WYKŁAD 5 Wymiana gazowa w płucach. Wentylacja do stopnia perfuzji
ODDYCHANIE
• Zapewnia O2 tkankom i usuwa CO2
• Precyzyjnie regulowany przez pAO2 - 85-100 mmHg i pACO2 35-45 mmHg
Przy poniższych warunkach
97% (i więcej) saturacja tlenem Hb
100 ml krwi zawiera ok. 21 ml O2 (0.3 ml rozpuszczonego)
pH krwi wynosi 7.35-7.45
• Można wyróżnić cztery kroki:
- Wentylacja płuc
- Dyfuzja O2 i CO2 pomiędzy pęcherzykami płucnymi a krwią
- Transport O2 i CO2 we krwi i płynach ciała
- Regulacja wentylacji
• Wdech – aktywny, wymaga skurczu mięśni oddechowych – wzrost objętość klatki piersiowej
• Przepona – najważniejszy mięsień wdechowy, nie powoduje jednak wzrostu objętości klatki piersiowej
• Mięsnie międzyżebrowe zewnętrzne
• Dodatkowe mięśnie wdechowe: mostkowo-obojczykowo-sutkowy 7, zębaty przedni, pochyłe
Spokojny wydech – bierny z powodu sił sprężystości płuc i ścian klatki piersiowej
Głęboki wydech – aktywny
Mięśnie prosty brzucha, międzyżebrowe wewnętrzne
przepływ = ∆P/R
∆P = wzrost ciśnienia, R = opór dróg oddechowych
Jama opłucnej, płyn opłucnej – maź
• Ciśnienie opłucnej – ciśnienie płynu w przestrzeni między dwiema blaszkami opłucnej (płucną i ścienną)
• Wyrażone w cm słupa wody w przeciwieństwie do ciśnienia atmosferycznego (różnica)
• 1 atmosfera = 1000 cm słupa wody
• Ciśnienie pęcherzyków płucnych – ciśnienie powietrza wewnątrz pęcherzyków
Otwarta głośnia i brak napływu powietrza – pęcherzykowe ciśnienie równe atmosferycznemu
Normalne oddychanie (spoczynkowe)
Wdech 0,5 l powietrza w 2 s
Wydech 0,5 l powietrza w 2-3 s
Ciśnienie transpulmonarne (ciśnienie sprężystości; recoil pr.) = pęcherzykowe ciśnienie:
- Wewnątrzopłucnowe ciśnienie
• Miara sił sprężystości płuc, które obkurczają płuca
• Wewnątrzopłucnowe ciśnienie = ciśnienie w przełyku
PODATNOŚĆ PŁUC
podatność = ∆V/∆P (V – pojemność dróg oddechowych, P – ciśnienie)
• Wzrasta wraz z wiekiem
• Wzrasta przy rozedmie płuc
• Spada przy włóknieniu płuc
Co wpływa na podatność płuc?
• Siły sprężystości tkanki płuc, włókien sprężystych, włókien kolagenu
• Napięcie powierzchniowe płynu wyścielającego pęcherzyki i nabłonek w innych częściach dróg oddechowych
NAPIĘCIE POWIERZCHNIOWE
P = 2xα /R
R – promień pęcherzyka, α – napięcie powierzchniowe
Surfaktant
• Produkowany przez pneumocyty typu II
• Degradowany przez makrofagi pęcherzykowe
• Komponenty: fosfolipid dipalmitoylfosfatydylcholiny
Apoproteiny surfaktantu, Ca2+
• Zmniejsza napięcie powierzchniowe
• Antybakteryjna aktywność
• Brak surfaktantu – wcześniaki – zespołem błon szklistych (niedodma i infekcje dolnych dróg oddechowych)
• Nadmiar surfaktantu – makrofagi pęcherzykowe go nie degradują – proteinoza płucna
DLACZEGO PĘCHERZYKI NIE ZAPADAJĄ SIĘ POD KONIEC WYDECHU?
· Obecność surfaktantu
· Napięcie naczyń kapilarnych pęcherzyków
· Zamknięcie drobnych dróg oddechowych podczas pogłębionego wydechu
PRACA ODDECHOWA
Praca podczas wdechu (3 frakcje)
1-związana z rozciąganiem płuc przeciw siłom sprężystości płuc i klatki piersiowej – praca sprężystości (praca podatności)
2-związana z przezwyciężeniem lepkości płuc i innych struktur w klatce piersiowej – praca oporu tkankowego
3-związana z przezwyciężeniem oporu dróg oddechowych podczas przemieszczania się powietrza w płucach – praca oporu dróg oddechowych
Zwłóknienie płuc
Astma oskrzelowa
ENERGIA WYMAGANA DO ODDYCHANIA
Normalne, spokojne oddychanie
3-5% całkowitej energii spalanej przez ciało
Intensywny wysiłek
Wzrost nawet do 50 razy
Ciężka przewlekła obturacyjna choroba płuc (COPD)
Praca oddychania jest bardzo wysoka i powoduje kacheksję (wyniszczenie organizmu)
OBJĘTOŚCI I POJEMNOŚCI PŁUCNE
Objętość oddechowa TV = 500 ml (spokojne oddychanie)
Wszystkie objętości i pojemności płuc zależą od płci, wieku i wzrostu
Jak wyrazić wyniki badania spirometrycznego i jak porównać wyniki otrzymane z różnych testów
% przewidzianej wartości
WENTYLACJA
Minutowa objętość oddechowa – ilość nowego powietrza wprowadzonego dróg oddechowych w ciągu minuty
Oddychanie w spoczynku:
Szybkość oddychania:12 oddechów/min
TV= 500 ml
12x0,5 l = 6 l/min
Maksymalna dobrowolna wentylacja – 200 l/min
Mroczki, zawroty głowy, tężyczka hiperwentylacyjna
Dlaczego?
Wzrost stężenia CO2 i Ca2+ we krwi
Martwa przestrzeń – przestrzeń w drogach oddechowych, gdzie nie zachodzi wymiana gazowa
Zawiera ok 150 ml
Nieznacznie wzrasta wraz z wiekiem
Anatomiczna przestrzeń martwa
Pęcherzykowa przestrzeń martwa – objętość pęcherzyków bez lub z bardzo słabym krążeniem krwi w oplatających je naczyniach volume of alveoli with no or very poor blood flow in adjacent capillaries
Fizjologiczna przestrzeń martwa = anatomiczna przestrzeń + pęcherzykowa przestrzeń
Minutowa wentylacja pęcherzykowa = częstość oddechów x (TV-VD)
TV – objętość oddechowa
VD – fizjologiczna przestrzeń martwa
DROGI ODDECHOWE
Czynniki powodujące skurcz:
Nerwy współczulne
Acetylocholina
Histamina
Zimne powietrze
SO2, dym, kurz
Czynniki zapalenia np. PAF (Czynnik aktywujący płytki), leukotrieny
Czynniki powodujące rozkurcz:
Adrenalina
Atropina (i jej pochodne)
Β-2-agoniści
FUNKCJE DRÓG ODDECHOWYCH
• Ocieplanie
• Nawilżanie
• Oczyszczanie (filtracja, precypitacja)
Oczyszczanie za pomocą śluzu i rzęsek
Makrofagi pęcherzykowe
KRĄŻENIE PŁUCNE
• Naczynia płucne: tętnica płucna, prawa i lewa gałąź główna, tętnice, tętniczki, kapilary, żyły
Dostarcza krew do płuc do wymiany gazowej
• Naczynia oskrzelowe: tętnice, kapilary, żyły – dostarczanie krwi do odżywiania płuc
• Naczynia limfatyczne – zapobiegają obrzękowi płuc
• Wysoki przepływ = pojemność minutowa serca = przepływ w krążeniu dużym
• Niskie ciśnienie
• Niski opór
Średnie ciśnienie w tętnicy płucnej = 15 mmHg
(skurczowe =25 , rozkurczowe= 8 mmHg)
Objętość krwi w płucach – ok. 450 ml
70 ml w kapilarach płucnych
Krew zatrzymuje się w kapilarach płucnych na 0.8 s
Podczas wysiłku– 0.3 s
KONTROLA DYSTRYBUCJI PŁUCNEGO PRZEPŁYWU KRWI
• PO2 w pęcherzykach spada poniżej 73 mmHg –hi...
mariz.tbg