Hingamine: definitsioon, funktsioonid ja gaasivahetus

Hingamine: kopsud, gaasivahetus ja hapnik/süsihappegaasi tasakaal — selge ülevaade hingamise funktsioonidest, protsessist ja miks see on eluliselt tähtis igapäevaelus.

Hingamine on õhu liikumine kopsudesse ja sealt välja. Sisse- ja väljaminevat õhku nimetatakse hingamiseks. Kui inimene ei saa hingata, siis ta sureb.

Hingamine aitab inimestel teha kahte väga olulist asja:

1. Viige hapnikku kehasse. Iga kehaosa vajab ellujäämiseks hapnikku. Ainus viis, kuidas inimene saab hapnikku, on seda sisse hingata.
2. Viige süsihappegaas (CO₂ ) kehast välja. Kui keha toodab energiat, jääb üle süsinikdioksiid. Keha peab vabanema üleliigsest süsihappegaasist, sest liiga palju seda on mürgine. Ainus viis, kuidas inimene saab süsinikdioksiidist vabaneda, on selle välja hingamine.

Kui inimene hingab sisse, toob ta õhku oma kopsudesse. Õhus on hapnikku. Hapnik läheb kopsudest inimese vereringesse. Kui hapnik läheb vereringesse, tuleb sealt välja ja läheb kopsudesse täiendav süsihappegaas. Seda nimetatakse gaasivahetuseks: põhimõtteliselt vahetavad hapnik ja süsihappegaas oma kohti. Hapnik on nüüd vereringes, mis saab seda hapnikku igasse kehaosasse edasi kanda. Samuti on süsinikdioksiid nüüd kopsudes, kust seda saab välja hingata.

Täiskasvanud hingavad umbes 18 korda minutis, mis on rohkem kui 25 000 korda päevas. Lapsed hingavad veelgi kiiremini.

Hingamise mehhanism — kuidas see füüsiliselt töötab

Hingamine toimub tänu rinna- ja kõhulihaste tööle. Sissehingamisel tõmbub alla diafragma (põhikõhulihas) ja tõusevad roietevahelised lihased, mis suurendavad rinnaõõne mahtu. See vähendab kopsudes olevat õhurõhku võrreldes välisõhuga, mistõttu õhk voolab sisse. Väljahingamisel lihased lõdvestuvad, rindkere maht väheneb ja õhk surutakse välja. See protsess põhineb rõhuerinevustel.

Gaasivahetus kopsudes (alveoolid)

Kopsudes asuvad väiksed õhukotikesed — alveoolid — mille seinad on väga õhukesed ja ümbritsetud kapillaaridega. Just siin toimub gaasivahetus: alveoolides olevast õhust liigub hapnik läbi õhukese membraani kapillaaridesse, samas liigub kapillaariverest kogu keha poolt toodetud CO₂ alveoolidesse, et seda välja hingata. Alveoolide suur pindala (miljonites) ja õhuke sein võimaldavad efektiivset vahetust.

Gaaside transport veres

Enamik hapnikust seotakse punaliblede valgule hemoglobiinile — see võimaldab transporti suurtele kehapiirkondadele. Väike osa hapnikust on veres lahustunud. CO₂ transpordiks on mitu viisi: osa on lahustunud veres, osa seotakse hemoglobiiniga (karbaminohemoglobiin) ja suur osa muundub vererakkudes bikaarbonaadiks (HCO₃−), mis kantakse kopsudesse tagasi.

Hingamise reguleerimine

Hingamist juhib peamiselt hingamiskeskus ajutüves (medulla oblongata ja pons). Keskus reageerib vere gaasikoostisele: kõrge CO₂ tase või madal pH (rohkem H+ ioone) suurendab hingamissagedust ja sügavust, et rohkem CO₂ eemaldada. Ka arteriaalne hapnik mõjutab hingamist, kuid CO₂ muutused on tavaliselt tugevamaks signaaliks. Kaar- ja kaelaarterite keemoretseptorid annavad infot vereringe gaasikoostise kohta. Hingamist saab ka tahtlikult kontrollida (nt rääkides või lauldes).

Mõõtmed ja muutujad

• Hingamissagedus: täiskasvanutel rahuolekus tavaliselt umbes 12–20 korda/min; artikkel mainib ligikaudu 18 korda/min. Lapsed ja imikud hingavad kiiremini.
• Sisse- ja väljahingatava õhu maht: igal hingetõmbel liigub kopsudesse ja sealt välja teatud õhuhulk (näiteks puhvermahud), mille juurde lisanduvad sügavamad hingetõmbed või sundhingamine.
• Faktorid, mis mõjutavad hingamist: füüsiline pingutus, temperatuur, kõrgmäestiku õhuniiskus ja -koostis, haigused (nt astma, kopsupõletik, COPD), stress ja suitsetamine.

Tervis, probleemid ja millal otsida abi

Mõned häired mõjutavad hingamist ja gaasivahetust: astma, krooniline obstruktiivne kopsuhaigus (COPD), kopsupõletik, allergilised reaktsioonid, hingamisteede ummistused või südameprobleemid. Hädaolukorra tunnused, mil viivitamatult tuleb pöörduda kiirabi poole, on:

• raskused hingamisel või õhupuudus, mis ilmneb äkitselt või halveneb kiiresti,
• sinakas või kahvatu nahavärvus, huuled või küüntepadjad,
• hulkade muutumine teadvuse tasemes, teadvusekaotus,
• valulik või väga raske rinna-, õla- või kõhupiirkonna tunne koos hingamisraskusega.

Igapäevaselt aitab hingamisfunktsiooni säilitada regulaarne liikumine, suitsetamisest loobumine, õhu saaste vältimine ja haiguste õigeaegne ravi.

Kokkuvõte

Hingamine on eluks hädavajalik protsess, mis toob sisse hapniku ja eemaldab CO₂. See toimub mehhaaniliselt rinnaõõne ja lihaste liikumise kaudu ning keemiliselt läbi kopsude ja vereringe gaasivahetuse. Hea hingamisfunktsiooni säilitamine on oluline üldise tervise ja elukvaliteedi jaoks.

Kuidas aju kontrollib hingamist

Ajutüve osa, mida nimetatakse piklikuks ajukeseks, kontrollib hingamist. Neuronite rühmad ajukesesel ütlevad hingamislihastele, millal sisse hingata, millal kiiremini ja millal aeglasemalt hingata.

Ajurütm mõõdab, kui palju süsihappegaasi on inimese veres. Kui süsihappegaasi on liiga palju, annab ajukeskus kehale käsu kiiremini hingata. See aitab inimesel liigset süsihappegaasi välja hingata. Kui süsihappegaasi kogus veres on taas normaalne, annab ajukese aju kehale käsu taas aeglasemalt hingata.

Keha mõõdab ka hapniku hulka veres. Kui veres ei ole piisavalt hapnikku, annab südamevereringe kehale käsu kiiremini hingata, et rohkem hapnikku sisse võtta. Kui veres on piisavalt hapnikku, ütleb kesknärvisüsteem kehale, et ta peaks jälle aeglasemalt hingama.

Medulla oblongata (punase värviga)

Hingamislihased

Selleks, et inimene saaks hingata, peavad teatud lihased õigel ajal kokku tõmbuma (pingulduma) ja lõdvenema. Erilised neuronite rühmad ajukesel ütlevad neile hingamislihastele, millal nad peavad kokku tõmbuma (mis paneb inimese sisse hingama) ja millal lõdvestuma (mis paneb inimese välja hingama). On mõned peamised lihasrühmad, mis kontrollivad hingamist.

Membraan

Palea on peamine lihas, mis kontrollib hingamist. See on lihasleht, mis jookseb piki rindkere põhjaosa. Kui diafragma on lõdvestunud, on see kuppelikujuline (nagu poolring). Kui kesknärv annab diafragmale käsu panna keha sisse hingama, tõmbub diafragma alla ja sirutub välja. See loob rinnakorvi sees rohkem ruumi ja kopsudele rohkem ruumi, et need saaksid õhuga täituda. Õhk tuleb kopsudesse (see on sissehingamine). Kui on aeg välja hingata, lõdvestub diafragma taas ja õhk väljub kopsudest.

Umbes 60%-70% inimese hingamisvõimest pärineb diafragmast.

Paleed kontrollivad spetsiaalsed närvid, mida nimetatakse freenilisteks närvideks. Seljaaju annab diafragmale teada, millal ta peab kokku tõmbuma, saates sõnumeid freeniliste närvide kaudu. Kuna diafragma on hingamise jaoks nii oluline, on freenilised närvid kehas väga hästi kaitstud. Nad asuvad selgroo ülaosas, kaela lähedal.

Rindevahelised lihased (ribide vahelised lihased)

Ristluudevahelised lihased kulgevad iga ribi vahel. Kui inimene peab sisse hingama, tõmbuvad need lihased kokku ja tõmbavad ribid ülespoole. See loob kopsude täitmiseks rohkem ruumi rindkere sees.

Kui inimene puhkab, pärineb umbes 30% kuni 40% tema hingamisvõimest rindevahelistest lihastest.

Ristluudevahelisi lihaseid kontrollivad rindevahelised närvid. Seljaaju annab interkostaalsetele lihastele teada, millal nad peavad kokku tõmbuma, saates nende närvide kaudu sõnumeid. Ristluudevahelised närvid ei ole nii hästi kaitstud kui freenilised närvid. Rindevahelised närvid kulgevad piki rindkere selgroogu (mis asub ülemises kuni keskmises seljaosas) ja ühenduvad rindevaheliste lihastega. See tähendab, et kui inimene vigastab oma rindkere lülisamba, ei pruugi ta oma rindevahelisi lihaseid kasutada. Ta kaotaks siis 30% kuni 40% oma hingamisvõimest. Kuna aga diafragmat kontrollivad närvid asuvad palju kõrgemal lülisambas ja on paremini kaitstud, saaks inimene siiski kasutada oma diafragmat hingamiseks. Neil oleks endiselt 60% kuni 70% oma hingamisvõimest.

Abituriendid lihased

Abilihased on lihased, mida inimene kasutab ainult siis, kui ta vajab täiendavat abi hingamisel. Mõnikord on see normaalne. Näiteks kui inimene on just palju treeninud, võib ta vajada lisahapnikku. Seljaaju käsib lisalihastel tööle hakata, et hõlbustada inimese rindkere tõstmist, et luua kopsude täitmiseks rohkem ruumi. Kõige olulisemad abistava lihased on rinna-, kõhu- ja kaelalihased.

Kui aga inimene peab puhkeoleku ajal hingamiseks kasutama lisalihaseid, on see märk sellest, et ta ei saa oma keha jaoks vajalikku hapnikku. Ta võib vajada ravimeid, lisahapnikku, mida antakse maski kaudu, või isegi erakorralist ravi, et aidata tal normaalselt hingata. Näiteks kasutavad astma või kroonilise obstruktiivse kopsuhaigusega (KOK) inimesed sageli inhalaatorit, kui neil on hingamisraskusi. Inhalaator paiskab ravimit, näiteks albuterooli, hingetorusse ja kopsudesse. See muudab hingamisteed laiemaks ja aitab inimesel paremini hingata kui varem.

Animatsioon, kuidas diafragma (rohelise värviga) töötab.


Inhalaator

Küsimused ja vastused

K: Mis on hingamine?

K: Miks on hingamine oluline?

K: Miks vajab iga kehaosa hapnikku?

K: Mis juhtub, kui inimene hingab sisse?

K: Mis on gaasivahetus?

K: Kui tihti hingavad täiskasvanud inimesed?

K: Miks hingavad lapsed veelgi kiiremini?

Otsing