Anatom y and physiology of lung introduction

ANATOM Y  AND   

PHYSIOLOGY OF 

LUNG  

     

 

INTRODUCTION

 



The lungs are the primary organs of respiration in humans  

and many other animals including a few fish  and some  

snails. 

 



In mammals and most other vertebrates, two lungs are  

located near the backbone on either side of the heart. 

ANATOMY - LUNG

 



The lungs are located in the chest on either side of the heart in the rib cage. They are  

conical in shape with a narrow rounded apex at the top and a broad base that rests on the  

diaphragm

 

 



The apex of the lung extends into the root of the neck, reaching shortly above the level of  

the sternal end of the first rib. 

 



The front and outer sides of the lung face the ribs, which make light indendations on their  

surfaces. The bottom of the lungs is smooth and rests on the diaphragm, matching its  

concavity. 



The medial surface of the lungs faces towards the center of the chest, and lies against the  

heart, great vessels, and the carina where the two main bronchi branch off from the base of  

the trachea. 

Gross  anatomy

 



Both lungs have a central recession called the hilum at the root of the lung, where the blood  

vessels and airways pass into the lungs. There are also bronchopulmonary lymph nodes on  

the hilum. 

 



The lungs are surrounded by the pulmonary pleurae. The pleurae are two serous  

membranes; the outer parietal pleura lines the inner wall of the rib cage and the inner  

visceral pleura directly lines the surface of the lungs. Between the pleurae is a potential  

space called the pleural cavity containing pleural fluid. 

 



Each lung is divided into 

lobes 

by the invaginations of the pleura as 

fissures

. The fissures  

are double folds of pleura that section the lungs and help in their expansion. 



The lobes of the lungs are further divided into broncho pulmonary segments based on  

the locations of bronchioles

. 

Oblique fissure 

(Right & Left):

 

It starts at the 

3

rd 

thoracic spine 

while the arms are elevated, descends downwards,  

laterally & anteriorly along the medial border of the scapula touching the inferior  

angle of the scapula) cutting the midaxillary line in the 5

th 

rib & ending at the 6

th  

costal cartilage 3 inches from the midline. 

In cadaver it arise at the 2

nd 

thoracic spine. 

 

The transverse fissure 

(Right):

 

It arises at the 

4

th 

costal cartilage

, runs horizontally to meet the oblique fissure in  

the midaxillary line in the 5

th 

rib. 

L

UNG 

F

ISSURES

:

 

F

ISSURES 

& L

OBES OF THE 

R

IGHT 

L

UNG

 

P

LEURA

 

T

HE BORDERS OF THE 

P

LEURA

:

 



The  pleura  runs  close  to  the  lung  except  at  the  lower  border  which  

extends  for  3-5  cm  below  it  both  anteriorly  &  posteriorly  &  9-10  cm  

below in the axilla. 

 



The lower border cuts the 8

th 

rib in MCL, 10

th 

rib in MAL and 12

th 

rib in  

Scapular line. 

Parietal Pleura

 

Costal pleura:

 

Lines thoracic wall (ribs, intercostal spaces) 

Mediastinal pleura:

 

Lines corresponding surface of mediastinum; reflected over root of lung & becomes continuous  

with visceral pleura around hilum 

Cervical pleura:

 

Extends into neck about 2 inches above 1

st 

costal cartilage & one inch above medial 1/3 clavicle;  

covers apex of lung 

Diaphragmatic pleura:

 

Lines superior surface of diaphragm 

Microanatomy

 

• The lungs contain the respiratory tract and its lining, which terminate in  

alveoli, the tissue in between and veins, arteries, nerves and lymphatic vessels. 

 

• The respiratory tract begins with the trachea and bronchi. These structures are lined  

with columnar epithelial cells that possess cilia , small frond-like projections. 

 

 

• Interspersed with the epithelial cells are goblet cells which produce mucous, and club  

cells with actions similar to macrophages. Surrounding these in the trachea and  

bronchi are cartilage rings, which help to maintain stability. 

• The respiratory tract ends in lobules. These consist of a respiratory bronchiole,  

which branches into alveolar ducts and alveolar sacs, which in turn divide into  

alveoli

. 



Alveoli consist of two types of alveolar cell and an alveolar macrophage. The two types of  

cell are known as type I and type II alveolar cells (also known as 

pneumocytes

) 

 



Types I and II make up the walls and septa of the alveoli. 

 



Type I cells provide 95% of the surface area of each alveoli and are flat ("

squamous

"), and  

Type II cells generally cluster in the corners of the alveoli and have a cuboidal shape. 

 



Despite this, cells occur in a roughly equal ratio of 1:1 or 6:4 

 



Type I are squamous epithelial cells that make up the alveolar wall structure. They have  

extremely thin walls that enable an easy gas exchange. 



These type I cells also make up the alveolar septa which separate each 

alveolus. The septa  consist of an epithelial lining and associated basement 

membranes. Type I cells are not able  to divide, and consequently rely on 

differentiation from Type II cells. 

 



Type II are larger and they line the alveoli and produce and 

secrete ELF and  surfactant. Type II cells are able to divide 

and differentiate to Type 1 cells. 

B

LOOD SUPPLY

 



The human lung has a dual blood supply. 

 



The tissue of the lungs receive oxygenated blood via the bronchial circulation, a series  

of arteries that leave the aorta and are part of the systemic circulation. There are usually  

three arteries, and they branch alongside the bronchi and bronchioles. 

 



The blood volume of the lungs is about 450 millilitres on average, about 9 per cent of the  

total blood volume of the entire circulatory system. This quantity can easily fluctuate from  

between one-half and twice the normal volume. 



The lungs also receive deoxygenated blood from the heart and supply it with oxygen,  

in a process known as respiration. 

 



In this process, venous blood in the body collects in the right atrium and is pumped  

from the right ventricle through the pulmonary trunk and the pulmonary arteries into  

the left and right lungs. 

 



Blood passes through small capillaries next to the alveoli in the lung, receives  

oxygen, and travels back to the heart. This is called the pulmonary circulation. The  

oxygenated blood is then pumped to the rest of the body. 

N

ERVE SUPPLY

 



The lungs are supplied by nerves of the autonomic nervous system. Input from the parasympathetic  

nervous system occurs via the vagus nerve. 

 



When stimulated by acetylcholine, this causes constriction of the smooth muscle lining the bronchus and  

bronchiole, and increases the secretions from glands. 

 



The lungs also have a sympathetic tone from norepinephrine acting on the beta 2 receptors in the  

respiratory tract, which causes bronchodilation. 

 



The action of breathing takes place because of nerve signals sent by the respiratory centres in the  

brainstem, along the phrenic nerve to the diaphragm. 

PHYSIOLOGY OF LUNG

 

L

UNG VOLUMES

 



Lung volumes and lung capacities refer to the volume of air associated with different  

phases of the respiratory cycle. Lung volumes are directly measured; lung capacities are  

inferred from lung volumes. 



The average total lung capacity of an adult human male is about 6 litres of air. 

 



Four types 

1.

Tidal volume

 

2.

Inspiratory reserve volume

 

3.

Expiratory persevere volume

 

4.

Residual volume

 

T

IDAL VOLUME

 



Normal volume of air inspired or expired during quiet breathing 

 



TV = 500 ml 

I

NSPIRATORY RESERVE  VOLUME

 



Extra volume of air inhaled after tidal volume by max inspiratory effort 

 



3000ml in adult male 

(or) 



3300 / 1900 = M/F 

E

XPIRATORY 

R

ESERVE 

V

OLUME

 



Extra volume of air that can be exhaled after tidal volume by max  

expiratory efforts 

 



1100 in a normal adult male 

(or) 



1200/700 = M/F 

R

ESIDUAL 

V

OLUME

 



Volume of the air left out in lungs after forceful expiration or  

complete expiration 

 



1200/1100 = M/F 



These are combinations of two or more lung volumes 

1.

Inspiratory capacity 

2.

Expiratory capacity 

3.

Functional residual capacity 

4.

Vital capacity 

5.

Total lung capacity 

I

NSPIRATORY CAPACITY

 



Max volume of air that can be inspired after normal tidal  

expiration 

 



IC = TV+IRV 

=  500 +3000 

= 3500 ml 

E

XPIRATORY 

C

APACITY

 



Max volume of air that can be expired after normal  

tidal inspiration 

 



EC=TV+ERV (500+1100=1600ml) 

F

UNCTIONAL 

R

ESIDUAL 

C

APACITY

 



Volume of air remaining in lungs after normal tidal  

expiration 



FRC= ERV + RV ( 1100 + 1200 = 2300ml) 

V

ITAL 

C

APACITY

 



Max Amount of air expelled after deepest possible  

inspiration 



VC = TV+IRV+ERV 



500+3000+1100= 4600ml 

T

OTAL 

L

UNG 

C

APACITY

 



Volume of air present in lung after max inspiration 



TLC = VC + RV ( 4600+1200 = 5800ml )