UKŁAD ODDECHOWY

Drogi oddechowe Opór dróg oddechowych

Fizjologiczny podział dróg oddechowych Objętość strefy przewodzącej = anatomiczna przestrzeń nieużyteczna (martwa) – apn (m) = 150 ml

Strefa przewodząca - funkcje: dystrybucja powietrza do strefy wymiany gazowej ogrzewanie i nawilżanie powietrza oczyszczanie powietrza – bariera ochronna przeciwdziałanie nadmiernym wahaniom prężności tlenu i dwutlenku węgla w powietrzu pęcherzykowym

Powietrze atmosferyczne TBP = 760 mm Hg Stężenie O2 - 21%, PO2 = 760 mm Hg x 0,21 = 159,6 mmHg Stężenie CO2 - 0,04%, PCO2 = 760 mm Hg x 0,0004 = 0,3 mmHg Powietrze wdychane (37C, PH2O = 47 mm Hg) 760 mm Hg - 47 mm Hg = 713 mm Hg PIO2 = 713 mm Hg x 0,21 = 149,73 mmHg PICO2 = 713 mm Hg x 0,0004 = 0,285 mmHg Powietrze pęcherzykowe PAO2 = 100 mm Hg (105 mm Hg) PACO2 = 40 mm Hg

Wentylacja pęcherzykowa Wentylacja (objętość) minutowa ilość powietrza wnikającego do układu oddechowego w ciągu minuty TV BF MV 500 ml x 12 /min = 6000 ml Wentylacja pęcherzykowa ilość świeżego powietrza atmosferycznego wnikającego do pęcherzyków płucnych w ciągu minuty (TV - apn) BF VA (500 ml - 150 ml) x 12 /min = 4200 ml

Czynniki modyfikujące opór dróg oddechowych Objętość płuc Rozciągający efekt otaczającej tkanki płucnej Wdech – opór dróg oddechowych maleje  ciśnienia w kp  impulsacja n. błednego Wydech - opór dróg oddechowych rośnie !

Czynniki modyfikujące opór dróg oddechowych Skurcz lub relaksacja mięśni dróg oddechowych RELAKSACJA (rozszerzenie, ↓oporu) SKURCZ (zwężenie, ↑oporu) Stymulacja współczulna (adrenergiczna) - przywspółczulna (cholinergiczna) receptory 2 adrenergiczne - receptory muskarynowe Epinefryna Czynniki drażniące 2 -agoniści

V = R Opór dróg oddechowych Wentylacja Jeśli „r” zmaleje 4x, R =  r4 Wentylacja .  P V = R Jeśli „r” zmaleje 4x, opór dróg oddechowych wzrośnie 256x, a przepływ zmaleje 256x

 opór dróg oddechowych Choroby obturacyjne  opór dróg oddechowych  przepływ Astma Przewlekłe zapalenie oskrzeli Rozedma POChP

Błona pęcherzykowo - włośniczkowa 11

Mięśnie oddechowe

Siły retrakcji płuc → OPÓR SPRĘŻYSTY dążą do zapadnięcia płuc włókna sprężyste, kolagenowe napięcie powierzchniowe

Koniec spokojnego wydechu Siły retrakcji Siły sprężyste płuc ściany kp PA = 0 P pl = - 5 cm H2O PTP = + 5 cm H2O

Skurcz mięśni wdechowych   Obj. klatki piersiowej  Ciśnienia śródopłucnowego  Ciśnienia transpulmonalnego  Obj. płuc  Ciśnienia śródpęcherzykowego  Gradientu ciśnień (drogi odd.) Napływ powietrza do płuc

Podatność płuc (wskaźnik rozciągliwości płuc) CL = V/P (200 - 230 ml/ 1 cm H2O) kąt nachylenia krzywej ciśnienie-objętość

Napięcie powierzchniowe- T Prawo Laplace`a: P = 2T/r P- ciśnienie T – napięcie powierzchniowe r - promień Surfaktant- zawsze obniża napięcie powierzchniowe(T) P P

Surfactant – funkcje: 1.  siły retrakcji -  opór sprężysty 2.  podatność płuc 3.  pracę oddechową 4. Przeciwdziała zapadaniu się pęcherzyków płucnych – przeciwdziała niedodmie 5. Umożliwia współistnienie pęcherzyków o różnych rozmiarach; stabilizuje je 6. Przeciwdziała obrzękowi płuc 18

Dystrybucja wentylacji /pozycja stojąca/ PODSTAWA PŁUC PŁUCA – MNIEJ ROZCIĄGNIĘTE  WIĘKSZA PODATNOŚĆ WIĘKSZA WENTYLACJA - 10 cm H2O Zmiana ciśnienia śródopłucnowego 0,25 cm H2O / cm - 2,5 cm H2O Niższa podatność 19

Dystrybucja perfuzji /pozycja stojąca/ WPŁYW GRAWITACJI  0,74 mm Hg (1 cm H2O)/1 cm Gradient ciśnienia (23 mm Hg - 30 cm H2O) od szczytu do podstawy Dolne partie płuc - ↑ ciśnienia transmuralnego→ ↓ oporu → ↑ perfuzji DOLNE PARTIE PŁUC WIĘKSZA PERFUZJA 20

Ciśnienie w krążeniu płucnym Szczyt - 15 mm Hg nizsze Podstawa - 8 mm Hg wyższe Poziom serca 1/3 górna - strefa 2 - Przepływ zależy od różnicy pomiędzy ciśnieniem tętniczym i pęcherzykowym - Zachodzi w czasie skurczu (25 mmHg - 15 mm Hg = 10 mm Hg) ciśnienie rozkurczowe 8 mmHg (-15 mm Hg)  ciśnienie pęcherzykowe ciśnienie żylne  ciśnienie pęcherzykowe 2/3 dolne - strefa 3 - Przepływ zależy od różnicy pomiędzy ciśnieniem tętniczym i żylnym /oba > ciśnienie pęcherzykowe / 21

Wskaźnik minutowej wentylacji pęcherzykowej do minutowej perfuzji Wskaźnik minutowej wentylacji pęcherzykowej do minutowej perfuzji . . VA / Q

VA / Q = 1 /idealne/ VA = 4.2 L/min Q = 5 L/min VA / Q = 0,84

Stosunek minutowej wentylacji pęcherzykowej do minutowej perfuzji ↑ VA/Q Szczyt Perfuzja niewystarczająca w stosunku do wentylacji - Wydajniejsza wymiana gazowa ↑PO2 ↓PCO2 Niewielki wzrost zawartości O2 Niska dystrybucja do całkowitej ilości krwi

Pęcherzykowa przestrzeń martwa ↑ VA/Q Stany patologiczne: Zwężenie tętnicy płucnej (zator) Ucisk (guz, płyn, gaz) tętnicy płucnej, Zmniejszenie łożyska naczyniowego (rozedma), wstrząs Pęcherzyki wentylowane / bez perfuzji Q=0 V/Q = nieskończoność Krew żylna PvO2= 40 mm Hg PvCO2= 46 mm Hg PIO2= 150 mm Hg PICO2= 0 mm Hg  PAO2  PACO2 Krew „opuszczająca” pęcherzyk  PaO2 PaCO2 - hypokapnia PIO2= 150 mm Hg PICO2= 0 mm Hg PAO2= 150 mm Hg PACO2= 0 mm Hg Pęcherzykowa przestrzeń martwa

Fizjologiczna przestrzeń martwa Pęcherzykowa (funkcjonalna) przestrzeń martwa Obszary płuc o wysokim VA/Q + Anatomiczna przestrzeń martwa = Fizjologiczna przestrzeń martwa 26

Stosunek minutowej wentylacji pęcherzykowej do minutowej perfuzji ↓ VA/Q Podstawa - Wentylacja niewystarczająca w stosunku do perfuzji - wymiana gazowa mniej wydajna ↓ PO2 ↑PCO2 przeciek fizjologiczny obniżenie PO2 i SO2

↓ VA/Q Stany patologiczne: Obturacja dróg oddechowych (astma, zapalenie oskrzeli, rozedma) Ucisk dróg oddechowych (guz, obrzęk, płyn) Pęcherzyki bez wentylacji / perfundowane V=0 V/Q= 0 Krew żylna PO2= 40 mm Hg PCO2= 46 mm Hg Krew żylna PO2= 40 mm Hg PCO2= 46 mm Hg PIO2= 150 mm Hg PICO2= 0 mm Hg PAO2  PACO2 Krew „opuszczająca” pęcherzyk  PaO2 (hypoksemia) PaCO2 - hyperkapnia Krew „opuszczająca” pęcherzyk PaO2= 40 mm Hg PaCO2= 46 mm Hg PAO2= 40 mm Hg PACO2= 46 mm Hg Przeciek żylny prawo-lewo

Przeciek anatomiczny: Przeciek fizjologiczny Obszary płuc o niskim VA/Q Przeciek anatomiczny: anastomozy oskrzelowo-płucne PaO2 < PAO2 29

Regulacja oddychania Neurony oddechowe pnia mózgu: wdechowe (typ I), wydechowe (typ E), Rdzeń przedłużony: Neurony grzbietowe (I), Neurony brzuszne (I,E), Most: Ośrodek pneumotaksyczny Ośrodek apneustyczny

Chemoreceptory ośrodkowe (rdzeń przedłużony): efekt PCO2 ↑ PCO2 we krwi tętniczej (czynnik pośrednio stymulujący) ↑ [H+] - ↓ pH pmr - (czynnik bezpośrednio stymulujący)

Chemoreceptory obwodowe monitorują PCO2, pH i PO2 we krwi tętniczej Lokalizacja kłębki szyjne kłębki aortalne Czynniki stymulujące: - PCO2 →  pH (krew tętnicza) - [H+] (krew tętnicza) -↓ PO2 ( 60 mm Hg) ! (krew tętnicza)

Receptory w drogach oddechowych i płucach Włókna Typ Rozmieszczenie Bodziec Odpowiedź nerwu błędnego Zmielinizowane wolno adoptujące się między mięśniami wypełnienie płuc skrócenie czasu wdechu (SAR) gładkimi dr.odd. wydłużenie wydechu (ODRUCH Heringa – Breuera) rozszerzenie oskrzeli tachykardia szybko adoptujące się między komórkami nabł. nadmierne wzmożenie oddychania (RAR) wypełnienie płuc kaszel, skurcz oskrzeli, substancje wydzielanie śluzu endo-,egzogenne (histamina, PG) Niezmielinizowane płucne włókna C w pobliżu naczyń substancje bezdech – szybkie oddychanie oskrzelowe włókna C krwionośnych endo-,egzogenne skurcz oskrzeli, ↓ RR, bradykardia, wydzielanie śluzu