CHƯƠNG 1 SINH LÝ HỆ HÔ HẤP

CHƯƠNG 1 - SINH LÝ HỆ HÔ HẤP

1.1 HỆ HÔ HẤP
Hệ hô hấp đóng vai trò cung cấp ôxy và loại bỏ các chất thải ra của tế
bào trong quá trình trao đổi chất. Hệ hô hấp bao gồm các tổ chức:
- Mũi và xoang mũi
- Họng (hầu)
- Thanh quản
- Khí quản
- Ngực
- Phế quản
- Phổi
- Phế nang
1.1.1 Mũi và xoang mũi (Nose and Nasal Cavity)
Chức năng của mũi là làm ấm, làm ẩm, và làm sạch không khí. Khi
không khí được hít vào qua mũi, nó được làm ấm và làm ẩm khi được tiếp
xúc với bề mặt các vách ngăn bởi tại đó có rất nhiều các mao mạch. Chức
năng làm ẩm được thực hiện do tuyến bài tiết. Mỗi ngày hệ bài tiết cung cấp
khoảng 1000ml nước vào không khí hít vào giúp không khí khi qua mũi hầu,
độ ẩm tương đối sẽ đạt khoảng 75 đến 85%. Việc làm sạch được thực hiện bởi
lớp màng nhầy, đồng thời không khí hít vào sẽ được lọc đảm bảo chỉ các phân
tử có kích thước nhỏ hơn 6 µ m mới được đưa tới phổi.
1.1.2 Hầu (Pharynx)
Hầu hay còn được gọi là họng, là một ống dài khoảng 5 inch kéo dài từ
nền sọ tới thực quản. Hầu được phân làm 3 phần: Hầu mũi, hầu miệng và hầu
thanh quản. Vị trí của hầu mũi là nằm phía sau mũi và mở rộng tới phía trên
vòm miệng. Hầu miệng nằm ở phía sau miệng và được xác định là vùng từ

3

cuống lưỡi tới vòm miệng, và hầu thanh quản nằm ở phía sau cuống lưỡi.
Chức năng của hầu là đường vận chuyển của cả thức ăn và không khí. Khi
thức ăn tới hầu, dây thanh quản co lại và nắp thanh quản sẽ che lấp khí quản
làm cho thức ăn không đi vào khí quản mà đi vào thực quản. Khi không khí đi
tới hầu, dây thanh quản vẫn mở và do đó không khí đi vào đường khí.
1.1.3 Thanh quản (Larynx).
Thanh

quản

hay còn gọi là hộp
cộng hưởng, là phần
nối giữa hầu và khí
quản. Chức năng của
nó là để phát âm. Sự
phát âm được thực
hiện

bởi

sự

điều

chỉnh sức căng của
các dây thanh quản.
Khi không khí đi qua
thanh quản, âm thanh
sẽ được tạo ra tùy
thuộc vào độ căng

của dây thanh quản và độ mở của nó.
1.1.4 Khí quản (Trachea).
Khí quản là một ống hình trụ dài khoảng 4 ÷ 5 inch và có đường kính
khoảng 0.6 ÷ 1 inch, bao gồm từ 16 đến 20 vòng sụn hình chữ C. Chức năng
của khí quản là dẫn không khí sau khi qua thanh quản tới phổi và khí từ phổi
để đưa ra ngoài.
1.1.5 Phế quản (Bronchi).

4


Phần cuối của khí quản được phân thành hai phế quản gốc.Về cấu tạo,
phế quản gốc có cấu tao giống với khí quản. Phế quản gốc phải được phân
thành ba phế quản thùy đi vào ba thùy phổi ở phổi phải và phế quản gốc trái
phân thành hai phế quản thùy đi vào hai thùy phổi ở phổi trái. Sau đó nó tiếp
tục được phân chia nhỏ tạo thành các phế quản thùy, phế quản phân thùy và
tiểu thùy.
1.1.6 Khoang ngực (Thoracic Cavity)
Khoang ngực được ngăn cách với khoang bụng bởi cơ hoành. Vùng
trung tâm của khoang ngực có chứa tim, quai động mạch chủ, thực quản, khí
quản, dây thần kinh phế vị. Nó có dạng hình chữ nhật và được gọi là trung
thất. Ở mỗi bên của trung thất là khoang màng phổi trong có chứa phổi. Phổi
được bao bọc bởi hai màng phổi, giữa hai màng mày có một lượng dịch nhỏ
để đảm bảo hạn chế tối đa ảnh hưởng của ma sát trong quá trình hô hấp.
1.1.7 Phổi.

5


Phổi có dạng hình

nón, mềm, đàn hồi,
xốp như bọt biển. Màu
sắc của phổi thì tùy
theo tuổi, bình thường
phổi thai nhi có màu
đỏ nâu, phổi trẻ em có
màu hồng, của người
lớn có màu xanh xám.
Càng nhiều tuổi, phổi
càng có nhiều chấm
đen do sắc tố đọng lại,
làm cho phổi xám lại
và ranh giới của các
tiểu thùy phổi hình đa
giác hiện lên rõ rệt
hơn.
Có hai phổi, phổi trái
và phổi phải. Phổi phải
được phân thành ba thùy, phổi trái phân thành hai thùy. Đơn vị chức năng của
phổi là phế nang, tại đây diễn ra quá trình trao đổi khí cho cơ thể. Diện tích bề
mặt trao đổi khí của phổi rất lớn, bình thường ở người lớn có thể lên đến
80m2. Quá trình sống bình thường của con người yêu cầu khoảng 1m 2 cho
mỗi kilogram trọng lượng cơ thể.
1.1.8 Phế nang.
Các đường dẫn khí khi đi vào trong phổi liên tục phân chia thành các
ống dẫn khí nhỏ hơn, tận cùng là các ống phế nang. Ống phế nang phình ra ở
đầu tạo thành các túi. Túi và thành ống phế nang gồm có các hốc trông giống

6

như tổ ong gọi là phế nang. Hai phổi có khoảng 800.000 chùm phế nang và
300 đến 500 triệu phế nang.
1.2 SINH LÝ PHỔI.
Quá trình hô hấp có thể được phân thành bốn hoạt động chính:
1) Quá trình lưu thông khí: Đó là quá trình vận chuyển khí từ bên ngoài
vào phổi và từ phổi ra ngoài.
2) Quá trình vận chuyển O2 và CO2 trong máu.
3) Quá trình khuếch tán O2 từ máu vào tế bào và CO2 từ tế bào vào
máu.
4) Hoạt động điều chỉnh quá trình hô hấp.
Hoạt động hô hấp là quá trình đưa không khí vào đường khí và phổi
(quá trình hít vào) và đẩy khí từ phổi ra ngoài (quá trình thở ra). Đây là một
quá trình cơ học mà nhờ đó hoạt động trao đổi khí được thực hiện.
1.2.1 Lưu thông khí phổi.
Cơ chế mở rộng và thu hẹp của phổi: Có hai phương pháp hô hấp.
Phương pháp thứ nhất là nhờ sự di chuyển lên, xuống của cơ hoành. Kiểu hô
hấp này thường được sử dụng trong quá trình thở bình thường. Trong quá
trình hít vào cơ hoành co lại, kéo mặt dưới của phổi xuống làm cho phổi nở
rộng ra và không khí sẽ được tràn vào trong phổi. Khi thở ra, cơ hoành được
giãn và nhờ tính đàn hồi đồng thời nhờ việc thành ngực và bụng ép vào làm
phổi được co lại và đẩy không khí ra ngoài. Trong kiểu thở này, quá trình thở
ra hoàn toàn là thụ động.

7


Phương pháp hô hấp thứ hai xuất hiện trong quá trình gắng thở. Sự thở
ra trong kiểu thở này là chủ động. Các cơ hít vào nâng và làm căng khung
sườn ra phía ngoài còn các cơ thở ra thì làm ngược lại.

Quá trình thở bình thường

Các cơ hít vào gồm có:
• Cơ ức đòn chũm: Cơ này thực hiện nâng xương ức lên phía trên.
•

Cơ gian sườn trước: Nâng các xương sườn.

• Cơ thang: Nâng hai xương sườn trên cùng.
• Cơ gian sườn ngoài: Kéo khung sườn ra phía ngoài.
Các cơ thở ra gồm có:

8


• Cơ thẳng bụng: Có chức năng kéo các xương sườn phía dưới đồng
thời ép các phủ tạng trong khoang bụng để đẩy cơ hoành lên.
• Cơ liên sườn trong: Có nhiệm vụ kéo các xương sườn xuống phía
dưới.
1.2.2 Áp suất phổi.
1) Áp suất phế nang: Trong quá trình hít vào, xương ngực mở rộng làm
tăng thể tích lồng ngực. Theo định luật Boyle, áp suất sẽ tỷ lệ nghịch với thể
tích. Do đó, có một sự suy giảm áp suất trong lồng ngực so với không khí bên
ngoài. Áp suất âm này sẽ kéo không khí từ bên ngoài qua đường thở vào phế
nang. Trong khi thở ra, lồng ngực được ép lại làm giảm thể tích và do đó làm
tăng áp suất trong các phế nang. Áp suất này sẽ đẩy khí từ phế nang ra ngoài.
2) Áp suất nội màng phổi: Phổi có một xu hướng co giãn tự nhiên giúp
co và tác động trở lại đối với lồng ngực. Có hai nguyên nhân giải thích cho
điều này. Thứ nhất là do sức căng bề mặt của chất dịch lót bên trong phế nang
gây ra xu hướng co lại. Nguyên nhân thứ hai là do trong phổi có rất nhiều các

sợi co giãn, nó sẽ bị kéo căng trong quá trình phổi nở ra và do đó sẽ xuất hiện
xu hướng co lại. Xu hướng này sẽ tạo ra một áp suất nội màng âm ổn định
khoảng -4mmHg. Áp suất này cũng đảm bảo trong quá trình hô hấp một phần
khí sẽ vẫn được lưu trong phổi và điều này giúp phổi không bị xẹp lại.
3) Chất hoạt tính bề mặt: Lipoprotein là một chất hoạt tính bề mặt.
Chúng được tạo ra bởi các tế bào bài tiết hoạt chất bề mặt đặc biệt trong biểu
mô của phế nang. Chức năng của chúng là làm giảm sức căng bề mặt của lớp
dịch lót phía trong phế nang. Nếu không có chất hoạt tính bề mặt này thì việc
nở rộng của phổi là rất khó khăn và thông thường yêu cầu phải có một áp suất
nội màng từ -20 đến -30 mmHg mới thắng được xu hướng co lại của phế
nang.
4) Sự đáp ứng: Sự đáp ứng biểu diễn khả năng nở rộng của phổi và lồng
ngực. Nó được biểu diễn thông qua lượng tăng thể tích của phổi khi áp suất

9


của phế nang tăng lên một đơn vị. Đối với nam giới ở tuổi trưởng thành thì sự
đáp ứng có giá trị khoảng 100mls/cmH2O. Sự đáp ứng có thể được tính theo
tỷ số giữa lượng thay đổi thể tích trên lượng thay đổi áp suất.
Sự đáp ứng = Lượng thay đổi thể tích ÷ Lượng thay đổi áp suất
Hay

C=Vt ÷ P

5) Trở kháng: Trở kháng chính là đại lượng làm cản trở chuyển động
trong quá trình hô hấp. Trở kháng thở chính là lực cần thiết để khởi tạo và
duy trì luồng khí trong đường khí trong quá trình diễn ra hô hấp. Trở kháng
được xác định bởi tỷ số giữa áp suất và lưu lượng.
Trở kháng = Áp suất / Lưu lượng

Hay

R=P/F

6) Dòng khí đều: Đó là dòng khí di chuyển một cách tuyến tính (đều)
trong đường khí và nhờ vậy giảm thiểu ma sát giữa thành ống và các phân tử
khí.
7) Dòng khí hỗn loạn: Khi đường kính của ống dẫn khí bị thu hẹp lại, vận
tốc của dòng khí tăng, gây ra sự hỗn loạn trong đường khí, làm tăng ma sát
giữa thành ống với các phân tử khí và do đó sẽ làm tăng trở kháng thở.
Theo định luật Poiseuille, trở kháng của dòng khí chạy trong ống sẽ tỷ
lệ thuận với tốc độ dòng khí và tỷ lệ nghịch với lũy thừa bậc bốn của bán kính
của ống. Nếu tốc độ của dòng khí giảm đi 50% thì trở kháng của dòng khí sẽ
tương ứng giảm 50% nhưng nếu bán kính của ống giảm đi một nửa thì giá trị
trở kháng sẽ tăng lên 16 lần. Do vậy, một sự thay đổi nhỏ kích thước ống
cũng sẽ làm trở kháng thay đổi một giá trị đáng kể.

10


8) Các thể tích và dung tích phổi: Ở người bình thường, thể tích khí
trong phổi phụ thuộc vào kích thước và tầm vóc của cơ thể. Ngoài ra, các thể
tích và dung tích phổi thay đổi theo tư thế của cơ thể. Hầu hết các thể tích và
dung tích đều giảm khi nằm và tăng khi ở trạng thái đứng.
9) Các thể tích phổi:
• Thể tích khí lưu thông VT: Là lượng khí hít vào thở ra bình thường.
Ở người bình thường VT=500mls
• Thể tích dự trữ hít vào IRV: Là lượng khí hít vào hết sức sau khi đã
hít vào bình thường. IRV có giá trị khoảng 3000mls.
• Thể tích khí dự trữ thở ra ERV: Là lượng khí thở ra hết sức sau khi

đã thở ra bình thường (ERV ≈ 1100mls).
• Thể tích khí cặn RV: Là lượng khí tồn đọng trong phổi không thể
thở ra được ( RV ≈ 1200mls).
10) Các dung tích phổi:
• Dung tích hít vào IC:

IC = IRV + TV

• Dung tích sống VC:

VC = IV + ERV

• Dung tích cặn chức năng FRC :
• Tổng dung tích phổi TLC:

FRC = ERV + RV

TLC = VC + RV

11


11) Thể tích chết
Trong quá trình hô hấp, một phần thể tích khí hít vào sẽ không tham gia
vào quá trình trao đổi khí, đó gọi là thể tích chết. Thể tích chết được phân
thành hai phần: Thể tích chết kết cấu và thể tích chết phế nang. Thể tích chết
kết cấu là thể tích của đường dẫn khí không tham gia vào quá trình trao đổi
khí bao gồm thể tích của đường dẫn khí tính đến khí quản. Thể tích chết phế
nang là thể tích được tạo bởi các phế nang không thực hiện được chức năng
hoặc các phế nang thực hiện chức năng cục bộ do không có hoặc có ít các

mao mạch máu xung quanh phế nang. Tổng thể tích chết kết cấu và thể tích
chết phế nang được gọi là thể tích chết sinh lý.
Trong quá trình hít vào, không khí được hít vào sẽ làm đầy đường khí
trước khi đi tới phế nang. Khi thở ra, thể tích chết phải được đẩy ra ngoài

12


trước khi không khí từ phế nang được đưa ra ngoài không khí. Do vậy, thể
tích khí được đưa vào phế nang sẽ bằng thể tích khí lưu thông trừ đi thể tích
chết.
12)Sự khuếch tán các khí.
Khi không khí tới phế nang, bước tiếp theo của quá trình hô hấp là quá
trình khuếch tán. Đó là sự trao đổi khí O 2 và CO2 giữa phế nang và mạch máu
trong cơ thể.
Sự khuếch tán có thể được định nghĩa đơn giản là sự trộn lẫn của các
phân tử các chất do các phân tử chuyển động hỗn loạn, tạo ra một hỗn hợp
đồng nhất. Có hai loại khuêch tán:
a.Sự khuếch tán xảy ra trong môi trường khí.

b.Sự khuếch tán xảy ra trong môi trường lỏng.
Sự khuếch tán xảy ra giữa phế nang và mao mạch thông qua màng hô
hấp. Màng hô hấp có độ dày trung bình khoảng 5 µ m và các nhân tố ảnh
hưởng đến tốc độ khuếch tán qua màng hô hấp gồm có:
• Độ dày của màng hô hấp.
• Diện tích bề mặt của màng.
• Hệ số khuếch tán của khí qua màng hô hấp.
• Độ chênh lệch áp suất giữa hai phía của màng.
1.2.3 Điều khiển hô hấp.
• Quá trình hô hấp được điều khiển bởi trung khu hô hấp trong hành não

tủy và cầu não dưới. Các tín hiệu thần kinh được truyền từ trung khu này tới
các cơ hô hấp. Một vùng rất nhạy với các chất hóa học cũng có mặt ở hành
não tủy để giám sát nồng độ CO2 và độ pH, cung cấp các tín hiệu phản hồi
cho trung khu hô hấp để điều khiển nhịp và độ sâu hô hấp.
• Điều khiển hóa học quá trình hô hấp: Có hai yếu tố quan trọng điều
khiển tốc độ và chiều sâu hô hấp đó là lượng CO 2 trong máu và độ pH của

13


dịch cở thể. Khi lượng CO2 trong máu cao hơn mức bình thường, trung khu
điều khiển hô hấp sẽ bị kích thích mạnh hơn làm tăng tốc độ và chiều sâu hô
hấp. Quá trình hô hấp sẽ được diễn ra nhanh và mạnh hơn giúp làm giảm
lượng CO2 trong máu. Ngược lại, khi lượng CO2 giảm, quá trình hô hấp cũng
sẽ được điều chỉnh để có tốc độ và độ sâu giảm, giúp đưa lượng CO 2 trong
máu về mức bình thường. Ngoài CO 2 thì độ pH của dịch cơ thể cũng ảnh
hưởng rất mạnh tới quá trình hô hấp. Bình thường, độ pH ở người lớn là 7.4.
Khi độ pH giảm, trung khu hô hấp sẽ bị kích thích và quá trình hô hấp sẽ diễn
ra mạnh hơn. Sự điều chỉnh quá trình hô hấp bởi độ pH là rất quan trọng bởi
nó giúp duy trì cân bằng acid-base trong cơ thể.

14