Chursin V.V. Akciğerlerin suni havalandırması (eğitim kılavuzu)
Tüm karmaşık süreç üç ana aşamaya ayrılabilir: dış solunum; ve iç (doku) solunum.
dış solunum- vücut ve çevredeki atmosferik hava arasındaki gaz değişimi. Dış solunum, atmosferik ve alveoler hava arasında ve pulmoner kılcal damarlar ile alveoler hava arasında gaz alışverişini içerir.
Bu nefes, göğüs boşluğunun hacmindeki periyodik değişikliklerin bir sonucu olarak gerçekleştirilir. Hacmindeki bir artış, inhalasyon (ilham), bir azalma - ekshalasyon (son kullanma) sağlar. Nefes alma ve onu takip eden nefes verme aşamaları şunlardır. Solunum sırasında, atmosferik hava solunum yollarından akciğerlere girer ve ekshalasyon sırasında havanın bir kısmı onları terk eder.
Dış solunum için gerekli koşullar:
- göğsün sıkılığı;
- akciğerlerin çevre ile serbest iletişimi;
- akciğer dokusunun esnekliği.
Bir yetişkin dakikada 15-20 nefes alır. Fiziksel olarak eğitilmiş kişilerin nefes alması daha nadirdir (dakikada 8-12 nefese kadar) ve derindir.
Dış solunumu incelemek için en yaygın yöntemler
Akciğerlerin solunum fonksiyonunu değerlendirme yöntemleri:
- pnömografi
- spirometri
- Spirografi
- pnömotakometri
- radyografi
- X-ışını bilgisayarlı tomografi
- ultrason prosedürü
- Manyetik rezonans görüntüleme
- Bronkografi
- bronkoskopi
- Radyonüklid yöntemler
- Gaz seyreltme yöntemi
spirometri- bir spirometre cihazı kullanarak dışarı verilen havanın hacmini ölçmek için bir yöntem. Türbimetrik sensörlü çeşitli spirometre türleri ve ayrıca solunan havanın suya yerleştirilmiş spirometre çanı altında toplandığı sulu olanlar kullanılır. Ekshale edilen havanın hacmi zilin yükselmesi ile belirlenir. Son zamanlarda, hava akışının hacimsel hızındaki değişikliklere duyarlı, bir bilgisayar sistemine bağlı sensörler yaygın olarak kullanılmaktadır. Özellikle Belarus üretimi "Spirometer MAS-1" vb. Gibi bir bilgisayar sistemi bu prensipte çalışır. Bu tür sistemler sadece spirometriye değil, aynı zamanda spirografiye ve pnömotakografiye de izin verir).
spirografi - solunan ve solunan hava hacimlerinin sürekli olarak kaydedilmesi yöntemi. Ortaya çıkan grafik eğri spirofamma olarak adlandırılır. Spirograma göre akciğerlerin hayati kapasitesini ve solunum hacimlerini, solunum hızını ve akciğerlerin isteğe bağlı maksimum havalandırmasını belirlemek mümkündür.
Pnömotakografi - solunan ve solunan havanın hacimsel akış hızının sürekli kaydı yöntemi.
Solunum sistemini incelemek için başka birçok yöntem vardır. Bunlar arasında göğüs pletismografisi, havanın solunum yollarından ve akciğerlerden geçişi sırasında oluşan seslerin dinlenmesi, floroskopi ve radyografi, dışarı verilen hava akımındaki oksijen ve karbondioksit içeriğinin belirlenmesi vb. Bu yöntemlerden bazıları aşağıda ele alınmıştır.
Dış solunumun hacimsel göstergeleri
Akciğer hacimlerinin ve kapasitelerinin oranı, şekil 2'de gösterilmiştir. bir.
Dış solunum çalışmasında aşağıdaki göstergeler ve kısaltmaları kullanılır.
Toplam akciğer kapasitesi (TLC)- en derin nefesten sonra akciğerlerdeki hava hacmi (4-9 l).
Pirinç. 1. Akciğer hacimlerinin ve kapasitelerinin ortalama değerleri
Akciğerlerin hayati kapasitesi
Hayati kapasite (VC)- maksimum inhalasyondan sonra yapılan en derin yavaş ekshalasyon ile bir kişi tarafından ekshalasyon yapılabilecek hava hacmi.
İnsan akciğerlerinin hayati kapasitesinin değeri 3-6 litredir. Son zamanlarda, pnömotakografik teknolojinin tanıtılmasıyla bağlantılı olarak, sözde zorunlu yaşamsal kapasite(FZhEL). FVC'yi belirlerken, kişi mümkün olan en derin nefesten sonra en derin zorlu ekshalasyonu yapmalıdır. Bu durumda ekshalasyon, tüm ekshalasyon boyunca ekshalasyon hava akışının maksimum hacimsel hızına ulaşmayı amaçlayan bir eforla gerçekleştirilmelidir. Böyle bir zorunlu ekspirasyonun bilgisayar analizi, düzinelerce dış solunum göstergesini hesaplamanıza izin verir.
VC'nin bireysel normal değeri denir uygun akciğer kapasitesi(JEL). Boy, vücut ağırlığı, yaş ve cinsiyete göre formül ve tablolara göre litre cinsinden hesaplanır. 18-25 yaş arası kadınlar için aşağıdaki formüle göre hesaplama yapılabilir.
JEL \u003d 3,8 * P + 0,029 * B - 3,190; aynı yaştaki erkekler için
artık hacim
JEL \u003d 5,8 * P + 0,085 * B - 6,908, burada P - yükseklik; B - yaş (yıl).
Bu azalma, VC seviyesinin %20'sinden fazlaysa, ölçülen VC'nin değeri azalmış olarak kabul edilir.
Dış solunumun göstergesi için “kapasite” adı kullanılıyorsa, bu, böyle bir kapasitenin hacim adı verilen daha küçük birimleri içerdiği anlamına gelir. Örneğin, OEL dört ciltten, VC ise üç ciltten oluşur.
Gelgit hacmi (TO) bir nefeste akciğerlere giren ve çıkan hava hacmidir. Bu gösterge aynı zamanda nefes alma derinliği olarak da adlandırılır. Bir yetişkinde dinlenme halinde DO 300-800 ml'dir (VC değerinin %15-20'si); aylık çocuk - 30 ml; bir yaşında - 70 ml; on yaşında - 230 ml. Nefes alma derinliği normalden fazla ise bu nefese denir. hiperpne- aşırı, derin nefes alma, eğer DO normalden azsa, o zaman nefes alma denir oligopnea- Yetersiz, yüzeysel solunum. Normal derinlikte ve solunum hızında buna denir. eupnea- normal, yeterli solunum. Yetişkinlerde normal dinlenme solunum hızı dakikada 8-20 nefestir; aylık çocuk - yaklaşık 50; bir yaşında - 35; on yıl - dakikada 20 devir.
İnspirasyon yedek hacmi (RIV)- bir kişinin sessiz bir nefesten sonra aldığı en derin nefesle soluyabileceği hava hacmi. Normdaki RO vd değeri, VC değerinin (2-3 l) %50-60'ıdır.
Ekspirasyon yedek hacmi (RO vyd)- bir kişinin sessiz bir ekshalasyondan sonra yapılan en derin ekshalasyonla verebileceği hava hacmi. Normalde RO vyd değeri VC'nin (1-1,5 litre) %20-35'idir.
Rezidüel akciğer hacmi (RLV)- maksimum derin ekshalasyondan sonra solunum yollarında ve akciğerlerde kalan hava. Değeri 1-1,5 litredir (TL'nin %20-30'u). Yaşlılıkta akciğerlerin elastik geri tepmesinin azalması, bronş açıklığının azalması, solunum kaslarının gücünün ve göğüs hareketliliğinin azalması nedeniyle TRL'nin değeri artar. 60 yaşında zaten TRL'nin yaklaşık %45'ini oluşturuyor.
Fonksiyonel artık kapasite (FRC) Sessiz bir ekshalasyondan sonra akciğerlerde kalan hava. Bu kapasite, rezidüel akciğer hacmi (RLV) ve ekspirasyon yedek hacminden (ERV) oluşur.
İnhalasyon sırasında solunum sistemine giren atmosferik havanın tamamı gaz değişimine katılmaz, sadece alveollere ulaşan ve onları çevreleyen kılcal damarlarda yeterli düzeyde kan akışına sahip olan havadır. Bu konuda sözde ölü boşluk
Anatomik ölü boşluk (AMP)- bu, solunum yollarındaki havanın solunum bronşiyolleri seviyesine kadar olan hacmidir (bu bronşiyollerde zaten alveoller vardır ve gaz değişimi mümkündür). AMP'nin değeri 140-260 ml'dir ve insan yapısının özelliklerine bağlıdır (AMP'nin dikkate alınması gereken ve değerinin belirtilmediği problemler çözülürken, AMP hacmi 150 ml'ye eşit alınır. ).
Fizyolojik Ölü Boşluk (PDM)- solunum yollarına ve akciğerlere giren ve gaz değişimine katılmayan havanın hacmi. FMP, ayrılmaz bir parça olarak içerdiği için anatomik ölü boşluktan daha büyüktür. FMP, solunum yollarındaki havaya ek olarak, pulmoner alveollere giren ancak bu alveollerde kan akışının olmaması veya azalması nedeniyle kanla gaz alışverişi yapmayan havayı içerir (bazen bu hava için isim kullanılır). alveolar ölü boşluk). Normalde fonksiyonel ölü boşluk değeri tidal hacmin %20-35'i kadardır. Bu değerin %35'in üzerinde artması bazı hastalıkların varlığına işaret edebilir.
Tablo 1. Pulmoner ventilasyon göstergeleri
Tıbbi uygulamada, solunum cihazlarını tasarlarken (yüksek irtifa uçuşları, tüplü dalış, gaz maskeleri) ve bir dizi teşhis ve canlandırma önlemini gerçekleştirirken ölü boşluk faktörünü dikkate almak önemlidir. Tüpler, maskeler, hortumlar yoluyla nefes alırken insan solunum sistemine ek ölü boşluk bağlanır ve nefes alma derinliğindeki artışa rağmen alveollerin atmosferik hava ile havalandırılması yetersiz kalabilir.
Dakika solunum hacmi
Dakika solunum hacmi (MOD)- 1 dakikada akciğerler ve solunum yollarından havalandırılan hava hacmi. MOD'u belirlemek için derinliği veya gelgit hacmini (TO) ve solunum hızını (RR) bilmek yeterlidir:
MOD \u003d * BH'YE.
Biçmede MOD 4-6 l/dk'dır. Bu göstergeye genellikle akciğer ventilasyonu da denir (alveoler ventilasyondan ayırt edilir).
Alveoler havalandırma
Alveolar ventilasyon (AVL)- 1 dakikada pulmoner alveollerden geçen atmosferik havanın hacmi. Alveolar ventilasyonu hesaplamak için AMP'nin değerini bilmeniz gerekir. Deneysel olarak belirlenmemişse, hesaplama için AMP hacmi 150 ml'ye eşit alınır. Alveolar ventilasyonu hesaplamak için formülü kullanabilirsiniz.
AVL \u003d (DO - AMP). BH.
Örneğin bir insanda solunum derinliği 650 ml, solunum sayısı 12 ise AVL 6000 ml'dir (650-150). 12.
AB \u003d (DO - OMP) * BH \u003d K alf * BH
- AB - alveoler havalandırma;
- K alv — alveolar ventilasyonun tidal hacmi;
- RR - solunum hızı
Maksimum akciğer ventilasyonu (MVL)- bir kişinin ciğerlerinden 1 dakikada çıkarabileceği maksimum hava hacmi. MVL, istirahatte keyfi hiperventilasyon ile belirlenebilir (biçme sırasında mümkün olduğunca derin ve genellikle 15 saniyeden fazla nefes almaya izin verilmez). Özel ekipman yardımıyla, bir kişi tarafından gerçekleştirilen yoğun fiziksel çalışma sırasında MVL belirlenebilir. Kişinin bünyesine ve yaşına bağlı olarak MVL normu 40-170 l/dk aralığındadır. Sporcularda MVL 200 l/dk'ya ulaşabilir.
Dış solunum akış göstergeleri
Akciğer hacimlerine ve kapasitelerine ek olarak, sözde dış solunum akış göstergeleri. Bunlardan biri olan zirve ekspiratuar hacim akışını belirlemenin en basit yöntemi, tepe debimetresi. Pik akış ölçerler, evde kullanım için basit ve oldukça uygun fiyatlı cihazlardır.
Pik ekspiratuar hacim akışı(POS) - zorla ekshalasyon sürecinde elde edilen, ekshalasyon havasının maksimum hacimsel akış hızı.
Bir pnömotakometre cihazının yardımıyla sadece tepe hacimsel ekspiratuar akış hızını değil, aynı zamanda inhalasyonu da belirlemek mümkündür.
Bir tıp hastanesinde, alınan bilgilerin bilgisayar tarafından işlenmesine sahip pnömotakograf cihazları giderek yaygınlaşmaktadır. Bu tür cihazlar, akciğerlerin zorunlu hayati kapasitesinin ekshalasyonunda oluşturulan hava akışının hacimsel hızının sürekli kaydına dayanarak, düzinelerce dış solunum göstergesinin hesaplanmasını mümkün kılar. Çoğu zaman, nefes verme anında POS ve maksimum (anlık) hacimsel hava akış hızları, %25, 50, 75 FVC olarak belirlenir. Sırasıyla ISO 25, ISO 50, ISO 75 göstergeleri olarak adlandırılırlar. FVC 1'in tanımı da popülerdir - 1 e'ye eşit bir süre için zorlu ekspiratuar hacim. Bu göstergeye dayanarak, Tiffno indeksi (gösterge) hesaplanır - FVC 1'in FVC'ye oranı yüzde olarak ifade edilir. Zorlu ekshalasyon sırasında hava akışının hacimsel hızındaki değişikliği yansıtan bir eğri de kaydedilir (Şekil 2.4). Aynı zamanda, dikey eksende hacimsel hız (l/sn) ve yatay eksende ekshale edilen FVC yüzdesi görüntülenir.
Yukarıdaki grafikte (Şekil 2, üst eğri), zirve PIC değerini gösterir, eğri üzerindeki %25 FVC'nin sona erme anının izdüşümü MOS 25'i karakterize eder, %50 ve %75 FVC'nin izdüşümü şuna karşılık gelir: MOS 50 ve MOS 75 değerleri. Yalnızca bireysel noktalardaki akış hızları değil, aynı zamanda eğrinin tüm seyri de teşhis açısından önemlidir. Ekshale FVC'nin% 0-25'ine karşılık gelen kısmı, büyük bronşların, trakeanın hava geçirgenliğini ve FVC'nin% 50 ila 85'i olan küçük bronşların ve bronşiyollerin geçirgenliğini yansıtır. %75-85 FVC'nin ekspirasyon bölgesindeki alt eğrinin aşağı kesimindeki sapma, küçük bronş ve bronşiyollerin açıklığının azaldığını gösterir.
Pirinç. 2. Solunum akış göstergeleri. Not eğrileri - sağlıklı bir kişinin hacmi (üstte), küçük bronşların açıklığının obstrüktif ihlalleri olan bir hasta (altta)
Listelenen hacim ve akış göstergelerinin belirlenmesi, dış solunum sisteminin durumunun teşhisinde kullanılır. Klinikte dış solunumun işlevini karakterize etmek için dört tür sonuç kullanılır: norm, obstrüktif bozukluklar, restriktif bozukluklar, karma bozukluklar (obstrüktif ve restriktif bozuklukların kombinasyonu).
Dış solunumun çoğu akış ve hacim göstergesi için, değerlerinin gereken (hesaplanan) değerden% 20'den fazla sapmaları norm dışı kabul edilir.
Obstrüktif bozukluklar- bunlar, aerodinamik dirençlerinde bir artışa yol açan hava yolu açıklığının ihlalleridir. Bu tür bozukluklar, alt solunum yolunun düz kaslarının tonunun artması, mukoza zarlarının hipertrofisi veya ödemi (örneğin akut solunum yolu viral enfeksiyonlarında), mukus birikimi, cerahatli akıntı sonucu gelişebilir. tümör veya yabancı cisim varlığı, üst solunum yollarının açıklığının düzensizliği ve diğer durumlar.
Solunum yollarında obstrüktif değişikliklerin varlığı POS, FVC 1 , MOS 25 , MOS 50 , MOS 75 , MOS 25-75 , MOS 75-85 , Tiffno test indeksi ve MVL'nin değeri ile değerlendirilir. Tiffno test göstergesi normalde% 70-85'tir,% 60'a düşmesi orta düzeyde bir ihlalin işareti olarak kabul edilir ve% 40'a kadar - belirgin bir bronş açıklığı ihlali. Ayrıca obstrüktif bozukluklarda rezidüel hacim, fonksiyonel rezidüel kapasite ve toplam akciğer kapasitesi gibi göstergeler artar.
Kısıtlayıcı ihlaller- bu, inspirasyon sırasında akciğerlerin genişlemesinde bir azalma, akciğerlerin solunum gezilerinde bir azalmadır. Bu bozukluklar akciğer kompliyansında azalma, göğüs yaralanmaları, yapışıklıkların varlığı, plevral boşlukta sıvı birikmesi, pürülan içerikler, kan, solunum kaslarının zayıflığı, nöromüsküler sinapslarda eksitasyon iletiminin bozulması ve diğer nedenlerle gelişebilir. .
Akciğerlerde kısıtlayıcı değişikliklerin varlığı, VC'de (beklenen değerin en az %20'si) bir azalma ve MVL'de (spesifik olmayan gösterge) bir azalmanın yanı sıra akciğer kompliyansında bir azalma ve bazı durumlarda belirlenir. , Tiffno testindeki artışla (%85'ten fazla). Restriktif bozukluklarda toplam akciğer kapasitesi, fonksiyonel rezidüel kapasite ve rezidüel hacim azalır.
Dış solunum sisteminin karışık (tıkayıcı ve kısıtlayıcı) bozuklukları hakkındaki sonuç, yukarıdaki akış ve hacim göstergelerinde eşzamanlı değişikliklerin varlığı ile yapılır.
Akciğer hacimleri ve kapasiteleri
gelgit hacmi - bu, bir kişinin sakin bir durumda soluduğu ve soluduğu havanın hacmidir; bir yetişkinde 500 ml'dir.
İnspirasyon yedek hacmi bir kişinin sakin bir nefesten sonra soluyabileceği maksimum hava hacmi; değeri 1,5-1,8 litredir.
Ekspirasyon yedek hacmi - Bu, bir kişinin sessiz bir ekshalasyondan sonra verebileceği maksimum hava hacmidir; bu hacim 1-1,5 litredir.
artık hacim - maksimum ekshalasyondan sonra akciğerlerde kalan hava hacmidir; artık hacmin değeri 1-1,5 litredir.
Pirinç. 3. Akciğer ventilasyonu sırasında tidal hacim, plevral ve alveolar basınçtaki değişiklik
Akciğerlerin hayati kapasitesi(VC), bir kişinin mümkün olan en derin nefesi aldıktan sonra verebileceği maksimum hava hacmidir. VC, inspiratuar yedek hacmi, tidal hacmi ve ekspirasyon yedek hacmini içerir. Akciğerlerin hayati kapasitesi bir spirometre ile belirlenir ve belirleme yöntemine spirometri denir. Erkeklerde VC 4-5,5 litre ve kadınlarda - 3-4,5 litredir. Oturma veya yatma pozisyonundan çok ayakta durur. Fiziksel eğitim, VC'de bir artışa yol açar (Şekil 4).
Pirinç. 4. Akciğer hacimleri ve kapasitelerinin spirogramı
Fonksiyonel artık kapasite(FOE) - sessiz bir ekshalasyondan sonra akciğerlerdeki hava hacmi. FRC, ekspirasyon yedek hacmi ile rezidüel hacmin toplamıdır ve 2,5 litreye eşittir.
Toplam akciğer kapasitesi(TEL) - tam bir nefesin sonunda akciğerlerdeki hava hacmi. TRL, akciğerlerin artık hacmini ve yaşamsal kapasitesini içerir.
Ölü boşluk, hava yollarında bulunan ve gaz değişimine katılmayan havayı oluşturur. Solunduğunda, atmosferik havanın son kısımları ölü boşluğa girer ve bileşimlerini değiştirmeden nefes verirken onu terk eder. Ölü boşluk hacmi yaklaşık 150 ml veya sessiz solunum sırasındaki tidal hacmin yaklaşık 1/3'üdür. Bu, 500 ml solunan havanın sadece 350 ml'sinin alveollere girdiği anlamına gelir. Alveollerde sakin bir ekspirasyonun sonunda yaklaşık 2500 ml hava (FFU) vardır, bu nedenle her sakin nefeste alveolar havanın sadece 1/7'si yenilenir.
Ders 8. PULMONER VENTOLASYON VE PULMONER DİFÜZYON. AKCİĞER VE DOKULARDAKİ GAZ DEĞİŞİMİ
Ana sorular : Vücut için nefes almanın önemi. Solunum sürecinin ana aşamaları. Solunum döngüsü. Başlıca ve yardımcı solunum kasları. Solunum ve ekshalasyon mekanizması. Solunum yollarının fizyolojisi. Akciğer hacimleri. Solunan, solunan ve alveolar havanın bileşimi. Dakika solunum hacmi ve dakika ventilasyon. Anatomik ve fizyolojik solunum ölü boşluğu. Pulmoner ventilasyon türleri. Kanda çözünmüş gazların gerilimi. Alveol havasındaki gazların kısmi basıncı. Dokularda ve akciğerlerde gaz değişimi.
Solunum yollarının konuşma oluşturma işlevindeki rolü.
Organik maddelerin oksidasyonu için kullanılan O2'nin iç ortama girmesini ve doku metabolizması sonucu oluşan CO2'nin vücuttan atılmasını sağlayan işlemler bütününe denir. nefes.
Tahsis Et nefes almanın üç aşaması :
1) dış solunum,
2) gazların taşınması,
3) iç solunum.
Aşama I - dış solunum - bu, pulmoner ventilasyon ve pulmoner difüzyon dahil olmak üzere akciğerlerdeki gaz değişimidir.
Akciğer havalandırması - bu, O2'nin akciğerlere girmesini ve onlardan CO2'nin atılmasını sağlayan alveoler havanın gaz bileşiminin güncellenmesi işlemidir.
pulmoner difüzyon - bu, alveolar hava ile pulmoner kılcal damarların kanı arasındaki gaz değişimi sürecidir.
2. Aşama - gaz taşımacılığı Oksijenin akciğerlerden dokulara, karbondioksitin dokulardan akciğerlere taşınmasından oluşur.
Aşama III - iç doku solunumu - bu, doku kılcal damarlarının ve dokuların kanı ile hücresel solunum arasındaki gaz değişiminden oluşan dokulardaki gaz bileşimini güncelleme işlemidir.
Tam bir solunum döngüsü üç aşamadan oluşur:
1) inhalasyon aşaması (ilham),
2) ekspiratuar faz (ekspirasyon),
3) solunum duraklaması.
Solunum döngüsü sırasında göğüs boşluğunun hacmindeki değişiklikler, kasılma ve gevşemeden kaynaklanır. solunum kasları . Onlar alt bölümlere ayrılmıştır ilham veren ve ekspiratuar. Ayırt etmek ana ve ek inspirasyon kasları.
İle büyük inspirasyon kasları ilgili olmak:
1) diyafram,
2) dış eğik interkostal ve interkıkırdaklı kaslar.
Derin zorla nefes alma ile, nefes alma eylemi şunları içerir: aksesuar inspirasyon kasları :
1) sternokleidomastoid,
2) göğüs kasları - pektoralis majör ve minör, trapezius, rhomboid, levator skapula.
Akciğerler göğsün içinde bulunur ve duvarlarından ayrılır. plevral fissür - parietal ve visseral plevra arasında yer alan hermetik olarak kapalı bir boşluk.
Plevral boşluktaki basınç atmosferik basıncın altındadır. Negatif, atmosferik ile karşılaştırıldığında, plevral fissürdeki basınç, akciğer dokusunun akciğerlerin çökmesini amaçlayan elastik çekişinden kaynaklanır. Sessiz bir nefes sırasında göğüs boşluğunun hacmindeki bir artış sırayla neden olur:
1) plevral fissürdeki basıncın -6 -9 mm Hg'ye düşmesi,
2) akciğerlerdeki havanın genişlemesi ve gerilmesi,
3) intrapulmoner basıncın atmosferik basınca göre -2 mm Hg'ye düşmesi,
4) atmosferik ve alveoler basınç arasındaki gradyan boyunca akciğerlere hava akışı.
Sessiz bir ekshalasyon sırasında göğüs boşluğunun hacmindeki azalma sürekli olarak şunlara neden olur:
1) plevral fissürdeki basıncın -6 -9 mm Hg'den -3 mm Hg'ye yükselmesi,
2) elastik traksiyon nedeniyle akciğer hacminde azalma,
3) atmosferik basınca kıyasla intrapulmoner basınçta +2 mm Hg'ye kadar artış,
4) havanın akciğerlerden atmosfere bir basınç gradyanı boyunca çıkışı.
En derin nefesten sonra akciğerlerde bulunan hava hacmine denir. toplam akciğer kapasitesi (OEL).
Bir yetişkinde TEL 4200 ila 6000 ml arasında değişir ve iki bölümden oluşur:
1) akciğerlerin hayati kapasitesi (VC) - 3500-5000 ml,
2) artık akciğer hacmi (RLV) - 1000-1200 ml.
Artık akciğer hacmi en derin ekshalasyondan sonra akciğerlerde kalan hava miktarıdır.
Akciğerlerin hayati kapasitesi mümkün olan en derin nefesten sonra mümkün olduğu kadar çok dışarı verilen hava hacmidir.
KUYU üç bölümden oluşur:
1) gelgit hacmi (TO) - 400-500 ml,
2) inspirasyon yedek hacmi - yaklaşık 2500 ml,
3) ekspiratuar rezerv hacmi - yaklaşık 1500 ml.
gelgit hacmi - sessiz bir nefesten sonra sessiz bir ekshalasyon sırasında akciğerlerden çıkarılan hava miktarıdır.
İnspirasyon yedek hacmi sakin bir nefesten sonra ek olarak solunabilen maksimum hava miktarıdır.
ekspirasyon yedek hacmi sessiz bir ekshalasyondan sonra ek olarak dışarı atılabilen maksimum hava miktarıdır.
Ekspiratuar rezerv hacmi ve rezidüel hacim Fonksiyonel artık kapasite (FOE) - sessiz bir ekshalasyondan sonra (2000-2500 ml) akciğerlerde kalan hava miktarı.
Pulmoner ventilasyon karakterize edilir dakika solunum hacmi(MOD) - 1 dakikada alınan veya verilen hava miktarı. MOD, tidal hacmin boyutuna ve solunum hızına bağlıdır: MOD \u003d TO x BH.
Normal koşullar altında, kişi şunları içeren atmosferik havayı solur: O2 - %21, CO2 - %0,03, N2 - %79.
Ekshale edilen havada: O 2 - %16,0, CO 2 - %4, N 2 - %79,7.
Alveol havasında: O 2 - %14,0, CO 2 - %5,5, N 2 - %80.
Ekshale edilen ve alveolar havanın bileşimindeki fark, alveolar gazın hava ile karışmasından kaynaklanır. solunum ölü boşluğu .
Ayırt etmek anatomik ve fizyolojikölü boşluk
Anatomik solunum ölü boşluğu - bu, hava ve kan arasında gaz değişiminin olmadığı hava yollarının (burun boşluğundan bronşiyollere) hacmidir.
Fizyolojik solunum ölü alanı (FMP), solunum sisteminin gaz değişiminin olmadığı tüm bölümlerinin hacmidir.
Alveol gazının 1 dakikada yenilenmesine katılan hava miktarına dakika ventilasyonu (MVL) denir. MVL, akciğerlerin solunum hacmi ile solunum ölü boşluk hacmi ve solunum hızı arasındaki farkın ürünü olarak tanımlanır: MVL \u003d (DO - DMP) x BH.
Hava yollarında gazların taşınması konveksiyon ve difüzyon sonucunda gerçekleşir.
konvektif yöntem hava yollarında taşıma, bir gaz karışımının toplam basınçlarının gradyanı boyunca hareketinden kaynaklanır.
Hava yollarının dallanması sırasında toplam kesitleri önemli ölçüde artar. Solunan hava akışının lineer hızı, alveollere yaklaştıkça kademeli olarak 100 cm/sn'den 0,02 cm/sn'ye düşer. Bu nedenle, konvektif gaz transferi yöntemine difüzyon değişimi eklenir.
gaz difüzyonu - bu, gaz moleküllerinin daha yüksek kısmi basınç veya voltaj alanından daha düşük bir alana pasif hareketidir.
Kısmi gaz basıncı - bu, diğer gazlarla karışmış herhangi bir gaza düşen toplam basıncın kısmıdır.
Bir sıvı içinde çözünmüş bir gazın, aynı gazın sıvı üzerindeki basıncı ile dengelenen kısmi basıncına denir. gaz voltajı .
O2 basınç gradyanı, kısmi basıncının solunan havadakinden daha düşük olduğu alveollere yöneliktir. CO 2 molekülleri ters yönde hareket eder. Solunum ne kadar yavaş ve derin olursa, O2 ve CO2'nin intrapulmoner difüzyonu o kadar yoğun olur.
Alveoler havanın bileşiminin sabitliği ve metabolizmanın ihtiyaçlarına uygunluğu, akciğer ventilasyonunun düzenlenmesi ile sağlanır.
On ana akciğer ventilasyonu türü vardır:
1) normoventilasyon,
2) hiperventilasyon,
3) hipoventilasyon,
4) epne,
5) hiperpne,
6) takipne,
7) bradipne,
9) nefes darlığı,
10) asfiksi.
normoventilasyon - bu, vücudun metabolik ihtiyaçlarına karşılık gelen akciğerlerdeki gaz değişimidir.
hiperventilasyon akciğerlerde vücudun metabolik ihtiyaçlarını aşan gaz değişimidir.
hipoventilasyon - bu, vücudun metabolik ihtiyaçlarını karşılamak için yeterli olmayan akciğerlerdeki gaz değişimidir.
Eipnea bir rahatlık hissinin eşlik ettiği, dinlenme halindeki normal nefes alma hızı ve derinliğidir.
hiperpne - bu, nefes alma derinliğinde normun üzerinde bir artıştır.
taşipne solunum hızının normalin üzerinde artmasıdır.
Bradipne solunum hızının normalin altına düşmesidir.
nefes darlığı (nefes darlığı), hoş olmayan sübjektif duyumların eşlik ettiği nefes almada yetersizlik veya zorluktur.
apne - bu, solunum merkezinin fizyolojik olarak uyarılmaması nedeniyle bir solunum durmasıdır.
asfiksi - bu, solunum yolunun tıkanması nedeniyle akciğerlere hava akışının ihlali ile ilişkili bir durma veya solunum depresyonudur.
Alveol gazından O2'nin kana ve kandan CO2'nin alveollere transferi, bu gazların her iki taraftaki kısmi basınç ve gerilimlerindeki fark nedeniyle pasif olarak difüzyonla gerçekleşir. havadan engel. Hava bariyeri oluştu alveolokapiller membran, bir yüzey aktif madde tabakası, alveoler epitel, iki bazal membran ve kan kılcal damar endoteli içerir.
Alveoler havadaki kısmi O2 basıncı 100 mm Hg'dir. Pulmoner kılcal damarların venöz kanındaki O2 gerilimi 40 mm Hg'dir. Alveoler havadan kana 60 mmHg'lik bir basınç gradyanı yönlendirilir.
Alveoler havadaki kısmi CO2 basıncı 40 mm Hg'dir. Pulmoner kılcal damarların venöz kanındaki CO2 gerilimi 46 mm Hg'dir. Kandan alveollere 6 mmHg'lik bir basınç gradyanı yönlendirilir.
CO2'nin düşük basınç gradyanı, oksijenden 24 kat daha fazla olan yüksek difüzyon kapasitesi ile ilişkilidir. Bunun nedeni, tuz çözeltilerinde ve zarlarda karbondioksitin yüksek çözünürlüğüdür.
Pulmoner kılcal damarlardan kan akış süresi yaklaşık 0,75 saniyedir. Bu, hava-kan bariyerinin her iki tarafındaki gazların kısmi basıncının ve geriliminin neredeyse tamamen eşitlenmesi için yeterlidir. Bu durumda oksijen kanda çözünür ve karbondioksit alveol havasına geçer. Bu nedenle venöz kan burada arteriyel kana çevrilir.
Arteriyel kanda O 2 gerilimi 100 mm Hg, dokularda 40 mm Hg'nin altındadır. Bu durumda 60 mm Hg'den fazla olan basınç farkı arteriyel kandan dokulara yönlendirilir.
Arteriyel kandaki CO2 gerilimi 40 mm Hg'dir ve dokularda - yaklaşık 60 mm Hg'dir. Dokulardan kana 20 mmHg'lik bir basınç gradyanı yönlendirilir. Bu nedenle doku kılcal damarlarındaki arteriyel kan venöz kana dönüşür.
Böylece, gaz taşıma sisteminin bağlantıları, solunum gazlarının karşı akışlarıyla karakterize edilir: O2 atmosferden dokulara hareket eder ve CO2 ters yönde hareket eder.
Solunum yolunun konuşma oluşturma işlevindeki rolü
Kişi, iradesiyle nefes alma sıklığını ve derinliğini değiştirebilir ve hatta bir süreliğine durdurabilir. Bu, solunum yolunun bir kişi tarafından konuşma işlevinin uygulanması için kullanılması nedeniyle özellikle önemlidir.
Bir kişinin özel bir ses üreten konuşma organı yoktur. İle ses üreten fonksiyon solunum organları uyarlanmıştır - ağız bölgesinin organları ile birlikte oluşan akciğerler, bronşlar, trakea ve gırtlak ses yolu .
Soluk verme sırasında ses yolundan geçen hava, gırtlakta bulunan ses tellerinin titreşmesine neden olur. Ses tellerinin titreşimi sesin oluşmasına neden olur. ses. Sesin perdesi, ses tellerinin titreşim frekansına bağlıdır. Sesin gücü, salınımların genliği ile belirlenir ve tınısı, rezonatörlerin - farenks, ağız boşluğu, burun boşluğu ve paranazal sinüsleri - işlevi tarafından belirlenir.
AT konuşma seslerinin oluşumu işlevleri – telaffuz ilgili: dil, dudaklar, dişler, sert ve yumuşak damak. Konuşma sesi oluşturma işlevindeki kusurlar - dislali , oral organların konjenital ve edinilmiş anomalileri ile ilişkili olabilir - sert ve yumuşak damak yarıkları, dişlerin şeklindeki anormallikler ve çenelerin alveolar kemerlerindeki konumları, tam veya kısmi dişsizler. Dislalia ayrıca tükürük bezlerinin, çiğneme ve yüz kaslarının, temporomandibular eklemlerin salgılama işlevinin ihlali durumunda ortaya çıkar.
31 sayfadan 4. sayfa
3 Akciğerlerdeki gaz değişiminin değerlendirilmesi de hasta yatağı
VENTİLASYON-PERFÜZYON İLİŞKİLERİ
Alveolar-kılcal birimler (Şekil 3-1), gaz değişimi için çeşitli seçenekleri tanımlamak için kullanılır. Bilindiği gibi alveoler ventilasyonun (V) alveoler kapillerlerin perfüzyonuna (Q) oranı ventilasyon-perfüzyon oranı (V/Q) olarak adlandırılır. V/Q oranıyla ilgili gaz değişimi örnekleri için bkz. 3-1. Üst kısım (A), ventilasyon ile kan akışı arasındaki ideal ilişkiyi ve alveoler-kapiller ünitedeki ideal V/Q oranını gösterir.
ÖLÜ ALAN HAVALANDIRMASI
Hava yollarındaki hava gaz değişimine katılmaz ve bunların havalandırılmasına ölü boşluk havalandırması denir. Bu durumda V/Q oranı 1'den büyüktür (bkz. Şekil 3-1, kısım B). İki tür ölü boşluk vardır.
Pirinç. 3-1.
Anatomik ölü boşluk- hava yollarının lümeni. Normalde hacmi yaklaşık 150 ml'dir ve gırtlak yaklaşık yarısını oluşturur.
Fizyolojik (işlevsel) ölü boşluk- solunum sisteminin gaz değişiminin olmadığı tüm bölümleri. Fizyolojik ölü boşluk sadece hava yollarını değil, aynı zamanda havalandırılan ancak kanla perfüze olmayan alveolleri de içerir (bu tür alveollerde havalandırma olmasına rağmen gaz değişimi imkansızdır). Sağlıklı insanlarda fonksiyonel ölü boşluk (Vd) hacmi, tidal hacmin yaklaşık %30'udur (yani Vd / Vt = 0,3, burada Vt tidal hacimdir). Vd'deki bir artış hipoksemi ve hiperkapniye yol açar. CO 2 gecikmesi genellikle Vd/Vt oranını 0,5'e yükseltirken not edilir.
Alveollerin aşırı gerilmesi veya azalan hava akımı ile ölü boşluk artar. İlk varyant, obstrüktif akciğer hastalıklarında ve ekshalasyonun sonunda pozitif basıncı koruyarak akciğerlerin mekanik ventilasyonunda, ikincisi - kalp yetmezliğinde (sağ veya sol), akut pulmoner emboli ve amfizemde görülür.
ŞANT KESİMİ
Alveoler gazla tam olarak dengelenmemiş kardiyak debi fraksiyonu şant fraksiyonu olarak adlandırılır (Qs/Qt, burada Qt toplam kan akışıdır ve Qs şant kan akışıdır). Ancak, V/Q oranı 1'den küçüktür (bkz. Şekil 3-1'in B kısmı). İki tür şant vardır.
gerçek şant kan ve alveolar gaz arasında gaz değişiminin olmadığını gösterir (V/Q oranı 0'dır, yani akciğer ünitesi perfüze edilir ancak havalandırılmaz), bu da anatomik bir vasküler şantın varlığına eşdeğerdir.
venöz karışım alveoler gazla tam olarak dengelenmemiş kanla temsil edilir, yani akciğerlerde tam oksijenasyona uğramaz. Artan venöz karışım ile bu şant gerçek bir şanta yaklaşır.
Şant fraksiyonunun arteriyel kandaki kısmi O2 ve CO2 basıncı (sırasıyla paO2PaCO2) üzerindeki etkisi şekil 2'de gösterilmektedir. 3-2. Normalde, şant kan akışı toplamın %10'undan azdır (yani, Qs / Qt oranı 0,1'den veya %10'dan azdır), kardiyak debinin yaklaşık %90'ı gaz değişiminde yer alır. Şant fraksiyonundaki artışla birlikte, paO 2 giderek azalır ve Qs/Qt oranı %50'ye ulaşana kadar paCO 2 artmaz. Hiperventilasyon (patoloji veya hipoksemi nedeniyle) sonucu intrapulmoner şantı olan hastalarda paCO2 genellikle normalin altındadır.
Şant fraksiyonu, Şekil 2'de gösterildiği gibi, oksijen solunduğunda paO2'yi artırma yeteneğini belirler. 3-3. Şant oranındaki (Qs/Qt) bir artışla, solunan hava veya gaz karışımındaki (FiO2) fraksiyonel oksijen konsantrasyonundaki bir artışa, paO2'de daha küçük bir artış eşlik eder. Qs/Qt oranı %50'ye ulaştığında, paO2 artık FiO2'deki değişikliklere yanıt vermez; . Bu durumda intrapulmoner şant gerçek (anatomik) bir şant gibi davranır. Yukarıdakilere dayanarak, şant kan akışının değeri% 50'yi aşarsa, yani toksik oksijen konsantrasyonlarını kullanmamak mümkündür. FiO 2 , p a O 2'de önemli bir azalma olmaksızın azaltılabilir . Bu, oksijen toksisitesi riskini azaltmaya yardımcı olur.
Pirinç. 3-2.Şant fraksiyonunun pO2 üzerindeki etkisi (D "Alonzo GE, Dantzger DR. Anormal gaz değişiminin mekanizmaları. Med Clin North Am 1983; 67: 557-571). Pirinç. 3-3.Şant fraksiyonunun solunan hava veya gaz karışımındaki fraksiyonel oksijen konsantrasyonu oranı üzerindeki etkisi (D "Alonzo GE, Dantzger DR. Anormal gaz değişiminin mekanizmaları. Med Clin North Am 1983; 67: 557-571)
etiyolojik faktörler.Çoğu zaman, şant fraksiyonundaki bir artışa pnömoni, pulmoner ödem (kardiyak ve kardiyak olmayan), pulmoner emboli (PTE) neden olur. Akciğer ödemi (çoğunlukla kardiyojenik olmayan) ve TLA ile, akciğerlerdeki gaz değişiminin ihlali gerçek şantlara daha çok benzer ve PaO2, FiO2'deki değişikliklere daha zayıf tepki verir. Örneğin, PLA'da bir şant, kan akışının emboli bölgesinden (damarlardan kan akışının zor olduğu ve perfüzyonun imkansız olduğu) akciğerin diğer bölgelerine artan perfüzyonla değiştirilmesinin sonucudur [3].
GAZ DEĞİŞİM GÖSTERGELERİNİN HESAPLANMASI
Aşağıda tartışılacak olan denklemler, ventilasyon-perfüzyon bozukluklarının ciddiyetini ölçmek için kullanılır. Bu denklemler, özellikle solunum yetmezliği olan hastalarda akciğer fonksiyonu çalışmasında kullanılır.
FİZYOLOJİK ÖLÜ ALAN
Fizyolojik ölü boşluğun hacmi, Bohr yöntemi kullanılarak ölçülebilir. Fonksiyonel ölü boşluğun hacmi, dışarı verilen alveolar havadaki pCO 2 değerleri ile kılcal (arteriyel) kan (daha doğrusu pulmoner kılcal damarların uç segmentlerinin kanı) arasındaki farka göre hesaplanır. Akciğerlerdeki sağlıklı kişilerde kılcal kan alveol gazı ile tamamen dengelenir ve ekshale edilen alveolar havadaki pCO2 arteriyel kandaki pCO2'ye hemen hemen eşittir. Fizyolojik ölü boşlukta (yani Vd/Vt oranı) bir artışla birlikte, dışarı verilen havadaki pCO 2 (P E CO 2), arteriyel kandaki pCO 2'den daha düşük olacaktır. Bu ilke, Vd/Vt oranını hesaplamak için kullanılan Bohr denkleminin temelidir:
Vd / Vt \u003d (PaCO 2 - reCO 2) / p ve CO 2. Normalde oran Vd/Vt = 0,3'tür.
pCO2'yi belirlemek için dışarı verilen hava büyük bir torbada toplanır ve bir kızılötesi CO2-analizörü kullanılarak havadaki ortalama pCO2 ölçülür. Bu oldukça basittir ve genellikle bir solunum bakım ünitesinde gereklidir.
ŞANT KESİMİ
Şant fraksiyonunu (Qs / Qt) belirlemek için arteriyel (CaO2), karışık venöz (CvO2) ve pulmoner kapiller kandaki (CcO2) oksijen içeriği kullanılır. Şönt denklemimiz var:
Q s /Q t \u003d C c O 2 - C a O 2 / (C c O 2 - C v O 2).
Normalde, Qs / Qt \u003d 0,1 oranı.
CcO 2 doğrudan ölçülemediğinden, pulmoner kılcal damarların kanının hemoglobinini onunla tamamen doyurmak için saf oksijenin solunması önerilir (ScO 2 \u003d %100). Ancak bu durumda sadece gerçek şant ölçülür. %100 oksijen solumak şantlar için çok hassas bir testtir çünkü PaO2 yüksek olduğunda, arteriyel oksijen konsantrasyonundaki küçük bir düşüş PaO2'de önemli bir düşüşe neden olabilir.
OKSİJENDE ALVEOLER-ARTERİYEL FARK (GRADIENT А-а рО 2)
Alveoler gazdaki ve arteriyel kandaki pO2 değerleri arasındaki fark, pO2'deki alveoler-arteriyel fark veya A-a pO2 gradyanı olarak adlandırılır. Alveolar gaz, aşağıdaki basitleştirilmiş denklem kullanılarak tanımlanır:
R A O 2 \u003d p ben O 2 - (p a CO 2 /RQ).
Bu denklem, alveoler pO 2'nin (p A O 2) özellikle solunan havadaki kısmi oksijen basıncına (p i O 2) ve alveoler (arteriyel) pCO 2 x p i O 2'ye bağlı olduğu gerçeğine dayanmaktadır - bir fonksiyon FiO 2 , barometrik basınç (P B) ve nemlendirilmiş havadaki kısmi su buharı basıncı (pH 2 O) (p i O 2 \u003d FiO 2 (P B - pH 2 O).Normal vücut sıcaklığında, pH 2 O 47 mm Hg'dir. Solunum bölümü (RQ ) - CO 2 üretimi ile O 2 tüketimi arasındaki oran ve alveollerin boşluğu ile onu basit difüzyonla ören kılcal damarların lümeni arasında meydana gelen gaz değişimi (RQ \u003d VCO 2 / VO 2) Sağlıklı insanlarda, normal atmosfer basıncında oda havasını solurken, A- ve RO 2 gradyanı, listelenen göstergeler dikkate alınarak hesaplanır (FiO 2 \u003d 0.21, P B \u003d 760 mm Hg, p a O 2 \u003d 90 mm Hg, pa CO 2 = 40 mmHg, RQ = 0,8) aşağıdaki gibi:
P a O 2 \u003d FiO 2 (P B - pH 2 O) - (paCO 2 / RQ) \u003d 0,21 (760 - 47) - (40 / 0,8) \u003d 100 mm Hg.
A-a pO 2 \u003d 10-20 mm Hg gradyanının normal değeri.
Normal olarak, A-a pO 2 gradyanı yaşa ve solunan hava veya gazdaki oksijen içeriğine göre değişir. Yaşa göre değişimi kitabın sonunda sunulmuştur (bkz. Ek) ve FiO 2'nin etkisi şekil 2'de gösterilmektedir. 3-4 .
Sağlıklı yetişkinlerde normal atmosfer basıncında (oda havasının veya saf oksijenin solunması) A-a pO 2 gradyanındaki olağan değişiklik aşağıda gösterilmiştir.
Pirinç. 3-4.FiO2'nin Etkisi; sağlıklı insanlarda A-a pO 2 gradyanı ve a / A pO 2 oranı üzerine.
A-a pO 2 gradyanında 5-7 mm Hg artış kaydedildi. FiO2'deki her %10'luk artış için. Yüksek konsantrasyonlarda oksijenin A-a pO 2 gradyanı üzerindeki etkisi, vazokonstriksiyona ve akciğerlerin yetersiz havalandırılan bölgelerine kan akışında değişikliklere yol açan hipoksik uyaranların etkisinin ortadan kaldırılmasıyla açıklanır. Sonuç olarak, kan iyi havalandırılmayan bölümlere geri döner ve bu da şantın fraksiyonunu artırabilir.
Akciğerlerin yapay havalandırması. Normal atmosferik basınç yaklaşık 760 mm Hg olduğundan, pozitif basınçlı havalandırma p i O 2 'yi artıracaktır. Ortalama hava yolu basıncı, hesaplamanın doğruluğunu artıran atmosferik basınca eklenmelidir. Örneğin, 30 cm'lik bir su kolonunun (aq) ortalama hava yolu basıncı, A-a pO2 gradyanını %60'lık bir artışa karşılık gelen 16 mm Hg'ye yükseltebilir.
ORAN а/А рО 2
a/A pO 2 oranı, Şekil 1'de görülebileceği gibi pratik olarak FiO 2'den bağımsızdır. 3-4 . Bu, aşağıdaki denklemi açıklar:
a / A pO 2 \u003d 1 - (A-a pO 2) / paO 2
Formülün hem payında hem de paydasında pAO2'nin bulunması, a/ApO2 oranı üzerindeki FiO2'den pAO2'ye kadar olan etkiyi dışlar. a/A pO2 oranı için normal değerler aşağıda gösterilmiştir.
ORAN p A O 2 /FiO 2
paO 2 /FiO 2 oranının hesaplanması, şant fraksiyonundaki (Qs/Qt) değişikliklerle oldukça iyi korelasyon gösteren bir göstergeyi hesaplamanın basit bir yoludur. Bu korelasyon şöyle görünür:
|
PaO2 /FiO2 | |
HİPOKSEMİYE YAKLAŞIM
Hipoksemiye yaklaşım Şekil 1'de gösterilmiştir. 3-5. Hipokseminin nedenini belirlemek için, sadece yoğun bakım ünitelerindeki hastalarda meydana gelen pulmoner arterde bir kateter varlığı gereklidir. İlk olarak, sorunun kaynağının belirlenmesi için A-a pO 2 gradyanı hesaplanmalıdır. Gradyanın normal değeri, akciğer patolojisinin (örn. kas zayıflığı) olmadığını gösterir. Gradyandaki bir artış, ventilasyon-perfüzyon ilişkisinin ihlal edildiğini veya karışık venöz kanda (p v O 2) düşük kısmi oksijen basıncını gösterir. p v O 2 ve p a O 2 arasındaki ilişki bir sonraki bölümde açıklanmaktadır.
KARIŞIK VENÖZ KAN VE OKSİJENASYON
Arteriyel kanın oksijenlenmesi, alveol gazından oksijen eklenmesiyle karışık venöz kanın (pulmoner arter) içerdiği oksijen nedeniyle oluşur. Normal akciğer fonksiyonunda, p A O 2 göstergesi esas olarak p a O 2'nin değerini belirler.
Pirinç. 3-5. Hipokseminin nedenini belirlemeye yönelik yaklaşım. Metin içinde açıklama.
Gaz değişimi bozulduğunda, p a O 2 göstergesi daha küçük bir katkı sağlar ve venöz oksijenasyon (yani p v O 2 göstergesi) - aksine, Şekil 1'de gösterilen p a O 2'nin nihai değerinde daha büyüktür. 3-6 (üzerindeki yatay eksen kılcal damarlar boyunca gider, oksijenin alveollerden kılcal damarlara taşınması da gösterilmiştir). Oksijen değişiminde bir azalma ile (şekilde bu şant olarak gösterilmiştir), p a O 2 azalır. p a O 2'nin artış oranı sabitken p v O 2 düşürüldüğünde, p a O 2'nin nihai değeri yukarıdaki durumdaki ile aynıdır. Bu gerçek, akciğerlerin her zaman hipokseminin nedeni olmadığını gösterir.
p v O 2'nin p a O 2 üzerindeki etkisi şant fraksiyonuna bağlı olacaktır. Normal bir şant kan akışı değeriyle, p v O 2'nin p a O 2 üzerinde önemsiz bir etkisi vardır . Şant fraksiyonundaki artışla birlikte p v O 2, p a O 2'yi belirleyen giderek daha önemli bir faktör haline gelir. En uç durumda, p a O2'yi belirleyen tek gösterge p v O2 olduğunda, %100 şant mümkündür. Bu nedenle, p v O 2 göstergesi yalnızca mevcut pulmoner patolojisi olan hastalarda önemli bir rol oynayacaktır.
KARBONDİOKSİT TUTMA
Arteriyel kandaki CO2'nin kısmi basıncı (gerginliği), CO2'nin metabolik üretim miktarı ile akciğerler tarafından salınma hızı arasındaki oranla belirlenir:
p a CO 2 \u003d K x (VCO 2 / Va),
burada p a CO 2 - arteriyel pC02 ; VCO2 - CO2 oluşum hızı; V A - dakikalık alveolar ventilasyon; K bir sabittir. Alveoler havalandırma, iyi bilinen ilişki tarafından kurulur ve ardından önceki formül şu hale gelir:
p a CO 2 \u003d Kx,
burada ve, ekshalasyonla verilen dakika hacmidir (ekshalasyonda ölçülen dakika ventilasyonu). Denklemden CO 2 gecikmesinin ana sebeplerinin şunlar olduğu görülmektedir: 1.) CO 2 üretimindeki artış; 2) akciğerlerin dakika ventilasyonunda azalma; 3) ölü boşlukta artış (Şekil 3-7). Bu faktörlerin her biri aşağıda kısaca tartışılmaktadır.
Pirinç. 3-6. Hipoksemi gelişim mekanizmaları. Metin içinde açıklama.
Pirinç. 3-7. Metin içinde açıklama.
ARTAN CO2 ÜRETİMİ
İndirekt kalorimetride kullanılan bir "metabolik kart" kullanılarak entübe hastalarda CO2 miktarı ölçülebilir. Bu cihaz, ekshalasyon havasındaki içeriğini (her ekshalasyonda) ölçen bir kızılötesi CO 2 analizörü ile donatılmıştır. CO 2 salınım hızını belirlemek için solunum hızı kaydedilir.
solunum hızı. CO 2 üretim miktarı, metabolik süreçlerin yoğunluğu ve vücutta oksitlenen maddelerin (karbonhidratlar, yağlar, proteinler) türüne göre belirlenir. Sağlıklı bir yetişkinde normal CO 2 (VCO 2) oluşum hızı 1 dakikada 200 ml'dir, yani oksijenin emilim (tüketim) oranının yaklaşık %80'i (normal değer VO2 = 250 ml/dk). VCO 2 /VO 2 oranı, klinik uygulamada yaygın olarak kullanılan solunum (solunum) katsayısı (RQ) olarak adlandırılır. RQ, karbonhidratların, proteinlerin ve yağların biyolojik oksidasyonunda farklıdır. Karbonhidratlar için en yüksek (1.0), proteinler için biraz daha az (0.8) ve yağlar için en küçüktür (0.7). Karışık bir diyetle, RQ değeri, adı geçen üç besin türünün de metabolizması tarafından belirlenir. Toplam kalorinin %70'ini karbonhidratlardan ve %30'unu yağdan içeren bir diyet uygulayan ortalama bir kişi için normal RQ 0,8'dir. RQ, Bölüm 39'da daha ayrıntılı olarak tartışılmaktadır.
etiyolojik faktörler. Genellikle sepsis, çoklu travma, yanıklar, artan solunum işi, artmış karbonhidrat metabolizması, metabolik asidoz ve postoperatif dönemde VCO 2'de bir artış gözlenir. Sepsis'in VCO2'deki artışın en yaygın nedeni olduğuna inanılmaktadır. Solunum sisteminin çalışmasında bir artış, akciğerler yoluyla CO 2'nin atılması bozulursa, hasta ventilatörden ayrıldığında CO 2 tutulmasına neden olabilir. Aşırı karbonhidrat alımı, RQ'yu 1.0 veya daha yükseğe çıkarabilir ve CO2 tutulmasına neden olabilir, bu nedenle RQ ile değil, VCO2 ile doğrudan ilişkili olan PaCO2'yi ölçmek önemlidir. Gerçekten de, normal bir RQ ile VCO 2 de artabilir (eğer VO 2 de artarsa). Yalnızca bir RQ'nun yanıltıcı olabileceği düşünüldüğünde, bu gösterge diğer parametrelerden ayrı olarak yorumlanamaz.
ALVEOLER HİPOVENTİLASYON SENDROMU
Hipoventilasyon, işlevlerinde önemli bir değişiklik olmaksızın (nefes tutmaya benzer) akciğerlerin dakika ventilasyonunda bir azalmadır. Şek. 3-7, alveolar hipoventilasyon sendromunu belirlemek için A-a PO 2 gradyanını ölçmenin önemli olduğunu göstermektedir. Alveolar hipoventilasyon varsa A-a PO 2 gradyanı normal (veya değişmemiş) olabilir. Aksine, kardiyopulmoner patolojiye A-a RO 2 gradyanında bir artış eşlik edebilir. Bir istisna, A-a pO2 gradyanının büyüklüğü normale yakın olduğunda, akciğer hastalığı durumunda CO2'de önemli bir gecikmedir. Böyle bir durumda, hava yolu direncindeki artış o kadar belirgin olabilir ki, hava pratik olarak alveollere ulaşamaz (nefesi tutmaya benzer). Yoğun bakım ünitelerindeki hastalarda alveoler hipoventilasyon sendromunun ana nedenleri Tablo'da verilmiştir. 3-1. A-a pO2 gradyanı normal veya değişmemişse, solunum kaslarının durumu aşağıda açıklandığı gibi maksimum inspiratuar basınç kullanılarak değerlendirilebilir.
Solunum kaslarının zayıflığı. Yoğun bakımdaki hastalarda bir takım hastalıklar ve patolojik durumlar solunum kaslarında güçsüzlüğe yol açabilmektedir. En yaygın olanları sepsis, şok, elektrolit dengesizliği ve kalp ameliyatının sonuçlarıdır. Sepsis ve şokta diyaframdaki kan akışında azalma olur. Kardiyopulmoner baypas ameliyatı sırasında kalp yüzeyinin lokal soğumasına bağlı olarak frenik sinir yaralanması meydana gelebilir (bkz. Bölüm 2).
Solunum kaslarının zayıflığı, maksimum inspiratuar basıncın (P mvd) doğrudan hastanın başucunda ölçülmesiyle belirlenebilir. Bunu yapmak için hasta, en derin ekshalasyondan sonra (kalıntı hacme kadar), kapalı valf aracılığıyla maksimum eforla nefes almalıdır. R MVD yaşa ve cinsiyete bağlıdır (bkz. Tablo 30-2) ve 80 ila 130 cm su arasında değişir. çoğu yetişkinde. Pmvd 30 cm suya düştüğünde CO2 tutulumu not edilir. R MVD'nin diyafram hariç tüm solunum kaslarının katılımıyla ölçüldüğü unutulmamalıdır. Bu nedenle, PMVD'nin belirlenmesinde, frenik sinir hasarı da dahil olmak üzere tek başına diyaframın disfonksiyonu atlanabilir, çünkü yardımcı kaslar PMVD'yi istenen seviyede tutabilir.
Tablo 3-1
Yoğun bakım ünitelerinde alveoler hipoventilasyonun nedenleri
idiyopatik sendromlar.İdiyopatik hipoventilasyon sendromlarının sınıflandırılması, vücut ağırlığı ve günün (veya gecenin) saatine bağlıdır. Obez hastalarda gündüz hipoventilasyonuna obez hipoventilasyon sendromu (THS), zayıf hastalarda benzer bir patolojiye primer alveoler hipoventilasyon (PAH) denir. Uyku apnesi sendromu (uyku apnesi), uyku sırasında solunum bozukluğu ile karakterizedir ve asla gündüz hipoventilasyonuna eşlik etmez. THS ve uyku apnesi olan hastaların durumu, aşırı vücut ağırlığının azalmasıyla düzelir; ayrıca progesteron THC'de etkili olabilir (bkz. Bölüm 26). Frenik sinirin işlev bozukluğu, PAH tedavisindeki başarıyı sınırlayabilir.
EDEBİYAT
Forster RE, DuBois AB, Briscoe WA, Fisher A, editörler. akciğer. 3. baskı Chicago: Year Book Medical Publishers, 1986.
Tisi GM. Klinik tıpta akciğer fizyolojisi. Baltimore: Williams & Wilkins, 1980.
- Dantzger DR. Pulmoner gaz değişimi. İçinde: Dantzger DR. ed. kardiyopulmoner kritik bakım. Orlando: Grune & Stratton, 1986:25-46.
- D "Alonzo GE, Dantzger DR. Anormal gaz değişiminin mekanizmaları. Med Clin North Am 1983; 67:557-571.
- Dantzger DR. Akciğer hastalığında ventilasyon-perfüzyon eşitsizliği. Sandık 1987; 91:749-754.
- Dantzger DR. Kardiyovasküler fonksiyonun gaz değişimi üzerindeki etkisi. Klinik Göğüs. Orta 1983; 4:149-159.
- Shapiro B. Arteriyel kan gazı izleme. Kritik Bakım Kliniği 1988; 4:479-492.
- Buohuys A. Solunumla ilgili ölü boşluk. İçinde: Fenn WO, Rahn H. eds. Fizyoloji El Kitabı: Solunum. Bethesda: Amerikan Fizyoloji Derneği, 1964:699-714.
- Dean JM, Wetzel RC, Rogers MC. Kritik derecede hasta çocuklarda intrapulmoner şant tahminleri olarak arteriyel kan gazından türetilen değişkenler. Crit Care Med 1985; 13:1029-1033.
- Carol GC. Alveolar gaz denkleminin yanlış uygulanması. N Engi J Med 1985; 312:586.
- Gilbert R, Kreighley JF. Arteriyel/alveoler oksijen tansiyon oranı. Değişen solunan oksijen konsantrasyonlarına uygulanabilir bir gaz değişim indeksi. Am Rev Respir Dis 1974; 109:142-145.
- Harris EA, Kenyon AM, Nisbet HD, Seelye ER, Whitlock RML. İnsanda normal alveoler-arteriyel oksijen gerilimi gradyanı. ClinSci 1974; 46:89-104.
- Covelli HD, Nessan VJ, Tuttle WK. Akut solunum yetmezliğinde oksijen kaynaklı değişkenler. Crit Care Med 1983; 31:646-649.
- Glauser FL, Fairman P, Bechard D. Kronik hiperkapninin nedenleri ve değerlendirilmesi. Sandık 1987; 93.755-759,
- Praher MR, Irwin RS, Solunum yetmezliğinin ekstrapulmoner nedenleri. J Yoğun Bakım Med 1986; 3:197-217.
- Rochester D, Arora NS. solunum kası yetmezliği. Med Clin Kuzey Am 1983; 67:573-598.
VENTİLASYON-PERFÜZYON İLİŞKİLERİ VE BOZUKLUKLARI
ALVEOLER HİPOVENTİLASYON SENDROMU
metin_alanları
metin_alanları
ok_yukarı
Hava yolları, akciğer parankimi, plevra, göğüs kas-iskelet iskeleti ve diyafram tek bir çalışan organı oluşturur. akciğer ventilasyonu.
Havalandırma alveoler havanın gaz bileşimini güncelleme sürecini çağırın, onlara oksijen tedarikini ve fazla karbondioksitin çıkarılmasını sağlayın.
Havalandırma yoğunluğu belirlenir inspirasyon derinliği ve Sıklık
nefes almak.
Akciğer ventilasyonunun en bilgilendirici göstergesi dakika solunum hacmi,
tidal hacmin dakikadaki nefes sayısının çarpımı olarak tanımlanır.
Sakin bir durumda yetişkin bir erkekte, dakika solunum hacmi 6-10 l / dak'dır,
çalışma sırasında - 30 ila 100 l / dak.
Dinlenme halindeki solunum hareketlerinin sıklığı dakikada 12-16'dır.
Sporcuların ve özel mesleklerden kişilerin potansiyelini değerlendirmek için, bu kişilerde 180 l / dak'ya ulaşabilen, keyfi maksimum akciğer havalandırmasına sahip bir örnek kullanılır.
Akciğerlerin farklı bölümlerinin havalandırılması
metin_alanları
metin_alanları
ok_yukarı
İnsan akciğerlerinin farklı bölümleri, vücudun konumuna bağlı olarak farklı şekilde havalandırılır.. Bir kişi dik durduğunda, akciğerlerin alt bölümleri üst kısımlarından daha iyi havalandırılır. Bir kişi sırt üstü yatarsa, akciğerlerin apikal ve alt kısımlarının havalandırılmasındaki fark ortadan kalkar, ancak arka taraf (sırt) alanları ön tarafa göre daha iyi havalanmaya başlar (karın). Sırtüstü pozisyonda, aşağıda bulunan akciğer daha iyi havalandırılır. Bir kişinin dikey pozisyonunda akciğerin üst ve alt kısımlarının eşit olmayan şekilde havalandırılması, şu gerçeğinden kaynaklanmaktadır: transpulmoner basınç(akciğerlerdeki ve plevral boşluktaki basınç farkı) akciğerlerin hacmini ve değişikliklerini belirleyen bir kuvvet olarak, akciğerin bu bölgeleri aynı değildir. Akciğerler ağır olduğundan, transpulmoner basınç tabanlarında tepe noktalarına göre daha azdır. Bu bakımdan, sessiz bir ekshalasyonun sonunda akciğerlerin alt kısımları daha sıkılır, ancak teneffüs edildiğinde üst kısımlardan daha iyi düzelirler. Bu aynı zamanda, bir kişi sırt üstü veya yan yatıyorsa, aşağıdaki akciğer bölümlerinin daha yoğun havalandırılmasını da açıklar.
Solunum ölü alanı
metin_alanları
metin_alanları
ok_yukarı
Ekshalasyonun sonunda, akciğerlerdeki gazların hacmi, kalan hacim ile ekspiratuar yedek hacmin toplamına eşittir, yani. sözde (DÜŞMAN). İnspirasyonun sonunda bu hacim, tidal hacmin değeri kadar artar, yani. inhalasyon sırasında akciğerlere giren ve ekshalasyon sırasında akciğerlerden atılan havanın hacmi.
Soluk alma sırasında akciğerlere giren hava hava yollarını doldurur ve bir kısmı alveollere ulaşır ve burada alveol havasıyla karışır. Geri kalan, genellikle daha küçük bir kısım, içlerinde bulunan hava ile kan arasındaki gaz değişiminin olmadığı, yani solunum yolunda kalır. sözde ölü boşlukta.
Solunum ölü alanı
- hava ve kan arasında gaz değişim işlemlerinin gerçekleşmediği solunum yolunun hacmi.
Anatomik ve fizyolojik (veya fonksiyonel) ölü boşluk arasında ayrım yapın.
Anatomik solunum önlemleri senin alanın burun ve ağız açıklıklarından başlayıp akciğerin solunum bronşiyollerine kadar uzanan hava yollarının hacmini temsil eder.
Altında fonksiyonel(fizyolojik) ölü Uzay Solunum sisteminin gaz değişiminin olmadığı tüm kısımlarını anlayın. Fonksiyonel ölü boşluk, anatomik olanın aksine, sadece hava yollarını değil, aynı zamanda havalandırılan ancak kanla perfüze olmayan alveolleri de içerir. Bu tür alveollerde, havalandırma meydana gelmesine rağmen gaz değişimi imkansızdır.
Orta yaşlı bir insanda, anatomik ölü boşluğun hacmi 140-150 ml veya sessiz solunum sırasındaki tidal hacmin yaklaşık 1/3'üdür. Sakin bir ekspirasyonun sonunda alveollerde yaklaşık 2500 ml hava vardır (fonksiyonel artık kapasite), bu nedenle her sakin nefeste alveol havasının sadece 1/7'si yenilenir.
Havalandırmanın özü
metin_alanları
metin_alanları
ok_yukarı
Böylece havalandırma sağlar dış havanın akciğerlere alınması ve bir kısmının alveollere alınması ve yerine atılması gaz karışımları(ekshalasyon havası), alveol havasından ve dışarıdaki havanın inhalasyonun sonunda ölü boşluğu dolduran ve ekshalasyonun başlangıcında önce atılan kısmından oluşur. Alveol havası, dış havadan daha az oksijen ve daha fazla karbondioksit içerdiğinden, akciğer havalandırmasının özü şuna indirgenir: oksijenin alveollere iletilmesi(alveollerden pulmoner kılcal damarların kanına geçen oksijen kaybını telafi eder) ve karbondioksitin uzaklaştırılması(pulmoner kılcal damarların kanından alveollere girme). Doku metabolizması düzeyi (dokuların oksijen tüketme hızı ve içlerinde karbondioksit oluşumu) ile akciğerlerin havalandırılması arasında doğru orantılılığa yakın bir ilişki vardır. Pulmoner ve en önemlisi alveolar ventilasyonun metabolizma seviyesine karşılık gelmesi, dış solunumun düzenlenmesi sistemi tarafından sağlanır ve dakika solunum hacminde bir artış şeklinde kendini gösterir (hem solunum hacmindeki artış nedeniyle hem de solunum hızı) dokularda oksijen tüketiminde ve karbondioksit oluşumunda artış ile.
Akciğer ventilasyonu oluşur aktif sayesinde fizyolojik süreç(solunum hareketleri), hava kütlelerinin hacimsel akışlarla trakeobronşiyal yol boyunca mekanik hareketine neden olur. Gazların çevreden bronşiyal boşluğa konvektif hareketinin aksine, daha fazla gaz taşımacılığı(oksijenin bronşiyollerden alveollere ve buna bağlı olarak alveollerden bronşiyollere karbondioksit transferi) esas olarak difüzyonla gerçekleştirilir.
O yüzden ayrım var "akciğer havalandırması" ve "alveolar havalandırma".
Alveoler havalandırma
metin_alanları
metin_alanları
ok_yukarı
Alveoler havalandırma sadece aktif inspirasyonla akciğerlerde oluşan konvektif hava akımları ile açıklanamaz. Trakea ve ilk 16 nesil bronş ve bronşiyollerin toplam hacmi 175 ml, sonraki üç (17-19) nesil bronşiyol - başka bir 200 ml. Neredeyse hiç gaz değişiminin olmadığı tüm bu alan, dış havanın konvektif akışlarıyla "yıkanmış" olsaydı, o zaman solunum ölü boşluğunun neredeyse 400 ml olması gerekirdi. Solunan hava, aynı zamanda konvektif akımlarla da alveol kanalları ve keselerinden (hacmi 1300 ml olan) alveollere girerse, atmosferik oksijen alveollere ancak en az 1500 ml inhalasyon hacmi ile ulaşabilirken, normal tidal hacim insanlarda 400-500 ml'dir.
Sakin nefes alma koşulları altında (solunum hızı 15:00, inhalasyon süresi 2 s, ortalama inspiratuar hacim hızı 250 ml/s), inhalasyon sırasında (tidal hacim 500 ml) dış hava tüm iletken (hacim 175 ml) ve geçiş (hacim 200 ml) ile dolar. ml) bronş ağacının bölgeleri. Hacmi solunum hacminin bu kısmından birkaç kat daha büyük olan sadece küçük bir kısmı (1/3'ten az) alveolar pasajlara girer. Böyle bir inhalasyonla, trakea ve ana bronşlardaki inhale hava akışının lineer hızı yaklaşık 100 cm/s'dir. Bronşların art arda çap olarak daha küçük olanlara bölünmesiyle bağlantılı olarak, sayılarında ve sonraki her neslin toplam lümeninde eşzamanlı bir artışla, solunan havanın içlerinden hareketi yavaşlar. Trakeobronşiyal yolun iletken ve geçiş bölgelerinin sınırında, lineer akış hızı sadece yaklaşık 1 cm/sn'dir, respiratuar bronşiyollerde 0,2 cm/sn'ye ve alveolar kanallar ve keselerde 0,02 cm/sn'ye düşer. .
Böylece aktif inspirasyon sırasında oluşan ve ortamdaki hava basıncı ile alveollerdeki basınç arasındaki farktan kaynaklanan konvektif hava akımlarının hızı trakeobronşiyal ağacın distal bölümlerinde çok küçüktür ve hava alveollere dışarıdan girer. alveoler kanallar ve alveoler keseler, küçük bir lineer hızla konveksiyon yoluyla. Ancak sadece alveol pasajlarının (binlerce cm2) değil, aynı zamanda geçiş bölgesini oluşturan solunum bronşiyollerinin (yüzlerce cm2) toplam kesit alanı oksijenin difüzyon transferini sağlayacak kadar büyüktür. bronş ağacının distal kısımları alveollere ve karbondioksit gazı - ters yönde.
Difüzyon nedeniyle, solunum ve geçiş bölgelerinin hava yollarındaki havanın bileşimi, alveollerin bileşimine yaklaşır. Sonuç olarak, gazların difüzyon hareketi alveol hacmini arttırır ve ölü boşluk hacmini azaltır. Geniş bir difüzyon alanına ek olarak, bu işlem aynı zamanda önemli bir kısmi basınç gradyanı ile sağlanır: solunan havadaki kısmi oksijen basıncı alveollerdekinden 6,7 kPa (50 mm Hg) daha yüksektir ve kısmi karbon basıncı alveollerdeki dioksit solunan havadakinden 5,3 kPa (40 mm Hg) daha fazladır. Difüzyon nedeniyle bir saniye içinde alveollerdeki ve yakındaki yapılardaki (alveolar keseler ve alveolar kanallar) oksijen ve karbondioksit konsantrasyonu neredeyse eşitlenir.
Sonuç olarak 20. nesilden itibaren alveolar ventilasyon sadece difüzyonla sağlanır. Oksijen ve karbondioksit hareketinin difüzyon mekanizması nedeniyle akciğerlerde ölü boşluk ile alveolar boşluk arasında kalıcı bir sınır yoktur. Hava yollarında, difüzyon işleminin meydana geldiği bir bölge vardır, burada kısmi oksijen ve karbondioksit basıncı sırasıyla 20 kPa (150 mm Hg) ve bronş ağacının proksimal kısmında 0 kPa ile 13.3 kPa arasında değişir ( 100 mm Hg .st.) ve distal kısmında 5,3 kPa (40 mm Hg). Böylece, bronşiyal yol boyunca hava bileşiminin atmosferik ile alveolar arasında katman katman eşitsizliği vardır (Şekil 8.4).
Şekil 8.4. Alveolar ventilasyon şeması.
"a" - eskiye göre ve
"b" - modern fikirlere göre MP - ölü alan;
AP - alveolar boşluk;
T - trakea;
B - bronşlar;
DB - solunum bronşiyolleri;
AH - alveolar geçişler;
AM - alveolar keseler;
A - alveoller.
Oklar konvektif hava akışlarını, noktalar gazların difüzyon değişim alanını gösterir.
Bu bölge, nefes alma moduna ve her şeyden önce nefes alma hızına bağlı olarak değişir; inspirasyon hızı ne kadar yüksekse (yani, sonuç olarak, dakikadaki solunum hacmi o kadar büyükse), bronşiyal ağaç boyunca o kadar distalde, konvektif akışlar difüzyon hızından üstün olan bir hızda ifade edilir. Sonuç olarak, dakika solunum hacminin artmasıyla ölü boşluk artar ve ölü boşluk ile alveolar boşluk arasındaki sınır distal yönde kayar.
Sonuç olarak, anatomik ölü boşluk (eğer difüzyonun henüz önemli olmadığı bronş ağacının nesil sayısına göre belirlenirse), solunum hacmine bağlı olarak fonksiyonel ölü boşlukla aynı şekilde değişir.
Havalandırma
hava alveollere nasıl girer
Bu ve sonraki iki bölüm, solunan havanın alveollere nasıl girdiğini, gazların alveolar-kapiller bariyerden nasıl geçtiğini ve kan dolaşımıyla akciğerlerden nasıl atıldığını tartışıyor. Bu üç işlem sırasıyla ventilasyon, difüzyon ve kan akışı ile sağlanır.
Pirinç. 2.1. Akciğer şeması. Hava ve kanın hacim ve akış hızlarının tipik değerleri verilir. Uygulamada, bu değerler önemli ölçüde değişmektedir (J. B. West'e göre: Ventilation / Blood Flow and Gas Exchange. Oxford, Blackwell, 1977, s. 3, değişikliklerle)
Şek. 2.1, akciğerin şematik bir temsilini gösterir. Hava yollarını oluşturan bronşlar (bkz. Şekil 1.3) burada bir tüp (anatomik ölü boşluk) ile temsil edilmektedir. Bu sayede hava, alveolar-kılcal zar ve pulmoner kılcal damarların kanı ile sınırlı olan gaz değişim bölümlerine girer. Her nefeste yaklaşık 500 ml hava (tidal hacim) akciğerlere girer. Şek. Şekil 2.1, anatomik ölü boşluk hacminin akciğerlerin toplam hacmine kıyasla küçük olduğunu ve kılcal kan hacminin alveolar hava hacminden çok daha az olduğunu göstermektedir (ayrıca bkz. Şekil 1.7).
akciğer hacimleri
Dinamik ventilasyon hızlarına geçmeden önce “statik” akciğer hacimlerini kısaca gözden geçirmekte fayda var. Bunlardan bazıları bir spirometre ile ölçülebilir (Şekil 2.2). Soluk verme sırasında spirometrenin zili yükselir ve kayıt cihazının kalemi düşer. Sessiz solunum sırasında kaydedilen salınımların genliği şuna karşılık gelir: solunum hacmi. Denek mümkün olan en derin nefesi alır ve ardından mümkün olduğunca derin nefes verirse, buna karşılık gelen hacim akciğer kapasitesi(DİLEK). Ancak, maksimum son kullanma tarihinden sonra bile içlerinde bir miktar hava kalır - artık hacim(OO). Normal bir ekspirasyondan sonra akciğerlerde bulunan gaz hacmine denir. Fonksiyonel artık kapasite(DÜŞMAN).
Fonksiyonel artık kapasite ve artık hacim basit bir spirometre ile ölçülemez. Bunu yapmak için, aşağıdakilerden oluşan gaz seyreltme yöntemini (Şekil 2.3) uyguluyoruz. Deneğin hava yolları, kanda pratik olarak çözünmeyen helyum gazının bilinen bir konsantrasyonunu içeren bir spirometreye bağlanır. Denek birkaç kez nefes alır ve verir, bunun sonucunda spirometredeki ve akciğerlerdeki helyum konsantrasyonları eşitlenir. Helyum kaybı olmadığından, sırasıyla C 1 X V 1 (konsantrasyon X hacim) ve konsantrasyonların eşitlenmesinden önceki ve sonraki miktarlarını eşitlemek mümkündür. İTİBAREN 2 X X (V 1 + V 2). Bu nedenle, V 2 \u003d V 1 (C 1 -C 2) / C 2. Uygulamada konsantrasyonların eşitlenmesi sırasında spirometreye oksijen eklenir (bu gazın denekler tarafından emilimini telafi etmek için) ve açığa çıkan karbondioksit emilir.
Fonksiyonel artık kapasite (FRC), ortak bir pletismograf kullanılarak da ölçülebilir (Şekil 2.4). Öznenin içinde olduğu, ankesörlü telefon kulübesini andıran büyük, hermetik bir odadır.
Pirinç. 2.2. Akciğer hacimleri. Fonksiyonel artık kapasitenin ve artık hacmin spirometri ile ölçülemeyeceğini lütfen unutmayın.
Pirinç. 2.3. Helyum seyreltme yöntemi kullanılarak fonksiyonel artık kapasitenin (FRC) ölçümü
Normal bir ekshalasyonun sonunda deneğin nefes aldığı ağızlık bir tıkaçla kapatılır ve kişiden birkaç solunum hareketi yapması istenir. Nefes almaya çalıştığınızda ciğerlerindeki gaz karışımı genişler, hacimleri artar ve içindeki hava hacmi azaldıkça odadaki basınç artar. Boyle-Mariotte yasasına göre, sabit bir sıcaklıkta basınç ve hacmin çarpımı sabit bir değerdir. Böylece, P1V1 == P2(V1 -deltaV), burada P 1 ve P 2, sırasıyla nefes alma girişiminden önce ve sırasında haznedeki basınçtır, V 1, bu denemeden önceki haznenin hacmidir ve AV, odanın (veya akciğerlerin) hacmindeki değişiklik. Buradan AV'yi hesaplayabilirsiniz.
Ardından, Boyle-Mariotte yasasını akciğerlerdeki havaya uygulamanız gerekir. Burada bağımlılık şöyle görünecektir: P 3 V 2 \u003d P 4 (V 2 + AV), burada P 3 ve P 4 sırasıyla nefes alma girişiminden önce ve sırasında ağız boşluğundaki basınçtır ve V 2 bu formülle hesaplanan FRC'dir.
Pirinç. 2.4. Genel pletismografi kullanılarak FRC ölçümü. Denek hava yolları tıkalı bir şekilde nefes almaya çalıştığında, akciğer hacmi hafifçe artar, hava yolu basıncı düşer ve haznedeki basınç artar. Buradan Boyle-Mariotte yasasını kullanarak akciğerlerin hacmini hesaplayabilirsiniz (daha fazla ayrıntı için metne bakın)
Genel pletismografi yöntemi, hava yollarının tıkalı olması nedeniyle ağız boşluğu ile iletişim kurmayan alanlar dahil olmak üzere akciğerlerdeki toplam hava hacmini ölçer (bkz. örneğin, Şekil 7.9). Bunun aksine, helyum seyreltme yöntemi, yalnızca ağız boşluğu ile iletişim kuran, yani havalandırmaya katılan havanın hacmini verir. Sağlıklı genç insanlarda bu iki cilt hemen hemen aynıdır. Akciğer hastalıklarından muzdarip kişilerde, solunum yollarının tıkanması (kapanması) nedeniyle akciğerlerde büyük miktarda gaz izole edildiğinden, ventilasyona dahil olan hacim toplam hacimden önemli ölçüde daha az olabilir.
Havalandırma
Her ekshalasyonda (Şekil 2.1) akciğerlerden 500 ml hava çekildiğini ve dakikada 15 nefes alındığını varsayalım. Bu durumda 1 dakikada verilen toplam hacim 500x15 == 7500 ml/dk'dır. Bu sözde genel havalandırma, veya dakika hacmi nefes almak Oksijen emilimi karbondioksit salınımını biraz aştığı için akciğerlere giren havanın hacmi biraz daha fazladır.
Bununla birlikte, solunan havanın tamamı, gaz değişiminin gerçekleştiği alveol boşluğuna ulaşmaz. Solunan havanın hacmi 500 ml ise (Şekil 2.1'deki gibi), o zaman 150 ml anatomik ölü boşlukta kalır ve (500-150) X15 = 5250 ml atmosferik hava akciğerlerin solunum bölgesinden dakikada geçer. Bu değer denir alveol ventilasyonu. Gaz değişimine katılabilen "taze hava" miktarına tekabül ettiğinden son derece önemlidir (kesin olarak, alveoler havalandırma, solunan havadan çok dışarı verilen hava miktarıyla ölçülür, ancak hacimlerdeki fark çok fazladır.) küçük).
Genel havalandırma, özneden iki valfli bir tüpten nefes alması istenerek kolayca ölçülebilir - hava yollarına solurken havanın girmesine izin verir ve özel bir torbaya verirken havayı serbest bırakır. Alveolar ventilasyonun değerlendirilmesi daha zordur. Bunu belirlemenin bir yolu, anatomik ölü boşluğun hacmini ölçmek (aşağıya bakın) ve ventilasyonunu (hacim X solunum hızı) hesaplamaktır. Ortaya çıkan değer, toplam akciğer ventilasyonundan çıkarılır.
Hesaplamalar aşağıdaki gibidir (Şekil 2.5). Sırasıyla V t, V p , Va'yı, tidal hacmi, ölü boşluğun hacmini ve alveol boşluğunun hacmini gösterelim. O zaman V T = V D + V A , 1)
V T n \u003d V D n + V A n,
burada n, solunum hızıdır; Sonuç olarak,
burada V - birim zaman başına hacim, V E - toplam ekspiratuar (ekshalasyon havasıyla tahmin edilen) pulmoner ventilasyon, V D ve V A - sırasıyla ölü boşluk ventilasyonu ve alveoler ventilasyon (ekte genel bir sembol listesi verilmiştir). Böylece,
Bu yöntemin karmaşıklığı, küçük bir hatayla belirli bir değere eşit alınabilmesine rağmen, anatomik ölü boşluk hacminin ölçülmesinin zor olmasıdır.
1) V A'nın akciğerlerdeki toplam alveoler hava miktarı değil, bir nefeste alveollere giren hava miktarı olduğu vurgulanmalıdır.
Pirinç. 2.5 . Ekspirasyon sırasında akciğerlerden ayrılan hava (tidal hacim, V D) anatomik ölü boşluktan (Vo) ve alveollerden (va) gelir. Şekildeki noktaların yoğunluğu, CO2 konsantrasyonuna karşılık gelir. F - kesirli konsantrasyon; I-inspirasyon havası; E-ekspirasyon havası. Santimetre. karşılaştırma için Şek. 1.4 (değişikliklerle J. Piiper'e göre)
Sağlıklı kişilerde alveolar ventilasyon, ekshalasyon havasındaki CO2 içeriğinden de hesaplanabilir (Şekil 2.5). Anatomik ölü boşlukta gaz değişimi olmadığı için inspirasyon sonunda CO 2 içermez (atmosferik havadaki ihmal edilebilir CO 2 içeriği ihmal edilebilir). Bu, CO2'nin ekshalasyon havasına yalnızca alveolar havadan girdiği anlamına gelir; burada Vco2, birim zamanda ekshalasyonla verilen CO2 hacmidir. Öyleyse,
V A \u003d Vco 2 x100 /% CO 2
%CO2/100 değeri genellikle CO2'nin fraksiyonel konsantrasyonu olarak adlandırılır ve Fco2 ile gösterilir. Alveoler ventilasyon, ekshale edilen CO2 miktarının, yüksek hızlı bir CO2 analiz cihazı kullanılarak ekshale edilen havanın son kısımlarında belirlenen bu gazın alveolar havadaki konsantrasyonuna bölünmesiyle hesaplanabilir. CO 2 Pco 2) kısmi basıncı, bu gazın alveolar havadaki konsantrasyonu ile orantılıdır:
Pco 2 \u003d Fco 2 XK,
burada K bir sabittir. Buradan
V A = V CO2 /P CO2 x K
Alveoler havadaki ve arteriyel kandaki Pco 2 sağlıklı insanlarda hemen hemen aynı olduğundan, arteriyel kandaki Pco 2 alveolar ventilasyonu belirlemek için kullanılabilir. Pco 2 ile ilişkisi son derece önemlidir. Bu nedenle, alveoler havalandırma seviyesi yarıya düşerse, o zaman (vücutta sabit bir CO2 oluşum hızında) Р CO2. alveoler hava ve arteriyel kan iki katına çıkar.
Anatomik ölü boşluk
Anatomik ölü boşluk, iletilen hava yollarının hacmidir (Şekil 1.3 ve 1.4). Normalde yaklaşık 150 ml'dir ve derin bir nefesle artar, çünkü bronşlar onları çevreleyen akciğer parankimi tarafından gerilir. Ölü boşluğun hacmi aynı zamanda vücudun büyüklüğüne ve duruşuna da bağlıdır. Oturan bir kişide, mililitre cinsinden vücut ağırlığına pound cinsinden (1 pound \u003d \u003d 453,6 g) yaklaşık olarak eşit olduğu yaklaşık bir kural vardır.
Anatomik ölü boşluk hacmi, Fowler yöntemi kullanılarak ölçülebilir. Bu durumda denek valf sisteminden nefes alır ve ağızdan başlayarak bir tüpten hava alan yüksek hızlı bir analizör kullanılarak nitrojen içeriği sürekli olarak ölçülür (Şekil 2.6, L). Bir kişi %100 Oa teneffüs ettikten sonra nefes verdiğinde, ölü boşluk havasının yerini alveoler hava aldığından N2 içeriği kademeli olarak artar. Ekshalasyonun sonunda, saf alveoler havaya karşılık gelen neredeyse sabit bir nitrojen konsantrasyonu kaydedilir. Eğrinin bu bölümü genellikle alveolar "plato" olarak adlandırılır, ancak sağlıklı insanlarda bile tamamen yatay değildir ve akciğer lezyonları olan hastalarda dik bir şekilde yükselebilir. Bu yöntemle dışarı verilen havanın hacmi de kaydedilir.
Ölü boşluk hacmini belirlemek için, N 2 içeriğini ekshalasyon hacmi ile ilişkilendiren bir grafik oluşturun. Daha sonra bu grafik üzerinde A alanı (bkz. Şekil 2.6.5) B alanına eşit olacak şekilde dikey bir çizgi çizilir. Ölü boşluğun hacmi bu çizginin x ekseni ile kesiştiği noktaya karşılık gelir. Aslında, bu yöntem, ölü boşluktan alveolar havaya geçişin "orta noktasına" kadar olan iletken hava yollarının hacmini verir.
Pirinç. 2.6. Fowler yöntemine göre hızlı N2 analizörü kullanılarak anatomik ölü boşluk hacminin ölçümü. A. Saf oksijen içeren bir kaptan teneffüs ettikten sonra, hasta nefes verir ve nefes verilen havadaki N2 konsantrasyonu önce artar ve sonra neredeyse sabit kalır (eğri pratik olarak saf alveolar havaya karşılık gelen bir platoya ulaşır). B. Konsantrasyonun ekshale edilen hacme bağlılığı. Ölü boşluğun hacmi, apsis ekseninin A ve B alanları eşit olacak şekilde çizilen dikey noktalı bir çizgi ile kesiştiği nokta tarafından belirlenir.
Fonksiyonel ölü boşluk
Ölü alanı da ölçebilirsiniz Bohr'un yöntemi.Şekil 2c'den. Şekil 2.5 ekshale edilen CO2'nin ölü boşluk havasından değil alveolar havadan geldiğini göstermektedir. Buradan
vt x-fe == va x fa.
Çünkü
v t = v a + v d ,
v a = v t -v d ,
değiştirdikten sonra alırız
vT xFE=(VT-VD)-FA,
Sonuç olarak,
Bir gazın kısmi basıncı içeriğiyle orantılı olduğundan, (Bohr denklemi) yazarız,
burada A ve E, sırasıyla alveoler ve karışık ekshalasyon havasını ifade eder (bakınız Ek). Sessiz solunumla, ölü boşluğun tidal hacme oranı normalde 0,2-0,35'tir. Sağlıklı insanlarda alveoler havadaki ve arteriyel kandaki Pco2 hemen hemen aynıdır, bu nedenle Bohr denklemini aşağıdaki gibi yazabiliriz:
asr2"Çark dişi ^ CO2
Fowler ve Bohr yöntemlerinin biraz farklı göstergeleri ölçtüğü vurgulanmalıdır. İlk yöntem, inhalasyon sırasında giren havanın halihazırda akciğerlerde bulunan hava ile hızla karıştığı seviyeye kadar iletken hava yollarının hacmini verir. Bu hacim, toplam enine kesitte bir artışla hızla dallanan hava yollarının geometrisine bağlıdır (bkz. Şekil 1.5) ve solunum sisteminin yapısını yansıtır. Bu sebeple denir anatomikölü boşluk Bohr yöntemine göre, akciğerlerin kandan CO2 çıkarılmayan bölümlerinin hacmi belirlenir; Bu gösterge vücudun çalışmasıyla ilgili olduğu için buna denir. fonksiyonel(fizyolojik) ölü boşluk. Sağlıklı bireylerde bu hacimler hemen hemen aynıdır. Bununla birlikte, akciğer lezyonları olan hastalarda, akciğerlerin farklı bölgelerindeki eşit olmayan kan akışı ve ventilasyon nedeniyle ikinci gösterge birinci göstergeyi önemli ölçüde aşabilir (bkz. Bölüm 5).
Akciğer ventilasyonunda bölgesel farklılıklar
Şimdiye kadar sağlıklı akciğerlerin tüm bölümlerinin havalandırılmasının aynı olduğunu varsaydık. Ancak alt kısımlarının üst kısımlara göre daha iyi havalandırıldığı tespit edilmiştir. Bunu deneğin radyoaktif ksenon içeren bir gaz karışımını solumasını isteyerek gösterebilirsiniz (Şekil 2.7). 133 Xe akciğerlere girdiğinde, yaydığı radyasyon göğse nüfuz eder ve ona bağlı radyasyon sayaçları tarafından yakalanır. Böylece akciğerlerin farklı bölgelerine giren ksenon miktarını ölçebilirsiniz.
Pirinç. 2.7. Radyoaktif ksenon kullanarak havalandırmadaki bölgesel farklılıkların değerlendirilmesi. Denek bu gazla karışımı teneffüs eder ve radyasyonun şiddeti göğsün dışına yerleştirilen sayaçlarla ölçülür. Dikey pozisyonda olan bir kişinin akciğerlerindeki havalandırmanın alttan yukarıya doğru zayıfladığı görülür.
Şek. Şekil 2.7, birkaç sağlıklı gönüllü üzerinde bu yöntem kullanılarak elde edilen sonuçları göstermektedir. Birim hacme düşen ventilasyon seviyesinin akciğerlerin alt kısımlarında daha yüksek olduğu ve üst kısımlara doğru giderek azaldığı görülmektedir. Denek sırt üstü yatarsa akciğerlerin apikal ve alt bölümlerinin havalanmasındaki farkın ortadan kalktığı, ancak bu durumda arka (dorsal) bölgelerinin ön (ventral) bölgelere göre daha iyi havalanmaya başladığı gösterilmiştir. ). Sırtüstü pozisyonda, alt akciğer daha iyi havalandırılır. Havalandırmadaki bu tür bölgesel farklılıkların nedenleri Bölüm 1'de tartışılmaktadır. 7.
