Презентация дыхательная система 3 класс: Презентация к уроку окружающего мира на тему «Органы дыхания» 3 класса

Каждой группе нужно:

• 2-литровая пустая пластиковая бутылка с крышкой
• 2 пластиковые соломинки для питья; можно недорого купить в ресторанах или подарить в сети быстрого питания; не используйте гибкие соломинки для питья
• 2 воздушных шара диаметром 9 дюймов
• 1 воздушный шарик большего размера; например, для пробивного шара
• 2 резинки
• Рабочий лист легких, по одному на студента

Рабочие листы и приложения

Больше подобной программы

Введение / Мотивация

Вы когда-нибудь были в переполненном метро или автобусе? Вам, наверное, не терпелось выбраться туда, где было не так много людей и можно было свободно передвигаться. Это похоже на процесс, при котором воздух входит в легкие и выходит из них.Молекулы воздуха либо скучены снаружи (в окружающей среде) и хотят попасть в легкие, где меньше молекул воздуха (вдох), либо они хотят выбраться наружу, потому что они слишком скучены внутри легких (выдох).

Когда вы вдыхаете, мышца диафрагмы сокращается вниз, а мышцы ребер тянутся вверх, заставляя воздух заполнять легкие. Вы можете подумать почему? Что ж, когда ваша диафрагма опускается, а ребра поднимаются, они освобождают больше места в груди (в грудной полости) для воздуха.Это также снижает давление на легкие, поэтому воздух будет поступать снаружи. Когда вы выдыхаете, происходит обратное. Ваша диафрагма расслабляется, а ребра и легкие толкаются, и воздух выходит наружу.

Инженеры должны понимать дыхательный процесс, чтобы разрабатывать машины и лекарства, чтобы помочь людям, чья дыхательная система функционирует неправильно или с трудом. Вы когда-нибудь знали кого-нибудь, кто страдает астмой или пневмонией? Ну, инженеры-химики разрабатывают устройства и лекарства, такие как ингаляторы, наполненные адренергическим бронходилататором, чтобы помочь людям лучше дышать.Инженеры также разработали искусственные легкие, которые помогают людям дышать, борясь с инфекциями. Кроме того, инженеры проектируют системы, которые помогают астронавтам легко дышать во время космического полета, когда они находятся далеко от атмосферы Земли.

Инженеры используют модели для изучения сложных процессов и лучшего их понимания. В этом упражнении вы будете действовать как инженеры, создавая модели легких, чтобы изучать процесс дыхания и то, что происходит, когда вы вдыхаете и выдыхаете.

Процедура

Перед мероприятием

• Соберите материалы и сделайте копии рабочего листа легких.
• В каждой из крышек 2-литровых бутылок просверлите 2 отверстия, достаточно больших, чтобы через них могла пройти трубочка для питья. Совет: просверлите отверстия достаточно далеко друг от друга, чтобы они не превратились в одно большое отверстие!
• Ножницами отрежьте дно каждой двухлитровой бутылки.

Со студентами

1. Снимите этикетки с 2-литровых бутылок, если они есть.
2. Скажите студентам, что двухлитровая бутылка представляет собой грудную клетку человека.
3. Воткните две соломинки для питья через два отверстия в крышке бутылки.
4. Поместите по одному 9-дюймовому баллону на конец каждой соломинки и закрепите их резиновыми лентами, как показано на Рисунке 2.

Рис. 2. Пример модели «легкие», созданной для настройки эксперимента. Авторское право

Авторские права © 2005 Тереза ​​Эллис, Программа ITL, Университет Колорадо в Боулдере

5. Скажите студентам, что соломинки представляют бронхи, а воздушные шары — легкие.
6. Проденьте баллончики соломинок через отверстие в бутылке и плотно закрутите крышку.
7. Вытяните большой воздушный шар и поместите его на открытое дно бутылки.
8. Скажите студентам, что этот воздушный шар большего размера представляет диафрагму. Теперь у них есть готовая модель легких! (См. Рис. 3). Теперь пора заставить легкие работать!

Рис. 3. Модель легких. Авторские права

Copyright © 2004 Тереза ​​Эллис, Университет Колорадо в Боулдере

9. Потяните диафрагму (баллон) вниз (то есть от легких), чтобы надуть легкие.(Примечание: это увеличивает грудную полость и снижает давление.)
10. Вдавите диафрагму (баллон) внутрь (по направлению к легким), чтобы выпустить воздух из легких. (Примечание: это уменьшает грудную полость и увеличивает давление.)

Рис. 4. Модель грудной клетки человека. Авторское право

Copyright © 2005 Тереза ​​Эллис, Университет Колорадо в Боулдере

11. Попросите учащихся заполнить рабочий лист.
12. В заключение попросите группы представить свои модели легких, как описано в разделе «Оценка».

Словарь / Определения

Бронхи: две большие трубки, соединенные с трахеей, по которым воздух поступает в легкие и выходит из них.

диафрагма: полка мышцы, проходящая через нижнюю часть грудной клетки.

легкие: губчатые, мешковидные органы дыхания, занимающие грудную полость вместе с сердцем. Они снабжают кровь кислородом и удаляют из нее углекислый газ.

Оценка

Оценка перед началом деятельности

Вопросы для обсуждения: Запрашивайте, объединяйте и обобщайте ответы студентов.

• Как работают легкие? Как вы вдыхаете и выдыхаете?
• Меняется ли ваше дыхание при выполнении упражнений? Как?

Встроенная оценка деятельности

Рабочий лист: Попросите учащихся записать свои наблюдения и заполнить Рабочий лист легких.Просмотрите их ответы, чтобы оценить их уровень владения предметом.

Оценка после работы

Презентация и неформальное обсуждение: Попросите одну или несколько групп использовать свои проекты, чтобы продемонстрировать, как работают легкие. Затем предложите классу гипотезу: что произойдет с дыхательной системой, если мы ее прокололи? Попросите одну группу проколоть полость (бутылку) или диафрагму (резиновое дно) и продемонстрируйте, что происходит с легкими, если эта часть тела повреждена. (Ответ: легкие не могут раздуваться и / или сдуваться, если в грудной полости есть утечка.Легкие не могут поддерживать разницу давления.) Обсудите с классом: Что инженеры могут сделать, чтобы исправить прокол в легких человека?

Советы по устранению неполадок

Отрезая дно пластиковой бутылки, следите за тем, чтобы края были как можно более гладкими, чтобы не повредить воздушный шар на дне. Если края неровные, перевязать их малярной лентой или изолентой.

Закройте возможные утечки наклейкой для плакатов.

Расширения деятельности

Предложите студентам изучить респираторные заболевания и их влияние на функцию дыхательной системы. Могут ли они изменить свою модель, чтобы показать, что происходит с легкими при этих заболеваниях? Могут ли они продемонстрировать на своих моделях, что было сделано для помощи людям с респираторными заболеваниями?

Инженеры разработали искусственное легкое, чтобы помочь людям бороться с инфекцией.Искусственное легкое имеет длину около 18 дюймов и состоит из мембран, которые пропускают кислород в кровь и удаляют углекислый газ. Он вводится через вену на ноге и попадает в главную вену (полую вену), по которой кровь проходит к сердцу. Кровь повторно насыщается кислородом через катетер, подключенный к источнику кислорода. Попросите учащихся создать рисунок машины, который мог бы помочь их модельным легким «дышать», не заставляя их опускать или толкать нижний баллон. Объясните, что именно так инженеры могут начать разработку спасательных машин.

Масштабирование активности

Для младших классов попросите учащихся сделать одно легкое, а не два. Используйте меньшую бутылку с водой, чем двухлитровую бутылку и одно воздушное легкое, а не два.

использованная литература

«Как лечить астму?» Индекс болезней и состояний, Национальный институт сердца, легких и крови, Национальные институты здоровья, Университет США.S. Департамент социальных служб. По состоянию на 23 мая 2006 г. http://training.seer.cancer.gov/anatomy/respiratory

«Бронхи и бронхиальное дерево». Веб-сайт тренинга: Программа Bronchi, эпидемиологии и конечных результатов (SEER), Наблюдение Национального института рака США. По состоянию на 23 мая 2006 г. http://training.seer.cancer.gov/anatomy/respiratory/passages/bronchi.html

«Дыхательная система». Википедия, Бесплатная энциклопедия, Википедия, ком. Доступ 23 мая 2006 г.https://en.wikipedia.org/wiki/Respiratory_system

авторское право

Авторы

Программа поддержки

Благодарности

Содержание этой учебной программы по электронной библиотеке было разработано за счет грантов Фонда улучшения послесреднего образования (FIPSE), U.S. Департамент образования и Национальный научный фонд (грант ГК-12 № 0338326). Однако это содержание не обязательно отражает политику DOE или NSF, и вам не следует предполагать, что оно одобрено федеральным правительством.

Последнее изменение: 14 декабря 2021 г.

Как работают легкие | Американская ассоциация легких

Ваши легкие являются частью дыхательной системы, группой органов и тканей, которые работают вместе, чтобы помочь вам дышать.Основная задача дыхательной системы — подавать свежий воздух в ваше тело, удаляя отработанные газы.

Почему легкие так важны?

Каждой клетке вашего тела для жизни нужен кислород. Воздух, которым мы дышим, содержит кислород и другие газы. Попадая в легкие, кислород попадает в кровоток и разносится по вашему телу. В каждой клетке вашего тела кислород обменивается на отработанный газ, называемый углекислым газом. Затем ваш кровоток переносит этот отработанный газ обратно в легкие, где он удаляется из кровотока и затем выдыхается.Ваши легкие и дыхательная система автоматически выполняют этот жизненно важный процесс, называемый газообменом.

Помимо газообмена, ваша дыхательная система выполняет другие важные для дыхания функции. К ним относятся:

• Доведение воздуха до нужной температуры тела и увлажнение его до нужного уровня влажности.
• Защита вашего организма от вредных веществ. Это делается путем их кашля, чихания, фильтрации или проглатывания.
• Поддерживает обоняние.

Части дыхательной системы и принцип их работы

Дыхательные пути

• СИНУСЫ — это пустоты в костях головы над и под глазами, которые соединяются с носом небольшими отверстиями. Пазухи помогают регулировать температуру и влажность вдыхаемого воздуха.
• NOSE — предпочтительный вход для внешнего воздуха в дыхательную систему. Волосы на стенке носа являются частью системы очистки воздуха.
• Воздух также поступает через РОТ , особенно для тех, у кого есть привычка дышать ртом, носовые ходы которых могут быть временно заблокированы простудой или во время тяжелых физических упражнений.
• ГОРЛО собирает воздух, поступающий из носа и рта, а затем направляет его в дыхательное горло (трахею).
• WINDPIPE (трахея) — это проход, ведущий от горла к легким.
• Дыхательное горло делится на две основные БРОНХИАЛЬНЫЕ ТРУБКИ , по одной для каждого легкого, которые снова делятся на каждую долю ваших легких.Они, в свою очередь, разделяются на бронхиолы.

Легкие и кровеносные сосуды

• Правое легкое разделено на три LOBES , или секции. Каждая доля похожа на воздушный шар, наполненный губчатой ​​тканью. Воздух входит и выходит через одно отверстие — ветвь бронха.
• Ваше левое легкое разделено на две части LOBES .
• PLEURA — это две мембраны, фактически одна непрерывная, сложенная сама по себе, которые окружают каждую долю легких и отделяют ваши легкие от грудной стенки.
• Ваши бронхи покрыты CILIA (как очень маленькие волоски), которые движутся подобно волнам. Это движение переносит MUCUS (липкую мокроту или жидкость) вверх и наружу в ваше горло, где она либо кашляется, либо проглатывается. Слизь улавливает и удерживает большую часть пыли, микробов и других нежелательных веществ, вторгшихся в ваши легкие. Вы избавляетесь от этого вещества, когда кашляете, чихаете, прочищаете горло или глотаете.
• Наименьшие ветви бронхов называются БРОНХИОЛАМИ , на конце которых находятся воздушные мешочки или альвеолы.
• ALVEOLI — это очень маленькие воздушные мешочки, в которых происходит обмен кислорода и углекислого газа.
• КАПИЛЛЯРЫ — кровеносные сосуды в стенках альвеол. Кровь проходит через капилляры, поступая через вашу ЛЕГНУЮ АРТЕРИЮ и выходит через вашу ЛЕГНУЮ ВЕНУ . Находясь в капиллярах, кровь выделяет углекислый газ через стенку капилляров в альвеолы ​​и забирает кислород из воздуха в альвеолах.

Мышцы и кости

• Ваша DIAPHRAGM — это прочная мышечная стенка, отделяющая грудную полость от брюшной полости.Двигаясь вниз, он создает всасывание в груди, втягивая воздух и расширяя легкие.
• RIBS — это кости, которые поддерживают и защищают грудную клетку. Они слегка двигаются, чтобы помочь вашим легким расширяться и сокращаться.

Сохранение здоровья легких

Емкость легких снижается с возрастом. Поддерживайте здоровье легких, ежедневно заботясь о себе. Соблюдайте сбалансированную диету, занимайтесь спортом и снимайте стресс, чтобы легче дышать. Дополнительные советы для здоровья легких »

Последнее обновление страницы: 5 марта 2021 г.

Практический пример: 60-летняя женщина с одышкой — StatPearls

Описание клинического случая

Пациентка — 60-летняя белая женщина, поступившая в отделение неотложной помощи с острой одышкой.Симптомы начались примерно за 2 дня до этого и постепенно ухудшались без каких-либо сопутствующих, отягчающих или облегчающих факторов. Примерно год назад у нее были аналогичные симптомы с обострением острой хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ), требующей госпитализации. Она использует искусственную вентиляцию легких BiPAP ночью, когда спит, и попросила использовать ее в отделении неотложной помощи из-за одышки и желания спать.

Она отрицает жар, озноб, кашель, хрипы, выделение мокроты, боль в груди, сердцебиение, давление, боль в животе, вздутие живота, тошноту, рвоту и диарею.

Она сообщает об затрудненном дыхании в покое, забывчивости, легкой утомляемости, ощущении озноба, необходимости одеял, учащенном мочеиспускании, недержании мочи и отеках в двухсторонних нижних конечностях, которые возникают впервые и усиливаются. Впоследствии она не вставала с постели в течение нескольких дней, за исключением использования туалета из-за ощущения слабости, усталости и одышки.

В доме нет контактов с больными. В семейном анамнезе у ее отца имеется серьезное сердечное заболевание и злокачественное новообразование простаты.Социальный анамнез положителен для курения табака в возрасте 30 лет. Бросила курить 2 года назад из-за нарастающей одышки. Она отрицает употребление алкоголя и запрещенных наркотиков. Нет никаких известных пищевых продуктов, лекарств или аллергии на окружающую среду.

В анамнезе есть ишемическая болезнь сердца, инфаркт миокарда, ХОБЛ, гипертония, гиперлипидемия, гипотиреоз, сахарный диабет, заболевания периферических сосудов, употребление табака и ожирение. Прошлый хирургический анамнез важен для аппендэктомии, катетеризации сердца с установкой стента, гистерэктомии и нефрэктомии.

Ее текущие лекарства включают флутиказон-вилантерол 100-25 мкг в ингаляциях в день, гидралазин 50 мг перорально 3 раза в день, гидрохлоротиазид 25 мг перорально в день, альбутерол-ипратропий для ингаляций каждые 4 часа PRN, левотироксин 175 мкг перорально в день, метформин 500 мг внутрь два раза в день, небиволол 5 мг внутрь ежедневно, аспирин 81 мг внутрь ежедневно, витамин D3 1000 единиц внутрь ежедневно, клопидогрель 75 мг внутрь ежедневно, изосорбид мононитрат 60 мг внутрь в день и розувастатин 40 мг внутрь ежедневно.

Физический осмотр

Первоначальный медицинский осмотр выявил температуру 97,3 F, частоту сердечных сокращений 74 ударов в минуту, частоту дыхания 24, АД 104/54, ИМТ 40,2 и сатурацию O2 90% в воздухе помещения.

Конституция: Женщина с сильным ожирением и тяжелым заболеванием. Хорошо развитый и хорошо питаемый с установленным BiPAP. Лежит на больничных носилках под 3 одеялами.

ПРИСОЕДИНЕНИЕ:

• Голова: Нормоцефальная и атравматическая

• Рот: Влажные слизистые оболочки

• Макроглоссия

• Глаза: Конъюнктива и ЭОМ в норме.Зрачки равные, круглые, светочувствительные. Желтухи склеры нет. Имеется двусторонний периорбитальный отек.

• Шея: Шея гибкая. Нет JVD. Никаких образований или хирургических рубцов.

• Горло: Патент и влажность

Сердечно-сосудистая система: Нормальный ритм, нормальный ритм и нормальный сердечный тон без шума. 2+ точечный отек двусторонних нижних конечностей и сильная пульсация на всех четырех конечностях.

Легочные / грудная клетка: На данный момент респираторного расстройства нет, присутствует тахипноэ, (+) отмечены хрипы, двусторонние хрипы, двустороннее движение воздуха снижено. Пациент с трудом может закончить предложение из-за одышки.

Брюшной: Мягкий. Тучный. Шумы кишечника в норме. Нет вздутия и болезненности

Кожа : Кожа очень сухая

Неврологический : Внимание, бодрствование, способность защитить дыхательные пути.Перемещение всеми конечностями. Отсутствие потери чувствительности

Первоначальная оценка

Первоначальная оценка для выяснения источника одышки была проведена и включала общий анализ крови для установления наличия инфекционного или анемического источника, CMP для проверки электролитного баланса и проверки функции почек и газов артериальной крови для определения PO2 для гипоксии и любого серьезного кислотно-щелочного нарушения, креатининкиназа и тропонин I для оценки наличия инфаркта миокарда или рабдомиолиза, натрийуретический пептид головного мозга, ЭКГ и рентген грудной клетки. Учитывая, что сейчас зима и грипп является эндемическим в сообществе, также был проведен экспресс-анализ на грипп.

CBC

Практически ничем не примечательный и не способствующий установлению диагноза.

CMP

Показано повышение креатинина выше исходного уровня с 1,08 базы до 1,81, что указывает на возможное острое повреждение. EGFR на уровне 28 соответствует хроническому заболеванию почек. Кальций был повышен до 10,2. Однако с поправкой на альбумин это исправлено до 9.8 мг / дл. Легкий трансаминит присутствует, как видно по измерениям щелочной фосфатазы, AST и ALT, что может быть связано с застоем в печени из-за перегрузки объемом.

Исходный газ артериальной крови с pH 7,491, PCO2 27,6, PO2 53,6, HCO3 20,6 и сатурацией кислорода 90% в воздухе помещения, что указывает на респираторный алкалоз с гипоксическими респираторными особенностями.

Креатининкиназа была повышена вместе с серийными исследованиями повышенного тропонина I. При наличии у нее известной хронической почечной недостаточности и острого повреждения, на которые указывает указанное выше значение креатинина, определяется дифференциация рабдомиолиза.

Грипп A и B: отрицательный

ЭКГ

Нормальный синусовый ритм с неспецифическими изменениями сегмента ST в нижних отведениях. Пониженное напряжение в отведениях I, III, aVR, aVL, aVF.

Рентген грудной клетки

Выводы: Бибазилярная болезнь воздушного пространства, которая может проявляться альвеолярным отеком. Отмечена кардиомегалия. Отмечены заметные межстраничные отметины. Малые двусторонние плевральные выпоты

Отпечаток рентгенолога: Рентгенологические изменения застойной недостаточности с двусторонним плевральным выпотом больше слева по сравнению с правым

Подтверждающая оценка

На второй день госпитализации одышка у пациента не уменьшилась, и ее больше сбивали с толку трудности, возникающие при разговоре и обследовании. Для дальнейшего выяснения этиологии ее одышки и спутанности сознания муж пациентки предоставил дополнительную историю болезни. Он показал, что она плохо переносит прием лекарств. Он сообщает, что она «не видит необходимости принимать столько таблеток».

Тестирование проводилось для включения ТТГ, свободного T4, BNP, повторного анализа газов артериальной крови, компьютерной томографии грудной клетки и эхокардиограммы. ТТГ и свободный Т4 оценивают гипотиреоз. BNP оценивает состояние жидкостной нагрузки и возможную застойную сердечную недостаточность.Компьютерная томография грудной клетки позволит выявить анатомические аномалии. Эхокардиограмма используется для оценки фракции выброса левого желудочка, функции правого желудочка, давления в легочной артерии, клапанной функции, перикардиального выпота и любой гипокинетической области.

BNP может быть ложно низким у пациентов с ожирением из-за увеличенной площади поверхности. Кроме того, в жировой ткани есть рецепторы BNP, которые увеличивают истинное значение BNP. Кроме того, афроамериканские пациенты с большей экскрецией могут иметь ложно низкие значения из-за большей экскреции BNP.Этот тест не так полезен при почечной недостаточности из-за хронической перегрузки жидкостью. Это позволяет снизить чувствительность сердечных тканей с последующим уменьшением высвобождения BNP.

Повторный анализ газов артериальной крови при вентиляции BiPAP показывает pH 7,397, PCO2 35,3, PO2 72,4, HCO3 21,2 и сатурацию кислорода 90% при 2 л дополнительного кислорода.

КТ грудной клетки без контраста была первоначально получена для оценки левого гемиторакса, особенно ретрокардиальной области.

Отпечаток рентгенолога: Крошечные двусторонние плевральные выпоты.Выпот в перикард. Кальциноз коронарной артерии. Некоторые ателектазы основания левого легкого с минимальным поражением воздушного пространства.

Эхокардиограмма

Систолическая функция левого желудочка в норме. Полость левого желудочка погранично расширена.

Перикардиальная жидкость собирается в основном сзади, латерально, но не апикально. Оказалось, что наблюдался тонкий ранний гемодинамический эффект перикардиальной жидкости на правосторонние камеры в виде раннего диастолического коллапса ПП / ПЖ и задержки расширения ПЖ до поздней диастолы.Специального исследования тампонады не проводилось.

Расчетная фракция выброса находится в диапазоне от 66% до 70%. Полость левого желудочка погранично расширена.

Аортальный клапан имеет ненормальную структуру и проявляет склероз.

Митральный клапан имеет аномальное строение. Присутствует умеренная кальцификация митрального кольца. Имеется двустороннее утолщение. Присутствует следовая регургитация митрального клапана.

Диагноз

1. Микседема кома или тяжелый гипотиреоз

2. Перикардиальный выпот, вторичный к микседемной коме

3. Обострение ХОБЛ

4. Острый при хронической гипоксической респираторной недостаточности

5. алкатилат 900 внебольничная пневмония

6. Небольшие двусторонние плевральные выпоты

7. Острый рабдомиолиз легкой степени

8. Острый хронический, стадия IV, почечная недостаточность

9. Повышенный уровень тропонина I, вероятно, вторичный по отношению к почечной недостаточности

10. Диабет mellitus тип 2, инсулинозависимый

11. Крайнее ожирение

12. Печеночная дисфункция

Ведение

Пациент был крайне болен и быстро декомпенсировался с мультисистемной органной недостаточностью, включая респираторную f. недомогание, измененное психическое состояние, острое состояние при хронической почечной недостаточности и сердечная дисфункция.Основное беспокойство по поводу стабильности пациента было связано с дыхательной недостаточностью в сочетании с измененным психическим статусом. В отделении интенсивной терапии (ОИТ) у нее быстро начало отказывать в терапии BiPAP. Впоследствии пациентка была экстренно интубирована в отделении интенсивной терапии. Системный обзор терапий и госпитального курса выглядит следующим образом:

Эндокринная

Принимая во внимание первичный диагноз микседемной комы, раннее добавление гормонов щитовидной железы имеет важное значение. Медицинские работники следовали рекомендациям Американской тироидной ассоциации, которые рекомендуют давать комбинированные добавки T3 и T4; однако также можно использовать только Т4.Т3-терапия вводится в виде болюса от 5 до 20 мкг внутривенно и продолжается от 2,5 до 10 мкг каждые 8 ​​часов. За внутривенной нагрузочной дозой от 300 до 600 мкг Т4 следует ежедневная внутривенная доза от 50 до 100 мкг. Повторный мониторинг ТТГ и Т4 следует проводить каждые 1-2 дня, чтобы оценить эффект и титровать дозу лекарства. Цель — улучшить умственную функцию. До тех пор, пока сопутствующая надпочечниковая недостаточность не будет исключена с помощью случайного измерения уровня кортизола в сыворотке крови, следует вводить от 50 до 100 мг гидрокортизона каждые 8 ​​часов.В этом случае врачи использовали 100 мг гидрокортизона внутривенно каждые 8 ​​часов. Альтернативной терапией является дексаметазон от 2 до 4 мг каждые 12 часов.

Невролог

Психическое состояние пациента резко ухудшилось, несмотря на терапию. В контексте ее истории гипотиреоза это может быть микседема-кома или поражение другой системы органов. Были продолжены прием препаратов для лечения щитовидной железы и гидрокортизона. Головка КТ без контраста была нормальной.

Респираторный

По поводу ухудшения метаболического ацидоза и защиты дыхательных путей пациенту экстренно интубировали. Считалось, что ее дыхательные пути подвергаются высокому риску из-за большого языка, короткой шеи и крайнего ожирения. Поскольку сердце пациента зависело от предварительной нагрузки вследствие перикардиального выпота, было начато болюсное введение 1 литра физиологического раствора. Норэпинефрин начинал с низкой дозы для вазопрессорной поддержки, а кетамин с низкой дозой пропофола использовался для седативного эффекта. Кетамин является симпатомиметическим препаратом и обычно не вызывает гипотонию, как все другие седативные средства. Пациент находился на ИВЛ в режиме AC, дыхательный объем 6 мл / кг идеальной массы тела, поток 70, исходный fio2 100%, частота 26 в минуту (для компенсации метаболического ацидоза), PEEP 8.

Сердечно-сосудистые

Было установлено, что у нее гемодинамически стабильный выпот в перикард. Дисфункция сердца этого пациента была диастолической по природе, о чем свидетельствует фракция выброса от 66% до 70%. Обнаружение заднего перикардиального выпота еще раз подтвердило этот вывод. Задний характер этого выпота не поддается перикардиоцентезу. Таким образом, этот пациент зависел от преднагрузки и демонстрировал признаки гипотонии. Потребность в реанимации кристаллоидной жидкостью была сбалансирована с учетом воздействия увеличения внутрисосудистого объема на застойную сердечную недостаточность и состояние перегрузки жидкостью.Замещение гормонов щитовидной железы, как указано выше, должно улучшить гипотензию. Однако вазопрессоры можно использовать для поддержания перфузии жизненно важных органов, направленной на достижение среднего артериального давления выше 65 мм рт. Ст. При необходимости. АД улучшилось после введения болюса жидкости, и, в конце концов, норадреналин был отменен. Были получены серийные эхокардиограммы, чтобы убедиться, что у пациента не развилась физиология тампонады. Общий КК был повышен, что, вероятно, было связано с гипотиреозом, сочетающимся с хроническим заболеванием почек.

Инфекционная болезнь

Получены посевы крови, анализы мочи и посевы мокроты. Количество лейкоцитов у пациента было нормальным. Вероятно, это вторично из-за того, что у нее ослаблен иммунитет из-за гипотиреоза и диабета. Частично диффузный отек и двусторонний плевральный выпот в легких можно объяснить сердечной дисфункцией. Была предпринята попытка торакоцентеза плевральной жидкости, и жидкость была проанализирована на цитологический анализ и окрашивание по Граму, чтобы исключить инфекционные или злокачественные причины как в качестве лечебной, так и диагностической меры. Пока эти результаты не вернутся, показаны антибиотики широкого спектра действия, которые могут быть отменены, как только инфекция будет полностью исключена.

Желудочно-кишечный

После интубации пациенту было начато кормление через назогастральный зонд. Хорошо переносила кормления. АСТ и АЛТ были слегка повышены, что, как предполагалось, было связано с гипотиреозом, и по мере улучшения ТТГ и свободного Т4, ее АСТ и АЛТ улучшились. В конце концов, эти значения стали нормальными, когда ее уровень ТТГ приблизился к 50.

Почечная

Ее исходный креатинин был близок к 1,08 в предыдущих медицинских записях.Она обратилась в отделение неотложной помощи с креатинином 1,8. Поскольку гипотиреоз вызывает задержку жидкости, отчасти потому, что гормон щитовидной железы способствует выведению свободной воды, а отчасти из-за снижения лимфатической функции по возвращению жидкости в кровообращение. Была предпринята попытка агрессивного диуреза. В результате ее креатинин первоначально увеличился, но улучшился при повторной оценке, и у пациентки был новый исходный креатинин 1,6. В целом к ​​десяти дням госпитализации в отделение интенсивной терапии чистое изменение статуса жидкости составило 10 литров.

Гематология

В остальном легкая анемия, количество лейкоцитов и тромбоцитов в норме. Следует внимательно следить за электролитным балансом, уделяя особое внимание натрию, калию, хлоридам и кальцию, поскольку они ухудшаются как при почечной недостаточности, так и при микседеме.

Были назначены ежедневные каникулы с седацией, и психическое состояние пациента улучшилось и было намного лучше, когда ТТГ был около 20. Двусторонний плевральный выпот улучшился при агрессивном диурезе.Испытания на дыхание были начаты, когда потребность пациента в fio2 снизилась до 60%, а PEEP — на 8. В конечном итоге она была экстубирована на BiPAP, а затем через назальную канюлю с высоким потоком, когда BiPAP не использовался. Перикардиальная жидкость оставалась стабильной, патологии тампонады сердца не было. В результате было определено, что в окошке перикарда нет необходимости. Кроме того, она не была кандидатом на перикардиоцентез, так как выпот в перикард располагался кзади от сердца. Почечная недостаточность улучшилась благодаря улучшению сердечной функции, диуретикам и заместительной терапии гормонов щитовидной железы.

После экстубации у пациента была проведена оценка речи и глотания, и он смог возобновить пероральную диету. В конце концов, пациент был переведен из отделения интенсивной терапии в общий медицинский этаж, а затем в отделение реабилитации.

Обсуждение

Несмотря на название микседема кома, большинство пациентов не находятся в состоянии комы. По своей сути это заболевание представляет собой тяжелый кризис гипотиреоза, который приводит к системной полиорганной недостаточности. Гормоны щитовидной железы Т3 и, в меньшей степени, Т4 действуют непосредственно на клеточном уровне, регулируя все метаболические процессы в организме.Таким образом, дефицит этого гормона характеризуется системным снижением метаболизма и снижением утилизации глюкозы, а также увеличением производства и накопления осмотически активных белковых комплексов мукополисахаридов в периферических тканях, что приводит к диффузному отеку и набуханию тканей. [1]

Микседемная кома — это заболевание, которое возникает в основном у женщин в соотношении 4: 1 по сравнению с мужчинами. Обычно он поражает пожилых людей в возрасте старше 60 лет, и примерно 90% случаев возникают в зимние месяцы.Микседема кома является результатом давнего неидентифицированного или недолеченного гипотиреоза любой этиологии. Гормон щитовидной железы необходим всему организму и действует как регулирующий гормон, влияющий на многие системы органов. [2] В сердечных тканях микседема-кома проявляется снижением сократимости с последующим уменьшением ударного объема и общего сердечного выброса. Также обычно присутствуют брадикардия и гипотензия. Выпот в перикарде возникает из-за накопления мукополисахаридов в перикардиальном мешке, что приводит к ухудшению сердечной функции и застойной сердечной недостаточности из-за диастолической дисфункции.Также увеличивается проницаемость капилляров по всему телу, что приводит к усилению отека. Результаты электрокардиограммы могут включать брадикардию и низковольтные, неспецифические изменения формы волны ST с возможными перевернутыми зубцами T.

Неврологические ткани поражаются микседематозной комой, что приводит к патогномоничному изменению психического статуса в результате гипоксии и снижения мозгового кровотока, вторичного по отношению к сердечной дисфункции, как указано выше. Кроме того, гипотиреоз приводит к снижению поглощения и утилизации глюкозы в неврологической ткани, что ухудшает когнитивные функции.

Легочная система обычно проявляет этот болезненный процесс через гиповентиляцию, вторичную по отношению к центральной нервной системе (ЦНС), угнетение дыхательного влечения с притуплением реакции на гипоксию и гиперкапнию. Кроме того, метаболическая дисфункция в дыхательных мышцах приводит к респираторной усталости и отказу, макроглоссия из-за отека языка, вызванного мукополисахаридами, приводит к механической обструкции дыхательных путей, а синдром гиповентиляции ожирения с пониженным дыхательным движением, поскольку большинство пациентов с гипотиреозом страдают ожирением.

Почечные проявления включают снижение скорости клубочковой фильтрации из-за снижения сердечного выброса и повышение системного сосудистого сопротивления в сочетании с острым рабдомиолизом, что приводит к острому повреждению почек. В случае с нашим пациентом, описанным выше, у которого уже есть статус почечной недостаточности после нефрэктомии, это еще больше ухудшается. Конечным результатом является ухудшение состояния перегрузки жидкостью, что усугубляет сердечную дисфункцию и отек. [3]

Желудочно-кишечный тракт характеризуется отеком, вызванным мукополисахаридами, что также приводит к нарушению всасывания питательных веществ, кишечной непроходимости и снижению перистальтики.Асцит является обычным явлением из-за повышенной проницаемости капилляров в кишечнике в сочетании с сопутствующей застойной сердечной недостаточностью и застойной печеночной недостаточностью. Коагулопатии часто возникают в результате этой печеночной дисфункции.

Оценка: Диагноз микседемной комы, как и всех других заболеваний, в значительной степени зависит от истории болезни и медицинского осмотра. Прошлый медицинский анамнез, включая гипотиреоз, очень важен при выявлении снижения психического статуса или комы.При отсутствии выявленного гипотиреоза микседемная кома является диагнозом исключения, когда все другие источники комы исключены. При подозрении на микседемную кому требуется оценка тиреотропного гормона (ТТГ), свободного тироксина (Т4) и кортизола в сыворотке крови. Т4 будет крайне низким. ТТГ варьируется в зависимости от этиологии гипотиреоза, при этом высокий уровень ТТГ указывает на первичный гипотиреоз, а низкий или нормальный ТТГ указывает на вторичную этиологию. Низкий уровень кортизола может указывать на надпочечниковую недостаточность из-за гипотиреоза.[4]

Прогноз: Микседематозная кома требует неотложной медицинской помощи. При правильной и быстрой диагностике и начале терапии уровень смертности все еще составляет от 25% до 50%. Наиболее частая причина смерти — дыхательная недостаточность. Факторы, предполагающие более неблагоприятный прогноз, включают пожилой возраст, стойкую гипотермию, брадикардию, низкий балл по шкале комы Глазго или полиорганные нарушения, на которые указывает высокий балл APACHE (оценка острой физиологии и хронического здоровья) II. По этим причинам помещение в отделение интенсивной терапии с низким порогом интубации и искусственной вентиляции легких может улучшить исходы смертности.[3] [5]

Жемчуг мудрости

• Не каждый случай одышки является ХОБЛ или застойной сердечной недостаточностью (ЗСН). Хотя это и менее вероятно, наличие гипотиреоза в анамнезе должно вызывать подозрение на микседемную кому у пациента с любыми когнитивными изменениями.

• Микседема — серьезная имитирующая болезнь, поражающая все системы органов. Его легко принять за застойную сердечную недостаточность, обострение ХОБЛ, пневмонию, почечную недостаточность или неврологический инсульт.

• Первые шаги терапии включают агрессивное лечение дыхательных путей, заместительную терапию тироидными гормонами, терапию глюкокортикоидами и поддерживающие меры.

• Эти пациенты должны находиться под наблюдением в условиях интенсивной терапии с непрерывной телеметрией. [6]

Улучшение результатов медицинской бригады

Этот случай демонстрирует, как все члены межпрофессиональной медицинской бригады должны участвовать в постановке правильного диагноза, особенно в более сложных случаях, таких как этот.Клиницисты, специалисты, медсестры, фармацевты, лаборанты — все несут ответственность за выполнение обязанностей, относящихся к их конкретной дисциплине, и за обмен любыми выводами со всеми членами команды. Неправильный диагноз почти неизбежно приведет к неправильному лечению, поэтому скоординированная деятельность, открытое общение и возможность высказывать опасения — все это часть динамики, которая должна приводить к таким случаям, чтобы пациенты достигли наилучших возможных результатов.

Рисунок

Пример 60-летней женщины с одышкой.Предоставлено Сандипом Шармой, MD

Ссылки

1.

Wankanit S, Mahachoklertwattana P, Anantasit N, Katanyuwong P, Poomthavorn P. Кома микседемы у 2-летней девочки с нелеченным врожденным гипотиреозом. обзор. J Педиатр детского здоровья. 2019 июн; 55 (6): 707-710. [PubMed: 30548708]

2.

Яфит Д., Кармель-Нейдерман Н.Н., Леви Н., Абергель А., Нив А., Янко-Арзи Р., Зарецкий А., Венжер А., Флисс Д. М., Горовиц Г. Послеоперационная микседематозная кома у пациентов перенесла серьезную операцию: серия случаев.Auris Nasus Larynx. 2019 август; 46 (4): 605-608. [PubMed: 30454972]

3.

Heksch RA, Henry RK. Микседема кома, вызванная тиреоидитом Хашимото: редкое, но реальное проявление неспособности развиваться в младенчестве. Horm Res Paediatr. 2018; 90 (5): 332-336. [PubMed: 29730659]

4.

Хаватмех А., Таваби М., Абуаркуб А., Шамун Ф. Микседема-кома, вызванная амиодароном: два отчета о клинических случаях и обзор литературы. Сердце легкое. 2018 июль — август; 47 (4): 429-431. [PubMed: 29793782]

5.

Тран М., Винсент Л., Хо Г., Келли К., Буве М., Мейер А. Критическое рассмотрение микседемной комы в послеоперационном периоде: отчет о болезни. A A Pract. 2019 15 февраля; 12 (4): 119-121. [PubMed: 30169383]

6.

Munir A. Myxedema Coma. Дж. Аюб Мед Колл Абботтабад. 2018 январь-март; 30 (1): 119-120. [PubMed: 29504346]

5 Функции дыхательной системы

Путем дыхания, вдоха и выдоха дыхательная система способствует обмену газов между воздухом и кровью, а также между кровью и клетками тела. Дыхательная система также помогает нам обонять и издавать звуки. Ниже приведены пять основных функций дыхательной системы.

1. Вдох и выдох — это легочная вентиляция — это дыхание

Дыхательная система помогает при дыхании, также называемом легочной вентиляцией. При легочной вентиляции воздух вдыхается через носовую и ротовую полости (нос и рот). Он перемещается через глотку, гортань и трахею в легкие. Затем воздух выдыхается и возвращается по тому же пути.Изменения объема и давления воздуха в легких запускают легочную вентиляцию. Во время нормального вдоха диафрагма и внешние межреберные мышцы сокращаются, а грудная клетка поднимается. По мере увеличения объема легких давление воздуха падает, и воздух врывается внутрь. Во время нормального выдоха мышцы расслабляются. Легкие становятся меньше, давление воздуха повышается, и воздух удаляется.

2. Внешнее дыхание обменивает газы между легкими и кровотоком

Внутри легких кислород обменивается на углекислый газ в результате процесса, называемого внешним дыханием. Этот респираторный процесс происходит через сотни миллионов микроскопических мешочков, называемых альвеол . Кислород из вдыхаемого воздуха диффундирует из альвеол в окружающие их легочные капилляры. Он связывается с молекулами гемоглобина в красных кровяных тельцах и перекачивается через кровоток. Между тем, углекислый газ из дезоксигенированной крови диффундирует из капилляров в альвеолы ​​и выводится через выдох.

3. Внутреннее дыхание обменивает газы между кровотоком и тканями тела

Кровоток доставляет кислород к клеткам и удаляет углекислый газ через внутреннее дыхание, еще одну ключевую функцию дыхательной системы.В этом респираторном процессе красные кровяные тельца переносят кислород, поглощенный из легких, по всему телу через сосудистую сеть. Когда насыщенная кислородом кровь достигает узких капилляров, красные кровяные тельца выделяют кислород. Он проникает через стенки капилляров в ткани тела. Между тем углекислый газ диффундирует из тканей в красные кровяные тельца и плазму. Деоксигенированная кровь переносит углекислый газ обратно в легкие для высвобождения.

открытых учебников | Сиявула

Математика

Наука

• • Читать онлайн

  • Учебники

    • Английский

      • Марка 7А

      • марка 7Б

      • 7 класс (A и B вместе)

    • Африкаанс

      • Граад 7А

      • Граад 7Б

      • Граад 7 (A en B saam)

  • Пособия для учителя

• • Читать онлайн

  • Учебники

    • Английский

      • марка 8А

      • марка 8Б

      • 8 класс (A и B вместе)

    • Африкаанс

      • Граад 8А

      • Граад 8Б

      • Граад 8 (A en B saam)

  • Пособия для учителя

• • Читать онлайн

  • Учебники

    • Английский

      • марка 9А

      • Марка 9Б

      • 9 класс (A и B вместе)

    • Африкаанс

      • Граад 9А

      • Граад 9Б

      • Граад 9 (A en B saam)

  • Пособия для учителя

• • Читать онлайн

  • Учебники

    • Английский

      • Марка 4А

      • Марка 4Б

      • Класс 4 (A и B вместе)

    • Африкаанс

      • Граад 4А

      • Граад 4Б

      • Граад 4 (A en B saam)

  • Пособия для учителя

• • Читать онлайн

  • Учебники

    • Английский

      • Марка 5А

      • Марка 5Б

      • Оценка 5 (комбинированные A и B)

    • Африкаанс

      • Граад 5А

      • Граад 5Б

      • Граад 5 (A en B saam)

  • Пособия для учителя

• • Читать онлайн

  • Учебники

    • Английский

      • Марка 6А

      • Марка 6Б

      • 6 класс (A и B вместе)

    • Африкаанс

      • Граад 6А

      • Граад 6Б

      • Граад 6 (A en B saam)

  • Пособия для учителя

Наша книга лицензионная

Эти книги не просто бесплатные, они также имеют открытую лицензию! Один и тот же контент, но разные версии (брендированные или нет) имеют разные лицензии, как объяснено:

CC-BY-ND (фирменные версии)

Вам разрешается и поощряется свободное копирование этих версий. Вы можете делать ксерокопии, распечатывать и распространять их сколь угодно часто. Вы можете скачать их на свой мобильный телефон, iPad, ПК или флешку. Вы можете записать их на компакт-диск, отправить по электронной почте или загрузить на свой веб-сайт. Единственное ограничение заключается в том, что вы не можете адаптировать или изменять эти версии учебников, их содержание или обложки, поскольку они содержат соответствующие бренды Siyavula, спонсорские логотипы и одобрены Департаментом базового образования. Для получения дополнительной информации посетите Creative Commons Attribution-NoDerivs 3.0 Непортированный.

Узнайте больше о спонсорстве и партнерстве с другими, которые сделали возможным выпуск каждого из открытых учебников.

CC-BY (версии без марочного знака)

Эти небрендированные версии одного и того же контента доступны для вас, чтобы вы могли делиться ими, адаптировать, трансформировать, модифицировать или дополнять их любым способом, с единственным требованием — дать соответствующую оценку Siyavula. Для получения дополнительной информации посетите Creative Commons Attribution 3.0 Unported.

11.3 Системы кровообращения и дыхания — Концепции биологии — 1-е канадское издание

К концу этого раздела вы сможете:

• Опишите прохождение воздуха из окружающей среды в легкие
• Объясните, как легкие защищены от твердых частиц
• Опишите функцию кровеносной системы
• Опишите сердечный цикл
• Объясните, как кровь течет по телу

Животные — сложные многоклеточные организмы, которым необходим механизм для транспортировки питательных веществ по телу и удаления отходов.Система кровообращения человека имеет сложную сеть кровеносных сосудов, которые достигают всех частей тела. Эта обширная сеть снабжает клетки, ткани и органы кислородом и питательными веществами, а также удаляет углекислый газ и отходы.

Средой для переноса газов и других молекул является кровь, которая постоянно циркулирует по системе. Разница в давлении внутри системы вызывает движение крови и создается за счет работы сердца.

Газообмен между тканями и кровью — важная функция системы кровообращения.У людей, других млекопитающих и птиц кровь поглощает кислород и выделяет углекислый газ в легких. Таким образом, кровеносная и респираторная системы, функции которых заключаются в получении кислорода и выбросе углекислого газа, работают в тандеме.

Сделайте вдох и задержите дыхание. Подождите несколько секунд, а затем дайте ему выйти. Люди, когда они не напрягаются, дышат в среднем примерно 15 раз в минуту. Это соответствует примерно 900 вдохам в час или 21 600 вдохам в день. С каждым вдохом воздух наполняет легкие, а с каждым выдохом он устремляется обратно.Этот воздух делает больше, чем просто надувает и сдувает легкие в грудной полости. Воздух содержит кислород, который проходит через легочную ткань, попадает в кровоток и попадает в органы и ткани. Там кислород обменивается на углекислый газ, который является клеточным отходом. Углекислый газ выходит из клеток, попадает в кровоток, возвращается в легкие и выходит из организма во время выдоха.

Дыхание бывает как произвольным, так и непроизвольным. Частота вдохов и выдохов воздуха регулируется дыхательным центром мозга в ответ на сигналы о содержании углекислого газа в крови.Однако можно отключить это автоматическое регулирование для таких действий, как говорение, пение и плавание под водой.

Во время вдоха диафрагма опускается, создавая отрицательное давление вокруг легких, и они начинают раздуваться, втягивая воздух извне. Воздух поступает в тело через носовую полость, расположенную внутри носа (рис. 11.9). По мере того, как воздух проходит через носовую полость, он нагревается до температуры тела и увлажняется влагой со слизистых оболочек.Эти процессы помогают уравновесить воздух в соответствии с условиями тела, уменьшая любой ущерб, который может причинить холодный сухой воздух. Плавающие в воздухе твердые частицы удаляются из носовых ходов с помощью волос, слизи и ресничек. Образцы воздуха также отбираются химически через обоняние.

Из носовой полости воздух проходит через глотку (горло) и гортань (голосовой ящик), попадая в трахею (рис. 11.9). Основная функция трахеи — направлять вдыхаемый воздух в легкие, а выдыхаемый — обратно из тела.Трахея человека представляет собой цилиндр длиной около 25–30 см (9,8–11,8 дюйма), который находится перед пищеводом и простирается от глотки в грудную полость к легким. Он состоит из неполных колец хряща и гладкой мускулатуры. Хрящ обеспечивает силу и поддержку трахеи, чтобы проход оставался открытым. Трахея выстлана клетками, которые имеют реснички и выделяют слизь. Слизь улавливает вдыхаемые частицы, а реснички перемещают частицы к глотке.

Конец трахеи разделяется на два бронха, которые входят в правое и левое легкое.Воздух попадает в легкие через главные бронхи. Главный бронх разделяется, образуя бронхи все меньшего и меньшего диаметра, пока проходы не станут менее 1 мм (0,03 дюйма) в диаметре, когда их называют бронхиолами, поскольку они разделяются и распространяются по легкому. Как и трахея, бронхи и бронхиолы состоят из хряща и гладких мышц. Бронхи иннервируются нервами как парасимпатической, так и симпатической нервной системы, которые контролируют сокращение мышц (парасимпатическая) или расслабление (симпатическая) в бронхах и бронхиолах, в зависимости от сигналов нервной системы.Последние бронхиолы — это респираторные бронхиолы. К концу каждой респираторной бронхиолы прикрепляются альвеолярные протоки. В конце каждого протока находятся альвеолярные мешочки, каждый из которых содержит от 20 до 30 альвеол. Газообмен происходит только в альвеолах. Альвеолы ​​тонкостенные и выглядят как крошечные пузырьки внутри мешочков. Альвеолы ​​находятся в непосредственном контакте с капиллярами кровеносной системы. Такой тесный контакт обеспечивает диффузию кислорода из альвеол в кровь. Кроме того, углекислый газ будет диффундировать из крови в альвеолы ​​для выдоха.Анатомическое расположение капилляров и альвеол подчеркивает структурную и функциональную взаимосвязь дыхательной и кровеносной систем. Оценки площади поверхности альвеол в легких колеблются в пределах 100 м ² . Эта большая территория составляет примерно половину теннисного корта. Эта большая площадь поверхности в сочетании с тонкостенным характером альвеолярных клеток позволяет газам легко диффундировать по клеткам.

Основная функция дыхательной системы — доставлять кислород к клеткам тканей тела и удалять углекислый газ, продукт жизнедеятельности клеток. Основными структурами дыхательной системы человека являются носовая полость, трахея и легкие.

Все аэробные организмы нуждаются в кислороде для выполнения своих метаболических функций. На древе эволюции разные организмы изобрели разные способы получения кислорода из окружающей атмосферы.Среда, в которой живет животное, во многом определяет то, как оно дышит. Сложность дыхательной системы коррелирует с размерами организма. По мере увеличения размера животного расстояния диффузии увеличиваются, а отношение площади поверхности к объему уменьшается. У одноклеточных организмов диффузии через клеточную мембрану достаточно для снабжения клетки кислородом (рис. 11.10). Диффузия — это медленный пассивный транспортный процесс. Для того чтобы диффузия была возможным средством обеспечения клетки кислородом, скорость поглощения кислорода должна соответствовать скорости диффузии через мембрану.Другими словами, если бы ячейка была очень большой или толстой, диффузия не могла бы достаточно быстро доставить кислород внутрь ячейки. Следовательно, зависимость от диффузии как средства получения кислорода и удаления углекислого газа остается возможной только для небольших организмов или организмов с сильно уплощенным телом, таких как многие плоские черви (Platyhelminthes). Более крупные организмы должны были развить специализированные респираторные ткани, такие как жабры, легкие и дыхательные пути, сопровождаемые сложной системой кровообращения, чтобы транспортировать кислород по всему телу.

Для небольших многоклеточных организмов диффузии через внешнюю мембрану достаточно для удовлетворения их потребности в кислороде. Газообмен путем прямой диффузии через поверхностные мембраны эффективен для организмов диаметром менее 1 мм. У простых организмов, таких как книдарии и плоские черви, каждая клетка тела находится рядом с внешней средой.Их клетки остаются влажными, а газы быстро диффундируют за счет прямой диффузии. Плоские черви — это маленькие, буквально плоские черви, которые «дышат» путем диффузии через внешнюю мембрану (рис. 11.11). Плоская форма этих организмов увеличивает площадь поверхности для диффузии, гарантируя, что каждая клетка в теле находится близко к поверхности внешней мембраны и имеет доступ к кислороду. Если бы плоский червь имел цилиндрическое тело, то клетки в центре не могли бы получать кислород.

Дождевые черви и земноводные используют свою кожу (покровы) как орган дыхания. Густая сеть капилляров находится чуть ниже кожи и способствует газообмену между внешней средой и кровеносной системой. Поверхность дыхательных путей должна быть влажной, чтобы газы растворялись и распространялись через клеточные мембраны.

Организмам, живущим в воде, необходим кислород из воды. Кислород растворяется в воде, но в меньшей концентрации, чем в атмосфере.В атмосфере около 21 процента кислорода. В воде концентрация кислорода намного меньше. У рыб и многих других водных организмов появились жабры, которые поглощают растворенный кислород из воды (рис. 11.12). Жабры — это тонкие тканевые нити, сильно разветвленные и складчатые. Когда вода проходит через жабры, растворенный в воде кислород быстро диффундирует через жабры в кровоток. Система кровообращения может переносить насыщенную кислородом кровь к другим частям тела.У животных, которые содержат целомическую жидкость вместо крови, кислород диффундирует через жаберные поверхности в целомическую жидкость. Жабры встречаются у моллюсков, кольчатых червей и ракообразных.

Складчатые поверхности жабр обеспечивают большую площадь поверхности, чтобы рыба получала достаточное количество кислорода. Диффузия — это процесс, при котором материал перемещается из областей с высокой концентрацией в области с низкой концентрацией до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие.В этом случае кровь с низкой концентрацией молекул кислорода циркулирует по жабрам. Концентрация молекул кислорода в воде выше, чем концентрация молекул кислорода в жабрах. В результате молекулы кислорода диффундируют из воды (высокая концентрация) в кровь (низкая концентрация), как показано на рисунке 11. 13. Точно так же молекулы углекислого газа в крови диффундируют из крови (высокая концентрация) в воду (низкая концентрация).

Дыхание насекомого не зависит от его кровеносной системы; следовательно, кровь не играет прямой роли в транспорте кислорода. У насекомых есть узкоспециализированная дыхательная система, называемая трахеальной системой, которая состоит из сети небольших трубок, по которым кислород проходит по всему телу. Трахеальная система — самая прямая и эффективная дыхательная система активных животных. Трубки в трахеальной системе сделаны из полимерного материала, называемого хитином.

Тела насекомых имеют отверстия, называемые дыхальцами, вдоль грудной клетки и брюшка. Эти отверстия соединяются с трубчатой ​​сетью, позволяя кислороду проходить в тело (рис. 11.14) и регулируя диффузию CO ₂ и водяного пара. Воздух входит и выходит из трахеи через дыхальца. Некоторые насекомые могут вентилировать трахею с помощью движений тела.

У млекопитающих вентиляция легких осуществляется путем вдыхания (дыхания).Во время вдоха воздух поступает в тело через носовую полость , расположенную внутри носа (рис. 11.15). По мере прохождения воздуха через носовую полость он нагревается до температуры тела и увлажняется. Дыхательные пути покрыты слизью, защищающей ткани от прямого контакта с воздухом. Слизь с высоким содержанием воды. Когда воздух проходит через эти поверхности слизистых оболочек, он впитывает воду. Эти процессы помогают уравновесить воздух в соответствии с условиями тела, уменьшая любой ущерб, который может причинить холодный сухой воздух.Твердые частицы, которые плавают в воздухе, удаляются через носовые ходы через слизь и реснички. Процессы нагревания, увлажнения и удаления частиц являются важными защитными механизмами, предотвращающими повреждение трахеи и легких. Таким образом, вдыхание служит нескольким целям в дополнение к доставке кислорода в дыхательную систему.

Какое из следующих утверждений о дыхательной системе млекопитающих неверно?

1. Когда мы вдыхаем, воздух проходит от глотки к трахее.
2. Бронхиолы разветвляются на бронхи.
3. Альвеолярные протоки соединяются с альвеолярными мешочками.
4. Газообмен между легкими и кровью происходит в альвеолах.

Из носовой полости воздух проходит через глотку (горло) и гортань (голосовой ящик), попадая в трахею (Рисунок 11.16). Основная функция трахеи — направлять вдыхаемый воздух в легкие, а выдыхаемый — обратно из тела. Трахея человека представляет собой цилиндр длиной от 10 до 12 см и диаметром 2 см, который находится перед пищеводом и простирается от гортани в грудную полость, где он разделяется на два основных бронха в средней части грудной клетки. Он состоит из неполных колец гиалинового хряща и гладкой мускулатуры (рис. 11.17). Трахея выстлана слизистыми бокаловидными клетками и мерцательным эпителием.Реснички продвигают инородные частицы, попавшие в слизь, к глотке. Хрящ обеспечивает силу и поддержку трахеи, чтобы проход оставался открытым. Гладкая мышца может сокращаться, уменьшая диаметр трахеи, в результате чего выдыхаемый воздух с огромной силой устремляется вверх из легких. Форсированный выдох помогает избавиться от слизи при кашле. Гладкие мышцы могут сокращаться или расслабляться в зависимости от стимулов внешней среды или нервной системы организма.

Легкие: бронхи и альвеолы ​​

Конец трахеи разветвляется (делится) на правое и левое легкие. Легкие не идентичны. Правое легкое больше и содержит три доли, тогда как левое легкое меньшего размера содержит две доли (рис. 11.17). Мышечная диафрагма , , облегчающая дыхание, находится ниже (внизу) легких и отмечает конец грудной полости.

В легких воздух попадает в все меньшие и меньшие проходы, или бронхов . Воздух поступает в легкие через два основных (главных) бронха (единственное число: бронх). Каждый бронх делится на вторичные бронхи, а затем на третичные бронхи, которые, в свою очередь, делятся, образуя все меньшие и меньшие диаметры бронхиол по мере того, как они разделяются и распространяются по легкому.Как и трахея, бронхи состоят из хрящей и гладких мышц. В бронхиолах хрящ заменяется эластичными волокнами. Бронхи иннервируются нервами как парасимпатической, так и симпатической нервной системы, которые контролируют сокращение мышц (парасимпатическая) или расслабление (симпатическая) в бронхах и бронхиолах, в зависимости от сигналов нервной системы. У человека бронхиолы диаметром менее 0,5 мм представляют собой респираторных бронхиол . У них нет хрящей, и поэтому они полагаются на вдыхаемый воздух, чтобы поддерживать их форму.По мере уменьшения диаметра проходов относительное количество гладких мышц увеличивается.

Концевые бронхиолы подразделяются на микроскопические ветви, называемые респираторными бронхиолами. Дыхательные бронхиолы подразделяются на несколько альвеолярных протоков. Многочисленные альвеолы ​​и альвеолярные мешки окружают альвеолярные протоки. Альвеолярные мешочки напоминают грозди винограда, привязанные к концам бронхиол (рис. 11.18). В ацинарной области альвеолярных протоков прикреплены к концу каждой бронхиолы.В конце каждого протока находится примерно 100 альвеолярных мешочков, по каждый, содержащий от 20 до 30 альвеол , которые имеют диаметр от 200 до 300 микрон. Газообмен происходит только в альвеолах. Альвеолы ​​состоят из тонкостенных паренхимных клеток, обычно толщиной в одну клетку, которые выглядят как крошечные пузырьки внутри мешочков. Альвеолы ​​находятся в непосредственном контакте с капиллярами (толщиной в одну клетку) кровеносной системы. Такой тесный контакт обеспечивает диффузию кислорода из альвеол в кровь и распределение по клеткам тела.Кроме того, углекислый газ, который вырабатывается клетками в качестве отходов жизнедеятельности, будет диффундировать из крови в альвеолы ​​для выдоха. Анатомическое расположение капилляров и альвеол подчеркивает структурную и функциональную взаимосвязь дыхательной и кровеносной систем. Поскольку в каждом альвеолярном мешочке так много альвеол (~ 300 миллионов на легкое) и так много мешочков в конце каждого альвеолярного протока, легкие имеют губчатую консистенцию. Эта организация производит очень большую площадь поверхности, доступную для газообмена.Площадь поверхности альвеол в легких составляет примерно 75 м ² . Эта большая площадь поверхности в сочетании с тонкостенной природой альвеолярных паренхиматозных клеток позволяет газам легко диффундировать по клеткам.

Концепция в действии

Посмотрите следующее видео, чтобы изучить дыхательную систему.

Воздух, которым дышат организмы, содержит твердых частиц , таких как пыль, грязь, вирусные частицы и бактерии, которые могут повредить легкие или вызвать аллергические иммунные реакции. Дыхательная система содержит несколько защитных механизмов, позволяющих избежать проблем или повреждения тканей.В носовой полости волосы и слизь задерживают мелкие частицы, вирусы, бактерии, пыль и грязь, чтобы предотвратить их попадание.

Если частицы действительно выходят за пределы носа или попадают через рот, бронхи и бронхиолы легких также содержат несколько защитных устройств. Легкие производят слизи — липкое вещество, состоящее из муцина , сложного гликопротеина, а также солей и воды, которые задерживают частицы. Бронхи и бронхиолы содержат реснички, небольшие волосовидные выступы, выстилающие стенки бронхов и бронхиол (Рисунок 11.19). Эти реснички бьются в унисон и перемещают слизь и частицы из бронхов и бронхиол обратно в горло, где они проглатываются и выводятся через пищевод.

У человека, например, смола и другие вещества в сигаретном дыме разрушают или парализуют реснички, затрудняя удаление частиц. Кроме того, курение заставляет легкие производить больше слизи, которую поврежденные реснички не могут перемещать. Это вызывает постоянный кашель, поскольку легкие пытаются избавиться от твердых частиц, и делает курильщиков более восприимчивыми к респираторным заболеваниям.

Резюме

Дыхательные системы животных предназначены для облегчения газообмена. У млекопитающих воздух в носовой полости нагревается и увлажняется. Затем воздух проходит по глотке через трахею в легкие. В легких воздух проходит через разветвляющиеся бронхи, достигая респираторных бронхиол, в которых находится первое место газообмена.Дыхательные бронхиолы открываются в альвеолярные протоки, альвеолярные мешочки и альвеолы. Поскольку в легком очень много альвеол и альвеолярных мешков, площадь поверхности для газообмена очень велика. Есть несколько защитных механизмов для предотвращения повреждений или заражения. К ним относятся волосы и слизь в носовой полости, которые задерживают пыль, грязь и другие твердые частицы, прежде чем они попадут в систему. В легких частицы улавливаются слоем слизи и транспортируются через реснички к пищеводному отверстию в верхней части трахеи для проглатывания.

Система кровообращения — это сеть сосудов — артерий, вен и капилляров — и насоса, сердца. У всех позвоночных организмов это замкнутая система, в которой кровь в значительной степени отделена от другого отделения внеклеточной жидкости организма, межклеточной жидкости, которая является жидкостью, омывающей клетки. Кровь циркулирует внутри кровеносных сосудов и циркулирует в одном направлении от сердца по одному из двух путей кровообращения, а затем снова возвращается к сердцу; это замкнутая кровеносная система.Открытые системы кровообращения встречаются у беспозвоночных животных, у которых циркулирующая жидкость непосредственно омывает внутренние органы, даже если ее можно перемещать с помощью качающегося сердца.

Сердце — это сложная мышца, состоящая из двух насосов: один, перекачивающий кровь через легочную циркуляцию в легкие, а другой, перекачивающий кровь через системный кровоток к остальным тканям тела (и самому сердцу).

Сердце асимметрично, левая сторона больше правой, что коррелирует с разными размерами легочного и системного контуров (Рисунок 11. 10). У людей сердце размером со сжатый кулак; он разделен на четыре камеры: два предсердия и два желудочка. Есть одно предсердие и один желудочек с правой стороны и одно предсердие и один желудочек с левой стороны. Правое предсердие получает дезоксигенированную кровь из системного кровообращения через основные вены: верхняя полая вена, отводящая кровь от головы и вен, идущих от рук, а также нижняя полая вена, отводящая кровь из вен. которые исходят из нижних органов и ног.Эта деоксигенированная кровь затем проходит в правый желудочек через трехстворчатый клапан, который предотвращает обратный ток крови. После наполнения правый желудочек сокращается, перекачивая кровь в легкие для реоксигенации. Левое предсердие получает богатую кислородом кровь из легких. Эта кровь проходит через двустворчатый клапан в левый желудочек, где кровь перекачивается в аорту. Аорта — это главная артерия тела, по которой насыщенная кислородом кровь поступает к органам и мышцам тела.Этот паттерн перекачивания называется двойной циркуляцией и встречается у всех млекопитающих. (Рисунок 11.20).

Основное назначение сердца — перекачивать кровь по телу; это происходит в повторяющейся последовательности, называемой сердечным циклом.Сердечный цикл — это поток крови через сердце, координируемый электрохимическими сигналами, которые заставляют сердечную мышцу сокращаться и расслабляться. В каждом сердечном цикле последовательность сокращений выталкивает кровь, прокачивая ее по телу; за этим следует фаза расслабления, когда сердце наполняется кровью. Эти две фазы называются систолой (сокращением) и диастолой (расслаблением) соответственно (рис. 11.21). Сигнал к сокращению начинается с внешней стороны правого предсердия.Электрохимический сигнал движется оттуда через предсердия, заставляя их сокращаться. Сокращение предсердий заставляет кровь через клапаны попадать в желудочки. Закрытие этих клапанов, вызванное сокращением желудочков, производит «смазанный» звук. К этому времени сигнал прошел по стенкам сердца через точку между правым предсердием и правым желудочком. Затем сигнал заставляет желудочки сокращаться. Желудочки сокращаются вместе, заставляя кровь поступать в аорту и легочные артерии.Закрытие клапанов этих артерий из-за того, что кровь втягивается обратно к сердцу во время расслабления желудочков, производит односложный «дублированный» звук.

Работа сердца — это функция клеток сердечной мышцы или кардиомиоцитов, составляющих сердечную мышцу. Кардиомиоциты — это особые мышечные клетки, которые имеют поперечно-полосатую форму, как скелетные мышцы, но качаются ритмично и непроизвольно, как гладкие мышцы; соседние клетки соединены вставочными дисками, обнаруженными только в сердечной мышце. Эти соединения позволяют электрическому сигналу проходить непосредственно к соседним мышечным клеткам.

Электрические импульсы в сердце создают электрические токи, которые проходят через тело, и их можно измерить на коже с помощью электродов.Эту информацию можно наблюдать в виде электрокардиограммы (ЭКГ), регистрирующей электрические импульсы сердечной мышцы.

Концепция в действии

Посетите следующий веб-сайт, чтобы увидеть в действии кардиостимулятор или систему электрокардиограммы.

Кровь из сердца разносится по телу сложной сетью кровеносных сосудов (рис. 11.22). Артерии забирают кровь от сердца. Основная артерия большого круга кровообращения — аорта; он разветвляется на крупные артерии, по которым кровь поступает к разным конечностям и органам. Аорта и артерии около сердца имеют тяжелые, но эластичные стенки, которые реагируют на перепады давления, вызванные биением сердца, и сглаживают их. Артерии, расположенные дальше от сердца, содержат больше мышечной ткани в стенках, которая может сжиматься, что влияет на скорость кровотока. Основные артерии расходятся на второстепенные артерии, а затем на более мелкие сосуды, называемые артериолами, чтобы глубже проникать в мышцы и органы тела.

Артериолы расходятся в капиллярные русла. Капиллярные русла содержат большое количество, от 10 до 100 капилляров, которые разветвляются между клетками тела.Капилляры — это трубки узкого диаметра, которые могут соответствовать одиночным эритроцитам и являются местами для обмена питательными веществами, отходами и кислородом с тканями на клеточном уровне. Жидкость также просачивается из крови в межклеточное пространство из капилляров. Капилляры снова сходятся в венулы, которые соединяются с второстепенными венами, которые, наконец, соединяются с основными венами. Вены — это кровеносные сосуды, по которым кровь с высоким содержанием углекислого газа возвращается к сердцу. Вены не такие толстостенные, как артерии, так как давление ниже, и у них есть клапаны по всей длине, которые предотвращают обратный ток крови от сердца.По основным венам кровь отводится от тех же органов и конечностей, что и по основным артериям.

Дыхательные системы животных предназначены для облегчения газообмена.У млекопитающих воздух в носовой полости нагревается и увлажняется. Затем воздух проходит через глотку и гортань через трахею в легкие. В легких воздух проходит через разветвляющиеся бронхи, достигая респираторных бронхиол. Дыхательные бронхиолы открываются в альвеолярные протоки, альвеолярные мешочки и альвеолы. Поскольку в легком очень много альвеол и альвеолярных мешков, площадь поверхности для газообмена очень велика.

Кровеносная система млекопитающих — это замкнутая система с двойной циркуляцией крови, проходящей через легкие и тело.Он состоит из сети сосудов, содержащих кровь, которая циркулирует из-за перепада давления, создаваемого сердцем.

Сердце содержит два насоса, которые перемещают кровь по легочному и системному кровообращению. Есть одно предсердие и один желудочек с правой стороны и одно предсердие и один желудочек с левой стороны. Прокачка сердца — это функция кардиомиоцитов, отличительных мышечных клеток, которые имеют поперечно-полосатую форму, как скелетные мышцы, но качают ритмично и непроизвольно, как гладкие мышцы.Сигнал на сокращение начинается в стенке правого предсердия. Электрохимический сигнал заставляет два предсердия сокращаться в унисон; затем сигнал заставляет желудочки сокращаться. Кровь из сердца разносится по телу сложной сетью кровеносных сосудов; артерии забирают кровь от сердца, а вены возвращают кровь к сердцу.

Глоссарий

альвеола: (множественное число: альвеолы) (также воздушные мешочки) конечная структура легочного прохода, где происходит газообмен

аорта: основная артерия, которая отводит кровь от сердца в системную кровеносную систему

артерия: кровеносный сосуд, отводящий кровь от сердца

атриум: (множественное число: предсердие) камера сердца, которая принимает кровь из вен

двустворчатый клапан: одностороннее отверстие между предсердием и желудочком в левой части сердца

бронхов: (единственное число: бронхи) более мелкие ветви хрящевой ткани, отходящие от трахеи; воздух направляется через бронхи в область, где происходит газообмен в альвеолах

бронхиола: дыхательный путь, идущий от главного бронха до альвеолярного мешка

капилляр: наименьший кровеносный сосуд, по которому проходят отдельные клетки крови и место диффузии кислорода и обмена питательными веществами

сердечный цикл: наполнение и опорожнение сердца кровью, вызванное электрическими сигналами, которые заставляют сердечные мышцы сокращаться и расслабляться

закрытая система кровообращения: система, в которой кровь отделена от межклеточной жидкости организма и содержится в кровеносных сосудах

диафрагма: скелетная мышца, расположенная под легкими, которая окружает легкие в грудной клетке

диастола: фаза расслабления сердечного цикла, когда сердце расслаблено и желудочки наполняются кровью

электрокардиограмма (ЭКГ): запись электрических импульсов сердечной мышцы

нижняя полая вена: главная вена тела, возвращающая кровь из нижних частей тела в правое предсердие

гортань: голосовой ящик, расположенный в горле

носовая полость: отверстие дыхательной системы во внешнюю среду

открытая система кровообращения: система кровообращения, в которой кровь смешивается с межклеточной жидкостью в полости тела и непосредственно омывает органы

глотка: глотка

главный бронх: (также главный бронх) область дыхательных путей в легком, которая прикрепляется к трахее и раздваивается, образуя бронхиолы

малое кровообращение: кровоток от сердца через легкие, где происходит оксигенация, а затем обратно к сердцу

верхняя полая вена: главная вена тела, по которой кровь из верхней части тела возвращается в правое предсердие

системный кровоток: кровоток от сердца к мозгу, печени, почкам, желудку и другим органам, конечностям и мышцам тела, а затем обратно к сердцу

систола: фаза сокращения сердечного цикла, когда желудочки перекачивают кровь в артерии

трахея: хрящевая трубка, по которой воздух транспортируется из горла в легкие

трехстворчатый клапан: одностороннее отверстие между предсердием и желудочком в правой части сердца

вена: кровеносный сосуд, по которому кровь возвращается к сердцу

желудочек: (сердца) большая камера сердца, которая перекачивает кровь в артерии