โครงสร้างที่ใช้ในการแลกเปลี่ยนแก๊สของคน
การหายใจของคนประกอบด้วย 2 ขั้นตอนใหญ่ ๆ คือ
1. การหายใจภายนอก (external respiration) เป็นการนำอากาศเข้าสู่ปอด การแลกเปลี่ยนแก๊สระหว่างปอดกับเลือด การขนส่งแก๊สจากเลือดไปยังเซลล์และเนื้อเยื่อ การขนส่งแก๊สจากเซลล์และเนื้อเยื่อกลับไปยังปอดตลอดไปจนถึงการนำอากาศออกนอกร่างกาย
2. การหายใจภายใน (internal respiration) หรือการหายใจระดับเซลล์ (cellular respiration) ซึ่งเป็นการเกิดปฏิกิริยาทางเคมีระหว่างสารอาหารและออกซิเจน ซึ่งจะทำให้ได้พลังงานในรูปของความร้อนทำให้ร่างกายอบอุ่นและได้ ATP ทีเป็นพลังงานนำไปใช้ในกิจกรรมต่าง ๆ ของเซลล์ซึ่งเป็นจุดประสงค์สำคัญที่สุดของการหายใจ
ระบบหายใจของคนประกอบด้วยส่วนต่าง ๆ ดังนี้ คือ
1. ส่วนนำอากาศเข้าสู่ร่างกาย (conducting division) ส่วนนี้ประกอบด้วยอวัยวะที่ทำหน้าที่เป็นทางผ่าน
ของอากาศเข้าสู่ส่วนที่มีการแลกเปลี่ยนแก๊ส โดยเริ่มตั้งแต่รูจมูก โพรงจมูก (nasal cavity) คอหอย (pharynx) กล่องเสียง (larynx) หลอดลมคอ (trachea) หลอดลมหรือขั้วปอด (bronchus) หลอดลมฝอย (bronchiole) ซึ่งยังแบ่งออกเป็น 2 ส่วนคือหลอดลมฝอยเทอร์มินอล (terminal bronchiole) และหลอดลมฝอยแลกเปลี่ยนแก๊ส (respiratory bronchiole)
2. ส่วนแลกเปลี่ยนแก๊ส (respiratory division) ส่วนแลกเปลี่ยนแก๊สเป็นส่วนของหลอดลมฝอยที่ต่อจากหลอดลมฝอยเทอร์มินอล คือ หลอดลมฝอยแลกเปลี่ยนแก๊ส ซึ่งจะมีการโป่งพองเป็นถุงลมย่อย (pulmonary-alveoli) ทำให้แลกเปลี่ยนแก๊สได้ สำหรับส่วนที่ต่อจากท่อลมฝอยแลกเปลี่ยนแก๊สจะเป็นท่อลม (alveolar duct) ถุงลม (alveolar sac) และถุงลมย่อย (pulmonary alveoli)
โครงสร้างตั้งแต่หลอดลม (bronchus) ที่มีการแตกแขนงและมีขนาดเล็กลงไปเรื่อย ๆ คือหลอดลมฝอย ท่อลม ถุงลม ถุงลมย่อย จะเรียกว่า บรอนเคียลทรี (broncheal tree) ซึ่งจะถูกบรรจุอยู่ในปอดยกเว้นหลอดลมตอนต้น ๆ ที่อยู่นอกปอด นอกจากนี้โครงสร้างที่กล่าวมาแล้วยังมีส่วนประกอบที่สำคัญซึ่งเป็นองค์ประกอบร่วมคือกระดูกซี่โครง (rib) และกล้ามเนื้อยึดกระดูกซี่โครง (intercostal muscle) ซึ่งจะร่วมกันทำงานให้เกิดการหายใจเข้า หายใจออกและป้องกันอันตรายให้แก่ระบบหายใจด้วย


ภาพที่ 10 ระบบหายใจของคน
ที่มของภาพ: https://thesocialmag.net/medical/wp-content/uploads/2017/01/image255.jpg

จมูกและปาก ทั้งจมูกและปากจะต่อถึงคอหอยและหลอดลมคอได้ อากาศเมื่อผ่านเข้าสู่รูจมูกแล้วก็จะเข้าสู่โพรงจมูก ที่โพรงจมูกจะมีขนเส้นเล็ก ๆ และต่อมน้ำมันช่วยในการกรองและจับฝุ่นละอองไม่ให้ผ่านลงสู่ปอด นอกจากนี้ที่โพรงจมูกยังมีเยื่อบุจมูกหนาช่วยให้อากาศที่เข้ามามีความชุ่มชื้นเพิ่มขึ้นและมีอุณหภูมิสูงขึ้นเนื่องจากเส้นเลือดจำนวนมากที่อยู่ใต้เยื่อบุผิวของโพรงจมูก ถ้าหากเป็นหวัดนาน ๆ เชื้อหวัดอาจทำให้เยื่อบุในโพรงอากาศบริเวณจมูกเกิดการอักเสบ และทำให้ปวดศีรษะ ซึ่งเรียกว่า เป็นไซนัสหรือไซนัสอักเสบ (sinusitis) ขึ้นได้ ในจมูกจะมีบริเวณที่เรียกว่า ออลแฟกเทอรีแอเรีย (olfactory area) หรือบริเวณที่ทำหน้าที่รับกลิ่นโดยมีเซลล์เยื่อบุผิวซึ่งเปลี่ยนแปลงไปทำหน้าที่โดยเฉพาะ เรียกว่า ออลแฟกทอรีเซลล์ (olfactory cell) ซึ่งมีพื้นที่ประมาณ 10 ตารางเซนติเมตร และจะมีขนาดเล็กลงเมื่ออายุมากขึ้น
คอหอย (pharynx) เป็นบริเวณที่พบกันของช่องอากาศจากจมูกและช่องอาหารจากปาก อากาศจะผ่านเข้าสู่กล่องเสียง (larynx) ที่กล่องเสียงจะมีอวัยวะที่ทำหน้าที่ในการปิดเปิดกล่องเสียงเรียกว่า ฝาปิดกล่องเสียง (epiglottis) ป้องกันไม่ให้อาหารตกลงสู่หลอดลม ที่กล่องเสียงจะมีเยื่อเมือกที่มีใยเอ็นยืดหยุ่นได้ เรียกว่า เส้นเสียง (vocal cord) เมื่อลม ผ่านกล่องเสียงจะทำให้เส้นเสียงสั่นและเกิดเป็นเสียงขึ้น
หลอดลมคอ (trachea) เป็นท่อกลวงมีผนังแข็งและหนาเพราะมีกระดูกอ่อนเรียงเป็นรูปเกือกม้าทำให้หลอดลมคอไม่แฟบและการที่กระดูกอ่อนของหลอดลมคอเป็นรูปเกือกม้าทำให้หลอดอาหาร ซึ่งอยู่ด้านหลังสามารถขยายขนาดได้เมื่อมีการกลืนอาหารผ่านหลอดอาหารลงสู่กระเพาะอาหาร หลอดลมคอของผู้ใหญ่ยาวประมาณ 9 - 15 เซนติเมตร โดยจะเริ่มจากกระดูกคอชิ้นที่ 6 จนถึงกระดูกอกชิ้นที่ 5 แล้วจึงแตกแขนงเป็นหลอดลม (bronchus) เข้าสู่ปอดอีกทีหนึ่ง หลอดลมคอ ส่วนแรก ๆ จะมีต่อมไทรอยด์ (thyroid) คลุมอยู่ทางด้านหน้า ทางด้านนอกของหลอดลมจะมีต่อมน้ำเหลือง
หลอดลมหรือขั้วปอด (bronchus) เป็นส่วนที่แตกแขนงแยกจากหลอดลม แบ่งออกเป็น 2 กิ่ง คือ ซ้ายหรือขวาโดยกิ่งซ้ายจะเข้าสู่ปอดซ้ายและกิ่งขวาแยกเข้าปอดขวาพร้อม ๆ กับเส้นเลือดและเส้นประสาท
หลอดลมฝอย (bronchiole) แบ่งออกเป็น 2 ส่วนคือ
1. หลอดลมฝอยเทอร์มินอล (terminal bronchiole) เป็นท่อที่แยกออกจากหลอดลมแขนงมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.5 – 1 มิลลิเมตร พบกล้ามเนื้อเรียบและเยื่ออิลาสติกไฟเบอร์ (elastic fiber) เป็นองค์ประกอบของผนังหลอดลมฝอยเทอร์มินอล แต่ไม่พบโครงสร้างที่เป็นกระดูกอ่อน
2. หลอดลมฝอยแลกเปลี่ยนแก๊ส (respiratory bronchiole) เป็นส่วนแรกที่มีการแลกเปลี่ยนแก๊ส เนื่องจากมีถุงลมย่อยมาเปิดเข้าที่ผนัง ซึ่งจะพบในส่วนที่อยู่ท้าย ๆ ซึ่งจะมีมากกว่าส่วนที่อยู่ติดกับหลอดลมฝอยเทอร์มินอล
ท่อลม (alveolar duct) เป็นท่อส่วนสุดท้ายของส่วนที่มีการแลกเปลี่ยนแก๊ส (respiratory division) ซึ่งจะไปสิ้นสุดที่ถุงลม (alveolar sac)

ภาพที่ 11 ระบบหายใจของคน
ที่มาของภาพ : https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/99/
Human_respiratory_system-NIH.PNG

ถุงลมและถุงลมย่อย (alveolus หรือ alveolar sac และ pulmonary alveoli) ถุงลมเป็นช่องว่างที่มีถุงลมย่อยหลาย ๆ ถุงมาเปิดเข้าที่ช่องว่างอันนี้ ส่วนถุงลมย่อยมีลักษณะเป็นถุงหกเหลี่ยม มีเซลล์พิเศษหลั่งสารพวกฟอสโฟลิพิด(phospholipid) เรียกว่า เซอร์แฟกแทนท์ (surfactant) เข้าสู่ถุงลมย่อยเพื่อลดแรงตึงผิวของถุงลมย่อยไม่ให้ติดกัน เมื่อปอดแฟบ เวลาหายใจออกผนังของถุงลมย่อยที่อยู่ติดกันจะรวมกันเป็นอินเตอร์อัลวีโอลาร์เซปทัม (interalveolar septum) ซึ่งมีเส้นเลือดฝอยอยู่ภายใน นอกจากนี้ยังมีรูซึ่งเป็นช่องติตต่อระหว่างถุงลมย่อย ทำให้อากาศภายในถุงลมย่อยมีแรงดันเท่ากันทั้งปอด ทั้งถุงลมและถุงลมย่อยจะรวมเรียกว่า ถุงลมปอด ปอดแต่ละข้างจะมีถุงลมปอดประมาณ 300 ล้านถุง แต่ละถุงจะมีเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยประมาณ 0.25 เซนติเมตร คิดเป็นพื้นที่ทั้งหมดของการแลกเปลี่ยนแก๊สของถุงลมปอดทั้งสองข้างประมาณ 90 ตารางเมตรหรือคิดเป็น 40 เท่าของพื้นที่ผิวของร่างกาย การที่ปอดยืดหยุ่นได้ดีและขยายตัวได้มากและการมีพื้นที่ของถุงลมปอดมากมายขนาดนั้นจะทำให้ร่างกายได้รับแก๊สออกซิเจนอย่างเพียงพอและคายแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ ได้เป็นอย่างดีอีกด้วย ปอดของคนมีเส้นเลือดฝอยมาเลี้ยงอย่างมากมาย จึงทำให้เกิดการแลกเปลี่ยนแก๊สได้มากและรวดเร็วจนเป็นที่เพียงพอแก่ความต้องการของร่างกาย
ปอดเป็นอวัยวะที่ทำหน้าที่ในการหายใจ ปอดตั้งอยู่ภายในทรวงอกมีปริมาตรประมาณ 2 ใน 3 ของทรวงอก ปอดขวาจะสั้น กว่าปอดซ้าย เนื่องจากตับซึ่งอยู่ทางด้านล่างดันขึ้นมา ส่วนปอดซ้ายจะแคบกว่าปอดขวาเพราะว่ามีหัวใจแทรกอยู่ ปอดมีเยื่อหุ้มปอด (pleura) 2 ชั้น ชั้นนอกติดกับผนังช่องอกเรียกว่า พาเรียทอลพลิวรา (parietal pleura) ชั้นในติดกับผนังของปอดเรียกว่า วิสเซอรอลพลิวรา (visceral pleura) ระหว่างเยื่อทั้งสองชั้นมีของเหลวที่เรียกว่า พลิวรอลฟลูอิด (pleura fluid) เคลือบอยู่ การหุบและการขยายของปอดจะเป็นตัวกำหนดปริมาณของอากาศที่เข้าสู่ร่างกาย ซึ่งจะทำให้ร่างกายได้รับออกซิเจนถ่ายเทคาร์บอนไดออกไซด์ออกตามที่ร่างกายต้องการ
การหายใจเข้า (inspiration) และการใจออก (expiration) รวมเรียกว่าการหายใจ (breathing) โดยมีกล้ามเนื้อกะบังลม กล้ามเนื้อยึดกระดูกซี่โครงซี่โครงด้านนอกและกล้ามเนื้อยึดกระดูกซี่โครงด้านในเป็นตัวกระทำ การหายใจที่เกิดจากกล้ามเนื้อกระบังลมเรียกว่า การหายใจส่วนท้อง (abdominal breathing) ซึ่งมีความสำคัญประมาณ 75% และการหายใจซึ่งเกิดจากกระดูกซี่โครงและกล้ามเนื้อยึดซี่โครงด้านนอก เรียกว่าการหายใจส่วนอก (chest breathing) ซึ่งมีความสำคัญประมาณ 25% การหายใจส่วนท้องและการหายใจส่วนอกนี้จะทำงานร่วมกันทำให้เกิดการหายใจเข้าและหายใจออกอย่างสม่ำเสมอ
เมื่อกล้ามเนื้อกระบังลมและกล้ามเนื้อยึดซี่โครงด้านนอกหดตัว จะทำให้ทรวงอกและปอดขยายตัวขึ้นปริมาตรภายในปอดเพิ่มขึ้น ดังนั้นความดันภายในปอดจึงลดลงและต่ำกว่าบรรยากาศภายนอก อากาศภายนอกจึงเคลื่อนตัวเข้าสู่ปอด จนทำให้ความดันภายนอกและภายในปอดเท่ากันแล้วอากาศก็จะไม่เข้าสู่ปอดอีก เรียกว่า การหายใจเข้า (inspiration) เมื่อกล้ามเนื้อกระบังลมและกล้ามเนื้อยึดซี่โครงด้านนอกคลายตัวลง ทำให้ปอดและทรวงอกมีขนาดเล็กลง ปริมาตรของอากาศในปอดจึงลดไปด้วย ทำให้ความดันภายในปอดสูงกว่าบรรยากาศภายนอก อากาศจึงเคลื่อนที่ออกจากปอดจนความดันในปอดลดลงเท่ากับความดันภายนอก อากาศก็จะหยุดการเคลื่อนที่ ซึ่งเรียกว่า การหายใจออก (expiration) การหายใจเข้าและการหายใจออกนี้จะเกิดสลับกันอยู่เสมอในสภาพปกติผู้ใหญ่จะหายใจประมาณ 15 ครั้งต่อนาที ส่วนในเด็กจะมีอัตราการหายใจสูงกว่าผู้ใหญ่เล็กน้อย ในขณะที่ร่างกายเหนื่อย เนื่องจากทำงานหรือเล่นกีฬาอย่างหนักอัตราการหายใจจะสูงกว่านี้มาก


ภาพที่ 12 การทำงานของกล้ามเนื้อกระบังลมและกล้ามเนื้อยึดซี่โครง
ที่มาของภาพ : http://www.singintune.org/breathing.jpg

 


 
 
Go to the top