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3 फेफड़ों में गैस विनिमय का आकलन परबीमार बिस्तर

वेंटिलेशन-परफ़्यूज़न संबंध

वायुकोशीय-केशिका इकाइयाँ (चित्र 3-1) का उपयोग विभिन्न प्रकार के गैस विनिमय का वर्णन करने के लिए किया जाता है। जैसा कि ज्ञात है, वायुकोशीय केशिका छिड़काव (क्यू) से वायुकोशीय वेंटिलेशन (वी) के अनुपात को वेंटिलेशन-छिड़काव अनुपात (वी/क्यू) कहा जाता है। वी/क्यू अनुपात से संबंधित गैस विनिमय के उदाहरणों के लिए चित्र देखें। 3-1. ऊपरी भाग (ए) वायुकोशीय-केशिका इकाई में वेंटिलेशन और रक्त प्रवाह और आदर्श वी/क्यू अनुपात के बीच आदर्श संबंध दिखाता है।

मृत अंतरिक्ष वेंटिलेशन

वायुमार्ग में हवा गैस विनिमय में भाग नहीं लेती है, और उनके वेंटिलेशन को डेड स्पेस वेंटिलेशन कहा जाता है। इस मामले में वी/क्यू अनुपात 1 से अधिक है (चित्र 3-1, भाग बी देखें)। मृत स्थान दो प्रकार के होते हैं।

चावल। 3-1.

शारीरिक मृत स्थान- वायुमार्ग का लुमेन. आम तौर पर, इसकी मात्रा लगभग 150 मिलीलीटर होती है, जिसमें स्वरयंत्र लगभग आधा होता है।

शारीरिक (कार्यात्मक) मृत स्थान- श्वसन तंत्र के वे सभी भाग जिनमें गैस विनिमय नहीं होता है। शारीरिक मृत स्थान में न केवल वायुमार्ग, बल्कि एल्वियोली भी शामिल हैं, जो हवादार हैं लेकिन रक्त से सुगंधित नहीं हैं (ऐसी एल्वियोली में गैस विनिमय असंभव है, हालांकि वेंटिलेशन होता है)। स्वस्थ लोगों में कार्यात्मक मृत स्थान (वीडी) की मात्रा ज्वारीय मात्रा का लगभग 30% है (यानी वीडी/वीटी = 0.3, जहां वीटी ज्वारीय मात्रा है)। वीडी में वृद्धि से हाइपोक्सिमिया और हाइपरकेनिया होता है। सीओ 2 प्रतिधारण आमतौर पर तब देखा जाता है जब वीडी/वीटी अनुपात 0.5 तक बढ़ जाता है।

जब एल्वियोली अत्यधिक विस्तारित हो जाती है या वायु प्रवाह कम हो जाता है तो मृत स्थान बढ़ जाता है। पहला विकल्प अवरोधक फुफ्फुसीय रोगों और फेफड़ों के कृत्रिम वेंटिलेशन के साथ मनाया जाता है, जबकि समाप्ति के अंत में सकारात्मक दबाव बनाए रखा जाता है, दूसरा - हृदय विफलता (दाएं या बाएं), तीव्र फुफ्फुसीय अन्त: शल्यता और वातस्फीति के साथ।

शंट फ़्रैक्शन

कार्डियक आउटपुट का वह हिस्सा जो वायुकोशीय गैस के साथ पूरी तरह से संतुलित नहीं होता है, उसे शंट अंश कहा जाता है (क्यूएस/क्यूटी, जहां क्यूटी कुल रक्त प्रवाह है और क्यूएस शंट के माध्यम से रक्त प्रवाह है)। इस मामले में, वी/क्यू अनुपात 1 से कम है (चित्र 3-1 का भाग बी देखें)। शंट दो प्रकार के होते हैं.

सच्चा शंटरक्त और वायुकोशीय गैस के बीच गैस विनिमय की अनुपस्थिति को इंगित करता है (वी/क्यू अनुपात 0 है, यानी फुफ्फुसीय इकाई सुगंधित है लेकिन हवादार नहीं है), जो एक शारीरिक संवहनी शंट की उपस्थिति के बराबर है।

शिरापरक मिश्रणरक्त द्वारा दर्शाया गया है जो वायुकोशीय गैस के साथ पूरी तरह से संतुलित नहीं है, अर्थात। फेफड़ों में पूर्ण ऑक्सीजनेशन नहीं हो पाता है। जैसे-जैसे शिरापरक मिश्रण बढ़ता है, यह शंट वास्तविक शंट के करीब पहुंचता है।

धमनी रक्त में O 2 और CO 2 के आंशिक दबाव (क्रमशः paO 2 PaCO 2) पर शंट अंश का प्रभाव चित्र में दिखाया गया है। 3-2. आम तौर पर, शंट रक्त प्रवाह कुल के 10% से कम होता है (यानी, क्यूएस/क्यूटी अनुपात 0.1 या 10% से कम होता है), जबकि लगभग 90% कार्डियक आउटपुट गैस विनिमय में भाग लेता है। जैसे-जैसे शंट अंश बढ़ता है, paO 2 उत्तरोत्तर कम होता जाता है, और paCO 2 तब तक नहीं बढ़ता जब तक Qs/Qt अनुपात 50% तक नहीं पहुंच जाता। हाइपरवेंटिलेशन (पैथोलॉजी के कारण या हाइपोक्सिमिया के कारण) के परिणामस्वरूप इंट्रापल्मोनरी शंट वाले रोगियों में, paCO 2 अक्सर सामान्य से नीचे होता है।

शंट अंश ऑक्सीजन लेने पर पीएओ 2 को बढ़ाने की क्षमता निर्धारित करता है, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। 3-3. शंट अंश (Qs/Qt) में वृद्धि के साथ, प्रेरित वायु या गैस मिश्रण (FiO2) में ऑक्सीजन की आंशिक सांद्रता में वृद्धि के साथ paO2 में थोड़ी वृद्धि होती है। जब Qs/Qt अनुपात 50% तक पहुँच जाता है, तो paO 2 अब FiO 2 में परिवर्तन पर प्रतिक्रिया नहीं करता है; . इस मामले में, इंट्रापल्मोनरी शंट एक वास्तविक (शारीरिक) शंट की तरह व्यवहार करता है। उपरोक्त के आधार पर, यदि शंट रक्त प्रवाह का मान 50% से अधिक है, तो ऑक्सीजन की विषाक्त सांद्रता का उपयोग नहीं करना संभव है, अर्थात। P a O 2 को उल्लेखनीय रूप से कम किए बिना FiO 2 को कम किया जा सकता है। इससे ऑक्सीजन विषाक्तता के खतरे को कम करने में मदद मिलती है।

चावल। 3-2.पीओ 2 पर शंट अंश का प्रभाव (डी'अलोन्ज़ो जीई, डेंट्ज़गर डॉ. से। असामान्य गैस विनिमय के तंत्र। मेड क्लिन नॉर्थ एएम 1983;67:557-571)। चावल। 3-3.प्रेरित वायु या गैस मिश्रण में ऑक्सीजन की भिन्नात्मक सांद्रता के अनुपात पर शंट अंश का प्रभाव (डी'अलोन्ज़ो जीई, डेंट्ज़गर डीआर से। असामान्य गैस विनिमय के तंत्र। मेड क्लिन नॉर्थ एएम 1983;67:557-571)

एटिऑलॉजिकल कारक।अक्सर, शंट अंश में वृद्धि निमोनिया, फुफ्फुसीय एडिमा (हृदय और गैर-हृदय प्रकृति), और फुफ्फुसीय अन्त: शल्यता (पीटीए) के कारण होती है। फुफ्फुसीय एडिमा (ज्यादातर गैर-कार्डियोजेनिक) और टीपीए के साथ, फेफड़ों में गैस विनिमय की गड़बड़ी एक वास्तविक शंट की अधिक याद दिलाती है और PaO 2 FiO 2 में परिवर्तन के प्रति कम अच्छी तरह से प्रतिक्रिया करता है। उदाहरण के लिए, टीपीए में, शंट रक्त के प्रवाह को एम्बोलाइज्ड क्षेत्र (जहां वाहिकाओं के माध्यम से रक्त का प्रवाह कठिन होता है और छिड़काव असंभव है) से फेफड़ों के अन्य भागों में छिड़काव में वृद्धि के साथ स्विच करने का परिणाम है [3]।

गैस विनिमय संकेतकों की गणना

जिन समीकरणों पर नीचे चर्चा की जाएगी, उनका उपयोग वेंटिलेशन-छिड़काव संबंधों में गड़बड़ी की गंभीरता को मापने के लिए किया जाता है। इन समीकरणों का उपयोग फुफ्फुसीय कार्य का अध्ययन करने के लिए किया जाता है, विशेष रूप से श्वसन विफलता वाले रोगियों में।

शारीरिक मृत स्थान

बोहर विधि का उपयोग करके शारीरिक मृत स्थान की मात्रा को मापा जा सकता है। कार्यात्मक मृत स्थान की मात्रा की गणना साँस छोड़ने वाली वायुकोशीय वायु और केशिका (धमनी) रक्त (अधिक सटीक रूप से, फुफ्फुसीय केशिकाओं के टर्मिनल खंडों का रक्त) में पीसीओ 2 मूल्यों के बीच अंतर के आधार पर की जाती है। स्वस्थ लोगों के फेफड़ों में, केशिका रक्त वायुकोशीय गैस के साथ पूरी तरह से संतुलित होता है और साँस छोड़ने वाली वायुकोशीय वायु में pCO 2 धमनी रक्त में pCO 2 के लगभग बराबर होता है। जैसे-जैसे शारीरिक मृत स्थान (यानी, वीडी/वीटी अनुपात) बढ़ता है, साँस छोड़ने वाली हवा में पीसीओ 2 (पीई सीओ 2) धमनी रक्त में पीसीओ 2 से कम होगा। वीडी/वीटी अनुपात की गणना के लिए इस्तेमाल किया जाने वाला बोह्र समीकरण इस सिद्धांत पर आधारित है:

Vd/Vt = (PaCO 2 - reCO 2) / pa CO 2। आम तौर पर अनुपात Vd/Vt = 0.3.

PaCO 2 निर्धारित करने के लिए, साँस छोड़ी गई हवा को एक बड़े बैग में एकत्र किया जाता है और हवा में औसत pCO 2 को एक इन्फ्रारेड CO 2 विश्लेषक का उपयोग करके मापा जाता है। यह काफी सरल है और आमतौर पर श्वसन देखभाल इकाई में आवश्यक है।

शंट फ़्रैक्शन

शंट अंश (क्यूएस/क्यूटी) निर्धारित करने के लिए, धमनी (सीएओ 2), मिश्रित शिरा (सीवीओ 2) और फुफ्फुसीय केशिका रक्त (सीसीओ 2) में ऑक्सीजन सामग्री का उपयोग किया जाता है। हमारे पास शंट समीकरण है:

क्यू एस /क्यू टी = सी सी ओ 2 - सी ए ओ 2 / (सी सी ओ 2 - सी वी ओ 2)।

आम तौर पर, अनुपात Qs/Qt = 0.1.

चूंकि CcO 2 को सीधे मापा नहीं जा सकता है, इसलिए फुफ्फुसीय केशिकाओं के रक्त में हीमोग्लोबिन को पूरी तरह से संतृप्त करने के लिए शुद्ध ऑक्सीजन में सांस लेने की सिफारिश की जाती है (ScO 2 = 100%)। हालाँकि, इस स्थिति में, केवल वास्तविक शंट को मापा जाता है। 100% ऑक्सीजन साँस लेना शंट की उपस्थिति के लिए एक बहुत ही संवेदनशील परीक्षण है क्योंकि जब PaO 2 अधिक होता है, तो धमनी ऑक्सीजन एकाग्रता में थोड़ी सी कमी PaO 2 में महत्वपूर्ण गिरावट का कारण बन सकती है।

वायुकोशीय-धमनी ऑक्सीजन अंतर (ग्रेडियंट ए-ए पीओ 2)

वायुकोशीय गैस और धमनी रक्त में पीओ 2 के मूल्यों के बीच के अंतर को पीओ 2 में वायुकोशीय-धमनी अंतर या ए-ए पीओ 2 ग्रेडिएंट कहा जाता है। वायुकोशीय गैस का वर्णन निम्नलिखित सरलीकृत समीकरण का उपयोग करके किया गया है:

पी ए ओ 2 = पी आई ओ 2 - (पी ए सीओ 2 /आरक्यू)।

यह समीकरण इस तथ्य पर आधारित है कि वायुकोशीय पीओ 2 (पी ए ओ 2) विशेष रूप से, प्रेरित हवा में ऑक्सीजन के आंशिक दबाव (पी आई ओ 2) और वायुकोशीय (धमनी) पीसीओ 2 एक्स पी आई ओ 2 पर निर्भर करता है - का एक कार्य FiO2, बैरोमीटर का दबाव (P B) और आर्द्र हवा में जल वाष्प का आंशिक दबाव (pH 2 O) (p i O 2 = FiO 2 (P B - pH 2 O)। सामान्य शरीर के तापमान पर, pH 2 O 47 मिमी Hg है। श्वसन गुणांक (आरक्यू) - सीओ 2 के उत्पादन और ओ 2 की खपत के बीच संबंध, और गैस विनिमय एल्वियोली की गुहा और केशिकाओं के लुमेन के बीच सरल प्रसार द्वारा होता है (आरक्यू = वीसीओ 2 /वीओ 2) ) स्वस्थ लोगों में, जब सामान्य वायुमंडलीय दबाव पर कमरे की हवा में सांस लेते हैं, तो ग्रेडिएंट ए- और पीओ 2 की गणना सूचीबद्ध संकेतकों (एफआईओ 2 = 0.21, पी बी = 760 मिमी एचजी, पी ए ओ 2 = 90 मिमी एचजी) को ध्यान में रखते हुए की जाती है। पी ए सीओ 2 = 40 mmHg, RQ = 0.8) इस प्रकार है:

P a O 2 = FiO 2 (P B - pH 2 O) - (paCO 2 /RQ) = 0.21 (760 - 47) - (40/0.8) = 100 मिमी Hg।

ग्रेडिएंट A-a pO 2 का सामान्य मान = 10-20 मिमी Hg।

आम तौर पर, ए-ए पीओ 2 ग्रेडिएंट उम्र के साथ और प्रेरित हवा या गैस में ऑक्सीजन सामग्री के साथ बदलता है। उम्र के साथ इसका परिवर्तन पुस्तक के अंत में प्रस्तुत किया गया है (परिशिष्ट देखें), और FiO2 का प्रभाव चित्र में दिखाया गया है। 3-4.

सामान्य वायुमंडलीय दबाव (कमरे की हवा या शुद्ध ऑक्सीजन लेना) पर स्वस्थ वयस्कों में ए-ए पीओ 2 ग्रेडिएंट में विशिष्ट परिवर्तन नीचे दिखाया गया है।

चावल। 3-4.FiO2 का प्रभाव; स्वस्थ लोगों में A-a pO2 ग्रेडिएंट और a/A pO2 अनुपात पर।

A-a pO2 ग्रेडिएंट में 5-7 मिमी Hg की वृद्धि हुई है। FiO2 में प्रत्येक 10% वृद्धि के लिए। ए-ए पीओ 2 ग्रेडिएंट पर उच्च सांद्रता में ऑक्सीजन के प्रभाव को हाइपोक्सिक उत्तेजनाओं की कार्रवाई के उन्मूलन द्वारा समझाया गया है, जिससे वाहिकासंकीर्णन होता है और फेफड़ों के खराब हवादार क्षेत्रों में रक्त की आपूर्ति में परिवर्तन होता है। परिणामस्वरूप, रक्त खराब हवादार खंडों में लौट आता है, जिसके परिणामस्वरूप शंट अंश में वृद्धि हो सकती है।

कृत्रिम वेंटिलेशन.चूंकि सामान्य वायुमंडलीय दबाव लगभग 760 मिमी एचजी है, सकारात्मक दबाव के साथ कृत्रिम वेंटिलेशन से पीआई ओ 2 में वृद्धि होगी। औसत वायुमार्ग दबाव को वायुमंडलीय दबाव में जोड़ा जाना चाहिए, जिससे गणना की सटीकता बढ़ जाती है। उदाहरण के लिए, 30 सेमीएच2ओ का औसत वायुमार्ग दबाव ए-ए पीओ2 ग्रेडिएंट को 16 एमएमएचजी तक बढ़ा सकता है, जो 60% वृद्धि के अनुरूप है।

अनुपात ए/ए पीओ 2

a/A pO2 अनुपात व्यावहारिक रूप से FiO2 से स्वतंत्र है, जैसा कि चित्र में देखा जा सकता है। 3-4. यह निम्नलिखित समीकरण की व्याख्या करता है:

ए/ए पीओ 2 = 1 - (ए-ए पीओ 2)/आरएओ 2

सूत्र के अंश और हर दोनों में p A O 2 की उपस्थिति a/A pO 2 अनुपात पर p A O 2 के माध्यम से FiO 2 के प्रभाव को समाप्त कर देती है। ए/ए पीओ2 अनुपात के लिए सामान्य मान नीचे प्रस्तुत किए गए हैं।

अनुपात p A O 2 /FiO 2

paO2/FiO2 अनुपात की गणना एक संकेतक की गणना करने का एक सरल तरीका है जो शंट अंश (Qs/Qt) में परिवर्तन के साथ काफी अच्छी तरह से संबंधित है। यह सहसंबंध इस प्रकार दिखता है:

हाइपोक्सिमिया के लिए दृष्टिकोण

हाइपोक्सिमिया का दृष्टिकोण चित्र में दिखाया गया है। 3-5. हाइपोक्सिमिया का कारण स्थापित करने के लिए, फुफ्फुसीय धमनी में कैथेटर का होना आवश्यक है, जो केवल गहन देखभाल इकाइयों में रोगियों में होता है। सबसे पहले, समस्या की उत्पत्ति निर्धारित करने के लिए ए-ए पीओ 2 ग्रेडिएंट की गणना की जानी चाहिए। एक सामान्य ग्रेडिएंट मान फेफड़ों की विकृति (उदाहरण के लिए, मांसपेशियों की कमजोरी) की अनुपस्थिति को इंगित करता है। ग्रेडिएंट में वृद्धि वेंटिलेशन-छिड़काव संबंध के उल्लंघन या मिश्रित शिरापरक रक्त (पी वी ओ 2) में ऑक्सीजन के कम आंशिक दबाव का संकेत देती है। पी वी ओ 2 और पी ए ओ 2 के बीच संबंध को अगले भाग में समझाया गया है।

मिश्रित शिरापरक रक्त और ऑक्सीजन

धमनी रक्त का ऑक्सीकरण मिश्रित शिरापरक रक्त (फुफ्फुसीय धमनी) में निहित ऑक्सीजन के कारण होता है, जिसमें वायुकोशीय गैस से ऑक्सीजन भी शामिल होता है। फेफड़ों के सामान्य कार्य के साथ, पी ए ओ 2 संकेतक मुख्य रूप से पी ए ओ 2 मान निर्धारित करता है।

चावल। 3-5.हाइपोक्सिमिया के कारण की पहचान करने के लिए एक दृष्टिकोण। पाठ में स्पष्टीकरण.

जब गैस विनिमय में गड़बड़ी होती है, तो पीए ओ 2 संकेतक एक छोटा योगदान देता है, और शिरापरक ऑक्सीजनेशन (यानी, पी वी ओ 2 संकेतक) - इसके विपरीत, पीए ओ 2 के अंतिम मूल्य में एक बड़ा योगदान देता है, जो कि दिखाया गया है अंजीर। 3-6 (इस पर क्षैतिज अक्ष केशिकाओं के साथ जाता है; एल्वियोली से केशिकाओं तक ऑक्सीजन का परिवहन भी दिखाया गया है)। ऑक्सीजन चयापचय में कमी के साथ (चित्र में इसे शंट के रूप में दर्शाया गया है), पी ए ओ 2 कम हो जाता है। जब p a O 2 की वृद्धि की डिग्री स्थिर होती है लेकिन p v O 2 कम हो जाती है, तो p a O 2 का अंतिम मान उपरोक्त स्थिति के समान ही होता है। यह तथ्य इंगित करता है कि फेफड़े हमेशा हाइपोक्सिमिया का कारण नहीं होते हैं।

p a O 2 पर p v O 2 का प्रभाव शंट अंश पर निर्भर करेगा। शंट रक्त प्रवाह के सामान्य मूल्य के साथ, पी वी ओ 2 का पी ए ओ 2 पर थोड़ा प्रभाव पड़ता है . जैसे-जैसे शंट अंश बढ़ता है, पी वी ओ 2 एक तेजी से महत्वपूर्ण कारक बन जाता है जो पी ए ओ 2 निर्धारित करता है। चरम मामलों में, 100% शंट संभव है, जब पी वी ओ 2 एकमात्र संकेतक हो सकता है जो पी ए ओ 2 निर्धारित करता है। नतीजतन, पी वी ओ 2 संकेतक केवल मौजूदा फुफ्फुसीय विकृति वाले रोगियों में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाएगा।

कार्बन डाइऑक्साइड प्रतिधारण

धमनी रक्त में CO2 का आंशिक दबाव (तनाव) CO2 के चयापचय उत्पादन की मात्रा और फेफड़ों द्वारा इसके निकलने की दर के बीच संबंध से निर्धारित होता है:

पी ए सीओ 2 = के एक्स (वीसीओ 2 / वीए),

जहां p a CO 2 धमनी pCO 2 है; वीसीओ 2 - सीओ 2 के गठन की दर; वी ए - मिनट वायुकोशीय वेंटिलेशन; K एक स्थिरांक है. वायुकोशीय वेंटिलेशन सुविख्यात संबंध द्वारा स्थापित किया जाता है, और फिर पिछला सूत्र निम्नलिखित रूप लेता है:

पी ए सीओ 2 = के एक्स,

जहां वीई साँस छोड़ने के दौरान मापा गया मिनट का आयतन है। समीकरण से यह स्पष्ट है कि CO2 प्रतिधारण के मुख्य कारण निम्नलिखित हैं: 1.) CO2 उत्पादन में वृद्धि; 2) फेफड़ों के मिनट वेंटिलेशन में कमी; 3) मृत स्थान में वृद्धि (चित्र 3-7)। इनमें से प्रत्येक कारक पर नीचे संक्षेप में चर्चा की गई है।

चावल। 3-6.हाइपोक्सिमिया विकास के तंत्र। पाठ में स्पष्टीकरण.

चावल। 3-7. पाठ में स्पष्टीकरण.

CO 2 का उत्पादन बढ़ रहा है

सीओ 2 की मात्रा को "मेटाबोलिक कार्ट" का उपयोग करके इंटुबैटेड रोगियों में मापा जा सकता है, जिसका उपयोग अप्रत्यक्ष कैलोरीमेट्री में किया जाता है। यह उपकरण एक इन्फ्रारेड CO2 विश्लेषक से सुसज्जित है, जो साँस छोड़ने वाली हवा में इसकी सामग्री को मापता है (प्रत्येक साँस छोड़ने के साथ)। CO2 रिलीज की दर निर्धारित करने के लिए श्वसन दर दर्ज की जाती है।

श्वसन गुणांक. CO2 उत्पादन की मात्रा चयापचय प्रक्रियाओं की तीव्रता और शरीर में ऑक्सीकृत होने वाले पदार्थों (कार्बोहाइड्रेट, वसा, प्रोटीन) के प्रकार से निर्धारित होती है। एक स्वस्थ वयस्क में CO 2 (VCO 2) बनने की सामान्य दर 200 मिली प्रति 1 मिनट है, अर्थात। ऑक्सीजन अवशोषण (खपत) दर का लगभग 80% (सामान्य वीओ 2 मान = 250 मिली/मिनट)। वीसीओ 2/वीओ 2 अनुपात को श्वसन गुणांक (आरक्यू) कहा जाता है, जिसका व्यापक रूप से नैदानिक ​​​​अभ्यास में उपयोग किया जाता है। आरक्यू कार्बोहाइड्रेट, प्रोटीन और वसा के जैविक ऑक्सीकरण के लिए अलग है। यह कार्बोहाइड्रेट के लिए उच्चतम (1.0), प्रोटीन के लिए थोड़ा कम (0.8) और वसा के लिए सबसे कम (0.7) है। मिश्रित भोजन के साथ, आरक्यू मान तीनों नामित प्रकार के पोषक तत्वों के चयापचय द्वारा निर्धारित होता है। ऐसे आहार पर औसत व्यक्ति के लिए सामान्य आरक्यू 0.8 है जिसमें कुल कैलोरी का 70% कार्बोहाइड्रेट से और 30% वसा से होता है। आरक्यू पर अध्याय 39 में अधिक विस्तार से चर्चा की गई है।

एटिऑलॉजिकल कारक।आमतौर पर, वीसीओ 2 में वृद्धि सेप्सिस, पॉलीट्रॉमा, जलन, सांस लेने के काम में वृद्धि, कार्बोहाइड्रेट चयापचय में वृद्धि, चयापचय एसिडोसिस और पश्चात की अवधि में देखी जाती है। ऐसा माना जाता है कि वीसीओ 2 बढ़ने का सबसे आम कारण सेप्सिस है। श्वसन तंत्र के बढ़े हुए कार्य के कारण CO2 प्रतिधारण हो सकता है, जबकि फेफड़ों के माध्यम से CO2 का निष्कासन बाधित होने पर रोगी को कृत्रिम श्वसन तंत्र से अलग कर दिया जाता है। अत्यधिक कार्बोहाइड्रेट का सेवन आरक्यू को 1.0 या उससे अधिक तक बढ़ा सकता है और सीओ 2 प्रतिधारण का कारण बन सकता है, इसलिए पाको 2 को निर्धारित करना महत्वपूर्ण है, जो सीधे वीसीओ 2 से संबंधित है, आरक्यू से नहीं। दरअसल, वीसीओ 2 सामान्य आरक्यू के साथ भी बढ़ सकता है (यदि वीओ 2 भी बढ़ा हुआ है)। केवल एक आरक्यू पर विचार करना भ्रामक हो सकता है, इसलिए, इस सूचक की व्याख्या अन्य मापदंडों से अलग करके नहीं की जा सकती।

वायुकोशीय हाइपोवेंटिलेशन सिंड्रोम

हाइपोवेंटिलेशन फेफड़ों के कार्य में कोई महत्वपूर्ण बदलाव किए बिना उनके सूक्ष्म वेंटिलेशन में कमी है (अपनी सांस रोकने के समान)। चित्र में. 3-7 से पता चलता है कि वायुकोशीय हाइपोवेंटिलेशन सिंड्रोम की पहचान करने के लिए ए-ए पीओ 2 ग्रेडिएंट को मापना महत्वपूर्ण है। यदि वायुकोशीय हाइपोवेंटिलेशन है तो ए-ए पीओ 2 ग्रेडिएंट सामान्य (या अपरिवर्तित) हो सकता है। इसके विपरीत, कार्डियोपल्मोनरी पैथोलॉजी ए-ए पीओ 2 ग्रेडिएंट में वृद्धि के साथ हो सकती है। अपवाद फेफड़ों की बीमारी में CO2 की महत्वपूर्ण देरी है, जब A-a pO2 ग्रेडिएंट का मान सामान्य के करीब होता है। ऐसी स्थिति में, वायुमार्ग प्रतिरोध में वृद्धि इतनी स्पष्ट हो सकती है कि हवा एल्वियोली तक पहुंचने में लगभग असमर्थ हो जाएगी (किसी की सांस रोकने के समान)। गहन देखभाल इकाइयों में रोगियों में वायुकोशीय हाइपोवेंटिलेशन सिंड्रोम के मुख्य कारण तालिका में दिए गए हैं। 3-1. यदि ए-ए पीओ 2 ग्रेडिएंट सामान्य या अपरिवर्तित है, तो श्वसन मांसपेशियों की स्थिति का आकलन अधिकतम श्वसन दबाव का उपयोग करके किया जा सकता है, जैसा कि नीचे बताया गया है।

श्वसन की मांसपेशियों की कमजोरी.गहन देखभाल इकाइयों में रोगियों में, कई बीमारियों और रोग संबंधी स्थितियों के कारण श्वसन की मांसपेशियां कमजोर हो सकती हैं। सबसे आम हैं सेप्सिस, सदमा, इलेक्ट्रोलाइट असंतुलन और हृदय सर्जरी के परिणाम। सेप्सिस और शॉक में डायाफ्राम में रक्त का प्रवाह कम हो जाता है। हृदय की सतह के स्थानीय रूप से ठंडा होने के कारण कार्डियोपल्मोनरी बाईपास के तहत सर्जरी के दौरान फ्रेनिक तंत्रिका को नुकसान हो सकता है (अध्याय 2 देखें)।

श्वसन मांसपेशियों की कमजोरी का निर्धारण सीधे रोगी के बिस्तर पर अधिकतम श्वसन दबाव (पीएमपीआई) को मापकर किया जा सकता है। ऐसा करने के लिए, रोगी को, यथासंभव गहराई से (अवशिष्ट मात्रा तक) साँस छोड़ने के बाद, एक बंद वाल्व के माध्यम से अधिकतम प्रयास के साथ साँस लेना चाहिए। आर एमवीडी उम्र और लिंग पर निर्भर करता है (तालिका 30-2 देखें) और पानी के स्तंभ के 80 से 130 सेमी तक होता है। अधिकांश वयस्कों में. सीओ 2 प्रतिधारण तब देखा जाता है जब पी एमवीडी पानी के स्तंभ के 30 सेमी तक गिर जाता है। यह याद रखना चाहिए कि पी एमवीडी को डायाफ्राम को छोड़कर, सभी श्वसन मांसपेशियों की भागीदारी से मापा जाता है। इसलिए, अकेले डायाफ्राम की शिथिलता, जिसमें फ्रेनिक तंत्रिका की चोट भी शामिल है, पीएमवी का निर्धारण करते समय छूट सकती है क्योंकि सहायक मांसपेशियां पीएमवी को वांछित स्तर पर बनाए रखने में सक्षम हैं।

तालिका 3-1

गहन देखभाल इकाइयों में वायुकोशीय हाइपोवेंटिलेशन के कारण

इडियोपैथिक सिंड्रोम.इडियोपैथिक हाइपोवेंटिलेशन सिंड्रोम का वर्गीकरण शरीर के वजन और दिन (या रात) के समय से संबंधित है। मोटे रोगियों में दिन के समय हाइपोवेंटिलेशन को ओबेसिटी-हाइपोवेंटिलेशन सिंड्रोम (टीएचएस) कहा जाता है, पतले रोगियों में इसी तरह की विकृति को प्राथमिक वायुकोशीय हाइपोवेंटिलेशन (पीएएच) कहा जाता है। स्लीप एपनिया सिंड्रोम (नाइट एपनिया) की विशेषता नींद के दौरान सांस लेने में दिक्कत होना है और यह कभी भी दिन के समय हाइपोवेंटिलेशन के साथ नहीं होता है। टीएचएस और स्लीप एपनिया सिंड्रोम वाले रोगियों की स्थिति में शरीर के अतिरिक्त वजन में कमी के साथ सुधार होता है; इसके अलावा, प्रोजेस्टेरोन टीएचएस में प्रभावी हो सकता है (अध्याय 26 देखें)। बिगड़ा हुआ फ्रेनिक तंत्रिका कार्य पीएएच के उपचार में सफलता को सीमित कर सकता है।

साहित्य

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वेंटिलेशन-परफ़्यूज़न संबंध और उनके विकार

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तीर_ऊपर की ओर

वायुमार्ग, फुफ्फुसीय पैरेन्काइमा, फुस्फुस, छाती का मस्कुलोस्केलेटल ढांचा और डायाफ्राम एक एकल कार्यशील अंग का निर्माण करते हैं जिसके माध्यम से हवादार.

हवादारवायुकोशीय वायु की गैस संरचना को अद्यतन करने, ऑक्सीजन की आपूर्ति सुनिश्चित करने और अतिरिक्त कार्बन डाइऑक्साइड को हटाने की प्रक्रिया है.

वेंटिलेशन की तीव्रता निर्धारित की जाती है प्रेरणा की गहराईऔर आवृत्ति साँस लेने.
फुफ्फुसीय वेंटिलेशन का सबसे जानकारीपूर्ण संकेतक है श्वसन की सूक्ष्म मात्रा, इसे ज्वारीय मात्रा को प्रति मिनट सांसों की संख्या से गुणा करने के रूप में परिभाषित किया गया है।
आराम की स्थिति में एक वयस्क व्यक्ति में, मिनट की सांस लेने की मात्रा 6-10 लीटर/मिनट होती है,
ऑपरेशन के दौरान - 30 से 100 एल/मिनट तक।
विश्राम के समय श्वसन दर 12-16 प्रति मिनट होती है।
एथलीटों और विशेष व्यवसायों के लोगों की संभावित क्षमताओं का आकलन करने के लिए, मनमाने ढंग से अधिकतम वेंटिलेशन वाले एक परीक्षण का उपयोग किया जाता है, जो इन लोगों में 180 एल/मिनट तक पहुंच सकता है।

फेफड़ों के विभिन्न भागों का संवातन

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शरीर की स्थिति के आधार पर, किसी व्यक्ति के फेफड़ों के विभिन्न हिस्सों को अलग-अलग तरीके से हवादार किया जाता है. जब कोई व्यक्ति सीधी स्थिति में होता है, तो फेफड़ों के निचले हिस्से ऊपरी हिस्सों की तुलना में बेहतर हवादार होते हैं। यदि कोई व्यक्ति अपनी पीठ के बल लेटता है, तो फेफड़ों के शीर्ष और निचले हिस्सों के वेंटिलेशन में अंतर गायब हो जाता है, हालांकि, पीछे का भाग (पृष्ठीय)उनके क्षेत्र सामने वाले क्षेत्रों की तुलना में बेहतर ढंग से हवादार होने लगते हैं (उदर)।करवट लेकर लेटने से नीचे का फेफड़ा बेहतर ढंग से हवादार हो जाता है। जब कोई व्यक्ति सीधी स्थिति में होता है तो फेफड़े के ऊपरी और निचले हिस्सों का असमान वेंटिलेशन इस तथ्य के कारण होता है ट्रांसपल्मोनरी दबाव(फेफड़ों और फुफ्फुस गुहा में दबाव में अंतर) एक बल के रूप में जो फेफड़ों की मात्रा और उसके परिवर्तनों को निर्धारित करता है, फेफड़ों के ये क्षेत्र समान नहीं हैं। चूँकि फेफड़े भारी होते हैं, उनके आधार पर ट्रांसपल्मोनरी दबाव शीर्ष की तुलना में कम होता है। इस संबंध में, एक शांत साँस छोड़ने के अंत में फेफड़ों के निचले हिस्से अधिक संकुचित होते हैं, हालांकि, साँस लेने के दौरान वे शीर्ष की तुलना में बेहतर विस्तारित होते हैं। यह फेफड़ों के निचले हिस्सों के अधिक तीव्र वेंटिलेशन की भी व्याख्या करता है यदि कोई व्यक्ति अपनी पीठ या बाजू के बल लेटता है।

श्वसन मृत स्थान

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साँस छोड़ने के अंत में, फेफड़ों में गैसों की मात्रा अवशिष्ट मात्रा और निःश्वसन आरक्षित मात्रा के योग के बराबर होती है, अर्थात। तथाकथित का प्रतिनिधित्व करता है (दुश्मन). प्रेरणा के अंत में, यह मात्रा ज्वारीय मात्रा से बढ़ जाती है, यानी। हवा की वह मात्रा जो साँस लेने के दौरान फेफड़ों में प्रवेश करती है और साँस छोड़ने के दौरान फेफड़ों से बाहर निकल जाती है।

साँस लेने के दौरान फेफड़ों में प्रवेश करने वाली हवा वायुमार्ग में भर जाती है, और इसका कुछ हिस्सा वायुकोश तक पहुँच जाता है, जहाँ यह वायुकोशीय वायु के साथ मिल जाता है। शेष, आमतौर पर छोटा, हिस्सा श्वसन पथ में रहता है, जिसमें उनमें मौजूद हवा और रक्त के बीच गैसों का आदान-प्रदान नहीं होता है, यानी। तथाकथित मृत स्थान में.

श्वसन मृत स्थान - श्वसन पथ का आयतन जिसमें वायु और रक्त के बीच गैस विनिमय प्रक्रिया नहीं होती है।
शारीरिक और शारीरिक (या कार्यात्मक) मृत स्थान के बीच अंतर करें.

शारीरिक श्वास के उपाय आपका स्थान वायुमार्ग की मात्रा का प्रतिनिधित्व करता है, नाक और मुंह के उद्घाटन से शुरू होता है और फेफड़ों के श्वसन ब्रोन्किओल्स के साथ समाप्त होता है।

अंतर्गत कार्यात्मक(शारीरिक) मृत अंतरिक्ष श्वसन तंत्र के उन सभी भागों को समझें जिनमें गैस विनिमय नहीं होता है। संरचनात्मक मृत स्थान के विपरीत, कार्यात्मक मृत स्थान में न केवल वायुमार्ग, बल्कि एल्वियोली भी शामिल हैं, जो हवादार हैं लेकिन रक्त से सुगंधित नहीं हैं। ऐसे एल्वियोली में, गैस विनिमय असंभव है, हालांकि वेंटिलेशन होता है।

एक मध्यम आयु वर्ग के व्यक्ति में, शांत श्वास के दौरान शारीरिक मृत स्थान की मात्रा 140-150 मिलीलीटर या ज्वारीय मात्रा का लगभग 1/3 होती है। एक शांत साँस छोड़ने के अंत तक, एल्वियोली में लगभग 2500 मिलीलीटर हवा (कार्यात्मक अवशिष्ट क्षमता) होती है, इसलिए प्रत्येक शांत सांस के साथ, एल्वियोली हवा का केवल 1/7 भाग नवीनीकृत होता है।

वेंटिलेशन का सार

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इस प्रकार, वेंटिलेशन प्रदान करता हैफेफड़ों में बाहरी हवा का प्रवेश और उसमें से कुछ वायुकोष में प्रवेश करना और उसके स्थान पर बाहर निकालना गैस मिश्रण(निकासित वायु), जिसमें वायुकोशीय वायु और बाहरी वायु का वह भाग शामिल होता है जो प्रेरणा के अंत में मृत स्थान को भरता है और साँस छोड़ने की शुरुआत में सबसे पहले हटा दिया जाता है। चूंकि वायुकोशीय हवा में बाहरी हवा की तुलना में कम ऑक्सीजन और अधिक कार्बन डाइऑक्साइड होता है, इसलिए फेफड़ों के वेंटिलेशन का सार नीचे आता है एल्वियोली को ऑक्सीजन की डिलीवरी(अल्वियोली से फुफ्फुसीय केशिकाओं के रक्त में जाने वाली ऑक्सीजन की हानि की भरपाई) और उनसे कार्बन डाइऑक्साइड निकालना(फुफ्फुसीय केशिकाओं के रक्त से एल्वियोली में प्रवेश)। ऊतक चयापचय के स्तर (ऊतकों में ऑक्सीजन की खपत और उनमें कार्बन डाइऑक्साइड के निर्माण की दर) और फेफड़ों के वेंटिलेशन के बीच प्रत्यक्ष आनुपातिकता के करीब एक संबंध है। चयापचय के स्तर पर फुफ्फुसीय और, सबसे महत्वपूर्ण, वायुकोशीय वेंटिलेशन का पत्राचार बाहरी श्वसन के विनियमन की प्रणाली द्वारा सुनिश्चित किया जाता है और श्वसन की मिनट मात्रा में वृद्धि के रूप में प्रकट होता है (दोनों ज्वारीय मात्रा में वृद्धि के कारण) और श्वसन आवृत्ति) ऑक्सीजन की खपत की दर में वृद्धि और ऊतकों में कार्बन डाइऑक्साइड के गठन के साथ।

फेफड़ों का वेंटिलेशन होता है, सक्रिय के लिए धन्यवाद शारीरिक प्रक्रिया(श्वसन गति), जो वॉल्यूमेट्रिक प्रवाह में ट्रेकोब्रोनचियल पथ के साथ वायु द्रव्यमान के यांत्रिक आंदोलन का कारण बनती है। पर्यावरण से ब्रोन्कियल स्पेस में गैसों के संवहन आंदोलन के विपरीत, आगे गैस परिवहन(ब्रोन्किओल्स से एल्वियोली तक ऑक्सीजन का संक्रमण और, तदनुसार, एल्वियोली से ब्रोन्किओल्स तक कार्बन डाइऑक्साइड का संक्रमण) मुख्य रूप से प्रसार द्वारा किया जाता है।

इसलिए, अवधारणा प्रतिष्ठित है "गुर्दे को हवा देना"और "वायुकोशीय वेंटिलेशन"।

वायुकोशीय वेंटिलेशन

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वायुकोशीय वेंटिलेशन केवल सक्रिय साँस लेने से फेफड़ों में होने वाले संवहनीय वायु प्रवाह द्वारा इसकी व्याख्या नहीं की जा सकती। श्वासनली और ब्रांकाई और ब्रोन्किओल्स की पहली 16 पीढ़ियों की कुल मात्रा 175 मिली है, ब्रोन्किओल्स की अगली तीन (17-19) पीढ़ियाँ अन्य 200 मिली हैं। यदि यह पूरा स्थान, जिसमें लगभग कोई गैस विनिमय नहीं है, बाहरी हवा की संवहन धाराओं द्वारा "धोया" जाता है, तो श्वसन मृत स्थान लगभग 400 मिलीलीटर होना चाहिए। यदि साँस की हवा वायुकोशीय नलिकाओं और थैलियों (जिसकी मात्रा 1300 मिलीलीटर है) के माध्यम से संवहनी प्रवाह द्वारा भी वायुकोश में प्रवेश करती है, तो वायुमंडलीय ऑक्सीजन कम से कम 1500 मिलीलीटर की अंतःश्वसन मात्रा के साथ ही वायुकोश तक पहुंच सकती है, जबकि सामान्य ज्वारीय मात्रा मनुष्यों में 400-500 मि.ली. है।

शांत श्वास की स्थिति में (सांस लेने की दर 15 प्रति मिनट, श्वसन अवधि 2 सेकंड, औसत वॉल्यूमेट्रिक श्वसन दर 250 मिली/सेकंड), प्रेरणा के दौरान (ज्वारीय मात्रा 500 मिली), बाहरी हवा सभी प्रवाहकीय (मात्रा 175 मिली) और संक्रमणकालीन (आयतन) भरती है 200 मिली) मिली) ब्रोन्कियल पेड़ के क्षेत्र। इसका केवल एक छोटा सा भाग (1/3 से कम) वायुकोशीय नलिकाओं में प्रवेश करता है, जिसका आयतन ज्वारीय आयतन के इस भाग से कई गुना अधिक होता है। इस तरह के साँस लेने के साथ, श्वासनली और मुख्य ब्रांकाई में साँस की हवा के प्रवाह का रैखिक वेग लगभग 100 सेमी/सेकेंड होता है। ब्रांकाई के लगातार छोटे व्यास में विभाजित होने के कारण, उनकी संख्या में एक साथ वृद्धि और प्रत्येक बाद की पीढ़ी के कुल लुमेन के कारण, उनके माध्यम से साँस की हवा की गति धीमी हो जाती है। ट्रेकोब्रोनचियल पथ के संचालन और संक्रमण क्षेत्रों की सीमा पर, रैखिक प्रवाह वेग केवल 1 सेमी/सेकेंड है; श्वसन ब्रोन्किओल्स में यह घटकर 0.2 सेमी/सेकेंड हो जाता है, और वायुकोशीय नलिकाओं और थैलियों में - 0.02 सेमी/ एस।

इस प्रकार, सक्रिय प्रेरणा के दौरान उत्पन्न होने वाले संवहनी वायु प्रवाह की गति और पर्यावरण में हवा के दबाव और ट्रेकोब्रोनचियल वृक्ष के दूरस्थ भागों में एल्वियोली में दबाव के बीच अंतर के कारण होती है, और हवा एल्वियोली में प्रवेश करती है वायुकोशीय नलिकाओं और वायुकोशीय थैलियों को छोटी रैखिक गति के साथ संवहन द्वारा। हालाँकि, न केवल वायुकोशीय नलिकाओं (हजारों सेमी2) का कुल क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र, बल्कि संक्रमण क्षेत्र (सैकड़ों सेमी2) बनाने वाले श्वसन ब्रोन्किओल्स का भी इतना बड़ा है कि डिस्टल भागों से ऑक्सीजन का प्रसार हस्तांतरण सुनिश्चित किया जा सके। एल्वियोली में ब्रोन्कियल वृक्ष, और कार्बन डाइऑक्साइड गैस - विपरीत दिशा में।

प्रसार के लिए धन्यवाद, श्वसन और संक्रमण क्षेत्र के वायुमार्ग में हवा की संरचना वायुकोशीय संरचना तक पहुंचती है। इस तरह, गैसों की प्रसार गति से वायुकोशिका का आयतन बढ़ जाता है और मृत स्थान का आयतन कम हो जाता है। बड़े प्रसार क्षेत्र के अलावा, यह प्रक्रिया आंशिक दबाव के एक महत्वपूर्ण ढाल द्वारा भी सुनिश्चित की जाती है: साँस की हवा में, ऑक्सीजन का आंशिक दबाव एल्वियोली की तुलना में 6.7 kPa (50 मिमी Hg) अधिक होता है, और का आंशिक दबाव एल्वियोली में कार्बन डाइऑक्साइड एल्वियोली की तुलना में 5.3 kPa (40 मिमी Hg) अधिक है। Hg) प्रेरित हवा की तुलना में अधिक है। एक सेकंड के भीतर, प्रसार के कारण, वायुकोशीय और आस-पास की संरचनाओं (वायुकोशीय थैली और वायुकोशीय नलिकाएं) में ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता लगभग बराबर हो जाती है।

इस तरह 20वीं पीढ़ी से शुरू होकर, वायुकोशीय वेंटिलेशन विशेष रूप से प्रसार द्वारा प्रदान किया जाता है। ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड आंदोलन के प्रसार तंत्र के कारण, फेफड़ों में मृत स्थान और वायुकोशीय स्थान के बीच कोई स्थायी सीमा नहीं है। वायुमार्ग में एक क्षेत्र होता है जिसके भीतर प्रसार प्रक्रिया होती है, जहां ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड का आंशिक दबाव क्रमशः 20 kPa (150 मिमी Hg) और ब्रोन्कियल ट्री के समीपस्थ भाग में 0 kPa से 13.3 kPa तक भिन्न होता है। इसके दूरस्थ भाग में 100 मिमी एचजी .कला.) और 5.3 केपीए (40 मिमीएचजी)। इस प्रकार, ब्रोन्कियल पथ के साथ वायुमंडलीय से वायुकोशीय तक वायु संरचना की परत-दर-परत असमानता होती है (चित्र 8.4)।

चित्र.8.4. वायुकोशीय वेंटिलेशन की योजना.
"ए" - पुराने और के अनुसार
"बी" - आधुनिक अवधारणाओं के अनुसार। एमपी - मृत स्थान;
एपी - वायुकोशीय स्थान;
टी - श्वासनली;
बी - ब्रांकाई;
डीबी - श्वसन ब्रोन्किओल्स;
एएच - वायुकोशीय नलिकाएं;
एएम - वायुकोशीय थैली;
ए - एल्वियोली।
तीर संवहनी वायु प्रवाह को इंगित करते हैं, बिंदु गैसों के प्रसार विनिमय के क्षेत्र को इंगित करते हैं।

यह क्षेत्र सांस लेने के तरीके और सबसे पहले, सांस लेने की गति के आधार पर बदलता है; साँस लेने की दर जितनी अधिक होगी (अर्थात, परिणामस्वरूप, श्वसन की सूक्ष्म मात्रा जितनी अधिक होगी), ब्रोन्कियल ट्री के साथ संवहन प्रवाह उतना ही अधिक दूर तक प्रसार दर पर प्रचलित गति के साथ व्यक्त किया जाता है। परिणामस्वरूप, जैसे-जैसे श्वसन की सूक्ष्म मात्रा बढ़ती है, मृत स्थान बढ़ता है, और मृत स्थान और वायुकोशीय स्थान के बीच की सीमा दूरस्थ दिशा में स्थानांतरित हो जाती है।

इस तरह, शारीरिक मृत स्थान (यदि यह ब्रोन्कियल पेड़ की पीढ़ियों की संख्या से निर्धारित होता है, जिसमें प्रसार अभी तक मायने नहीं रखता है) कार्यात्मक मृत स्थान के समान ही बदलता है - श्वास की मात्रा के आधार पर।

हवादार

वायु एल्वियोली में कैसे प्रवेश करती है?

यह और अगले दो अध्याय इस बात की जांच करते हैं कि प्रेरित हवा एल्वियोली में कैसे प्रवेश करती है, गैसें एल्वियोली-केशिका बाधा से कैसे गुजरती हैं, और उन्हें रक्तप्रवाह के माध्यम से फेफड़ों से कैसे निकाला जाता है। ये तीन प्रक्रियाएं क्रमशः वेंटिलेशन, प्रसार और रक्त प्रवाह द्वारा प्रदान की जाती हैं।

चावल। 2.1.फेफड़े का आरेख. वायु और रक्त की मात्रा और प्रवाह दर के विशिष्ट मूल्य दिए गए हैं। व्यवहार में, ये मान काफी भिन्न होते हैं (जे.बी. वेस्ट के अनुसार: वेंटिलेशन/रक्त प्रवाह और गैस विनिमय। ऑक्सफोर्ड, ब्लैकवेल, 1977, पृष्ठ 3, संशोधनों के साथ)

चित्र में. चित्र 2.1 फेफड़े का एक योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व दिखाता है। ब्रांकाई, जो वायुमार्ग बनाती है (चित्र 1.3 देखें), यहां एक ट्यूब (शारीरिक मृत स्थान) द्वारा दर्शाई गई है। इसके माध्यम से, हवा वायुकोशीय-केशिका झिल्ली और फुफ्फुसीय केशिकाओं के रक्त द्वारा सीमित गैस विनिमय वर्गों में प्रवेश करती है। प्रत्येक सांस के साथ, लगभग 500 मिलीलीटर हवा फेफड़ों (ज्वारीय मात्रा) में प्रवेश करती है। चित्र से. 2.1 से पता चलता है कि शारीरिक मृत स्थान की मात्रा फेफड़ों की कुल मात्रा की तुलना में छोटी है, और केशिका रक्त की मात्रा वायुकोशीय वायु की मात्रा से बहुत कम है (चित्र 1.7 भी देखें)।

फेफड़ों की मात्रा

गतिशील वेंटिलेशन मेट्रिक्स पर आगे बढ़ने से पहले, "स्थैतिक" फेफड़ों की मात्रा की संक्षेप में समीक्षा करना उपयोगी है। उनमें से कुछ को स्पाइरोमीटर (चित्र 2.2) का उपयोग करके मापा जा सकता है। साँस छोड़ने के दौरान, स्पाइरोमीटर की घंटी ऊपर उठती है और रिकॉर्डर पेन नीचे हो जाता है। शांत श्वास के दौरान दर्ज किए गए दोलनों का आयाम मेल खाता है ज्वार की मात्रा।यदि विषय गहरी साँस लेता है, और फिर यथासंभव गहरी साँस छोड़ता है, तो उसके अनुरूप मात्रा फेफड़ों की महत्वपूर्ण क्षमता(वीईएल)। हालाँकि, अधिकतम साँस छोड़ने के बाद भी उनमें कुछ हवा बची रहती है - अवशिष्ट मात्रा(ओओ)। सामान्य साँस छोड़ने के बाद फेफड़ों में गैस की मात्रा कहलाती है कार्यात्मक अवशिष्ट क्षमता(दुश्मन).

कार्यात्मक अवशिष्ट क्षमता और अवशिष्ट आयतन को साधारण स्पाइरोमीटर का उपयोग करके नहीं मापा जा सकता है। ऐसा करने के लिए, हम गैस तनुकरण विधि (चित्र 2.3) लागू करते हैं, जिसमें निम्नलिखित शामिल हैं। विषय के वायुमार्ग एक स्पाइरोमीटर से जुड़े होते हैं जिसमें हीलियम गैस की ज्ञात सांद्रता होती है, जो रक्त में व्यावहारिक रूप से अघुलनशील होती है। विषय कई बार साँस लेता और छोड़ता है, जिसके परिणामस्वरूप स्पाइरोमीटर और फेफड़ों में हीलियम सांद्रता बराबर हो जाती है। चूंकि हीलियम का कोई नुकसान नहीं हुआ है, इसलिए सांद्रता के बराबर होने से पहले और बाद में इसकी मात्रा को क्रमशः सी 1 एक्स वी 1 (एकाग्रता एक्स मात्रा) और के बराबर करना संभव है। साथ 2 एक्स एक्स (वी 1 +वी 2). इसलिए, वी 2 = वी 1 (सी 1-सी 2)/सी 2। व्यवहार में, सांद्रता के बराबर होने के दौरान, ऑक्सीजन को स्पाइरोमीटर में जोड़ा जाता है (परीक्षण विषय द्वारा इस गैस के अवशोषण की भरपाई के लिए) और जारी कार्बन डाइऑक्साइड को अवशोषित किया जाता है।

कार्यात्मक अवशिष्ट क्षमता (एफआरसी) को सामान्य प्लीथिस्मोग्राफ (चित्र 2.4) का उपयोग करके भी मापा जा सकता है। यह एक बड़ा सीलबंद कक्ष है, जो एक पे फोन बूथ की याद दिलाता है, जिसके अंदर विषय है।

चावल। 2.2.फेफड़ों की मात्रा. कृपया ध्यान दें कि कार्यात्मक अवशिष्ट क्षमता और अवशिष्ट मात्रा को स्पिरोमेट्री द्वारा नहीं मापा जा सकता है।

चावल। 2.3. हीलियम तनुकरण विधि का उपयोग करके कार्यात्मक अवशिष्ट क्षमता (एफआरसी) का मापन

सामान्य साँस छोड़ने के अंत में, उस मुखपत्र को बंद करने के लिए एक प्लग का उपयोग किया जाता है जिसके माध्यम से विषय साँस ले रहा है, और उसे कई साँस लेने की गतिविधियाँ करने के लिए कहा जाता है। साँस लेने की कोशिश करते समय, उसके फेफड़ों में गैस मिश्रण फैलता है, उनकी मात्रा बढ़ जाती है, और कक्ष में हवा की मात्रा में कमी के साथ दबाव बढ़ जाता है। बॉयल-मैरियट नियम के अनुसार, स्थिर तापमान पर दबाव और आयतन का गुणनफल एक स्थिर मान होता है। इस प्रकार, P1V1 == P2(V1 -deltaV), जहां P 1 और P 2 श्वास लेने के प्रयास से पहले और उसके दौरान क्रमशः कक्ष में दबाव हैं, V 1 इस प्रयास से पहले कक्ष का आयतन है, और AV है कक्ष (या फेफड़े) के आयतन में परिवर्तन। यहां से AV की गणना की जा सकती है.

इसके बाद, आपको फेफड़ों में हवा पर बॉयल-मैरियट नियम लागू करने की आवश्यकता है। यहां संबंध इस तरह दिखेगा: पी 3 वी 2 = पी 4 (वी 2 + एवी), जहां पी 3 और पी 4 साँस लेने के प्रयास से पहले और उसके दौरान क्रमशः मौखिक गुहा में दबाव हैं, और वी 2 है एफआरसी, जिसकी गणना इस सूत्र के अनुसार की जाती है।

चावल। 2.4. सामान्य प्लीथिस्मोग्राफी का उपयोग करके एफआरसी को मापना। जब विषय अवरुद्ध वायुमार्ग के साथ सांस लेने की कोशिश करता है, तो उसके फेफड़ों की मात्रा थोड़ी बढ़ जाती है, वायुमार्ग में दबाव कम हो जाता है, और कक्ष में दबाव बढ़ जाता है। यहां से, बॉयल-मैरियट कानून का उपयोग करके, आप फेफड़ों की मात्रा की गणना कर सकते हैं (अधिक विवरण के लिए, पाठ देखें)

सामान्य प्लीथिस्मोग्राफी की विधि फेफड़ों में हवा की कुल मात्रा को मापती है, जिसमें वे क्षेत्र भी शामिल हैं जो इस तथ्य के कारण मौखिक गुहा से संचार नहीं करते हैं कि उनके वायुमार्ग अवरुद्ध हैं (उदाहरण के लिए, चित्र 7.9 देखें)। इसके विपरीत, हीलियम तनुकरण विधि केवल मौखिक गुहा के साथ संचार करने वाली हवा की मात्रा प्रदान करती है, अर्थात, वेंटिलेशन में भाग लेती है। युवा स्वस्थ लोगों में ये दोनों मात्राएँ लगभग समान होती हैं। फुफ्फुसीय रोगों से पीड़ित व्यक्तियों में, वेंटिलेशन में शामिल मात्रा कुल से काफी कम हो सकती है, क्योंकि वायुमार्ग में रुकावट (बंद) के कारण फेफड़ों में बड़ी मात्रा में गैसें अलग हो जाती हैं।

हवादार

आइए मान लें कि प्रत्येक साँस छोड़ने के साथ, फेफड़ों से 500 मिलीलीटर हवा निकाली जाती है (चित्र 2.1) और प्रति मिनट 15 श्वसन गतिविधियाँ की जाती हैं। इस मामले में, 1 मिनट में साँस छोड़ने की कुल मात्रा 500X15 = 7500 मिली/मिनट है। यह तथाकथित है सामान्य वेंटिलेशन,या मिनट की मात्रासाँस लेने। फेफड़ों में प्रवेश करने वाली हवा की मात्रा थोड़ी अधिक होती है, क्योंकि ऑक्सीजन का अवशोषण कार्बन डाइऑक्साइड की रिहाई से थोड़ा अधिक होता है।

हालाँकि, साँस की सभी हवा वायुकोशीय स्थान तक नहीं पहुँचती है, जहाँ गैस विनिमय होता है। यदि साँस में ली गई हवा की मात्रा 500 मिली है (जैसा कि चित्र 2.1 में है), तो 150 मिली शारीरिक मृत स्थान में रहती है और (500-150) X15 = 5250 मिली वायुमंडलीय हवा फेफड़ों के श्वसन क्षेत्र से प्रति मिनट गुजरती है। यह मात्रा कहलाती है वायुकोशीय वेंटिलेशन.यह अत्यंत महत्वपूर्ण है क्योंकि यह "ताज़ी हवा" की मात्रा से मेल खाती है जो गैस विनिमय में भाग ले सकती है (सख्ती से कहें तो, वायुकोशीय वेंटिलेशन को साँस द्वारा नहीं बल्कि बाहर छोड़ी गई हवा की मात्रा से मापा जाता है, लेकिन मात्रा में अंतर बहुत छोटा होता है)।

सामान्य वेंटिलेशन को दो वाल्वों वाली एक ट्यूब के माध्यम से सांस लेने के लिए कहकर आसानी से मापा जा सकता है जो सांस लेते समय हवा को वायुमार्ग में प्रवेश करने की अनुमति देता है और सांस छोड़ते समय इसे एक विशेष बैग में छोड़ देता है। वायुकोशीय वेंटिलेशन का आकलन करना अधिक कठिन है। इसे निर्धारित करने का एक तरीका शारीरिक मृत स्थान की मात्रा को मापना है (नीचे देखें) और इसके वेंटिलेशन (वॉल्यूम X श्वसन दर) की गणना करना है। परिणामी मूल्य फेफड़ों के कुल वेंटिलेशन से घटा दिया जाता है।

गणना इस तरह दिखती है (चित्र 2.5)। आइए हम क्रमशः V t, V p, V a को ज्वारीय आयतन, मृत स्थान का आयतन और वायुकोशीय स्थान का आयतन निरूपित करें। तब वी टी =वी डी +वी ए , 1)

वी टी एन =वी डी एन +वी ए एन,

जहां n श्वास की आवृत्ति है; इस तरह,

जहां वी समय की प्रति इकाई मात्रा है, वी ई कुल श्वसन (निकासित हवा द्वारा अनुमानित) फुफ्फुसीय वेंटिलेशन है, वी डी और वी ए क्रमशः मृत स्थान वेंटिलेशन और वायुकोशीय वेंटिलेशन हैं (नोटेशन की एक सामान्य सूची परिशिष्ट में दी गई है)। इस प्रकार,

इस पद्धति में कठिनाई यह है कि संरचनात्मक मृत स्थान की मात्रा को मापना मुश्किल है, हालांकि एक छोटी सी त्रुटि के साथ इसे एक निश्चित मूल्य के बराबर माना जा सकता है।

1) इस बात पर जोर दिया जाना चाहिए कि वी ए एक सांस में एल्वियोली में प्रवेश करने वाली हवा की मात्रा है, न कि फेफड़ों में एल्वियोली हवा की कुल मात्रा।

चावल। 2.5 . जब आप साँस छोड़ते हैं तो फेफड़ों से निकलने वाली हवा (ज्वारीय मात्रा, वी डी) शारीरिक मृत स्थान (वीओ) और एल्वियोली (वीए) से आती है। चित्र में बिंदुओं का घनत्व CO2 की सांद्रता से मेल खाता है। एफ - भिन्नात्मक एकाग्रता; मैं-प्रेरणादायक वायु; ई-श्वसन वायु. सेमी।तुलना के लिए अंजीर। 1.4 (जे. पाइपर द्वारा संशोधनों के साथ)

स्वस्थ लोगों में, वायुकोशीय वेंटिलेशन की गणना साँस छोड़ने वाली हवा में सीओ 2 सामग्री द्वारा भी की जा सकती है (चित्र 2.5)। चूँकि संरचनात्मक मृत स्थान में गैस विनिमय नहीं होता है, प्रेरणा के अंत में इसमें CO 2 नहीं होता है (वायुमंडलीय हवा में CO 2 की नगण्य सामग्री को नजरअंदाज किया जा सकता है)। इसका मतलब यह है कि CO2 साँस छोड़ने वाली हवा में विशेष रूप से वायुकोशीय हवा से प्रवेश करती है, जहाँ से हमारे पास Vco 2 प्रति इकाई समय में छोड़ी गई CO2 की मात्रा है। इसलिए,

वी ए = वीसीओ 2 x100 /% सीओ 2

% CO 2/100 के मान को अक्सर CO 2 की आंशिक सांद्रता कहा जाता है और इसे Fco 2 नामित किया जाता है। वायुकोशीय वेंटिलेशन की गणना वायुकोशीय वायु में इस गैस की सांद्रता द्वारा छोड़ी गई CO2 की मात्रा को विभाजित करके की जा सकती है, जो उच्च गति वाले CO2 विश्लेषक का उपयोग करके निकाली गई वायु के अंतिम भागों में निर्धारित की जाती है। CO 2 РСО 2) का आंशिक दबाव वायुकोशीय वायु में इस गैस की सांद्रता के समानुपाती होता है:

पीसीओ 2 = एफसीओ 2 एक्स के,

जहाँ K एक स्थिरांक है। यहाँ से

वी ए = वी सीओ2 /पी सीओ2 x के

चूँकि स्वस्थ लोगों में वायुकोशीय वायु और धमनी रक्त में Pco 2 लगभग समान होते हैं, धमनी रक्त में Pco 2 का उपयोग वायुकोशीय वेंटिलेशन निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है। Pco 2 से इसका रिश्ता बेहद अहम है. इसलिए, यदि वायुकोशीय वेंटिलेशन का स्तर आधे से कम हो जाता है, तो (शरीर में सीओ 2 गठन की निरंतर दर पर) पी सीओ 2। वायुकोशीय वायु और धमनी में रक्त दोगुना हो जाएगा।

शारीरिक मृत स्थान

एनाटोमिकल डेड स्पेस प्रवाहकीय वायुमार्ग का आयतन है (चित्र 1.3 और 1.4)। आम तौर पर, यह लगभग 150 मिलीलीटर होता है, जो गहरी प्रेरणा के साथ बढ़ता है, क्योंकि ब्रांकाई आसपास के फेफड़े के पैरेन्काइमा द्वारा फैली हुई होती है। मृत स्थान की मात्रा शरीर के आकार और मुद्रा पर भी निर्भर करती है। एक अनुमानित नियम है जिसके अनुसार एक बैठे हुए व्यक्ति के लिए यह लगभग मिलीलीटर में शरीर के वजन के पाउंड (1 पाउंड == 453.6 ग्राम) के बराबर है।

फाउलर विधि का उपयोग करके संरचनात्मक मृत स्थान की मात्रा को मापा जा सकता है। इस मामले में, विषय वाल्वों की एक प्रणाली के माध्यम से सांस लेता है और नाइट्रोजन सामग्री को एक उच्च गति विश्लेषक का उपयोग करके लगातार मापा जाता है जो मुंह से शुरू होने वाली ट्यूब से हवा लेता है (चित्र 2.6, एल)। जब कोई व्यक्ति 100% Oa साँस लेने के बाद साँस छोड़ता है, तो N2 सामग्री धीरे-धीरे बढ़ती है क्योंकि मृत अंतरिक्ष वायु को वायुकोशीय वायु द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। साँस छोड़ने के अंत में, लगभग स्थिर नाइट्रोजन सांद्रता दर्ज की जाती है, जो शुद्ध वायुकोशीय वायु से मेल खाती है। वक्र के इस भाग को अक्सर वायुकोशीय "पठार" कहा जाता है, हालांकि स्वस्थ लोगों में भी यह पूरी तरह से क्षैतिज नहीं होता है, और फेफड़ों के घावों वाले रोगियों में यह तेजी से बढ़ सकता है। इस विधि से सांस छोड़ने वाली हवा की मात्रा भी रिकॉर्ड की जाती है।

मृत स्थान की मात्रा निर्धारित करने के लिए, एक ग्राफ़ बनाया गया है जो एन 2 सामग्री को साँस छोड़ने की मात्रा से संबंधित करता है। फिर इस ग्राफ पर एक ऊर्ध्वाधर रेखा खींची जाती है ताकि क्षेत्र A (चित्र 2.6.5 देखें) क्षेत्र B के बराबर हो। मृत स्थान का आयतन भुज अक्ष के साथ इस रेखा के प्रतिच्छेदन बिंदु से मेल खाता है। वास्तव में, यह विधि मृत स्थान से वायुकोशीय वायु में संक्रमण के "मध्यबिंदु" तक प्रवाहकीय वायुमार्ग की मात्रा देती है।

चावल। 2.6.फाउलर विधि का उपयोग करके तेज़ N2 विश्लेषक का उपयोग करके संरचनात्मक मृत स्थान की मात्रा को मापना। ए. शुद्ध ऑक्सीजन वाले कंटेनर से साँस लेने के बाद, विषय साँस छोड़ता है, और साँस छोड़ने वाली हवा में एन 2 की सांद्रता पहले बढ़ती है और फिर लगभग स्थिर रहती है (वक्र व्यावहारिक रूप से शुद्ध वायुकोशीय हवा के अनुरूप एक पठार तक पहुँच जाता है)। बी।साँस छोड़ने की मात्रा पर एकाग्रता की निर्भरता। मृत स्थान का आयतन एक्स-अक्ष के प्रतिच्छेदन बिंदु द्वारा एक ऊर्ध्वाधर बिंदीदार रेखा के साथ इस तरह से निर्धारित किया जाता है कि ए और बी के क्षेत्र बराबर हों

कार्यात्मक मृत स्थान

आप मृत स्थान का आयतन भी माप सकते हैं बोह्र की विधि. ris2s से. 2.5 से यह स्पष्ट है कि साँस छोड़ने वाली CO2 वायुकोशीय वायु से आती है, न कि मृत स्थान की वायु से। यहाँ से

vt x-fe==va x fa.

क्योंकि

वी टी = वी ए + वी डी ,

वी ए =v टी -v डी ,

प्रतिस्थापन के बाद हमें प्राप्त होता है

वीटी एक्सएफई=(वीटी-वीडी)-एफए,

इस तरह,

चूँकि किसी गैस का आंशिक दबाव उसकी सामग्री के समानुपाती होता है, हम लिखते हैं (बोह्र का समीकरण),

जहां ए और ई क्रमशः वायुकोशीय और मिश्रित साँस छोड़ने वाली हवा को संदर्भित करते हैं (परिशिष्ट देखें)। शांत श्वास के दौरान, मृत स्थान की मात्रा और ज्वारीय मात्रा का अनुपात सामान्यतः 0.2-0.35 होता है। स्वस्थ लोगों में, वायुकोशीय वायु और धमनी रक्त में Pco2 लगभग समान होता है, इसलिए हम बोह्र समीकरण को इस प्रकार लिख सकते हैं:

एएसपी2"एसओ-जी ^COg

इस बात पर जोर दिया जाना चाहिए कि फाउलर और बोह्र विधियाँ थोड़े अलग संकेतक मापती हैं। पहली विधि प्रवाहकीय वायुमार्ग की मात्रा को उस स्तर तक देती है जहां प्रेरणा के दौरान प्रवेश करने वाली हवा फेफड़ों में पहले से ही मौजूद हवा के साथ तेजी से मिश्रित होती है। यह मात्रा श्वसन पथ की ज्यामिति पर निर्भर करती है, जो कुल क्रॉस-सेक्शन में वृद्धि के साथ तेजी से शाखा करती है (चित्र 1.5 देखें) और श्वसन प्रणाली की संरचना को दर्शाती है। इस संबंध में, यह कहा जाता है संरचनात्मकडेड स्पेस। बोहर विधि फेफड़ों के उन हिस्सों की मात्रा निर्धारित करती है जिनमें रक्त से CO2 नहीं निकाला जाता है; चूँकि यह सूचक अंग के कार्य से संबंधित है, इसलिए इसे कहा जाता है कार्यात्मक(शारीरिक) मृत स्थान। स्वस्थ व्यक्तियों में ये मात्रा लगभग समान होती है। हालाँकि, फेफड़ों के घाव वाले रोगियों में, फेफड़ों के विभिन्न हिस्सों में रक्त प्रवाह और वेंटिलेशन की असमानता के कारण दूसरा संकेतक पहले से काफी अधिक हो सकता है (अध्याय 5 देखें)।

वेंटिलेशन में क्षेत्रीय अंतर

अब तक हम यही मानते आए हैं कि स्वस्थ फेफड़ों के सभी हिस्सों का वेंटिलेशन एक समान होता है। हालाँकि, यह पाया गया कि उनके निचले क्षेत्र उनके ऊपरी क्षेत्रों की तुलना में बेहतर हवादार थे। इसे विषय को रेडियोधर्मी क्सीनन (चित्र 2.7) के साथ गैस मिश्रण को अंदर लेने के लिए कहकर प्रदर्शित किया जा सकता है। जब 133 एक्सई फेफड़ों में प्रवेश करता है, तो इससे निकलने वाला विकिरण छाती में प्रवेश करता है और इससे जुड़े विकिरण काउंटरों द्वारा पकड़ लिया जाता है। इस तरह आप फेफड़ों के विभिन्न हिस्सों में प्रवेश करने वाले क्सीनन की मात्रा को माप सकते हैं।

चावल। 2.7. रेडियोधर्मी क्सीनन का उपयोग करके वेंटिलेशन में क्षेत्रीय अंतर का आकलन करना। विषय इस गैस के मिश्रण को ग्रहण करता है, और विकिरण की तीव्रता छाती के बाहर रखे मीटरों द्वारा मापी जाती है। यह देखा जा सकता है कि सीधे बैठे व्यक्ति के फेफड़ों में वेंटिलेशन निचले हिस्सों से ऊपरी हिस्सों की दिशा में कमजोर हो जाता है।

चित्र में. चित्र 2.7 कई स्वस्थ स्वयंसेवकों पर इस पद्धति का उपयोग करके प्राप्त परिणाम प्रस्तुत करता है। यह देखा जा सकता है कि प्रति इकाई आयतन में वेंटिलेशन का स्तर फेफड़ों के निचले हिस्सों में अधिक होता है और उनके शीर्ष की ओर धीरे-धीरे कम होता जाता है। यह दिखाया गया है कि यदि विषय अपनी पीठ पर झूठ बोलता है, तो फेफड़ों के शीर्ष और निचले हिस्सों के वेंटिलेशन में अंतर गायब हो जाता है, हालांकि, उनके पीछे (पृष्ठीय) क्षेत्र पूर्वकाल (उदर) की तुलना में बेहतर हवादार होने लगते हैं। करवट लेकर लेटने से नीचे का फेफड़ा बेहतर ढंग से हवादार हो जाता है। वेंटिलेशन में ऐसे क्षेत्रीय अंतर के कारणों पर अध्याय में चर्चा की गई है। 7.