Wzór na minutową objętość oddechową. Objętość oddechowa i minutowa objętość oddechowa (MRV), równoważnik oddechowy. Pojemność życiowa płuc

Ścieżki

Nos - pierwsze zmiany w napływającym powietrzu zachodzą w nosie, gdzie zostaje ono oczyszczone, ogrzane i nawilżone. Ułatwiają to filtr włosowy, przedsionek i małżowiny nosowe. Intensywne ukrwienie błony śluzowej i splotów jamistych muszli zapewnia szybkie ogrzanie lub ochłodzenie powietrza do temperatury ciała. Woda parująca z błony śluzowej nawilża powietrze o 75-80%. Długotrwałe wdychanie powietrza o niskiej wilgotności prowadzi do wysychania błon śluzowych, przedostawania się suchego powietrza do płuc, rozwoju niedodmy, zapalenia płuc i zwiększonego oporu w drogach oddechowych.

Gardło oddziela pokarm od powietrza, reguluje ciśnienie w uchu środkowym.

Krtań zapewnia funkcję głosu, wykorzystując nagłośnię do zapobiegania aspiracji, a zamknięcie strun głosowych jest jednym z głównych składników kaszlu.

Tchawica - główny kanał powietrzny, w którym powietrze jest podgrzewane i nawilżane. Komórki błony śluzowej wychwytują obce substancje, a rzęski przesuwają śluz w górę tchawicy.

Oskrzela (płatowe i segmentowe) kończą się w oskrzelikach końcowych.

W oczyszczaniu, podgrzewaniu i nawilżaniu powietrza biorą także udział krtań, tchawica i oskrzela.

Budowa ścian przewodzących dróg oddechowych (AP) różni się od budowy dróg oddechowych strefy wymiany gazowej. Ściana przewodzących dróg oddechowych składa się z błony śluzowej, warstwy mięśni gładkich, błony łącznej podśluzówkowej i błon chrzęstnych. Komórki nabłonkowe dróg oddechowych wyposażone są w rzęski, które rytmicznie oscylując, wypychają ochronną warstwę śluzu w kierunku nosogardzieli. Błona śluzowa EP i tkanka płuc zawierają makrofagi, które fagocytują i trawią cząsteczki mineralne i bakteryjne. Zwykle śluz jest stale usuwany z dróg oddechowych i pęcherzyków płucnych. Błona śluzowa EP jest reprezentowana przez rzęskowy nabłonek pseudostratyfikowany, a także komórki wydzielnicze wydzielające śluz, immunoglobuliny, dopełniacz, lizozym, inhibitory, interferon i inne substancje. Rzęski zawierają wiele mitochondriów, które dostarczają energii dla ich dużej aktywności ruchowej (około 1000 ruchów na minutę), co pozwala im transportować plwocinę z prędkością do 1 cm/min w oskrzelach i do 3 cm/min w oskrzelach. tchawica. W ciągu doby z tchawicy i oskrzeli wydala się zwykle około 100 ml plwociny, a w stanach patologicznych do 100 ml/godz.

Rzęski działają w podwójnej warstwie śluzu. Dolna zawiera substancje biologicznie czynne, enzymy, immunoglobuliny, których stężenie jest 10 razy wyższe niż we krwi. Określa to biologiczną funkcję ochronną śluzu. Wierzchnia warstwa mechanicznie chroni rzęsy przed uszkodzeniami. Zagęszczenie lub zmniejszenie górnej warstwy śluzu na skutek stanu zapalnego lub działania toksycznego nieuchronnie zaburza funkcję drenażową nabłonka rzęskowego, podrażnia drogi oddechowe i odruchowo powoduje kaszel. Kichanie i kaszel chronią płuca przed cząsteczkami mineralnymi i bakteryjnymi.

pęcherzyki

W pęcherzykach płucnych następuje wymiana gazowa pomiędzy krwią naczyń włosowatych płuc a powietrzem. Całkowita liczba pęcherzyków płucnych wynosi około 300 milionów, a ich całkowita powierzchnia wynosi około 80 m2. Średnica pęcherzyków wynosi 0,2-0,3 mm. Wymiana gazowa pomiędzy powietrzem pęcherzykowym a krwią zachodzi na drodze dyfuzji. Krew naczyń włosowatych płuc jest oddzielona od przestrzeni pęcherzykowej jedynie cienką warstwą tkanki - tzw. błoną pęcherzykowo-kapilarną, utworzoną przez nabłonek pęcherzykowy, wąską przestrzeń śródmiąższową i śródbłonek naczyń włosowatych. Całkowita grubość tej membrany nie przekracza 1 mikrona. Cała powierzchnia pęcherzykowa płuc pokryta jest cienką warstwą zwaną środkiem powierzchniowo czynnym.

Środek powierzchniowo czynny zmniejsza napięcie powierzchniowe na granicy cieczy i powietrza pod koniec wydechu, gdy objętość płuc jest minimalna, zwiększa elastyczność płuca i pełni rolę czynnika przeciwobrzękowego(nie przepuszcza pary wodnej z powietrza pęcherzykowego), w wyniku czego pęcherzyki pozostają suche. Zmniejsza napięcie powierzchniowe, gdy objętość pęcherzyków zmniejsza się podczas wydechu i zapobiega ich zapadaniu się; zmniejsza przeciekanie, co poprawia natlenienie krwi tętniczej przy niższym ciśnieniu i minimalnej zawartości O 2 w wdychanej mieszaninie.

Warstwa środka powierzchniowo czynnego składa się z:

1) sam środek powierzchniowo czynny (mikrofilmy kompleksów molekularnych fosfolipidów lub polibiałek na granicy z powietrzem);

2) hipofaza (głębsza hydrofilowa warstwa białek, elektrolitów, wody związanej, fosfolipidów i polisacharydów);

3) składnik komórkowy reprezentowany przez pęcherzyki płucne i makrofagi pęcherzykowe.

Głównymi składnikami chemicznymi środków powierzchniowo czynnych są lipidy, białka i węglowodany. Fosfolipidy (lecytyna, kwas palmitynowy, heparyna) stanowią 80-90% jego masy. Środek powierzchniowo czynny pokrywa również oskrzeliki ciągłą warstwą, zmniejsza opór oddychania i utrzymuje wypełnienie

Przy niskim ciśnieniu rozciągającym zmniejsza siły powodujące gromadzenie się płynu w tkankach. Ponadto środek powierzchniowo czynny oczyszcza wdychane gazy, filtruje i wychwytuje wdychane cząsteczki, reguluje wymianę wody między krwią a powietrzem pęcherzykowym, przyspiesza dyfuzję CO 2 i ma wyraźne działanie przeciwutleniające. Surfaktant jest bardzo wrażliwy na różne czynniki endo- i egzogenne: zaburzenia krążenia, wentylacji i metabolizmu, zmiany PO 2 w wdychanym powietrzu oraz zanieczyszczenia powietrza. W przypadku niedoboru środka powierzchniowo czynnego występuje niedodma i RDS noworodków. Około 90-95% pęcherzykowego środka powierzchniowo czynnego jest poddawane recyklingowi, oczyszczane, gromadzone i ponownie wydzielane. Okres półtrwania składników surfaktantów ze światła pęcherzyków płuc zdrowych wynosi około 20 godzin.

Objętość płuc

Wentylacja płuc zależy od głębokości oddechu i częstotliwości ruchów oddechowych. Obydwa te parametry mogą się różnić w zależności od potrzeb organizmu. Istnieje wiele wskaźników objętości charakteryzujących stan płuc. Normalne średnie wartości dla osoby dorosłej są następujące:

1. Objętość oddechowa(DO-VT- Objętość oddechowa)- objętość wdychanego i wydychanego powietrza podczas spokojnego oddychania. Normalne wartości to 7-9ml/kg.

2. Rezerwowa objętość wdechowa (IRV) -IRV - Objętość rezerwowa wdechowa) - objętość, która może dodatkowo uzyskać po spokojnym wdechu, tj. różnica pomiędzy wentylacją normalną i maksymalną. Normalna wartość: 2-2,5 l (około 2/3 pojemności życiowej).

3. Rezerwowa objętość wydechowa (ERV) - Expiratory Reserve Volume) – objętość, którą można dodatkowo wydychać po spokojnym wydechu, tj. różnica między wydechem normalnym i maksymalnym. Wartość normalna: 1,0-1,5 l (około 1/3 pojemności życiowej).

4.Pozostała objętość (OO - RV - Objętość resztkowa) - objętość pozostająca w płucach po maksymalnym wydechu. Około 1,5-2,0 l.

5. Pojemność życiowa płuc (VC - VT - Pojemność życiowa) - ilość powietrza, która może zostać maksymalnie wydychana po maksymalnym wdechu. Pojemność życiowa jest wskaźnikiem ruchomości płuc i klatki piersiowej. Pojemność życiowa zależy od wieku, płci, wielkości i pozycji ciała oraz stopnia sprawności. Normalne wartości pojemności życiowej wynoszą 60-70 ml/kg - 3,5-5,5 l.

6. Rezerwa wdechowa (IR) -Pojemność wdechowa (Evd - IC - Pojemność wdechowa) - maksymalna ilość powietrza, która może dostać się do płuc po spokojnym wydechu. Równa sumie DO i ROVD.

7.Całkowita pojemność płuc (TLC) - Całkowita pojemność płuc) lub maksymalna pojemność płuc - ilość powietrza zawarta w płucach na wysokości maksymalnego wdechu. Składa się z VC i OO i jest obliczany jako suma VC i OO. Normalna wartość wynosi około 6,0 l.
Badanie struktury TLC ma kluczowe znaczenie dla wyjaśnienia sposobów zwiększania lub zmniejszania pojemności życiowej, co może mieć istotne znaczenie praktyczne. Wzrost pojemności życiowej można ocenić pozytywnie tylko w przypadkach, gdy pojemność życiowa nie ulega zmianie lub wzrasta, ale jest mniejsza niż pojemność życiowa, co ma miejsce, gdy pojemność życiowa wzrasta w wyniku zmniejszenia objętości. Jeśli jednocześnie ze wzrostem VC nastąpi jeszcze większy wzrost TLC, nie można tego uznać za czynnik pozytywny. Kiedy pojemność życiowa jest poniżej 70% TLC, funkcja oddychania zewnętrznego jest głęboko upośledzona. Zwykle w stanach patologicznych TLC i pojemność życiowa zmieniają się w ten sam sposób, z wyjątkiem obturacyjnej rozedmy płuc, gdy pojemność życiowa z reguły maleje, wzrasta VT, a TLC może pozostać w normie lub być wyższa niż normalnie.

8.Funkcjonalna pojemność resztkowa (FRC - FRC - Funkcjonalna objętość zalegająca) - ilość powietrza, która pozostaje w płucach po spokojnym wydechu. Normalne wartości dla dorosłych wynoszą od 3 do 3,5 litra. FFU = OO + ROvyd. Z definicji FRC to objętość gazu, która pozostaje w płucach podczas spokojnego wydechu i może być miarą obszaru wymiany gazowej. Powstaje w wyniku równowagi pomiędzy przeciwnie skierowanymi siłami sprężystymi płuc i klatki piersiowej. Fizjologiczne znaczenie FRC polega na częściowej odnowie objętości pęcherzykowej powietrza podczas wdechu (objętość wentylowana) i wskazuje objętość powietrza pęcherzykowego stale obecnego w płucach. Spadek FRC wiąże się z rozwojem niedodmy, zamknięciem małych dróg oddechowych, zmniejszeniem podatności płuc, wzrostem różnicy pęcherzykowo-tętniczej w O2 w wyniku perfuzji w obszarach niedodmy płuc i zmniejszeniem stosunek wentylacji do perfuzji. Zaburzenia wentylacji obturacyjnej prowadzą do wzrostu FRC, zaburzenia restrykcyjne prowadzą do zmniejszenia FRC.

Anatomiczna i funkcjonalna przestrzeń martwa

Anatomiczna przestrzeń martwa nazywana objętością dróg oddechowych, w której nie zachodzi wymiana gazowa. Przestrzeń ta obejmuje jamę nosową i ustną, gardło, krtań, tchawicę, oskrzela i oskrzeliki. Ilość martwej przestrzeni zależy od wysokości i pozycji ciała. Można w przybliżeniu przyjąć, że u osoby siedzącej objętość przestrzeni martwej (w mililitrach) jest równa dwukrotności masy ciała (w kilogramach). Zatem u dorosłych jest to około 150-200 ml (2 ml/kg masy ciała).

Pod funkcjonalna (fizjologiczna) martwa przestrzeń zrozumieć wszystkie te obszary układu oddechowego, w których wymiana gazowa nie zachodzi z powodu zmniejszonego lub braku przepływu krwi. Funkcjonalna przestrzeń martwa, w przeciwieństwie do anatomicznej, obejmuje nie tylko drogi oddechowe, ale także te pęcherzyki, które są wentylowane, ale nie ukrwione.

Wentylacja pęcherzykowa i przestrzeni martwej

Część minimalnej objętości oddechowej docierająca do pęcherzyków płucnych nazywa się wentylacją pęcherzykową, pozostała część to wentylacja przestrzeni martwej. Wentylacja pęcherzykowa służy jako wskaźnik ogólnej efektywności oddychania. Od tej wartości zależy skład gazu utrzymywany w przestrzeni pęcherzykowej. Jeśli chodzi o objętość minutową, to tylko w niewielkim stopniu odzwierciedla ona skuteczność wentylacji. Tak więc, jeśli minutowa objętość oddechu jest prawidłowa (7 l/min), ale oddech jest częsty i płytki (do 0,2 l, RR-35/min), należy wentylować

Będzie to głównie przestrzeń martwa, do której powietrze przedostaje się przed pęcherzykiem płucnym; w tym przypadku wdychane powietrze z trudem dotrze do pęcherzyków płucnych. Ponieważ objętość przestrzeni martwej jest stała, wentylacja pęcherzykowa jest większa, im głębsze jest oddychanie i im niższa jest częstotliwość.

Rozciągliwość (podatność) tkanki płucnej
Podatność płuc jest miarą trakcji elastycznej, a także oporu sprężystego tkanki płucnej, który jest pokonywany podczas wdechu. Innymi słowy, rozciągliwość jest miarą elastyczności tkanki płucnej, czyli jej giętkości. Matematycznie podatność wyraża się jako iloraz zmiany objętości płuc i odpowiadającej jej zmiany ciśnienia śródpłucnego.

Podatność można mierzyć oddzielnie dla płuc i klatki piersiowej. Z klinicznego punktu widzenia (zwłaszcza podczas wentylacji mechanicznej) największe zainteresowanie budzi podatność samej tkanki płucnej, która odzwierciedla stopień restrykcyjnej patologii płuc. We współczesnej literaturze podatność płuc jest zwykle określana jako „zgodność” (od angielskiego słowa „zgodność”, w skrócie C).

Podatność płuc zmniejsza się:

Z wiekiem (u pacjentów powyżej 50. roku życia);

W pozycji leżącej (z powodu nacisku narządów jamy brzusznej na przeponę);

Podczas operacji laparoskopowej z powodu karboksyotrzewnej;

W przypadku ostrej patologii restrykcyjnej (ostre wielosegmentowe zapalenie płuc, RDS, obrzęk płuc, niedodma, aspiracja itp.);

W przypadku przewlekłej patologii restrykcyjnej (przewlekłe zapalenie płuc, zwłóknienie płuc, kolagenoza, krzemica itp.);

Z patologią narządów otaczających płuca (odma płucna lub opłucnej, wysoka pozycja kopuły przepony z niedowładem jelitowym itp.).

Im gorsza podatność płuc, tym większy opór elastyczny tkanki płucnej należy pokonać, aby uzyskać tę samą objętość oddechową, co przy normalnej podatności. W konsekwencji, w przypadku pogarszającej się podatności płuc, po osiągnięciu tej samej objętości oddechowej, ciśnienie w drogach oddechowych znacznie wzrasta.

Bardzo ważne jest zrozumienie tego punktu: w przypadku wentylacji wolumetrycznej, gdy wymuszona objętość oddechowa jest dostarczana pacjentowi ze słabą podatnością płuc (bez dużego oporu w drogach oddechowych), znaczny wzrost szczytowego ciśnienia w drogach oddechowych i ciśnienia śródpłucnego znacznie zwiększa ryzyko urazu ciśnieniowego.

Opór dróg oddechowych

Przepływ mieszaniny oddechowej w płucach musi pokonać nie tylko opór sprężysty samej tkanki, ale także opór oporowy dróg oddechowych Raw (skrót od angielskiego słowa „resistance”). Ponieważ drzewo tchawiczo-oskrzelowe jest układem rurek o różnej długości i szerokości, opór przepływu gazów w płucach można określić zgodnie ze znanymi prawami fizycznymi. Ogólnie rzecz biorąc, opór przepływu zależy od gradientu ciśnienia na początku i na końcu rury, a także od wielkości samego przepływu.

Przepływ gazów w płucach może być laminarny, turbulentny lub przejściowy. Przepływ laminarny charakteryzuje się translacyjnym ruchem gazu warstwa po warstwie

Zmienna prędkość: prędkość przepływu jest najwyższa w środku i stopniowo maleje w kierunku ścian. Przy stosunkowo małych prędkościach dominuje laminarny przepływ gazu, który opisuje prawo Poiseuille’a, zgodnie z którym opór przepływu gazu zależy w największym stopniu od promienia rurki (oskrzeli). Dwukrotne zmniejszenie promienia prowadzi do 16-krotnego wzrostu oporu. W tym kontekście oczywiste jest znaczenie wyboru jak najszerszej rurki dotchawiczej (tracheostomijnej) i utrzymania drożności drzewa tchawiczo-oskrzelowego podczas wentylacji mechanicznej.
Opór dróg oddechowych na przepływ gazów znacznie wzrasta w przypadku skurczu oskrzeli, obrzęku błony śluzowej oskrzeli, gromadzenia się śluzu i wydzieliny zapalnej w wyniku zwężenia światła drzewa oskrzelowego. Na opór wpływa także natężenie przepływu i długość rurki. Z

Zwiększając natężenie przepływu (wymuszając wdech lub wydech), zwiększa się opór dróg oddechowych.

Głównymi przyczynami zwiększonego oporu w drogach oddechowych są:

Skurcz oskrzeli;

Obrzęk błony śluzowej oskrzeli (zaostrzenie astmy oskrzelowej, zapalenie oskrzeli, podgłośniowe zapalenie krtani);

Ciało obce, aspiracja, nowotwory;

Nagromadzenie plwociny i wydzieliny zapalnej;

Rozedma płuc (dynamiczna kompresja dróg oddechowych).

Przepływ turbulentny charakteryzuje się chaotycznym ruchem cząsteczek gazu wzdłuż rurki (oskrzeli). Przeważa przy dużych natężeniach przepływu objętościowego. W przypadku przepływu turbulentnego opór dróg oddechowych wzrasta, gdyż w jeszcze większym stopniu zależy od prędkości przepływu i promienia oskrzeli. Ruch turbulentny występuje przy dużych przepływach, nagłych zmianach prędkości przepływu, w miejscach zakrętów i odgałęzień oskrzeli oraz przy gwałtownej zmianie średnicy oskrzeli. Dlatego u chorych na POChP charakterystyczny jest przepływ turbulentny, gdy już w remisji występuje zwiększony opór w drogach oddechowych. To samo dotyczy pacjentów z astmą oskrzelową.

Opór dróg oddechowych rozkłada się nierównomiernie w płucach. Największy opór tworzą oskrzela średniego kalibru (do 5-7 pokolenia), ponieważ opór dużych oskrzeli jest niewielki ze względu na ich dużą średnicę, a małe oskrzela - ze względu na dużą całkowitą powierzchnię przekroju poprzecznego.

Opór dróg oddechowych zależy również od objętości płuc. Przy dużej objętości miąższ ma większy wpływ na „rozciąganie” dróg oddechowych, a ich opór maleje. Zastosowanie PEEP pozwala zwiększyć objętość płuc, a co za tym idzie, zmniejszyć opór w drogach oddechowych.

Prawidłowy opór dróg oddechowych wynosi:

U dorosłych - 3-10 mm słupa wody/l/s;

U dzieci - 15-20 mm słupa wody/l/s;

U niemowląt do 1. roku życia – 20-30 mm słupa wody/l/s;

U noworodków - 30-50 mm słupa wody/l/s.

Podczas wydechu opór dróg oddechowych jest o 2–4 mm słupa wody/l/s większy niż przy wdechu. Wynika to z biernego charakteru wydechu, kiedy stan ścian dróg oddechowych wpływa na przepływ gazów w większym stopniu niż podczas aktywnego wdechu. Dlatego pełny wydech trwa 2-3 razy dłużej niż wdech. Zwykle stosunek czasu wdechu do wydechu (I:E) u dorosłych wynosi około 1:1,5-2. Kompletność wydechu u pacjenta podczas wentylacji mechanicznej można ocenić monitorując stałą czasową wydechu.

Praca oddychania

Podczas wdechu pracę oddechową wykonują przede wszystkim mięśnie wdechowe; wydech jest prawie zawsze bierny. Jednocześnie w przypadku np. ostrego skurczu oskrzeli czy obrzęku błony śluzowej dróg oddechowych, uaktywnia się także wydech, co znacznie zwiększa ogólną pracę wentylacji zewnętrznej.

Podczas wdechu praca oddychania polega głównie na pokonaniu oporu sprężystego tkanki płucnej i oporu oporowego dróg oddechowych, przy czym około 50% wydatkowanej energii gromadzi się w elastycznych strukturach płuc. Podczas wydechu ta zmagazynowana energia potencjalna zostaje uwolniona, umożliwiając pokonanie oporu wydechowego dróg oddechowych.

Wzrost oporu przy wdechu lub wydechu kompensowany jest dodatkową pracą mięśni oddechowych. Praca oddechowa wzrasta wraz ze zmniejszeniem podatności płuc (patologia restrykcyjna), wzrostem oporu dróg oddechowych (patologia obturacyjna) i przyspieszeniem oddechu (z powodu wentylacji martwej przestrzeni).

Zwykle tylko 2-3% całkowitego tlenu zużywanego przez organizm jest wydawane na pracę mięśni oddechowych. Jest to tak zwany „koszt oddychania”. Podczas pracy fizycznej koszt oddychania może osiągnąć 10-15%. A przy patologii (szczególnie restrykcyjnej) ponad 30-40% całkowitego tlenu wchłoniętego przez organizm można przeznaczyć na pracę mięśni oddechowych. W ciężkiej rozlanej niewydolności oddechowej koszt oddychania wzrasta do 90%. W pewnym momencie cały dodatkowy tlen uzyskany poprzez zwiększenie wentylacji pokrywa odpowiedni wzrost pracy mięśni oddechowych. Dlatego też na pewnym etapie znaczne zwiększenie pracy oddechowej jest bezpośrednim wskazaniem do rozpoczęcia wentylacji mechanicznej, przy której koszt oddychania spada niemal do zera.

Praca oddechowa wymagana do pokonania oporu elastycznego (podatności płuc) wzrasta wraz ze wzrostem objętości oddechowej. Praca wymagana do pokonania oporu w drogach oddechowych wzrasta wraz ze wzrostem częstości oddechów. Pacjent stara się zmniejszyć pracę oddechową poprzez zmianę częstości oddechów i objętości oddechowej w zależności od panującej patologii. Dla każdej sytuacji istnieją optymalne częstości oddechów i objętości oddechowe, przy których praca oddechowa jest minimalna. Zatem u pacjentów z obniżoną podatnością, z punktu widzenia minimalizacji pracy oddechowej, wskazane jest częstsze i płytsze oddychanie (twarde płuca są trudne do wyprostowania). Z drugiej strony, gdy zwiększa się opór dróg oddechowych, optymalne jest głębokie i powolne oddychanie. Jest to zrozumiałe: wzrost objętości oddechowej pozwala „rozciągnąć”, rozszerzyć oskrzela i zmniejszyć ich opór dla przepływu gazów; w tym samym celu pacjenci z patologią obturacyjną ściskają usta podczas wydechu, tworząc własny „PEEP”. Powolne i rzadkie oddychanie sprzyja wydłużeniu wydechu, co jest ważne dla pełniejszego usunięcia wydychanej mieszaniny gazów w warunkach zwiększonego oporu wydechowego dróg oddechowych.

Regulacja oddychania

Proces oddychania jest regulowany przez centralny i obwodowy układ nerwowy. W siateczkowej formacji mózgu znajduje się ośrodek oddechowy, składający się z ośrodków wdechu, wydechu i pneumotaksji.

Centralne chemoreceptory znajdują się w rdzeniu przedłużonym i są wzbudzane, gdy wzrasta stężenie H+ i PCO 2 w płynie mózgowo-rdzeniowym. Zwykle pH tego ostatniego wynosi 7,32, PCO 2 wynosi 50 mmHg, a zawartość HCO 3 wynosi 24,5 mmol/l. Nawet niewielki spadek pH i wzrost PCO 2 zwiększają wentylację. Receptory te reagują na hiperkapnię i kwasicę wolniej niż receptory obwodowe, ponieważ pomiar wartości CO 2, H + i HCO 3 wymaga dodatkowego czasu z powodu pokonania bariery krew-mózg. Skurcze mięśni oddechowych są kontrolowane przez centralny mechanizm oddechowy, składający się z grupy komórek w rdzeniu przedłużonym, moście i ośrodkach pneumotaktycznych. Tonizują ośrodek oddechowy i na podstawie impulsów z mechanoreceptorów określają próg pobudzenia, przy którym zatrzymuje się wdech. Komórki pneumotaktyczne również przełączają wdech na wydech.

Chemoreceptory obwodowe, zlokalizowane na wewnętrznych błonach zatoki szyjnej, łuku aorty i lewego przedsionka, kontrolują parametry humoralne (PO 2, PCO 2 we krwi tętniczej i płynie mózgowo-rdzeniowym) oraz natychmiast reagują na zmiany w środowisku wewnętrznym organizmu, zmieniając tryb spontanicznego oddychania, a co za tym idzie, korygowanie pH, PO 2 i PCO 2 we krwi tętniczej i płynie mózgowo-rdzeniowym. Impulsy z chemoreceptorów regulują ilość wentylacji niezbędną do utrzymania określonego poziomu metabolicznego. Przy optymalizacji trybu wentylacji, tj. Mechanoreceptory biorą także udział w ustalaniu częstotliwości i głębokości oddychania, czasu trwania wdechu i wydechu oraz siły skurczu mięśni oddechowych przy danym poziomie wentylacji. Wentylacja płuc zależy od poziomu metabolizmu, wpływu produktów przemiany materii i O2 na chemoreceptory, które przekształcają je w impulsy doprowadzające struktur nerwowych ośrodkowego mechanizmu oddechowego. Główną funkcją chemoreceptorów tętniczych jest natychmiastowa korekta oddychania w odpowiedzi na zmiany w składzie gazów krwi.

Mechanoreceptory obwodowe, zlokalizowane w ścianach pęcherzyków płucnych, mięśniach międzyżebrowych i przeponie, reagują na rozciąganie struktur, w których się znajdują, na informacje o zjawiskach mechanicznych. Główną rolę odgrywają mechanoreceptory płuc. Wdychane powietrze przepływa przez VP do pęcherzyków płucnych i bierze udział w wymianie gazowej na poziomie błony pęcherzykowo-kapilarnej. Gdy ściany pęcherzyków płucnych rozciągają się podczas wdechu, mechanoreceptory są pobudzane i wysyłają sygnał doprowadzający do ośrodka oddechowego, co hamuje wdech (odruch Heringa-Breuera).

Podczas normalnego oddychania mechanoreceptory międzyżebrowo-przeponowe nie są wzbudzane i mają wartość pomocniczą.

Układ regulacyjny kończy się neuronami, które integrują impulsy docierające do nich z chemoreceptorów i wysyłają impulsy wzbudzenia do neuronów ruchowych układu oddechowego. Komórki opuszkowego ośrodka oddechowego wysyłają do mięśni oddechowych zarówno impulsy pobudzające, jak i hamujące. Skoordynowane pobudzenie neuronów ruchowych układu oddechowego prowadzi do synchronicznego skurczu mięśni oddechowych.

Ruchy oddechowe powodujące przepływ powietrza powstają w wyniku skoordynowanej pracy wszystkich mięśni oddechowych. Komórki nerwowe ruchowe

Neurony mięśni oddechowych znajdują się w przednich rogach istoty szarej rdzenia kręgowego (odcinek szyjny i piersiowy).

U człowieka kora mózgowa bierze także udział w regulacji oddychania w granicach, na jakie pozwala chemoreceptorowa regulacja oddychania. Na przykład, świadome wstrzymywanie oddechu jest ograniczone czasem, w którym PaO2 w płynie mózgowo-rdzeniowym wzrasta do poziomu pobudzającego receptory tętnicze i rdzeniowe.

Biomechanika oddychania

Wentylacja płuc następuje w wyniku okresowych zmian w pracy mięśni oddechowych, objętości klatki piersiowej i płuc. Głównymi mięśniami wdechowymi są przepona i zewnętrzne mięśnie międzyżebrowe. Podczas ich skurczu kopuła przepony ulega spłaszczeniu, a żebra unoszą się ku górze, w wyniku czego zwiększa się objętość klatki piersiowej i wzrasta ujemne ciśnienie wewnątrzopłucnowe (Ppl). Przed rozpoczęciem wdechu (pod koniec wydechu) Ppl wynosi około minus 3-5 cm słupa wody. Ciśnienie pęcherzykowe (Palv) przyjmuje się jako 0 (tj. równe ciśnieniu atmosferycznemu), odzwierciedla ono również ciśnienie w drogach oddechowych i koreluje z ciśnieniem wewnątrz klatki piersiowej.

Gradient pomiędzy ciśnieniem pęcherzykowym i śródopłucnowym nazywany jest ciśnieniem przezpłucnym (Ptp). Pod koniec wydechu jest to 3-5 cm słupa wody. Podczas wdechu spontanicznego wzrost ujemnego Ppl (do minus 6-10 cm słupa wody) powoduje spadek ciśnienia w pęcherzykach płucnych i drogach oddechowych poniżej ciśnienia atmosferycznego. W pęcherzykach ciśnienie spada do minus 3-5 cm słupa wody. Na skutek różnicy ciśnień powietrze dostaje się (zasysa) ze środowiska zewnętrznego do płuc. Klatka piersiowa i przepona działają jak pompa tłokowa, wciągając powietrze do płuc. To „zasysające” działanie klatki piersiowej jest ważne nie tylko dla wentylacji, ale także dla krążenia krwi. Podczas wdechu spontanicznego następuje dodatkowe „zasysanie” krwi do serca (utrzymanie obciążenia wstępnego) i aktywacja przepływu krwi płucnej z prawej komory przez układ tętnic płucnych. Pod koniec wdechu, gdy przepływ gazu ustanie, ciśnienie pęcherzykowe powraca do zera, ale ciśnienie wewnątrzopłucnowe pozostaje obniżone do minus 6-10 cm słupa wody.

Wydech jest zwykle procesem pasywnym. Po rozluźnieniu mięśni oddechowych siły sprężystego ciągu klatki piersiowej i płuc powodują usunięcie (wyciśnięcie) gazu z płuc i przywrócenie pierwotnej objętości płuc. Jeśli drożność drzewa tchawiczo-oskrzelowego jest upośledzona (wydzielina zapalna, obrzęk błony śluzowej, skurcz oskrzeli), proces wydechu jest utrudniony, a mięśnie wydechowe (wewnętrzne mięśnie międzyżebrowe, mięśnie piersiowe, mięśnie brzucha itp.) również zaczynają brać udział w akcie oddychania. Kiedy mięśnie wydechowe są wyczerpane, proces wydechu staje się jeszcze trudniejszy, wydychana mieszanina zostaje zatrzymana, a płuca ulegają dynamicznemu przepompowaniu.

Nieoddechowe funkcje płuc

Funkcje płuc nie ograniczają się do dyfuzji gazów. Zawierają 50% wszystkich komórek śródbłonka w organizmie, które wyścielają powierzchnię naczyń włosowatych błony i biorą udział w metabolizmie i inaktywacji substancji biologicznie czynnych przechodzących przez płuca.

1. Płuca kontrolują ogólną hemodynamikę poprzez zmianę wypełnienia własnego łożyska naczyniowego oraz oddziaływanie na substancje biologicznie czynne regulujące napięcie naczyniowe (serotonina, histamina, bradykinina, katecholaminy), przekształcając angiotensynę I w angiotensynę II oraz uczestnicząc w metabolizmie prostaglandyn.

2. Płuca regulują krzepnięcie krwi poprzez wydzielanie prostacykliny, inhibitora agregacji płytek krwi i usuwanie z krwiobiegu tromboplastyny, fibryny i produktów jej rozkładu. W rezultacie krew wypływająca z płuc ma wyższą aktywność fibrynolityczną.

3. Płuca biorą udział w metabolizmie białek, węglowodanów i tłuszczów, syntetyzując fosfolipidy (fosfatydylocholina i fosfatydyloglicerol - główne składniki środka powierzchniowo czynnego).

4. Płuca wytwarzają i eliminują ciepło, utrzymując równowagę energetyczną organizmu.

5. Płuca oczyszczają krew z zanieczyszczeń mechanicznych. Agregaty komórkowe, mikroskrzepliny, bakterie, pęcherzyki powietrza i kropelki tłuszczu są zatrzymywane w płucach i ulegają zniszczeniu i metabolizmowi.

Rodzaje wentylacji i rodzaje zaburzeń wentylacji

Opracowano fizjologicznie przejrzystą klasyfikację rodzajów wentylacji na podstawie ciśnień parcjalnych gazów w pęcherzykach płucnych. Zgodnie z tą klasyfikacją wyróżnia się następujące rodzaje wentylacji:

1.Normowentylacja – wentylacja normalna, podczas której ciśnienie parcjalne CO2 w pęcherzykach płucnych utrzymuje się na poziomie około 40 mmHg.

2. Hiperwentylacja – wzmożona wentylacja przekraczająca potrzeby metaboliczne organizmu (PaCO2<40 мм.рт.ст.).

3. Hipowentylacja – wentylacja zmniejszona w stosunku do potrzeb metabolicznych organizmu (PaCO2>40 mmHg).

4. Zwiększona wentylacja - każde zwiększenie wentylacji pęcherzykowej w stosunku do poziomu spoczynkowego, niezależnie od ciśnienia parcjalnego gazów w pęcherzykach płucnych (np. podczas pracy mięśni).

5.Eupnea - normalna wentylacja w spoczynku, której towarzyszy subiektywne poczucie komfortu.

6. Hiperpnea - zwiększenie głębokości oddechu, niezależnie od tego, czy częstotliwość ruchów oddechowych jest zwiększona, czy nie.

7.Tachypnea – zwiększenie częstości oddechów.

8.Bradypnea – zmniejszona częstość oddechów.

9. Bezdech - ustanie oddychania, spowodowane głównie brakiem fizjologicznej stymulacji ośrodka oddechowego (spadek ciśnienia CO2 we krwi tętniczej).

10.Duszność (duszność) to nieprzyjemne, subiektywne uczucie braku oddychania lub trudności w oddychaniu.

11. Orthopnea – ciężka duszność związana z zastojem krwi w naczyniach włosowatych płuc na skutek niewydolności lewego serca. W pozycji poziomej stan ten ulega pogorszeniu i dlatego takim pacjentom trudno jest kłamać.

12. Asfiksja – ustanie lub depresja oddechu, związana głównie z paraliżem ośrodków oddechowych lub zamknięciem dróg oddechowych. Wymiana gazowa jest znacznie upośledzona (obserwuje się niedotlenienie i hiperkapnię).

Dla celów diagnostycznych wskazane jest rozróżnienie dwóch rodzajów zaburzeń wentylacji – restrykcyjnej i obturacyjnej.

Do restrykcyjnego typu zaburzeń wentylacji zalicza się wszystkie stany patologiczne, w których zmniejszony jest ruch oddechowy i zdolność płuc do rozszerzania się, tj. ich rozciągliwość maleje. Takie zaburzenia obserwuje się na przykład przy zmianach w miąższu płuc (zapalenie płuc, obrzęk płuc, zwłóknienie płuc) lub zrostach opłucnej.

Zaburzenia wentylacji typu obturacyjnego spowodowane są zwężeniem dróg oddechowych, tj. zwiększając ich opór aerodynamiczny. Podobne stany występują np. przy gromadzeniu się śluzu w drogach oddechowych, obrzęku ich błony śluzowej czy skurczu mięśni oskrzeli (alergiczny skurcz oskrzeli, astma oskrzelowa, astmatyczne zapalenie oskrzeli itp.). U takich pacjentów zwiększa się opór podczas wdechu i wydechu, a co za tym idzie, z biegiem czasu zwiększa się przewiewność płuc i ich FRC. Stan patologiczny charakteryzujący się nadmiernym zmniejszeniem liczby włókien elastycznych (zanik przegród pęcherzykowych, ujednolicenie sieci naczyń włosowatych) nazywany jest rozedmą płuc.

Objętość i pojemność płuc

W procesie wentylacji płuc skład gazowy powietrza pęcherzykowego ulega ciągłej aktualizacji. Stopień wentylacji płuc zależy od głębokości oddechu lub objętości oddechowej i częstotliwości ruchów oddechowych. Podczas ruchów oddechowych płuca człowieka napełniają się wdychanym powietrzem, którego objętość stanowi część całkowitej objętości płuc. Aby ilościowo opisać wentylację płuc, całkowitą pojemność płuc podzielono na kilka składników lub objętości. W tym przypadku pojemność płuc jest sumą dwóch lub więcej objętości.

Objętość płuc dzieli się na statyczną i dynamiczną. Statyczne objętości płuc mierzone są podczas pełnych ruchów oddechowych, bez ograniczania ich prędkości. Pomiar dynamicznych objętości płuc odbywa się podczas ruchów oddechowych z określonym terminem ich realizacji.

Objętość płuc. Objętość powietrza w płucach i drogach oddechowych zależy od następujących wskaźników: 1) indywidualnych cech antropometrycznych człowieka i układu oddechowego; 2) właściwości tkanki płucnej; 3) napięcie powierzchniowe pęcherzyków płucnych; 4) siła wytwarzana przez mięśnie oddechowe.

Objętość oddechowa (VT) to objętość powietrza, którą człowiek wdycha i wydycha podczas spokojnego oddychania. U osoby dorosłej DO wynosi około 500 ml. Wartość DO zależy od warunków pomiaru (odpoczynek, obciążenie, pozycja ciała). DO oblicza się jako średnią wartość po zmierzeniu około sześciu cichych ruchów oddechowych.

Rezerwowa objętość wdechowa (IRV) to maksymalna objętość powietrza, jaką pacjent może wdychać po spokojnym wdechu. Rozmiar ROVD wynosi 1,5-1,8 litra.

Objętość zapasowa wydechowa (ERV) to maksymalna objętość powietrza, którą osoba może dodatkowo wydychać z poziomu cichego wydechu. Wartość ROvyd jest niższa w pozycji poziomej niż w pozycji pionowej i zmniejsza się wraz z otyłością. Jest to średnio 1,0-1,4 litra.

Objętość resztkowa (VR) to objętość powietrza pozostająca w płucach po maksymalnym wydechu. Pozostała objętość wynosi 1,0-1,5 litra.

Pojemność płuc. Pojemność życiowa płuc (VC) obejmuje objętość oddechową, rezerwową objętość wdechową i rezerwową objętość wydechową. U mężczyzn w średnim wieku pojemność życiowa waha się od 3,5 do 5,0 litrów i więcej. W przypadku kobiet typowe są niższe wartości (3,0-4,0 l). W zależności od metodyki pomiaru pojemności życiowej rozróżnia się pojemność życiową wdechową, gdy po pełnym wydechu wykonywany jest maksymalnie głęboki wdech, oraz pojemność życiową wydechową, gdy po pełnym wdechu następuje maksymalny wydech.

Pojemność wdechowa (EIC) jest równa sumie objętości oddechowej i rezerwowej objętości wdechowej. U ludzi EUD wynosi średnio 2,0-2,3 litra.

Funkcjonalna pojemność resztkowa (FRC) to objętość powietrza w płucach po spokojnym wydechu. FRC jest sumą rezerwowej objętości wydechowej i objętości zalegającej. Na wartość FRC istotny wpływ ma poziom aktywności fizycznej człowieka oraz pozycja ciała: FRC jest mniejsze w poziomej pozycji ciała niż w pozycji siedzącej czy stojącej. FRC zmniejsza się w przypadku otyłości ze względu na zmniejszenie ogólnej podatności klatki piersiowej.

Całkowita pojemność płuc (TLC) to objętość powietrza w płucach pod koniec pełnego wdechu. TEL oblicza się na dwa sposoby: TEL - OO + VC lub TEL - FRC + Evd.

Statyczne objętości płuc mogą się zmniejszać w stanach patologicznych, co prowadzi do ograniczonej ekspansji płuc. Należą do nich choroby nerwowo-mięśniowe, choroby klatki piersiowej, brzucha, zmiany opłucnej zwiększające sztywność tkanki płucnej oraz choroby powodujące zmniejszenie liczby funkcjonujących pęcherzyków płucnych (niedodma, resekcja, zmiany bliznowate w płucach).

Aby ocenić jakość pracy płuc, bada objętości oddechowe (za pomocą specjalnych urządzeń - spirometrów).

Objętość oddechowa (TV) to ilość powietrza, którą osoba wdycha i wydycha podczas spokojnego oddychania w jednym cyklu. Normalny = 400-500 ml.

Minutowa objętość oddechowa (MRV) to objętość powietrza przechodząca przez płuca w ciągu 1 minuty (MRV = DO x RR). Normalny = 8-9 litrów na minutę; około 500 l na godzinę; 12000-13000 litrów dziennie. Wraz ze wzrostem aktywności fizycznej MOD wzrasta.

Nie całe wdychane powietrze bierze udział w wentylacji pęcherzykowej (wymianie gazowej), ponieważ część z nich nie dociera do gron i pozostaje w drogach oddechowych, gdzie nie ma możliwości dyfuzji. Objętość takich dróg oddechowych nazywana jest „martwą przestrzenią oddechową”. Normalnie dla osoby dorosłej = 140-150 ml, tj. 1/3 DO.

Rezerwowa objętość wdechowa (IRV) to ilość powietrza, którą człowiek może wdychać podczas najsilniejszego maksymalnego wdechu po spokojnym wdechu, tj. nad DO. Normalny = 1500-3000 ml.

Objętość zapasowa wydechowa (ERV) to ilość powietrza, którą osoba może dodatkowo wydychać po cichym wydechu. Normalny = 700-1000 ml.

Pojemność życiowa płuc (VC) to ilość powietrza, którą człowiek może maksymalnie wydychać po najgłębszym wdechu (VC=DO+ROVd+ROVd = 3500-4500 ml).

Resztkowa objętość płuc (RLV) to ilość powietrza pozostająca w płucach po maksymalnym wydechu. Normalny = 100-1500 ml.

Całkowita pojemność płuc (TLC) to maksymalna ilość powietrza, która może pomieścić się w płucach. TEL=VEL+TOL = 4500-6000 ml.

DYFUZJA GAZÓW

Skład wdychanego powietrza: tlen – 21%, dwutlenek węgla – 0,03%.

Skład wydychanego powietrza: tlen – 17%, dwutlenek węgla – 4%.

Skład powietrza zawartego w pęcherzykach płucnych: tlen – 14%, dwutlenek węgla – 5,6%.

Podczas wydechu powietrze pęcherzykowe miesza się z powietrzem w drogach oddechowych (w „martwej przestrzeni”), co powoduje wskazaną różnicę w składzie powietrza.

Przejście gazów przez barierę powietrzno-hematyczną wynika z różnicy stężeń po obu stronach membrany.

Ciśnienie cząstkowe to ta część ciśnienia, która spada na dany gaz. Przy ciśnieniu atmosferycznym 760 mm Hg ciśnienie cząstkowe tlenu wynosi 160 mm Hg. (tj. 21% z 760), w powietrzu pęcherzykowym ciśnienie cząstkowe tlenu wynosi 100 mm Hg, a dwutlenku węgla 40 mm Hg.

Napięcie gazu to ciśnienie cząstkowe cieczy. Prężność tlenu we krwi żylnej wynosi 40 mm Hg. Ze względu na gradient ciśnienia pomiędzy powietrzem pęcherzykowym a krwią - 60 mm Hg. (100 mm Hg i 40 mm Hg) tlen przenika do krwi, gdzie wiąże się z hemoglobiną, przekształcając ją w oksyhemoglobinę. Krew zawierająca dużą ilość oksyhemoglobiny nazywana jest tętniczą. 100 ml krwi tętniczej zawiera 20 ml tlenu, 100 ml krwi żylnej zawiera 13-15 ml tlenu. Ponadto, wzdłuż gradientu ciśnienia, dwutlenek węgla przedostaje się do krwi (ponieważ jest zawarty w dużych ilościach w tkankach) i powstaje karbhemoglobina. Ponadto dwutlenek węgla reaguje z wodą, tworząc kwas węglowy (katalizatorem reakcji jest enzym anhydraza węglanowa, występujący w czerwonych krwinkach), który rozkłada się na proton wodoru i jon wodorowęglanowy. Ciśnienie CO 2 we krwi żylnej wynosi 46 mm Hg; w powietrzu pęcherzykowym – 40 mm Hg. (gradient ciśnienia = 6 mmHg). Dyfuzja CO 2 następuje z krwi do środowiska zewnętrznego.

Równy iloczynowi objętości powietrza wchodzącego do płuc podczas 1 oddechu i częstotliwości oddechowej. Dorosły ma w spoczynku 5-9 litrów.

Wielki słownik encyklopedyczny. 2000 .

Zobacz, co oznacza „MINUTOWA OBJĘTOŚĆ ODDYCHANIA” w innych słownikach:

minutowa objętość oddechowa- Objętość powietrza przechodząca przez płuca w ciągu jednej minuty. [GOST R 12.4.233 2007] Tematyka środków ochrony indywidualnej EN objętość minutowa ... Przewodnik tłumacza technicznego

minutowa objętość oddechowa- Objętość oddechowa w ciągu 25 minut: Objętość powietrza przechodząca przez płuca w ciągu jednej minuty. Źródło: GOST R 12.4.233 2007: System standardów bezpieczeństwa pracy. Indywidualne oznacza…

minutowa objętość oddechowa

- (MOD; syn. minutowa objętość wentylacji płucnej) wskaźnik stanu oddychania zewnętrznego: objętość powietrza wdychanego (lub wydychanego) w ciągu 1 minuty; wyrażone w l/min... Duży słownik medyczny

wentylacja płucna (minutowa objętość oddechowa)- 3,8 Wentylacja płucna (minutowa objętość oddechowa): Objętość powietrza przechodząca przez płuca osoby (sztuczne płuca) podczas oddychania w ciągu 1 minuty. Źródło: GOST R 52639 2006: Nurkowy aparat oddechowy z otwartym obwodem oddechowym. Są pospolite… … Słownik-podręcznik terminów dokumentacji normatywnej i technicznej

Zobacz minutową objętość oddechową... Duży słownik medyczny

- (wentylacja płucna), ilość powietrza przechodzącego przez płuca w ciągu 1 minuty. Równy iloczynowi objętości powietrza wchodzącego do płuc na 1 oddech i częstotliwości oddychania. Dorosły ma w spoczynku 5 9 litrów. * * * MINUTOWA OBJĘTOŚĆ ODDYCHANIA MINUTOWA OBJĘTOŚĆ ODDYCHANIA… … słownik encyklopedyczny

minutowa objętość oddechowa- rus minutowa objętość (m) oddechu, minutowa objętość oddechowa (m) eng oddechowa objętość minutowa, objętość minutowa, wentylacyjna objętość minutowa fra objętość (m) minuta, wentylacja (f) / minuta deu Atemminutenvolumen (n), Minutenvolumen (n) wentylacja spa… … Bezpieczeństwo i higiena pracy. Tłumaczenie na język angielski, francuski, niemiecki, hiszpański

GOST R 52639-2006: Nurkowy aparat oddechowy z otwartym obwodem oddechowym. Ogólne warunki techniczne- Terminologia GOST R 52639 2006: Aparat oddechowy do nurkowania z otwartym wzorcem oddychania. Dokument oryginalny: Ogólne warunki techniczne: 3.1 Zawór zapasowego zasilania: Zawór przeznaczony do włączania zapasowego zasilania oddechowego dla nurka... ... Słownik-podręcznik terminów dokumentacji normatywnej i technicznej

GOST R 12.4.233-2007: System standardów bezpieczeństwa pracy. Indywidualna ochrona dróg oddechowych. Warunki i definicje- Terminologia GOST R 12.4.233 2007: System standardów bezpieczeństwa pracy. Indywidualna ochrona dróg oddechowych. Terminy i definicje w dokumencie oryginalnym: 81 „martwa” przestrzeń: Słabo wentylowana przestrzeń w przedniej części RPE,... ... Słownik-podręcznik terminów dokumentacji normatywnej i technicznej

Cały złożony proces można podzielić na trzy główne etapy: oddychanie zewnętrzne; i oddychanie wewnętrzne (tkankowe).

Oddychanie zewnętrzne- wymiana gazowa między ciałem a otaczającym powietrzem atmosferycznym. Oddychanie zewnętrzne polega na wymianie gazów pomiędzy powietrzem atmosferycznym i pęcherzykowym, a także naczyniami włosowatymi płucnymi i powietrzem pęcherzykowym.

Oddychanie to następuje w wyniku okresowych zmian objętości jamy klatki piersiowej. Zwiększenie jego objętości zapewnia wdech (wdech), zmniejszenie zapewnia wydech (wydech). Fazy ​​​​wdechu i następujący po nim wydech. Podczas wdechu powietrze atmosferyczne dostaje się do płuc drogami oddechowymi, a podczas wydechu część powietrza je opuszcza.

Warunki niezbędne do oddychania zewnętrznego:

• ucisk w klatce piersiowej;
• swobodna komunikacja płuc z otaczającym środowiskiem zewnętrznym;
• elastyczność tkanki płucnej.

Dorosły człowiek wykonuje 15–20 oddechów na minutę. Oddychanie osób wytrenowanych fizycznie jest rzadsze (do 8-12 oddechów na minutę) i głębsze.

Najczęstsze metody badania oddychania zewnętrznego

Metody oceny funkcji oddechowej płuc:

• Pneumografia
• Spirometria
• Spirografia
• Pneumotachometria
• Radiografia
• Tomografia komputerowa rentgenowska
• USG
• Rezonans magnetyczny
• Bronchografia
• Bronchoskopia
• Metody radionuklidowe
• Metoda rozcieńczania gazu

Spirometria- metoda pomiaru objętości wydychanego powietrza za pomocą spirometru. Stosowane są różnego rodzaju spirometry z czujnikiem turbimetrycznym, a także wodne, w których wydychane powietrze zbierane jest pod dzwonem spirometrycznym umieszczonym w wodzie. Objętość wydychanego powietrza określa się poprzez wzniesienie dzwonka. W ostatnim czasie powszechnie stosowane są czujniki czułe na zmiany objętościowej prędkości przepływu powietrza, podłączone do systemu komputerowego. W szczególności na tej zasadzie działa system komputerowy typu „Spirometr MAS-1” produkowany na Białorusi itp. Takie systemy umożliwiają wykonywanie nie tylko spirometrii, ale także spirografii, a także pneumotachografii.

Spirografia - metoda ciągłego rejestrowania objętości wdychanego i wydychanego powietrza. Powstała krzywa graficzna nazywana jest spirofamą. Za pomocą spirogramu można określić pojemność życiową płuc i objętości oddechowe, częstość oddechów i dobrowolną maksymalną wentylację płuc.

Pneumotachografia - metoda ciągłej rejestracji objętościowego natężenia przepływu powietrza wdychanego i wydychanego.

Istnieje wiele innych metod badania układu oddechowego. Należą do nich pletyzmografia klatki piersiowej, osłuchiwanie dźwięków powstających podczas przepływu powietrza przez drogi oddechowe i płuca, fluoroskopia i radiografia, oznaczanie zawartości tlenu i dwutlenku węgla w wydychanym powietrzu itp. Niektóre z tych metod omówiono poniżej.

Wskaźniki objętości oddychania zewnętrznego

Zależność objętości i pojemności płuc przedstawiono na ryc. 1.

Podczas badania oddychania zewnętrznego stosuje się następujące wskaźniki i ich skróty.

Całkowita pojemność płuc (TLC)- objętość powietrza w płucach po najgłębszym możliwym wdechu (4-9 l).

Ryż. 1. Średnie wartości objętości i pojemności płuc

Pojemność życiowa płuc

Pojemność życiowa płuc (VC)- objętość powietrza, którą człowiek może wydychać przy najgłębszym, najwolniejszym wydechu wykonanym po maksymalnym wdechu.

Pojemność życiowa płuc człowieka wynosi 3-6 litrów. Ostatnio, w związku z wprowadzeniem technologii pneumotachograficznej, tzw wymuszona pojemność życiowa(FVC). Przy określaniu FVC osoba badana musi po jak najgłębszym wdechu wykonać jak najgłębszy, wymuszony wydech. W takim przypadku wydech należy wykonywać z wysiłkiem mającym na celu osiągnięcie maksymalnej prędkości objętościowej przepływu wydychanego powietrza przez cały wydech. Analiza komputerowa takiego wymuszonego wydechu pozwala obliczyć dziesiątki wskaźników oddychania zewnętrznego.

Nazywa się indywidualną normalną wartość pojemności życiowej właściwa pojemność płuc(JEL). Oblicza się ją w litrach za pomocą wzorów i tabel opartych na wzroście, masie ciała, wieku i płci. W przypadku kobiet w wieku 18–25 lat obliczeń można dokonać za pomocą wzoru

JEL = 3,8*P + 0,029*B - 3,190; dla mężczyzn w tym samym wieku

Objętość zalegająca

JEL = 5,8*P + 0,085*B - 6,908, gdzie P to wzrost; B – wiek (lata).

Wartość zmierzonego VC uważa się za obniżoną, jeśli spadek ten przekracza 20% poziomu VC.

Jeżeli na określenie wskaźnika oddychania zewnętrznego stosuje się nazwę „pojemność”, oznacza to, że w skład takiej pojemności wchodzą mniejsze jednostki zwane objętościami. Na przykład TLC składa się z czterech tomów, pojemność życiowa - z trzech tomów.

Objętość oddechowa (TO)- jest to objętość powietrza wchodzącego i wychodzącego z płuc w jednym cyklu oddechowym. Wskaźnik ten nazywany jest również głębokością oddechu. W spoczynku u osoby dorosłej DO wynosi 300–800 ml (15–20% wartości VC); miesięczne dziecko - 30 ml; roczny - 70 ml; dziesięć lat - 230 ml. Jeżeli głębokość oddechu jest większa niż normalnie, wówczas takie oddychanie nazywa się hiperwentylacja- nadmierne, głębokie oddychanie, ale jeśli DO jest mniejsze niż normalne, wówczas wzywa się oddychanie oligopnea- niewystarczający, płytki oddech. Przy normalnej głębokości i częstotliwości oddychania nazywa się to eupnea- normalne, wystarczające oddychanie. Normalna częstość oddechów spoczynkowych u dorosłych wynosi 8–20 oddechów na minutę; miesięczne dziecko - około 50 lat; roczny - 35; dziesięć lat - 20 cykli na minutę.

Rezerwowa objętość wdechowa (wskaźnik IR)- objętość powietrza, którą człowiek może wdychać najgłębszym możliwym oddechem, wziętym po spokojnym oddechu. Normalna wartość PO wynosi 50-60% wartości VC (2-3 l).

Rezerwowa objętość wydechowa (ER ext)- objętość powietrza, którą dana osoba może wydychać przy najgłębszym wydechu wykonanym po spokojnym wydechu. Zwykle wartość RO wynosi 20-35% pojemności życiowej (1-1,5 l).

Resztkowa objętość płuc (RLV)- powietrze pozostające w drogach oddechowych i płucach po maksymalnie głębokim wydechu. Jego wartość wynosi 1-1,5 l (20-30% TEL). W starszym wieku wartość TRL wzrasta w wyniku zmniejszenia sprężystości płuc, drożności oskrzeli, zmniejszenia siły mięśni oddechowych i ruchomości klatki piersiowej. W wieku 60 lat jest to już około 45% TEL.

Funkcjonalna pojemność resztkowa (FRC)- powietrze pozostające w płucach po spokojnym wydechu. Na pojemność tę składa się zalegająca objętość płuc (RVV) i rezerwowa objętość wydechowa (ERV).

Nie całe powietrze atmosferyczne dostające się podczas inhalacji do układu oddechowego bierze udział w wymianie gazowej, lecz tylko to, które dociera do pęcherzyków płucnych, które w otaczających je naczyniach włosowatych mają wystarczający przepływ krwi. W związku z tym istnieje coś, co nazywa się martwa przestrzeń.

Anatomiczna przestrzeń martwa (AMP)- jest to objętość powietrza znajdująca się w drogach oddechowych do poziomu oskrzelików oddechowych (oskrzeliki te posiadają już pęcherzyki płucne i możliwa jest wymiana gazowa). Rozmiar AMP wynosi 140-260 ml i zależy od cech konstytucji ludzkiej (przy rozwiązywaniu problemów, w których konieczne jest uwzględnienie AMP, ale jego wartość nie jest wskazana, objętość AMP przyjmuje się równą do 150 ml).

Fizjologiczna martwa przestrzeń (PDS)- objętość powietrza wchodzącego do dróg oddechowych i płuc i nie biorącego udziału w wymianie gazowej. FMP jest większy niż anatomiczna przestrzeń martwa, ponieważ obejmuje ją jako integralną część. Oprócz powietrza w drogach oddechowych, FMP zawiera powietrze, które przedostaje się do pęcherzyków płucnych, ale nie wymienia gazów z krwią ze względu na brak lub zmniejszenie przepływu krwi w tych pęcherzykach (powietrze to jest czasami nazywane martwa przestrzeń pęcherzykowa). Zwykle wartość funkcjonalnej przestrzeni martwej wynosi 20-35% objętości oddechowej. Wzrost tej wartości powyżej 35% może wskazywać na obecność niektórych chorób.

Tabela 1. Wskaźniki wentylacji płuc

W praktyce medycznej istotne jest uwzględnienie czynnika przestrzeni martwej przy projektowaniu aparatów oddechowych (loty na dużych wysokościach, nurkowanie, maski gazowe) oraz przeprowadzaniu szeregu działań diagnostycznych i resuscytacyjnych. Podczas oddychania przez rurki, maski, węże do układu oddechowego człowieka przyłączana jest dodatkowa przestrzeń martwa i pomimo zwiększania się głębokości oddychania wentylacja pęcherzyków płucnych powietrzem atmosferycznym może okazać się niewystarczająca.

Minutowa objętość oddechowa

Minutowa objętość oddechowa (MRV)- objętość powietrza przelatującego przez płuca i drogi oddechowe w ciągu 1 minuty. Aby określić MOR, wystarczy znać głębokość, czyli objętość oddechową (TV) i częstotliwość oddechową (RR):

MOD = DO * BH.

Podczas koszenia MOD wynosi 4-6 l/min. Wskaźnik ten często nazywany jest także wentylacją płucną (w odróżnieniu od wentylacji pęcherzykowej).

Wentylacja pęcherzykowa

Wentylacja pęcherzykowa (AVL)- objętość powietrza atmosferycznego przechodzącego przez pęcherzyki płucne w ciągu 1 minuty. Aby obliczyć wentylację pęcherzykową, należy znać wartość AMP. Jeśli nie zostanie to określone eksperymentalnie, do obliczeń przyjmuje się objętość AMP równą 150 ml. Aby obliczyć wentylację pęcherzykową, możesz skorzystać ze wzoru

AVL = (DO - AMP). BH.

Na przykład, jeśli głębokość oddechu wynosi 650 ml, a częstość oddechów 12, wówczas AVL wynosi 6000 ml (650-150). 12.

AB = (DO - WMD) * BH = DO alv * BH

• AB - wentylacja pęcherzykowa;
• DO alve - objętość oddechowa wentylacji pęcherzykowej;
• RR - częstość oddechów

Maksymalna wentylacja (MVL)- maksymalna objętość powietrza, jaką można wpuścić przez płuca człowieka w ciągu 1 minuty. MVL można określić na podstawie dobrowolnej hiperwentylacji w spoczynku (oddychanie tak głębokie, jak to możliwe i często ukośne jest dopuszczalne przez nie więcej niż 15 sekund). Za pomocą specjalnego sprzętu można określić MVL podczas wykonywania intensywnej pracy fizycznej. W zależności od budowy i wieku człowieka norma MVL mieści się w przedziale 40-170 l/min. U sportowców MVL może osiągnąć 200 l/min.

Wskaźniki przepływu oddychania zewnętrznego

Oprócz objętości i pojemności płuc, tzw wskaźniki przepływu oddychania zewnętrznego. Najprostszą metodą określenia jednego z nich, szczytowego natężenia przepływu wydechowego, jest przepływomierz szczytowy. Przepływomierze szczytowe to proste i dość niedrogie urządzenia do użytku domowego.

Szczytowe natężenie przepływu wydechowego(POS) – maksymalne objętościowe natężenie przepływu wydychanego powietrza osiągane podczas wymuszonego wydechu.

Za pomocą pneumotachometru można określić nie tylko szczytowe natężenie przepływu objętościowego wydechu, ale także wdechu.

W szpitalu medycznym coraz powszechniejsze stają się pneumotachografy z komputerowym przetwarzaniem otrzymanych informacji. Urządzenia tego typu umożliwiają, w oparciu o ciągłą rejestrację prędkości objętościowej przepływu powietrza powstającego podczas wydechu natężonej pojemności życiowej płuc, wyliczenie kilkudziesięciu wskaźników oddychania zewnętrznego. Najczęściej POS i maksymalne (chwilowe) objętościowe natężenie przepływu powietrza w momencie wydechu określa się jako 25, 50, 75% FVC. Nazywa się je odpowiednio wskaźnikami MOS 25, MOS 50, MOS 75. Popularna jest również definicja FVC 1 - objętość wymuszonego wydechu przez czas równy 1 e. Na podstawie tego wskaźnika wyliczany jest wskaźnik Tiffno (wskaźnik) – stosunek FVC 1 do FVC wyrażony w procentach. Rejestrowana jest również krzywa odzwierciedlająca zmianę prędkości objętościowej przepływu powietrza podczas wymuszonego wydechu (ryc. 2.4). W tym przypadku na osi pionowej wyświetlana jest prędkość objętościowa (l/s), a na osi poziomej wyświetlana jest wartość procentowa wydychanego FVC.

Na przedstawionym wykresie (rys. 2, górna krzywa) wierzchołek wskazuje wartość PVC, rzut momentu wydechu 25% FVC na krzywą charakteryzuje MVC 25, rzut 50% i 75% FVC odpowiada wartości MVC 50 i MVC 75. Znaczenie diagnostyczne mają nie tylko prędkości przepływu w poszczególnych punktach, ale także cały przebieg krzywej. Jego część odpowiadająca 0-25% FVC wydychanego powietrza odpowiada drożności dużych oskrzeli, tchawicy, a obszar od 50 do 85% FVC - drożności małych oskrzeli i oskrzelików. Odchylenie w zstępującym odcinku dolnej krzywej w obszarze wydechowym wynoszące 75–85% FVC wskazuje na zmniejszenie drożności małych oskrzeli i oskrzelików.

Ryż. 2. Wskaźniki oddychania strumieniowego. Zwróć uwagę na krzywe - objętość osoby zdrowej (górna), pacjenta z obturacyjną niedrożnością oskrzeli małych (dolna)

Oznaczenie wymienionych wskaźników objętości i przepływu służy do diagnozowania stanu zewnętrznego układu oddechowego. Aby scharakteryzować funkcję oddychania zewnętrznego w klinice, stosuje się cztery warianty wniosków: normalne, zaburzenia obturacyjne, zaburzenia restrykcyjne, zaburzenia mieszane (połączenie zaburzeń obturacyjnych i restrykcyjnych).

Dla większości wskaźników przepływu i objętości oddychania zewnętrznego odchylenia ich wartości od wartości właściwej (obliczonej) o więcej niż 20% uważa się za wykraczające poza normę.

Zaburzenia obturacyjne- są to przeszkody w drożności dróg oddechowych, prowadzące do wzrostu ich oporów aerodynamicznych. Takie zaburzenia mogą rozwinąć się w wyniku zwiększonego napięcia mięśni gładkich dolnych dróg oddechowych, z przerostem lub obrzękiem błon śluzowych (na przykład z ostrymi infekcjami wirusowymi dróg oddechowych), nagromadzeniem śluzu, ropną wydzieliną, w obecności guz lub ciało obce, rozregulowanie drożności górnych dróg oddechowych i inne przypadki.

Obecność zmian obturacyjnych w drogach oddechowych ocenia się na podstawie obniżenia POS, FVC 1, MOS 25, MOS 50, MOS 75, MOS 25-75, MOS 75-85, wartości wskaźnika testu Tiffno i MVL. Częstość testu Tiffno wynosi zwykle 70–85%; spadek do 60% jest uważany za oznakę umiarkowanego zaburzenia, a do 40% za ciężką chorobę związaną z niedrożnością oskrzeli. Ponadto w przypadku zaburzeń obturacyjnych zwiększają się takie wskaźniki, jak objętość zalegająca, funkcjonalna pojemność resztkowa i całkowita pojemność płuc.

Naruszenia restrykcyjne- jest to zmniejszenie ekspansji płuc podczas wdechu, zmniejszenie wydechów płuc. Zaburzenia te mogą rozwinąć się w wyniku zmniejszonej podatności płuc, uszkodzenia klatki piersiowej, obecności zrostów, gromadzenia się płynu, treści ropnej, krwi w jamie opłucnej, osłabienia mięśni oddechowych, upośledzonego przekazywania pobudzenia w synapsach nerwowo-mięśniowych i innych. powodów.

O obecności zmian restrykcyjnych w płucach świadczy zmniejszenie pojemności życiowej (co najmniej 20% wartości właściwej) i zmniejszenie MVL (wskaźnik niespecyficzny), a także zmniejszenie podatności płuc, a w niektórych przypadkach , wzrost wyniku w teście Tiffno (o ponad 85%). W przypadku zaburzeń restrykcyjnych zmniejsza się całkowita pojemność płuc, funkcjonalna pojemność resztkowa i objętość zalegająca.

Wniosek o mieszanych (obturacyjnych i restrykcyjnych) zaburzeniach zewnętrznego układu oddechowego nasuwa się przy jednoczesnym występowaniu zmian w powyższych wskaźnikach przepływu i objętości.

Objętość i pojemność płuc

Objętość oddechowa - jest to objętość powietrza, którą osoba wdycha i wydycha w spokojnym stanie; u osoby dorosłej jest to 500 ml.

Rezerwowa objętość wdechowa- jest to maksymalna objętość powietrza, którą dana osoba może wdychać po spokojnym oddechu; jego rozmiar wynosi 1,5-1,8 litra.

Rezerwowa objętość wydechowa - jest to maksymalna objętość powietrza, którą dana osoba może wydychać po cichym wydechu; ta objętość wynosi 1-1,5 litra.

Objętość zalegająca - jest to objętość powietrza pozostająca w płucach po maksymalnym wydechu; Pozostała objętość wynosi 1 -1,5 litra.

Ryż. 3. Zmiany objętości oddechowej, ciśnienia w opłucnej i pęcherzykach płucnych podczas wentylacji płuc

Pojemność życiowa płuc(VC) to maksymalna objętość powietrza, którą człowiek może wydychać po najgłębszym oddechu. Pojemność życiowa obejmuje rezerwę wdechową, oddechową i wydechową. Pojemność życiową płuc określa się za pomocą spirometru, a metodę jej określania nazywa się spirometrią. Pojemność życiowa u mężczyzn wynosi 4-5,5 l, a u kobiet - 3-4,5 l. Jest ono większe w pozycji stojącej niż w pozycji siedzącej czy leżącej. Trening fizyczny prowadzi do wzrostu pojemności życiowej (ryc. 4).

Ryż. 4. Spirogram objętości i pojemności płuc

Funkcjonalna pojemność resztkowa(FRC) to objętość powietrza w płucach po cichym wydechu. FRC jest sumą rezerwy wydechowej i objętości zalegającej i wynosi 2,5 litra.

Całkowita pojemność płuc(OEL) - objętość powietrza w płucach pod koniec pełnego wdechu. TLC obejmuje objętość zalegającą i pojemność życiową płuc.

Przestrzeń martwą tworzy powietrze znajdujące się w drogach oddechowych i nie biorące udziału w wymianie gazowej. Podczas wdechu ostatnie porcje powietrza atmosferycznego przedostają się do przestrzeni martwej i bez zmiany jej składu opuszczają ją podczas wydechu. Objętość przestrzeni martwej wynosi około 150 ml, czyli około 1/3 objętości oddechowej podczas spokojnego oddychania. Oznacza to, że z 500 ml wdychanego powietrza tylko 350 ml przedostaje się do pęcherzyków płucnych. Pod koniec spokojnego wydechu pęcherzyki płucne zawierają około 2500 ml powietrza (FRC), więc przy każdym spokojnym oddechu odnawiana jest tylko 1/7 powietrza pęcherzykowego.