate prezenta dilataii patologice sub form de saci, n care se strng secreii, impuriti aspirate mpreun cu aerul, reziduri provenite din procese patologice inflamatorii (puroi, celule epiteliale). Acinul pulmonar reprezint unitatea morfologic i funcional a plmnului.Alveola pumonar reprezint nivelul la care se produce schimbul de gaze.

Fig.4 . Alveole pulmonarePeretele alveolar, special adaptat schimburilor gazoase, este format dintr-un epiteliu unistratificat, aezat pe o membran bazali esut conjunctiv bogat n fibre elastice n care se gsete o bogat reea capilar care provine din ramificaiile terminale ale arterei pulmonare (ce aduce snge venos pe ventriculul drept).Epiteliu alveolar i membrana bazal a alveolei, mpreun cu membrana bazal a capilarului i endoteliul capilarelor alveolare au o structur funcional comun: membrana alveo-capilar. La nivelul acesteaia au loc schimburile gazoase prin difuziune ntre aerul din alveole, a crui compoziie este meninut constant prin ventilaia pulmonar i snge.Suprafaa epiteliului alveolar este acoperit cu o lam fin de lichid surfactant. La acest nivel poate aprea procesul de distrugere a pereilor alveolari, recunoscut semiologic ca enfizem pulmonar.La exterior, plmnii sunt nvelii ntr-o foi seroas numit pleur. Ea are rolul de a uura micrile plmnilor prin alunecare. n condiii patologice cavitatea pleural poate deveni real, putnd deveni un adevrat rezervor pentru diverse substane lichide i gazoase. Cnd cantitatea de lichid sau aer acumulat este mare, plmnul respectiv apare turtit spre hil i funcia sa respiratorie este dificil, putnd deveni nul, cu potenial de risc vital.Presiunea n cavitatea pleural este negativ. Datorit acesteia, vidului pleural i lamei de lichid interpleural, plmnul poate urma cu fidelitate micrile cutiei toracice n inspir i expir. Totodat, presiunea negativ din cavitatea pleural favorizeaz circulaia venoas de ntoarcere, att prin venele pulmonare ct i prin vena cav superioar i prin cea inferioar.

2.2. Vascularizaia i inervaia plmnului

La nivelul plmnului exist dou tipuri de circulaie sanguin: funcional i de nutriie.Circulaia funcional este asigurat de artera pulmonar care ia natere din ventricolul drept i se capilarizeaz la nivelul alveolelor pulmonare. Circulaia funcional de ntoarcere este asigura de venele pulmonare, care se vars n atriul stng. Astfel este descris mica circulaie, n care, artera pulmonar coninnd snge neoxigenat, ptrunde n plmn unde sngele se ncarc cu O2 i se ntoarce prin venele pulmonare care conin snge oxigenat, rou, la cord.Circulaia nutritiv face parte din marea circulaie i aduce plmnului snge ncrcat cu substane nutritive i oxigen. O parte din snge se ntoarce n venele bronice care se vars n venele azygos i acestea n vena cav superioar i atriul drept; o alt parte din snge se ntoarce prin venele pulmonare n atriul stng. Cantitatea de snge care trece prin anastomozele bronhice este de 1% din totalul sngelui care irig plmnul. n condiii patologice (insuficien cardiac) debitul anastomotic poate ajunge la 80% din totalul sngelui care irig plmnii.Inervaia plmnului este realizat de sistemul nervos vegetativ printr-un plex pulmonar anterior i altul posterior. Inervaia motorie este asigurat de simpatic (prin fibre nervoase postganglionare) i parasimpatic (nervul vag).Simpaticul are aciune bronhodilatatoare i vasodilatatoare, relaxeaz musculatura bronic. Parasimpaticul are aciune bronhoconstrictoare, vasoconstrictoare, de hipersecreie a glandelor secretoare de mucus.Inervaia pleurei este vegetativ, simpatic i parasimpatic. Pleura visceral este aproape insensibil, ca i plmnul, n schimb, cea parietal are o sensibilitate marcant, fiind o zon reflexogen important. Iritaia ei n timpul unor manevre (de exemplul, puncia pleural) poate determina oc pleural cu moarte, prin aciune reflex asupra centrilor respiratori i circulatori.

2.3. Fiziologia respiraiei

Respiraia face parte dintre funciile vegetative, de nutriie. Actul respirator este constituit din dou etape fundamentale: procesul de respiraie extern sau pulmonar prin care se face schimbul de O2 i CO2 la nivel pulmonar; procesul de respiraie intern sau celular prin care se face schimbul de gaze la nivel celular.Procesul de respiraie este continuu. Oprirea lui duce la scurt timp la moartea celulelor, deoarece organismul nu dispune de rezerve de O2, iar acumularea de CO2 este toxic pentru celule.

Fig. 5. Procesul de respiraieSchimburile gazoase la nivelul plmnului se realizeaz datorit succesiunii ritmice a dou procese: inspiraie expiraie.Inspiraia este un proces activ care se datoreaz contraciei muchilor inspiratori ducnd la mrirea tuturor diametrelor cutiei toracice. n timpul inspirului aerul atmosferic ptrunde prin cile respiratorii pn la nivelul alveolelor pulmonare. Inspirul normal dureaz o secund. n timpul inspirului intervin i muchii inspiratori accesori (sterno-cleido-mastoidian, pectoralul mare, dinatul mare i trapezul).Expiraia normal este un proces pasiv, care urmeaz fr pauz dup inspiraie. n expiraie, o parte din aerul alveolar este expulzat la exterior. Expiraia dureaz aprox. 2 2secunde la adult. n timpul expiraiei, cutia toracic revine pasiv la dimensiunile avute anterior.Cele dou faze ale respiraiei pulmonare se succed ritmic, fr pauz, cu o frecven de 14-16/minut, la brbat i 18/min., la femeie. Frecvena respiraiei crete n funcie de nevoia de O2 i de prezena CO2. n efort fizic, frecvena respiratorie poate ajunge la 40-60/min; de asemenea n condiii patologice: febr, hipertiroidism, hipoxie.n timpul efortului fizic sau n caz de obstacol pe cile aeriene, expiraia poate deveni activ prin inervaia muchilor expiratori. Contracia lor comprim viscerele abdominale, care deplaseaz diafragmul spre cutia toracic i apropie rebordurile costale, reducnd volumul toracelui.n inspiraie, prin creterea volumului pulmonar, alveolele se deschid i volumul lor crete. Ca urmare, presiunea aerului n regiunea alveolar scade. Se creeaz astfel o diferen de presiune ntre aerul atmosferic (unde presiunea rmne neschimbat) i presiunea intrapulmonar (care scade). n felul acesta aerul ptrunde prin cile respiratorii pn la alveole, pe baza forei fizice.n expiraie, prin retracia plnului i revenirea la forma iniial a cutiei toracice, se ntlnesc dou faze:1) n care revenirea cutiei se face pe seama elasticitii cartilajelor i ligamentelor ei;2) n care plmnul elastic, n tendina de a se retracta spre hil, exercit o presiune de aspiraie asupra cutiei toracice.

Volumele respiratorii (volumele de gaz)n condiii de repaus, fiecare respiraie vehiculeaz un volum de circa 500 cm3de aer, denumit volum curent (VC). Dar, nu tot acest volum de aer particip la schimburile respiratorii care se fac la nivelul alveolelor, deoarece o parte din aerul respirat rmne n cile respiratorii. Spaiul ocupat de acest volum de aer constituie spaiul mort anatomic i are valori de aproximativ 150 cm3. n condiii normale, spaiul mort anatomic coincide cu cel funcional, dar n anumite condiii patologice se produc decalaje ntre aceste volume.Superior volumului de aer curent, o inspiraie maxim poate nmagazina nc aproximativ 1500 cm3 de aer, care poart denumirea de volum inspirator de rezerv (VIR) sau aer suplimentar, iar printr-o expitaie forat, dup o expiraie obinuit poate elimina nc o cantitate de 1000 - 1500 cm3 de aer denumit volum expirator de rezerv (VER) sau aer de rezerv.VC + VIR + VER = CVCV este capacitatea vital ce se determin dup efectuarea unei expiraii forate precedat de o inspiraie maxim. Variaz n funcie de sex; astfel, la brbat este mai mare (H- 4,8 l), n comparaie cu (H- 3,2 l) la femei.Capacitatea vital pulmonar are valoarea fiziologic de aprox. 3600-4000 ml la adult. Crete n timpul efortului fizic i scade n timpul repausului. Ea are valori ce depind de soprafaa corporal, de vrst, de antrenamentul organismului pentru efort.Volumele i capacitile pulmonare sunt importante pentru stabilirea diagnosticului i prognosticului diferitelor boli pulmonare; totui, ee nu dau indicaii directe despre funcia ventilatorie.n schimbul alveolar de gaze, aerul atmosferic ajuns n plmni prin ventilaie este condus spre alveole, unde are loc schimbul de gaze ntre aerul alveolar i snge, la nivelul membranei alveolo-capilare. Acest schimb se face prin difuziune, n funcie de presiunea parial a gazelor respiratorii (O2 i CO2) de o parte i de alta a membranei alveolo-capilare.Ventilaia pulmonar normal sau normoventilaia se realizeaz la concentraii alveolare de :- CO2 de 5-6 %- O2 de 14%valori meninute la ritmul respirator normal, de repaus, de 12-20/min.Hiperventilaia se produce atunci cnd concentraia de bioxid de carbon scade i cea de oxigen crete. Procesul este compensat reflex prin apariia apneei i a bradipneei.Hipoventilaia apare cnd crete concentraia de bioxid de carbon i scade cea de oxigen, fenomen compensat reflex prin apariia polipneei.Deoarece procesele metabolice au o intensitate variabil n funcie de activitatea organismului, vrst, sex, greutate, consumul de oxigen i producerea de bioxid de carbon, reglarea respiraiei va fi diferit. Adaptarea ventilaiei pulmonare la necesitile variabile ale organismului se realizeaz permanent, graie unor mecanisme extrem de fine, care regleaz ventilaiile prin modificarea att a frecvenei, ct i a aplitudinii.Avnd n vedere c respiraia se realizeaz prin intervenia centrilor respiratori, tot acetia asigur i reglarea automat a respiraiei, reglarea nervoas. Exist centrii respiratori primari, situai n bulbi i centrii respiratori accesori, localizai la nivelul punii Varolio. Activitatea centrilor nervoi bulbopontini este modificat att cantitativ, ct i calitativ, de influene nervoase dar i umorale. Influenele nervoase ale reglrii respiratorii pot fi de dou feluri: directe exercitate de centrii nervoi encefalici (hipotalamici i/sau corticali) sau de ali centri vecini; reflexe de la receptorii rspndii n organism.Influenele nervoase direct corticale permit controlul voluntar, n anumite limite, al micrilor ventilatorii. Ele explic modificrile respiratorii n stri emoionale, precum i reflexele condiionate ale respiraiei. Sub influena scoarei cerebrale are loc reglarea comportamental a respiraiei.Respiraia poate fi oprit voluntar (apnee) pentru cteva zeci de secunde sau 3-4 minute, la cei antrenai. Actul ventilator se adapteaz unor activiti psiho-sociale (vorbitul cntatul vocal sau la instrumente muzicale de suflat) sau psiho-fizice (eforturi profesionale). Expiraia poate fi accelerat (polipnee) sau ncetinit (bradipnee) voluntar.Reglarea umoral a respiraiei se datoreaz influenelor exercitate asupra centrilor respiratori de ctre o serie de substane. Rolul cel mai important n aceast reglare l joac CO2 i O2 i variaiile de pH ale sngelui i ale LCR.Rolul bioxidului de carbon este esenial i de aceea a fost denumit aceast substan hormonul respirator. El acioneaz direct asupra centrilor respiratori. Creterea concentraiei CO2 n sngele arterial, cu numai 0,5 mm Hg este urmat de dublarea debitului ventilator pulmonar. Scderea concentraiei determin rrirea respiraiei i chiar oprirea ei.Rolul oxigenului scderea procentului de oxigen n sngele arterial excit chemoreceptorii vasculari i determin intensificarea respiraiei.Respiraia pulmonar se adapteaz i n funcie de presiunile pariale ale CO2 i O2 n aerul inspirat. Cnd presiunea atmosferic este sczut (hipolarism) la altitudini de peste 8000 m, sau n cazul zborurilor la mare nlime, scade presiunea oxigenului i se produce hipoxemia.n cazul respiraieie de aer comprimat (hiperbarism) ntlnit la scafandrii i n submarine, se produce hipoxie i rrirea respiraiilor.La concentraie de 33% CO2 n aerul respirat, se produce narcoza, iar la 40% CO2 n aerul respirat, se produce moartea.