Solunum Sistemi Fizyolojisi

Solunum genel olarak pulmoner ventilasyon ve gazların dışsal hareketi şeklinde iki bölümden meydana gelmektedir. 

Pulmoner ventilasyon: Soluk alma (inspirasyon) ve soluk verme (ekspirasyon) şeklindeki atmosfer havası ve alveoller arasında meydana gelen gaz alışveriş bölümüdür. 

Gazların dışsal hareketi: Akciğerlerdeki oksijenin alveollerden kana geçişi ve karbondioksitin kandan alveollere geçişi evresi ve sonucunda oksijenin kandan hücrelere geçişi ve karbondioksitin hücrelerden kana geçmesidir. 

Fonasyon, solunum ile alınan havanın ses telleri aracılığı ile hareketi sonucu ses üretilmesi şeklinde ifade edilir. 

Solunum sistemi; solunum sistemi organları ve havanın vücutta giriş çıkış yaptığı, bir geçiş sistemi olan solunum yolundan meydana gelir. 

• Solunum sistemini aşağıdaki temel bileşenler oluşturur: 

• Solunum sistemi hayati organları olan 2 adet akciğer, 

• Atmosfer havasını solunum sisteminin içerisine ve dışına hareket ettirmeyi sağlayan alt ve üst solunum yolları, 

• Atmosfer havasının akciğerlerde değişiminin meydana geldiği kılcal damarlarla çevrelenmiş terminal hava keseleri yani alveoller, 

• Solunum sisteminin fonksiyonlarını içeren, kolaylaştıran ve koruyan göğüs boşluğu ve göğüs kafesi, 

• Diyafram, solunum ve yardımcı solunum kasları, 

• Bütün solunum yapılarını düzenleyip kontrol eden sinir sistemidir. 

Üst solunum yolunu; ağız, burun, yutak (farinks) ve gırtlak (larenks) oluşturur. 

Alt solunum yolunu; trake (ana soluk borusu) ve bronşlar oluşturur. 

Genel olarak üst solunum yolunun görevleri şu şekilde sıralanabilir: 

• Solunan havanın vücut sıcaklığına 37°C kadar ısıtılması veya soğutulması, 

• Solunan havadaki parçacıkların filtrelenmesi, 

• Solunan havanın nemlendirilmesi, 

• Koku alma duyusunu sağlamak, 

• Ses üretmek veya fonasyon, 

• Alınan havanın alt solunum yollarına kadar havalandırılması veya iletilmesidir. 

Burun boşluğunda üç temel bölge bulunmaktadır. Bunlar; vestibüler, solunum ve koku alma bölgeleridir.

Vestibüler Bölge: Burun delikleri içerisinde bulunan bu bölge solunum sistemi açısından ilk savunma görevlerini yerine getiren burun kıllarını içermektedir. 

Solunum bölgesi:Akciğerlerin ve solunum yollarının nemlendirilmesi ve atmosfer havasının vücut sıcaklığı ile uyumlu şekilde ısıtılması gereklidir. Bu görev, bol miktarda kan ile beslenen mukoza ile kaplanmış olan burun boşluğunundur. Solunum bölgesi üç adet kemiğe sahiptir. Bu kemikler, boşluğu üç kanala bölerek burun boşluğunu düz bir geçiş yolu hâlinden, hava akımının türbülanslı olduğu hâle getirirler. Bu yapısı ile vücuda alınan havanın daha nemli ve sıcak olan burun mukozası ile daha fazla teması için daha fazla yüzey alanı oluşturur. 

Nazofarinks (burun bölgesi): Farinksin en üst kısmı olan nazofarinks, iki burun boşluğunun hemen arkasından başlar ve solunum mukozası ile kaplıdır. Solunan hava burundan sonra nazofarinksten geçer. Nazofarinks ayrıca, orta kulağa giden işitsel geçiş yollarını ve bağışıklık sisteminin lenfatik dokularını içerir. Dolayısıyla burun boşluğundaki enfeksiyon kulak enfeksiyonlarına da sebep olabilir. 

Orofarinks (ağız bölgesi): Bir sonraki bölge orofarinkstir ve ağız boşluğunun arka bölgesinde yer alır. Ağız ve burundan alınan hava ile birlikte yiyecekler, sıvı gibi yutulan her şey orofarinksten geçer. Yutma hareketi esnasında, burun boşluğu ve nazofarinkse yiyecek maddeleri veya sıvı girişini engellemek amacıyla yumuşak damak bölgesi ve küçük dil üste ve arkaya doğru hareket eder. Ayrıca ağız bölgesi, mikrop gibi zararlı maddelerin vücuda girdiği bölge olduğu için lenfoid doku veya bademcikler gibi bağışıklık sistemiyle ilişkili bazı yapıları da içermektedir. 

Laringofarinks (gırtlak bölgesi): Ağız ve burundan alınan hava ile birlikte yiyecekler, sıvı gibi yutulan her şey farinksin en alt kısmı olan laringofarinksten de geçer. Solunan hava gırtlaktan ve soluk borusundan akciğerlere giderken yutulan maddeler de yemek borusundan geçerek mideye gider. 

Trakea (Soluk borusu) en büyük bronştur ve trakeobronşial ağacın gövdesi olarak düşünülebilir. Yaklaşık 2,5 cm genişliğinde ve 10 ila 15 cm uzunluğunda olan trakea ya da soluk borusu, solunum yollarının en geniş çaplı hava geçiş yoludur. Solunan hava, larinksten ayrıldıktan sonra nefes borusu olarak da bilinen trakeaya girer. Trakea ise solunan havanın solunum yollarından ilerleyebilmesi için gırtlak ve akciğerler arasında bağlantı oluşturur. Trakea daha sonra alt bölümde dallanma yapar ve iki bronşial tüpü meydana getirir. 

Larinks (Gırtlak) 

Konuşma eylemi için gerekli olan yapıları içeren ve boyun bölgesinde bulunan gırtlak, farinksin aşağısındaki üçgen şeklinde bir yapıdır. Bu yapı farinks ile trakeayı birbirine bağlayarak solunan havanın solunum yolunda ilerlemesini sağlar. Çocukların boyun bölgesinde en üst bölümde, kadınların daha aşağı bölümde ve erkeklerin boyun bölgesinde ise en aşağı bölümde yer alır. Yani, yaş ve cinsiyet açısından yer aldığı bölge farklılık gösterir. Bu yüzden çocuklar, kadınlar ve erkeklerin sesleri arasında farklılık olmasına sebep olur. Genel olarak ses kutusu şeklinde adlandırılan gırtlak, konuşma kontrolü için ses tellerinin hareket etmesini sağlayan kaslar, bağlar ve kıkırdaklardan meydana gelen yarı sert bir yapıdır. 

1. İlk bileşen, alveolleri çevreleyen protein ve fosfolipitten oluşan sürfaktan denilen bir madde katmanıdır. Sürfaktan alveollerdeki yüzey gerilimi azaltıp kendi kendine kapanmasını önleyerek sürekli olarak açık olmasını sağlar. 

2. İkinci bileşen, tek sıra şeklindeki epitel hücrelerden oluşur. Epitel hücreler arasında makrofaj gibi hücreler de bulunmaktadır Alveollerde üç tip hücre vardır. Bunlar: 

• Tip I Hücre (Skuamöz Pnömositler): Alveol yüzeyinin çoğunluğu (%95) tip I hücreler adı verilen düz, ince, yassı hücrelerden oluşur. Böylece gaz molekülleri tip I hücrelerin içerisinden kolay bir şekilde geçebilir. 

• Tip II hücrelerin (Granüler Pnömositler): Alveollerin ayrıca yüzey aktif madde üretmesi gerekir. Tip II hücrelerin devreye girdiği yer burasıdır. Çok fazla metabolik olan tip II hücreleri, hem aktif madde üretir hem de hücrenin onarımında yardımcı olurlar. Son olarak bu alanın hayati önem taşıyan gaz alışverişi sürecine engel teşkil edecek kalıntılardan arınmış olması gerekir. 

• Tip III hücreler (gezici makrofajlar): Tip III hücreler diğer bir deyişle temizleme hücreleri, makrofajlar, alveollerde dolaşırken yabancı parçacıkları yutarlar.

3. Alveoler kılcal ünitenin üçüncü bileşenini interstisyel boşluk oluşturur. Bu bileşen, alveol epiteli, kapiller endotelinden ayıran ve interstisyel sıvı içeren alandır. İnterstisyel boşluk alveoller ve kılcal damarların zarlarının kaynaşmış gibi görünecek kadar dardır. İnterstisyel boşlukta çok fazla ödem oluşursa alveoller ve kılcal damarların zarlarının birbirinden ayrılarak mesafe uzar ve gaz değişimini zorlaştırır. 

4. Dördüncü bileşen, kılcal damar duvarını meydana getiren kılcal endotelyumdur. Kılcal damar, gerekli gazları hedefe taşıyan kırmızı kan hücrelerinin bulunduğu kanı içerir. Akciğerlerin kılcal damarlarına giren kan, kalbin sağ tarafından gelir ve vücut dokularından geldiği için oksijen oranı düşük, karbondioksit oranı yüksektir. Burada gaz değişimi veya diğer bir deyişle dış solunum gerçekleşir. Akciğerlerin kılcal damarlarından çıkan kanın ise oksijen oranı yüksektir ve hücrelere gönderilmek için kalbin sol tarafına gider. Bunun tam tersine, karbondioksit pulmoner kılcal kanda yüksek konsantrasyonda, akciğerde ise çok düşük olduğu için akciğere geçer. Atmosfer havasında düşük oranda karbondioksitin olması sebebiyle karbondioksit kandan nefesle verilmek üzere akciğerlere geçer. 

Akciğerler iki şekilde genişletilip daraltılabilir. Bunlar: 

• Diyaframın aşağıya ve yukarıya hareket etmesi ile göğüs kafesi daralır ve genişler. 

• Kostaların aşağıya çekilmesi ve yükselmesi aracılığıyla göğüs kafesi ön-arka çapı azalır ve artar. 

1. Beyin soluk almak için uyarıyı başlatır.
2. Nöronlar soluk alma uyarısını solunum kaslarına iletir.
3. Diyafram kası ve/veya dış interkostal kaslar kasılma hareketini gerçekleştirir.
4. Göğüs duvarı genişler böylece göğüs boşluğunun hacmi de artar.
5. İntraplevral basınç daha negatif olur.
6. Alveoller genişler ve alveoler elastik geri tepmeyi arttırır.
7. Alveoler hacim arttığı için alveoler basınç atmosfer basıncının altına düşer. Sonuç olarak hava akışı için bir basınç gradyanı meydana gelir.
8. Alveol basınç atmosfer basıncıyla dengelenene kadar hava alveollere giriş yapar

1. Beyin inspirasyon komutunu durdurur.
2. Solunum kasları gevşer.
3. Göğüs hacim azalır, intraplevral basıncın daha az negatif olmasına neden olur.
4. Alveoller, inspirasyon öncesi hacimlerine döner.
5. Azalan alveoler hacim, alveolar basıncın atmosferik basınçtan daha fazla olmasını sağlar. Böylece alveolden atmosfere hava akışı için bir basınç gradyanı meydana gelir.
6. Alveol basıncı atmosfer basıncıyla dengelenene kadar hava alveollerden dışarı çıkar

Akciğerlerdeki havanın hareketini sağlayan basınçlar da vardır. Bu basınçlar şunlardır: 

• Plevral basınç: Akciğerler (viseral plevra) ve göğüs duvarı plevrası arasında bulunan boşluktaki sıvının oluşturduğu hafif negatif bir basınç şeklinde belirtilir. 

• Alveolar basınç: Akciğer alveollerinin içerisindeki havanın oluşturduğu basınç olarak tanımlanır. 

• Transpulmoner basınç: Plevral basınç ile alveolar basıncın arasındaki fark transpulmoner basınç olarak ifade edilir. Yani akciğerlerin dış yüzeylerinde oluşan basınç ve alveollerin içerisindeki basınç farkıdır. 

Tidal Volüm (Soluk Hacmi) (VT)= Tek bir nefes sırasında istirahat hâlinde akciğerlere giren veya çıkan hava miktarıdır. Miktarı ortalama 500 ml kadardır fakat yaşa, cinsiyete, boy ve genel kondisyona bağlı olarak önemli farklılıklar gösterir. 

İnspirasyon Rezerv Hacmi (İnspirasyon Yedek Hacmi) (IRV)= Normal bir inspirasyonun ötesinde, normal soluk hacminin üzerine alınabilen fazladan, kuvvetli bir şekilde solunabilen hava miktarıdır. Genel olarak aşağı yukarı 3000 ml’ye eşittir. 

Ekspirasyon Rezerv Hacmi (Ekspirasyon Yedek Hacmi) (ERV)= Normal bir ekspirasyondan sonra zorlu bir ekspirasyonla kuvvetli bir şekilde dışarıya verilebilen fazladan hava miktarıdır. Miktarı ortalama 1100 ml kadardır. 

Rezidüel Hacim (Artık Hacim) (RV)= Hiçbir zaman akciğerlerdeki havanın tamamı dışarıya verilemez. Maksimum bir ekspirasyondan sonra akciğerlerde kalan havanın hacmidir. Artık hacim, akciğerlerin tamamen çökmesini önler. Bu hacim yaklaşık 1200 ml kadardır. 

Vital Kapasite (VC)= Formülü, “VC=IRV+VT+ERV” şeklindedir. Vital kapasite; inspirasyon rezervi hacmi, tidal volüm ve ekspirasyon rezerv hacmi toplamına eşittir. Akciğerlerin maksimum düzeyde kadar hava ile doldurulmasından sonra, maksimum ekspirasyon ile akciğerlerden çıkan hava miktarıdır. 

İnspirasyon Kapasitesi (IC)= Formülü, “IC=VT+IRV” şeklindedir. İnspirasyon kapasitesi; tidal volüm ile inspirasyon rezerv hacmi toplamına eşittir. Normal bir ekspirasyon sonrası akciğerlerin maksimal düzeyde gerilmesine kadar inspirasyon ile alınabilen hava miktarıdır. 

Fonksiyonel Artık Kapasite (FRC)= Formülü, “FRC=ERV+RV” şeklindedir. Fonksiyonel artık kapasite; ekspirasyon rezerv hacmi ve rezidüel hacim toplamına eşittir. Fonksiyonel artık kapasite, normal ekspirasyon sonrasında akciğerlerde kalan hava miktarıdır.

Toplam Akciğer Kapasitesi (TLC)= Formülü, “TLC=IRV+VT+ERV+RV” veya “VC+RV” şeklindedir. Toplam akciğer kapasitesi; inspirasyon rezervi hacmi, tidal volüm, ekspirasyon rezerv hacmi, rezidüel hacim toplamına veya vital kapasite ile rezidüel hacmin toplamına eşittir. Akciğerlerin, mümkün olacak en fazla inspirasyon hareketi ile gerilmesi sonrası maksimum hacmidir.