Amit holttérnek neveznek. A külső légzés kutatási módszerei és mutatói

8. előadás. TÜDŐSZELLŐZÉS ÉS TÜDŐDIFÚZIÓ. GÁZCSERE A TÜDŐBEN ÉS SZÖVETBEN

Fő kérdések : A légzés fontossága a test számára. A légzési folyamat főbb szakaszai. Légzési ciklus. Elsődleges és járulékos légzőizmok. A belégzés és a kilégzés mechanizmusa. A légutak élettana. Tüdőtérfogatok. A belélegzett, kilélegzett és az alveoláris levegő összetétele. Perc légzési térfogat és perc szellőztetés. Anatómiai és élettani légzési holttér. A pulmonalis lélegeztetés típusai. A vérben oldott gázok feszültsége. Gázok parciális nyomása az alveoláris levegőben. Gázcsere a szövetekben és a tüdőben.

A légutak szerepe a beszédprodukciós funkcióban.

Azon folyamatok összességét, amelyek biztosítják a szerves anyagok oxidációjához felhasznált O 2 bejutását a belső környezetbe, valamint a szöveti anyagcsere következtében a CO 2 szervezetből történő eltávolítását ún. lélegző.

Kiemel a légzés három szakasza :

1) külső légzés,

2) gázszállítás,

3) belső légzés.

I. szakasz - külső légzés gázcsere a tüdőben, beleértve pulmonalis lélegeztetésés pulmonális diffúzió.

Pulmonális lélegeztetés Az alveoláris levegő gázösszetételének frissítésére szolgáló folyamat, amely biztosítja az O 2 tüdőbe jutását és a CO 2 eltávolítását azokból.

Pulmonális diffúzió az alveoláris levegő és a tüdőkapillárisok vére közötti gázcsere folyamata.

II. szakasz - gázszállítás a vérből áll, amely oxigént szállít a tüdőből a szövetekbe és szén-dioxidot a szövetekből a tüdőbe.

III. szakasz - belső szöveti légzés a szövetekben a gázösszetétel frissítésének folyamata, amely a szöveti kapillárisok és szövetek vére közötti gázcseréből, valamint sejtlégzésből áll.

A teljes légzési ciklus három szakaszból áll:

1) belégzési fázis (belégzés),

2) kilégzési fázis (kilégzés),

3) légzési szünet.

Hangerő változásai mellkasi üreg a légzési ciklus során összehúzódás és relaxáció okozza légzőizmok . Osztva vannak inspirálóÉs kilégző. Megkülönböztetni alapvetőÉs kiegészítő belégzési izmok.

NAK NEK fő belélegző izmok viszonyul:

1) membrán,

2) külső ferde bordaközi és interkondrális izmok.

Mély kényszerlégzés során a belélegzés magában foglalja kiegészítő belégzési izmok :

1) sternocleidomastoideus,

2) izmok mellkas- nagy és moll mellizom, trapéz, rombusz, levator scapulae.

A tüdő a mellkasban található, és el van választva a falától pleurális repedés - hermetikusan lezárt üreg, amely a mellhártya parietális és zsigeri rétegei között helyezkedik el.

A mellhártya üregében a nyomás a légköri érték alatt van. Az atmoszférikushoz képest negatív nyomást a pleurális repedésben a tüdőszövet rugalmas vontatása okozza, amelynek célja a tüdő összeomlása. A mellkasi üreg térfogatának növekedése csendes belégzés során következetesen a következőket okozza:

1) a nyomás csökkenése a pleurális repedésben -6-9 Hgmm-re,

2) a levegő tágulása a tüdőben és azok megnyúlása,

3) az intrapulmonális nyomás csökkenése -2 Hgmm-re a légköri nyomáshoz képest,

4) a levegő áramlása a tüdőbe a légköri és az alveoláris nyomás közötti gradiens mentén.

A mellkasi üreg térfogatának csökkenése a csendes kilégzés során következetesen a következőket okozza:

1) nyomásnövekedés a pleurális repedésben -6-9 Hgmm-ről -3 Hgmm-re,

2) a tüdő térfogatának csökkenése rugalmas vontatásuk miatt,

3) az intrapulmonális nyomás emelkedése +2 Hgmm-ig a légköri nyomáshoz képest,

4) levegő kibocsátása a tüdőből a légkörbe nyomásgradiens mentén.

A legmélyebb lélegzetvétel után a tüdőben lévő levegő térfogatát ún teljes tüdőkapacitás (OEL).

Felnőtteknél a TEL 4200 és 6000 ml között mozog, és két részből áll:

1) a tüdő létfontosságú kapacitása (VC) - 3500-5000 ml,

2) maradék tüdőtérfogat (RLV) - 1000-1200 ml.

Maradék tüdőtérfogat - ennyi levegő marad a tüdőben a legmélyebb kilégzés után.

A tüdő létfontosságú kapacitása - ez az a levegőmennyiség, amelyet a lehető legmélyebb lélegzetvétel után a lehető legnagyobb mértékben ki lehet lélegezni.

A VC három részből áll:

1) légzési térfogat (VT) - 400-500 ml,

2) belégzési tartalék térfogat - körülbelül 2500 ml,

3) kilégzési tartalék térfogat - körülbelül 1500 ml.

Árapály térfogata - ennyi levegő távozik a tüdőből csendes kilégzéskor csendes belégzés után.

Belégzési tartalék térfogat - ez a maximális levegőmennyiség, amelyet csendes lélegzetvétel után további belélegezhetünk.

Kilégzési tartalék térfogata - ez a maximális levegőmennyiség, amelyet nyugodt kilégzés után pluszban ki lehet lélegezni.

A kilégzési tartalék térfogat és a maradék térfogat az funkcionális maradék kapacitás (FRC) - csendes kilégzés után a tüdőben maradó levegő mennyisége (2000-2500 ml).

A pulmonalis lélegeztetés jellemzi perc légzési térfogat(MOD) - az 1 perc alatt be- vagy kilélegzett levegő mennyisége. A MOD a légzési térfogattól és a légzésszámtól függ: MOD = DO x RR.

Normál körülmények között az ember légköri levegőt lélegzik be, amely a következőket tartalmazza: O 2 - 21%, CO 2 - 0,03%, N 2 - 79%.

Kilélegzett levegőben: O 2 - 16,0%, CO 2 - 4%, N 2 -79,7%.

Alveoláris levegőben: O 2 - 14,0%, CO 2 - 5,5%, N 2 - 80%.

A kilégzett és az alveoláris levegő összetételének különbsége az alveoláris gáz levegővel való keveredésének köszönhető. légúti holttér .

Megkülönböztetni anatómiaiÉs fiziológiai holttér.

Anatómiai légzési holttér - ez azoknak a légutaknak a térfogata (az orrüregtől a hörgőkig), amelyekben nincs gázcsere a levegő és a vér között.

Fiziológiai légzési holttér (FMP) a légzőrendszer azon részeinek térfogata, amelyekben nem történik gázcsere.

Azt a levegőmennyiséget, amely 1 perc alatt részt vesz az alveoláris gázok megújulásában, percszellőztetésnek (MVV) nevezzük. Az MVL a tüdő légzési térfogata és a légzési holttér térfogata, valamint a légzési frekvencia közötti különbség szorzata: MVL = (DO - DMP) x RR.

A légutakban a gázok átvitele konvekció és diffúzió eredményeként megy végbe.

Konvektív módszer A légutakban történő átjutást a gázok keverékének össznyomásuk gradiense mentén történő mozgása okozza.

A légutak elágazásával teljes keresztmetszetük jelentősen megnő. A belélegzett levegő áramlási sebessége az alveolusokhoz közeledve fokozatosan 100 cm/s-ról 0,02 cm/s-ra csökken. Ezért a diffúziós cserét hozzáadják a konvektív gázátviteli módszerhez.

Gáz diffúzió A gázmolekulák passzív mozgása egy nagyobb parciális nyomású vagy feszültségű területről egy alacsonyabb parciális nyomású területre.

Gáz parciális nyomása - a teljes nyomásnak ez az a része, amely bármely más gázzal kevert gázra esik.

A folyadékban oldott gáz parciális nyomását, amelyet ugyanennek a gáznak a folyadék feletti nyomása egyensúlyoz ki, ún. gázfeszültség .

Az O2 nyomásgradiens az alveolusokba irányul, ahol a parciális nyomása alacsonyabb, mint a belélegzett levegőben. A CO 2 molekulák az ellenkező irányba mozognak. Minél lassabb és mélyebb a légzés, annál intenzívebb az O 2 és a CO 2 intrapulmonális diffúziója.

Az alveoláris levegő összetételének állandóságát és az anyagcsere-szükségleteknek való megfelelését a pulmonalis lélegeztetés szabályozása biztosítja.

A szellőztetésnek tíz fő típusa van:

1) normál szellőzés,

2) hiperventiláció,

3) hipoventiláció,

4) eipnea,

5) hyperpnoe,

6) tachypnea,

7) bradypnea,

9) nehézlégzés,

10) fulladás.

Normoventiláció - Ez gázcsere a tüdőben, ami megfelel a szervezet anyagcsere-szükségleteinek.

Hiperventiláció - Ez gázcsere a tüdőben, amely meghaladja a szervezet anyagcsere-szükségleteit.

Hipoventilláció - ez gázcsere a tüdőben, ami nem elegendő a szervezet anyagcsere-szükségleteinek kielégítésére.

Eipnea - ez a nyugalmi légzés normál frekvenciája és mélysége, melyhez komfortérzet társul.

Hiperpnoe - ez a légzésmélység normál feletti növekedése.

Tachypnea a légzésszám normál feletti növekedése.

Bradypnea - a légzésszám normál alatti csökkenése.

Légszomj (légszomj) elégtelenség vagy légzési nehézség, amely kellemetlen szubjektív érzésekkel jár.

Apnoe - ez a légzés leállása a légzőközpont fiziológiai stimulációjának hiánya miatt.

Fulladás - ez a légzés leállása vagy depressziója, amely a tüdőbe történő levegőáramlás megsértésével jár a légutak elzáródása miatt.

Az O 2 átvitele az alveoláris gázból a vérbe és a CO 2 átvitele a vérből az alveolusokba passzívan, diffúzió útján történik, a kétoldali gázok parciális nyomásának és feszültségének különbsége miatt. aerohematikus akadály. Kialakul a légi gát alveolocapilláris membrán, amely tartalmaz egy felületaktív réteget, az alveoláris epitéliumot, két bazális membránt és a vérkapilláris endotéliumát.

Az O 2 parciális nyomása az alveoláris levegőben 100 Hgmm. Feszültség O 2 V vénás vér tüdőkapillárisok 40 Hgmm. Az alveoláris levegőből 60 Hgmm nyomásgradiens irányul a vérbe.

A CO 2 parciális nyomása az alveoláris levegőben 40 Hgmm. A CO 2 feszültség a tüdőkapillárisok vénás vérében 46 Hgmm. A vérből az alveolusokba 6 Hgmm nyomásgradiens irányul.

A CO 2 kis nyomásgradiense nagy diffúzióval jár, amely 24-szer nagyobb, mint az oxigéné. Ennek oka a szén-dioxid sóoldatokban és membránokban való nagy oldhatósága.

Az idő, amely alatt a vér átáramlik a tüdőkapillárisokon, körülbelül 0,75 másodperc. Ez elegendő ahhoz, hogy szinte teljesen kiegyenlítse a gázok parciális nyomását és feszültségét a levegő-hematikus gát mindkét oldalán. Ebben az esetben az oxigén feloldódik a vérben, és a szén-dioxid átjut az alveoláris levegőbe. Ezért a vénás vér itt artériás vérré alakul.

Feszültség O 2 V artériás vér 100 Hgmm, és 40 Hgmm-nél kisebb szövetekben. Ebben az esetben az artériás vérből 60 Hgmm-nél nagyobb nyomásgradiens irányul a szövetekbe.

A CO 2 feszültség az artériás vérben 40 Hgmm, a szövetekben pedig körülbelül 60 Hgmm. A szövetekből 20 Hgmm nyomásgradiens irányul a vérbe. Emiatt a szöveti kapillárisokban lévő artériás vér vénás vérré alakul.

Így a gázszállító rendszer láncszemeit a légúti gázok ellenáramai jellemzik: az O 2 a légkörből a szövetekbe, a CO 2 pedig az ellenkező irányba.

A légutak szerepe a beszédprodukciós funkcióban

Az ember akarat erejével megváltoztathatja a légzés gyakoriságát és mélységét, sőt egy időre le is állíthatja. Ez különösen azért fontos, mert a légutakat az emberek beszédfunkciók elvégzésére használják.

Az embernek nincs speciális hangképző beszédszerve. NAK NEK hangképző funkció a légzőszervek alkalmazkodnak - a tüdő, a hörgők, a légcső és a gége, amelyek a szájüreg szerveivel együtt alkotnak hangképző .

A kilégzés során a hangcsatornán áthaladó levegő a gégeben elhelyezkedő hangszálakat rezgésbe hozza. Rezgés hangszalagok nevű hang oka hang. A hang magassága a hangszálak rezgési frekvenciájától függ. A hang erősségét a rezgések amplitúdója, hangszínét pedig a rezonátorok - a garat, a szájüreg, az orrüreg és az orrmelléküregek - funkciója határozza meg.

BAN BEN funkciók beszédhangok kialakítása – kiejtés , érintett: nyelv, ajkak, fogak, kemény és lágy szájpadlás. A beszédhangképző funkció hibái – diszlália , összefüggésbe hozható a szájszervek veleszületett és szerzett anomáliáival - a kemény és puha szájpadlás, a fogak alakjának anomáliáival és az állkapocs alveoláris íveiben való elhelyezkedésével, teljes vagy részleges ödencia. A diszlália akkor is megjelenik, ha a nyálmirigyek, a rágó- és arcizmok, valamint a temporomandibularis ízületek szekréciós funkciója megzavarodik.

A tüdő térfogata és kapacitása

Szellőzés a tüdő a légzés mélységétől függ (légzési térfogat) és légzésszám. Mindkét paraméter a szervezet szükségleteitől függően változhat.

Tüdőtérfogatok. Nyugalomban a légzési térfogat kicsi a tüdőben lévő levegő teljes térfogatához képest. Így egy személy nagy mennyiségű levegőt tud belélegezni és ki is lélegezni. Azonban még a legmélyebb kilégzés esetén is marad némi levegő a tüdő alveolusaiban és légútjaiban. Mindezen összefüggések kvantitatív leírása érdekében a teljes tüdőtérfogatot több összetevőre osztjuk; míg alatta kapacitás megérteni két vagy több komponens kombinációját (21.8. ábra).

1. Árapály térfogata – az a levegőmennyiség, amelyet az ember csendes légzés közben be- és kilélegzik.

2. Belégzési tartalék térfogat - a további levegő mennyisége, amelyet egy személy normál belégzés után be tud lélegezni.

3. Tartalék kötet kimenet – az a levegőmennyiség, amelyet egy személy csendes kilégzés után még ki tud lélegezni.

4. Maradék térfogat - a maximális kilégzés után a tüdőben maradó levegő mennyisége.

5. A tüdő létfontosságú kapacitása– a maximális levegőmennyiség, amely maximális belégzés után kilélegezhető. Egyenlő 1, 2 és 3 összegével.

Rizs. 21.8. A tüdő térfogata és kapacitása. A tüdő életkapacitásának mérete és a maradék térfogat (az ábra jobb oldalán) a nemtől és az életkortól függ

6. Kapacitás belégzés – a maximális levegőmennyiség, amelyet csendes kilégzés után be lehet lélegezni. Egyenlő 1 és 2 összegével.

7. Funkcionális maradék kapacitás – mennyiség csendes kilégzés után a tüdőben maradó levegő. Egyenlő 3 és 4 összegével.

8. Teljes tüdőkapacitás - a tüdőben lévő levegő mennyisége a maximális belégzés magasságában. Egyenlő 4 és 5 összegével. Mindezen mennyiségek közül a legnagyobb érték, kivéve dagály térfogata, van életerő tüdő és funkcionális maradékkapacitás.

A tüdő létfontosságú kapacitása. A vitális kapacitás (VC) a tüdő és a mellkas mobilitásának mutatója. A név ellenére nem tükrözi a légzési paramétereket valós („élet”) körülmények között, hiszen a légzés mélysége még a szervezet által a légzőrendszerrel szemben támasztott legmagasabb követelmények mellett sem éri el a lehetséges maximális értéket.

Gyakorlati szempontból nem célszerű „egyetlen” életképességi normát megállapítani, mivel ez az érték számos tényezőtől függ, különösen az életkortól, nemtől, testmérettől és testhelyzettől, valamint az edzettségi foktól.

ábrából látható. 21,9, a tüdő létfontosságú kapacitása az életkorral (főleg 40 év után) csökken. Ennek oka a tüdő rugalmasságának csökkenése és a mellkas mobilitása. A nők életképessége átlagosan 25%-kal kisebb, mint a férfiaké. Nyilvánvaló, hogy a vitális kapacitás függ a magasságtól, mivel a mellkas mérete

arányos a test többi részével. A fiatalok vitálkapacitása a következő empirikus egyenlettel számítható ki:

VC (l) = 2,5 x magasság (m). (1)

Így a 180 cm magas férfiaknál a tüdő létfontosságú kapacitása 4,5 liter lesz. A létfontosságú kapacitás a test helyzetétől függ: függőleges helyzetben valamivel nagyobb, mint vízszintes helyzetben (ez annak köszönhető, hogy függőleges helyzetben a tüdő kevesebb vért tartalmaz). Végül a tüdő létfontosságú kapacitása az edzés mértékétől függ. Az állóképességet igénylő sportokkal foglalkozó emberek életképessége lényegesen magasabb, mint az edzetlen embereké. Különösen magas az úszóknál és evezősöknél (8 l-ig), mivel ezeknek a sportolóknak fejlett légzőizmaik vannak (major és minor). A tüdő létfontosságú kapacitásának meghatározása elsősorban a diagnózis szempontjából fontos.

Funkcionális maradék kapacitás. A funkcionális maradékkapacitás (FRC) élettani szerepe az, hogy ennek a kapacitásnak a jelenléte miatt alveoláris tér az ingadozások kisimulnak koncentrációk O2 És CO2, a belélegzett és kilélegzett levegő tartalmi különbségei okozzák. Ha a légköri levegő közvetlenül az alveolusokba jutna, anélkül, hogy a tüdőben már lévő levegővel keveredne, akkor az alveolusok O 2 és CO 2 tartalma átmenne.

Rizs. 21.9. A teljes és vitális tüdőkapacitás, valamint a reziduális térfogat életkortól való függésének görbéi átlagos magasságú embereknél

ingadozások a légzési ciklus fázisainak megfelelően. Ez azonban nem történik meg: a belélegzett levegő keveredik a tüdőben lévő levegővel, és mivel a nyugalmi FRC többszöröse a dagály térfogatának, az alveoláris levegő összetételének változása viszonylag kicsi.

Az FRC érték, amely megegyezik a maradék térfogat és a kilégzési tartalék térfogat összegével, számos tényezőtől függ. Átlagosan a fiatal férfiaknál vízszintes helyzetben 2,4 liter, az idősebb férfiaknál pedig 3,4 liter. A nőknek körülbelül 25%-kal kevesebb az FRC-je.

Tüdőtérfogat mérés

A belélegzett és kilélegzett levegő térfogata közvetlenül mérhető spirométerrel vagy pneumotachográf. Ami a maradék térfogatot és a funkcionális maradékkapacitást illeti, ezek csak közvetetten határozhatók meg.

Spirometria. A spirométerek olyan eszközök, amelyek állandó nyomáson változó mennyiségű levegőt tartalmazhatnak (21.11. ábra). Leggyakoribb vízspirométer. Ez az eszköz egy víztartályba fejjel lefelé elhelyezett henger. A hengerben rekedt levegő nem kommunikál a külső környezettel. A hengert ellensúly egyensúlyozza ki. Az alany légútjai egy szájrészvel ellátott széles csövön keresztül kapcsolódnak a hengeren belüli térhez. A kilégzés során a hengerben lévő levegő mennyisége megnő, és lebeg; Belégzéskor a henger lesüllyed. Ezek a térfogatváltozások mérhetők kalibrált skála segítségével, vagy rögzíthetők a kimográf dobon lévő leíró segítségével (utóbbi esetben az ún. spirogram).

Pneumotachográfia. Ha hosszú ideig kell tanulni a légzést, akkor sokkal kényelmesebb az ún nyitott típusú spirométerek. Segítségükkel nem magukat a légzési térfogatokat rögzítik, hanem térfogati légsebesség(21.10. ábra). Erre használnak pneumotachográfok – eszközök, amelyek fő része egy széles, alacsony aerodinamikai ellenállású cső. Ahogy a levegő áthalad a csövön, kis nyomáskülönbség keletkezik annak eleje és vége között, amely nyomásmérőkkel rögzíthető. Ez a nyomáskülönbség egyenesen arányos a légáram térfogati sebességével, azaz a cső keresztmetszetén egységnyi idő alatt áthaladó levegő mennyisége. Ennek változási görbéje térfogati sebesség hívott pneumotachogram. A pneumotachogram alapján, amely egy dV/dt rekord, a szükséges V levegőmennyiséget integrálással kaphatjuk meg:

V=∫Δ V/ ΔtΔt

A legtöbb pneumotachográf elektronikus integráló egységgel rendelkezik, így a légzési térfogatgörbe (spirogram) közvetlenül rögzítésre kerül a pneumotachogrammal egyidejűleg.

Funkcionális maradékkapacitás (FRC) mérése.

Mivel az FRC a kilégzés végén a tüdőben maradó levegő mennyisége, ez csak közvetett módszerekkel mérhető. Az ilyen módszerek elve az, hogy vagy idegen gázt, például héliumot fecskendeznek be a tüdőbe (tenyésztési módszer), vagy mossa le az alveoláris levegőben lévő nitrogént, légzésre kényszerítve az alanyt tiszta oxigén (mosási mód). Mindkét esetben a szükséges térfogatot a végső gázkoncentráció alapján számítjuk ki.

Rizs. 21.10. A pneumotachográf működési elve. A nyomáskülönbség a cső bizonyos aerodinamikai ellenállású és a szájrészhez csatlakoztatott vége között arányos a V térfogati légáramlási sebességgel. Ennek a sebességnek a változási görbéjét pneumotachogramnak, a ennek a sebességnek az integráljának időbeli változása, pl. légzési térfogat, egy spirogram

Rizs. 21.11. A funkcionális maradékkapacitás héliumhígításos módszerrel történő meghatározásának elve. Fel- berendezések és légzőrendszer az alany kiindulási állapotban; hélium (piros pöttyök) csak a spirométerben található, ahol a tartalma 10 térfogat%. Az alján- a hélium teljes és egyenletes eloszlása ​​a tüdő (funkcionális maradékkapacitás) és a spirométer között a vizsgálat befejezése után;

A hélium koncentrációja 5 térfogat%

ábrán. 21.11 szemlélteti a tenyésztési módszert hélium. Spirométer zárt típusú gázkeverékkel töltve. Legyen a keverék teljes térfogata 3 liter, az O 2 és He térfogata pedig 2,7, illetve 0,3 liter. Ebben az esetben az F He 1 hélium kezdeti tartalma (frakciója) 0,1 ml 1 liter keverékben. Csendes kilégzés után az alany lélegezni kezd a spirométerből, és ennek eredményeként a héliummolekulák egyenletesen oszlanak el az FRC-vel egyenlő tüdőtérfogat és a spirométer Vsp térfogata között. A hélium nagyon lassan diffundál a szöveteken keresztül, és elhanyagolható az alveolusokból a vérbe való átvitele. Néhány perc múlva, amikor a tüdőben és a spirométerben a héliumtartalom kiegyenlítődik, ezt a tartalmat (F He 2) speciális műszerekkel mérik. Tegyük fel, hogy esetünkben ez 0,05 ml He 1 ml keverékben. Az FRC kiszámításakor az anyagmegmaradás törvényéből indulunk ki: a teljes hélium mennyiségnek, amely megegyezik az V térfogat és az F koncentráció szorzatával, azonosnak kell lennie kiindulási állapotban és keverés után:

Vvegyes vállalatF Ő 1 = Vsp+ FFUF Ő 2 (2)

A fenti adatokat behelyettesítve az egyenletbe, kiszámíthatja az FRC-t:

FOE =Vsp(F Ő 1 – F Ő 2 )/ F Ő 2 = 3 (0.1–0.05)/0.05 = 3 l. (3)

Használata nitrogén kimosási módszer Nyugodt kilégzés után az alany néhány percig tiszta oxigént lélegzik. A kilélegzett levegő belép a spirométerbe, és vele együtt a tüdőben lévő nitrogénmolekulák is átjutnak a spirométerbe. A kilélegzett levegő térfogatának, a kezdeti N-tartalom ismeretében 2 ; a tüdőben és a végső N-tartalomban 2 spirométerben az FRC a (3)-hoz hasonló egyenlet segítségével számítható ki.

Ezeknek a módszereknek a gyakorlati alkalmazása során szükség van némi kiigazításra. Ezen túlmenően mindkét módszer hátránya, hogy a tüdő egyes részeinek egyenetlen szellőzése esetén a gázok teljes felhígulása vagy kimosása nagyon hosszú ideig tart. Ebben a tekintetben az FRC mérése az utóbbi időben széles körben elterjedt integrál pletizmográf.

Anatómiai és funkcionális holttér

Anatómiai holttér. Az anatómiai holttér a légutak térfogata, mert azokban nem történik gázcsere. Ez a tér magában foglalja az orr- és szájüregeket, a garatot, a gégét, a légcsövet, a hörgőket és a hörgőket. A holttér mennyisége a test magasságától és helyzetétől függ. Hozzávetőlegesen feltételezhető, hogy egy ülő ember rendelkezik holttértérfogat(milliliterben) egyenlő kétszeres testsúly(kilogrammban). Így felnőtteknél körülbelül 150 ml. Mély légzéssel növekszik, mivel amikor a mellkas tágul, a hörgők és a hörgők kitágulnak.

A holttér térfogatának mérése. Kilégzési (légzési) térfogat(Vd) két komponensből áll - a levegő mennyiségéből holttér(Vmp), és a levegő mennyisége alveoláris tér(Va) Az alveoláris levegővel kapcsolatos mutatókat szintén nagybetűvel (A) jelöljük az alsó indexben, hogy megkülönböztessük őket az artériás vér hasonló mutatóitól (lásd J. West „Physiology of Respiration. Fundamentals”. M.: Mir, 1988). .

Vd = Vmp + Va (4)

A tüdőfunkció tanulmányozásához mindkét összetevőt külön kell mérni. Ami a funkcionális maradékkapacitás meghatározását illeti, itt használjuk közvetett módszerek. Azon alapulnak, hogy a levegőben a halottakból és az alveoláris térből származó légzési gázok (O 2 és CO 2) tartalma eltérő. A holttér levegőjének gáztartalma hasonló a belélegzés (belégzés) során bejutott levegő gáztartalmához (Fi).

VdFe =VmpFés +VAFA (5)

A (4) egyenlet Va kifejezését behelyettesítve és transzformációkat végrehajtva megkapjuk

Vmp/Vl= (Fe –FA)/ (FÉs -Fa) (6)

Ezt az egyenlőséget hívják Bohr-egyenlet, minden belélegzett gázra érvényes. A CO 2 esetében azonban leegyszerűsíthető, mivel ennek a gáznak a tartalma a belélegzett levegőben Fi co 2 közel nulla

Vmp/Vd=(FA co2 – Fuh co2 )/ FA co2 (7)

A holttértérfogat és a kilégzési térfogat aránya a (6) és (7) egyenlet segítségével számítható ki. Az egyenlet jobb oldalán szereplő frakciók gáztartalmi értékei gázanalízissel határozhatók meg (néhány nehézség adódik az alveoláris levegőben lévő gázok meghatározásakor). Adja meg a gázelemzés a következő értékeket: FA co 2 = 0,056 ml CO 2 és Fuh co 2 = 0,04 ml CO 2 ; 1 ml keverékre. Ekkor Vmp/Vd = 0,3, azaz a holttér térfogata a kilégzési térfogat 30%-a.

Funkcionális holttér. Alatt funkcionális (fiziológiai) holttér megérteni a légzőrendszer azon részeit, amelyekben nem történik gázcsere. A funkcionális holttér az anatómiaival ellentétben nemcsak a légutakat foglalja magában, hanem azokat az alveolusokat is, amelyek szellőznek, de nem vérrel perfundálják. Az ilyen alveolusokban a gázcsere lehetetlen, bár a szellőzés előfordul. BAN BEN egészséges tüdő az ilyen alveolusok száma kicsi, így az anatómiai és funkcionális holttér térfogata általában közel azonos. A tüdőfunkció bizonyos rendellenességei esetén azonban, amikor a tüdőt szellőztetik és egyenetlenül látják el a vérrel, a második térfogata lényegesen nagyobb lehet, mint az elsőé.

Szellőztetés mérése

Percnyi légzési térfogat. A légzés perctérfogata, azaz az 1 perc alatt belélegzett (vagy kilélegzett) levegő térfogata értelemszerűen megegyezik a légzési térfogat és a légzési mozgások gyakoriságának szorzatával. A kilégzési térfogat általában kisebb, mint a belégzési térfogat, mivel az O 2 abszorpciója meghaladja a felszabaduló CO 2 mennyiségét (légzési hányados kisebb, mint 1. A nagyobb pontosság érdekében meg kell különböztetni a belégzési és a kilégzési perctérfogatot. A szellőztetés kiszámításakor az „e” jelzésű kilégzési térfogatok alapján szokás kiindulni. Kilégzési perc légzéstérfogat Vе ∙ , van

V ∙ e=Vaf (8)

(a V szimbólum feletti pont azt jelenti arról beszélünk az „időegységre jutó térfogatról”, de a származékról nem; Va – kilégzési légzéstérfogat; f – légzési mozgások gyakorisága).

Az átlagos légzésszám egy felnőtt nyugalmi állapotban 14/perc. Jelentős ingadozásokon mehet keresztül (10-18 percenként). Gyermekeknél magasabb a légzésszám (20-30/perc); csecsemőknél 30-40/perc, újszülötteknél 40-50/perc.

A (8) egyenletből az következik, hogy egy 0,5 l légzéstérfogatú és 14/perc légzésszámú felnőttben a perc légzési térfogat 7 l/perc. Nál nél a fizikai aktivitás az oxigénigény növekedésével összhangban a perclégzési térfogat is növekszik, maximális terhelés mellett eléri a 120 l/perc értéket. Bár a percnyi légzési térfogat némi információt ad a szellőztetésről, semmiképpen nem határozza meg a légzés hatékonyságát. A meghatározó tényező a percnyi légzéstérfogatnak az a része, amely az alveolusokba kerül és részt vesz a gázcserében.

Alveoláris szellőztetés és holttérszellőztetés. A percnyi légzési térfogat egy része V ∙ uh az alveolusok elérését ún alveoláris lélegeztetés V ∙ a; a többi az holttérszellőztetés V ∙ ml

V ∙ e=Va+ V ∙ ml (9)

Bármely részleg szellőztetése megegyezik az egyes légzési ciklusok során ezen az osztályon áthaladó levegő mennyiségének és a légzési mozgások gyakoriságának szorzatával ( V ∙ = Vf). Mutassuk be azoknak a paramétereknek az értékeit, amelyek meghatározzák a tüdő általános szellőzését egy egészséges felnőtt nyugalmi állapotban. Az V légzéstérfogat 70% Va alveoláris térfogatból és 30% holttértérfogatból áll Vml. Ezért ha Ve= akkor 500 ml

Va = 350 ml és Vml = 150 ml. Ha a légzésszám 14/perc, akkor általános szellőztetés 7 l/perc lesz, alveoláris lélegeztetés - 5 l/perc, és holttérszellőztetés–2 l/m.

Az alveoláris lélegeztetés általában a légzés hatékonyságának mutatója. Ettől az értéktől függ az alveoláris térben fenntartott gázösszetétel. Ami a perctérfogatot illeti, ez csak kis mértékben tükrözi a szellőztetés hatékonyságát. Tehát ha a légzés perctérfogata normális (7 l/perc), de a légzés gyakori és felületes (V, = 0,2 l, f = 35/min), akkor elsősorban a holtteret szellőztetik, amelybe levegő jut be. korábban, mint az alveolárisba; ilyenkor a belélegzett levegő alig éri el az alveolusokat. Az ilyen légzés néha keringési sokk során figyelhető meg, és rendkívül veszélyes állapot. Mivel a holttér térfogata állandó, az alveoláris szellőzés annál nagyobb, minél mélyebb a légzés.

Mesterséges lélegeztetés

A légzés leállítása. A légzés leállítása, az októl függetlenül, halálos. Attól a pillanattól kezdve, hogy a légzés és a vérkeringés leáll, az ember olyan állapotban van klinikai halál.Általában 5-10 percen belül az O 2 hiánya és a CO 2 felhalmozódása a létfontosságú sejtek visszafordíthatatlan károsodásához vezet. fontos szervek, ami azt eredményezi biológiai halál. Ha erre rövid időszak végezzen újraélesztést, akkor az ember megmenthető.

Különféle okok vezethetnek légzési elégtelenséghez, beleértve a légutak elzáródását, a mellkas károsodását, a gázcsere súlyos zavarát és a légzőközpontok agykárosodás vagy mérgezés miatti depresszióját. A légzés hirtelen leállása után egy ideig a vérkeringés továbbra is fennmarad: a pulzus az nyaki ütőér az utolsó lélegzetvétel után 3-5 percen belül határozzák meg. Hirtelen szívmegállás esetén a légzési mozgások 30-60 másodpercen belül leállnak.

A légutak átjárhatóságának biztosítása. Eszméletlen embernél a védőreflexek elvesznek, ennek köszönhetően a légutak normál esetben szabadok. Ilyen körülmények között a hányás vagy az orrból vagy torokból származó vérzés a légutak (légcső és hörgők) elzáródásához vezethet. Ezért a légzés helyreállításához először gyorsan kell tisztítsa meg a szájátÉs torok. Az eszméletlenül hanyatt fekvő ember légutait azonban ezen szövődmények nélkül is elzárhatja a nyelv az alsó állkapocs visszahúzódása következtében. Annak elkerülése érdekében, hogy a nyelv elzárja a légutakat, dobják hátra a fejüket türelmes és kiszorítani őt alsó állkapocs előbb.

Mesterséges lélegeztetés insufflációs módszerrel. Mert mesterséges lélegeztetés segítség nélkül speciális eszközök a leghatékonyabb módszer az, amikor az újraélesztő az áldozat orrába vagy szájába fúj levegőt, vagyis közvetlenül a légzőrendszerébe (21.12. ábra).

Nál nél lélegző„szájtól orrig” az újraélesztő a tenyerét az áldozat homlokára helyezi a hajszál tartományában, és hátrahajtja a fejét. A második kézzel az újraélesztő megnyomja az áldozat alsó állkapcsát, és bezárja a száját, hüvelykujját az ajkára nyomja. Mély lélegzetvétel után az újraélesztő szorosan az áldozat orrához szorítja a száját, és elvégzi befúvás(levegőt fúj a légutakba). Ebben az esetben az áldozat mellkasának fel kell emelkednie. Ezután az újraélesztő elengedi az áldozat orrát, és a passzív kilégzés a mellkas gravitációja és a tüdő rugalmas húzása hatására történik. Ebben az esetben gondoskodnia kell arról, hogy a mellkas visszatérjen eredeti helyzetébe.

Nál nél szájból szájba légzés Az újraélesztő és az áldozat ugyanabban a helyzetben van: az újraélesztő egyik tenyere a páciens homlokán, a másik az alsó állkapcsa alatt fekszik. Az újraélesztő a száját az áldozat szájára helyezi, miközben az orrát az arcával eltakarja. Te is

Rizs. 21.12. Mesterséges lélegeztetés „szájtól orrig” módszerrel

nyomja meg az áldozat orrlyukait a homlokon fekvő kéz hüvelyk- és mutatóujjával. Ezzel a mesterséges lélegeztetési módszerrel a befújás és a kilégzés során is figyelni kell a mellkas mozgását.

Bármilyen mesterséges lélegeztetési módszert is alkalmazunk, először is el kell végezni gyors ütemben 5-10 befújás, annak érdekében, hogy a lehető leggyorsabban megszüntesse az O 2 hiányát és a CO 2 feleslegét a szövetekben. Ezt követően a befújásokat 5 másodperces időközönként kell végrehajtani. Ha ezeket a szabályokat betartják, az áldozat artériás vérének oxigéntelítettsége szinte mindig meghaladja a 90% -ot.

Mesterséges lélegeztetés speciális eszközökkel. Van egy egyszerű eszköz, amellyel (ha kéznél van) mesterséges lélegeztetést végezhet. A páciens arcára hermetikusan elhelyezett maszkból, egy szelepből és egy kézzel összenyomott, majd kitágított zacskóból áll. Ha van oxigénpalackja, az ehhez a készülékhez csatlakoztatható, hogy növelje a belélegzett levegő O 2 tartalmát.

A jelenleg széles körben alkalmazott inhalációs érzéstelenítéssel a levegő a légzőkészülék keresztül jut be a tüdőbe endotracheális cső. Ebben az esetben levegőt juttathat a tüdőbe a magas vérnyomás, majd a belégzés a tüdő felfúvódása következtében, a kilégzés pedig passzívan történik. A légzését úgy is szabályozhatja, hogy nyomásingadozást hoz létre, hogy az felváltva magasabb és alacsonyabb legyen a légköri nyomásnál (az átlagos nyomásnak meg kell egyeznie a légköri nyomással). Mivel a mellkasi üregben kialakuló negatív nyomás elősegíti a vénás vér visszajutását a szívbe, célszerű a mesterséges lélegeztetést változó nyomású üzemmódban alkalmazni.

Az ezzel járó műveletekhez légzőszivattyúk vagy kézi légzőzsákok használata szükséges izomrelaxánsok, megszünteti a reflex izomfeszültséget. Ezek az anyagok a légzőizmokat is „kikapcsolják”, így a tüdő szellőztetése csak mesterséges lélegeztetéssel lehetséges.

Ha a páciensnek krónikus külső légzési zavara van (például csecsemőkori gerincbénulással), a tüdő szellőztetése ún. dobozos légzőkészülék ("vastüdő") Ebben az esetben a páciens vízszintes helyzetben lévő törzsét a kamrába helyezzük, csak a fejét hagyjuk szabadon. A belégzés elindításához a kamrában a nyomást csökkentik, így az intrathoracalis nyomás magasabb lesz, mint a külső környezet nyomása.

A belélegzett levegő olyan kis mennyiségű szén-dioxidot tartalmaz, hogy elhanyagolható. Így az összes szén-dioxid az alveolusokból kerül a kilégzett gázba, ahová a tüdőkeringés kapillárisaiból. A kilégzés során a szén-dioxiddal terhelt alveoláris gáz holttérgázzal hígul. Ez a kilégzett gáz szén-dioxid-koncentrációjának csökkenéséhez vezet az alveolárishoz képest (a holttéren itt fiziológiás, és nem anatómiai értelemben értendő).

Rizs. 3-2. A holttér típusai. (A) L pathom és h fonottja. Mindkét egységben a véráramlás megfelel a szellőzés eloszlásának. Az egyetlen olyan terület, ahol nem történik gázcsere, a vezető VP-k (árnyékolt). Ezért ebben a modellben az összes holttér anatómiai jellegű. A tüdővénák vére teljesen oxigénnel telített. (B) Fiziológiai. Az egyik egységben a szellőztetés a véráramláshoz kapcsolódik (jobb oldali egység), a másikban (bal oldali egység) nincs véráramlás. Ebben a modellben a fiziológiai holttér a tüdő anatómiai és fizikális régióját foglalja magában. A tüdővénák vére részben oxigénnel telített.

Egy egyszerű tömegegyensúlyi egyenlet segítségével kiszámíthatjuk a fiziológiás holttér és az apálytérfogat aránya, Vl)/vt.

Az adott időpontban a légzőrendszerben lévő összes szén-dioxid (CO 2 ) mennyisége a CO 2 -t tartalmazó eredeti térfogat (alveoláris térfogat) és az alveolusokban lévő CO 2 koncentráció szorzata.

Az alveolusok gázkeveréket tartalmaznak, köztük O 2, CO 2, N 2 és vízgőz. Mindegyik rendelkezik kinetikus energiával, ezáltal nyomást kelt (parciális nyomás). Az alveoláris CO 2 koncentrációt úgy számítják ki, hogy az alveoláris CO 2 parciális nyomását osztják az alveolusokban lévő gázok és vízgőz parciális nyomásának összegével (9. fejezet). Mivel az alveolusokban a parciális nyomások összege megegyezik a légköri nyomással, az alveoláris tartalom A CO2 a következőképpen számítható ki:

raso Alveoláris CO 2 tartalom = vax------- 2 - ,

ahol: va - alveoláris térfogat,

PACO 2 a CO 2 parciális nyomása az alveolusokban, PB a légköri nyomás.

A CO 2 teljes mennyisége változatlan marad, miután az alveoláris CO 2 keveredik a holttér gázzal. Ezért az egyes kilégzés során felszabaduló CO 2 mennyisége a következőképpen számítható ki:

Vrx^L-VAx*^,

ahol: РЁСО 2 a CO 2 átlagos parciális nyomása a kilélegzett gázban. Az egyenlet egyszerűbben is felírható:

VT x ROSO? = VA x PAC0 2 .

Az egyenlet azt mutatja, hogy az egyes kilégzés során felszabaduló CO 2 mennyisége, amelyet a légzéstérfogat és a kilélegzett gázban lévő CO 2 parciális nyomásának szorzataként határozunk meg, megegyezik a léghólyagokban lévő CO 2 mennyiségével. A CO 2 nem vész el és nem adódik hozzá a tüdőkeringésből az alveolusokba belépő gázhoz; egyszerűen a CO 2 parciális nyomása a kilélegzett levegőben (RIS() 2) új szintre jön létre a fiziológiás holttér gázzal való hígítása következtében. Ha a VT-t az egyenletben (VD + va) -ra cseréljük, a következőt kapjuk:

(VD + va) x РОСО 2 = va x РДСО 2.

Az egyenlet Ud helyére (Ut - U D) történő átalakítása a következő eredményt kapja:

UR = UTH RAS °* - RES °*. GZ-8]

Az egyenlet többvel is kifejezhető Általános nézet:

vd RASO 2 -RESO 2

= -----^----------l

Ismert egyenlet mint a Bohr-egyenlet, megmutatja, hogy a holttér és a légzéstérfogat aránya az alveoláris és a kilégzett gázok PC() 2 közötti különbségének hányadosaként számítható ki az alveoláris PC() 2 segítségével. Mivel az alveoláris PC() 2 gyakorlatilag megegyezik az artériás Pco 2-vel (PaC() 2), a Vo/Vt kiszámítható az artériás vér és a kilégzett gázminták Pco 2 egyidejű mérésével.

Számítási példaként vegyük egy egészséges ember adatait, akinek percnyi lélegeztetése (6 l/perc) 0,6 l légzési térfogattal és 10 légzés/perc légzésszámmal történt. Az artériás vérmintában a PaC() 2 40 Hgmm volt. Art., és a RECO kilélegzett gáz mintájában - 28 Hgmm. Művészet. Ha ezeket a mennyiségeket bevezetjük az egyenletbe, a következőt kapjuk:

У°Л°_--?в = 0,30 VT 40

Holttér eo

Ezért Y D (0,30 x 600 ml) vagy 180 ml, Y A pedig (600 iv./i 180 ml) vagy 420 ml. Minden egészséges felnőtt esetében a V0/U"G 0,30 és 0,35 között mozog.

A ventilátormintázat hatása a vd/vt-re

Az előző példában a légzési térfogatot és a légzési frekvenciát pontosan megadtuk, lehetővé téve a VD és a VT kiszámítását a VD/VT érték meghatározása után. Gondoljuk át, mi történik mikor egészséges ember 70 kg-os testtömeg esetén három különböző légzési mintát igényel az azonos percszellőztetés fenntartásához (3-3. ábra).

ábrán. 3-ZA VE 6 l/perc, Ut 600 ml és f 10 légzés/perc. Egy 70 kg súlyú emberben a holttér térfogata körülbelül 150 ml. Kate korábban megjegyezte, hogy testtömegkilónként 1 ml holttér van. Ezért a VI) 1500 ml (150x10), va -4500 ml (450x10), és VD/VT - 150/600 vagy 0,25.

Az alany a légzési sebességet 20 légzés/percre növelte (3-3B. ábra). Nsln\ "M ugyanazon a 6 l/perc szinten tartottuk, akkor a Vt 300 ml lesz. P;> és U g>b 150 ml vd és UA eléri a 3000 ml/perc értéket. Az UD/UT 150/300-ra vagy 0,5-re nő. Ez a gyors sekély légzési minta hatástalannak tűnik Val vel pontosan

Rizs. 3-3. A légzési mintázat hatása a holttér térfogatára, az alnespiropia és a Vn/V"r nagyságára. A holtteret az árnyékolt terület jelzi!") A percszellőztetés minden esetben 6 l/perc; a légzőrendszer i> koip.e idg.ha mutatott. (A) A légzési térfogat 600 ml, a légzésszám 10 légzés/perc. (B) A légzési térfogat csökken, és a légzésszám megduplázódik. (B) Az árapály térfogata és a frekvencia megduplázódik<ч

11..,..,.,.,^, .,., ., m, 4 Mitii\rrii4u kpim és MvnilHI OGTLGKM CONSTANT, OT".IOMICilMc M"H"

ki nézet kiválasztás CO 2, hiszen minden lélegzet fele kiszellőzteti a holt teret.

Végül a VT 1200 ml-re emelkedett, és a légzésszám 5 légzés/percre csökkent (3-3. B ábra).

Vli! változatlan maradt - 6 l/perc, vd csökkent d< 750 мл/мин, a va повысилась до 5250 мл/мин. VD/VT уменьшилось до 150/1201 или 0.125. Во всех трех примерах общая вентиляция оставалась без изменений, од нако заметно отличалась альвеолярная вентиляция. Из дальнейшего обсуждение станет ясно, что альвеолярная вентиляция является определяющим фактором ско рости выделения СО 2 .

Az alveoláris lélegeztetés és a CO 2 képződés sebessége közötti kapcsolat

A CO 2 (Vco 2) képződési sebessége egy 70 kg súlyú egészséges emberben nyugalmi állapotban körülbelül 200 ml percenként. A légzésszabályozó rendszer úgy van beállítva, hogy a PaC() 2 értéket 40 Hgmm szinten tartsa. Művészet. (16. fejezet). Állandósult állapotban az a sebesség, amellyel CO 2 a szervezetből kiürülve megegyezik képződésének sebességével. A PaC() 2, VCO 2 és VA közötti kapcsolat az alábbiakban látható:

VA = Kx-^-l

ahol: K konstans 0,863; A VA a BTPS rendszerben, a Vco 2 pedig az STPD rendszerben van kifejezve (1. függelék, 306. o.).

Az egyenlet azt mutatja, hogy a szén-dioxid képződés állandó sebessége mellett a PaCO- az alveoláris lélegeztetéssel fordított arányban változik (3-4. ábra). A radar() 2, és ebből adódóan RaS() 2 (amelynek azonosságát a 9. és 13. fejezetben tárgyaljuk) va-tól való függését a 2. ábra segítségével becsülhetjük meg. 3-4. Valójában a Pco 2 (alveoláris és artériás) változásait a \/d és a vk,t közötti kapcsolat határozza meg. e. VD/VT érték ("A fiziológiás holttér térfogatának kiszámítása" szakasz). Minél magasabb a VD/VT, annál nagyobb a Vi<; необходима для измене­ния Уд и РаСО;,.

Az alveoláris lélegeztetés, az alveoláris Po 2 és az alveoláris Pco 2 közötti kapcsolat

Ahogy a Plco 2-t a CO 2 termelés és az alveoláris lélegeztetés közötti egyensúly határozza meg, az alveoláris P() 2 (P/\() 2) az alveoláris-kapilláris membránon keresztüli oxigénfelvétel sebességének függvénye (9. fejezet), ill. alveoláris

Rizs. 3-4. Az alveoláris lélegeztetés és az alveoláris Psh kapcsolata. Az alveoláris PCO fordítottan kapcsolódik az alveoláris lélegeztetéshez. A vokdsys mértéke "pzhya változás milu gennyes lélegeztetés alveoláris Rc:o, :; apmsit a holttérszellőztetés és az általános szellőzés kapcsolatából. Az arány egy átlagos testalkatú, stabil normál képződési sebességgel (." O, - (kb. 200 m h / mip)

énekelj szellőzést.

Mivel a nitrogén és a vízgőz parciális nyomása az alveolusokban állandó, a PA() 2 és RLS() 2 egymáshoz képest kölcsönösen változik az alveoláris szellőzés változásaitól függően. Rizs. A 3-5. ábra a rao növekedését mutatja a VA növekedésével.

Az O 2, CO 2, N: > és a vízgőz parciális nyomásának összege az alveolusokban megegyezik a légköri nyomással. Mivel a nitrogén és a vízgőz parciális nyomása állandó, az O2 vagy a CO^ parciális nyomása kiszámítható, ha ezek közül valamelyik ismert. A számítás alapja alveoláris gáz egyenlet:

rao? = Ryu? - Rdso 2 (Fio 2 + ---),

ahol: Ryu 2 - Rho 2 a belélegzett gázban,

FLO 2 - az O 2 frakcionált koncentrációja a belélegzett gázban,

R a légúti gázcsere aránya.

R, légúti gázcsere arány, a CO2 felszabadulás sebességét fejezi ki az O2 abszorpció sebességéhez viszonyítva (V() 2), azaz. R = Vco 2 / V(> 2. A szervezet egyensúlyi állapotában a légúti gázcsere aránya légzési hányados(RQ), amely a szén-dioxid-termelés és az oxigénfogyasztás arányát írja le sejtszinten. Ez az arány attól függ, hogy mit használ a szervezet túlnyomórészt energiaforrásként – szénhidrátokat vagy zsírokat. Az anyagcsere során 1 grammal több szénhidrát szabadul fel CO 2 .

Az alveoláris gázegyenletnek megfelelően az RL() 2 kiszámítható a belélegzett gázban lévő O 2 parciális nyomása (PI 2) mínusz egy olyan érték, amely magában foglalja az RLSO 2-t és egy olyan tényezőt, amely figyelembe veszi a teljes térfogat változását. gáz, ha az oxigénfelvétel eltér a szén-dioxid-kibocsátástól: [ Fl() 2 + (1 -- Fl() 2)/RJ. Egy egészséges felnőttben, átlagos testmérettel nyugalmi állapotban a V() 2 körülbelül 250 ml/perc; VCO 2 - körülbelül 200 ml/perc. R tehát egyenlő 200/250 vagy 0,8. Megjegyezzük, hogy az IFlO, + (1 - FlO 2)/RJ értéke 1,2-re csökken, ha FlOz^ 0,21, és 1,0-ra, ha FlOa» 1,0 (ha minden esetben R = 0,8).

Példaként az RL() 2 kiszámítására vegyünk egy egészséges személyt, aki szobalevegőt lélegzik, és akinek PaC() 2 értéke (körülbelül megegyezik az RLS() 2-vel) 40 Hgmm. Művészet. A légnyomást 760 Hgmm-nek vesszük. Művészet. és a vízgőznyomás - 47 Hgmm. Művészet. (a belélegzett levegő teljesen telített vízzel normál testhőmérsékleten). A Ryu 2-t az alveolusokban lévő „száraz” gázok teljes parciális nyomásának és az oxigén frakcionált koncentrációjának szorzataként számítjuk ki: azaz Ryu 2 = (760-47) x 0,21. Ezért Rlo 2 = [(760 - 47) x 0,21 J -40 = 149-48 = 101 mm. rt. Művészet.

Rizs. 3-5. Az alveoláris lélegeztetés ial-ieoláris Po, alveoláris 1 ) () 2 aránya az alveoláris lélegeztetés növekedésével növekszik, amíg el nem éri a platót

text_fields

text_fields

nyíl_felfelé

A légutak, a tüdőparenchyma, a mellhártya, a mellkasi izomrendszer és a rekeszizom egyetlen működő szervet alkotnak, amelyen keresztül szellőzés.

Szellőzés az alveoláris levegő gázösszetételének frissítésének folyamata, amely biztosítja az oxigénellátást és a felesleges szén-dioxid eltávolítását.

A szellőztetés intenzitását meghatározzák az inspiráció mélységeÉs frekvencia lélegző.
A pulmonalis lélegeztetés leginformatívabb mutatója az percnyi légzés térfogata, a légzési térfogat szorozva a percenkénti légvételek számával.
Nyugalomban lévő felnőtt férfiban a perc légzési térfogat 6-10 l/perc,
működés közben - 30-100 l/perc.
A légzésszám nyugalmi állapotban 12-16 percenként.
A sportolók és a speciális szakmákban dolgozók potenciális képességeinek felmérésére tetszőleges maximális szellőztetésű tesztet alkalmaznak, amely ezeknél az embereknél elérheti a 180 l/perc értéket.

A tüdő különböző részeinek szellőztetése

text_fields

text_fields

nyíl_felfelé

Az emberi tüdő különböző részei a test helyzetétől függően eltérően szellőztetnek. Amikor az ember függőleges helyzetben van, a tüdő alsó részei jobban szellőznek, mint a felső részek. Ha az ember hanyatt fekszik, akkor a tüdő apikális és alsó részének szellőzési különbsége eltűnik, azonban a hátsó (háti) területeik jobban kezdenek szellőzni, mint az elülsők (hasi). Az oldalt fekvés lehetővé teszi az alatta lévő tüdő jobb szellőzését. A tüdő felső és alsó részének egyenetlen szellőzése függőleges helyzetben annak a ténynek köszönhető, hogy transzpulmonális nyomás(a tüdő és a pleura üreg nyomáskülönbsége) mint a tüdő térfogatát és annak változásait meghatározó erő, a tüdő ezen területei nem azonosak. Mivel a tüdő nehéz, a transzpulmonális nyomás a tövénél alacsonyabb, mint a csúcson. Ebben a tekintetben a tüdő alsó részei a csendes kilégzés végén jobban összenyomódnak, azonban belégzéskor jobban kitágulnak, mint a csúcsok. Ez magyarázza a tüdő alsó részének intenzívebb szellőzését is, ha az ember hanyatt vagy oldalt fekszik.

Légzőszervi holttér

text_fields

text_fields

nyíl_felfelé

A kilégzés végén a tüdőben lévő gázok térfogata megegyezik a maradék térfogat és a kilégzési tartalék térfogat összegével, azaz. képviseli az ún (ELLENSÉG). A belégzés végén ez a térfogat a dagálytérfogattal növekszik, azaz. a levegő mennyisége, amely belégzéskor a tüdőbe jut, és kilégzéskor távozik azokból.

A belégzés során a tüdőbe jutó levegő kitölti a légutakat, egy része pedig eljut az alveolusokba, ahol keveredik az alveoláris levegővel. A fennmaradó, általában kisebb rész a légutakban marad, melyben a bennük lévő levegő és a vér között nem megy végbe a gázcsere, pl. az úgynevezett holttérben.

Légzőszervi holttér - a légutak azon térfogata, amelyben nem mennek végbe gázcsere folyamatok a levegő és a vér között.
Különbséget kell tenni az anatómiai és fiziológiai (vagy funkcionális) holttér között.

Anatómiai légzési intézkedések a te tered a légutak térfogatát jelenti, kezdve az orr és a száj nyílásaitól és a tüdő légúti hörgőiig.

Alatt funkcionális(fiziológiai) halott hely megérteni a légzőrendszer azon részeit, amelyekben nem történik gázcsere. A funkcionális holttér az anatómiával ellentétben nemcsak a légutakat foglalja magában, hanem az alveolusokat is, amelyek szellőztetnek, de vérrel nem perfundálnak. Az ilyen alveolusokban a gázcsere lehetetlen, bár a szellőzés előfordul.

Középkorú embernél az anatómiai holttér térfogata 140-150 ml, vagyis csendes légzéskor a légzéstérfogat körülbelül 1/3-a. A csendes kilégzés végére az alveolusok körülbelül 2500 ml levegőt tartalmaznak (funkcionális maradékkapacitás), így minden csendes lélegzetvétellel az alveoláris levegőnek csak 1/7-e újul meg.

A szellőztetés lényege

text_fields

text_fields

nyíl_felfelé

Így a szellőzés biztosítja a külső levegő bejutása a tüdőbe és egy része az alveolusokba, és helyette eltávolítása gázkeverékek(kilélegzett levegő), amely alveoláris levegőből és a külső levegőnek abból a részéből áll, amely a belégzés végén kitölti a holt teret, és a kilégzés kezdetén először távozik. Mivel az alveoláris levegő kevesebb oxigént és több szén-dioxidot tartalmaz, mint a külső levegő, a tüdőszellőztetés lényege oxigén szállítása az alveolusokba(kompenzálja az alveolusokból a tüdőkapillárisok vérébe jutó oxigénveszteséget) és a szén-dioxid eltávolítása belőlük(a tüdőkapillárisok véréből az alveolusokba jutva). Az egyenes arányossághoz közeli kapcsolat van a szöveti anyagcsere szintje (a szöveti oxigénfogyasztás és a bennük a szén-dioxid képződés sebessége) és a tüdő szellőztetése között. A pulmonalis és legfőképpen az alveoláris lélegeztetésnek az anyagcsere szintjének való megfelelését a külső légzés szabályozási rendszere biztosítja, és a légzés perctérfogatának növekedésében nyilvánul meg (mindkettő a légzéstérfogat növekedése miatt). és légzésfrekvencia) az oxigénfogyasztás ütemének és a szövetekben a szén-dioxid képződésének növekedésével.

Megtörténik a tüdő szellőzése, köszönhetően az aktívnak élettani folyamat(légzési mozgások), amely a légtömegek mechanikus mozgását idézi elő a tracheobronchialis traktus mentén térfogatáramokban. Ellentétben a gázok konvektív mozgásával a környezetből a hörgőtérbe, tovább gázszállítás(az oxigén átmenete a hörgőkből az alveolusokba, és ennek megfelelően a szén-dioxid az alveolusokból a hörgőbe) főként diffúzióval történik.

Ezért a fogalom megkülönböztetett "tüdőszellőztetés"És "alveoláris lélegeztetés".

Alveoláris szellőzés

text_fields

text_fields

nyíl_felfelé

Alveoláris szellőzés nem magyarázható csak az aktív belélegzés hatására létrejövő konvektív légáramlással a tüdőben. A légcső és a hörgők és hörgők első 16 nemzedékének össztérfogata 175 ml, a következő három (17-19) generáció hörgője további 200 ml. Ha ezt az egész teret, amelyben szinte nincs gázcsere, a külső levegő konvektív árama „mosná”, akkor a légzési holttérnek közel 400 ml-nek kellene lennie. Ha a belélegzett levegő az alveoláris csatornákon és zsákokon (melyek térfogata 1300 ml) konvektív áramlásokkal is bejut az alveolusokba, akkor a légköri oxigén csak legalább 1500 ml-es belégzési térfogattal juthat el az alveolusokba, míg a szokásos légzési térfogat emberben 400-500 ml.

Csendes légzés körülményei között (légzési sebesség 15 perc, belégzési időtartam 2 s, átlagos térfogati belégzési sebesség 250 ml/s), belégzéskor (légzési térfogat 500 ml) a külső levegő kitölti az összes vezetőképes (térfogat 175 ml) és átmeneti (térfogat) 200 ml) ml) hörgőfa zónái. Csak egy kis része (kevesebb, mint 1/3) jut be az alveoláris csatornákba, amelyek térfogata többszöröse a dagálytérfogat ezen részének. Ilyen belégzés esetén a belélegzett levegő áramlási sebessége a légcsőben és a főhörgőkben körülbelül 100 cm/s. A hörgők egyre kisebb átmérőkre való szekvenciális felosztása miatt, számuk és minden következő generáció teljes lumenének egyidejű növekedésével, a belélegzett levegő mozgása rajtuk lelassul. A tracheobronchialis traktus vezető és átmeneti zónáinak határán a lineáris áramlási sebesség csak körülbelül 1 cm/s a légző bronchiolokban 0,2 cm/s-ra, az alveoláris csatornákban és zsákokban pedig 0,02 cm/s-ra csökken; s.

Így az aktív belégzés során fellépő konvektív légáramlások sebessége, amelyet a környezeti légnyomás és a tracheobronchialis fa disztális részein az alveolusokban kialakuló nyomás különbsége okoz, nagyon kicsi, és a levegő az alveolusokba kerül. az alveoláris csatornákat és az alveolaris tasakokat kis lineáris sebességgel konvekcióval. Azonban nemcsak az alveoláris csatornák teljes keresztmetszete (ezer cm2), hanem az átmeneti zónát alkotó légúti hörgők is (több száz cm2) elég nagy ahhoz, hogy biztosítsa az oxigén diffúziós átvitelét a csatorna disztális részeiből. hörgőfa az alveolusokhoz, és a szén-dioxid gáz - az ellenkező irányba.

A diffúziónak köszönhetően a légzési és átmeneti zóna légutaiban a levegő összetétele megközelíti az alveoláris összetételt. Ennélfogva, a gázok diffúziós mozgása növeli az alveoláris térfogatát és csökkenti a holttér térfogatát. Ezt a folyamatot a nagy diffúziós terület mellett a parciális nyomások jelentős gradiense is biztosítja: a belélegzett levegőben az oxigén parciális nyomása 6,7 ​​kPa-val (50 Hgmm) magasabb, mint az alveolusokban, és a parciális nyomás A szén-dioxid az alveolusokban 5,3 kPa-val (40 Hgmm) nagyobb, mint a belélegzett levegőben. Egy másodpercen belül a diffúzió következtében az oxigén és a szén-dioxid koncentrációja az alveolusokban és a közeli struktúrákban (alveoláris zsákokban és alveoláris csatornákban) szinte kiegyenlítődik.

Ennélfogva, a 20. generációtól kezdve az alveoláris lélegeztetés kizárólag diffúzióval történik. Az oxigén és a szén-dioxid mozgás diffúziós mechanizmusa miatt a tüdőben nincs állandó határ a holttér és az alveoláris tér között. A légutakban van egy zóna, amelyben a diffúziós folyamat végbemegy, ahol az oxigén és a szén-dioxid parciális nyomása 20 kPa (150 Hgmm) és 0 kPa-tól a hörgőfa proximális részén 13,3 kPa-ig változik. 100 Hgmm .art.) és 5,3 kPa (40 Hgmm) a disztális részén. Így a bronchiális traktus mentén a levegő összetételének rétegenkénti egyenetlensége van az atmoszférikustól az alveolárisig (8.4. ábra).

8.4. ábra. Az alveoláris lélegeztetés sémája.
„a” - az elavult és
„b” - a modern fogalmak szerint - holttér;
AP - alveoláris tér;
T - légcső;
B - hörgők;
DB - légúti hörgők;
AH - alveoláris csatornák;
AM - alveoláris zsákok;
A - alveolusok.
A nyilak konvektív légáramlást, a pontok a gázok diffúziós cseréjének területét jelzik.

Ez a zóna a légzési módtól és mindenekelőtt a belégzési sebességtől függően változik; minél nagyobb a belégzési sebesség (azaz minél nagyobb a légzés perctérfogata), annál disztálisabban fejeződnek ki a bronchiális fa mentén a konvektív áramlások a diffúziós sebesség feletti sebességgel. Ennek eredményeként a légzés perctérfogatának növekedésével a holttér növekszik, és a holttér és az alveoláris tér határa distalis irányba tolódik el.

Ennélfogva, az anatómiai holttér (ha azt a hörgőfa generációinak száma határozza meg, amelyben a diffúzió még nem számít) a funkcionális holttérrel azonos módon változik - a légzés térfogatától függően.

Útvonalak

Orr - az első változások a beáramló levegőben az orrban következnek be, ahol megtisztítják, felmelegítik és nedvesítik. Ezt elősegíti a hajszűrő, az előtér és a turbinák. A nyálkahártya és a héjak barlangos plexusainak intenzív vérellátása biztosítja a levegő gyors felmelegedését vagy testhőmérsékletű lehűlését. A nyálkahártyáról elpárolgó víz 75-80%-ban párásítja a levegőt. Az alacsony páratartalmú levegő hosszan tartó belélegzése a nyálkahártya kiszáradásához, a száraz levegő tüdőbe jutásához, atelektázia kialakulásához, tüdőgyulladáshoz és a légutak ellenállásának növekedéséhez vezet.

Garat elválasztja a táplálékot a levegőtől, szabályozza a nyomást a középfülben.

Gége hangfunkciót biztosít azáltal, hogy az epiglottis segítségével megakadályozza az aspirációt, és a hangszalagok elzáródása a köhögés egyik fő összetevője.

Légcső - a fő légcsatorna, amelyben a levegő felmelegszik és párásodik. A nyálkahártya sejtjei felfogják az idegen anyagokat, a csillók pedig felfelé mozgatják a nyálkát a légcsőben.

Bronchi (lebenyes és szegmentális) terminális bronchiolusokban végződik.

A gége, a légcső és a hörgők is részt vesznek a levegő tisztításában, felmelegítésében és párásításában.

A vezető légutak (AP) falának szerkezete eltér a gázcserezóna légutak szerkezetétől. A vezető légutak fala nyálkahártyából, simaizomrétegből, nyálkahártya alatti kötő- és porcos membránból áll. A légutak hámsejtjei csillókkal vannak felszerelve, amelyek ritmikusan oszcillálva az orrgarat felé tolják a nyálkahártya védőrétegét. Az EP nyálkahártyája és a tüdőszövet makrofágokat tartalmaz, amelyek fagocitizálják és megemésztik az ásványi és bakteriális részecskéket. Normális esetben a nyálka folyamatosan távozik a légutakból és az alveolusokból. Az EP nyálkahártyáját csillós pszeudosztratifikált hám, valamint nyálkát, immunglobulinokat, komplementet, lizozimet, inhibitorokat, interferont és más anyagokat kiválasztó szekréciós sejtek képviselik. A csillók sok mitokondriumot tartalmaznak, amelyek energiát biztosítanak a magas motoros aktivitásukhoz (körülbelül 1000 mozgás percenként), ami lehetővé teszi számukra a köpet szállítását akár 1 cm/perc sebességgel a hörgőkben és akár 3 cm/perc sebességgel a hörgőkben. légcső. Napközben általában körülbelül 100 ml köpet távozik a légcsőből és a hörgőkből, kóros állapotok esetén pedig legfeljebb 100 ml/óra.

A csillók kettős nyálkarétegben működnek. Az alsó biológiailag aktív anyagokat, enzimeket, immunglobulinokat tartalmaz, amelyek koncentrációja 10-szer magasabb, mint a vérben. Ez határozza meg a nyálka biológiai védő funkcióját. Felső rétege mechanikusan védi a szempillákat a sérülésektől. A felső nyálkaréteg gyulladás vagy toxikus hatás miatti megvastagodása vagy csökkenése elkerülhetetlenül megzavarja a csillós hám elvezető funkcióját, irritálja a légutakat és reflexszerűen köhögést okoz. A tüsszögés és a köhögés védi a tüdőt az ásványi és bakteriális részecskéktől.

Alveolusok

Az alveolusokban gázcsere megy végbe a tüdőkapillárisok vére és a levegő között. Az alveolusok száma összesen megközelítőleg 300 millió, összfelületük pedig hozzávetőleg 80 m2. Az alveolusok átmérője 0,2-0,3 mm. Az alveoláris levegő és a vér közötti gázcsere diffúzióval történik. A tüdőkapillárisok vérét csak egy vékony szövetréteg választja el az alveoláris tértől - az úgynevezett alveoláris-kapilláris membrán, amelyet az alveoláris epitélium, egy szűk intersticiális tér és a kapilláris endotélium alkot. Ennek a membránnak a teljes vastagsága nem haladja meg az 1 mikront. A tüdő teljes alveoláris felületét egy felületaktív anyagnak nevezett vékony film borítja.

Felületaktív anyag csökkenti a felületi feszültséget a folyadék és a levegő határán a kilégzés végén, amikor a tüdő térfogata minimális, növeli a rugalmasságot a tüdőt, és ödémaellenes faktor szerepét tölti be(nem engedi át az alveoláris levegőből származó vízgőzt), aminek következtében az alveolusok szárazak maradnak. Csökkenti a felületi feszültséget, amikor az alveolusok térfogata kilégzéskor csökken, és megakadályozza azok összeomlását; csökkenti a tolatást, ami javítja az artériás vér oxigénellátását alacsonyabb nyomáson és minimális O 2 tartalom mellett a belélegzett keverékben.

A felületaktív réteg a következőkből áll:

1) maga a felületaktív anyag (foszfolipid vagy poliprotein molekuláris komplexek mikrofilmjei a levegő határán);

2) hipofázis (fehérjék, elektrolitok, kötött víz, foszfolipidek és poliszacharidok mélyebb hidrofil rétege);

3) a sejtes komponens, amelyet alveolociták és alveoláris makrofágok képviselnek.

A felületaktív anyagok fő kémiai összetevői a lipidek, fehérjék és szénhidrátok. Tömegének 80-90%-át foszfolipidek (lecitin, palmitinsav, heparin) teszik ki. A felületaktív anyag a hörgőket is egy összefüggő réteggel borítja, csökkenti a légzési ellenállást és fenntartja a telítettséget

Alacsony húzónyomásnál csökkenti azokat az erőket, amelyek folyadékfelhalmozódást okoznak a szövetekben. Ezenkívül a felületaktív anyag tisztítja a belélegzett gázokat, szűri és felfogja a belélegzett részecskéket, szabályozza a víz és az alveoláris levegő közötti vízcserét, felgyorsítja a CO 2 diffúzióját, és kifejezett antioxidáns hatása van. A felületaktív anyag nagyon érzékeny a különféle endo- és exogén tényezőkre: keringési zavarokra, szellőzésre és anyagcserére, a belélegzett levegő PO 2 változásaira, légszennyezésre. Felületaktív anyaghiány esetén az újszülötteknél atelekázia és RDS lép fel. Az alveoláris felületaktív anyagok körülbelül 90-95%-a újrahasznosítható, kitisztul, felhalmozódik és újra kiválasztódik. Az egészséges tüdő alveolusainak lumenéből származó felületaktív komponensek felezési ideje körülbelül 20 óra.

Tüdőtérfogatok

A tüdő szellőztetése a légzés mélységétől és a légzési mozgások gyakoriságától függ. Mindkét paraméter a szervezet szükségleteitől függően változhat. Számos térfogati mutató jellemzi a tüdő állapotát. A felnőttek normál átlagértékei a következők:

1. Árapály térfogata(DO-VT- Árapály térfogata)- a belélegzett és kilélegzett levegő mennyisége csendes légzés során. A normál értékek 7-9 ml/kg.

2. Belégzési tartalék térfogat (IRV) -IRV - Inspiratory Reserve Volume) - az a térfogat, amely csendes belélegzés után is megérkezhet, pl. különbség a normál és a maximális szellőzés között. Normál érték: 2-2,5 l (kb. 2/3 vitális kapacitás).

3. Kilégzési tartalék térfogat (ERV) - Expiratory Reserve Volume) - az a térfogat, amely csendes kilégzés után kiegészítőleg kilélegezhető, pl. különbség a normál és a maximális kilégzés között. Normál érték: 1,0-1,5 l (kb. 1/3 életkapacitás).

4.Maradék térfogat (OO - RV - Maradék térfogat) - a maximális kilégzés után a tüdőben maradó térfogat. Kb. 1,5-2,0 l.

5. A tüdő létfontosságú kapacitása (VC - VT - Vital Capacity) - a maximális belégzés után maximálisan kilélegezhető levegő mennyisége. A vitális kapacitás a tüdő és a mellkas mobilitásának mutatója. A vitális kapacitás függ az életkortól, nemtől, testmérettől és testhelyzettől, valamint az edzettségi foktól. A normál életkapacitás értékek 60-70 ml/kg - 3,5-5,5 l.

6. Belégzési tartalék (IR) -Belégzési kapacitás (Evd - IC - Belégzési kapacitás) - a maximális levegőmennyiség, amely csendes kilégzés után a tüdőbe juthat. Egyenlő a DO és a ROVD összegével.

7.Teljes tüdőkapacitás (TLC) - Teljes tüdőkapacitás) vagy maximális tüdőkapacitás - a tüdőben lévő levegő mennyisége a maximális belégzés magasságában. VC-ből és OO-ból áll, és a VC és OO összegeként kerül kiszámításra. A normál érték körülbelül 6,0 l.
A TLC szerkezetének tanulmányozása döntő fontosságú az életkapacitás növelésének vagy csökkentésének módjainak tisztázásában, aminek jelentős gyakorlati jelentősége lehet. A vitálkapacitás növekedése csak abban az esetben értékelhető pozitívan, ha a vitálkapacitás nem változik, vagy növekszik, de kisebb, mint az életkapacitás, amely akkor következik be, amikor a létfontosságú kapacitás növekszik a térfogatcsökkenés miatt. Ha a VC növekedésével egyidejűleg a TLC még nagyobb növekedése következik be, akkor ez nem tekinthető pozitív tényezőnek. Ha a VC 70% alatti TLC, a külső légzés funkciója mélyen károsodik. Általában kóros állapotokban a TLC és a vitális kapacitás ugyanúgy változik, kivéve az obstruktív tüdőtágulatot, amikor az életkapacitás általában csökken, a VT nő, és a TLC normális maradhat vagy magasabb lehet a normálisnál.

8.Funkcionális maradék kapacitás (FRC - FRC - Funkcionális maradék térfogat) - a tüdőben maradó levegő mennyisége csendes kilégzés után. A normál értékek felnőtteknél 3-3,5 liter. FFU = OO + ROvyd. Definíció szerint az FRC az a gáz térfogata, amely csendes kilégzés során a tüdőben marad, és a gázcsere területének mértéke lehet. A tüdő és a mellkas ellentétes irányú rugalmas erői közötti egyensúly eredményeként jön létre. Az FRC fiziológiai jelentősége az alveoláris levegő térfogatának részleges megújulása a belégzés során (szellőztetett térfogat), és a tüdőben folyamatosan jelen lévő alveoláris levegő térfogatát jelzi. Az FRC csökkenése összefüggésbe hozható az atelektázia kialakulásával, a kis légutak záródásával, a tüdő megfelelőségének csökkenésével, az alveoláris-artériás O2-különbség növekedésével a tüdő atelektázisos területein történő perfúzió következtében, valamint a légutak csökkenésével. szellőztetés-perfúzió arány. Az obstruktív lélegeztetési zavarok az FRC növekedéséhez, a restrikciós zavarok az FRC csökkenéséhez vezetnek.

Anatómiai és funkcionális holttér

Anatómiai holttér a légutak térfogatának nevezzük, amelyben nem történik gázcsere. Ez a tér magában foglalja az orr- és szájüregeket, a garatot, a gégét, a légcsövet, a hörgőket és a hörgőket. A holttér mennyisége a test magasságától és helyzetétől függ. Hozzávetőlegesen feltételezhető, hogy egy ülő emberben a holttér térfogata (milliliterben) egyenlő a testtömeg kétszeresével (kilogrammban). Így felnőtteknél körülbelül 150-200 ml (2 ml/ttkg).

Alatt funkcionális (fiziológiai) holttér megérteni a légzőrendszer mindazon területeit, amelyekben a csökkent vagy hiányzó véráramlás miatt nem történik gázcsere. A funkcionális holttér az anatómiaival ellentétben nemcsak a légutakat foglalja magában, hanem azokat az alveolusokat is, amelyek szellőznek, de nem vérrel perfundálják.

Alveoláris és holttérszellőztetés

A percnyi légzés térfogatának az alveolusokat elérő részét alveoláris lélegeztetésnek, a többi részét holttérszellőztetésnek nevezzük. Az alveoláris lélegeztetés általában a légzés hatékonyságának mutatója. Ettől az értéktől függ az alveoláris térben fenntartott gázösszetétel. Ami a perctérfogatot illeti, ez csak kis mértékben tükrözi a szellőztetés hatékonyságát. Tehát, ha a légzés perctérfogata normális (7 l/perc), de a légzés gyakori és felületes (akár 0,2 l, RR-35/perc), akkor lélegeztessen

Főleg holttér lesz, amelybe a levegő az alveoláris előtt jut be; ilyenkor a belélegzett levegő alig éri el az alveolusokat. Mert a a holttér térfogata állandó, az alveoláris szellőzés nagyobb, minél mélyebb a légzés és annál kisebb a frekvencia.

A tüdőszövet nyújthatósága (megfelelősége).
A tüdő megfelelősége a rugalmas tapadás mértéke, valamint a tüdőszövet rugalmas ellenállása, amely a belégzés során legyőzhető. Más szóval, a nyújthatóság a tüdőszövet rugalmasságának, azaz hajlékonyságának mértéke. Matematikailag az együttműködést a tüdőtérfogat változásának és az intrapulmonális nyomás megfelelő változásának hányadosaként fejezzük ki.

A megfelelőség külön mérhető a tüdő és a mellkas esetében. Klinikai szempontból (különösen gépi lélegeztetéskor) magának a tüdőszövetnek a megfelelősége, amely a restriktív tüdőpatológia mértékét tükrözi, a legnagyobb érdeklődésre számot tartó. A modern irodalomban a tüdő megfelelőségét általában „compliance”-nak nevezik (az angol „compliance” szóból, rövidítve C).

A tüdő megfelelősége csökken:

Az életkor előrehaladtával (50 év feletti betegeknél);

Fekvő helyzetben (a hasi szervek nyomása miatt a rekeszizomban);

A karboxiperitoneum miatti laparoszkópos műtét során;

Akut restrikciós patológia esetén (akut poliszegmentális tüdőgyulladás, RDS, tüdőödéma, atelektázia, aspiráció stb.);

Krónikus restrikciós patológia esetén (krónikus tüdőgyulladás, tüdőfibrózis, kollagenózis, szilikózis stb.);

A tüdőt körülvevő szervek patológiájával (pneumo- vagy hidrothorax, a rekeszizom kupolájának magas állása bélparézissel stb.).

Minél rosszabb a tüdő megfelelősége, annál nagyobb a tüdőszövet rugalmas ellenállását kell leküzdeni ahhoz, hogy a normál megfeleléssel megegyező légzési térfogatot érjünk el. Ebből következően romló tüdőcompliance esetén, ha azonos légzési térfogatot érünk el, a légutak nyomása jelentősen megnő.

Ezt a pontot nagyon fontos megérteni: volumetrikus lélegeztetés esetén, amikor egy rossz tüdőkomplianciával rendelkező (nagy légúti ellenállás nélkül) beteget kényszerített légzési térfogattal látnak el, a légúti csúcsnyomás és az intrapulmonális nyomás jelentős növekedése jelentősen megnöveli a barotrauma kockázatát.

Légúti ellenállás

A tüdőben lévő légzési keverék áramlásának nemcsak magának a szövetnek kell legyőznie a rugalmas ellenállását, hanem a légutak Raw (az angol „resistance” szó rövidítése) rezisztív ellenállását is. Mivel a tracheobronchiális fa változó hosszúságú és szélességű csövek rendszere, a tüdőben a gázáramlással szembeni ellenállás az ismert fizikai törvények szerint meghatározható. Általában az áramlási ellenállás a cső elején és végén lévő nyomásgradienstől, valamint magának az áramlásnak a nagyságától függ.

A tüdőben a gázáramlás lehet lamináris, turbulens vagy átmeneti. A lamináris áramlást a gáz rétegenkénti transzlációs mozgása jellemzi

Változó sebesség: az áramlási sebesség középen a legnagyobb, és fokozatosan csökken a falak felé. Viszonylag kis sebességeknél a lamináris gázáramlás dominál, és a Poiseuille-törvény írja le, amely szerint a gázáramlással szembeni ellenállás leginkább a cső (hörgő) sugarától függ. A sugár 2-szeres csökkentése az ellenállás 16-szoros növekedéséhez vezet. Ebben a tekintetben egyértelmű a lehető legszélesebb endotrachealis (tracheostomia) cső kiválasztásának és a tracheobronchiális fa átjárhatóságának megőrzése a gépi lélegeztetés során.
A légutak gázáramlással szembeni ellenállása jelentősen megnő a hörgőgörcs, a hörgő nyálkahártya duzzanata, a nyálka és a gyulladásos váladék felhalmozódása a hörgőfa lumenjének szűkülése miatt. Az ellenállást az áramlási sebesség és a cső(k) hossza is befolyásolja. VAL VEL

Az áramlási sebesség növelésével (belégzés vagy kilégzés kényszerítése) a légúti ellenállás nő.

A megnövekedett légúti ellenállás fő okai:

Bronchiolospasmus;

A hörgők nyálkahártyájának duzzanata (a bronchiális asztma súlyosbodása, hörghurut, szubglottikus laryngitis);

Idegen test, aspiráció, daganatok;

A köpet és a gyulladásos váladék felhalmozódása;

Emfizéma (a légutak dinamikus kompressziója).

A turbulens áramlást a gázmolekulák kaotikus mozgása jellemzi a cső (hörgők) mentén. Nagy térfogatáramoknál dominál. Turbulens áramlás esetén a légúti ellenállás megnő, mivel ez még nagyobb mértékben függ az áramlási sebességtől és a hörgők sugarától. A turbulens mozgás nagy áramlásoknál, az áramlási sebesség hirtelen változásánál, a hörgők kanyarulatainak és ágainak helyén, valamint a hörgők átmérőjének éles változásánál fordul elő. Ezért jellemző a turbulens áramlás a COPD-s betegekre, amikor már remisszióban is fokozott a légúti ellenállás. Ugyanez vonatkozik a bronchiális asztmában szenvedő betegekre.

A légúti ellenállás egyenetlenül oszlik el a tüdőben. A legnagyobb ellenállást a közepes kaliberű hörgők (5-7. generációig) hozzák létre, mivel a nagy hörgők ellenállása nagy átmérőjük miatt kicsi, a kis hörgők pedig a nagy teljes keresztmetszeti terület miatt.

A légúti ellenállás a tüdő térfogatától is függ. Nagy térfogat esetén a parenchyma nagyobb „nyújtó” hatással bír a légutakra, ellenállásuk csökken. A PEEP használata segít növelni a tüdő térfogatát, és ennek következtében csökkenteni a légúti ellenállást.

A normál légúti ellenállás:

Felnőtteknél - 3-10 mm vízoszlop/l/s;

Gyermekeknél - 15-20 mm vízoszlop/l/s;

1 év alatti csecsemőknél - 20-30 mm vízoszlop/l/s;

Újszülötteknél - 30-50 mm vízoszlop/l/s.

Kilégzéskor a légúti ellenállás 2-4 mm vízoszlop/l/s-mal nagyobb, mint belégzéskor. Ennek oka a kilégzés passzív jellege, amikor a légutak falának állapota nagyobb mértékben befolyásolja a gázáramlást, mint az aktív belégzés során. Ezért 2-3-szor tovább tart a teljes kilégzés, mint a belégzés. Normális esetben a belégzési/kilégzési idő aránya (I:E) felnőtteknél körülbelül 1:1,5-2. A gépi lélegeztetés során a páciens kilégzésének teljessége a kilégzési időállandó monitorozásával értékelhető.

A légzés munkája

A légzés munkáját elsősorban a belégzési izmok végzik belégzéskor; a kilégzés szinte mindig passzív. Ugyanakkor például akut hörgőgörcs vagy a légutak nyálkahártyájának duzzanata esetén a kilégzés is aktívvá válik, ami jelentősen megnöveli a külső lélegeztetés általános munkáját.

A belégzés során a légzés munkája főként a tüdőszövet rugalmas ellenállásának és a légutak rezisztív ellenállásának leküzdésére telik, míg az elhasznált energia mintegy 50%-a a tüdő rugalmas struktúráiban halmozódik fel. A kilégzés során ez a tárolt potenciális energia felszabadul, ami lehetővé teszi a légutak kilégzési ellenállásának leküzdését.

A belégzéssel vagy kilégzéssel szembeni ellenállás növekedését a légzőizmok további munkája kompenzálja. A légzés munkája fokozódik a tüdő megfelelőségének csökkenésével (restrikciós patológia), a légúti ellenállás növekedésével (obstruktív patológia) és a tachypneával (a holttérszellőztetés miatt).

Normális esetben a szervezet által elfogyasztott összes oxigénnek csak 2-3%-a fordítódik a légzőizmok munkájára. Ez az úgynevezett „légzési költség”. Fizikai munka során a légzés költsége elérheti a 10-15%-ot. Patológia (különösen korlátozó) esetén pedig a szervezet által felvett összes oxigén több mint 30-40%-a fordítható a légzőizmok munkájára. Súlyos diffúz légzési elégtelenség esetén a légzés költsége 90%-ra nő. Egy bizonyos ponton a szellőztetés növelésével nyert összes további oxigén fedezi a légzőizmok munkájának megfelelő növekedését. Éppen ezért egy bizonyos szakaszban a légzési munka jelentős növekedése közvetlenül jelzi a gépi lélegeztetés elindítását, amelynél a légzés költsége majdnem 0-ra csökken.

A rugalmas ellenállás leküzdéséhez szükséges légzési munka (tüdőcompliance) növekszik a légzési térfogat növekedésével. A légúti ellenállás leküzdéséhez szükséges munka a légzésszám növekedésével növekszik. A páciens igyekszik csökkenteni a légzés munkáját a légzésszám és a légzési térfogat változtatásával az uralkodó patológiától függően. Minden helyzetre megvan az optimális légzésszám és légzési térfogat, amelynél a légzési munka minimális. Így a csökkent együttműködési képességű betegek számára a légzési munka minimalizálása szempontjából a gyakoribb és felületesebb légzés megfelelő (a kemény tüdőt nehéz kiegyenesíteni). Másrészt, ha megnő a légúti ellenállás, a mély és lassú légzés az optimális. Ez érthető: az árapály térfogatának növekedése lehetővé teszi a hörgők „nyújtását”, kiterjesztését és a gázáramlással szembeni ellenállás csökkentését; ugyanebből a célból az obstruktív patológiában szenvedő betegek kilégzéskor összenyomják az ajkukat, létrehozva saját „PEEP-et”. A lassú és ritka légzés segít meghosszabbítani a kilégzést, ami fontos a kilégzett gázelegy teljesebb eltávolításához a légutak fokozott kilégzési ellenállása esetén.

A légzés szabályozása

A légzési folyamatot a központi és a perifériás idegrendszer szabályozza. Az agy retikuláris képződményében van egy légzőközpont, amely a belégzés, a kilégzés és a pneumotaxis központjaiból áll.

A centrális kemoreceptorok a medulla oblongatában helyezkednek el, és akkor gerjesztődnek, amikor a H+ és a PCO 2 koncentrációja nő a cerebrospinalis folyadékban. Normális esetben ez utóbbi pH-ja 7,32, a PCO 2 50 Hgmm, a HCO 3 tartalma 24,5 mmol/l. Már a pH enyhe csökkenése és a PCO 2 növekedése is fokozza a szellőzést. Ezek a receptorok lassabban reagálnak a hypercapniára és az acidózisra, mint a perifériások, mivel a vér-agy gát leküzdése miatt további időre van szükség a CO 2, H + és HCO 3 értékek méréséhez. A légzőizmok összehúzódásait a központi légzési mechanizmus szabályozza, amely a medulla oblongata, a híd és a pneumotaxiás központok sejtjeiből áll. Tonizálják a légzőközpontot, és a mechanoreceptorok impulzusai alapján meghatározzák azt a gerjesztési küszöböt, amelynél a belégzés leáll. A pneumotaxiás sejtek a belégzést is kilégzésre váltják.

A sinus carotis belső membránján, az aortaívben és a bal pitvarban található perifériás kemoreceptorok szabályozzák a humorális paramétereket (PO 2, PCO 2 az artériás vérben és a cerebrospinális folyadékban), és azonnal reagálnak a test belső környezetének változásaira a spontán légzés módja, és ezáltal a pH, PO 2 és PCO 2 korrekciója az artériás vérben és a cerebrospinális folyadékban. A kemoreceptorok impulzusai szabályozzák a szellőzés mértékét, amely egy bizonyos anyagcsereszint fenntartásához szükséges. A szellőztetési mód optimalizálása során, pl. A mechanoreceptorok részt vesznek a légzés gyakoriságának és mélységének, a belégzés és kilégzés időtartamának, valamint a légzőizmok összehúzódási erejének meghatározásában is adott szellőzési szinten. A tüdő szellőzését az anyagcsere szintje, az anyagcseretermékek és az O2 kemoreceptorokra gyakorolt ​​hatása határozza meg, amelyek a központi légzési mechanizmus idegi struktúráinak afferens impulzusaivá alakítják át őket. Az artériás kemoreceptorok fő funkciója a légzés azonnali korrekciója a vér gázösszetételének változásaira válaszul.

A perifériás mechanoreceptorok, amelyek az alveolusok falában, a bordaközi izmokban és a rekeszizomban lokalizálódnak, reagálnak a struktúrák megnyúlására, amelyekben találhatók, a mechanikai jelenségekkel kapcsolatos információkra. A fő szerepet a tüdő mechanoreceptorai játsszák. A belélegzett levegő a VP-n keresztül az alveolusokba áramlik, és részt vesz a gázcserében az alveoláris-kapilláris membrán szintjén. Amint az alveolusok fala megnyúlik az inspiráció során, a mechanoreceptorok izgalomba kerülnek, és afferens jelet küldenek a légzőközpontba, ami gátolja a belégzést (Hering-Breuer reflex).

Normál légzés során az interkostális-diafragmatikus mechanoreceptorok nem gerjesztettek, és segédértékük van.

A szabályozó rendszer neuronokkal végződik, amelyek integrálják a kemoreceptorokból hozzájuk érkező impulzusokat, és gerjesztő impulzusokat küldenek a légzőmotoros neuronoknak. A bulbar légzőközpont sejtjei serkentő és gátló impulzusokat is küldenek a légzőizmoknak. A légzőmotoros neuronok összehangolt gerjesztése a légzőizmok szinkron összehúzódásához vezet.

A légáramlást létrehozó légzési mozgások az összes légzőizom összehangolt munkájának köszönhetőek. Motoros idegsejtek

A légzőizmok neuronjai a gerincvelő szürkeállományának elülső szarvaiban (nyaki és mellkasi szegmensek) helyezkednek el.

Emberben az agykéreg is részt vesz a légzés szabályozásában a légzés kemoreceptoros szabályozása által megengedett határokon belül. Például az akaratlagos légzésvisszatartást korlátozza az az idő, amely alatt a PaO 2 a cerebrospinális folyadékban olyan szintre emelkedik, amely gerjeszti az artériás és a velős receptorokat.

A légzés biomechanikája

A tüdő szellőztetése a légzőizmok munkájának, a mellkasi üreg és a tüdő térfogatának időszakos változásai miatt következik be. A belégzés fő izmai a rekeszizom és a külső bordaközi izmok. Összehúzódásuk során a rekeszizom kupolája lelapul, a bordák felfelé emelkednek, aminek következtében megnő a mellkas térfogata és nő a negatív intrapleurális nyomás (Ppl). A belégzés megkezdése előtt (a kilégzés végén) a Ppl körülbelül mínusz 3-5 cm vízoszlop. Az alveoláris nyomást (Palv) 0-nak vesszük (azaz egyenlő a légköri nyomással), ez a légutak nyomását is tükrözi, és korrelál az intrathoracalis nyomással.

Az alveoláris és intrapleurális nyomás közötti gradienst transzpulmonáris nyomásnak (Ptp) nevezik. A kilégzés végén 3-5 cm vízoszlop. A spontán belégzés során a negatív Ppl emelkedése (akár mínusz 6-10 cm-es vízoszlopig) az alveolusokban és a légutakban a légköri nyomás alá eső nyomáscsökkenést okoz. Az alveolusokban a nyomás mínusz 3-5 cm vízoszlopra csökken. A nyomáskülönbség miatt levegő jut (beszívódik) a külső környezetből a tüdőbe. A mellkas és a membrán dugattyús szivattyúként működik, levegőt szívva a tüdőbe. Ez a mellkasi „szívás” nem csak a szellőzés, hanem a vérkeringés szempontjából is fontos. A spontán belégzés során további „szívás” történik a szív felé (az előterhelés fenntartása), és aktiválódik a pulmonális véráramlás a jobb kamrából a pulmonalis artériás rendszeren keresztül. A belégzés végén, amikor a gázmozgás leáll, az alveoláris nyomás nullára tér vissza, de az intrapleurális nyomás mínusz 6-10 cm-es vízoszlopra csökken.

A kilégzés általában passzív folyamat. A légzőizmok ellazulása után a mellkas és a tüdő rugalmas húzóereje a gáz eltávolítását (kipréselését) idézi elő a tüdőből és a tüdő eredeti térfogatának helyreállítását. Ha a tracheobronchialis fa átjárhatósága károsodott (gyulladásos váladék, nyálkahártya duzzanat, hörgőgörcs), a kilégzési folyamat nehézkes, és a kilégzőizmok (belső bordaközi izmok, mellizmok, hasizmok stb.) is elkezdenek szedni. részt vesz a légzésben. Amikor a kilégzési izmok kimerülnek, a kilégzési folyamat még nehezebbé válik, a kilégzett keverék megmarad, és a tüdő dinamikusan túlfújódik.

Nem légzési tüdőfunkciók

A tüdő funkciói nem korlátozódnak a gázok diffúziójára. Ezek tartalmazzák a szervezet összes endothel sejtjének 50%-át, amelyek a membrán kapilláris felületét szegélyezik, és részt vesznek a tüdőn áthaladó biológiailag aktív anyagok anyagcseréjében és inaktiválásában.

1. A tüdő szabályozza az általános hemodinamikát saját érágyuk kitöltésének változtatásával, és biológiailag aktív, értónust szabályozó anyagok (szerotonin, hisztamin, bradikinin, katekolaminok) befolyásolásával, az angiotenzin I angiotenzin II-vé történő átalakításával, valamint a prosztaglandinok metabolizmusában való részvétellel.

2. A tüdő szabályozza a véralvadást azáltal, hogy prosztaciklint választ ki, amely a vérlemezke-aggregáció gátlója, és eltávolítja a véráramból a tromboplasztint, fibrint és bomlástermékeit. Ennek eredményeként a tüdőből kiáramló vér nagyobb fibrinolitikus aktivitással rendelkezik.

3. A tüdő részt vesz a fehérje-, szénhidrát- és zsíranyagcserében, foszfolipidek szintetizálásában (foszfatidilkolin és foszfatidil-glicerin - a felületaktív anyagok fő összetevői).

4. A tüdő hőt termel és távolít el, fenntartva a szervezet energiaegyensúlyát.

5. A tüdő megtisztítja a vért a mechanikai szennyeződésektől. A sejtaggregátumokat, mikrotrombusokat, baktériumokat, légbuborékokat és zsírcseppeket a tüdő visszatartja, és pusztulásnak és anyagcserének van kitéve.

A szellőzés típusai és a szellőzési zavarok típusai

Kidolgozták a lélegeztetési típusok fiziológiailag egyértelmű osztályozását, amely az alveolusokban lévő gázok parciális nyomása alapján történik. Ennek az osztályozásnak megfelelően a következő típusú szellőztetéseket különböztetjük meg:

1.Normoventiláció - normál lélegeztetés, amelyben a CO2 parciális nyomását az alveolusokban körülbelül 40 Hgmm-en tartják.

2. Hiperventiláció - fokozott szellőzés, amely meghaladja a szervezet metabolikus szükségleteit (PaCO2<40 мм.рт.ст.).

3. Hipoventiláció - a szervezet metabolikus szükségleteihez képest csökkent lélegeztetés (PaCO2>40 Hgmm).

4. Fokozott szellőzés - az alveoláris szellőztetés bármely növekedése a nyugalmi szinthez képest, függetlenül az alveolusokban lévő gázok parciális nyomásától (például izommunka során).

5.Eupnea - normál szellőzés nyugalomban, szubjektív komfortérzet kíséretében.

6. Hyperpnea - a légzés mélységének növekedése, függetlenül attól, hogy a légzési mozgások gyakorisága megnövekedett-e vagy sem.

7. Tachypnea - a légzésszám növekedése.

8.Bradypnea - csökkent légzésszám.

9. Apnoe - légzésleállás, amelyet főként a légzőközpont fiziológiai stimulációjának hiánya okoz (az artériás vér CO2-feszültségének csökkenése).

10.Dyspnea (légzési elégtelenség) az elégtelen légzés vagy légzési nehézség kellemetlen szubjektív érzése.

11. Orthopnea - súlyos légszomj, amely a tüdő kapillárisaiban a vér stagnálásával jár a bal szívelégtelenség következtében. Vízszintes helyzetben ez az állapot súlyosbodik, ezért az ilyen betegek nehezen tudnak hazudni.

12. Fulladás – a légzés leállása vagy depressziója, amely főként a légzőközpontok bénulásával vagy a légutak elzáródásával jár. A gázcsere élesen károsodott (hipoxia és hypercapnia figyelhető meg).

Diagnosztikai célból célszerű különbséget tenni a lélegeztetési rendellenességek két típusa között - restriktív és obstruktív.

A restriktív típusú lélegeztetési zavarok közé tartozik minden olyan kóros állapot, amelynél a légzéskimozdulás és a tüdő tágulási képessége csökken, pl. nyújthatóságuk csökken. Ilyen rendellenességek figyelhetők meg például a tüdőparenchyma elváltozásainál (tüdőgyulladás, tüdőödéma, tüdőfibrózis) vagy pleurális összenövéseknél.

A lélegeztetési zavarok obstruktív típusát a légutak szűkülete okozza, i.e. aerodinamikai ellenállásuk növelése. Hasonló állapotok fordulnak elő például, amikor a nyálka felhalmozódik a légutakban, a nyálkahártya duzzanata vagy a hörgőizmok görcse (allergiás hörgőgörcs, bronchiális asztma, asztmás hörghurut stb.). Az ilyen betegeknél megnövekszik a belégzéssel és kilégzéssel szembeni ellenállás, és ezért idővel a tüdő levegőssége és FRC-je növekszik. A kóros állapotot, amelyet a rugalmas rostok számának túlzott csökkenése jellemez (az alveoláris septák eltűnése, a kapillárishálózat egyesülése), tüdőtágulatnak nevezik.