V tomto blogovém příspěvku se zaměříme na strukturu a principy dýchání a prozkoumáme proces, kterým se vzduch přenáší z alveol do krevního oběhu, aby se udržel život.
Aby si lidé mohli udržet život a vykonávat činnosti, je nezbytné dodávat buňkám kyslík a odstraňovat z těla oxid uhličitý, který vzniká metabolismem. Tento proces se nazývá dýchání. Pohyb vzduchu z vnějšku těla do plic se nazývá vdech a pohyb z plic ven z těla se nazývá výdech. Toto proudění vzduchu úzce souvisí s tlakovým rozdílem mezi plícemi a atmosférou.
Abychom tomu porozuměli, musíme se nejprve podívat na složky dýchacího systému, které se podílejí na pohybu vzduchu. Vzduch, který vstupuje nosem a ústy, prochází průdušnicí a průduškami a nakonec se dostává do plicních sklípků. Vzduch, který prochází průdušnicí a průduškami, se ohřívá na tělesnou teplotu, zvlhčuje se vodní párou a filtruje se, aby se odstranily cizí látky. To zabraňuje poškození plicních sklípků vzduchem. Alveoly jsou vzduchové vaky připojené ke koncům průdušek v plicích, podobně jako hrozny, a jsou místem, kde dochází k výměně plynů. Kyslík vstupuje do krve tenkými stěnami plicních sklípků a oxid uhličitý se pohybuje z krve do plicních sklípků a je vydechován z těla.
Plíce, které se skládají z průdušek a plicních sklípků, se nacházejí uvnitř hrudníku a jsou obklopeny pleurální dutinou. Hrudní dutina se skládá z kostí, včetně žeber, a svalů, jako jsou mezižeberní svaly, které chrání plíce a jsou od břicha zcela odděleny bránicí. Pleurální dutina je navíc vak zcela uzavřený dvěma tenkými vrstvami buněk zvanými pleura a prostor mezi nimi je vyplněn pleurální tekutinou. Vnitřní pleura je připojena k plicím a vnější pleura je připojena k hrudní stěně, takže pleurální tekutina v konečném důsledku brání oddělení plic a hrudní stěny od sebe. Je to podobné jako dvě tenké skleněné destičky slepené vodou, které nelze snadno oddělit kvůli soudržné síle vody.
Jaký je tedy princip proudění vzduchu během dýchání? Souvisí to s Boyleovým zákonem, který říká, že zvětšení objemu nádoby snižuje tlak plynu, zatímco zmenšení objemu nádoby tlak plynu zvyšuje. Tlak plynu uvnitř alveol se nazývá alveolární tlak a tlak vzduchu vně těla se nazývá atmosférický tlak. Obecně platí, že vzduch proudí z míst s vysokým tlakem do míst s nízkým tlakem, takže když je alveolární tlak nižší nebo vyšší než atmosférický tlak, vzduch vstupuje do plic nebo je vystupuje z nich. Jinými slovy, objem plic se během nádechu a výdechu mění a tato změna způsobuje změnu alveolárního tlaku podle Boyleova zákona, což způsobuje proudění vzduchu do plic a z nich ven.
Změny objemu plic jsou zároveň ovlivněny elastickým zpětným rázem, podtlakem a intrapleurálním tlakem. Za prvé, elastický zpětný ráz a podtlak v plicích působí v opačných směrech. Elastický zpětný ráz je síla, která způsobuje, že se objekt vrátí do svého původního tvaru v reakci na sílu, která způsobuje jeho deformaci. Plíce mají elastický zpětný ráz, což je tendence smršťovat se jako balónek. V okamžiku, kdy končí nádech a začíná výdech, je alveolární tlak roven atmosférickému tlaku, takže nedochází k žádnému pohybu vzduchu. I v tomto okamžiku jsou však plíce vždy naplněny vzduchem, takže pozitivní tlak také působí na rozpínání plic. V tomto okamžiku jsou elastický zpětný ráz a pozitivní tlak v plicích stejné velikosti, ale opačného směru, takže plíce si udržují konstantní objem bez jakéhokoli proudění vzduchu. Podtlak je zde alveolární tlak mínus intrapleurální tlak. Proto se při změně intrapleurálního tlaku změní i podtlak, což způsobí rozdíl mezi elastickým zpětným rázem plic a podtlakem, což způsobí změnu objemu plic.
Intrapleurální tlak označuje tlak pleurální tekutiny v pleurální dutině, který se vždy mění v rozmezí atmosférického tlaku. Hrudní stěna, která je těsně spojena s vnější pleurou, má tendenci se pohybovat směrem ven v opačném směru, než je síla vyvíjená atmosférickým tlakem na lidské tělo. Tomu se říká elastický zpětný tah hrudní stěny. Elastický zpětný tah hrudní stěny proto působí v opačném směru než elastický zpětný tah plic, které jsou těsně spojeny s vnitřní pleurou. V důsledku toho jsou plíce a hrudní stěna od sebe mírně odděleny a intrapleurální tlak se udržuje na atmosférickém tlaku. V tomto okamžiku, kdy se objem pleurální dutiny mění v důsledku pohybu svalů atd., se mění i intrapleurální tlak.
Na základě výše uvedeného jsou procesy nádechu a výdechu následující. Nádech začíná kontrakcí bránice, která se pohybuje dolů, a pohybem mezižeberních svalů, což způsobuje pohyb žeber nahoru a ven, čímž se rozšiřuje hrudní dutina. V důsledku toho se hrudní stěna mírně vzdaluje od povrchu plic, čímž se zvětšuje objem pleurální dutiny a snižuje se intrapleurální tlak mírně pod úroveň, kdy nedochází k proudění vzduchu. Tím se zvyšuje podtlak v plicích a když tato síla překročí elastický zpětný ráz plic, plíce se dále roztahují. V důsledku toho se alveolární tlak snižuje vzhledem k atmosférickému tlaku a vzduch vstupuje do alveol v důsledku tlakového rozdílu. Čím větší je objem plic, tím větší je celkové množství vzduchu, které vstupuje do plic. Protože však alveoly mají omezenou schopnost roztahování a jsou spojeny s vnějším světlem, alveolární tlak, který dříve klesal, dosáhne svého nejnižšího bodu přibližně v polovině nádechu a poté se opět začne zvyšovat. Poté se alveolární tlak vyrovná atmosférickému tlaku, takže na konci nádechu nedochází k žádnému proudění vzduchu a objem plic se maximalizuje. Výdech probíhá stejně jako nádech, ale bránice se pohybuje opačným směrem a žebra se pohybují opačným směrem, což způsobuje kontrakci hrudníku. Změny pleurálního a transpulmonálního tlaku pak způsobují změnu objemu plic, což umožňuje vzduchu unikat z alveol dýchacími cestami do atmosféry.
Tento dýchací proces je nezbytný pro udržení života. Dýcháním se do těla dodává kyslík a vylučuje se oxid uhličitý, což nám umožňuje vytvářet energii a vykonávat různé fyziologické funkce. Dýchání je navíc úzce spjato s psychickou stabilitou. Hluboké a pravidelné dýchání pomáhá snižovat stres a uklidňovat mysl. Proto je dýchání považováno za důležitý prvek v činnostech, jako je meditace a jóga.
Důležitost dýchání je ještě zřetelnější při cvičení. Během cvičení potřebujeme více kyslíku než obvykle a musíme vyloučit více oxidu uhličitého, takže naše dýchání se stává aktivnějším. Osvojení správných dýchacích technik zlepšuje výkon při cvičení a snižuje únavu. Naopak nesprávné dýchání může vést k nedostatku kyslíku v těle a hromadění oxidu uhličitého, což může mít nepříznivé účinky na zdraví.
Proto si musíme uvědomit důležitost normálního dýchání a snažit se naučit správné dýchací techniky. To podpoří naše fyziologické i psychické zdraví. Dýchání je proces, který probíhá automaticky, aniž bychom si ho uvědomovali, ale je to životně důležitá síla, která udržuje život. Nesmíme zapomínat na důležitost dýchání a i nadále mu věnovat pozornost, aby nám mohlo přinést pozitivní změny do života.
