Sách dịch. Các nguyên lý Y học Hô hấp 8e. Chương 1. Giải phẫu và Sinh lý phổi căn bản

SÁCH DỊCH: CÁC NGUYÊN LÝ Y HỌC HÔ HẤP, ẤN BẢN THỨ 8
Dịch và chú giải Tiếng Việt: Ts.Bs. Lê Nhật Huy, Ths.Bs. Lê Đình Sáng

CHƯƠNG 1: GIẢI PHẪU VÀ SINH LÝ PHỔI CƠ BẢN
Pulmonary anatomy and physiology: The basics 
Steven E. Weinberger, Barbara A. Cockrill,  Jess Mandel
Principles of Pulmonary Medicine, 1, 1-17

TỔNG QUAN

Để trao đổi khí hiệu quả, phổi không thể hoạt động một cách độc lập. Chúng phải tương tác với hệ thần kinh trung ương (cung cấp nhịp thở đều đặn), cơ hoành và bộ máy cơ của thành ngực (đáp ứng với các tín hiệu từ hệ thần kinh trung ương và hoạt động như một cái ống thổi để di chuyển không khí), và hệ tuần hoàn (cung cấp dòng máu và do đó vận chuyển khí giữa các mô và phổi). Các quá trình nhận oxy và thải carbon dioxide của phổi phụ thuộc vào chức năng bình thường của tất cả các hệ thống này, và một rối loạn ở bất kỳ hệ thống nào cũng có thể dẫn đến những bất thường quan trọng trên lâm sàng về trao đổi khí. Chương này bắt đầu với một cái nhìn tổng quan ban đầu về giải phẫu phổi, tiếp theo là thảo luận về các đặc tính cơ học của phổi và thành ngực và xem xét một số khía cạnh về sự đóng góp của phổi và hệ tuần hoàn vào việc trao đổi khí. Thảo luận bổ sung về sinh lý học phổi và tuần hoàn được trình bày trong các Chương 4, 8 và 12; các tương tác giữa thần kinh, cơ và thành ngực với phổi được thảo luận thêm trong Chương 17.

GIẢI PHẪU

Khi thảo luận về giải phẫu hệ hô hấp, cần bao gồm toàn bộ đường dẫn khí từ miệng hoặc mũi xuống đến các túi phế nang. Trên đường đến phế nang, khí đi qua hầu họng hoặc hầu mũi, thanh quản, khí quản, và cuối cùng là một hệ thống phế quản và tiểu phế quản phân nhánh dần như cành cây với đường kính ngày càng nhỏ (Hình 1.1). Khí quản chia tại carina thành phế quản gốc phải và trái, sau đó phân nhánh thành các phế quản thùy (ba ở bên phải, hai ở bên trái), các phế quản phân thùy, và một hệ thống rộng lớn các phế quản dưới phân thùy và nhỏ hơn. Các đường dẫn khí này phân chia khoảng 15 đến 20 lần xuống đến mức tiểu phế quản tận, là những đơn vị nhỏ nhất không thực sự tham gia vào việc trao đổi khí. Đường dẫn khí bao gồm tất cả các đường thở xuống đến mức tiểu phế quản tận.

Sau tiểu phế quản tận, các phân nhánh tiếp theo bao gồm tiểu phế quản hô hấp, ống phế nang và phế nang. Từ các tiểu phế quản hô hấp trở đi, các phân nhánh này tạo thành phần của phổi tham gia vào trao đổi khí và cấu thành đơn vị hô hấp tận cùng hay nang phổi (acinus). Ở cấp độ này, khí hít vào tiếp xúc với các vách phế nang (septum), và máu mao mạch phổi nhận O2​ và thải CO2​ khi nó đi qua các vách ngăn này.

Hình 1.1. Sơ đồ phân nhánh đường thở. LLL, phế quản thùy dưới trái; LM, phế quản gốc trái; LUL, phế quản thùy trên trái; RLL, phế quản thùy dưới phải; RM, phế quản gốc phải; RML, phế quản thùy giữa phải; RUL, phế quản thùy trên phải; Tr, khí quản. Nang phổi bao gồm các cấu trúc sau tiểu phế quản tận: tiểu phế quản hô hấp, ống phế nang và phế nang (túi phế nang).

Diện tích bề mặt trao đổi khí do các phế nang cung cấp là rất lớn. Ước tính phổi của người trưởng thành có khoảng 300 triệu phế nang, với tổng diện tích bề mặt xấp xỉ một sân tennis, hơn 2000 feet vuông hay 200 m2. Diện tích bề mặt khí rộng lớn này tiếp xúc với các vách phế nang là một cơ chế hiệu quả cao để chuyển O2​ và CO2​ giữa khoang phế nang và máu mao mạch phổi.

Tuần hoàn phổi và máu trong đó cung cấp một yêu cầu quan trọng khác cho việc trao đổi khí: một hệ thống vận chuyển O2​ và CO2​ đến và đi từ các mô và cơ quan khác của cơ thể. Sau khi máu đến phổi qua động mạch phổi, nó đi qua một hệ thống phân nhánh rộng của các động mạch và tiểu động mạch phổi nhỏ hơn để đến địa điểm chính cho trao đổi khí, mạng lưới mao mạch phổi. Các mao mạch thường chỉ cho phép các tế bào hồng cầu đi qua theo hàng một, do đó tạo điều kiện cho việc trao đổi khí giữa mỗi tế bào và khí phế nang. Sau khi hoàn thành trao đổi khí và đi qua giường mao mạch phổi, máu đã được oxy hóa chảy qua các tiểu tĩnh mạch và tĩnh mạch phổi và đến tim trái để được bơm vào tuần hoàn hệ thống và phân phối đến các mô.

Thông tin chi tiết hơn về giải phẫu đường thở, phế nang và hệ mạch máu phổi, đặc biệt liên quan đến mối quan hệ cấu trúc-chức năng và giải phẫu tế bào, được trình bày trong các Chương 4, 8, và 12.

SINH LÝ

Các khía cạnh cơ học của Phổi và Thành ngực

Phần thảo luận về sinh lý phổi bắt đầu bằng việc giới thiệu một vài khái niệm về các đặc tính cơ học của hệ hô hấp, vốn có những ý nghĩa quan trọng trong việc đánh giá chức năng phổi và sự rối loạn của nó trong các trạng thái bệnh lý.

Cả phổi và thành ngực đều có tính đàn hồi. Mỗi bộ phận có một kích thước (hay thể tích) nghỉ riêng mà nó sẽ đạt được nếu không có áp suất bên trong hoặc bên ngoài nào tác động lên nó, và bất kỳ sự sai lệch nào so với thể tích này đều cần một lực tác động bổ sung. Nếu phổi được lấy ra khỏi lồng ngực và không còn chịu ảnh hưởng bên ngoài của thành ngực và khoang màng phổi, chúng sẽ xẹp lại đến mức gần như không còn không khí; chúng sẽ có thể tích nhỏ hơn nhiều so với khi ở trong lồng ngực. Để làm phồng những lá phổi này, cần phải tác động một áp suất dương lên các khoang khí, điều này có thể thực hiện bằng cách đưa áp suất dương qua đường thở. (Điều này tương tự như một quả bóng bay, về cơ bản là không có không khí trừ khi có áp suất dương tác động vào miệng để làm giãn thành đàn hồi và chứa đầy không khí.)

Ngoài việc tác động áp suất dương lên các phế nang qua đường thở, có thể áp dụng áp suất âm bên ngoài phổi để làm chúng phồng lên. Do đó, yếu tố làm tăng thể tích của phổi bị cô lập từ trạng thái nghỉ, gần như không có không khí, là việc áp dụng một áp suất xuyên phổi dương — áp suất bên trong phổi so với áp suất bên ngoài. Có thể làm cho áp suất bên trong trở nên dương hoặc áp suất bên ngoài trở nên âm; hiệu quả cuối cùng là như nhau.

Khi phổi nằm trong thành ngực, áp suất bên trong là áp suất phế nang (Palv​), trong khi áp suất bên ngoài là áp suất trong khoang màng phổi (Hình 1.2). Do đó, áp suất xuyên phổi được định nghĩa là Palv​ trừ đi áp suất màng phổi (Ppl​). Để có không khí trong phổi, Ppl​ phải âm hơn so với Palv​, dẫn đến một áp suất xuyên phổi dương.

Áp suất xuyên phổi = Áp suất phế nang (Palv​) – Áp suất màng phổi (Ppl​)

Mối quan hệ giữa áp suất xuyên phổi và thể tích phổi có thể được mô tả trong một khoảng áp suất xuyên phổi. Biểu đồ của mối quan hệ này là đường cong giãn nở (compliance) của phổi (Hình 1.3A). Khi áp suất xuyên phổi tăng, thể tích phổi tự nhiên tăng lên. Tuy nhiên, mối quan hệ này không phải là tuyến tính mà là cong. Ở các thể tích tương đối cao, phổi đạt đến giới hạn giãn nở của chúng, và ngay cả những sự gia tăng lớn về áp suất xuyên phổi cũng không dẫn đến sự gia tăng đáng kể về thể tích phổi.

Thành ngực cũng có ảnh hưởng đến thể tích phổi. Nếu phổi được lấy ra khỏi ngực, thành ngực sẽ giãn ra đến một kích thước lớn hơn khi không có áp suất bên ngoài hoặc bên trong nào tác động lên nó. Do đó, thành ngực có một đặc tính giống như lò xo mà không dễ dàng nhận thấy. Thể tích nghỉ của nó tương đối cao, và việc biến dạng nó thành một thể tích nhỏ hơn hoặc lớn hơn đòi hỏi sự thay đổi của áp suất bên ngoài hoặc bên trong tác động lên nó. Áp suất qua thành ngực tương tự như áp suất xuyên phổi. Khi phổi nằm trong thành ngực, áp suất qua thành ngực là Ppl​ (áp suất bên trong) trừ đi áp suất bên ngoài bao quanh thành ngực (áp suất khí quyển).

Đường cong giãn nở của thành ngực biểu thị mối quan hệ giữa thể tích được bao bọc bởi thành ngực và áp suất qua thành ngực (xem Hình 1.3B). Đường cong trở nên tương đối phẳng ở các thể tích phổi thấp, tại đó thành ngực trở nên cứng. Sự giảm thêm áp suất qua thành ngực gây ra ít sự sụt giảm thêm về thể tích.

Để kiểm tra cách phổi và thành ngực hoạt động trong cơ thể người sống, hãy nhớ rằng các đặc tính đàn hồi của mỗi bộ phận được kết hợp và hoạt động theo hướng ngược nhau. Tại vị trí cuối kỳ thở ra bình thường của hệ hô hấp (dung tích cặn chức năng [FRC]), phổi được giãn ra đến một thể tích lớn hơn thể tích nghỉ mà nó có nếu bị cô lập, trong khi thành ngực bị co lại đến một thể tích nhỏ hơn so với khi nó bị cô lập. Tuy nhiên, tại FRC, xu hướng co nhỏ lại của phổi (lực đàn hồi co vào của phổi) được cân bằng chính xác bởi xu hướng giãn nở ra của thành ngực (lực đàn hồi giãn ra của thành ngực). Áp suất xuyên phổi tại FRC có độ lớn bằng với áp suất qua thành ngực nhưng hoạt động theo hướng ngược lại (xem Hình 1.3C). Do đó, Ppl​ là âm, là hệ quả của lực đàn hồi co vào của phổi và lực đàn hồi giãn ra của thành ngực.