Αναπνευστικό Σύστημα

ΕισαγωγήΕκτός από το δέρμα, το αναπνευστικό σύστημα είναι το μόνο όργανο που έρχεται σε απ΄ευθείας επαφή με το εξωτερικό περιβάλλον. Δεδομένου ότι αναπνεόμε περίπου 6-12 l αέρος/min οι πνεύμονες είναι αδιάκοπα εκτεθειμένοι σε εισπνεόμενους, δυνητικά παθογόνους, μικροοργανισμούς, αλλεργιογόνα και επιμερισμένη ύλη, που πρέπει να απσυρθούν πριν δημιουργήσουν συνθήκες φλεγμονής, πρκειμένου να διατηρηθεί η ομοιστασία του οργανισμού. Ο βλεννογόνος των αεραγωγών διαδραματίζει κρίσιμο ρόλο στην προστασία του πνεύμονος από περιβαλλοντικές επιβουλές και τη διατήρηση της ακεραιόττηας και ομοιστασίας του. Το τραχειοβρογχικό δένδρο μπορεί να διακριθεί σε δύο ζώνες: στους αμιγείς αεραγωγούςκαι την αναπνευστική ζώνη. Στους αμιγείς αεραγωγούς, ο εισερχόμενος αέρας υφίσταται  εφυγρανση, θέρμανση, ενώ αποκαθαίρεται πλήρως πριν προωθηθεί στην αναπνευσική ζώνη για την επιτέλεση της ανταλλαγής αερίων και την οξυγόνωση του αίματος. Οι αμιγείς αεραγωγοί αποτελούνται από τις ρινικές κοιλότητες, τον φάρυγγα, τον λάρυγγα, την ραχεία τους βρόγχους, και τα βρογχιόλια, τους κυψελωτούς πόροους και σάκκους. Το τραχειοβρογχικό δένδρο, από την τραχεία και πέρα υφίσταται διαρκείς διχοτομήσεις μέχρι τα βρογχιόλια τα οποία περαιτέρω διαρούνται σε βρογχιολικούς αεραγωγούς. Το μέγεθος των βρόγχων προοδευτικά μειώνεται από την τραχεία στα τελικά βρογχιόλια, αλλά η συνολική εγκάρσια επιφάνειά τους, ανά επίπεδο, αυξάνεται σε πολύ μεγάλο βαθμό. Τα τελικά βρογχιόλια συνδέονται με τους κυψελωτούς πόρους, μέσω των αναπνευστικών βρογχιολίων, τα οποία έχουν χαρακτήρες, τόσο βρογχιολίων, όσο και κυψελίδων (&).   
 Όπως, αρχικά παρέδωσε ο Lavoisier, 1777, η κύρια λειτουργία των πνευμόνων είναι η παροχή επαρκούς ποσόττηας οξυγόνου στο αίμα και η απαγωγή του παρεχθέντος διοξειδίου του άνθρακος, ως προϊόντος του μεταβολισμού. H λειτουργία ανταλλαγής αερίων στους πνεύμονες θεωρείται σε τρία στάδια:
1. αερισμός των πνευμόνων, με τον οποίο καθορίζονται οι συγκεντρώσεις του Ο2 και του CO2 στον κυψελιδικό χώρο,
2. η προσωρινή αποθήκευση ττων αερίων αυτών στο αίμα και η μέσω αυτού, μεταφορά τους και,
3. η λειτουργία της εξισορροπήσεως μεταξύ των μερικών πιέσεων τους μεταξύ του κυψελιδικού αέρα και του αίματος.
Ο πνεύμονας μπορεί να διακριθεί, λειτουργικά, [α] στους αμιγείς αεραγωγούς, μεταγωγής του αέρα από το στόμα στις κυψελίδες. Στους αμοιγείς αεραγωγούς δεν επιτελείται ανταλλαγή αερ΄πιων, αλλά χρησιμεύουν για τη θέρμανση και την εφύγρανση του αέρα, που προωθούν προς τις κυψελίδες. [β] στην αναπνευστική ζώνη που απαρτίζεται από τις τελευταίες λίγες διακλαδώσεις του τραχειοβρογχικού δένδρου, που αποτελείται από τα τελικά και αναπνευστικά βρογχιόλια τους κυψελωτούς πόρους και σάκκους, και τις κυψελίδες. Στην μοίρα αυτή, επιτελείται η ανταλλαγή αερίων ή η μεγάλη αναπνοή. Τα τελικά βρογχιόλια διαδέχονται 3-5 γενεές αναπνεσυτικών βρογχιολίων που έχουν, προοδευτικά αυξανόμενο αριθμό κυψελίδων στα τοιχώματά τους. Ακολουθούν οι αναπνευστικοί πόροι που είναι πλήρως κυψελιδοποιημένοι και δεν φέρουν πλέον κροσσωτό επιθήλιο, και οι οποίοι απολήγουν στους κυψελωτούς σάκκους που απαρτίχ=ζονται από τις εισόδους των κυψελίδων. Καθ΄όλο του τομήκος, το τραχειοβρογχικό δένδρο φέρει γεωδεσικής διαμορφώσεως μυϊκές δεσμίδες, οι οποίες συσπώμοενες, βραχύνουν και στενεύουν τον αεραγωγό, κι έτσι, μπορεί να επηρεάζουν την κατανομή του αερισμού. Η βασική μονάδα του αναπνευστικού συστήματος είναι το 
τελικό βρογχιόλιο, που τροφοδοτεί ένα αυτούσιο τμήμα του παρεγχύματος που ονομάζεται βοτρύδιο. Πολλά παρακείμενα βοτρύδια απαρτίζουν ένα πνευμονικό λοβίδιο, που απομονώνεται, από τα γειτονικά του, με ένα ατελώς αναπτυγμένο διάφραγμα, από συνδετικό ιστό.  Οι κυψελίδες είναι ακανόνιστα πολύεδρα με μέση διάμετρο ~250μm. Αυξάνονται ως προς τον αριθμόι τους, μετά τη γέννηση, προς μέσο αριθμό στους ενήλικες 300 εκατομ., ανάλογα με το μέγεθος του σώματος. Κατά 85-90% της εξωτερικής επιφάνειας των κυψελίδων καλύπτεται από τριχοειδές πλέγμα, που διαμορφώνει μια ιδιαίτερα εντυπωσιακή επιφάνεια ~70 m2, για την ανταλλαγή αερίων. Οι παρακείμενες κυψελίδες επικοινωνούν μέσω των πόρων Kοhn που παρέχουν διόδους για παράπλευρο αερισμό, μετακύληση υγρών, κινητικότητα μακροφάγων και διασπορά μικροβίων.  το πλείστο της κυψελιδικής επιφάνειας καλύτπεται από επιθηλιακά κύτταρα που έχουν ιδιαίτερα περιορισμένο κυτόπλασμα, εγκατεστημένο προς την βασική τους μεμβράνη. Τα ενδοθηλιακά κύτταρα των τριχοειδών είναι, επίση,ς ιδιαίτερα λεπτά (εκτός από την περιοχή που ευρίσκεται ο πυρήνας τους) και κάθονται στη βασική τους μεμβράνη. Στο μεγαλύτερο μέρος της κυψελιδοτριχοειδικής μεμβράνης, όπου παραγματοποιείται ανταλλαγή αερίων οι δύο βασικέ ςμεμβράνες (των επιθηλιακών και ενδοθηλιακών κυττάρων)_ συντήκονται σε μιά χωρίς την παρεμβολή διάμεσου ιστού. Έτσι, η απόσταση διαχύσεως από το κέντρο της κυψελίδας προς το τριχοειδές είναι μικρότερη των 0.5 μm, ενώ η απόσταση προς ένα ερυθρό αιμοσφαίριο ή, ακόμη, και μέσα στο ερυθροκύτταρο (~8μm) μπορεί να είναι σημαντικά μεγαλύτερη παρ΄ό,τι η απόσταση από τις δύο όψεις της κυψελιδοτριχοειδικής μεμβράνης. Παρά την ανατομική τους πολυπλοκότητα, η λειτουργία της ανταλλαγής αερίων μπορεί να περιγραφτεί με απλά, σχετικά μοντέλα που αποτελούνται από δύο μοίρες: το διακλαδιζόμενο αγωγό σύστημα αμιγών αεραγωγών και η αναπνευστική ζώνη, που περιβάλλεται από ένα 'θαυμάσιο' δίκτυο τριχοειδών. 
βιομιμητικά συστήματα Έχει κατανοηθεί ότι η μηχανική του πνευμονικού ιστού είναι ιδιαίτερα πολύπλοκη και δυναμική. Ακόμη και επί υγιών πνευμόνων, η ελικοειδής γεωμετρία και η η επιφανειακή τάση πέραν της ανένδοτης φύσεως του πνευμονικού παρεγχύματος, που καθιστούν το σύστημα μη γραμμικό, είναι δύσκολο να μελετηθεί με βάση απλές εξισώσεις ή μοντέλα εξελιξεων (&). Προς τούτοις, σημειώνεται ότι είναι εξαιρετικά δύσκολη ή σχεδόν αδύνατη, η απεικόνιση της κυψελιδικής γεωμετρίας, in vivo και χωρίς παρεμβατικές μεθόδους. Στην εποχή μας, η σύγχρονη απεικόνιση είναι με, μέσω ακτίνων Χ, αξονική τομογραφία, της οποιία η ανάλυση είναι πολύ χαμηλή, για την αποτύπωση των μικροκατασκευών στο κυψελιδικό επίπεοδ, όπου αθροίζεται το εξωκυττάριο δίκτυο, Ως αποτέλεσμα έχουν καταβληθεί προσπάθειες προκειμένου να εξεταστούν οι μηχανικές ιδιόττηες του πνευμπνικού παρεγχύματος in vitro. Πρόσφατα έχουν καταβληθεί προσπάθειες να πσομοιωθούν με ειδικές μικροροϊκές συσκευές (:βιομιμητικά συστήματα), οι ιδιότητες της κυψελιδοτριχοειδικής μεμβράνης, που έχου βρει εφαρμογές στην τοξικολογία και τη θεραπευτική.  
  

Η παράπλευρος επικοινωνία μεταξύ βοτρυδίων και τριχοειδοών, είναι καλύτερη παρ΄ό,τι μεταξύ λοβιδίων, αν και οι δίαυλοι Lambert συνδέουν βρογχιόλια παρακείμενων λοβιδίων. 

Σύνοψη, Πνεύμονες ως εναλλάκτης αερίων
ανώτερο, κατώτερο, μοίρες, διακλάδωση βρογχικού δένδρου, Βοτρύδιο, βοτρύδιο, πρωτεύον
βοτρύδιο δευτερεύον, λειτουργίες, κύτταρα
αναπνευστικό επιθήλιο, νεύρωση, μορφομετρία
η δυναμική της ροής, Βρογχικό επιθήλίο
βρογχικοί αδένες, λείες μυϊκές ίνες αεραγωγών, παρέγχυμα, Παραλλαγές
κεντρικός έλεγχος αναπνοής, Αναπνευστικοί  μύες
Αναπνευστικοί μύες, επικουρικοί, θωρακικός κλωβός, φυσιολογία αναπνευστικού συστήματος, σύνοψη, Σημειολογία

βιβλιογραφία

1. Müller NL, Miller RR. Computed tomography of chronic diffuse infiltrative lung disease: part 1. Am Rev Respir Dis 1990;142:1206-1215.
2. Müller NL, Miller RR. Computed tomography of chronic diffuse infiltrative lung disease: part 2. Am Rev Respir Dis 1990;142:1440-1448.
3. Webb WR. High-resolution CT of the lung parenchyma. Radiol Clin North Am 1989;27:1085-1097.
4. Zerhouni E. Computed tomography of the pulmonary parenchyma: an overview. Chest 1989;95:901-907.
5. Weibel ER. Looking into the lung: What can it tell us? AJR Am J Roentgenol 1979;133:1021-1031.
6. Murata K, Takahashi M, Mori M, et al. Peribronchovascular interstitium of the pulmonary hilum: normal and abnormal findings on thin-section electron-beam CT. AJR Am J Roentgenol 1996;166:309-312.
7. Lynch DA, Newell JD, Tschomper BA, et al. Uncomplicated asthma in adults: comparison of CT appearance of the lungs in asthmatic and healthy subjects. Radiology 1993;188:829-833.
8. Zerhouni EA, Naidich DP, Stitik FP, et al. Computed tomography of the pulmonary parenchyma: part 2. Interstitial disease. J Thorac Imaging 1985;1:54-64.
9. Weibel ER, Taylor CR. Design and structure of the human lung. In: Fishman AP, ed. Pulmonary diseases and disorders. New York: McGraw-Hill, 1988:11-60.
10. Webb WR, Stein MG, Finkbeiner WE, et al. Normal and diseased isolated lungs: high-resolution CT. Radiology 1988;166:81-87.
11. Murata K, Itoh H, Todo G, et al. Centrilobular lesions of the lung: demonstration by high-resolution CT and pathologic correlation. Radiology 1986;161:641-645.
12. Kim JS, Müller NL, Park CS, et al. Cylindrical bronchiectasis: diagnostic findings on thin-section CT. AJR Am J Roentgenol 1997;168:751-754
13. Kang EY, Miller RR, Müller NL. Bronchiectasis: comparison of preoperative thin-section CT and pathologic findings in resected specimens. Radiology 1995;195:649-654.
14. Miller WS. The lung. Springfield, IL: Charles C Thomas Publisher, 1947:39-42.
15. Heitzman ER, Markarian B, Berger I, et al. The secondary pulmonary lobule: a practical concept for interpretation of radiographs: II. Application of the anatomic concept to an understanding of roentgen pattern of in disease states. Radiology 1969;93:514-520.
16. Heitzman ER, Markarian B, Berger I, et al. The secondary pulmonary lobule: a practical concept for interpretation of radiographs: I. Roentgen anatomy of the normal secondary pulmonary lobule. Radiology 1969;93:508-513.
17. Miller WS. The lung. Springfield, IL: Charles C Thomas Publisher, 1947:203.
18. Raskin SP. The pulmonary acinus: historical notes. Radiology 1982;144:31-34.
19. Osborne DR, Effmann EL, Hedlund LW. Postnatal growth and size of the pulmonary acinus and secondary lobule in man. AJR Am J Roentgenol 1983;140:449-454.
20. Weibel ER. High resolution computed tomography of the pulmonary parenchyma: anatomical background. Presented at: Fleischner Society Symposium on Chest Disease; 1990. Scottsdale, AZ.
21. Reid L. The secondary pulmonary lobule in the adult human lung, with special reference to its appearance in bronchograms. Thorax 1958;13:110-115.
22. Itoh H, Murata K, Konishi J, et al. Diffuse lung disease: pathologic basis for the high-resolution computed tomography findings. J Thorac Imaging 1993;8:176-188.
23. Reid L, Simon G. The peripheral pattern in the normal bronchogram and its relation to peripheral pulmonary anatomy. Thorax 1958;13:103-109.
24. Gamsu G, Thurlbeck WM, Fraser RG, et al. Peripheral bronchographic morphology in the normal human lung. Invest Radiol 1971;6:161-170.
25. Bergin C, Roggli V, Coblentz C, et al. The secondary pulmonary lobule: normal and abnormal CT appearances. AJR Am J Roentgenol 1988;151:21-25.
26. Hruban RH, Meziane MA, Zerhouni EA, et al. High resolution computed tomography of inflation fixed lungs: pathologic-radiologic correlation of centrilobular emphysema. Am Rev Respir Dis 1987;136:935-940.
27. Heitzman ER. Subsegmental anatomy of the lung. In: The lung: radiologic-pathologic correlations, 2nd ed. St. Louis: Mosby, 1984:42-49.
28. Reid L, Rubino M. The connective tissue septa in the foetal human lung. Thorax 1959;14:3-13.
29. Aberle DR, Gamsu G, Ray CS, et al. Asbestos-related pleural and parenchymal fibrosis: detection with high-resolution CT. Radiology 1988;166:729-734.
30. Fleischner FG. The butterfly pattern of pulmonary edema. In: Frontiers of pulmonary radiology. New York: Grune & Stratton, 1969:360-379.
31. Genereux GP. The Fleischner lecture: computed tomography of diffuse pulmonary disease. J Thorac Imaging 1989;4:50-87.
32. Gurney JW. Cross-sectional physiology of the lung. Radiology 1991;178:1-10.
33. Agostoni E, Miserocchi G, Bonanni MV. Thickness and pressure of the pleural liquid in some mammals. Respir Phys 1969;6:245-256.
34. Bernaudin J-F, Fleury J. Anatomy of the blood and lymphatic circulation of the pleural serosa. In: The pleura in health and disease. New York: Marcel Dekker, 1985:101-124.
35. Policard A, Galy P. La Plevre. Paris: Masson, 1942:23-33.
36. Murata K, Khan A, Herman PG. Pulmonary parenchymal disease: evaluation with high-resolution CT. Radiology 1989;170:629-635.
37. Im JG, Webb WR, Rosen A. Costal pleura: appearances at high-resolution CT. Radiology 1989;171:125-131.
38. Vock P, Malanowski D, Tschaeppeler H, et al. Computed tomographic lung density in children. Invest Radiol 1987;22:627-631.
39. Millar AB, Denison DM. Vertical gradients of lung density in supine subjects with fibrosing alveolitis or pulmonary emphysema. Thorax 1990;45:602-605.
40. Lamers RJ, Thelissen GR, Kessels AG, et al. Chronic obstructive pulmonary diseases. evaluation with spirometrically controlled CT lung densitometry. Radiology 1994;193:109-113.
41. Gevenois PA, Scillia P, de Maertelaer V, et al. The effects of age, sex, lung size, and hyperinflation on CT lung densitometry. AJR Am J Roentgenol 1996;167:1169-1173.
42. Chen D, Webb WR, Storto ML, et al. Assessment of air trapping using postexpiratory high-resolution computed tomography. J Thorac Imaging 1998;13:135-143.
43. Rosenblum LJ, Mauceri RA, Wellenstein DE, et al. Density patterns in the normal lung as determined by computed tomography. Radiology 1980;137:409-416.
44. Genereux GP. Computed tomography and the lung: review of anatomic and densitometric features with their clinical application. J Can Assoc Radiol 1985;36:88-102.
45. Webb WR, Stern EJ, Kanth N, et al. Dynamic pulmonary CT: findings in normal adult men. Radiology 1993;186:117-124.
46. Mitchell AW, Wells AU, Hansell DM. Changes in cross-sectional area of the lungs on end expiratory computed tomography in normal individuals. Clin Radiol 1996;51:804-806.
47. Arakawa H, Webb WR. Expiratory high-resolution CT scan. Radiol Clin North Am 1998;36:189-209.
48. Millar AB, Denison DM. Vertical gradients of lung density in healthy supine men. Thorax 1989;44:485-490.
49. Robinson PJ, Kreel L. Pulmonary tissue attenuation with computed tomography: comparison of inspiration and expiration scans. J Comput Assist Tomogr 1979;3:740-748.
50. Verschakelen JA, Van Fraeyenhoven L, Laureys G, et al. Differences in CT density between dependent and nondependent portions of the lung: influence of lung volume. AJR Am J Roentgenol 1993; 161:713-717.
51. Kalender WA, Rienmuller R, Seissler W, et al. Measurement of pulmonary parenchymal attenuation: use of spirometric gating with quantitative CT. Radiology 1990;175:265-268.
52. Beinert T, Behr J, Mehnert F, et al. Spirometrically controlled quantitative CT for assessing diffuse parenchymal lung disease. J Comput Assist Tomogr 1995;19:924-931.
53. Denison DM, Morgan MDL, Millar AB. Estimation of regional gas and tissue volumes of the lung in supine man using computed tomography. Thorax 1986;41:620-628.
54. Ringertz HG, Brasch RC, Gooding CA, et al. Quantitative density-time measurements in the lungs of children with suspected airway obstruction using ultrafast CT. Pediatr Radiol 1989; 19:366-370.
55. Stern EJ, Webb WR. Dynamic imaging of lung morphology with ultrafast high-resolution computed tomography. J Thorac Imaging 1993;8:273-282.
56. Stern EJ, Graham CM, Webb WR, et al. Normal trachea during forced expiration: dynamic CT measurements. Radiology 1993;187:27-31.
57. Lee KW, Chung SY, Yang I, et al. Correlation of aging and smoking with air trapping at thin-section CT of the lung in asymptomatic subjects. Radiology 2000;214:831-836.
58. Lucidarme O, Coche E, Cluzel P, et al. Expiratory CT scans for chronic airway disease: correlation with pulmonary function test results. AJR Am J Roentgenol 1998;170:301-307.