Respiračný systém. Úloha. Ventilácia pozostáva zo 4 (5) krokov : Dodávka kyslíka a eliminácia CO 2 ph rovnováha Tvorba zvuku a hlasu

Transkript

1

2 Respiračný systém Úloha Dodávka kyslíka a eliminácia CO 2 ph rovnováha Tvorba zvuku a hlasu Ventilácia pozostáva zo 4 (5) krokov : 1. Pľúcna ventilácia výmena plynov medzi pľúcami a prostredím 2. Vonkajšie dýchanie výmena plynov medzi alveolami a krvou - difúzia 3. transport transport plynov do a z tkanív 4. Vnútorné dýchanie výmena plynov medzi krvou a tkanivami 5. Regulácia dýchania + obranné mechanizmy (kašeľ, kýchanie)

3 Svaly pľúcnej ventilácie Dýchacie svaly bránica externé interkostálne svaly mm. sternocleidomastoidei dvíhajú sternum mm. serrati anterior dvíhajú rebrá mm. scaleni dvíhajú prvé 2 rebrá

4 Svaly pľúcnej ventilácie Expiračné svaly mm. abdominal rectus spolu s ostatnými svalmi brušnej dutiny tlačia vnútorné orgány proti bránici, čím ju vytláčajú nahor Interné vnútrohrudníkové svaly

5 Mechanika pľúcnej ventilácie 2 spôsoby pľúcnej expanzie/relaxácie Pohyb bránice smerom dole/hore Elevácia/depresia rebier Zvýšenie/zníženie priemeru hrudníkového koša Fyziologické dýchanie inspírium pohyb bránice dole expírium elastické vlastnosti tkanív spôsobia expírium > pasívne Úsilné dýchanie inspírium kontrakcia sekundárnych inspiračných svalov expírium aktivujú sa brušné svaly

6 Pohyb vzduchu Elastické štruktúry prirodzene kolabujúce priestory/štruktúry Pľúca plávajú v koši obklopené pleurálnou tekutinou Lymfatická drenáž z interpleurálneho priestoru lepí pľúca k hrudnému košu pľúca Viscerálna pleura Parietálna pleura Parietálny priestor

7 Zmeny tlakov počas dýchania Pleurálny tlak Medzi pľúcami a nástennou pleurou Normálny tlak je vždy negatívny, tlak je vždy negatívny proti atmosferickému a alveolárnemu tlaku Okolo - 5 cm H 2 O (vodného stĺpca) Počas inspirácie, expanzia hrudného koša potiahne/roztiahne pľúca a tlak sa ešte zníži (-7,5 cm H 2 O)

8 Zmeny tlakov počas dýchania Alveolárny tlak Tlak vnútri alveolov Keď sa otvoria dýchacie cesty, tlak alveolárny je rovnaký s atmosferickým 0 cm H 2 O Počas inspíracie, tlak v alveoloch klesá na cca. - 1 cm H 2 O, čo stačí zhruba na inhaláciu 0,5L vzduchu (nasávanie vzduchu trvá kým sa tlaky nevyrovnajú) Počas expirácie je zmena tlaku opačná, alveolárny tlak sa zvyšuje na +1cm of H 2 O Inspirácia trvá 2s, expirácia trvá 3s

9 Zmeny tlakov počas dýchania Transpulmonálny tlak Rozdiel tlakov medzi alveolárnym a pleurálnym tlakom Meria elastické sily v pľúcach, ktoré majú tendenciu kolabovať pľúca v každom bode expanzie Zvyšuje sa počas inspirácie

10 Zmeny tlakov počas dýchania Transpulmonálny tlak

11 Compliance/poddajnosť pľúc Miera, ktorou sa pľúca expandujú na každú jednotku zvýšenia transpulmonárneho tlaku Normálna hodnota je cca. 200ml/cmH 2 O 2 zložky Inspiračná Expiračná

12 výdych nádych

13 Poddajnosť pľúc Vlastná poddajnosť pľúc je podmienená elastickými a neelastickými silami: Sily pľúcneho tkaniva Elastín Kolagén v parenchýme pľúc Elastické sily v dôsledku povrchového napätia vnútri alveolov 2/3 poddajnosti

14 Povrchové napätie Molekuly vody a vzduchu sa na svojom rozhraní priťahujú (podstata napr. dažďových kvapiek) V pľúcach: Molekuly vody na povrchu alveolov majú tendenciu sa k sebe priťahovať kolaps alveolov

15

16 Surfaktant Povrchovo aktívna látka Znižuje povrchové napätie Tvorené pneumocytmi II. typu komplex fosfolipidov dipalmitoyl lecitín Redukuje povrchové napätie svojimi hydrofóbnymi a hydrofilnými koncami apoproteíny Vápnikové ióny Ca a apoproteíny zvyšujú fluiditu surfaktantu a jeho distribúciu v alveole

17 Štruktúra alveolu Pneumocyt II. typu Pneumocyt I. typu Alveol Water layer on the Surface of alveolar cells Surfaktant Fóbna časť Surfaktant Filná časť

18 Respiračné objemy Množstvo vzduchu, ktoré sa vymení s okolím pri normálnom nádychu (asi 500ml). Dychový objem - TV Množstvo vzduchu, ktoré môžeme nadýchnuť po normálnom nádychu - inspiračný rezervný objem (IRV), asi 3000ml. Expiračný rezervný objem (ERV) množstvo vzduchu, ktoré môžeme vydýchnuť po normálnom výdychu, asi 1200 ml Množstvo vzduchu ostávajúce v pľúcach po maximálnom výdychu - reziduálny objem (RV), asi 1200 ml

19 Respiračné kapacity Inspiračná kapacita množštvo vdýchnuteľného vzduchu IC = TV + IRV (asi 3500ml) Funkčná reziduálna kapacita množstvo vzduchu, ktoré ostáva v pľúcach po normálnom výdychu FRC = ERV + RV (asi 1700ml) Vitálna kapacita množstvo vzduchu, ktoré môžeme vydýchnuť po maximálnom nádychu VC = TV+IRV+ERV (asi 4800ml) Celková kapacita pľúc súčet všetkých objemov TLC = VC + RV (asi 6000ml)

20

21 Practické cvičenia 1. Heringov model dýchania 2. Paralelogram 3. Meranie vitálnej kapacity 4. Analýza expirovaného vzduchu 5. Meranie výdychovej rýchlosti vzduchu

22

23 Pľúcna cirkulácia Nie všetky časti pľúc sú rovnako prekrvené Gravitačná sila Roztiahnutie alveolov Kompresia krvných ciev 3 zóny I. zóna bez prietoku Kapilárny tlak nie je vyšší ako alveolárny tlak II. zóna prerušovaný krvný tok stk ale nie dtk je vyšší ako alveolárny tlak III. zóna kontinuálny krvný prietok Kapilárny tlak je vždy vyšší ako alveolárny tlak

24

25 13cm 17cm 30cm Pľúcna cirkulácia V normálnych pľúcach je iba zóna II a III zóna II v hrotoch zóna III ostatné stk v pravej komore = 25mmHg dtk v pravej komore = 8 mmhg 23mmHg 15mmHg 8mmHg

26 Alveolárna výmena plynov Ventilačno-perfúzny nepomer Mŕtvy priestor Anatomický Fyziologický Skraty Atelektáza Pneumónia Rakovina Obštrukčná choroba Pľúcna embólia

27 Tlak v art. pulmonalis [mmhg] Pľúcna cirkulácia a cvičenie Prietok krvi sa počas cvičenia zvýši 4-7x otvorenie kapilár zvýšený prietok krvi Srdcový výdaj o 400% vs. Pľúcny tlak o 33% Krvné artérie majú hrúbku len 1/3 systémovej artérie Rozťažnosť - compliance Normálna hodnota Srdcový výdaj [L/min]

28 Vychytávanie kyslíka do pľúcnej artérie Alveolus P O2 = 104 mmhg P O2 = 40 Arteriálny mmhg koniec Pľúcna kapilára Parciálny tlak kyslíka v alveoloch P O2 = 100 mmhg Venózny koniec

29 Výmena dýchacích plynov

30 Difúzia plynov

31

32 Zásoby kyslíka v organizme Funkčná rezervná kapacita Kým dýchame VZDUCH Kým dýchame 100% O 2 V pľúcach (FRC) 450ml 3000ml V krvi 850ml 950ml Rozpustený v tkanivách (FRC) 250ml 300ml Celkovo 1550ml 4250ml

33 Kontrola dýchacej aktivity Cieľom dýchania je zachovať správne koncentrácie O 2 a CO 2 Počas cvičenia sa zvyšuje potreba kyslíka až 20x CO 2 a H + stimuluje centrá v CNS O 2 má receptory na periférii

34 Respiračné centrum Pneumotaxické centrum Frekvencia a vzorec dýchania Dorzálna respiračná skupina vdych Ventrálna respiračná skupina Vdych a výdych Medulla oblongata & pons

35 Periférna kontrola vdychu Receptory roztiahnuta v pľúcach a dýchacích cestách J receptory (juxtacapillary receptors) n. vagus posiela signál do DRG Aktivujú sa pri hyperinflácii pľúc Pomáha pneumotaxickému centru zastaviť ramp signál Pri Vt približne 1.5 L

36 Iné faktory ovplyvňujúce dýchanie Vedomá kontreola (mozgová kôra) Iritabilné receptory v dýchacíchc cestách Funkcia J receptorov Účinok mozgového edému Anestézia

37 Sumár

38 Chemická kontrola CNS centra Chemosenzitívna oblasť Vedľa VRG H + priamo stimulujú túto oblasť CO 2 nepriamy účinok Difunduje do mozgovomiešneho moku podľa tlakového gradientu Silný akútny účinok Minúty na ovplyvnenie dýchania H + + HCO 3 - H 2 O + CO 2 H 2 CO 3

39 Frekvencia AP z karotických teliesok/s Periférny chemoreceptorový systém Detekuje zmeny v arteriálnom po 2 Karotické telieska Bifurkácia glosso-pharyngeálny nerv DRG Aortické telieska Oblúk aorty n. vagus DRG Sekundy na ovplyvnenie dýchania arteriálne po 2 [mmhg]

40 Nízke po 2 a alveolárna ventilácia Význam nízkeho po 2 Nízke arteriálny tlak kyslíka za predpokladu, že CO 2 a H + ostávajú rovnaké. pneumónia, emfyzém Dýchanie vzduchu s nízkym parciálnym tlakom kyslíka Lozenie na skaly (4000 m a viac)

41 Klinické termíny Eupnoe Normálne dýchanie (normálna frekvencia aj hĺbka) Apnoe Zástava dýchania Tachypnoe Vyššia frekvencia dýchania (nehovorí nič o hĺbke) Hyperpnoe Hlboké vdychy (nehovorí nič o frekvencii) Hyperventilácia Zvýšené množstvo ventilovaného vzduchu nad potrebu organizmu Dyspnoe Zhoršené dýchanie Anoxia Neprítomnosť O 2 Hypoxia Neadekvátna donáška kyslíka do tkanív (nedostatok) Ischémia Neadekvátny prietok krvi tkanivami

42 Praktické cvičenie Funkčné vyšetrenie pľúc Úloh zvyšujúcej sa CO2 koncentráciea znižovania koncentrácie O2 na dýchanie Vyšetrenie rýchlosti prúdenia vzduchu Sanoscopom Klinické scenário