Какъв е минутният обем на дишането в покой? Обем на дишане

текстови_полета

текстови_полета

стрелка_нагоре

Общ за всички живи клетки е процесът на разграждане на органични молекули чрез последователна поредица от ензимни реакции, водещи до освобождаване на енергия. Нарича се почти всеки процес, при който окислението на органични вещества води до освобождаване на химическа енергия дишане.Ако има нужда от кислород, тогава дишането се наричааеробика, и ако реакциите възникнат при липса на кислород - анаеробнидишане. За всички тъкани на гръбначни животни и хора основният източник на енергия са процесите на аеробно окисление, които протичат в митохондриите на клетките, адаптирани да преобразуват енергията на окисление в енергия на резервни високоенергийни съединения като АТФ. Последователността от реакции, чрез които клетките на човешкото тяло използват енергията на връзките на органичните молекули, се нарича вътрешна, тъканили клетъчендишане.

Дишането на висши животни и хора се разбира като набор от процеси, които осигуряват доставката на кислород във вътрешната среда на тялото и използването му за окисление органична материяи премахване на въглеродния диоксид от тялото.

Функцията на дишането при човека се осъществява от:

1) външно или белодробно дишане, което извършва обмен на газ между външната и вътрешната среда на тялото (между въздух и кръв);
2) кръвообращението, което осигурява транспортирането на газове към и от тъканите;
3) кръвта като специфична газотранспортна среда;
4) вътрешно или тъканно дишане, което осъществява директния процес на клетъчно окисление;
5) средства за неврохуморална регулация на дишането.

Резултатът от дейността на системата за външно дишане е обогатяването на кръвта с кислород и освобождаването на излишния въглероден диоксид.

Промените в газовия състав на кръвта в белите дробове се осигуряват от три процеса:

1) непрекъсната вентилация на алвеолите за поддържане на нормалния газов състав на алвеоларния въздух;
2) дифузия на газове през алвеоларно-капилярната мембрана в обем, достатъчен за постигане на равновесие в налягането на кислорода и въглеродния диоксид в алвеоларния въздух и кръвта;
3) непрекъснат кръвен поток в капилярите на белите дробове в съответствие с обема на тяхната вентилация

Капацитета на белите дробове

текстови_полета

текстови_полета

стрелка_нагоре

Общ капацитет. Количеството въздух в белите дробове след максимално вдишване е общият белодробен капацитет, чиято стойност при възрастен е 4100-6000 ml (фиг. 8.1).
Състои се от жизнения капацитет на белите дробове, който е количеството въздух (3000-4800 ml), което излиза от белите дробове по време на най-дълбокото издишване след най-дълбокото вдишване и
остатъчен въздух (1100-1200 ml), който все още остава в белите дробове след максимално издишване.

Общ капацитет = Жизнен капацитет+ Остатъчен обем

Жизнен капацитетсъставлява три белодробни обема:

1) дихателен обем , представляващ обема (400-500 ml) вдишван и издишван въздух по време на всеки дихателен цикъл;
2) резервен обемвдишване (допълнителен въздух), т.е. обемът (1900-3300 ml) въздух, който може да се вдиша по време на максимално вдишване след нормално вдишване;
3) експираторен резервен обем (резервен въздух), т.е. обем (700-1000 мл), който може да се издиша при максимално издишване след нормално издишване.

Жизнен капацитет = Инспираторен резервен обем +Дихателен обем + Експираторен резервен обем

функционален остатъчен капацитет. При тихо дишане след издишване в белите дробове остава експираторен резервен обем и остатъчен обем. Сумата от тези обеми се нарича функционален остатъчен капацитет,както и нормален белодробен капацитет, капацитет в покой, равновесен капацитет, буферен въздух.

функционален остатъчен капацитет = Експираторен резервен обем + Остатъчен обем

Фиг.8.1. Белодробни обеми и капацитет.

Вентилатор! Ако го разбирате, това е еквивалентно на появата, както във филмите, на супергерой (доктор) супер оръжия(ако лекарят разбира тънкостите на механичната вентилация) срещу смъртта на пациента.

За да разберете механичната вентилация, имате нужда от основни познания: физиология = патофизиология (обструкция или ограничение) на дишането; основни части, устройство на вентилатора; осигуряване на газове (кислород, атмосферен въздух, сгъстен газ) и дозиране на газове; адсорбери; елиминиране на газовете; дихателни клапани; дихателни маркучи; дихателна торба; система за овлажняване; дихателна верига (полузатворена, затворена, полуотворена, отворена) и др.

Всички вентилатори осигуряват вентилация по обем или налягане (независимо как се наричат; зависи какъв режим е задал лекарят). По принцип лекарят определя режима на механична вентилация при обструктивни белодробни заболявания (или по време на анестезия) по обем, по време на ограничението чрез натиск.

Основните видове вентилация са обозначени, както следва:

CMV (Continuous mandatory ventilation) - Контролирана (изкуствена) вентилация

VCV (Volume controlled ventilation) - вентилация с контролиран обем

PCV (Pressure controlled ventilation) - вентилация с контролирано налягане

IPPV (Intermittent positive pressure ventilation) - механична вентилация с интермитентно положително налягане по време на вдишване

ZEEP (Нулево налягане в края на издишването) - вентилация с налягане в края на издишването, равно на атмосферното

PEEP (Положително крайно експираторно налягане) - Положително крайно експираторно налягане (PEEP)

CPPV (Continuous positive pressure ventilation) - вентилация с ПДКВ

IRV (Inversed ratio ventilation) - механична вентилация с обратно (обърнато) съотношение вдишване:издишване (от 2:1 до 4:1)

SIMV (Синхронизирана интермитентна задължителна вентилация) - Синхронизирана интермитентна задължителна вентилация = Комбинация от спонтанно и механично дишане, когато, когато честотата на спонтанното дишане намалява до определена стойност, с продължаващи опити за вдишване, преодолявайки нивото на установения тригер, механично дишането се активира синхронно

Винаги трябва да гледате буквите ..P.. или ..V.. Ако P (Налягане) означава разстояние, ако V (Обем) означава обем.

1. Vt – дихателен обем,
2. f – дихателна честота, MV – минутна вентилация
3. PEEP – PEEP = положително крайно експираторно налягане
4. Tinsp – инспираторно време;
5. Pmax - инспираторно налягане или максимално налягане в дихателните пътища.
6. Газов поток от кислород и въздух.

1. Дихателен обем(Vt, DO), определени от 5 ml до 10 ml/kg (в зависимост от патологията, нормално 7-8 мл на кг) = колко обем трябва да вдиша пациентът наведнъж. Но за да направите това, трябва да откриете идеалното (правилно, прогнозирано) телесно тегло на даден пациент, като използвате формулата (Внимание! запомнете):

Мъже: ИТМ (кг)=50+0,91 (ръст, см – 152,4)

Жени: BMI (kg)=45.5+0.91·(ръст, cm – 152.4).

Пример:един човек тежи 150 кг. Това не означава, че трябва да настроим дихателния обем на 150 kg·10 ml= 1500 мл. Първо изчисляваме BMI=50+0,91·(165cm-152,4)=50+0,91·12,6=50+11,466= 61,466 kg трябва да тежи нашият пациент. Представете си, о, аллай десейши! За мъж с тегло 150 kg и ръст 165 cm трябва да настроим дихателния обем (TI) от 5 ml/kg (61,466·5=307,33 ml) до 10 ml/kg (61,466·10=614,66 ml) в зависимост от патологията и разтегливост на белите дробове.

2. Вторият параметър, който лекарят трябва да зададе е честота на дишане(е). Нормалната дихателна честота е 12 до 18 в минута в покой. И не знаем каква честота да зададем: 12 или 15, 18 или 13? За да направим това, трябва да изчислим в следствие MOD (MV). Синоними за минутен дихателен обем (MVR) = минутна вентилация (MVL), може би нещо друго... Това означава от колко въздух се нуждае пациентът (ml, l) за минута.

MOD=BMI kg:10+1

по формулата на Дарбинян (остаряла формула, често води до хипервентилация).

Или модерно изчисление: MOD=BMIkg·100.

(100%, или 120%-150% в зависимост от телесната температура на пациента..., накратко от основния метаболизъм).

Пример:Пациентът е жена, тежи 82 кг, ръст 176 см. ИТМ = 45,5 + 0,91 (ръст, см - 152,4) = 45,5 + 0,91 (176 см - 152,4) = 45,5+0,91 23,6=45,5+21,476= 66,976 кг трябва да тежи. MOD = 67 (закръглено веднага) 100 = 6700 млили 6,7 литри в минута. Сега само след тези изчисления можем да разберем честотата на дишане. f=MOD:ДО=6700 ml: 536 ml=12,5 пъти в минута, което означава 12 или 13 веднъж.

3. Инсталирай REER. Обикновено (преди) 3-5 mbar. Сега ти можеш 8-10 mbar при пациенти с нормални бели дробове.

4. Времето на вдишване в секунди се определя от съотношението на вдишване към издишване: аз: д=1:1,5-2 . В този параметър ще бъдат полезни знания за дихателния цикъл, съотношението вентилация-перфузия и др.

5. Pmax, Pinsp пиковото налягане е настроено така, че да не причинява баротравма или разкъсване на белите дробове. Обикновено мисля, че 16-25 mbar, в зависимост от еластичността на белите дробове, теглото на пациента и разтегливостта гръден коши т.н. Доколкото знам, белите дробове могат да се спукат, когато Pinsp е повече от 35-45 mbar.

6. Фракцията на вдишания кислород (FiO 2) не трябва да бъде повече от 55% във вдишания дихателна смес.

Всички изчисления и знания са необходими, така че пациентът да има следните показатели: PaO 2 = 80-100 mm Hg; PaCO 2 =35-40 mm Hg. Просто, о, allai deseishi!

За да се оцени качеството на белодробната функция, той изследва дихателните обеми (с помощта на специални устройства - спирометри).

Дихателен обем (VT) е количеството въздух, което човек вдишва и издишва по време на тихо дишане в един цикъл. Нормално = 400-500 мл.

Минутен дихателен обем (MRV) е обемът на въздуха, преминаващ през белите дробове за 1 минута (MRV = DO x RR). Нормално = 8-9 литра в минута; около 500 л на час; 12000-13000 литра на ден. При увеличаване физическа дейност MOD се увеличава.

Не целият вдишван въздух участва в алвеоларната вентилация (газообмен), т.к част от него не достига до ацините и остава в дихателните пътища, където няма възможност за дифузия. Обемът на такива дихателни пътища се нарича "респираторно мъртво пространство". Нормално за възрастен = 140-150 мл, т.е. 1/3 TO.

Инспираторен резервен обем (IRV) е количеството въздух, което човек може да вдиша по време на най-силното максимално вдишване след тихо вдишване, т.е. над ДО. Нормално = 1500-3000 мл.

Експираторен резервен обем (ERV) е количеството въздух, което човек може допълнително да издиша след тихо издишване. Нормално = 700-1000 мл.

Жизненият капацитет на белите дробове (VC) е количеството въздух, което човек може максимално да издиша след най-дълбоко вдишване (VC=DO+ROVd+ROVd = 3500-4500 ml).

Остатъчен белодробен обем (RLV) е количеството въздух, оставащо в белите дробове след максимално издишване. Нормално = 100-1500 мл.

Общият белодробен капацитет (TLC) е максималното количество въздух, което може да се задържи в белите дробове. ТЕЛ=ВЕЛ+ТОЛ = 4500-6000 мл.

ДИФУЗИЯ НА ГАЗОВЕ

Състав на вдишания въздух: кислород - 21%, въглероден диоксид - 0,03%.

Състав на издишания въздух: кислород - 17%, въглероден диоксид - 4%.

Съставът на въздуха, съдържащ се в алвеолите: кислород - 14%, въглероден диоксид -5,6%.

Докато издишвате, алвеоларният въздух се смесва с въздуха в дихателните пътища (в „мъртвото пространство“), което причинява посочената разлика в състава на въздуха.

Преходът на газовете през въздушно-хематичната бариера се дължи на разликата в концентрациите от двете страни на мембраната.

Парциалното налягане е тази част от налягането, която пада върху даден газ. При атмосферно налягане 760 mm Hg, парциалното налягане на кислорода е 160 mm Hg. (т.е. 21% от 760), в алвеоларния въздух парциалното налягане на кислорода е 100 mm Hg, а въглеродният диоксид е 40 mm Hg.

Газовото напрежение е парциалното налягане в течност. Кислородното напрежение във венозната кръв е 40 mm Hg. Поради градиента на налягането между алвеоларния въздух и кръвта - 60 mm Hg. (100 mm Hg и 40 mm Hg), кислородът дифундира в кръвта, където се свързва с хемоглобина, превръщайки го в оксихемоглобин. Кръвта, съдържаща голямо количество оксихемоглобин, се нарича артериална. В 100 мл артериална кръвсъдържа 20 ml кислород, 100 ml венозна кръв съдържа 13-15 ml кислород. Също така, по градиента на налягането въглеродният диоксид навлиза в кръвта (тъй като се съдържа в големи количества в тъканите) и се образува карбхемоглобин. Освен това въглеродният диоксид реагира с вода, образувайки въглеродна киселина (катализаторът на реакцията е ензимът карбоанхидраза, намиращ се в червените кръвни клетки), която се разпада на водороден протон и бикарбонатен йон. Напрежението на CO 2 във венозна кръв е 46 mm Hg; в алвеоларен въздух – 40 mm Hg. (градиент на налягането = 6 mm Hg). Дифузията на CO 2 става от кръвта във външната среда.

Една от основните характеристики на външното дишане е минутният обем на дишането (MVR). Вентилацията се определя от обема на вдишвания или издишван въздух за единица време. MVR е произведението на дихателния обем и честотата на дихателните цикли. Нормално, в покой, DO е 500 ml, честотата на дихателните цикли е 12 - 16 в минута, следователно MOD е 6 - 7 l / min. Максималната вентилация на белите дробове е обемът въздух, който преминава през белите дробове за 1 минута при максимална честота и дълбочина дихателни движения.

Алвеоларна вентилация

И така, външното дишане или вентилацията на белите дробове гарантира, че приблизително 500 ml въздух навлиза в белите дробове по време на всяко вдишване (ПРЕДИ). Насищането на кръвта с кислород и отстраняването на въглеродния диоксид става, когато контакт на кръвта на белодробните капиляри с въздуха, съдържащ се в алвеолите.Алвеоларният въздух е вътрешната газова среда на тялото на бозайници и хора. Неговите параметри - съдържание на кислород и въглероден диоксид - са постоянни. Количеството алвеоларен въздух приблизително съответства на функционалния остатъчен капацитет на белите дробове - количеството въздух, което остава в белите дробове след тихо издишване, и обикновено е равно на 2500 ml. Именно този алвеоларен въздух се обновява от атмосферния въздух, постъпващ през дихателните пътища. Трябва да се има предвид, че не целият вдишван въздух участва в белодробния газообмен, а само тази част от него, която достига до алвеолите. Следователно, за да се оцени ефективността на белодробния газообмен, не е важна толкова белодробната вентилация, колкото алвеоларната вентилация.

Както е известно, част от дихателния обем не участва в газообмена, запълвайки анатомично мъртвото пространство на дихателните пътища - приблизително 140 - 150 ml.

Освен това има алвеоли, които в момента се вентилират, но не се кръвоснабдяват. Тази част от алвеолите е алвеоларното мъртво пространство. Сумата от анатомично и алвеоларно мъртво пространство се нарича функционално или физиологично мъртво пространство. Приблизително 1/3 от дихателния обем се дължи на вентилацията на мъртвото пространство, изпълнено с въздух, който не участва пряко в газообмена и се движи само в лумена на дихателните пътища по време на вдишване и издишване. Следователно вентилацията на алвеоларните пространства - алвеоларната вентилация - е белодробна вентилация минус вентилация на мъртвото пространство. Нормално алвеоларната вентилация е 70 - 75% от стойността на MOD.

Изчисляването на алвеоларната вентилация се извършва по формулата: MAV = (DO - MP)  RR, където MAV е минутна алвеоларна вентилация, DO - дихателен обем, MP - обем на мъртвото пространство, RR - дихателна честота.

Фигура 6. Съотношение на MOR и алвеоларна вентилация

Използваме тези данни, за да изчислим друга стойност, характеризираща алвеоларната вентилация -коефициент на алвеоларна вентилация . Този коефициентпоказва каква част от алвеоларния въздух се обновява с всяко вдишване. До края на тихо издишване има около 2500 ml въздух (FRC) в алвеолите по време на вдишване, 350 ml въздух навлиза в алвеолите, следователно само 1/7 от алвеоларния въздух се обновява (2500/350 =; 7/1).

Пътища

нос - първите промени във входящия въздух настъпват в носа, където той се почиства, затопля и овлажнява. Това се улеснява от филтъра за коса, преддверието и турбините. Интензивното кръвоснабдяване на лигавицата и кавернозните плексуси на черупките осигурява бързо затопляне или охлаждане на въздуха до телесна температура. Водата, изпаряваща се от лигавицата, овлажнява въздуха с 75-80%. Продължителното вдишване на въздух с ниска влажност води до изсушаване на лигавицата, навлизане на сух въздух в белите дробове, развитие на ателектаза, пневмония и повишено съпротивление в дихателните пътища.

Фаринкс отделя храната от въздуха, регулира налягането в средното ухо.

Ларинкса осигурява гласова функция чрез използване на епиглотиса за предотвратяване на аспирация, а затварянето на гласните струни е един от основните компоненти на кашлицата.

Трахеята - главният въздуховод, в който въздухът се затопля и овлажнява. Мукозните клетки улавят чужди вещества, а ресничките придвижват слузта нагоре по трахеята.

Бронхи (лобарни и сегментни) завършват в терминални бронхиоли.

Ларинксът, трахеята и бронхите също участват в пречистването, затоплянето и овлажняването на въздуха.

Структурата на стената на дихателните пътища (AP) се различава от структурата на дихателните пътища на газообменната зона. Стената на дихателните пътища се състои от лигавица, слой гладка мускулатура, субмукозна съединителна и хрущялна мембрани. Епителни клеткиДихателните пътища са снабдени с реснички, които, трептейки ритмично, избутват защитния слой слуз към назофаринкса. Лигавицата на ЕП и белодробната тъкан съдържат макрофаги, които фагоцитират и усвояват минерални и бактериални частици. Обикновено слузът се отстранява постоянно от дихателните пътища и алвеолите. Лигавицата на ЕП е представена от ресничест псевдостратифициран епител, както и секреторни клетки, секретиращи слуз, имуноглобулини, комплемент, лизозим, инхибитори, интерферон и други вещества. Ресничките съдържат много митохондрии, които осигуряват енергия за тяхната висока двигателна активност (около 1000 движения в минута), което им позволява да транспортират храчки със скорост до 1 cm/min в бронхите и до 3 cm/min в бронхите. трахеята. През деня от трахеята и бронхите нормално се евакуират около 100 ml храчки, а при патологични състояния до 100 ml/час.

Ресничките функционират в двоен слой слуз. На дъното са биологично активни вещества, ензими, имуноглобулини, чиято концентрация е 10 пъти по-висока от тази в кръвта. Това причинява биологични защитна функцияслуз. Горен слоймеханично предпазва миглите от увреждане. Удебеляването или намаляването на горния слой на слуз поради възпаление или токсични ефекти неизбежно нарушава дренажната функция на ресничестия епител, дразни дихателните пътища и рефлексивно предизвиква кашлица. Кихането и кашлянето предпазват белите дробове от минерални и бактериални частици.

Алвеоли

В алвеолите се извършва обмен на газ между кръвта на белодробните капиляри и въздуха. Общият брой на алвеолите е приблизително 300 милиона, а общата им повърхност е приблизително 80 m2. Диаметърът на алвеолите е 0,2-0,3 mm. Газообменът между алвеоларния въздух и кръвта се осъществява чрез дифузия. Кръвта на белодробните капиляри е отделена от алвеоларното пространство само от тънък слой тъкан - така наречената алвеоларно-капилярна мембрана, образувана от алвеоларния епител, тясно интерстициално пространство и ендотелиума на капиляра. Общата дебелина на тази мембрана не надвишава 1 микрон. Цялата алвеоларна повърхност на белите дробове е покрита с тънък филм, наречен сърфактант.

Повърхностно активно веществонамалява повърхностното напрежениена границата между течност и въздух в края на издишването, когато обемът на белия дроб е минимален, повишава еластичността белите дробове и играе ролята на антиедематозен фактор(не пропуска водните пари от алвеоларния въздух), в резултат на което алвеолите остават сухи. Намалява повърхностното напрежение, когато обемът на алвеолите намалява по време на издишване и предотвратява колапса им; намалява шунтирането, което подобрява оксигенацията на артериалната кръв при по-ниско налягане и минимално съдържание на O 2 в инхалираната смес.

Повърхностно активният слой се състои от:

1) самото повърхностно активно вещество (микрофилми от фосфолипидни или полипротеинови молекулярни комплекси на границата с въздуха);

2) хипофаза (по-дълбок хидрофилен слой от протеини, електролити, свързана вода, фосфолипиди и полизахариди);

3) клетъчен компонент, представен от алвеолоцити и алвеоларни макрофаги.

Основните химични компоненти на повърхностно активното вещество са липиди, протеини и въглехидрати. Фосфолипидите (лецитин, палмитинова киселина, хепарин) съставляват 80-90% от масата му. Повърхностно активното вещество също покрива бронхиолите с непрекъснат слой, намалява съпротивлението при дишане и поддържа пълненето

При ниско налягане на опън намалява силите, които причиняват натрупване на течност в тъканите. В допълнение, сърфактантът пречиства вдишаните газове, филтрира и улавя вдишаните частици, регулира обмена на вода между кръвта и алвеоларния въздух, ускорява дифузията на CO 2 и има изразен антиоксидантен ефект. Повърхностно активното вещество е много чувствително към различни ендо- и екзогенни фактори: нарушения на кръвообращението, вентилация и метаболизъм, промени в PO 2 във вдишания въздух и замърсяване на въздуха. При дефицит на сърфактант възникват ателектази и RDS на новородени. Приблизително 90-95% от алвеоларния сърфактант се рециклира, изчиства, натрупва и ресекретира. Полуживот на компонентите на сърфактанта от алвеоларния лумен здрави бели дробовее около 20 часа.

Белодробни обеми

Вентилацията на белите дробове зависи от дълбочината на дишането и честотата на дихателните движения. И двата параметъра могат да варират в зависимост от нуждите на тялото. Има редица обемни показатели, които характеризират състоянието на белите дробове. Нормалните средни стойности за възрастен са както следва:

1. Дихателен обем(DO-VT- Приливен обем)- обем на вдишвания и издишван въздух при тихо дишане. Нормални стойности- 7-9мл/кг.

2. Инспираторен резервен обем (IRV) -IRV - Inspiratory Reserve Volume) - обемът, който може допълнително да достигне след тихо вдишване, т.е. разлика между нормална и максимална вентилация. Нормална стойност: 2-2,5 l (около 2/3 жизнен капацитет).

3. Експираторен резервен обем (ERV) - Резервен обем на издишване) - обемът, който може допълнително да се издиша след тихо издишване, т.е. разлика между нормално и максимално издишване. Нормална стойност: 1,0-1,5 l (около 1/3 жизнен капацитет).

4.Остатъчен обем (RO - RV - Residal Volume) - обемът, оставащ в белите дробове след максимално издишване. Около 1.5-2.0л.

5. Жизненият капацитет на белите дробове (VC - VT - Vital Capacity) - количеството въздух, което може да бъде максимално издишано след максимално вдишване. Жизненият капацитет е показател за подвижността на белите дробове и гръдния кош. Жизненият капацитет зависи от възрастта, пола, размерите и положението на тялото и степента на годност. Нормалните стойности на жизнения капацитет са 60-70 ml/kg - 3,5-5,5 l.

6. Инспираторен резерв (IR) -Инспираторен капацитет (Evd - IC - Inspiration Capacity) - максималното количество въздух, което може да влезе в белите дробове след тихо издишване. Равен на сбора DO и ROVD.

7.Общ белодробен капацитет (TLC) - общ белодробен капацитет) или максимален капацитетбели дробове - количеството въздух, съдържащо се в белите дробове на височината на максимално вдишване. Състои се от VC и OO и се изчислява като сбор от VC и OO. Нормалната стойност е около 6,0 l.
Изучаването на структурата на TLC е от решаващо значение за изясняване на начините за увеличаване или намаляване на жизнения капацитет, което може да има значително практическо значение. Увеличаването на жизнения капацитет може да се оцени положително само в случаите, когато жизненият капацитет не се променя или се увеличава, но по-малко от жизнения капацитет, което се случва, когато жизненият капацитет се увеличава поради намаляване на VC. Ако едновременно с увеличаването на VC настъпи още по-голямо увеличение на TLC, тогава това не може да се счита за положителен фактор. Когато VC е под 70% TLC, функцията на външното дишане е дълбоко нарушена. Обикновено при патологични състояния TLC и жизненият капацитет се променят по същия начин, с изключение на обструктивния белодробен емфизем, когато жизненият капацитет като правило намалява, VT се увеличава и TLC може да остане нормален или да бъде по-висок от нормалното.

8.Функционален остатъчен капацитет (FRC - FRC - Функционален остатъчен обем) - количеството въздух, което остава в белите дробове след тихо издишване. Нормалните стойности за възрастни са от 3 до 3,5 литра. FFU = OO + ROvyd. По дефиниция FRC е обемът газ, който остава в белите дробове по време на тихо издишване и може да бъде мярка за площта на обмен на газ. Образува се в резултат на равновесието между противоположно насочените еластични сили на белите дробове и гръдния кош. Физиологично значение FRC се състои от частично обновяване на обема на алвеоларния въздух по време на вдишване (вентилиран обем) и показва обема на алвеоларния въздух, постоянно присъстващ в белите дробове. Намаляването на FRC е свързано с развитието на ателектаза, затваряне на малки дихателни пътища, намаляване на белодробния комплайънс, увеличаване на алвеоларно-артериалната разлика в O2 в резултат на перфузия в ателектазните области на белите дробове и намаляване на съотношение вентилация-перфузия. Обструктивните вентилационни нарушения водят до повишаване на FRC, рестриктивните нарушения водят до намаляване на FRC.

Анатомично и функционално мъртво пространство

Анатомично мъртво пространствонаречен обем на дихателните пътища, в който не се извършва обмен на газ. Това пространство включва носната и устната кухина, фаринкс, ларинкс, трахея, бронхи и бронхиоли. Размерът на мъртвото пространство зависи от височината и позицията на тялото. Приблизително може да се приеме, че при седнал човек обемът на мъртвото пространство (в милилитри) е равен на двойното тегло на тялото (в килограми). Така при възрастни е около 150-200 ml (2 ml/kg телесно тегло).

Под функционално (физиологично) мъртво пространстворазбират всички онези области на дихателната система, в които не се осъществява обмен на газ поради намален или липсващ кръвен поток. Функционалното мъртво пространство, за разлика от анатомичното, включва не само дихателните пътища, но и онези алвеоли, които са вентилирани, но не са кръвоснабдени.

Алвеоларна и мъртва вентилация

Частта от минутния обем на дишането, която достига до алвеолите, се нарича алвеоларна вентилация, останалата част е вентилация на мъртвото пространство. Алвеоларната вентилация служи като показател за ефективността на дишането като цяло. Съставът на газа, поддържан в алвеоларното пространство, зависи от тази стойност. Що се отнася до минутния обем, той само в малка степен отразява ефективността на вентилацията. Така че, ако минутният обем на дишането е нормален (7 l / min), но дишането е често и повърхностно (ДО 0,2 l, RR-35 / min), тогава вентилирайте

Ще има предимно мъртво пространство, в което навлиза въздух преди алвеолата; в този случай вдишаният въздух трудно ще достигне до алвеолите. Тъй като обемът на мъртвото пространство е постоянен, алвеоларната вентилация е по-голяма, колкото по-дълбоко е дишането и толкова по-ниска е честотата.

Разтегливост (гъвкавост) белодробна тъкан
Комплайънсът на белите дробове е мярка за еластична тяга, както и еластично съпротивление на белодробната тъкан, което се преодолява по време на вдишване. С други думи, разтегливостта е мярка за еластичността на белодробната тъкан, т.е. нейната гъвкавост. Математически комплайънсът се изразява като частно от промяната в белодробния обем и съответната промяна в вътребелодробното налягане.

Съответствието може да се измери отделно за белите дробове и гръдния кош. От клинична гледна точка (особено по време на механична вентилация) най-голям интерес представлява съответствието на самата белодробна тъкан, което отразява степента на рестриктивна белодробна патология. В съвременната литература белодробният комплайънс обикновено се нарича „комплайънс“ (от английска дума„съответствие“, съкратено като C).

Комплайънсът на белите дробове намалява:

С възрастта (при пациенти над 50 години);

В легнало положение (поради натиск от органи коремна кухинакъм диафрагмата);

По време на лапароскопия хирургични интервенциипоради карбоксиперитонеума;

За остра рестриктивна патология (остра полисегментарна пневмония, RDS, белодробен оток, ателектаза, аспирация и др.);

При хронична рестриктивна патология (хронична пневмония, белодробна фиброза, колагеноза, силикоза и др.);

С патология на органите, които обграждат белите дробове (пневмо- или хидроторакс, високо издигане на купола на диафрагмата с чревна пареза и др.).

Колкото по-лош е податливостта на белите дробове, толкова по-голямо еластично съпротивление на белодробната тъкан трябва да бъде преодоляно, за да се постигне същия дихателен обем, както при нормален податливост. Следователно, в случай на влошаване на белодробния комплайанс, когато се постигне същия дихателен обем, налягането в дихателните пътища се повишава значително.

Тази точка е много важна за разбиране: при обемна вентилация, когато форсиран дихателен обем се доставя на пациент с лош белодробен комплайанс (без високо съпротивление на дихателните пътища), значително повишаване на пиковото налягане в дихателните пътища и вътребелодробното налягане значително увеличава риска от баротравма.

Съпротивление на дихателните пътища

Потокът на дихателната смес в белите дробове трябва да преодолее не само еластичното съпротивление на самата тъкан, но и съпротивлението на дихателните пътища Raw (съкращение от английската дума "resistance"). Тъй като трахеобронхиалното дърво е система от тръби с различна дължина и ширина, съпротивлението на газовия поток в белите дробове може да се определи от известните физични закони. Като цяло съпротивлението на потока зависи от градиента на налягането в началото и края на тръбата, както и от големината на самия поток.

Газовият поток в белите дробове може да бъде ламинарен, турбулентен или преходен. Ламинарният поток се характеризира с послойно транслационно движение на газ с

Променлива скорост: скоростта на потока е най-висока в центъра и постепенно намалява към стените. Ламинарният газов поток преобладава при относително ниски скоростии се описва от закона на Поазей, според който съпротивлението на газовия поток зависи в най-голяма степен от радиуса на тръбата (бронхите). Намаляването на радиуса 2 пъти води до увеличаване на съпротивлението 16 пъти. В това отношение значението на избора на възможно най-широката ендотрахеална (трахеостомна) тръба и поддържането на трахеалната проходимост е ясно. бронхиално дървопо време на механична вентилация.
Съпротивлението на дихателните пътища към газовия поток се увеличава значително с бронхиолоспазъм, подуване на бронхиалната лигавица, натрупване на слуз и възпалителни секрети поради стесняване на лумена на бронхиалното дърво. Съпротивлението също се влияе от скоростта на потока и дължината на тръбата(ите). СЪС

Чрез увеличаване на скоростта на потока (принудително вдишване или издишване), съпротивлението на дихателните пътища се увеличава.

Основните причини за повишено съпротивление на дихателните пътища са:

Бронхиолоспазъм;

Подуване на бронхиалната лигавица (обостряне на бронхиална астма, бронхит, субглотичен ларингит);

Чуждо тяло, аспирация, неоплазми;

Натрупване на храчки и възпалителни секрети;

Емфизем (динамично компресиране на дихателните пътища).

Турбулентният поток се характеризира с хаотичното движение на газовите молекули по протежение на тръбата (бронхите). Той преобладава при високи обемни дебити. В случай на турбулентен поток, съпротивлението на дихателните пътища се увеличава, тъй като зависи в още по-голяма степен от скоростта на потока и радиуса на бронхите. Турбулентното движение възниква при големи потоци, внезапни промени в скоростта на потока, на местата на завои и разклонения на бронхите и при рязка промяна в диаметъра на бронхите. Ето защо турбулентното течение е характерно за пациентите с ХОББ, дори когато има ремисия повишена устойчивостреспираторен тракт. Същото важи и за пациенти с бронхиална астма.

Съпротивлението на дихателните пътища е неравномерно разпределено в белите дробове. Най-голямото съпротивление се създава от бронхите със среден калибър (до 5-7 поколение), тъй като съпротивлението на големите бронхи е малко поради големия им диаметър, а малките бронхи - поради голямата обща площ на напречното сечение.

Съпротивлението на дихателните пътища също зависи от белодробния обем. При голям обем паренхимът има по-голям "разтягащ" ефект върху дихателните пътища и тяхното съпротивление намалява. Използването на PEEP помага за увеличаване на белодробния обем и следователно за намаляване на съпротивлението на дихателните пътища.

Нормалното съпротивление на дихателните пътища е:

При възрастни - 3-10 mm воден стълб/l/s;

При деца - 15-20 mm воден стълб/l/s;

При кърмачета под 1 година - 20-30 mm воден стълб/l/s;

При новородени - 30-50 mm воден стълб/l/s.

При издишване съпротивлението на дихателните пътища е с 2-4 mm воден стълб/l/s по-голямо, отколкото при вдишване. Това се дължи на пасивния характер на издишването, когато състоянието на стената на дихателните пътища влияе на газовия поток в по-голяма степен, отколкото при активно вдишване. Следователно пълното издишване отнема 2-3 пъти повече време, отколкото вдишване. Обикновено съотношението време на вдишване/издишване (I:E) за възрастни е около 1:1,5-2. Пълнотата на издишване при пациент по време на механична вентилация може да се оцени чрез проследяване на константата на времето на издишване.

Работа на дишането

Работата на дишането се извършва предимно от инспираторните мускули по време на вдишване; издишването е почти винаги пасивно. В същото време, например в случай на остър бронхоспазъм или подуване на лигавицата на дихателните пътища, издишването също става активно, което значително увеличава общата работа на външната вентилация.

По време на вдишване работата на дишането се изразходва главно за преодоляване на еластичното съпротивление на белодробната тъкан и съпротивлението на дихателните пътища, докато около 50% от изразходваната енергия се натрупва в еластичните структури на белите дробове. По време на издишване тази съхранена потенциална енергия се освобождава, което позволява да се преодолее експираторното съпротивление на дихателните пътища.

Увеличаването на съпротивлението при вдишване или издишване се компенсира с допълнителна работа дихателни мускули. Работата на дишането се увеличава с намаляване на белодробния комплайанс (рестриктивна патология), увеличаване на съпротивлението на дихателните пътища (обструктивна патология) и тахипнея (поради вентилация на мъртвото пространство).

Обикновено само 2-3% от общия кислород, консумиран от тялото, се изразходва за работата на дихателните мускули. Това е така наречената „цена на дишането“. При физическа работацената на дишането може да достигне 10-15%. И при патология (особено ограничителна), повече от 30-40% от общия кислород, абсорбиран от тялото, може да се изразходва за работата на дихателните мускули. За тежка дифузия дихателна недостатъчностразходите за дишане се увеличават до 90%. В един момент целият допълнителен кислород, получен чрез увеличаване на вентилацията, отива за покриване на съответното увеличаване на работата на дихателните мускули. Ето защо на определен етап значително увеличаване на работата на дишането е пряка индикация за започване на механична вентилация, при което цената на дишането се намалява почти до 0.

Работата по дишането, необходима за преодоляване на еластичното съпротивление (податливостта на белите дробове), се увеличава с увеличаване на дихателния обем. Работата, необходима за преодоляване на съпротивлението на дихателните пътища, се увеличава с дихателната честота. Пациентът се стреми да намали работата на дишането чрез промяна на дихателната честота и дихателния обем в зависимост от преобладаващата патология. За всяка ситуация има оптимални дихателни честоти и дихателни обеми, при които работата на дишането е минимална. По този начин, за пациенти с намален комплаянс, от гледна точка на минимизиране на работата на дишането, е подходящо по-честото и плитко дишане (твърдите бели дробове трудно се изправят). От друга страна, когато съпротивлението на дихателните пътища е повишено, дълбокото и бавно дишане е оптимално. Това е разбираемо: увеличаването на дихателния обем ви позволява да „разтегнете“, да разширите бронхите и да намалите устойчивостта им на газовия поток; за същата цел пациентите с обструктивна патология свиват устните си по време на издишване, създавайки свой собствен „PEEP“. Бавното и рядко дишане помага за удължаване на издишването, което е важно за повече пълно премахванеиздишана газова смес при условия на повишено експираторно съпротивление на дихателните пътища.

Регулация на дишането

Процесът на дишане се регулира от централната и периферната нервна система. В ретикуларната формация на мозъка има дихателен център, състоящ се от центрове на вдишване, издишване и пневмотаксис.

Централните хеморецептори са разположени в продълговатия мозък и се възбуждат, когато концентрацията на H+ и PCO 2 в гръбначно-мозъчна течност. Нормално pH на последния е 7,32, PCO 2 е 50 mmHg, а съдържанието на HCO 3 е 24,5 mmol/l. Дори леко понижаване на pH и повишаване на PCO 2 увеличават вентилацията. Тези рецептори реагират на хиперкапния и ацидоза по-бавно от периферните, тъй като е необходимо допълнително време за измерване на стойностите на CO 2, H + и HCO 3 поради преодоляване на кръвно-мозъчната бариера. Контракциите на дихателните мускули се контролират от централния дихателен механизъм, състоящ се от група клетки в продълговатия мозък, моста и пневмотаксичните центрове. Те тонизират дихателния център и въз основа на импулси от механорецептори определят прага на възбуждане, при който вдишването спира. Пневмотаксичните клетки също превключват вдишването към издишването.

Периферните хеморецептори, разположени на вътрешните мембрани на каротидния синус, аортната дъга, лявото предсърдие, контролират хуморалните параметри (PO 2, PCO 2 в артериалната кръв и цереброспиналната течност) и незабавно реагират на промените вътрешна средатяло, смяна на режима спонтанно дишанеи по този начин коригира pH, PO 2 и PCO 2 в артериалната кръв и цереброспиналната течност. Импулсите от хеморецепторите регулират количеството вентилация, необходимо за поддържане на определено метаболитно ниво. При оптимизиране на вентилационния режим, т.е. Механорецепторите също участват в установяването на честотата и дълбочината на дишането, продължителността на вдишването и издишването и силата на свиване на дихателните мускули при дадено ниво на вентилация. Вентилацията на белите дробове се определя от нивото на метаболизма, ефекта на метаболитните продукти и О2 върху хеморецепторите, които ги трансформират в аферентни импулси. нервни структурицентрален дихателен механизъм. Основната функция на артериалните хеморецептори е незабавна корекция на дишането в отговор на промени в газовия състав на кръвта.

Периферните механорецептори, локализирани в стените на алвеолите, междуребрените мускули и диафрагмата, реагират на разтягане на структурите, в които се намират, на информация за механични явления. Главна роляиграят механорецепторите на белите дробове. Вдишаният въздух навлиза във ВП към алвеолите и участва в газообмена на нивото на алвеоло-капилярната мембрана. Тъй като стените на алвеолите се разтягат по време на вдишване, механорецепторите се възбуждат и изпращат аферентен сигнал към дихателния център, който инхибира вдишването (рефлекс на Херинг-Бройер).

При нормално дишане интеркостално-диафрагмалните механорецептори не се възбуждат и имат спомагателна стойност.

Регулаторната система завършва с неврони, които интегрират импулси, които идват към тях от хеморецептори и изпращат възбуждащи импулси към дихателните моторни неврони. Клетките на булбарния дихателен център изпращат както възбудни, така и инхибиторни импулси към дихателните мускули. Координираното възбуждане на респираторните моторни неврони води до синхронно свиване на дихателните мускули.

Дихателни движения, които създават въздушно течение, възникват поради координираната работа на всички дихателни мускули. Моторни нервни клетки

Невроните на дихателните мускули са разположени в предните рога на сивото вещество гръбначен мозък(шийни и гръдни сегменти).

При човека мозъчната кора също участва в регулацията на дишането в рамките на хеморецепторната регулация на дишането. Например волевото задържане на дишането е ограничено от времето, през което PaO 2 в цереброспиналната течност се повишава до нива, които възбуждат артериалните и медуларните рецептори.

Биомеханика на дишането

Вентилацията на белите дробове се дължи на периодични промени в работата на дихателните мускули, обема на гръдната кухина и белите дробове. Основните мускули на вдъхновение са диафрагмата и външните междуребрени мускули. По време на свиването им куполът на диафрагмата се сплесква и ребрата се повдигат нагоре, в резултат на което се увеличава обемът на гръдния кош и се повишава отрицателното вътреплеврално налягане (Ppl). Преди началото на вдишването (в края на издишването) Ppl е приблизително минус 3-5 cm воден стълб. Алвеоларното налягане (Palv) се приема за 0 (т.е. равно на атмосферното налягане), то също така отразява налягането в дихателните пътища и корелира с интраторакалното налягане.

Градиентът между алвеоларното и интраплевралното налягане се нарича транспулмонално налягане (Ptp). В края на издишването е 3-5 см воден стълб. По време на спонтанно вдишване, увеличаването на отрицателния Ppl (до минус 6-10 cm воден стълб) причинява намаляване на налягането в алвеолите и дихателните пътища под атмосферното налягане. В алвеолите налягането пада до минус 3-5 см воден стълб. Поради разликата в налягането навлиза (всмуква) въздух от външна средав белите дробове. Гърдите и диафрагмата действат като бутална помпа, изтегляйки въздух в белите дробове. Това „всмукване“ на гръдния кош е важно не само за вентилацията, но и за кръвообращението. По време на спонтанно вдишване се получава допълнително "всмукване" на кръв към сърцето (поддържане на предварително натоварване) и активиране на белодробния кръвен поток от дясната камера през системата белодробна артерия. В края на вдишването, когато движението на газа спре, алвеоларното налягане се връща до нула, но вътреплевралното налягане остава намалено до минус 6-10 cm воден стълб.

Издишването обикновено е пасивен процес. След отпускане на дихателните мускули, силите на еластична тяга на гръдния кош и белите дробове предизвикват отстраняване (изстискване) на газ от белите дробове и възстановяване на първоначалния обем на белите дробове. Ако проходимостта на трахеобронхиалното дърво е нарушена (възпалителна секреция, оток на лигавицата, бронхоспазъм), процесът на издишване е затруднен, а мускулите на издишване (вътрешни междуребрени мускули, гръдни мускули, коремни мускули и др.). При изтощение на експираторната мускулатура процесът на издишване се затруднява още повече, издишаната смес се задържа и белите дробове динамично се прераздуват.

Нереспираторни белодробни функции

Функциите на белите дробове не се ограничават до дифузията на газове. Те съдържат 50% от всички ендотелни клетки в тялото, които покриват капилярната повърхност на мембраната и участват в метаболизма и инактивирането на биологично активни вещества, преминаващи през белите дробове.

1. Белите дробове контролират общата хемодинамика, като променят пълненето на собственото си съдово легло и влияят на биологично активни вещества, които регулират съдовия тонус (серотонин, хистамин, брадикинин, катехоламини), превръщат ангиотензин I в ангиотензин II и участват в метаболизма на простагландините.

2. Белите дробове регулират съсирването на кръвта чрез секретиране на простациклин, инхибитор на тромбоцитната агрегация, и премахване на тромбопластин, фибрин и неговите продукти на разграждане от кръвния поток. В резултат на това кръвта, изтичаща от белите дробове, има по-висока фибринолитична активност.

3. Белите дробове участват в метаболизма на протеини, въглехидрати и мазнини, синтезирайки фосфолипиди (фосфатидилхолин и фосфатидилглицерол - основните компоненти на сърфактанта).

4. Белите дробове произвеждат и елиминират топлина, поддържайки енергийния баланс на тялото.

5. Белите дробове пречистват кръвта от механични примеси. Клетъчни агрегати, микротромби, бактерии, въздушни мехурчета и мастни капки се задържат от белите дробове и подлежат на разрушаване и метаболизъм.

Видове вентилация и видове вентилационни нарушения

Разработена е физиологично ясна класификация на видовете вентилация, базирана на парциалното налягане на газовете в алвеолите. В съответствие с тази класификация се разграничават следните видове вентилация:

1.Нормовентилация - нормална вентилация, при която парциалното налягане на CO2 в алвеолите се поддържа около 40 mmHg.

2. Хипервентилация - повишена вентилация, която надвишава метаболитните нужди на тялото (PaCO2<40 мм.рт.ст.).

3. Хиповентилация - намалена вентилация спрямо метаболитните нужди на организма (PaCO2>40 mmHg).

4. Повишена вентилация - всяко увеличение на алвеоларната вентилация в сравнение с нивото на покой, независимо от парциалното налягане на газовете в алвеолите (например по време на мускулна работа).

5.Еупнея - нормална вентилация в покой, придружена от субективно усещане за комфорт.

6. Хиперпнея - увеличаване на дълбочината на дишането, независимо от това дали честотата на дихателните движения е увеличена или не.

7.Тахипнея - учестяване на дихателната честота.

8.Брадипнея - намалена дихателна честота.

9. Апнея - спиране на дишането, причинено главно от липсата на физиологична стимулация на дихателния център (намаляване на напрежението на CO2 в артериалната кръв).

10.Диспнея (задух) - неприятно субективно усещанезадух или затруднено дишане.

11. Ортопнея - тежък задух, свързан със застой на кръв в белодробните капиляри в резултат на левостранна сърдечна недостатъчност. IN хоризонтално положениетова състояние се влошава и затова е трудно за такива пациенти да лежат.

12. Асфиксия - спиране или потискане на дишането, свързано главно с парализа на дихателните центрове или затваряне на дихателните пътища. Газообменът е рязко нарушен (наблюдава се хипоксия и хиперкапния).

За диагностични цели е препоръчително да се разграничат два вида вентилационни нарушения - рестриктивни и обструктивни.

Рестриктивният тип вентилационни нарушения включва всички патологични състояния, при които се намалява дихателната екскурзия и способността на белите дробове да се разширяват, т.е. тяхната разтегливост намалява. Такива нарушения се наблюдават например при лезии на белодробния паренхим (пневмония, белодробен оток, белодробна фиброза) или при плеврални сраствания.

Обструктивният тип вентилационни нарушения се причинява от стесняване на дихателните пътища, т.е. увеличаване на аеродинамичното им съпротивление. Подобни състояния възникват например при натрупване на слуз в дихателните пътища, подуване на тяхната лигавица или спазъм на бронхиалната мускулатура (алергичен бронхиолоспазъм, бронхиална астма, астматичен бронхит и др.). При такива пациенти съпротивлението при вдишване и издишване се увеличава и следователно с течение на времето се увеличава проветрителността на белите дробове и тяхната FRC. Патологично състояние, характеризиращо се с прекомерно намаляване на броя на еластичните влакна (изчезване на алвеоларните прегради, обединяване на капилярната мрежа), се нарича белодробен емфизем.