โครงสร้างของระบบหายใจ

โครงสร้างของระบบหายใจ

                               
     ที่มา : http://vet.kku.ac.th/physio/rs/image/structurers001.jpg

                รูจมูก (Nostrils หรือ Nares)
เป็นรูเปิดด้านนอกของทางเดินอากาศเข้าสู่โพรงจมูก ในม้ารูจมูกสามารถปรับขนาดได้ ในขณะที่ในสุกรจะแข็งไม่สามารถปรับขนาดได้ การที่รูจมูกสามารถขยายได้ในม้าเป็นข้อดีเนื่องจากทำให้ได้รับอากาศมากในเวลาที่ต้องออกกำลัง รูจมูกม้าสามารถปรับขยายได้มาก

                                              
                                                                                    จมูก
                                          ที่มา : http://vet.kku.ac.th/physio/ rs/image/structurers001.jpg
                     โพรงจมูก (Nasal cavities)
                    รูจมูกนำอากาศเข้ามาสู่โพรงจมูกซึ่งแยกเป็น 2 ข้างด้วย nasal septum และแยกจากช่องปากโดย soft และ hard palate ในโพรงจมูกจะมี nasal conchae (turbinate bones) แบ่งโพรงจมูกเป็นช่องๆ mucosa ของ nasal conchae มีเส้นเลือดมาเลี้ยงมากเพื่อคอยอุ่นอากาศและให้ความชื้นแก่อากาศที่หายใจเข้าก่อนผ่านไปสู่ทางเดินอากาศที่ลึกเข้าไปในร่างกาย ในขณะเดียวกันเลือดที่ผ่านเข้ามาอุ่นอากาศก็จะมีอุณหภูมิลดลงก่อนที่จะผ่านไปสู่สมอง ดังนั้นในทางกลับกันก็คืออากาศจะช่วยทำให้เลือดเย็นลง เลือดที่ไปเลี้ยงสมองจะมีอุณหภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิแกนกลางของร่างกายประมาณ 20- 30 ^oC ดังนั้นระบบการทำให้เลือดมีอุณหภูมิลดลงก่อนไปเลี้ยงสมองจะเป็นประโยชน์เพราะสมองเป็นอวัยวะที่ sensitive ต่อความร้อน นอกจากการอุ่นอากาศด้วยเส้นเลือดที่ผ่านมาเลี้ยง conchae แล้ว การหายใจด้วยปากก็เป็นกลไกตอบสนองอย่างหนึ่งที่ช่วยป้องกันในกรณีที่อากาศที่หายใจเข้าไปเย็นมาก โดยจะช่วยป้องกันไม่ให้เลือดที่ไปเลี้ยงสมองมีอุณหภูมิต่ำเกินไป โดยการลดปริมาณอากาศเย็นที่จะผ่านไปที่ conchae

                    หลอดคอ (Pharynx)
                    อยู่ต่อจากส่วนท้ายของ nasal cavities เป็นทางรวมก่อนที่จะแยกเป็นทางเดินอาหาร และทางเดินหายใจ สิ่งที่เปิดเข้าสู่บริเวณ pharynx ได้แก่ posterior nares 1 คู่, eustachian tube 1 คู่, ช่องปาก, glottis และ esophagus ทางออกจากหลอดคอเข้าสู่ทางเดินหายใจ คือ glottis และมีส่วนต่อด้วย larynx เป็นอวัยวะที่สร้างเสียง เกิดจากการควบคุมทางเดินอากาศ ซึ่งอากาศที่ผ่านเข้าจะทำให้มีการสั่นของเส้นเสียงใน larynx สำหรับในนกจะมี syrinx เป็นอวัยวะสร้างเสียง โดย syrinx จะอยู่ในตำแหน่งที่ trachea แยกออกเป็น bronchi
                  หลอดลม (trachea)
                หลอดลม (trachea) เป็นท่อทางเดินของอากาศจากจมูกเข้าสู่รูจมูก (nostril) แล้วผ่านไปยังช่องจมูก (nasal cavity) ผ่านไปที่คอหอย (pharynx) แล้วเข้าสู่หลอดลม จากนั้นก็จะเข้าสู่ขั้วปอด (bronchus) เข้าสู่ bronchiole เข้าสู่ alveolar duct เข้าสู่ air sac และเข้าสู่ถุงลม (alveolus) เป็นจุดสุดท้าย
                หลอดลมในส่วนต้นจะเป็นส่วนของกล่องเสียง (larynx) กล่องเสียงนี้จะประกอบด้วยกระดูกที่เป็นกระดูกอ่อน 3 ชนิดคือ arytenoid cartilage, thyroid cartilage (ลูกกระเดือก), cricoid cartilage ภายในของกล่องเสียงมีแผ่นเยื่อ (vocal cord) 2 คู่ ขึงอยู่ แผ่นเยื่อ vocal cord จะยืดหยุ่นได้ ซึ่งเป็นสิ่งที่ทำให้เกิดเสียงได้ตามต้องการจะเปล่ง เสียง
หลอดลมจะมีกระดูกอ่อนบางๆ มาเป็นฝาปิดเพื่อป้องกันสิ่งอื่นๆ นอกเหนือจากอากาศลงไปเรียกว่า epiglottis
หลอดลมส่วนที่ถัดจากกล่องเสียงลงไปอีกจะเป็นหลอดยาวไปเชื่อมกับปอด หลอดลมจะถ่างเป็นช่องว่างอยู่ตลอดเวลานอกจาก นี้วงกระดูกอ่อนเป็นโครงอยู่ภายใน (tracheal ring) วงกระดูกด้านหลังของหลอดลมที่แนบอยู่กับหลอดอาหารจะขาดออกจากกันเป็นรูปวงกลม          

   การแลกเปลี่ยนแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์และออกซิเจนที่ถุงลม โดยการแพร่ผ่านผนังบางๆ ของถุงลมและเส้นเลือดฝอย    ที่มา : http://vet.kku.ac.th/physio/rs/image/alveoli001.jpg   

  

                  ถุงลม (alveolus)                     ถุงลมปอด (Pulmonary alveoli)  เป็นตำแหน่งที่มีการแลกเปลี่ยน gas ระหว่างอากาศกับเลือด โดยมีเนื้อเยื่อ (alveolarcapillary membrane) ที่กั้นกลาง ประกอบด้วย alveolar epithelium และ capillary endothelium ที่ตำแหน่งนี้เลือดดำจาก pulmonary artery จะนำ CO₂ มาปล่อยเข้าถุงลม และรับ O₂ จากถุงลมเข้ามา ก่อนที่จะถูกส่งกลับไปสู่หัวใจทาง pulmonary vein

                                         ถุงลมเป็นส่วนที่ต่อมาจาก alveolar duct ที่ต่อมาจาก bronchiole alveolar duct ส่วนปลายจะพองออกเป็นกระเปาะเล็กเรียกว่า air sac ซึ่ง air sac จะประกอบด้วยถุงเล็กๆ จำนวนมาก เรียกว่า ถุงลม (alveolus) จะเป็นถุงที่มีผนังบางๆ และมี endothelium ซึ่งมีลักษณะบางแต่เหนียวมากเป็นส่วนบุอยู่ด้านใน ส่วนทางด้านนอกของถุงลมจะมีเส้นเลือดฝอยหุ้มอยู่เป็นจำนวนมาก ถุงลมมีอยู่ประมาณ 700 ล้านถุง ซึ่งถ้านำมาแผ่ออกเป็นแผ่นอาจได้พื้นที่ถึง 90 ตารางเมตร           
                    ปอด (Lung)
                เป็นโครงสร้างหลักของระบบหายใจ อยู่ในส่วนของช่องอก เมื่อช่องอกขยายปอดก็ขยายตาม เปิดโอกาสให้อากาศไหลเข้ามาสู่ปอด เมื่อช่องอกหดแฟบลงปอดก็ถูกบีบ ขับอากาศออกไปสู่ภายนอก ปอดสามารถเคลื่อนไหวได้โดยแทบจะไม่มีแรงเสียดทาน (friction-free movement) ภายในช่องอก ทั้งนี้เพราะมีเนื้อเยื่อหุ้มปอด (pleura) ซึ่งเป็น smooth serous membrane ที่ห่อหุ้มปอด แบ่งออกเป็นส่วนที่เชื่อมติดกับปอดเรียกว่า visceral pleura และส่วนที่เชื่อมติดกับผนังช่องอกเรียกว่า parietal pleura  

                                                                                

                                                                                   Elasticity of the lung and lung recoil
ปอดจะมีการหดตัวกลับคืนเสมอ เมื่อมีการขยายของถุงลมปอด ทั้งนี้เนื่องจาก            1. elastic fiber ของเนื้อเยื่อปอด             2. surface tension ของถุงลมปอดเนื่องจากผนังด้านในของถุงลมปอดมีสารเรียกว่า surfactant เคลือบอยู่ ทำให้ภายในถุงลมมีแรงตึงผิว และแรงนี้จะคอยดึงให้ alveoli กลับคืนสู่สภาพที่แฟบที่สุด
                         ปอดของมนุษย์จะมีความจุหรือบรรจุอากาศได้ประมาณ 4-5 ลิตร อยู่ในช่องอก โดยช่องอกจะถูกแบ่งออกจากช่องท้องด้วยส่วนของกระบังลม (diaphragm) อยู่ในตำแหน่งซ้ายขวาของหัวใจ อยู่ในช่องว่างของตัวเองที่เรียกว่า ช่องปอด (pleural cavity)
ปอดอยู่ภายในส่วนที่ซี่โครงล้อมรอบไว้และจะติดอยู่กับโคนของขั้วปอด (bronchus) ซึ่งเป็นส่วนปลายสุดของหลอดลมที่แยกออกเป็น 2 หลอดด้านซ้ายและด้านขวา ขั้วปอดจะเหมือนกับหลอดลมทุกประการ แต่จากการแยกเป็นสองหลอดจึงทำให้มีขนาดเล็กลง มีความแข็งแรงน้อยกว่าหลอดลม ขั้วปอดของสัตว์บางอย่าง เช่น วัว ควาย หมู วาฬ จะมีขั้วปอด 3 ขั้ว งูมีขั้วปอด เพียงอันเดียว จากขั้วปอดจะแตกออกไปเป็นหลอดเล็กกระจายไป เรียกว่า bronchiole ไปเชื่อมต่อกับถุงลม นำอากาศเข้าและออกจากถุงลม

        

 ทางเดินของอากาศในระบบหายใจของคน
            อากาศจากการหายใจจะเดินทางเข้าด้วยการหายใจเข้าโดยผ่านจมูกในส่วนของรูจมูก (nostril) แล้วเคลื่อนที่ไปที่ช่องจมูก (nasal cavity) ผ่านคอหอย (pharynx) เข้าสู่หลอดลม (trachea) เดินทางต่อไปที่ส่วนของขั้วปอด (bronchus) ต่อไปที่ bronchiole alveolar duct air sac และถุงลม (alveolus) เป็นที่สุดท้าย เมื่อเดินทางถึงถุงลม (alveolus) จะเกิดกระบวนแลกเปลี่ยนแก๊ส (gas exchange) จนเสร็จสิ้นแล้วอากาศจะเดินทางออกด้วยการหายใจออกย้อนกลับมาตามทางเดิม          การหายใจเข้าและหายใจออก เป็นการนำแก๊สเข้า-ออกในสิ่งมีชีวิตหรือที่เรียกว่า ventilation
         การหายใจเข้า จะเกิดขึ้นได้ต่อเมื่อความดันอากาศในถุงลมน้อยกว่าความดันบรรยากาศปกติ ส่วนการหายใจออก จะเกิดขึ้นได้ต่อเมื่อความดันอากาศในถุงลมสูงกว่าความดันบรรยากาศปกติ                                                                                      

                                                    สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมหายใจเข้าโดยการทำให้ปริมาตรของช่องอกขยายเพิ่มขึ้น ทำให้ปอดขยายตัวใหญ่ขึ้นด้วย ซึ่งเป็นการทำให้ความดันอากาศในถุงลมลดลง เกิดความแตกต่างของความดันอากาศ ส่งผลให้อากาศไหลเข้าในปอด การขยายตัวของช่องอก เกิดขึ้นจากการทำงาน (เคลื่อนที่) ร่วมกันระหว่างกระบังลม (diaphragm) และผนังทรวงอก (rib cage) คือกระดูกซี่โครงที่ต่อกับกระดูกสันหลังโค้งมายึดกับกระดูกหน้าอก (sternum) การเคลื่อนที่ของกระดูกซี่โครงและกระดูกหน้าอกเกิดขึ้นได้โดยการทำงานของกล้ามเนื้อซี่โครงแถบนอกและแถบใน
ระหว่างการหายใจเข้า กล้ามเนื้อซี่โครงแถบนอกจะหดตัว (แถบในคลายตัว) กระดูกซี่โครงและกระดูกหน้าอกถูกยกตัวสูงขึ้น ในขณะเดียวกันกระบังลมก็หดตัวด้วยและเคลื่อนที่ต่ำลงซึ่งทำให้ปริมาตรของช่องอกขยายเพิ่มขึ้น และดึงอากาศเข้าไปในปอด
            การหายใจออกเกิดขึ้นโดยกลไกที่ตรงกันข้ามกับการหายใจเข้า กล่าวคือ

                  การขยายตัวของช่องอกระหว่างการหายใจเข้า ทำให้เนื้อเยื่อของช่องอกและปอดยืดออก ซึ่งจะกลับคืนสู่สภาพเดิมระหว่างการหายใจออก กระบังลมก็จะกลับไปสู่สภาพคลายตัว กล้ามเนื้อซี่โครงแถบนอกจะคลายตัว (แถบในหดตัว) ส่งผลให้กระดูกซี่โครงและกระดูกหน้าอกลดระดับต่ำลง และกระบังลมโค้งเข้าไปในช่องอก ปริมาตรของช่องอกเล็กลง ปอดแฟบลง ความดันในถุงลมเพิ่มขึ้น อากาศจึงไหลออกปอดไปได้                    

                                          ความสัมพันธ์ระหว่างปอดและหัวใจในการฟอกเลือด
หัวใจทางซีกขวาจะรับเลือดที่มีออกซิเจนต่ำ (40 มล.ปรอท) และส่งไปยังปอด เกิดการแลกเปลี่ยนแก๊สกับถุงลมที่มีความดันออกซิเจน 104 และความดันคาร์บอนไดออกไซด์ 40 และส่งกลับเข้าหัวใจทางด้านซ้าย เพื่อส่งไปตามเส้นเลือดไปให้เนื้อเยื่อ เลือดที่เข้ามาที่เซลล์นี้มีความดันออกซิเจนประมาณ 100 และความดันคาร์บอนไดออกไซด์ 40 เซลล์นำออกซิเจนไปใช้เกิดเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งจะถูกนำไปสู่หัวใจทางด้านขวาเพื่อส่งไปปอดต่อไป เกิดเป็นวัฏจักรเช่นนี้ตลอดไป