JOHDANTO HENGITYSJAKSOON

Transkriptio

1 Hengityselimistöjakso/Biolääketieteen laitos JOHDANTO HENGITYSJAKSOON Rintakehä ja hartiakaari rakenteineen muodostavat päällepäin näkyvän rinnan alueen. HEIKKI HERVONEN Kuva on osa Michelangelon teoksesta Aatamin luominen. Eevahan syntyi sitten hengityselimistöön läheisesti liittyvästä kylkiluusta.

2 Luku 1 MIKSI? Hengityselimistö toimittaa happea elimistöön ja osallistuu happo-emäs-tasapainon säätelyyn poistamalla hiilidioksidia elimistöstä. Happea tarvitaan energian tuottamiseen. Energiaa taas hyödynnetään elimistön tasapainon, homeostaasin ylläpitämisessä. Hapen vieraskielinen nimitys oxygen tarkoittaa happoa (oxy) tuottava (gen). Elimistön energiatuotannon sivutuote onkin hiilidioksidi, joka vesiliuoksessa muodostaa hiilihappoa. Hiilihapon kertyminen johtaa kudosten ja nesteiden happamoitumiseen, mikä on huono juttu, kun aineenvaihdunnan entsyymit eivät toimi happamassa (lysosomaaliset entsyymit kylläkin, mutta se on toinen vielä huonompiasia). Hiilihappo/hiilidioksidi pitää siis poistaa elimistöstä, jotta ph säilyy sopivissa rajoissa (normaali valtimoveren ph 7,35-7,45). Tämä moniste on tarkoitettu yksinomaan Helsingin yliopiston lääketieteellisen tiedekunnan opiskelijoiden ja opettajien käyttöön ja jaettavaksi ainostaan Terkon digitaalisen kurssikirjaston kautta. Teoksen osittainenkin kopiointi, muuttaminen ja edelleen jakaminen on tekijänoikeuslain nojalla ehdottomasti kielletty. Kuva kirjasta Rohen et al.: Color Atlas of Anatomy. Lippincott Williams & Wilkins

3 OSIO 1 Kuva kirjasta Sobotta: Atlas of Human Anatomy. Elsevier Urban & Fischer Hengityselimistön osat ja toiminnot HENGITYSELIMISTÖN TOIMINNANHÄIRIÖITÄ Obstruktiiviset häiriöt: keuhkoihin tai sen osiin ei johdu tarpeeksi ilmaa. Syynä tukos tai ahtauma (esim. astmakohtaus). Restriktiiviset häiriöt: Keuhkojen laajeneminen on heikentynyt joko heikkojen hengitysliikkeiden tai keuhkojen jäykistymisen takia. Kaasujen vaihtoon osallistuva kudospinta-ala voi olla alentunut johtuen kudostuhosta (esim. emfysema, COPD) Keuhkoverenkierto voi olla häiriintynyt osittain tai kokonaisuudessaan (sydänperäinen, embolia) Hengityksen hermostollisen säätelyn häiriöt Elimistön happoemästasapainon häiriöt vaikuttavat hengityselimtön toimintaan Hengityselimet koostuvat parillisista keuhkoista ja ilmateistä, jotka johtavat keuhkoihin ja pois keuhkoista. Keuhkoissa hengitystiet, pääkeuhkoputket haaroittuvat pienemmiksi keuhkoputkiksi, bronkuksiksi, siitä edelleen ilmatiehyiksi, bronkioleiksi ja päätyvät lopulta asinukseen, missä kaasujen vaihdunta tapahtuu keuhkorakkuloissa, alveoleissa. Matkan varrella ovat mm. hajuepiteeli ja kurkunpää, joilla on omat erityistoimintansa. Hengityselimistön toiminnassa ensimmäinen päämäärä tai prosessi on hengityskaasujen toimittaminen keuhkorakkulaan ja sieltä pois eli keuhkotuuletus, ventilaatio. Tähän liittyvät pitkät ja monimutkaiset Nenäontelo, hengitystiet alkavat sieraincavum nasi ja Hengitys-elimistö nenän sivuontelot Nenänielu, aukoista ja päättyvät keuhkojen nasopharynx ja välikorva ALAHENGITYSTIET kaasujen vaihtoon osallistuvaan Nielu, oropharynx Kurkunpää, larynx osaan. Henkitorvi, trachea Ylähengitysteihin liittyy omat lääketieteelliset ongelmansa, ylähengitystieinfektiot ovat niistä Keuhkoputki, bronchus YLÄHENGITYSTIET Ilmatiehyt, bronchiolus Pallea Keuhkoacinus, asinus eli toiminnallinen yksikkö; täällä sijatsevat kaasujen vaihduntaan osallistuvat rakenteet 2

4 yleisimmät. Yksi lääketieteen erikoisala, korva, nenä, kurkkutaudit (KNK) on erikoistunut juuri tälle hengitysteiden anatomiselle alueelle. Alemmat hengitystiet ja keuhkot ovatkin sitten keuhkosairauksien suppeaa erikoisalaa. Miten? - ilman johtuminen keuhkoihin Kaasujen vaihdunta on hengityselimistön päätarkoitus ja sitä varten joudutaan imemään syvälle elimistöön tavattoman vahingollista ulkoilmaa. Se on liian kuumaa tai kylmää, se on liian kuivaa (koettakaapa joskus nukkua suu auki) ja siinä on jos jonkinlaisia epäpuhtauksia, orgaanisia ja epäorgaanisia. Yksi pahimmista uhista on happi, joka hapettaa ja poikii vaarallisia happiradikaaleja. Ilmaa johtavat hengitysteiden osat toimivatkin tärkeänä osana elimistön puolustusta. Sierainaukot johtavat nenäonteloon (cavum nasi), jonka väliseinä (septum nasi) jakaa kahtia. Sierainaukkojen nenäkarvat suodattavat hyönteisiä ja isompia höytyviä. Nenäontelon sivuseinämistä työntyvät levymäiset kuorikot (concha nasalis superior, media ja inferior), jotka aiheuttavat ilman virtaukseen pyörteisyyttä. Pyörteet linkoavat epäpuhtauksia nenän limakalvoa peittävään limaan, johon ne takertuvat. Aivastusheijasteen avulla elimistö pyrkii poistamaan Nenäontelo Yläkuorikko Keskikuorikko Alakuorikko Eturhinoskopianäkymä Keskikuorikko Eturhinoskopia Takarhinoskopia levitin Alakuorikko Kitarisa Korvatorven aukko Heikki Hervonen Netter Presenter Copyright 2014 nenäonteloon päässeet ärsyttävät tekijät. Liman/nesteen eritys ja epiteelin alaiset verisuonipunokset takaavat ilman kosteutuksen ja lämmityksen. Nenäonteloon ovat yhteydessä ilmapitoiset nenän sivuontelot (sinus paranasales), joiden seinämiin nenäontelon limakalvo (mucosa) jatkuu kapeiden tiehyiden kautta. Katso tarkemmin ylähengitystieluento. Kliinisiä sairaustiloja ja toimenpiteitä: Nuha, rhinitis (allerginen, virus), nenäontelon tähystys, eturhinoskopia; Nenäpolyyppi, polyypin poisto; Nenäverenvuoto, sen tyrehdyttäminen; Poski/sivuontelon tulehdus (sinuitis), poskiontelopunktio Nenänielu ja suunielu (pharynx) ovat yhdysputkia seuraavaan tasoon. Nenänieluun avautuu korvatorvi (tuba auditiva), joka johtaa välikorvan onteloon (cavum tympani). Myös näiden rakenteiden seinämiä peittää hengitysteille tyypillinen limakalvo. Niinpä nämäkin limakalvot usein infektoituvat kun virus infektoi nenän limakalvon solukon. Suunielun limakalvon epiteelinä on mekaanista kulutusta kestävä kerrostunut levyepiteeli. Täällä limakalvon alla on runsaasti lymfaattista kudosta, erityisesti kielirisa (tonsilla lingualis) ja nielu- risa (tonsilla palatina). Risakudoksista kitarisa (tonsilla pharyngea) sijaitsee nenänielun katossa korvatorven aukon vierellä. Kurkunpää (larynx) suojaa alempia hengitysteitä Kurkunpään ja ympäristön rakenteita Kurkunkansi, epiglottis Kilpirusto Äänihuuli, plica vocalis Sormusrusto Heikki Hervonen Netter Presenter Copyright 2009 Aditus laryngis Recessus piriformis pikkurustojen kohoumia Uvula Kielen takapinta Epiglottis Plica ary-epi glottica 3

5 tracheostomia sulkemalla ilmatiet automaattisesti esim. niellessä, mutta myös jos hengitysteihin on tunkeutumassa esim. ärsyttävää kaasua tai pölyä. Samalla yskänheijaste pyrkii poistamaan ao. tekijän. Miten? - rintakehän ja keuhkojen suhde Keuhkot eivät pysty itsenäisesti imemään ja puhaltamaan kaasuja vaan koko ventilaatio (=kaasujen vaihdunta) perustuu keuhkoja ympäröivien rakenteiden toimintaan. Kylkiluut, kylkirustot, rintalasta ja rintanikamat muodostavat luisen rintakehän, joka tarjoaa keuhkoille ulkoisen tuen. Ilman tätä tukea keuhkot painuisivat omien sisäisten voimiensa vetämänä kasaan. Pallean ja rintakehän liikkeet aiheuttavat rintakehän tilavuuden muutoksen, joka johtaa keuhkopussissa ja keuhkojen sisällä painemuutoksiin, jotka puolestaan johtavat ilman virtaamiseen Muut Kaulan Pallean, diaphragman hengityslihaksisto lihassäikeet muodostavat lihakset keuhkoihin tai niistä pois. kupolin. Kun ne supistuvat Kylkilaskevat kupolit litistyvät ja rintavälitai ontelon tilavuus kasvaa. lihakset nostavat Hengityslihasten toiminta kylkiluita antaa tähän käyttövoiman. Katso tarkemmin ylähengitystieluento. Kliinisiä sairaustiloja ja toimenpiteitä: Kitarisan tulehdus/suureneminen, takarhinoskopia, kitarisan poisto; Välikorvan tulehdus (otitis media), otoskopia; Nielun tulehdus (pharyngitis), nielun tähystys; Nielurisan tulehdus (tonsillitis acuta); Nielupaise, peritonsillaari abskessi; Uniapnea; Kurkunpään tähystys, laryngoskopia, intubaatio; Kurkunpään tulehdus, laryngitis; Kurkunkannen tulehdus, epiglottitis; Hengitystien avaaminen crico(conio)tomia Henkitorvi (trachea) on noin 10 cm pituinen putki, jonka seinämään rakennetta tukevat c-kirjaimen muotoiset rustokaaret, joiden takaosan sulkee sileälihaskerros. Henkitorvi haarautuu kahdeksi pääkeuhko- putkeksi (bronchus principalis), nämä edelleen lohkokeuhkoputkiksi (bronchus lobularis) ja jaoke- (segmentti)keuhkoputkiksi (bronchus segmentalis). Lopulta haarautuminen johtaa alle 1 mm läpimittaisiin pieniin putkiin, joita kutsutaan nimellä ilmatiehyt, bronchiolus. Nämä ovat hengitysteiden ja bronkuspuuston viimeinen osa ennen keuhkojen ISOT PIENET KEUHKOPUTKET PUTKET ASINUS TerminaaliKurkunpää, kaasujen vaihtoon bronkioli Henkitorvi, osallistuvia rakenteita. Katso tarkemmin histologian luento. Pääbronkukset, Lohkobronkukset, Katso tarkemmin keuhkoja ja rintakehää käsittelevä luento, myös fysiologia luennot. Vatsalihakset Kliinisiä sairaustiloja ja toimenpiteitä: Äkillinen ja krooninen keuhkoputken tulehdus (bronchitis acuta et chronica); Keuhkolaajentuma (emphysema); Krooninen ahtauttava keuhkosairaus (COPD); Keuhkoastma (asthma bronchiale); Keuhkon osan painuminen kasaan, atelektaasi (yl. keuhkoputken tukoksesta johtuva); Keuhkokuume (pneumonia); Keuhkotuberkuloosi (tbc); Keuhkofibroosi (fibrosis); Keuhkoveritulppa (embolia); Keuhkopöhö (ödema) Respiratorinen bronkioli Segementtibronkukset Bronkiolit= lmatiehyet Kliinisiä sairaustiloja ja toimenpiteitä: Henkitorven tulehdus, tracheitis; Hengitystien avaaminen, Bronkus= kehkoputki Pallea Keuhkopussin ja rintakehän sairaudet: Kylkiluun murtuma; Selkärangan kaareuma (kyphosis, skoliosis); Ilmarinta (pneumothorax), jänniteilmarinta (tension p.); Pleuraneste (hydrothorax), pleuraontelopunktio Alveolit Acinus 4

6 Keuhkojen ja rintakehän tutkiminen: Lääkärin vastaanotolla tekemä keuhkojen tutkiminen tapahtuu rintakehän rakenteiden läpi kuunnellen ja koputellen. Keuhkojen kuuntelu (auskultaatio); Keuhkojen tutkiminen koputtelemalla (perkussio); Keuhko alareunan liikkuvuuden määrittely. Ongelmat rintakehän rakenteessa, esim. kyfoosi, skolioosi tai kylkiluun murtuma, voivat johtaa rintakehän liikkeiden rajoitukseen, mikä heikentää keuhkotuuletusta. Neste tai ilma pleuraontelossa taas estää keuhkoja laajentumasta. Sairaustilat, joissa keuhkokudoksen venyvyys ja kimmoisuus vähenevät (keuhko arpeutuminen, fibroosi), heikentää ventilaatiota. Hengitysteiden ahtautuminen ja tukokset (astma, bronkiitti, emfysema) aiheuttavat tietysti ongelman myös keuhkotuuletuksessa. Katso tarkemmin fysiologian luennot ja spirometriatyö. Miten? kaasujen vaihdunta Hengityskaasujen vaihdunta elimistön ja ulkomaailman välillä tapahtuu keuhkorakkuloissa, alveoleissa ja siellä tarkemmin veren ja alveolin sisältämän ilma/kaasutilan välillä. Tämä diffuusion avulla tapahtuva kaasujen kulkeutuminen voidaan eritellä omaksi tapahtumaksi, johon vaikuttavat omat lainalaisuudet ja johon tietyt sairausprosessit erityisesti vaikuttavat. Kaasujen vaihdossa, diffuusiossa nähdään sairaustiloissa vakavia muutoksia. Joissakin tilanteissa kuten esimerkiksi emfysemassa diffuusiopinta-ala pienenee koska alveolien seinämät tuhoutuvat. Diffuusiomatka saattaa pidentyä, jos alveoleihin Normaali diffuusiomatka Keuhkorakkulan ilmatila Normaali diffuusiomatka Paksuuntunut kalvo estää diffuusiota Normaali nestepinta Lisääntynyt neste estää diffuusiota Keuhkorakkulan ilmatila kertyy ylimääräistä nestettä (keuhkoödema sydämen vajaatoiminnassa tai tulehdusneste keuhkokuumeessa). Jos taas alveolien tuuletus, ventilaatio on heikentynyt tai estynyt alveolin happi loppuu ja tämän keuhkon osan läpi kulkeva veri jää hapettumatta ja hiilidioksidi poistumatta (= ventilaatio-perfuusio epätasapaino). Katso tarkemmin fysiologian luennot. Miten? - Liikenne keuhkojen ja elimistön välillä Ventilaatio ja kaasujen diffuusio saavat aikaan muutoksen keuhkojen hiussuonten sisältämän veren verikaasuissa. Kolmas hengitykseen ja kaasujen vaihtoon liittyvä osa onkin verenkierto, joka kytkee hengityselimistön toiminnan koko muuhun elimistöön. Toinen puoli asiaa ovat hiussuonet alveolien seinämissä ja koko muu verenkierto Happeutunut veri toimitetaan verenkierron kautta elimistön kudoksiin, jossa hiussuonissa tapahtuu kaasujen vaihdunta veren ja kudosten välillä kunnes veri palaa taas lopulta keuhkoihin hiilidioksidin poistoon ja hapen hankintaan ja sykli toistuu. Verenkierron tila vaikuttaa myös vahvasti hengityselimistön toimintaan. Esimerkiksi sydämen vasemman puolen vajaatoiminnassa kehittyvä keuhkopöhö estää kaasujen 5

7 vaihdunnan ja pahimmillaan alveolit täyttyvät nesteestä niin ettei ventilaatiokaan toimi. Mitä muuta? Verikaasuanalyysi ja happo-emästasapaino Poistaessaan tehokkaasti hiilidioksidia elimistöstä hengityselimistö säätelee voimakkaasti elimistön happo-emäs-tasapainoa. Raskaassa fyysisessä rasituksessa, esim. rankassa urheilusuorituksessa lihakset tuottavat runsaasti hiilidioksidia ja sitä poistetaan hengittämällä syvään ja tiheästi (=hyperventilaatio). Kuka tahansa saa itselleen heikon olon ihan pyörtymiseen asti tahallaan hyperventiloimalla (liian tiheään ja liian syvään) ilman fyysistä rasitusta. Liiallinen ventilaatio poistaa elimistöstä liikaa hiilidioksidia, jolloin syntyy respiratorinen alkaloosi. Siihen liittyy heikotusta ja lopulta esim. raajojen kärkiosien puutumista. Näitä oireita voi paniikissa erehtyä luulemaan merkiksi hengen menosta, jolloin henkilö tuntee tarvetta hengittää vielä syvempään ja tiheämmin: kierre on valmis. Ks. hyperventilaatiosyndroma/ paniikkihäiriökohtaus. Hyperventilaatiota esiintyy myös monen sairaustilan aiheuttamassa hapenpuuttessa. ventilaatio on lamaantunut tai estynyt (tajuttomuus, vammat). Elimistö pyrkii myös kompensoimaan hengitystoiminnalla muista syistä johtuvia ph muutoksia. Esimerkiksi sydämen vajaatoiminnassa tai shokissa verenkierto periferisiin kudoksiin heikkenee, jolloin kudokset toimivat hapenpuutteessa ja käyttävät glykolyysiä energian tuottoon. Tämä johtaa liialliseen hapon (maitohappo) kertymiseen elimistöön, metaboliseen asidoosiin (laktaattiasidoosi). Myös diabeteksen ketoasidoosi kuuluu metabolisiin asidooseihin. Hengityselimistö pyrkii kompensoimaan näitä hyperventiloimalla CO2:ta pois. Myös munuainen voi osallistu kompensaatioon lisäämällä hapon eritystään. Vielä: Runsas oksentaminen johtaa hapon (HCl) menetykseen tai emästä voidaan saada liikaa esim. syömällä antasideja happovaivoihin). Näin voi syntyä nk. metabolinen alkaloosi. Katso tarkemmin happo-emäs-tasapaino-luento Hiilidioksidin poistuminen onkin pääosin ventilaation funktio. Niinpä vastaavasti respiratoriseen asidoosiin johtavat sellaiset tilanteet, jossa hengitys, tarkemmin 6