Nefes alma, inhalasyon ve ekshalasyon süreci, göğüs duvarının, akciğerlerin ve onları hareket ettiren kasların koordineli hareketini içerir. Solunumda önemli bir rol oynayan iki kas grubu, akciğerlerin hemen altında bulunan diyafram ve kaburgalar arasında yer alan interkostal kaslardır. Diyafram kasıldığında aşağı doğru hareket eder, torasik boşluğun hacmini arttırır ve akciğerlerin genişlemesi için daha fazla alan yaratır. İnterkostal kaslar kasıldığında, kaburgalar yukarı doğru hareket eder ve göğüs kafesi genişler, benzer şekilde torasik boşluğu genişletir.

Her akciğer, sıvı ile ayrılan ve plurae adı verilen iki zarla çevrilidir. Bu sıvı, göğüs boşluğu genişledikçe akciğerlerin gerilmesine neden olan bir yapışkan kuvvet oluşturur. Akciğerlerdeki artan hacim basıncı azaltır. Basınç atmosferik basıncın altına düştüğünde, bu durum, havayı daha yüksek basınçlı atmosferden daha düşük basınçlı akciğerlere hareket ettiren bir basınç gradiyenti üretir.

Diyafram ve interkostal kaslar gevşediğinde, akciğerlerin hacmi azalır ve akciğerlerdeki basınç artar. Basınç atmosferik basıncın üstüne çıktıkça, ortaya çıkan basınç gradyanı havayı vücuttan dışarı iter. Bu şekilde, inhalasyon ve ekshalasyon döngüsü korunur.

Basınç-Hacim İlişkisi

Boyle yasası, kapalı bir alanda belirli bir sıcaklıkta, kabın hacmi azaldıkça bir gazın basıncının arttığını belirtir. Farklı bir şekilde ifade edildiğinde, basınç hacim ile ters orantılıdır. Bu yasa, gazın daha yüksek basınçtan daha düşük basınç alanlarına hareketi ile birleştiğinde, diyafram kasıldığında havanın neden akciğerlere girdiğini açıklar.

Akciğerler Hacmi Nasıl Artar?

Diyafram kasılır, aşağı doğru hareket eder ve torasik hacmi arttırır, ancak bu akciğer hacmini nasıl arttırır? Bronşlar ve bronşiyoller serttir ve genişlemezken (tıkanabilir veya iltihaplanabilirler), alveoller, akciğerlerdeki küçük hava keseleri, akciğerlerin hacimde artmasına izin verir.

Restriktif vs. Obstrüktif Hastalıklar

Akciğer hastalıkları akciğerlere ve akciğerlerden gaz akışını azaltır ve iki kategoriye ayrılabilir: restriktif ve obstrüktif. Pulmoner fibrozis (akciğerin skarlaşması) gibi restriktif hastalıklar akciğerlerin genişlemesini kısıtlar. Astım, amfizem ve kronik bronşit gibi obstrüktif hastalıklar, hava yolunu tıkayarak gaz değişimini sınırlar.

Sürfaktan

Alveollerin iç yüzeyleri, fosfolipidlerin ve lipoproteinlerin bir karışımı içeren sürfaktan sıvısı ile kaplanmıştır. Sürfaktan, alveol sıvısının yüzey gerilimini azaltır, alveollerin çökmesini önler ve alveollerin hava ile şişmesini kolaylaştırır.

Prematüre bebekler bazen akciğerlerinde yeterli sürfaktan üretmezler ve solunum zorluğu sendromuna (RDS) yakalanabilirler. Yeterli sürfaktan olmadan, alveolleri açık tutmak ve tekrar tekrar hava ile doldurmak çok fazla enerji alır, bu da RDS'li bebeklerin nefes almasını zorlaştırır.