Polyakova in pri uporabi mrtvega prostora. Prezračevanje pljuč. Prezračevanje pljuč s krvjo. Fiziološki mrtvi prostor. Alveolarna ventilacija. Respiratorni mrtvi prostor
Koeficient alveolarne ventilacije
Pljučna ventilacija
Statični pljučni volumen, l.
Funkcionalne značilnosti pljuč in pljučna ventilacija
Alveolarno okolje. Konstantnost alveolnega okolja, fiziološki pomen
Pljučni volumni
Pljučne volumne delimo na statične in dinamične.
Statični pljučni volumen se meri med dokončanimi dihalnimi gibi, ne da bi omejili njihovo hitrost.
Dinamične pljučne volumne merimo med dihalnimi gibi s časovno omejitvijo njihovega izvajanja.
Količina zraka v pljučih in dihalnih poteh je odvisna od naslednjih kazalcev:
1. Antropometrične individualne značilnosti osebe in dihalni sistem.
2. Lastnosti pljučnega tkiva.
3. Površinska napetost alveolov.
4. Sila, ki jo razvijejo dihalne mišice.
1 Skupna kapaciteta - 6
2Vitalna kapaciteta – 4,5
3 Funkcionalna preostala zmogljivost -2,4
4 Preostala prostornina – 1,2
5 Dihalni volumen - 0,5
6 Prostornina mrtvega prostora – 0,15
Pljučna ventilacija je količina vdihanega zraka na enoto časa (minutni volumen dihanja).
MOD je količina zraka, ki se vdihne na minuto
MOD = TO x BH
Volumen pred plimovanjem,
Stopnja dihanja
Parametri prezračevanja
Hitrost dihanja - 14 min.
Minutni dihalni volumen - 7 l/min
Alveolarna ventilacija – 5 l/min
Prezračevanje mrtvega prostora – 2l/min
Do konca tihega izdiha je v alveolah približno 2500 ml zraka (FRC - funkcionalna rezidualna kapaciteta), pri vdihu pride v alveole 350 ml zraka, zato se obnovi le 1/7 alveolarnega zraka (2500/ 350 = 7,1).
Za normalen proces izmenjave plinov v pljučni alveoli potrebno je, da je njihova ventilacija z zrakom v določenem razmerju s prekrvavitvijo njihovih kapilar, tj. minutni volumen dihanja mora ustrezati ustreznemu minutnemu volumnu krvi, ki teče skozi pljučne žile, ta volumen pa je seveda enak volumnu krvi, ki teče skozi velik krog krvni obtok
V normalnih pogojih je ventilacijsko-perfuzijski koeficient pri ljudeh 0,8-0,9.
Na primer, pri alveolarni ventilaciji, ki je enaka 6 l/min, je lahko minutni volumen krvi približno 7 l/min.
V določenih predelih pljuč je lahko razmerje med ventilacijo in perfuzijo neenakomerno.
Nenadne spremembe v teh razmerjih lahko povzročijo nezadostno arterializacijo krvi, ki prehaja skozi kapilare alveolov.
Anatomsko je mrtvi prostor zračnoprevodno območje pljuč, ki ne sodeluje pri izmenjavi plinov (zgornji dihalni trakt, sapnik, bronhiji, terminalni bronhioli). AMP izvede serijo pomembne funkcije: segreje vdihani atmosferski zrak, zadrži približno 30 % izdihane toplote in vode.
Anatomsko mrtvi prostor ustreza zračnoprevodni coni pljuč, katere prostornina se giblje od 100 do 200 ml, v povprečju pa je 2 ml na 1 kg. telesna teža.
V zdravih pljučih je več apikalnih alveolov normalno prezračenih, vendar delno ali v celoti niso prekrvavljeni.
Podobno fiziološko stanje imenujemo "alveolarni mrtvi prostor".
V fizioloških pogojih se lahko AMP pojavi v primeru zmanjšanja minutnega volumna krvi, zmanjšanja tlaka v arterijskih žilah pljuč, ko patološka stanja. V takšnih predelih pljuč ne pride do izmenjave plinov.
Vsoto volumnov anatomskega in alveolarnega mrtvega prostora imenujemo fiziološki ali funkcionalni mrtvi prostor.
Anatomski mrtvi prostor je del dihalnega sistema, v katerem ni pomembne izmenjave plinov. Anatomski mrtvi prostor je sestavljen iz dihalnih poti, in sicer nazofarinksa, sapnika, bronhijev in bronhiolov do njihovega prehoda v alveole.
Prostornina zraka, ki jih polni, se imenuje prostornina mrtvega prostora (VD). Volumen mrtvega prostora je spremenljiv in pri odraslih znaša približno 150-200 ml (2 ml/kg telesne teže). V tem prostoru ne pride do izmenjave plinov in te strukture igrajo pomožno vlogo pri segrevanju, vlaženju in čiščenju vdihanega zraka.
Funkcionalni mrtvi prostor. Funkcionalni (fiziološki) mrtvi prostor se nanaša na tiste dele pljuč, v katerih ni izmenjave plinov. Za razliko od anatomskega funkcionalni mrtvi prostor vključuje tudi alveole, ki so prezračeni, vendar ne prekrvavljeni. Skupaj se to imenuje alveolarni mrtvi prostor. V zdravih pljučih je število takih alveolov majhno, zato se prostornine mrtvega anatomskega in fiziološkega prostora malo razlikujejo. Pri nekaterih motnjah pljučne funkcije, ko so pljuča neenakomerno ventilirana in prekrvavljena, pa je lahko volumen funkcionalnega mrtvega prostora bistveno večji od anatomskega. Tako funkcionalni mrtvi prostor predstavlja vsoto anatomskega in alveolarnega mrtvega prostora: Tfunk. = Tanat. + Talveoli.
Razmerje volumna mrtvega prostora (VD). na plimski volumen (V^ je koeficient mrtvega prostora (VD/V^). Običajno je prezračevanje mrtvega prostora 30 % dihalnega volumna, alveolarna ventilacija pa približno 70 %. Tako je koeficient mrtvega prostora VD/VT = 0,3 Ko se koeficient mrtvega prostora poveča na 0,70,8, je dolgotrajno spontano dihanje nemogoče, saj se dihalno delo poveča in CO2 se kopiči v večjih količinah, kot jih je mogoče odstraniti.
Zabeleženo povečanje koeficienta mrtvega prostora kaže, da je v določenih predelih pljuč perfuzija praktično prenehala, vendar je ta predel še vedno ventiliran.
Ventilacija mrtvega prostora je ocenjena na minuto in je odvisna od vrednosti mrtvega prostora (VD) in frekvence dihanja ter z njo linearno narašča. Povečanje prezračevanja mrtvega prostora se lahko kompenzira s povečanjem dihalne prostornine. Pomemben je nastali volumen alveolarne ventilacije (VA), ki dejansko vstopi v alveole na minuto in sodeluje pri izmenjavi plinov. Izračunamo ga lahko na naslednji način: VA = (VT - VD)F, kjer je VA volumen alveolarne ventilacije; VT - dihalni volumen; VD - prostornina mrtvega prostora; F - frekvenca dihanja.
Funkcionalni mrtvi prostor je mogoče izračunati z naslednjo formulo:
VDfunkcija = VT(1 - RMT CO2/ra CO2), kjer je VT dihalni volumen; RMT CO2 - vsebnost CO2 v izdihanem zraku; paCO2 - delni tlak CO2 v arterijski krvi.
Za približek vrednosti CO2 RMT se lahko namesto vsebnosti CO2 v izdihanem zraku uporabi parcialni tlak CO2 v izdihani mešanici.
Tfunk. = VT(1 - pE CO2 /ra CO2,
kjer je pECO2 delni tlak CO2 na koncu izdiha.
Primer. Če ima pacient, ki tehta 75 kg, frekvenco dihanja 12 na minuto, dihalni volumen 500 ml, potem je MOD 6 l, od tega je ventilacija mrtvega prostora 12.150 ml (2 ml/kg), t.j. 1800 ml. Koeficient mrtvega prostora je 0,3. Če ima tak bolnik frekvenco dihanja 20 na minuto in pooperativno VT 300 ml, bo minutni dihalni volumen 6 L, prezračevanje mrtvega prostora pa se bo povečalo na 3 L (20 150 ml). Koeficient mrtvega prostora bo 0,5. S povečanjem frekvence dihanja in zmanjšanjem DO se poveča ventilacija mrtvega prostora zaradi zmanjšanja alveolarne ventilacije. Če se dihalni volumen ne spremeni, potem povečanje frekvence dihanja povzroči povečanje dihalnega dela. Po operaciji, zlasti po laparotomiji ali torakotomiji, je razmerje mrtvega prostora približno 0,5 in se lahko v prvih 24 urah poveča na 0,55.
Več na temo Prezračevanje mrtvega prostora:
- Tretja lekcija. Idealni prostor kompozicije kot kombinacija različnih časov, prostorov, odnosov med liki
Funkcionalna preostala zmogljivost je pomembna fiziološki pomen, saj izravnava nihanja vsebnosti plinov v alveolarnem prostoru, ki bi se lahko spremenila zaradi sprememb v fazah dihalnega cikla. 350 ml zraka, ki vstopi v alveole med vdihavanjem, se pomeša z zrakom v pljučih, katerega količina je v povprečju 2,5 - 3,5 litra. Zato se ob vdihu obnovi približno 1/7 mešanice plinov v alveolah. Zato se plinska sestava alveolarnega prostora bistveno ne spremeni.
V vsakem alveoli je izmenjava plinov lastna razmerje ventilacija-perfuzija(VPO). Normalno razmerje med alveolarno ventilacijo in pljučnim pretokom krvi je 4/5 = 0,8, tj. na minuto vstopijo v pljučne mešičke 4 litre zraka in v tem času skozi pljučno žilo preteče 5 litrov krvi (na vrhu pljuč je razmerje praviloma večje kot na dnu pljuč). To razmerje med ventilacijo in perfuzijo zagotavlja zadostno porabo kisika za presnovo v času, ko je kri v kapilarah pljuč. Vrednost pljučnega krvnega pretoka v mirovanju je 5-6 l/min, pogonska sila je razlika tlaka okoli 8 mm Hg. Umetnost. med pljučno arterijo in levim atrijem. pri fizično delo pretok krvi v pljučih se poveča za 4-krat, tlak pa se poveča pljučna arterija 2-krat. To zmanjšanje žilnega upora se pojavi pasivno kot posledica širjenja pljučnih žil in odpiranja rezervnih kapilar. V mirovanju kri teče le skozi približno 50 % vseh pljučnih kapilar. Z večanjem obremenitve se povečuje delež prekrvavljenih kapilar, vzporedno pa se povečuje površina izmenjave plinov. Za pljučni pretok krvi je značilna regionalna neenakomernost, ki je odvisna predvsem od položaja telesa. Ko je telo v pokončnem položaju, je pljučno dno bolje prekrvavljeno. Glavni dejavniki, ki vplivajo na nasičenost krvi v pljučih s kisikom in odstranjevanje iz njega ogljikov dioksid, so alveolarna ventilacija, pljučna perfuzija in difuzijska kapaciteta pljuč.
3. Vitalna kapaciteta pljuč.
Vitalna kapaciteta pljuč je količina zraka, ki jo lahko človek izdihne po najglobljem vdihu. To je znesek plimski volumen in rezervni volumen vdihavanja in izdiha (pri osebi povprečne starosti in povprečne zgradbe je približno 3,5 litra).
Dihalni volumen je količina zraka, ki jo oseba vdihne med mirnim dihanjem (približno 500 ml). Dodatni zrak, ki vstopi v pljuča po koncu mirnega vdiha, se imenuje rezervni volumen vdiha (približno 2500 ml), dodatni izdih po tihem izdihu se imenuje rezervni volumen izdiha (približno 1000 ml). Zrak, ki ostane po najglobljem možnem izdihu, je preostali volumen (približno 1500 ml). Vsoto preostalega volumna in vitalne kapacitete pljuč imenujemo skupna pljučna kapaciteta. Volumen pljuč po koncu mirnega izdiha se imenuje funkcionalna preostala kapaciteta. Sestavljen je iz rezidualnega volumna in ekspiratornega rezervnega volumna. Zrak, ki ga najdemo v kolabiranih pljučih med pnevmotoraksom, imenujemo minimalni volumen.
4. Alveolarna ventilacija.
Pljučna ventilacija - gibanje zraka v pljučih med dihanjem. Zanj je značilno minutni volumen dihanja(MAUD). Minutni volumen dihanja je volumen zraka, ki ga oseba vdihne ali izdihne v 1 minuti. Je enak produktu dihalne prostornine in frekvence dihanja. Frekvenca dihanja odrasle osebe v mirovanju je 14 l/min. Minutni volumen dihanja je približno 7 l/min. pri telesna aktivnost lahko doseže 120 l/min.
Alveolarna ventilacija označuje izmenjavo zraka v alveolah in določa učinkovitost prezračevanja. Alveolarna ventilacija je del minutnega volumna dihanja, ki doseže alveole. Volumen alveolarne ventilacije je enak razliki med plimskim volumnom in volumnom mrtvega prostora zraka, pomnoženi s številom dihalnih gibov v 1 minuti. (V alveolarna ventilacija = (TO - V mrtvi prostor) x RR/min). Tako je pri splošnem prezračevanju pljuč 7 l/min alveolarna ventilacija enaka 5 l/min.
Anatomski mrtvi prostor. Anatomski mrtvi prostor je prostornina, ki zapolnjuje dihalne poti in v kateri ne pride do izmenjave plinov. Vključuje nosno, ustno votlino, žrelo, grlo, sapnik, bronhije in bronhiole. Ta prostornina pri odraslih je približno 150 ml.
Funkcionalni mrtvi prostor. Vključuje vsa področja dihalnega sistema, v katerih ne pride do izmenjave plinov, vključno ne le z dihalnimi potmi, temveč tudi s tistimi pljučnimi mešički, ki so prezračeni, vendar niso prekrvavljeni. Alveolarni mrtvi prostor se nanaša na volumen alveolov v apikalnih delih pljuč, ki so prezračeni, vendar niso prekrvavljeni. Lahko negativno vpliva na izmenjavo plinov v pljučih z zmanjšanjem minutnega volumna krvi, znižanjem tlaka v žilnem sistemu pljuč, slabokrvnostjo in zmanjšanjem zračnosti pljuč. Vsota "anatomskega" in alveolarnega volumna je označena kot funkcionalni ali fiziološki mrtvi prostor.
Zaključek
Normalno delovanje telesnih celic je možno ob stalnem dovajanju kisika in odvajanju ogljikovega dioksida. Izmenjava plinov med celicami (organizmom) in okolju imenovano dihanje.
Pretok zraka v alveole povzroča razlika v tlaku med atmosfero in alveoli, ki nastane kot posledica povečanja prostornine prsni koš, plevralna votlina, alveole in zmanjšanje tlaka v njih glede na atmosferski tlak. Nastala razlika v tlaku med atmosfero in alveoli zagotavlja pretok atmosferskega zraka vzdolž tlačnega gradienta v alveole. Izdih se pojavi pasivno kot posledica sprostitve inspiratornih mišic in presežka alveolarnega tlaka nad atmosferskim.
Študijska in testna vprašanja na temo predavanja
1. Pomen dihanja. Zunanje dihanje. Mehanizem vdihavanja in izdihavanja.
2. Negativni intraplevralni tlak, njegov pomen za dihanje in krvni obtok. Pnevmotoraks. Vrste dihanja.
3. Pljučna in alveolarna ventilacija. Vitalna kapaciteta pljuč in dihalni volumni.
Organizacijska in metodološka navodila za logistiko predavanja.
1. 15 minut pred predavanjem pripravite multimedijski projektor.
2. Po koncu predavanja ugasnite projektor in vrnite disk na govornico.
Predstojnik oddelka, profesor E.S. Pitkevič
Prezračevanje pljuč. Pljučni volumni.
1. Dihalni volumen (VT) - količina zraka, ki jo oseba vdihne in izdihne med mirnim dihanjem (0,3-0,9 l, povprečno 500 ml).
2. Inspiratorni rezervni volumen (IRV) - količina zraka, ki jo lahko še vdihnemo po mirnem vdihu (1,5 - 2,0 l).
3. Ekspiratorni rezervni volumen (ERV) - količina zraka, ki jo lahko še izdihnemo po mirnem izdihu (1,0 - 1,5 l).
4. Preostali volumen (VR) - volumen zraka, ki ostane v pljučih po največjem izdihu (1,0 - 1,5 l).
5. Vitalna kapaciteta pljuč (VC) = DO + ROvd.+ ROvyd.(0,5 + 1,5 + 1,5) = 3,5 l. Odraža moč dihalnih mišic, prožnost pljuč, površino dihalne membrane in bronhialno prehodnost.
6. Funkcionalna rezidualna kapaciteta (FRC) ali alveolarni zrak - količina zraka, ki ostane v pljučih po mirnem izdihu (2,5 l).
7. Skupna kapaciteta pljuč (TLC) - količina zraka v pljučih na višini največjega vdiha (4,5 - 6,0 l).
8. Kapaciteta vdiha - vključuje dihalni volumen + rezervni volumen vdiha (2,0 l).
9. Tako obstajajo 4 primarni pljučni volumni in 4 pljučne kapacitete:
Vitalna kapaciteta določa največji volumen zraka, ki ga je mogoče vnesti ali odstraniti iz pljuč med enim vdihom ali izdihom. Je pokazatelj gibljivosti pljuč in prsnega koša.
Dejavniki, ki vplivajo na vitalno zmogljivost:
· Starost. Po 40 letih se vitalna zmogljivost zmanjša (zmanjšana elastičnost pljuč in gibljivost prsnega koša).
· Nadstropje. Vitalna zmogljivost žensk je v povprečju za 25 % manjša kot pri moških.
· Velikost telesa. Velikost prsnega koša je sorazmerna z ostalimi merami telesa.
· Položaj telesa. V navpičnem položaju je višji kot v vodoravnem (večja prekrvavitev pljučnih žil).
· Stopnja izobrazbe. Pri treniranih posameznikih se poveča (predvsem pri plavalcih in veslačih, kjer je potrebna vzdržljivost).
Obstajajo:
· anatomski;
· funkcionalni (fiziološki).
Anatomsko mrtvi prostor - prostornina dihalnih poti, v kateri ne pride do izmenjave plinov ( Nosna votlina, žrelo, grlo, sapnik, bronhi, bronhiole, alveolarni kanali).
Njegova fiziološka vloga je:
· čiščenje zraka (sluznica ujame drobni delci prah, bakterije).
· Vlaženje zraka (sekret žleznih epitelijskih celic).
· Ogrevanje zraka (t 0 izdihanega zraka je približno 37 o C).
Povprečna prostornina anatomskega mrtvega prostora je 150 ml (140 - 170 ml).
Posledično bo od 500 ml dihalne prostornine le 350 ml vstopilo v alveole. Volumen alveolarnega zraka je 2500 ml. Koeficient pljučna ventilacija to je enako 350: 2500 = 1/7, tj. Kot rezultat 1 dihalnega cikla se obnovi le 1/7 FRC zraka ali pa se njegova popolna obnovitev pojavi kot posledica najmanj 7 dihalnih ciklov.
Delujoč mrtvi prostor - področja dihalnega sistema, v katerih ne prihaja do izmenjave plinov, tj. alveoli, ki so prezračeni, vendar ne prekrvavljeni, so dodani anatomskemu mrtvemu prostoru.
Običajno je takšnih alveolov malo, zato običajno obseg anatomskega in funkcionalnega mrtvega prostora sovpada.
Prezračevanje
Kako zrak vstopi v alveole?
To in naslednji dve poglavji preučujeta, kako vdihnjen zrak vstopi v alveole, kako plini prehajajo skozi alveolarno-kapilarno pregrado in kako se odstranijo iz pljuč skozi krvni obtok. Ti trije procesi so zagotovljeni z ventilacijo, difuzijo in pretokom krvi.
riž. 2.1. Diagram pljuč. Podane so tipične vrednosti volumnov in pretokov zraka in krvi. V praksi se te vrednosti zelo razlikujejo (po J.B. West: Ventilation/Blood Flow and Gas Exchange. Oxford, Blackwell, 1977, str. 3, s spremembami)
Na sl. Slika 2.1 prikazuje shematski prikaz pljuč. Bronhiji, ki tvorijo dihalne poti (glej sliko 1.3), so tukaj predstavljeni z eno cevjo (anatomski mrtvi prostor). Skozi njega zrak vstopa v odseke za izmenjavo plinov, omejene z alveolarno-kapilarno membrano in krvjo pljučnih kapilar. Z vsakim vdihom pride v pljuča približno 500 ml zraka (plimalni volumen). Iz sl. 2.1 kaže, da je volumen anatomskega mrtvega prostora majhen v primerjavi s celotnim volumnom pljuč, volumen kapilarne krvi pa je veliko manjši od volumna alveolarnega zraka (glej tudi sliko 1.7).
Pljučni volumni
Preden preidemo na meritve dinamične ventilacije, je koristno na kratko pregledati "statične" pljučne volumne. Nekatere od njih lahko izmerimo s spirometrom (slika 2.2). Med izdihom se zvonec spirometra dvigne, zapisovalno pero pa spusti. Amplituda nihanj, zabeleženih med tihim dihanjem, ustreza plimski volumen.Če subjekt globoko vdihne in nato čim globlje izdihne, se glasnost, ki ustreza vitalna kapaciteta pljuč(VEL). Vendar tudi po največjem izdihu v njih ostane nekaj zraka - preostali volumen(OO). Količina plina v pljučih po normalnem izdihu se imenuje funkcionalna preostala zmogljivost(FOE).
Funkcionalne rezidualne kapacitete in rezidualnega volumna ni mogoče izmeriti s preprostim spirometrom. Za to uporabimo metodo redčenja plina (slika 2.3), ki je sestavljena iz naslednjega. Dihalne poti subjekta so povezane s spirometrom, ki vsebuje znano koncentracijo plinastega helija, ki je praktično netopen v krvi. Preiskovanec naredi več vdihov in izdihov, zaradi česar se koncentracija helija v spirometru in v pljučih izenači. Ker ni izgube helija, je možno izenačiti njegove količine pred in po izenačitvi koncentracij, enake C 1 X V 1 (koncentracija X prostornina) oz. Z 2 X X (V 1 +V 2). Zato je V 2 = V 1 (C 1 -C 2)/C 2. V praksi med izenačevanjem koncentracij v spirometer dodamo kisik (za kompenzacijo absorpcije tega plina s strani testiranca) in sproščeni ogljikov dioksid absorbiramo.
Funkcionalno preostalo kapaciteto (FRC) lahko izmerimo tudi s splošnim pletizmografom (slika 2.4). Gre za veliko zaprto komoro, ki spominja na govorilnico, v kateri je subjekt.
riž. 2.2. Pljučni volumni. Upoštevajte, da funkcionalne rezidualne kapacitete in rezidualnega volumna ni mogoče izmeriti s spirometrijo.
riž. 2.3. Merjenje funkcionalne preostale kapacitete (FRC) z metodo redčenja s helijem
Na koncu običajnega izdiha se s čepom zapre ustnik, skozi katerega preiskovanec diha, in ga prosimo, da naredi več dihalnih gibov. Ko poskuša vdihniti, se mešanica plinov v njegovih pljučih razširi, njihov volumen se poveča, tlak v komori pa se poveča z zmanjšanjem prostornine zraka v njej. Po Boyle-Mariottovem zakonu je zmnožek tlaka in prostornine pri stalni temperaturi stalna vrednost. Tako je P1V1 == P2(V1 -deltaV), kjer sta P 1 in P 2 tlak v komori pred in med poskusom vdihavanja, V 1 je prostornina komore pred tem poskusom, AV pa je sprememba volumna komore (ali pljuč). Od tu je mogoče izračunati AV.
Nato morate Boyle-Marriottov zakon uporabiti za zrak v pljučih. Tukaj bo razmerje videti takole: P 3 V 2 = P 4 (V 2 + AV), kjer sta P 3 in P 4 tlak v ustni votlini pred in med poskusom vdihavanja, V 2 pa je FRC, ki se izračuna po tej formuli.
riž. 2.4. Merjenje FRC s splošno pletizmografijo. Ko preiskovanec poskuša vdihniti z zamašenimi dihalnimi potmi, se volumen njegovih pljuč rahlo poveča, tlak v dihalnih poteh se zmanjša, tlak v komori pa se poveča. Od tu lahko z uporabo Boyle-Marriottovega zakona izračunate volumen pljuč (za več podrobnosti glejte besedilo)
Metoda splošne pletizmografije meri celotno količino zraka v pljučih, vključno s področji, ki ne komunicirajo z ustno votlino zaradi dejstva, da so njihove dihalne poti blokirane (glej na primer sliko 7.9). Nasprotno pa metoda redčenja s helijem zagotavlja samo količino zraka, ki komunicira z ustno votlino, tj. sodeluje pri prezračevanju. Pri mladih zdravi ljudje ta dva zvezka sta skoraj enaka. Pri osebah s pljučnimi boleznimi je lahko prostornina, vključena v ventilacijo, bistveno manjša od skupne, saj veliko število plini postanejo izolirani v pljučih zaradi obstrukcije (zapiranja) dihalnih poti.
Prezračevanje
Predpostavimo, da se z vsakim izdihom iz pljuč odstrani 500 ml zraka (slika 2.1) in da se izvede 15 dihalnih gibov na minuto. V tem primeru je skupni izdihani volumen v 1 minuti 500X15 = 7500 ml/min. To je t.i splošno prezračevanje, oz minutni volumen dihanje. Količina zraka, ki vstopi v pljuča, je nekoliko večja, saj absorpcija kisika nekoliko presega sproščanje ogljikovega dioksida.
Vendar ves vdihani zrak ne doseže alveolnega prostora, kjer pride do izmenjave plinov. Če je prostornina vdihanega zraka 500 ml (kot na sliki 2.1), potem v anatomskem mrtvem prostoru ostane 150 ml in (500-150) X15 = 5250 ml atmosferskega zraka prehaja skozi dihalno cono pljuč na minuto. Ta količina se imenuje alveolarna ventilacija. Izjemnega pomena je, ker ustreza količini "svežega zraka", ki lahko sodeluje pri izmenjavi plinov (strogo gledano se alveolarna ventilacija meri s količino izdihanega zraka, ne vdihanega, vendar je razlika v volumnu zelo majhna).
Splošno prezračevanje je mogoče preprosto izmeriti tako, da preiskovanca diha skozi cev z dvema ventiloma, ki omogočata vstop zraka v dihalne poti pri vdihu in ga pri izdihu spustita v posebno vrečko. Alveolarno ventilacijo je težje oceniti. Eden od načinov za določitev tega je merjenje prostornine anatomskega mrtvega prostora (glejte spodaj) in izračun njegove ventilacije (volumen X stopnja dihanja). Dobljena vrednost se odšteje od celotnega prezračevanja pljuč.
Izračuni izgledajo tako (slika 2.5). Označimo V t, V p, V a plimski volumen, volumen mrtvega prostora in volumen alveolarnega prostora. Potem je V T =V D +V A, 1)
V T n =V D n +V A n,
kjer je n frekvenca dihanja; torej,
kjer je V prostornina na časovno enoto, V E je celotna ekspiratorna (ocenjena z izdihanim zrakom) pljučna ventilacija, V D in V A sta ventilacija mrtvega prostora oziroma alveolarna ventilacija (splošen seznam oznak je podan v dodatku). torej
Težava pri tej metodi je, da je prostornino anatomskega mrtvega prostora težko izmeriti, čeprav z majhno napako lahko predpostavimo, da je enaka določeni vrednosti.
1) Poudariti je treba, da je V A količina zraka, ki vstopi v alveole v enem vdihu, in ne skupna količina alveolarnega zraka v pljučih.
riž. 2.5 . Zrak, ki zapusti pljuča ob izdihu (plimni volumen, V D), prihaja iz anatomskega mrtvega prostora (Vo) in alveolov (va). Gostota točk na sliki ustreza koncentraciji CO 2. F - frakcijska koncentracija; I-inspiracijski zrak; E-izdihani zrak. Cm. za primerjavo sl. 1.4 (avtor J. Piiper s spremembami)
Pri zdravih ljudeh lahko alveolarno ventilacijo izračunamo tudi z vsebnostjo CO 2 v izdihanem zraku (slika 2.5). Ker v anatomsko mrtvem prostoru ne pride do izmenjave plinov, ta ob koncu vdiha ne vsebuje CO 2 (zanemarljivo vsebnost CO 2 v atmosferskem zraku lahko zanemarimo). To pomeni, da pride CO2 v izdihani zrak izključno iz alveolarnega zraka, od koder imamo kjer je Vco 2 prostornina izdihanega CO 2 na časovno enoto. zato
V A = Vco 2 x100 / % CO 2
Vrednost % CO 2 /100 se pogosto imenuje frakcijska koncentracija CO 2 in je označena kot Fco 2 . Alveolarno ventilacijo lahko izračunamo tako, da količino izdihanega CO 2 delimo s koncentracijo tega plina v alveolarnem zraku, ki jo določimo v zadnjih delih izdihanega zraka s hitrim analizatorjem CO 2 . Parcialni tlak CO 2 РСО 2) je sorazmeren s koncentracijo tega plina v alveolarnem zraku:
Pco 2 = Fco 2 X K,
kjer je K konstanta. Od tod
V A = V CO2 /P CO2 x K
Ker sta pri zdravih ljudeh Pco 2 v alveolarnem zraku in v arterijski krvi skoraj enaka, lahko Pco 2 v arterijski krvi uporabimo za določanje alveolarne ventilacije. Njegovo razmerje s Pco 2 je izjemno pomembno. Torej, če se raven alveolarne ventilacije zmanjša za polovico, potem (s konstantna hitrost nastajanje CO 2 v telesu) P CO2. v alveolnem zraku in arterijski krvi se bo podvojila.
Anatomski mrtvi prostor
Anatomski mrtvi prostor je prostornina prevodnih dihalnih poti (sl. 1.3 in 1.4). Običajno je približno 150 ml, povečuje se z globokim vdihom, saj bronhije raztegne okoliški pljučni parenhim. Količina mrtvega prostora je odvisna tudi od velikosti telesa in drže. Obstaja približno pravilo, po katerem je za sedečo osebo v mililitrih približno enaka telesni teži v funtih (1 funt == 453,6 g).
Volumen anatomskega mrtvega prostora je mogoče izmeriti s Fowlerjevo metodo. V tem primeru subjekt diha skozi sistem ventilov, vsebnost dušika pa se neprekinjeno meri z uporabo hitrega analizatorja, ki jemlje zrak iz cevi, ki se začne pri ustih (slika 2.6, L). Ko oseba izdihne po vdihu 100 % Oa, se vsebnost N2 postopoma poveča, ko se mrtvi prostorski zrak nadomesti z alveolarnim zrakom. Na koncu izdiha se zabeleži skoraj konstantna koncentracija dušika, kar ustreza čistemu alveolarnemu zraku. Ta del krivulje se pogosto imenuje alveolarni "plato", čeprav tudi pri zdravih ljudeh ni popolnoma vodoraven, pri bolnikih s pljučnimi lezijami pa se lahko strmo dvigne. S to metodo se zabeleži tudi volumen izdihanega zraka.
Za določitev volumna mrtvega prostora se sestavi graf, ki povezuje vsebnost N 2 z izdihanim volumnom. Nato se na ta graf nariše navpična črta, tako da je površina A (glej sliko 2.6.5) enaka površini B. Prostornina mrtvega prostora ustreza točki presečišča te črte z osjo abscise. Pravzaprav ta metoda daje prostornino prevodnih dihalnih poti do "sredinske točke" prehoda iz mrtvega prostora v alveolarni zrak.
riž. 2.6. Merjenje volumna anatomskega mrtvega prostora s hitrim N2 analizatorjem po Fowlerjevi metodi. A. Po vdihavanju iz posode z čisti kisik preiskovanec izdihne, koncentracija N 2 v izdihanem zraku pa se sprva poveča, nato pa ostane skoraj konstantna (krivulja praktično doseže plato, ki ustreza čistemu alveolarnemu zraku). B. Odvisnost koncentracije od izdihanega volumna. Prostornina mrtvega prostora je določena s točko presečišča osi x z navpično pikčasto črto, narisano tako, da sta površini A in B enaki
Funkcionalni mrtvi prostor
Izmerite lahko tudi prostornino mrtvega prostora Bohrova metoda. Od ris2s. 2.5 je jasno, da izdihani CO 2 izvira iz alveolarnega zraka in ne iz zraka mrtvega prostora. Od tod
vt x-fe==va x fa.
Zaradi
v t = v a + v d,
v a =v t -v d ,
po zamenjavi dobimo
VT xFE=(VT-VD)-FA,
torej,
Ker je parcialni tlak plina sorazmeren z njegovo vsebnostjo, zapišemo (Bohrova enačba),
kjer se A in E nanašata na alveolarni oziroma mešani izdihani zrak (glej dodatek). Med mirnim dihanjem je razmerje med prostornino mrtvega prostora in dihalno prostornino običajno 0,2-0,35. Pri zdravih ljudeh je Pco2 v alveolarnem zraku in arterijski krvi skoraj enak, zato lahko Bohrovo enačbo zapišemo takole:
asp2"TAKO-g ^COg
Poudariti je treba, da Fowlerjeva in Bohrova metoda merita nekoliko drugačne kazalnike. Prva metoda daje volumen prevodnosti dihalni trakt do stopnje, ko se zrak, ki vstopa med vdihavanjem, hitro pomeša s tistim, ki je že v pljučih. Ta prostornina je odvisna od geometrije dihalnega trakta, ki se hitro razveja s povečanjem celotnega preseka (glej sliko 1.5) in odraža strukturo dihalnega sistema. V zvezi s tem se imenuje anatomski mrtvi prostor. Bohrova metoda določa volumen tistih delov pljuč, v katerih se CO2 ne odstrani iz krvi; ker je ta indikator povezan z delom organa, se imenuje delujoč(fiziološki) mrtvi prostor. Pri zdravih osebah so te količine skoraj enake. Vendar pa lahko pri bolnikih s pljučnimi lezijami drugi indikator znatno preseže prvega zaradi neenakomernega krvnega pretoka in prezračevanja v različne oddelke pljuča (glejte 5. poglavje).
Regionalne razlike v prezračevanju
Do sedaj smo predvidevali, da je prezračevanje vseh delov zdravih pljuč enako. Vendar je bilo ugotovljeno, da so bili njihovi spodnji predeli bolje prezračeni kot zgornji. To lahko dokažemo tako, da subjekta prosimo, naj vdihne mešanico plinov z radioaktivnim ksenonom (slika 2.7). Ko 133 Xe vstopi v pljuča, sevanje, ki ga oddaja, prodre v prsni koš in ga zajamejo nanj pritrjeni števci sevanja. Na ta način lahko izmerite količino ksenona, ki vstopa v različne dele pljuč.
riž. 2.7. Ocena regionalnih razlik v prezračevanju z uporabo radioaktivnega ksenona. Preiskovanec vdihne mešanico tega plina, intenzivnost sevanja pa se meri z merilniki, nameščenimi izven prsnega koša. Vidimo lahko, da je prezračevanje v pljučih osebe v pokončnem položaju oslabljeno v smeri od spodnjih delov do zgornjih.
Na sl. Slika 2.7 prikazuje rezultate, pridobljene s to metodo na več zdravih prostovoljcih. Vidimo lahko, da je stopnja prezračevanja na enoto prostornine višja v spodnjih delih pljuč in postopoma pada proti njihovim vrhom. Dokazano je, da če preiskovanec leži na hrbtu, razlika v prezračevanju apikalnih in spodnjih delov pljuč izgine, vendar se njihova posteriorna (hrbtna) področja začnejo prezračevati bolje kot sprednja (ventralna). Ležanje na boku omogoča boljše prezračevanje pljuč. Razlogi za takšne regionalne razlike v prezračevanju so obravnavani v pogl. 7.
