ساختار ، عملکرد و بیماری های دستگاه تنفس انسان

دستگاه تنفس انسان شبکه ای از اندام ها و بافت هایی است که به شما کمک می کند نفس بکشید و شامل راه های هوایی ، ریه ها و رگ های خونی شما است. ماهیچه هایی که ریه های شما را حمایت می کنند نیز بخشی از دستگاه تنفس انسان هستند. این قسمت ها با هم کار می کنند تا اکسیژن را به بدن منتقل کرده و گازهای زاید مانند دی اکسید کربن را دفع کنند.

دستگاه تنفس انسان به دو بخش فوقانی و تحتانی تقسیم می شود. دستگاه فوقانی شامل حفره بینی ، سینوس های پارانازال ، حلق و بخشی از حنجره بالای تارهای صوتی است. دستگاه تنفس تحتانی شامل حنجره در زیر تارهای صوتی ، نای ، برونش ، برونشیول و ریه ها است.

ریه ها اغلب به عنوان بخشی از دستگاه تنفس تحتانی در نظر گرفته می شوند ، اما گاهی اوقات به عنوان یک ارگان جداگانه توصیف می شوند. آنها حاوی نایژه های تنفسی ، مجاری آلوئول ، کیسه های آلوئولی هستند. برای کسب اطلاعات بیشتر در این رابطه در ادامه مقاله با ما در نشریه جهان شیمی فیزیک همراه باشید.

عملکرد دستگاه تنفس انسان چیست؟

عملکرد اصلی

عملکرد اصلی سیستم تنفسی تبادل گاز است. سلول های انسان و بیشتر حیوانات از اکسیژن استفاده می کنند و دی اکسید کربن را به عنوان محصول جانبی تولید می کنند. انسان ها نه تنها به راهی برای ورود اکسیژن بیشتر به سلول ها نیاز دارند ، بلکه به راهی برای حذف دی اکسید کربن نیز نیاز دارند، سیستم تنفسی این قابلیت را فراهم می کند. ریه ها یا شش ها هنگام انتقال اکسیژن به خون ، دی اکسید کربن را دفع می کنند. این اکسیژن به بافت ها منتقل می شود. بافت ها دی اکسید کربن خود را به خون پس می دهند که سپس برای رها سازی به ریه ها منتقل می شود.

ایجاد صدا

در حالی که عملکرد اصلی دستگاه تنفسی تبادل گاز است ، این سیستم نقش های دیگری نیز دارد. در انسان و سایر پستانداران ، سیستم تنفسی یکپارچه در تولید صدای مورد استفاده برای گفتار نقش دارد. ساختارهای دستگاه تنفسی فوقانی ، به ویژه حنجره ، در تولید صدا نقش دارند و می توانند میزان صدا و وضوح آن را تعدیل کنند.

حس بویایی

بینی نقش مهمی در تنفس دارد ، اما اعصاب بویایی و ساختارهای مرتبط با آنها نیز در حس بویایی نقش دارند. این عملکردها از هضم غذا (مرحله هضم سفالیک) گرفته تا شکار ، شناسایی و جفت گیری است. بیشتر حیوانات نوعی حس بویایی دارند که معمولاً به صورت اعصاب درون دستگاه تنفسی است. به عنوان مثال کوسه ها می توانند در آب تا چند مایلی بوی خون را حس کنند. شکارچیان زمینی نیز مانند گرگ ها از حس بویایی خود برای تشخیص طعمه استفاده می کنند.

مصونیت

سلول های دستگاه تنفس انسان همچنین بدن را از حمله عوامل بیماری زا از طریق مجاری بینی محافظت می کنند. مجاری بینی نقش مهمی در سیستم ایمنی بدن دارند زیرا دستگاه تنفسی در تعامل فشرده و مکرر با محیط است. سلول های اپیتلیال در مجاری تنفسی می توانند آنتی بادی ، دفنسین ها ، آنزیم ها و پپتیدهای مختلف و همچنین مولکول های کوچک اکسیداتیو ترشح کنند که مانع ورود عوامل بیماری زا می شوند.

علاوه بر این ، برخی از این سلول های اپیتلیال برای به دام انداختن ذرات گرد و غبار بزرگتر ، مخاط ترشح می کنند. سیستم تنفسی میزبان یک بافت لنفاوی خاص است که می تواند لنفوسیت ها را به عنوان خط دفاعی اول تولید کند. سرفه و عطسه به از بین بردن مقادیر زیادی از باکتری ها یا ویروس های گرفتار در مخاط کمک می کنند که از دیگر مکانیسم های مهم مورد استفاده برای مبارزه با عفونت ها است.

سایر عملکردهای دستگاه تنفس انسان

سلولهای دستگاه تنفس انسان می توانند در از بین بردن لخته های رگ های خونی ریوی کمک کنند. آنها همچنین هورمون ها را فعال می کنند و یا مواد موجود در خون را از بین می برند یا به آنها اضافه می کنند. آنها می توانند هوای ورودی را گرم و مرطوب کنند تا از سلول های ظریف مجاری تنفسی داخلی محافظت کنند.

سرانجام ، سلول های اپیتلیال ریه نیز سورفاکتانت تولید می کنند که روند استنشاق و بازدم را آسان می کند. در حقیقت ، تولید کافی سورفاکتانت توسط سلول های ریه جنین یک پیش شرط مهم برای زنده ماندن در زایمان های زودرس است.

بخش های تشکیل دهنده دستگاه تنفس انسان

سیستم تنفسی به دستگاه تنفسی فوقانی و تحتانی تقسیم می شود. دستگاه فوقانی شامل:

• بینی و حفره بینی
• سینوس ها
• حلق
• حنجره

دستگاه تنفسی تحتانی شامل موارد زیر است:

• ریه ها
• نای
• دیافراگم

بینی و حفره بینی

بینی دهانه خارجی دستگاه تنفسی را تشکیل می دهد و از قسمت قدامی حفره بینی محافظت می کند و تنها بخشی از سیستم تنفسی است که از خارج قابل مشاهده است. حفره بینی که بالاترین قسمت دستگاه تنفسی است  توسط تیغه بینی به دو قسمت تقسیم می شود و دیواره داخلی آن از موها و موکوس پوشانده  شده و به عنوان پاک کننده هوا عمل می کنند.

در این فضای توخالی هوا قبل از رسیدن به ریه ها گرم ، مرطوب و فیلتر می شود. بینی از رسیدن گرد و غبار ، اسپورها و سایر آلودگی ها به ریه ها جلوگیری می کند.

سینوس ها

سینوس های پارانازال (به معنای اطراف بینی) چهار فضای توخالی زوج  در بالا و زیر چشم هستند. آنها با دهانه های کوچک به بینی متصل می شوند ، دما و رطوبت هوای استنشاق شده را تنظیم می کنند. این حفره ها به صدا نیز تن می دهند. سینوس ها پس از تولد ایجاد می شوند و تقریباً در سن ۲۰ سالگی به اندازه نهایی خود می رسند.

حلق

حلق یک لوله عضلانی همه کاره است که به شکل قیف درآمده و هوا را از دهان و بینی به نای یا لوله تنفسی منتقل می کند. همچنین حفره های بینی و دهان را با حنجره و مری ارتباط می دهد. حلق کلید سیستم تنفسی و گوارشی است و اجازه می دهد تا هوای استنشاق شده از حفره بینی به حنجره ، نای و ریه ها منتقل شود. بخشی از حلق به نام نازوفارنکس میزبان اپی گلوت است که باعث می شود مجرای مری پوشانده شود و از ورود هوا به سیستم گوارش جلوگیری کند.

حنجره

حنجره عملکرد دوگانه ای در سیستم تنفسی دارد: به عنوان یک کانال هوا به ریه ها (از انسداد راه های هوایی توسط غذا و نوشیدنی جلوگیری می کند) و به عنوان “جعبه صدا” (که شامل تارهای صوتی برای گفتار است) عمل می کند. حنجره یک لوله ۲ اینچی است که از ۹ قطعه غضروف تشکیل شده است. این  بخش حلق را با نای وصل می کند و توسط رباط ها ، غشاها و بافت فیبری به هم متصل می شود.

ریه ها

ریه ها اعضای اصلی سیستم تنفسی هستند ، زیرا نقش مهمی در تنفس و تبادل گازها دارند. هوایی که فرد از طریق بینی و دهان تنفس می کند حاوی اکسیژن و گازهای دیگر است. اکسیژن وارد ریه ها و سپس جریان خون می شود و به بدن امکان عملکرد طبیعی را می دهد. با این حال ، ریه ها دی اکسید کربن را از خون گرفته و هنگام تنفس فرد آن را در هوا آزاد می کنند. کیسه های انگور مانند به نام آلوئول در هر ریه امکان تبادل اکسیژن و دی اکسید کربن را فراهم می کند.

نای

نای از پایین گردن و بالای قفسه سینه عبور می کند و یک لوله  توخالی گسترده است که حنجره را به نایژه ها یا مجاری هوایی ریه ها متصل می کند. حیاتی ترین عملکرد آن این است که جریان هوا را وارد ریه ها و از آن ها خارج  کند. غشاء فیبروالاستیک این اندام در هنگام استنشاق و بازدم منبسط و منقبض می شود.

دیافراگم

دیافراگم یک صفحه عضلانی گنبدی شکل است که در زیر ریه ها قرار دارد و سینه را از شکم جدا می کند. دیافراگم به عنوان عضله اصلی تنفس عمل می کند و به تنفس کمک می کند. سیستم عصبی پاراسمپاتیک انقباض و شل شدن عضلات دیافراگم و بین دنده ای را تنظیم می کند.

بیماری های دستگاه تنفس انسان

بیماری های دستگاه تنفسی می توانند به دلیل انسداد مجاری تنفسی ، انقباض مجاری یا از بین رفتن سطح وسیع آلوئول ها برای تبادل گاز بوجود آیند. همچنین ممکن است مویرگ های اطراف این آلوئول ها مشکل داشته باشند ، یا به دلیل لخته شدن یا به دلیل تغییر عملکرد قلب مشکلات تنفسی به وجود بیاید. این بیماری ها می توانند شرایط مزمن یا عفونت های موقتی باشند. آنها همچنین می توانند به سادگی تغییرات جزئی در الگوی تنفس باشند ، همانطور که با سکسکه احساس می شود.

سرماخوردگی

سرماخوردگی توسط  تعداد زیادی ویروس مختلف ایجاد می شود ، زیرا ویروس های تنفسی متنوع ترین و شایع ترین دلیل این شکایت است. سرماخوردگی معمولاً یک عفونت در دستگاه تنفسی فوقانی است  اگرچه گاهی ممکن است به سمت گوش یا ساختارهای تنفسی تحتانی نیز گسترش یابد. عفونت از طریق تماس مستقیم با فرد آلوده به ویژه ترشحات بینی وی منتقل می شود.

پیشگیری از این بیماری به ویژه دشوار است زیرا فرد قبل از شروع علائم عفونی شده است. ویروس ها معمولاً با سلول های بینی تماس برقرار می کنند و سپس مایع شفافی برای به دام انداختن این میکروارگانیسم ها و دفع آنها از بدن ایجاد می شود. به دنبال آن عطسه و سرفه به خصوص اگر ویروس به عمق مجاری تنفسی وارد شود ، رخ می دهد. سرفه با خلط زیاد ، زرد یا سبز نشانه حمله میکروب ها به سیستم تنفسی است. آنتی بیوتیک ها در برابر عفونت های ویروسی بی فایده هستند و علائم معمولاً پس از یک هفته فروکش می کنند.

بیماری سل

در انتهای دیگر طیف بیماری های عفونی دستگاه تنفسی ، سل است. این یک عفونت باکتریایی که توسط مایکوباکتریوم سل ایجاد می شود و تا زمان ظهور آنتی بیوتیک های قدرتمند می تواند پس از یک بیماری دردناک منجر به مرگ شود. این عفونت با انتقال باکتری های زنده از فرد آلوده ، به ویژه از طریق ترشحات دهانی و بینی گسترش می یابد. از آنجا که این باکتری مقاوم است می تواند به صورت خشک شده برای ماه های زیادی زنده بماند.

این  بیماری می تواند در مناطقی که تراکم جمعیت زیاد است ، یا به طور مداوم  فصول سرما وجود دارد که باعث می شود افراد در خانه بمانند و با یکدیگر تعامل نزدیک داشته باشند ، به سرعت به اپیدمی برسد. بسیاری از کودکان و بزرگسالان سالم می توانند بدون علائم واضح بر عفونت غلبه کنند و فقط آزمایش خون می تواند وجود عفونت را تأیید کند.

در این بیماری گره های سفتی در داخل ریه ها تشکیل می شوند که نه تنها می توانند بافت تنفسی را فرسایش دهند ، بلکه می توانند به رگ های خونی نیز حمله کرده و منجر به سرفه خونی بیمار شوند. این یک علامت چشمگیر است که نشان دهنده مرحله پیشرفته بیماری است. افراد مبتلا به نقص ایمنی ، چه نوزادان ، چه افراد مسن و چه کسانی که بیماری های خود ایمنی دارند ، مستعد ابتلا و  عود مجدد این بیماری هستند. درمان معمولاً شامل مصرف چندین آنتی بیوتیک در مدت زمان طولانی است.

سرطان ریه

سرطان ریه در حال توسعه ، یک تومور بدخیم در ریه ها است که با رشد سلولی کنترل نشده در بافت ها و متاستاز این سلول ها به سایر اندام های بدن همراه است. سیگار کشیدن ، به ویژه اگر در سنین پایین شروع شود ، بالاترین عامل خطر برای ابتلا به سرطان ریه است. استنشاق دود سیگار نیز به همان اندازه خطرناک است.

اگرچه سیگار کشیدن بیش از ۸۰٪ موارد سرطان ریه را شامل می شود اما هر ماده شیمیایی که بطور مکرر لایه های داخلی ریه را تحریک کند می تواند منجر به تشکیل تومور شود. اینها عبارتند از آزبست ، کروم ، نیکل ، گاز رادون ، غبار اورانیوم ، گرد و غبار ذغال سنگ. متداول ترین اندام متاستاز در سرطان ریه ، استخوان است. بنابراین مراحل پیشرفته بیماری شامل درد استخوان ها نیز می شود.

چگونه می توانیم سیستم تنفسی خود را سالم نگه داریم؟

توانایی پاکسازی مخاط از ریه ها و مجاری تنفسی برای سلامت تنفس مهم است. برای سالم نگه داشتن دستگاه تنفسی باید:

از آلاینده هایی که می توانند به مجاری تنفسی شما آسیب برسانند ، از جمله دود سیگار ، مواد شیمیایی و رادون (یک گاز رادیواکتیو که می تواند باعث سرطان شود) خودداری کنید. اگر به هر دلیلی در معرض بخار ، گرد و غبار یا انواع دیگر آلاینده ها هستید از ماسک استفاده کنید.

• از کشیدن سیگار خودداری کنید.
• یک رژیم غذایی سالم با مقدار زیادی میوه و سبزیجات بخورید و آب بخورید تا رطوبت بدن شما حفظ شود.
• برای سالم ماندن ریه ها به طور منظم ورزش کنید.
• با شستن مرتب دست ها و تزریق واکسن آنفولانزا از عفونت ها سالانه جلوگیری کنید.

چه موقع باید برای رفع مشكل سیستم تنفسی به پزشک مراجعه کنیم؟

اگر مشکل تنفسی یا در قفسه سینه درد دارید با ارائه دهنده بهداشتی تماس بگیرید. پزشک شما به قفسه سینه ، ریه ها و ضربان قلب شما گوش می دهد و به دنبال نشانه هایی از یک مسئله تنفسی مانند عفونت خواهد بود.

برای دیدن اینکه آیا سیستم تنفسی شما آنطور که باید کار می کند پزشک ممکن است از آزمایشات تصویربرداری مانند سی تی اسکن یا MRI استفاده کند. این آزمایشات به پزشک اجازه می دهد تورم یا انسداد ریه ها و سایر قسمت های سیستم تنفسی شما را ببیند. پزشک شما همچنین ممکن است آزمایش عملکرد ریوی را که شامل اسپیرومتری است ، توصیه کند. اسپیرومتر دستگاهی است که می تواند میزان دم و بازدم هوا را تشخیص دهد.

برای جلوگیری از شرایط جدی تنفسی و بیماری های ریوی ، برای معاینات منظم به پزشک مراجعه کنید. تشخیص به موقع این مسائل می تواند از شدیدتر شدن آنها جلوگیری کند.