تتضمن عملية التنفس ، الشهيق والزفير ، الحركة المنسقة لجدار الصدر والرئتين والعضلات التي تحركهم. مجموعتان من العضلات ذات أدوار مهمة في التنفس هما الحجاب الحاجز ، الموجود مباشرة أسفل الرئتين ، والعضلات الوربية ، التي تقع بين الضلوع. عندما ينقبض الحجاب الحاجز ، فإنه يتحرك إلى أسفل ، مما يزيد من حجم التجويف الصدري وخلق مساحة أكبر لتوسيع الرئتين. عندما تنقبض العضلات الوربية ، تتحرك الأضلاع لأعلى ويتوسع القفص الصدري ، مما يؤدي بالمثل إلى توسيع التجويف الصدري.

كل رئة محاطة بغشاءين يطلق عليهما البلورا ، يفصل بينهما سائل. يخلق هذا السائل قوة لاصقة تتسبب في تمدد الرئتين مع توسع التجويف الصدري. الحجم المتزايد في الرئتين يقلل الضغط. عندما ينخفض الضغط إلى ما دون الضغط الجوي ، ينتج عن ذلك تدرج ضغط يحرك الهواء من الغلاف الجوي ذي الضغط العالي إلى الرئتين ذات الضغط المنخفض.

عندما يرتاح الحجاب الحاجز والعضلات الوربية ، يقل حجم الرئتين ، مما يزيد الضغط في الرئتين. مع زيادة الضغط إلى ما بعد الضغط الجوي ، يدفع التدرج الناتج في الضغط الهواء خارج الجسم. بهذه الطريقة ، يتم الحفاظ على دورة الشهيق والزفير.

علاقة الضغط-الحجم

ينص قانون بويل على أنه عند درجة حرارة معينة في مكان مغلق ، يزداد ضغط الغاز مع انخفاض حجم الحاوية الخاصة به. بقول مختلف ، يتناسب الضغط عكسياً مع الحجم. هذا القانون ، جنباً إلى جنب مع حركة الغاز من مناطق الضغط العالي إلى مناطق الضغط المنخفض ، يشرح سبب دخول الهواء إلى الرئتين عندما ينقبض الحجاب الحاجز.

كيف يزيد حجم الرئتين؟

يتقلص الحجاب الحاجز ويتحرك لأسفل ويزيد حجم الصدر ، ولكن كيف يؤدي ذلك إلى زيادة حجم الرئتين؟ في حين أن الشعب الهوائية والقصيبات متصلبة ولا تتمدد (على الرغم من إمكانية انسدادها أو التهابها) ، فإن الحويصلات الهوائية والحويصلات الهوائية الدقيقة في الرئتين تسمح بزيادة حجم الرئتين.

الأمراض التقييدية مقابل الانسداد

تقلل أمراض الرئة من تدفق الغاز من وإلى الرئتين ويمكن تقسيمها إلى فئتين: تقييدية و انسداد. الأمراض المقيدة ، مثل التليف الرئوي (تندب الرئة) ، تقيد تمدد الرئتين. تؤدي أمراض الانسداد ، مثل الربو وانتفاخ الرئة والتهاب الشعب الهوائية المزمن ، إلى انسداد مجرى الهواء ، مما يحد من تبادل الغازات.

خافض التوتر السطحي

تبطن الأسطح الداخلية للحويصلات الهوائية بسائل يحتوي على مادة خافضة للتوتر السطحي ، وهي خليط من الدهون الفوسفورية والبروتينات الدهنية. يقلل هذا من التوتر السطحي للسائل السنخي ، مما يمنع الحويصلات الهوائية من الانهيار ويسهل على الحويصلات الهوائية الانتفاخ بالهواء.

لا ينتج الأطفال الخدج في بعض الأحيان ما يكفي من خافض التوتر السطحي في رئتيهم ، مما يسبب متلازمة الضائقة التنفسية (RDS). بدون خافض التوتر السطحي الكافي ، يتطلب الأمر قدراً كبيراً من الطاقة لإبقاء الحويصلات الهوائية مفتوحة وتمتلئ بالهواء بشكل متكرر ، مما يجعل التنفس صعب على الأطفال المصابين بالمتلازمة الضائقة التنفسية.