呼吸系统结构有助于将环境中的空气带入体内,并将气体废物排出体外。这些结构通常分为三大类:气道、肺血管和呼吸肌。
呼吸是由呼吸系统结构完成的复杂生理过程。呼吸涉及许多方面。空气必须能够流入和流出肺部。气体必须能够在空气和血液之间以及血液和人体细胞之间进行交换。所有这些因素都必须受到严格控制,呼吸系统必须能够在必要时对不断变化的需求作出反应。
空气通过呼吸肌的动作进入肺部。横隔梁的形状类似于圆顶,当其松弛时,横隔梁处于其最大高度。这种形状减少了胸腔的容积。当横膈膜收缩时,横膈膜向下移动,肋间肌肉向外移动。这些动作增加了胸腔的容积,降低了肺部的气压。肺部较低的气压导致空气通过鼻腔通道吸入肺部,直到压差相等。当横膈膜再次放松时,胸腔内的空间减少,空气被挤出肺部。
空气从外部环境进入肺部,其中含有人体组织所需的氧气。这些空气充满了肺中称为肺泡的小气囊。肺动脉将含二氧化碳的缺氧血液输送到肺部。这些动脉形成称为小动脉的较小血管,将血液输送到数百万肺泡周围的毛细血管。肺泡被一层能溶解空气的湿膜所覆盖。肺泡囊内的氧气浓度高于肺泡周围毛细血管内的氧气浓度。结果,氧气通过肺泡囊的薄内皮扩散到周围毛细血管内的血液中。同时,二氧化碳从血液扩散到肺泡囊,并通过气道呼出。富氧的血液随后被输送到心脏,在那里被泵送到身体的其他部位。
身体组织和细胞也发生类似的气体交换。必须更换细胞和组织使用的氧气。必须清除细胞呼吸的气体废物,如二氧化碳。这是通过心血管循环完成的。二氧化碳从细胞扩散到血液中,并通过静脉输送到心脏。动脉血中的氧气从血液扩散到细胞中。
呼吸过程在周围神经系统(PNS)的指导下进行。PNS的自主系统控制呼吸等非自主过程。大脑的延髓调节呼吸。髓质中的神经元向膈肌和肋间肌发送信号,以调节启动呼吸过程的收缩。髓质中的呼吸中枢控制呼吸频率,必要时可加快或减慢呼吸过程。肺部、大脑、血管和肌肉中的传感器监测气体浓度的变化,并向呼吸中枢发出这些变化的警报。空气通道中的传感器可检测烟雾、花粉或水等刺激物的存在。这些传感器向呼吸中枢发送神经信号,以诱发咳嗽或打喷嚏来排除刺激物。大脑皮层也会自动影响呼吸。这就是允许你自愿加快呼吸频率或屏住呼吸的原因。然而,这些动作可以被自主神经系统所控制。
呼吸系统感染是常见的,因为呼吸结构暴露于外部环境。呼吸结构有时与细菌和病毒等传染源接触。这些细菌感染呼吸道组织,引起炎症,可影响上呼吸道和下呼吸道。
普通感冒是最显著的上呼吸道感染类型。其他类型的上呼吸道感染包括鼻窦炎(鼻窦炎)、扁桃体炎(扁桃体炎症)、会厌炎(覆盖气管的会厌炎症)、喉炎(喉炎)和流感。
下呼吸道感染通常比上呼吸道感染危险得多。下呼吸道结构包括气管、支气管和肺。支气管炎(支气管炎症)、肺炎(肺泡炎症)、肺结核和流感是下呼吸道感染的类型。
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