بررسی دقیق سیستم تنفسی و ریه‌ها؛ عملکرد، بیماری‌ها و درمان

[Paneldovom]

سلول‌های بدن برای زنده ماندن نیاز به اکسیژن دارند و سیستم تنفسی این اکسیژن را تأمین می‌کنند. در این مطلب به بررسی چگونگی تنفس و سایر عملکردهای سیستم تنفسی، بیماری‌های مرتبط و راه‌های تشخیص و درمان آن‌ها می‌پردازیم. 

سیستم تنفسی انسان مجموعه‌ای از اندام‌‌‌‌ها است که وظیفه دریافت اکسیژن و دفع ‌دی‌اکسید کربن را بر عهده دارند. اندام‌‌‌‌های اصلی سیستم تنفسی، ریه‌‌‌‌ها هستند که هنگام تنفس، تبادل گاز‌‌‌ها را انجام می‌دهند.

ریه‌‌‌‌ها با سیستم گردش خون کار می‌کنند تا خون غنی از اکسیژن را به تمام سلول‌‌‌های بدن منتقل کنند. سپس خون ‌دی‌اکسید کربن و سایر مواد زائد را از سراسر بدن جمع‌آوری و به ریه‌‌‌‌ها منتقل می‌کند؛ جایی که هنگام بازدم از بدن خارج می‌شوند.

بدن انسان برای ادامه زندگی به اکسیژن نیاز دارد. طبق گفته انستیتوی ملی اختلالات مغز و اعصاب و سکته مغزی، تنها پس از حدود پنج دقیقه بدون اکسیژن، سلول‌‌‌‌های مغزی به‌تدریج می‌میرند که می‌تواند منجر به آسیب‌‌‌های جدی مغزی و در نهایت مرگ شود.

هر انسان بالغ در هر یک دقیقه ۱۲ تا ۲۰ بار نفس می‌کشد

تنفس طبیعی براساس سن و سطح فعالیت هر فرد متفاوت است؛ اما شرایط مختلف از جمله بیماری‌‌‌ها و صدمات می‌تواند منجر به کاهش یا افزایش میزان تنفس خارج از محدوده طبیعی شود. در حالت طبیعی تعداد تنفس در افراد بزرگسال بین ۱۲ تا ۲۰ بار در دقیقه است و تعداد تنفس کمتر یا بیشتر از این، نشانه‌ای از مشکلاتی در سلامتی فرد به شمار می‌آید.

نرخ تنفس در نوزادان و کودکان برحسب سن آن‌‌‌ها می‌تواند متفاوت باشد که این میزان در نوزادان بین ۳۰ تا ۶۰ بار در دقیقه محاسبه شده است و با افزایش سن از نرخ تنفس طبیعی کاسته می‌شود.

سیستم تنفسی چیست

سیستم تنفسی بدن انسان شبکه‌ای از اندام‌‌‌ها و بافت‌‌‌ها است که به بدن ما کمک می‌کند نفس بکشیم. این سیستم به بدن این امکان را می‌دهد که اکسیژن هوا را جذب کند تا اعضای بدن بتوانند به فعالیت ادامه دهند.

سیستم تنفسی گاز‌‌های زائد مانند ‌دی‌اکسید کربن را از خون ما پاک می‌کند و شامل راه‌‌‌های هوایی، ریه‌‌‌ها و رگ‌های خونی است. ماهیچه‌‌‌هایی که انرژی حرکتی ریه‌‌‌ها را تأمین می‌کنند نیز بخشی از سیستم تنفسی به شمار می‌آیند. تمام این قسمت‌‌‌ها با هم کار می‌کنند تا اکسیژن را به بدن منتقل و گاز‌‌های زائد مانند ‌دی‌اکسید کربن را از بدن خارج کنند.

[img=620x0]https://cdn01.zoomit.ir/2020/12/respiratory-system.jpg[/img]

سیستم تنفسی از بینی شروع می‌شود، در حلق و حنجره ادامه می‌یابد و سپس به نای می‌رسد که در این ناحیه منشعب می‌شود و نایژه یا برونش‌ها را ایجاد می‌کند و در آخر به نایژک یا برونشیول‌‌ها در ریه‌ها می‌رسد.

این شاخه‌های تنفسی به ساختارهای خوشه‌مانندی موسوم به کیسه‌های هوایی یا آلوئول (Alveolus) ختم می‌شوند که از یک لایه سلول‌ سنگفرشی ساخته شده‌ و توسط شبکه‌ای از مویرگ‌‌ها احاطه شده‌اند. تبادل گاز در کیسه‌های هوایی اتفاق می‌افتد. تغییر در حجم و فشار در ریه‌‌ها، نیرو‌های محرک اصلی برای تنفس هستند.

ترکیبات هوایی که تنفس می‌کنیم

هوایی تنفسی دارای ترکیب زیر است:

[list]
[*]نیتروژن: ۷۸ درصد
[*]اکسیژن: ۲۱ درصد
[*]دی‌اکسید کربن:۰٫۰۳ تا ۰٫۰۴ درصد
[*]مقدار کمی  هیدروژن و گازهای نجیب
[/list]

[img=620x0]https://cdn01.zoomit.ir/2020/12/air-composition.jpg[/img]

بخش‌های اصلی سیستم تنفسی

بخش‌های اصلی سیستم تنفسی در انسان و بیشتر پستانداران به سه قسمت تقسیم ‌می‌شود. اولین بخش مجموعه‌ای از مجاری است که هوا را از بیرون به سمت ریه‌ها حمل می‌کنند. قسمت دوم شامل عضلات تنفسی مانند دیافراگم و عضلات بین دنده‌ای در قفسه سینه هستند. ریه‌ها قسمت سوم را تشکیل ‌می‌دهند.

براساس یک تقسیم‌بندی دیگر سیستم تنفسی دو بخش دارد:

[list]
[*]دستگاه تنفسی فوقانی که شامل بینی، دهان و ابتدای نای است (بخشی که هوا را به داخل می‌کشد و آن را خارج می‌کند).
[*]دستگاه تنفسی تحتانی که شامل نای، نایژه و نایژک و ریه‌ها است (عمل تنفس در این قسمت از سیستم انجام می‌شود). اندام‌های دستگاه تنفسی تحتانی در حفره قفسه سینه قرار دارند و توسط دنده، استخوان قفسه سینه (جناغ) و عضلات بین دنده‌ها و دیافراگم (که قسمت عضلانی بین قفسه سینه و حفره شکم را تشکیل ‌می‌دهد) از بخش فوقانی جدا و محافظت می‌شوند.
[/list]

[img=620x0]https://cdn01.zoomit.ir/2020/12/part-of-respiratory-system.jpg[/img]

در این بخش به معرفی و بررسی نقش هر یک از بخش‌های سیستم تنفسی و مسیری می‌پردازیم که هوا در بدن طی می‌کند تا با تبادل گازها، تنفس صورت گیرد.

حفره بینی و بینی

«بینی و حفره بینی» (Nose and Nasal Cavity) د‌هانه اصلی خارجی سیستم تنفسی را تشکیل می‌دهند و اولین قسمت از مجاری تنفسی بدن هستند که هوا از طریق آن‌ها به سمت ریه حرکت می‌کند.

بینی ساختاری در صورت است که از غضروف، استخوان، عضله و پوست ساخته شده و قسمت جلوی حفره بینی را پشتیبانی و محافظت می‌کند. حفره بینی یک فضای توخالی در داخل بینی و جمجمه را شامل می‌شود که با مو و غشای مخاط پوشیده شده است.

عملکرد حفره بینی گرم کردن، مرطوب‌سازی و فیلتر ‌کردن هوای ورودی به بدن قبل از رسیدن به ریه‌‌ها است. مو‌ و مخاط پوشاننده حفره بینی کمک می‌کند گرد و غبار، ارگانیسم‌های کوچک، گرده و سایر آلاینده‌‌های محیطی قبل از اینکه به بخش‌های داخلی سیستم تنفسی برسند به دام بیفتند. هوای خروجی از بدن از طریق بینی قبل از بازدم، رطوبت و گرما را به حفره بینی برمی‌گرداند.

د‌هان

د‌هان (Mouth) که در ساختار سیستم تنفسی به‌عنوان «حفره د‌هان» (Oral Cavity) شناخته می‌شود، د‌هانه خارجی ثانویه دستگاه تنفسی به شمار می‌آید. بیشتر تنفس طبیعی از طریق حفره بینی انجام می‌شود؛ اما می‌توان از حفره د‌هان برای تکمیل یا جایگزینی عملکرد‌های حفره بینی در صورت لزوم استفاده کرد.

ازآنجاکه مسیر ورود هوا از د‌هان به بدن کوتاهتر از مسیر ورود هوا از بینی است، د‌هان برخلاف بینی هوای ورودی به ریه‌‌ها را گرم و مرطوب نمی‌کند و همچنین فاقد مو‌ و مخاط چسبنده‌ای است که هوای عبوری را فیلتر ‌کند.

یک مزیت تنفس از طریق د‌هان این است که فاصله کمتر بین دهان تا ریه و قطر بیشتر مسیر ورودی دهان، باعث می‌شود هوای بیشتری به‌سرعت وارد بدن شود.

[img=620x0]https://cdn01.zoomit.ir/2020/12/mouth-breather.jpg[/img]

حلق

حلق (Pharynx) یا گلو، یک قیف عضلانی است که از انتهای خلفی حفره بینی تا انتهای فوقانی مری و حنجره گسترش می‌یابد. حلق یک مسیر مشترک برای عبور هوا و غذا به بدن است و به سه منطقه تقسیم می‌شود: 

[list]
[*] نازوفارنکس (Nasopharynx)
[*]د‌هانه حلق (Oropharynx)
[*]حنجره (Laryngopharynx) 
[/list]

نازوفارنکس ناحیه فوقانی حلق است که در پشت حفره بینی قرار دارد. هوای استنشاق‌شده از حفره بینی به نازوفارنکس منتقل می‌شود و از طریق د‌هانه حلق پایین می‌رود که در قسمت پشت حفره د‌هان واقع شده است.

هوای استنشاق‌شده از طریق حفره د‌هان وارد حفره حلق می‌شود، سپس به حنجره فرو می‌رود و در آنجا توسط اپی گلوت به د‌هانه حنجره هدایت می‌شود. اپی‌گلوت یک فلپ از غضروف الاستیک است که به‌عنوان سوئیچ بین نای و مری عمل می‌کند.

ازآنجاکه حلق برای بلعیدن غذا نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد، اپی گلوت با پوشاندن د‌هانه مری موجب ورود هوا به داخل نای می‌شود. در طی فرایند بلع، اپی‌گلوت برای اطمینان از ورود غذا به مری و جلوگیری از خفگی، برای پوشاندن نای حرکت می‌کند. 

آیا تا به حال فکر کرده‌اید چرا هنگام غذا خوردن و صحبت کردن هم‌زمان، سرفه می‌کنیم؟ صحبت کردن درحالی‌که می‌خوریم یا می‌بلعیم منجر به سرفه مداوم می‌شود. دلیل این واکنش وجود اپی‌گلوت است. در این حالت اپی‌گلوت مجبور می‌شود برای خروج هوا به بیرون باز شود؛ این عمل هنگام خوردن غذا موجب ورود غذا به لوله تنفس و باعث سرفه می‌شود.

[img=620x0]https://cdn01.zoomit.ir/2020/12/epigolttis-1.jpg[/img]

حنجر

حنجره که به آن جعبه صدا نیز می‌گویند، بخشی کوتاه از راه هوایی است که به نای متصل می‌شود. حنجره در قسمت جلویی ‌گردن واقع شده است؛ دقیقاً پایین‌تر از استخوان هیوئید و بالاتر از نای.

چندین ساختار غضروفی حنجره را تشکیل می‌دهند. اپی‌گلوت یکی از تکه‌‌های غضروف حنجره است و هنگام بلع به‌عنوان پوشش حنجره عمل می‌کند.

غضروف تیروئید پایین‌تر از اپی گلوت است که غالباً به‌عنوان سیب آدم شناخته می‌شود؛ زیرا در مردان بالغ معمولاً بزرگ و قابل مشاهده است. تیروئید انتهای قدامی‌ حنجره را باز نگه می‌دارد و از چین‌‌های صوتی محافظت می‌کند. پایین‌تر از غضروف تیروئید، غضروف کریکوئید حلقه‌ای-شکل است که حنجره را باز نگه می‌دارد و انتهای خلفی آن را پشتیبانی می‌کند.

علاوه بر غضروف، حنجره ساختار‌های خاصی دارد که به تار‌‌های صوتی معروف است و به بدن اجازه می‌دهد صدا‌ی گفتاری و آواز تولید کند. تار‌‌های صوتی چین‌‌های غشای مخاطی هستند که برای تولید انواع صدا مرتعش می‌شوند.

در صورت تغییر کشش و سرعت لرزش تار‌‌های صوتی، صدای تولیدشده توسط حنجره تغییر می‌کند؛ کاری که در آوازخوانی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

[img=620x0]https://cdn01.zoomit.ir/2020/12/laryngopharynx.jpg[/img]

نای

«نای» (Trachea) یا لوله تنفسی، لوله‌ای به طول ۱۲٫۵ سانتی‌متر است که از حلقه‌‌های غضروف هیالین C-شکل ساخته و با بافت پوششی ستونی مژه‌دار پوشانده شده است. نای حنجره را به نایژه‌‌ها متصل می‌کند و اجازه می‌دهد هوا از گلو به قفسه سینه منتقل شود.

حلقه‌‌های غضروف تشکیل‌دهنده نای، آن را همیشه برای ورود هوا باز نگه می‌دارند. وظیفه اصلی نای تهیه یک راه هوایی پاک برای ورود و خروج هوا به ریه‌‌ها است. علاوه بر این، بافت پوشاننده نای مخاطی تولید می‌کند که گردوغبار و سایر آلودگی‌‌ها را به دام می‌اندازد و از رسیدن آن‌ها به ریه‌‌ها جلوگیری می‌کند.

مژک‌های سطح سلول‌های پوششی نای این آلودگی‌ها را در غالب مخاط به طرف حلق حرکت می‌دهند؛ جایی که می‌تواند در دستگاه گوارش بلعیده و هضم شود.

نایژه و نایژک

در انتهای تحتانی نای، راه هوایی به شاخه‌‌های چپ و راست تقسیم می‌شود که به‌عنوان نایژه‌‌های اولیه (Bronchus) شناخته می‌شوند. نایژه‌‌های چپ و راست قبل از منشعب شدن به نایژه‌‌های ثانویه کوچک‌تر، به هر کدام از ریه‌ها وارد می‌شوند.

نایژه‌‌های ثانویه هوا را به لوب‌‌های ریه‌‌ها منتقل می‌کنند. این نایژه‌ها به نوبه خود به تعداد زیادی نایژه کوچک‌تر تقسیم می‌شوند که از آن‌ها، نایژک‌(Bronchiole) ساخته می‌شود و در سراسر ریه‌ها گسترش می‌یابد.

[img=620x0]https://cdn01.zoomit.ir/2020/12/bronchiole-and-bronchus.jpg[/img]

هر نایژه به شاخه‌‌های کوچک‌تر با قطر کمتر از یک میلی‌متر تقسیم می‌شود که به آن‌ها نایژک‌های انتهایی می‌گویند. سرانجام میلیون‌‌ها نایژک انتهایی ریز ،هوا را به کیسه‌های هوایی ریه هدایت می‌کنند. عملکرد اصلی نایژه‌‌ها و نایژک‌‌ها انتقال هوا از نای به داخل ریه‌‌ها است.

بافت عضلانی صاف در دیواره آن‌ها به تنظیم جریان هوا در ریه‌‌ها کمک می‌کند. هنگامی‌ که بدن به حجم بیشتری از هوا احتیاج دارد - مانند زمانی‌که ورزش می‌کنیم - عضله صاف شل می‌شود تا نایژه‌‌ها و نایژک‌‌ها را گشاد کند. راه هوایی متسع مقاومت کمتری در برابر جریان هوا ایجاد می‌کند و اجازه می‌دهد هوای بیشتری به داخل ریه‌‌ها وارد و از آن خارج شود. فیبر‌های عضلانی صاف در هنگام استراحت قادر به منقبض شدن هستند تا از ورود بیش از حد هوا جلوگیری کنند.

نایژه‌‌ها و نایژک‌‌ها از مخاط و مژک‌‌های بافت پوششی خود برای به دام انداختن و انتقال گردوغبار و سایر آلودگی‌‌ها از ریه‌‌ها استفاده می‌کنند.