Bộ phận Phổi

Phổi (hay Phế) là một bộ phận trong cơ thể có vai trò chính là trao đổi khí - mang oxy từ không khí vào máu qua mạch máu phổi, và carbon dioxide từ máu ra ngoài qua động mạch phổi. Ngoài ra, phổi còn có khả năng thứ yếu là chuyển hóa một số chất sinh học và lọc một số độc tố trong máu. Phổi cũng là nơi lưu trữ máu.

Giải phẫu học

Ở con người, phổi bao gồm hai buồng phổi nằm trong lồng ngực, được bảo vệ bởi các xương sườn xung quanh. Phía dưới, phổi liên kết với các cơ quan bụng như gan, dạ dày và lá lách bằng cơ hoành ngăn. Giữa hai buồng phổi là khí quản (1) - ống dẫn khí chính. Khí quản chia thành hai phế quản chính (2) (3). Tim nằm ở giữa hai buồng phổi (trung thất), hơi phía trái.

Buồng phổi bên trái có 2 thùy (trên-trái (5a), dưới-trái (5b)), bên phải có 3 thùy (trên-phải (4a), giữa-phải (4b) và dưới-phải (4c)). Mỗi buồng phổi có một phế quản chính, một động mạch (8) và hai tĩnh mạch - những ống dẫn này chia như nhánh cây chi chít từ trung thất đến cực nhỏ của buồng phổi - kèm theo là các dây thần kinh và mạch bạch huyết.

Các ống dẫn khí lớn hơn như khí quản và phế quản lớn được nhiều vành sụn giữ cho cứng và có ít cơ trơn. Bên trong các ống có lớp màng tế bào tiêm mao và một lớp màng nhầy mỏng trên các tế bào này. Màng nhầy giữ bụi, hạt phấn và các chất bẩn khác. Qua chuyển động của tiêm mao, các chất bẩn bám trên màng nhầy được đẩy lên và nuốt vào thực quản xuống dạ dày theo nước miếng.

Hệ thống hô hấp

Tổng quan

Hệ hô hấp bao gồm hai phần, 'hô hấp ngoài' là giai đoạn phổi hấp thụ O₂ từ không khí và thải CO₂ ra ngoài. 'Hô hấp trong' là giai đoạn trao đổi O₂ và CO₂ tại các tế bào trong cơ thể.

Hệ 'hô hấp ngoài' gồm hai lá phổi, giống như hai túi khí có khả năng kéo hút và bóp lại để thở. Các lá phổi được bao bọc bởi khung xương lồng ngực và cơ hoành, di chuyển theo nhịp điệu do cơ xương ngực và cơ hoành điều khiển bởi não. Trong trạng thái nghỉ, con người thở khoảng 12-15 lần mỗi phút, mỗi lần thở lượng không khí là 500 mililit (tương đương 6-8 lít mỗi phút), trong đó có 250 mL O₂ vào và 200 mL CO₂ ra.

Trong hơi thở có nhiều chất khí khác nhau từ cơ thể - khoa học đã xác định khoảng 250 loại khí khác nhau trong hơi thở người, bao gồm methane (từ ruột), rượu (khi uống), acetone (khi nhịn ăn), và nhiều loại khác.

Áp suất của một hỗn hợp khí tương đương với tổng áp suất của từng loại khí trong hỗn hợp đó. Không khí (khô) chứa 20,98 % O₂, 0,04% CO₂, 78,06% N₂ và 0,92% các khí trơ khác (như argon và helium). Ở mực nước biển, áp suất không khí là 760 mmHg (1 atm). Do đó, áp suất riêng ('phân áp') của O₂ là 760 × 0,21 = 160 mmHg, của CO₂ là 760 × 0,0004 = 0,3 mmHg, và của N₂ là 760 × 0,79 = 600 mmHg. Khi tính thêm độ ẩm của hơi nước, tỷ lệ của các khí này sẽ giảm. Áp suất hơi nước ở nhiệt độ cơ thể là 47 mmHg. Sau khi vào phổi và cân bằng với hơi nước, áp suất của từng loại khí (P) sẽ là: PO₂ = (760 - 47) × 0,21 = 149 mmHg, PN₂ = (760 - 47) × 0,79 = 564 mmHg và PCO₂ = 0,3 mmHg.

Từ phế quản sơ cấp đến phế nang, hệ thống dẫn khí chia nhánh khoảng 23 lần. Trong đó 16 lần chia đầu tạo ra các nhánh của phế quản (không có trao đổi khí trong khúc này) và 7 lần sau có phế nang và có hiện tượng khí di chuyển hai chiều giữa phế nang và máu. Diện tích cắt ngang của phế quản khi bắt đầu là 2,5 cm². Sau khi phân nhánh nhiều lần, diện tích cắt ngang của các ống dẫn tăng lên đáng kể, tổng diện tích của các phế nang lên đến gần 12.000 cm². Do đó, vận tốc di chuyển của khí nhanh tại phế quản và rất chậm tại các tiểu phế quản và phế nang.

Con người có khoảng 300 triệu phế nang. Mỗi phế nang có nhiều mạch máu nhỏ bao quanh. Những bọng bong bóng cực nhỏ này, nếu được trải ra, sẽ có diện tích bề mặt lên đến 70 m². Đây là diện tích của các màng cực mỏng được sử dụng để trao đổi khí giữa phế nang và máu.

Màng của phế nang bao gồm hai loại tế bào. Loại 1 mỏng là phần chính của màng phế nang. Loại 2 dày hơn, tiết chất hoạt hóa bề mặt. Ngoài ra còn có các tế bào phụ như bạch cầu chức năng miễn dịch và làm sạch môi trường.

Cơ chế hô hấp

Trung bình, cả hai phổi có thể chứa khoảng 6 lít không khí, tuy nhiên chỉ một phần nhỏ của dung tích này được sử dụng trong quá trình hít thở bình thường. Cần phân biệt rõ hai khái niệm dung tích phổi (lung capacity) và thể tích phổi (lung volume). Thể tích phổi biểu thị các thay đổi thể tích khi hô hấp, trong khi dung tích phổi là sự kết hợp của các thể tích khác nhau. Các giá trị này thay đổi theo chủng tộc, độ tuổi và chiều cao của mỗi người. Sau khi thu thập dữ liệu từ cộng đồng, dựa trên tuổi tác, chiều cao và cân nặng, có thể ước tính được các thông số hô hấp bình thường của cá nhân.

Dưới đây là các thông số cơ bản cho một người châu Âu, nặng khoảng 70 kg và chiều cao thông thường:

• Dung tích toàn phổi (Total lung capacity, TLC) = 6 L. Thể tích của toàn bộ khí trong phổi sau khi hít vào tối đa.
• Dung tích sống (Vital capacity, VC) = 4.8 L. Lượng khí có thể thở ra hết sức sau khi hít vào hết sức.
• Thể tích khí lưu thông (Tidal volume, TV) = 500 mL. Lượng khí hít vào hoặc thở ra khi thực hiện hít thở bình thường.
• Thể tích khí cặn (Residual volume, RV) = 1.2 L. Lượng khí còn lại trong phổi sau khi thở ra tối đa.
• Thể tích dự trữ thở ra (Expiratory reserve volume, ERV) = 1.2 L. Lượng khí có thể thở ra tiếp sau khi thở ra bình thường.
• Thể tích dự trữ hít vào (Inspiratory reserve volume, IRV) = 3.6 L. Lượng khí có thể hít thêm vào sau khi hít vào bình thường.
• Dung tích cặn chức năng (Functional residual capacity, FRC = ERV + RV) = 2.4 L. Lượng khí còn lại trong phổi sau khi thực hiện thở ra bình thường.
• Dung tích hít vào (Inspiratory capacity, IC) = là thể tích hít vào tối đa sau khi thực hiện thở ra bình thường.
• Khoảng chết giải phẫu = 150 mL. Thể tích được lưu trữ bởi các ống dẫn khí.

Ngoài cơ hoành, các cơ quan quan trọng khác tham gia vào quá trình hô hấp bao gồm:

Các cơ tham gia vào hít vào bao gồm:

• Cơ ức đòn chũm: Cơ này giúp nâng xương ức lên phía trên.
• Cơ gian sườn trước: Nâng các xương sườn lên.
• Cơ bậc thang: Nâng hai xương sườn trên cùng.
• Cơ gian sườn ngoài: Kéo khung sườn ra phía ngoài.

Các cơ tham gia vào thở ra bao gồm:

• Cơ thẳng bụng: Chức năng kéo các xương sườn phía dưới và ép các phủ tạng trong khoang bụng để đẩy cơ hoành lên.
• Cơ liên sườn trong: Nhiệm vụ kéo các xương sườn xuống phía dưới.

Là phần không khí nằm trong đường ống dẫn khí mà không tham gia vào trao đổi khí. Trung bình, mỗi lần hít vào 500ml khí, có 150ml khí nằm trong không gian chết và 350ml khí nằm trong phế nang mới tham gia trao đổi khí.

Các bệnh liên quan đến phổi

• Bệnh phổi tắc nghẽn mạn tính (COPD)
• Viêm phế quản mạn và các bệnh liên quan do thuốc lá (COPD)
• Nghẽn mạch phổi
• Nhiễm trùng phổi, viêm phổi, phù phổi
• Ung thư phổi
• Tràn khí màng phổi
• Tràn dịch màng phổi
• Xơ phổi
• Tăng áp lực động mạch phổi
• Viêm đường hô hấp cấp
• COVID-19

Đọc thêm

• Cơ chế chức năng của phổi. http://www.anaesthetist.com/icu/organs/lung/lungfx.htm
• Dr D.R. Johnson: Giới thiệu cơ bản về giải phẫu, hệ hô hấp Lưu trữ 2009-11-24 tại Wayback Machine
• Franlink Institute Online: Hệ thống hô hấp Lưu trữ 2002-02-08 tại Wayback Machine
• Phổi hoạt động tốt nhất vào buổi chiều muộn
• Bệnh mạn tính về hệ hô hấp - các nghiên cứu hàng đầu về bệnh hô hấp Lưu trữ 2006-10-17 tại Wayback Machine.
• Phổi chim và quá trình hô hấp
• https://vi.m.wikipedia.org/wiki/SARS-CoV-2

• Nghiên cứu sinh lý học y khoa, ấn bản 21. Ganong - NXB: LANGE

Ghi chú

Liên kết bên ngoài

• Phổi trên Từ điển bách khoa Việt Nam
• Lung trên Encyclopædia Britannica (tiếng Anh)