กลไกทางเดินหายใจและการทำงานของการหายใจ

นอกเหนือจากการสร้างเสียงแล้ว กล่องเสียงยังทำหน้าที่เป็นลิ้นในทางเดินหายใจ ด้วยการขยายและหดตัวของช่องโหว่ (glottis) ตลอดวงจรการหายใจ และการกระตุ้นรีเฟล็กซ์ป้องกัน เช่น การไอและภาวะกล่องเสียงหดเกร็ง (laryngospasm) กล่องเสียงจึงช่วยควบคุมการไหลเวียนของอากาศและรักษาระบบทางเดินหายใจส่วนล่างให้สะอาดและได้รับการปกป้อง

Definition

กลไกทางเดินหายใจที่กล่องเสียงหมายถึงวิธีการที่ช่องโหว่และกล้ามเนื้อกล่องเสียงควบคุมการไหลเวียนของอากาศและความต้านทานในระหว่างการหายใจ และเป็นสื่อกลางของรีเฟล็กซ์ป้องกันทางเดินหายใจ ควบคู่ไปกับบทบาทของกล่องเสียงในการออกเสียงและการกลืน

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมบทบาทของกล่องเสียงในระบบทางเดินหายใจ: ช่องโหว่มีการเปลี่ยนแปลงขนาดอย่างไรในระหว่างการหายใจเข้าและออก, สิ่งนี้ปรับเปลี่ยนความต้านทานของทางเดินหายใจอย่างไร, และรีเฟล็กซ์ของกล่องเสียงช่วยปกป้องและทำความสะอาดทางเดินหายใจอย่างไร นี่คือคำอธิบายอ้างอิงเกี่ยวกับสรีรวิทยาของทางเดินหายใจปกติในระดับกล่องเสียง ไม่ใช่แนวทางในการจัดการทางเดินหายใจหรือการรักษาภาวะอุดกั้น

Core questions

• ช่องโหว่เปลี่ยนแปลงอย่างไรในระหว่างการหายใจเข้าและออก?
• กล่องเสียงมีอิทธิพลต่อความต้านทานของทางเดินหายใจอย่างไร?
• กล้ามเนื้อใดที่เปิดทางเดินหายใจ และจะเกิดอะไรขึ้นหากกล้ามเนื้อนั้นล้มเหลว?
• กล่องเสียงมีรีเฟล็กซ์ป้องกันใดบ้างสำหรับทางเดินหายใจ?

Key concepts

• การกางของช่องโหว่ระหว่างการหายใจเข้า
• กล้ามเนื้อคริโคอารีทีนอยด์ด้านหลังเป็นกล้ามเนื้อกางเพียงมัดเดียว
• การมีส่วนร่วมของกล่องเสียงต่อความต้านทานของทางเดินหายใจ
• การหดตัวของช่องโหว่ขณะหายใจออก (การเบรกของกล่องเสียง)
• รีเฟล็กซ์การไอ
• ภาวะกล่องเสียงหดเกร็งและรีเฟล็กซ์การปิดกล่องเสียง

Mechanisms

ในระหว่างการหายใจปกติ ช่องโหว่จะขยายออกเล็กน้อยเมื่อหายใจเข้า เนื่องจากกล้ามเนื้อคริโคอารีทีนอยด์ด้านหลัง (posterior cricoarytenoid muscles) จะกางสายเสียงออก ทำให้ความต้านทานต่อการไหลเวียนของอากาศลดลง และจะหดตัวอีกครั้งเมื่อหายใจออก การเคลื่อนไหวเป็นระยะเหล่านี้เชื่อมโยงกับจังหวะการหายใจและสามารถทำหน้าที่เป็นเบรกที่ช่วยให้การไหลเวียนของอากาศขณะหายใจออกเป็นไปอย่างราบรื่น (Brancatisano et al., 1983; Bartlett, 1989) ดังนั้น กล่องเสียงจึงเป็นตัวต้านทานที่เปลี่ยนแปลงได้ในทางเดินหายใจ: เนื่องจากช่องโหว่เป็นหนึ่งในจุดที่แคบที่สุดของทางเดินหายใจส่วนบน การเปลี่ยนแปลงขนาดของมันจึงมีผลอย่างมากต่อความต้านทาน กล้ามเนื้อคริโคอารีทีนอยด์ด้านหลังเป็นกล้ามเนื้อเดียวที่เปิดช่องโหว่ ดังนั้นกิจกรรมของมันจึงจำเป็นสำหรับการเปิดทางเดินหายใจในระหว่างการหายใจ (Standring, 2020) กล่องเสียงยังสร้างการตอบสนองป้องกัน — รีเฟล็กซ์การไอเพื่อขับไล่สิ่งแปลกปลอม และรีเฟล็กซ์การปิดกล่องเสียง (ซึ่งเมื่อรุนแรงเกินไปจะกลายเป็นภาวะกล่องเสียงหดเกร็ง) เพื่อปิดทางเดินหายใจจากการสำลัก (Bartlett, 1989)

Clinical relevance

การควบคุมการไหลเวียนของอากาศโดยกล่องเสียงและการพึ่งพาการเปิดทางเดินหายใจของกล้ามเนื้อกางเพียงมัดเดียว อธิบายได้ว่าเหตุใดพยาธิสภาพของกล่องเสียงหรือการบาดเจ็บของเส้นประสาททั้งสองข้างจึงอาจทำให้การหายใจบกพร่องได้ ข้อมูลนี้อธิบายสรีรวิทยาของทางเดินหายใจปกติเพื่อการอ้างอิงและการศึกษา และไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการจัดการภาวะทางเดินหายใจบกพร่องในบุคคลใดบุคคลหนึ่ง

History

สรีรวิทยาการหายใจเคยถือว่าทางเดินหายใจส่วนบนเป็นท่อส่งผ่านแบบเฉื่อยชามานาน แต่การศึกษาในศตวรรษที่ 20 แสดงให้เห็นว่ากล่องเสียงปรับการไหลเวียนของอากาศอย่างแข็งขันตลอดวงจรการหายใจและมีส่วนสำคัญต่อความต้านทานของทางเดินหายใจ ซึ่งเป็นมุมมองที่ได้รับการยืนยันในการทบทวนทางสรีรวิทยาของการทำงานของกล่องเสียง (Brancatisano et al., 1983; Bartlett, 1989)

Key figures

• Dudley Bartlett
• Ludwig Engel

Seminal works

• bartlett-1989
• brancatisano-1983

Frequently asked questions

กล่องเสียงทำอะไรบ้างในระหว่างการหายใจปกติ?

ใช่ สายเสียงจะเคลื่อนออกจากกันเล็กน้อยในระหว่างการหายใจเข้าและหดตัวลงในระหว่างการหายใจออก ดังนั้นกล่องเสียงจึงช่วยควบคุมการไหลเวียนของอากาศอย่างแข็งขันและเป็นหนึ่งในตำแหน่งหลักของความต้านทานทางเดินหายใจส่วนบน

เหตุใดกล้ามเนื้อคริโคอารีทีนอยด์ด้านหลังจึงมีความสำคัญมาก?

เป็นกล้ามเนื้อเดียวที่กาง (เปิด) สายเสียง ดังนั้นจึงจำเป็นอย่างยิ่งในการรักษาทางเดินหายใจให้เปิดในระหว่างการหายใจ หากทั้งสองข้างเป็นอัมพาต ทางเดินหายใจอาจแคบลงอย่างรุนแรง