Основная функция системы внешнего дыхания - поглощение кислорода из окружающей среды (оксигенация) и удаление из организма двуокиси углерода (вентиляция).
Помимо газообмена лёгкие выполняют ряд метаболических функций, включая синтез сурфактанта и других веществ, а также метаболизм множества химических медиаторов. Расстройство этих функций может повлиять на газообмен в лёгких.
Лёгкие окружены стенками грудной клетки и снизу ограничены диафрагмой (рис. 4-1). Механические свойства грудной стенки и диафрагмы влияют на газообменную функцию лёгких. Изменение давления внутри плевральной полости обусловливает инспираторный и экспираторный потоки воздуха в лёгких в норме и при патологии.
Рис. 4-1. Анатомия органов грудной клетки.
Воздухоносные пути представлены системой дихотомически ветвящихся трубок (23 генерации) (рис. 4-2). Первые 16 генераций известны как проводящие пути, а последние семь представляют газообменную (респираторную) зону. Несмотря на то, что диаметр каждого последующего бронха уменьшается, общая площадь поперечного сечения воздухоносных путей в каждой последующей генерации возрастает за счёт увеличения количества бронхов, и объёмная скорость потока фактически снижается. В итоге на уровне дыхательных бронхиол газ движется преимущественно за счёт диффузии, а не поступательного движения воздуха (конвенции).
Рис. 4-2. Трахеобронхиальное дерево. Проводящая зона охватывает первые 16 генераций воздухоносных путей (Z 0-16). Транзиторная и респираторная зоны включают дыхательные бронхиолы, альвеолярные ходы, альвеолярные мешочки и альвеолы (Z 17-23).
Респираторная зона, поддерживающая обмен газов, выдерживает механические воздействия, сопровождающие расправление и спадение альвеол, а также влияние изменений лёгочного кровотока. Расположение сосудистого эндотелия и альвеолярного эпителия в опорной соединительнотканной строме идеально соответствует этим функциям (рис. 4-3).