Jak zbudowane są drogi oddechowe i płuca oraz jakie pełnią funkcje?

Układ oddechowy można zrozumieć jako drogę prowadzącą powietrze do miejsca, w którym spotyka się ono z krwią. Powietrze przechodzi przez nos lub jamę ustną, gardło i krtań, następnie przez tchawicę, oskrzela i coraz drobniejsze oskrzeliki. Do oskrzelików końcowych dominuje funkcja przewodzenia. Dalej zaczyna się część oddechowa: oskrzeliki oddechowe przechodzą w przewodziki i woreczki pęcherzykowe, a końcowym środowiskiem wymiany gazowej są pęcherzyki płucne.

Ten podział nie jest tylko porządkiem nazw. W części przewodzącej powietrze ma dotrzeć do obwodu płuca, a po drodze jest ogrzewane, nawilżane i oczyszczane z części zanieczyszczeń. Nabłonek oraz śluz w drogach przewodzących tworzą barierę wobec środowiska zewnętrznego, a ruch rzęsek pomaga przesuwać materiał w kierunku gardła. Część oddechowa jest zbudowana inaczej: jej powierzchnia musi być bardzo cienka i blisko związana z siecią naczyń włosowatych, aby tlen i dwutlenek węgla mogły przemieszczać się między gazem pęcherzykowym a krwią.

Dla fizjoterapeuty taka mapa pomaga nie mieszać dwóch różnych zadań układu. Drożność i oczyszczanie dróg przewodzących dotyczą transportu powietrza i wydzieliny, natomiast utlenowanie krwi zależy od sprawnego działania strefy oddechowej i przepływu krwi przez kapilary płucne. Objaw oddechowy może więc mieć związek z innym poziomem układu, a sama znajomość nazwy struktury nie wystarcza do określenia mechanizmu problemu.

Zanim powietrze dotrze do tchawicy, przechodzi przez odcinek, który przygotowuje je do dalszej drogi i jednocześnie chroni wejście do układu oddechowego. Jama nosowa z małżowinami zwiększa kontakt wdychanego powietrza z wilgotną, dobrze unaczynioną błoną śluzową. Dzięki temu powietrze jest ogrzewane i nawilżane, a włosy nosa, śluz oraz ukształtowanie jamy nosowej pomagają zatrzymywać część cząstek.

Za jamą nosową i ustną znajduje się gardło, wspólny odcinek dla drogi oddechowej i pokarmowej. Poniżej leży krtań, która łączy gardło z tchawicą. Jej rusztowanie chrzęstne oraz ruchome struktury krtani pozwalają utrzymywać drożność, uczestniczą w fonacji i zabezpieczają drogę oddechową podczas połykania. Ochrona nie polega na pojedynczej zastawce: współpracują nagłośnia, fałdy głosowe, mięśnie krtani oraz odruchy czuciowo-ruchowe.

Funkcja górnych dróg oddechowych wykracza więc poza samo przewodzenie. Stanowią one pierwszy odcinek kontaktu powietrza ze środowiskiem, uczestniczą w filtracji, regulacji temperatury i wilgotności oraz w reakcjach ochronnych, takich jak kaszel czy kichanie. W badaniu pacjenta ma znaczenie rozróżnienie, czy trudność dotyczy odcinka gardłowo-krtaniowego, czy niżej położonych dróg oddechowych, ponieważ podobne odczucie duszności lub hałaśliwy oddech nie wskazują automatycznie na ten sam poziom anatomiczny.

Po przejściu przez krtań powietrze trafia do tchawicy, elastycznego przewodu podpartego pierścieniami chrząstki szklistej. Tchawica dzieli się na oskrzele główne prawe i lewe, a dalej na oskrzela płatowe oraz segmentowe. Wraz z kolejnymi podziałami światło dróg oddechowych się zmniejsza, chrząstka stopniowo zanika, a coraz większą rolę w ścianie oskrzelików odgrywa mięśniówka gładka. Oskrzeliki końcowe zamykają część czysto przewodzącą; od oskrzelików oddechowych pojawiają się już pęcherzyki.

Rozgałęziony układ nie jest przypadkową plątaniną. Każde kolejne piętro rozprowadza powietrze do mniejszych obszarów płuca. Oskrzele główne prawe jest krótsze, szersze i bardziej pionowe niż lewe, co ma znaczenie przy aspiracji ciała obcego lub treści. Na poziomie większych dróg oddechowych chrząstka pomaga utrzymywać ich światło, natomiast w mniejszych oskrzelikach średnica może być dynamicznie modyfikowana przez mięśniówkę gładką.

Wnętrze tchawicy i oskrzeli pokrywa nabłonek z komórkami rzęskowymi oraz wydzielającymi śluz. Śluz wiąże część wdychanych cząstek, a skoordynowany ruch rzęsek przesuwa go w stronę gardła. Ten mechanizm śluzowo-rzęskowy działa niezależnie od kaszlu, choć oba systemy mogą współuczestniczyć w usuwaniu materiału z dróg oddechowych. Anatomia drzewa oskrzelowego wyjaśnia, dlaczego techniki oczyszczania dotyczą przede wszystkim dróg przewodzących i są dobierane wtedy, gdy rzeczywiście istnieje problem z zaleganiem wydzieliny lub jej ewakuacją.

Płuca wypełniają większą część jamy klatki piersiowej po obu stronach śródpiersia. Prawe płuco ma trzy płaty, a lewe dwa, co odzwierciedla obecność serca po lewej stronie. Do każdego płata dochodzi oskrzele płatowe. Oskrzelami segmentowymi powietrze jest następnie kierowane do segmentów oskrzelowo-płucnych, czyli mniejszych jednostek anatomicznych uporządkowanych wokół własnych gałęzi oskrzelowych.

Wnęka płuca jest miejscem, przez które przechodzą główne struktury tworzące korzeń płuca: oskrzela, tętnice płucne, żyły płucne, naczynia oskrzelowe, naczynia limfatyczne i nerwy. Tętnice płucne doprowadzają krew odtlenowaną z prawej komory w kierunku sieci naczyń włosowatych otaczających pęcherzyki. Po wymianie gazowej krew wraca żyłami płucnymi do lewego przedsionka. Drogi oddechowe i naczynia są więc anatomicznie prowadzone obok siebie aż do obwodu płuca, gdzie przepływ powietrza spotyka się z przepływem krwi.

Podział na płaty i segmenty pomaga opisywać położenie zmian w płucach i porządkować obraz anatomii przestrzennej. Nie oznacza jednak, że każdy objaw można przypisać pojedynczemu segmentowi na podstawie samego badania fizjoterapeutycznego. Dla praktyki ważniejsze jest rozumienie, że rozgałęzienia oskrzeli tworzą przewidywalne drogi doprowadzania powietrza, a krążenie płucne doprowadza krew do tej samej obwodowej strefy, w której zachodzi wymiana gazowa.

Na końcu drogi oddechowej architektura zmienia się tak, aby maksymalnie ułatwić wymianę gazów. Pęcherzyki płucne tworzą bardzo dużą powierzchnię kontaktu powietrza z gęstą siecią naczyń włosowatych. Ich ściana jest niezwykle cienka. Pneumocyty typu I tworzą znaczną część powierzchni bariery powietrze–krew, a śródbłonek kapilar leży tuż obok. Krótka droga dyfuzji umożliwia przechodzenie tlenu do krwi i dwutlenku węgla w kierunku światła pęcherzyka.

Pneumocyty typu II pełnią inną rolę. Wytwarzają surfaktant, który zmniejsza napięcie powierzchniowe w pęcherzykach i pomaga utrzymać ich stabilność podczas cyklu oddechowego. Komórki te uczestniczą również w odnowie nabłonka pęcherzykowego. W świetle pęcherzyków obecne są makrofagi, które pochłaniają część drobnoustrojów i cząstek docierających aż do dystalnych części układu. Ochrona płuca nie kończy się więc na śluzie i rzęskach dróg przewodzących.

Podsumowanie

Sama obecność powietrza w pęcherzykach nie wystarcza do prawidłowej wymiany gazowej. Do tej samej powierzchni musi docierać krew w kapilarach płucnych. Z punktu widzenia fizjoterapii pomaga to rozumieć różnicę między wentylacją, czyli ruchem powietrza, a końcowym efektem gazowym widocznym między innymi w utlenowaniu krwi. Technika poprawiająca ruch klatki piersiowej nie jest automatycznie równoznaczna z usunięciem każdej przyczyny zaburzonej wymiany gazowej, bo miejsce docelowe obejmuje zarówno pęcherzyk, jak i jego otoczenie naczyniowe.

Najważniejsze wnioski
• Drogi przewodzące doprowadzają powietrze do obwodowych części płuca.
• Tchawica dzieli się na oskrzela główne, a dalej na płatowe i segmentowe.
• Pneumocyty typu I współtworzą cienką barierę wymiany gazowej.