Wzór na minutową objętość oddechową. Objętość oddechowa, częstość oddechów i tryb
Wentylacja- Jest to wymiana gazów pomiędzy powietrzem pęcherzykowym a płucami. Ilościową cechą wentylacji płuc jest minutowa objętość oddechowa (MVR) - objętość powietrza przechodzącego przez płuca w ciągu 1 minuty. MOD możesz określić znając częstotliwość ruchów oddechowych (w spoczynku u osoby dorosłej wynosi 16-20 na minutę) i objętość oddechową (DO = 350 - 800 ml).
MOD=RR'DO = 5000 -16000 ml/min
Jednak nie całe wentylowane powietrze bierze udział w wymianie gazowej w płucach, a tylko ta jego część, która dociera do pęcherzyków płucnych. Faktem jest, że około 1/3 objętości oddechowej w spoczynku przypada na wentylację tzw anatomiczna przestrzeń martwa (MF), wypełnione powietrzem, które nie uczestniczy bezpośrednio w wymianie gazowej, a jedynie przemieszcza się w świetle dróg oddechowych podczas wdechu i wydechu. Czasami jednak niektóre pęcherzyki nie działają lub działają częściowo z powodu braku lub zmniejszenia przepływu krwi w pobliskich naczyniach włosowatych. Z funkcjonalnego punktu widzenia pęcherzyki te reprezentują również martwą przestrzeń. Kiedy martwa przestrzeń pęcherzykowa jest zawarta w ogólnej przestrzeni martwej, ta ostatnia nazywana jest nie anatomiczną, ale fizjologiczna martwa przestrzeń. U zdrowego człowieka przestrzenie anatomiczna i fizjologiczna są prawie równe, jednak jeśli część pęcherzyków nie funkcjonuje lub funkcjonuje tylko częściowo, objętość fizjologicznej przestrzeni martwej może być kilkukrotnie większa niż anatomicznej.
Dlatego wentylacja przestrzeni pęcherzykowych jest wentylacja pęcherzykowa (AV) - oznacza wentylację płucną minus wentylację przestrzeni martwej.
AB= BH’(DO –MP)
Intensywność wentylacji pęcherzykowej zależy od głębokości oddechu: im głębszy oddech (więcej DO), tym intensywniejsza wentylacja pęcherzyków płucnych.
Maksymalna wentylacja (MVL)- objętość powietrza przepływająca przez płuca w ciągu 1 minuty przy maksymalnej częstotliwości i głębokości ruchów oddechowych.Maksymalna wentylacja występuje podczas intensywnej pracy, przy braku O 2 (niedotlenienie) i nadmiarze CO 2 (hiperkapnia) w organizmie wdychane powietrze. W tych warunkach MOR może osiągnąć 150–200 litrów na minutę.
Wymienione powyżej wskaźniki mają charakter dynamiczny i odzwierciedlają sprawność układu oddechowego w ujęciu czasowym (zwykle w ciągu 1 minuty).
Oprócz wskaźników dynamicznych ocenia się oddychanie zewnętrzne wskaźniki statyczne (ryc. 7):
§ objętość oddechowa (TO) - jest to objętość powietrza wdychanego i wydychanego podczas spokojnego oddychania (u osoby dorosłej wynosi 350 - 800 ml);
§ rezerwowa objętość wdechowa (IRV)– dodatkowa objętość powietrza, którą można wdychać poza spokojnym wdechem podczas wymuszonego oddychania (PO vd średnio 1500-2500 ml);
§ rezerwowa objętość wydechowa (ERV)– maksymalna dodatkowa objętość powietrza, jaką można wydychać po spokojnym wydechu (wydech PO średnio 1000-1500 ml);
§ resztkowa objętość płuc (00) - objętość powietrza pozostająca w płucach po maksymalnym wydechu (OO = 1000 -1500 ml)
Ryc.7. Spirogram dla spokojnego i wymuszonego oddychania
Kiedy płuca zapadają się (odma opłucnowa), większość zalegającego powietrza ucieka ( zwiń pozostałą objętość = 800-1000 ml) i pozostaje w płucach minimalna objętość resztkowa(200-400 ml). Powietrze to jest zatrzymywane w tzw. pułapkach powietrznych, ponieważ część oskrzelików zapada się przed pęcherzykami płucnymi (oskrzeliki końcowe i oddechowe nie zawierają chrząstki). Wiedzę tę wykorzystuje się w medycynie sądowej do sprawdzenia, czy dziecko urodziło się żywe: płuco martwego dziecka tonie w wodzie, ponieważ nie zawiera powietrza.
Sumy objętości płuc nazywane są pojemnością płuc.
Wyróżnia się następujące pojemności płuc:
1. całkowita pojemność płuc (TLC)- objętość powietrza w płucach po maksymalnym wdechu - obejmuje wszystkie cztery objętości
2. pojemność życiowa płuc (VC) obejmuje objętość oddechową, rezerwową objętość wdechową, rezerwową objętość wydechową. Pojemność życiowa to objętość powietrza wydychanego z płuc po maksymalnym wdechu i maksymalnym wydechu.
Ważne = DO + ROvd + ROvyd
Życiowa pojemność życiowa wynosi 3,5–5,0 l u mężczyzn i 3,0–4,0 l u kobiet. Wartość pojemności życiowej zależy od wzrostu, wieku, płci i stopnia wytrenowania funkcjonalnego.
Wraz z wiekiem liczba ta maleje (szczególnie po 40 latach). Wynika to ze zmniejszenia elastyczności płuc i ruchomości klatki piersiowej. Kobiety mają pojemność życiową średnio o 25% mniejszą niż mężczyźni. Pojemność życiowa zależy od wzrostu, ponieważ wielkość klatki piersiowej jest proporcjonalna do innych wymiarów ciała. VC zależy od stopnia wytrenowania: VC jest szczególnie wysokie (do 8 l) u pływaków i wioślarzy, ponieważ ci sportowcy mają dobrze rozwinięte mięśnie pomocnicze (piersiowy większy i mniejszy).
3. pojemność wdechowa (Evd) równa sumie objętości oddechowej i rezerwowej objętości wdechowej, średnio 2,0 - 2,5 l;
4. funkcjonalna pojemność resztkowa (FRC)- objętość powietrza w płucach po spokojnym wydechu. Podczas spokojnego wdechu i wydechu płuca stale zawierają około 2500 ml powietrza, wypełniając pęcherzyki i dolne drogi oddechowe. Dzięki temu skład gazowy powietrza pęcherzykowego utrzymuje się na stałym poziomie.
W rutynowym badaniu TLC, OO i FRC nie są dostępne do pomiaru. Wyznacza się je za pomocą analizatorów gazów, badając zmiany składu mieszanin gazowych w obiegu zamkniętym (zawartość helu, azotu).
Aby ocenić funkcję wentylacyjną płuc, stan dróg oddechowych i zbadać wzór (wzorzec) oddychania, stosuje się różne metody badawcze: pneumografia, spirometria, spiroografia.
Spirografia (łac. spiro oddycha + grecki wykres® zapisuje, przedstawia)- metoda graficznej rejestracji zmian objętości płuc podczas naturalnych ruchów oddechowych i wolicjonalnych, wymuszonych manewrów oddechowych.
Spirografia pozwala uzyskać szereg wskaźników opisujących wentylację płuc.
Pod względem technicznym wszystkie spirografy dzielą się na urządzenia typu otwartego i zamkniętego (ryc. 8).
Ryż. 8. Schematyczne przedstawienie spirografu
W urządzeniach typu otwartego pacjent wdycha powietrze atmosferyczne przez skrzynkę zaworową, a wydychane powietrze dostaje się do worka Douglasa lub spirometru Tiso (pojemność 100-200 l), czasami do gazomierza, który w sposób ciągły określa jego objętość. Zebrane w ten sposób powietrze poddaje się analizie: określa się wartości absorpcji tlenu i wydzielania dwutlenku węgla w jednostce czasu. Urządzenia typu zamkniętego wykorzystują powietrze z dzwonu urządzenia, krążące w obiegu zamkniętym bez komunikacji z atmosferą. Wydychany dwutlenek węgla jest pochłaniany przez specjalny pochłaniacz.
Nowoczesne urządzenia rejestrujące zmiany objętości płuc podczas oddychania (zarówno typu otwartego, jak i zamkniętego) posiadają elektroniczne urządzenia liczące do automatycznego przetwarzania wyników pomiarów.
Analizując spirogram, określa się również wskaźniki prędkości. Obliczanie wskaźników prędkości ma ogromne znaczenie w identyfikacji oznak niedrożności oskrzeli.
§ Wymuszona objętość wydechowa w ciągu 1 s(FEV1) - objętość powietrza wydalona z płuc przy maksymalnym wysiłku w pierwszej sekundzie wydechu po głębokim wdechu, tj. część FVC wydychana w pierwszej sekundzie. FEV1 odzwierciedla przede wszystkim stan dużych dróg oddechowych i często jest wyrażany jako procent VC (normalny FEV1 = 75% VC).
§ Indeks Tiffno – Stosunek FEV1/FVC, wyrażone w %:
TO= FEV1”. 100%
FVC
Wyznacza się go w teście oddechowym „push” (test Tiffno) i polega na badaniu pojedynczego wymuszonego wydechu, co pozwala na wyciągnięcie ważnych wniosków diagnostycznych na temat stanu funkcjonalnego aparatu oddechowego. Pod koniec wydechu intensywność przepływu oddechowego zostaje ograniczona w wyniku ucisku małych dróg oddechowych (ryc. 8).
Ryż. 9. Schematyczne przedstawienie spirogramu i jego wskaźników
Wymuszona objętość wydechowa w pierwszej sekundzie (FEV1) wynosi zwykle co najmniej 70–75%. Spadek wskaźnika Tiffno i FEV1 jest charakterystyczną oznaką chorób, którym towarzyszy zmniejszenie drożności oskrzeli - astma oskrzelowa, przewlekła obturacyjna choroba płuc, rozstrzenie oskrzeli itp.
Za pomocą spirogramu możesz określić objętość tlenu, spożywane przez organizm. Jeżeli w spirografie znajduje się system kompensacji tlenu, wskaźnik ten jest określony przez nachylenie krzywej wchodzącego do niego tlenu, w przypadku braku takiego układu, przez nachylenie spirogramu spokojnego oddychania. Dzielenie tej objętości przez liczbę minut, podczas których rejestrowano zużycie tlenu, daje wartość VО 2(wynosi 200-400 ml w stanie spoczynku).
Wszystkie wskaźniki wentylacji płuc są zmienne. Zależą one od płci, wieku, masy ciała, wzrostu, pozycji ciała, stanu układu nerwowego pacjenta i innych czynników. Dlatego dla prawidłowej oceny stanu funkcjonalnego wentylacji płuc wartość bezwzględna tego czy innego wskaźnika jest niewystarczająca. Należy porównać uzyskane wskaźniki bezwzględne z odpowiadającymi im wartościami u zdrowej osoby w tym samym wieku, wzroście, wadze i płci – tzw. wskaźnikami właściwymi.
dla mężczyzn JEL = 5,2xP - 0,029xB - 3,2
dla kobiet JEL = 4,9xP - 0,019xB - 3,76
dla dziewcząt w wieku od 4 do 17 lat o wzroście od 1,0 do 1,75 m:
JEL = 3,75xP - 3,15
dla chłopców w tym samym wieku o wzroście do 1,65 m:
JEL = 4,53xP - 3,9, a wraz ze wzrostem St. 1,65 m - JEL = 10xP - 12,85
gdzie P to wzrost (m), B to wiek
Porównanie to wyrażone jest jako procent w stosunku do odpowiedniego wskaźnika. Odchylenia przekraczające 15-20% wartości oczekiwanej uważa się za patologiczne.
Pytania kontrolne
1. Co to jest wentylacja płucna, jaki wskaźnik ją charakteryzuje?
2. Czym jest anatomiczna i fizjologiczna przestrzeń martwa?
3. Jak określić wentylację pęcherzykową?
4. Co to jest MVL?
5. Jakie wskaźniki statyczne służą do oceny oddychania zewnętrznego?
6. Jakie są rodzaje pojemności płuc?
7. Od jakich czynników zależy wartość pojemności życiowej?
8. W jakim celu wykorzystuje się spirografię?
10. Co to są właściwe wskaźniki, jak się je wyznacza?
Częstość oddechów - liczba wdechów i wydechów w jednostce czasu. Dorosły człowiek wykonuje średnio 15-17 ruchów oddechowych na minutę. Szkolenia mają ogromne znaczenie. U osób wytrenowanych ruchy oddechowe zachodzą wolniej i wynoszą 6-8 oddechów na minutę. Zatem u noworodków RR zależy od wielu czynników. W pozycji stojącej RR jest większe niż w pozycji siedzącej lub leżącej. Podczas snu oddychanie jest rzadsze (o około 1/5).
Podczas pracy mięśni oddychanie zwiększa się 2-3 razy, osiągając 40-45 cykli na minutę lub więcej w niektórych rodzajach ćwiczeń sportowych. Na częstość oddechów wpływa temperatura otoczenia, emocje i praca umysłowa.
Głębokość oddechu lub objętość oddechowa - ilość powietrza, którą człowiek wdycha i wydycha podczas spokojnego oddychania. Podczas każdego ruchu oddechowego w płucach następuje wymiana 300-800 ml powietrza. Objętość oddechowa (TV) zmniejsza się wraz ze wzrostem częstości oddechów.
Minutowa objętość oddechowa- ilość powietrza przepływająca przez płuca w ciągu minuty. Wyznacza się ją jako iloczyn ilości wdychanego powietrza i liczby ruchów oddechowych w ciągu 1 minuty: MOD = DO x RR.
U osoby dorosłej MOD wynosi 5-6 litrów. Związane z wiekiem zmiany parametrów oddychania zewnętrznego przedstawiono w tabeli. 27.
Tabela 27. Wskaźniki oddychania zewnętrznego (wg: Chripkowa, 1990)
Oddech noworodka jest szybki, płytki i podlega znacznym wahaniom. Wraz z wiekiem następuje zmniejszenie częstości oddechów, zwiększenie objętości oddechowej i wentylacji płuc. Ze względu na większą częstość oddechów dzieci mają znacznie większą minutową objętość oddechową (w przeliczeniu na 1 kg masy ciała) niż dorośli.
Wentylacja może się różnić w zależności od zachowania dziecka. W pierwszych miesiącach życia niepokój, płacz i krzyk zwiększają wentylację 2-3 razy, głównie na skutek zwiększenia głębokości oddechów.
Praca mięśni zwiększa minimalną objętość oddechową proporcjonalnie do wielkości obciążenia. Im starsze dzieci, tym intensywniejszą pracę mięśni mogą wykonywać i tym bardziej zwiększa się ich wentylacja. Jednak pod wpływem treningu tę samą pracę można wykonać przy mniejszym zwiększeniu wentylacji. Jednocześnie przeszkolone dzieci są w stanie zwiększyć swoją minimalną objętość oddechową podczas pracy do wyższego poziomu niż ich rówieśnicy, którzy nie wykonują ćwiczeń fizycznych (cytat za: Markosjan, 1969). Wraz z wiekiem efekt treningu jest bardziej wyraźny i u młodzieży w wieku 14-15 lat trening powoduje takie same istotne zmiany w wentylacji płuc jak u dorosłych.
Pojemność życiowa płuc- największa ilość powietrza, jaką można wydychać po maksymalnym wdechu. Pojemność życiowa (VC) jest ważną cechą funkcjonalną oddychania i składa się z objętości oddechowej, rezerwowej objętości wdechowej i objętości rezerwowej wydechowej.
W spoczynku objętość oddechowa jest niewielka w porównaniu z całkowitą objętością powietrza w płucach. Dlatego osoba może zarówno wdychać, jak i wydychać dużą dodatkową objętość. Rezerwowa objętość wdechowa(RO ind) - ilość powietrza, którą człowiek może dodatkowo wdychać po normalnej inhalacji i wynosi 1500-2000 ml. Rezerwowa objętość wydechowa(wydech RO) - ilość powietrza, którą osoba może dodatkowo wydychać po cichym wydechu; jego wielkość wynosi 1000-1500 ml.
Nawet po najgłębszym wydechu w pęcherzykach i drogach oddechowych płuc pozostaje pewna ilość powietrza – to objętość zalegająca(OO). Jednak podczas spokojnego oddychania w płucach pozostaje znacznie więcej powietrza niż objętość zalegająca. Ilość powietrza pozostająca w płucach po spokojnym wydechu nazywana jest ilością powietrza funkcjonalna pojemność resztkowa(WRÓG). Składa się z zalegającej objętości płuc i rezerwy wydechowej.
Największą ilość powietrza, która całkowicie wypełnia płuca, nazywa się całkowitą pojemnością płuc (TLC). Obejmuje zalegającą objętość powietrza i pojemność życiową płuc. Zależność objętości i pojemności płuc przedstawiono na ryc. 8 (Atl., s. 169). Pojemność życiowa zmienia się wraz z wiekiem (tab. 28). Ponieważ pomiar pojemności życiowej płuc wymaga aktywnego i świadomego udziału samego dziecka, mierzy się go u dzieci od 4-5 roku życia.
W wieku 16-17 lat pojemność życiowa płuc osiąga wartości charakterystyczne dla osoby dorosłej. Pojemność życiowa płuc jest ważnym wskaźnikiem rozwoju fizycznego.
Tabela 28. Średnia pojemność życiowa płuc, ml (wg: Chripkowa, 1990)
Od dzieciństwa do 18-19 roku życia pojemność życiowa płuc wzrasta, od 18 do 35 lat utrzymuje się na stałym poziomie, a po 40 roku życia maleje. Wynika to ze zmniejszenia elastyczności płuc i ruchomości klatki piersiowej.
Pojemność życiowa płuc zależy od wielu czynników, w szczególności od długości ciała, masy ciała i płci. Aby ocenić pojemność życiową, odpowiednią wartość oblicza się za pomocą specjalnych wzorów:
dla mężczyzn:
VC powinno = [(wysokość, cm∙ 0,052)] - [(wiek, lata ∙ 0,022)] - 3,60;
dla kobiet:
VC powinno = [(wysokość, cm∙ 0,041)] - [(wiek, lata ∙ 0,018)] - 2,68;
dla chłopców w wieku 8-10 lat:
VC powinno = [(wysokość, cm∙ 0,052)] - [(wiek, lata ∙ 0,022)] - 4,6;
dla chłopców w wieku 13–16 lat:
VC powinno = [(wysokość, cm∙ 0,052)] - [(wiek, lata ∙ 0,022)] - 4,2
dla dziewcząt w wieku 8-16 lat:
VC powinno = [(wysokość, cm∙ 0,041)] - [(wiek, lata ∙ 0,018)] - 3,7
Kobiety mają o 25% mniejszą pojemność życiową niż mężczyźni; u osób przeszkolonych jest ono większe niż u osób nieprzeszkolonych. Jest szczególnie wysoki podczas uprawiania sportów takich jak pływanie, bieganie, jazda na nartach, wioślarstwo itp. I tak np. dla wioślarzy wynosi 5500 ml, dla pływaków – 4900 ml, gimnastyczek – 4300 ml, piłkarzy – 4 200 ml, ciężarowców - około 4000 ml. Do określenia pojemności życiowej płuc stosuje się spirometr (metoda spirometryczna). Składa się z naczynia z wodą i drugiego naczynia o pojemności co najmniej 6 litrów, umieszczonego do góry nogami, zawierającego powietrze. System rur jest podłączony do dna tego drugiego naczynia. Osoba oddycha przez te rurki, tak że powietrze w jego płucach i naczyniu tworzy jeden układ.
Wymiana gazowa
Zawartość gazów w pęcherzykach płucnych. Podczas wdechu i wydechu osoba stale wentyluje płuca, utrzymując skład gazu w pęcherzykach płucnych. Człowiek wdycha powietrze atmosferyczne o dużej zawartości tlenu (20,9%) i niskiej zawartości dwutlenku węgla (0,03%). Wydychane powietrze zawiera 16,3% tlenu i 4% dwutlenku węgla. Podczas wdechu z 450 ml wdychanego powietrza atmosferycznego do płuc dostaje się około 300 ml, z czego około 150 ml pozostaje w drogach oddechowych i nie bierze udziału w wymianie gazowej. Podczas wydechu, który następuje po wdechu, powietrze to zostaje wydalone w niezmienionej postaci, czyli nie różni się składem od powietrza atmosferycznego. Dlatego nazywa się to powietrzem martwy, Lub szkodliwy, przestrzeń. Powietrze docierające do płuc miesza się tu z 3000 ml powietrza znajdującego się już w pęcherzykach płucnych. Nazywa się mieszaniną gazów znajdującą się w pęcherzykach płucnych biorącą udział w wymianie gazowej powietrze pęcherzykowe. Dopływająca porcja powietrza jest niewielka w porównaniu z objętością, do której jest dodawane, więc całkowita wymiana całego powietrza w płucach jest procesem powolnym i przerywanym. Wymiana powietrza atmosferycznego i pęcherzykowego ma niewielki wpływ na powietrze pęcherzykowe, a jego skład pozostaje praktycznie stały, co widać z tabeli. 29.
Tabela 29. Skład powietrza wdychanego, pęcherzykowego i wydychanego, w%
Porównując skład powietrza pęcherzykowego ze składem powietrza wdychanego i wydychanego, widać, że organizm zatrzymuje jedną piątą dostarczanego tlenu na swoje potrzeby, natomiast ilość CO 2 w wydychanym powietrzu jest 100 razy większa niż ilość który przedostaje się do organizmu podczas wdychania. W porównaniu do wdychanego powietrza zawiera ono mniej tlenu, ale więcej CO2. Powietrze pęcherzykowe ma bliski kontakt z krwią, a skład gazowy krwi tętniczej zależy od jego składu.
Dzieci mają inny skład powietrza wydychanego i pęcherzykowego: im młodsze dzieci, tym niższy procent dwutlenku węgla w powietrzu wydychanym i pęcherzykowym, a im większa zawartość tlenu w powietrzu wydychanym i pęcherzykowym, tym niższy procent zużytego tlenu (Tabela 30). . W konsekwencji dzieci mają niską skuteczność wentylacji płuc. Dlatego przy tej samej objętości zużytego tlenu i uwolnionego dwutlenku węgla dziecko musi wentylować płuca częściej niż dorośli.
Tabela 30. Skład powietrza wydychanego i pęcherzykowego
(średnie dane dla: Szałkow, 1957; komp. Przez: Markosjan, 1969)
Ponieważ małe dzieci oddychają często i płytko, dużą część objętości oddechowej stanowi objętość „martwej” przestrzeni. W rezultacie wydychane powietrze składa się w większej mierze z powietrza atmosferycznego i ma mniejszą zawartość procentową dwutlenku węgla i niższą zawartość procentową tlenu zużywanego z danej objętości oddechowej. W rezultacie skuteczność wentylacji u dzieci jest niska. Pomimo zwiększonej zawartości tlenu w powietrzu pęcherzykowym w porównaniu do dorosłych u dzieci, nie jest to znaczące, ponieważ 14-15% tlenu w pęcherzykach płucnych wystarcza do całkowitego nasycenia hemoglobiny we krwi. Więcej tlenu niż jest związane przez hemoglobinę nie może przedostać się do krwi tętniczej. Niski poziom dwutlenku węgla w powietrzu pęcherzykowym u dzieci wskazuje na niższą jego zawartość w krwi tętniczej w porównaniu do dorosłych.
Wymiana gazowa w płucach. Wymiana gazowa w płucach zachodzi w wyniku dyfuzji tlenu z powietrza pęcherzykowego do krwi i dwutlenku węgla z krwi do powietrza pęcherzykowego. Dyfuzja zachodzi w wyniku różnicy ciśnienia parcjalnego tych gazów w powietrzu pęcherzykowym i ich nasycenia we krwi.
Ciśnienie cząstkowe- jest to część całkowitego ciśnienia, która odpowiada udziałowi danego gazu w mieszaninie gazowej. Ciśnienie parcjalne tlenu w pęcherzykach płucnych (100 mmHg) jest znacznie wyższe niż ciśnienie O2 w krwi żylnej wpływającej do naczyń włosowatych płuc (40 mmHg). Parametry ciśnienia cząstkowego dla CO 2 mają przeciwną wartość - 46 mm Hg. Sztuka. na początku naczyń włosowatych płuc i 40 mm Hg. Sztuka. w pęcherzykach. Ciśnienie cząstkowe i napięcie tlenu i dwutlenku węgla w płucach podano w tabeli. 31.
Tabela 31. Ciśnienie cząstkowe i napięcie tlenu i dwutlenku węgla w płucach, mm Hg. Sztuka.
Te gradienty ciśnień (różnice) są siłą napędową dyfuzji O 2 i CO 2, czyli wymiany gazowej w płucach.
Zdolność dyfuzyjna płuc dla tlenu jest bardzo duża. Wynika to z dużej liczby pęcherzyków płucnych (setki milionów), ich dużej powierzchni wymiany gazowej (około 100 m2), a także małej grubości (około 1 mikrona) błony pęcherzykowej. Zdolność dyfuzyjna płuc dla tlenu u ludzi wynosi około 25 ml/min na 1 mmHg. Sztuka. W przypadku dwutlenku węgla, ze względu na jego wysoką rozpuszczalność w błonie płucnej, zdolność dyfuzyjna jest 24-krotnie większa.
Dyfuzję tlenu zapewnia różnica ciśnień cząstkowych wynosząca około 60 mmHg. Art. i dwutlenek węgla - tylko około 6 mm Hg. Sztuka. Czas przepływu krwi przez naczynia włosowate małego koła (około 0,8 s) wystarczy, aby całkowicie wyrównać ciśnienie cząstkowe i napięcie gazów: tlen rozpuszcza się we krwi, a dwutlenek węgla przedostaje się do powietrza pęcherzykowego. Przejście dwutlenku węgla do powietrza pęcherzykowego przy stosunkowo małej różnicy ciśnień tłumaczy się dużą zdolnością dyfuzyjną tego gazu (Atl., ryc. 7, s. 168).
W ten sposób w naczyniach włosowatych płuc następuje ciągła wymiana tlenu i dwutlenku węgla. W wyniku tej wymiany krew zostaje nasycona tlenem i uwolniona od dwutlenku węgla.
Jedną z głównych cech oddychania zewnętrznego jest minutowa objętość oddychania (MVR). Wentylację określa się na podstawie objętości wdychanego lub wydychanego powietrza w jednostce czasu. MVR jest iloczynem objętości oddechowej i częstotliwości cykli oddechowych. Normalnie w spoczynku DO wynosi 500 ml, częstotliwość cykli oddechowych wynosi 12 - 16 na minutę, stąd MOD wynosi 6 - 7 l/min. Wentylacja maksymalna to objętość powietrza przepływająca przez płuca w ciągu 1 minuty przy maksymalnej częstotliwości i głębokości ruchów oddechowych.
Wentylacja pęcherzykowa
Zatem oddychanie zewnętrzne, czyli wentylacja płuc, zapewnia, że podczas każdego wdechu (PRZED) do płuc dostanie się około 500 ml powietrza. Nasycenie krwi tlenem i usunięcie dwutlenku węgla następuje, gdy kontakt krwi naczyń włosowatych płuc z powietrzem zawartym w pęcherzykach płucnych. Powietrze pęcherzykowe jest wewnętrznym środowiskiem gazowym organizmu ssaków i człowieka. Jego parametry – zawartość tlenu i dwutlenku węgla – są stałe. Ilość powietrza pęcherzykowego odpowiada w przybliżeniu funkcjonalnej pojemności resztkowej płuc - ilości powietrza, która pozostaje w płucach po spokojnym wydechu i zwykle wynosi 2500 ml. To właśnie powietrze pęcherzykowe jest odnawiane przez powietrze atmosferyczne przedostające się przez drogi oddechowe. Należy pamiętać, że nie całe wdychane powietrze bierze udział w wymianie gazowej w płucach, a jedynie ta jego część, która dociera do pęcherzyków płucnych. Dlatego dla oceny efektywności wymiany gazowej w płucach istotna jest nie tyle wentylacja płucna, co wentylacja pęcherzykowa.
Jak wiadomo, część objętości oddechowej nie bierze udziału w wymianie gazowej, wypełniając anatomicznie martwą przestrzeń dróg oddechowych – około 140 – 150 ml.
Ponadto istnieją pęcherzyki, które są obecnie wentylowane, ale nie są zaopatrywane w krew. Ta część pęcherzyków płucnych to martwa przestrzeń pęcherzykowa. Suma anatomicznej i pęcherzykowej przestrzeni martwej nazywana jest funkcjonalną lub fizjologiczną przestrzenią martwą. Około 1/3 objętości oddechowej powstaje w wyniku wentylacji przestrzeni martwej wypełnionej powietrzem, które nie bierze bezpośrednio udziału w wymianie gazowej i porusza się jedynie w świetle dróg oddechowych podczas wdechu i wydechu. Zatem wentylacja przestrzeni pęcherzykowych – wentylacja pęcherzykowa – to wentylacja płucna pomniejszona o wentylację przestrzeni martwej. Zwykle wentylacja pęcherzykowa wynosi 70–75% wartości MOD.
Obliczanie wentylacji pęcherzykowej odbywa się według wzoru: MAV = (DO - MP) RR, gdzie MAV to minutowa wentylacja pęcherzykowa, DO - objętość oddechowa, MP - objętość przestrzeni martwej, RR - częstość oddechów.
Rycina 6. Korelacja pomiędzy MOP a wentylacją pęcherzykową
Dane te wykorzystujemy do obliczenia kolejnej wielkości charakteryzującej wentylację pęcherzykową – współczynnik wentylacji pęcherzykowej . Ten współczynnik pokazuje, ile powietrza pęcherzykowego odnawia się przy każdym oddechu. Pod koniec spokojnego wydechu w pęcherzykach znajduje się około 2500 ml powietrza (FRC), podczas wdechu 350 ml powietrza dostaje się do pęcherzyków płucnych, dlatego odnawiana jest tylko 1/7 powietrza pęcherzykowego (2500/350 = 7/1).
Główne metody badania oddychania u ludzi obejmują:
· Spirometria to metoda określania pojemności życiowej płuc (VC) i składowych objętości powietrza.
· Spirografia to metoda graficznego zapisu wskaźników funkcji zewnętrznej części układu oddechowego.
· Pneumotachometria to metoda pomiaru maksymalnej prędkości wdechu i wydechu podczas wymuszonego oddychania.
· Pneumografia to metoda rejestracji ruchów oddechowych klatki piersiowej.
· Fluorometria szczytowa to prosta metoda samooceny i stałego monitorowania drożności oskrzeli. Urządzenie – szczytowy przepływomierz umożliwia pomiar objętości powietrza przechodzącego podczas wydechu w jednostce czasu (szczytowy przepływ wydechowy).
· Testy funkcjonalne (Stange i Genche).
Spirometria
Stan funkcjonalny płuc zależy od wieku, płci, rozwoju fizycznego i wielu innych czynników. Najczęstszą cechą stanu płuc jest pomiar objętości płuc, który wskazuje na rozwój narządów oddechowych i rezerwy funkcjonalne układu oddechowego. Objętość wdychanego i wydychanego powietrza można zmierzyć za pomocą spirometru.
Spirometria jest najważniejszą metodą oceny czynności układu oddechowego. Metodą tą określa się pojemność życiową płuc, objętości płuc, a także objętościowe natężenie przepływu powietrza. Podczas spirometrii osoba wdycha i wydycha tak mocno, jak to możliwe. Najważniejszych danych dostarcza analiza manewru wydechowego – wydechu. Objętość i pojemność płuc nazywa się statycznymi (podstawowymi) parametrami oddechowymi. Istnieją 4 pierwotne objętości płucne i 4 pojemności.
Pojemność życiowa płuc
Pojemność życiowa płuc to maksymalna ilość powietrza, jaką można wydychać po maksymalnym wdechu. W trakcie badania określa się rzeczywistą pojemność życiową, którą porównuje się z oczekiwaną pojemnością życiową (VC) i oblicza według wzoru (1). U osoby dorosłej średniego wzrostu BEL wynosi 3-5 litrów. U mężczyzn jego wartość jest o około 15% większa niż u kobiet. Dzieci w wieku szkolnym w wieku 11-12 lat mają VAL około 2 litrów; dzieci do 4 lat - 1 litr; noworodki - 150 ml.
VIT=DO+ROVD+ROVD, (1)
Gdzie pojemność życiowa jest pojemnością życiową płuc; DO - objętość oddechowa; ROVD – rezerwowa objętość wdechowa; ROvyd – rezerwowa objętość wydechowa.
JEL (l) = 2,5 Chrost (m). (2)
Objętość oddechowa
Objętość oddechowa (TV) lub głębokość oddechu to objętość wdychanego powietrza
powietrze wydychane w spoczynku. U dorosłych DO = 400-500 ml, u dzieci 11-12 lat - około 200 ml, u noworodków - 20-30 ml.
Rezerwowa objętość wydechowa
Rezerwowa objętość wydechowa (ERV) to maksymalna objętość, którą można wydychać z wysiłkiem po spokojnym wydechu. ROvyd = 800-1500 ml.
Rezerwowa objętość wdechowa
Rezerwowa objętość wdechowa (IRV) to maksymalna objętość powietrza, która może zostać dodatkowo wdychana po spokojnym wdechu. Rezerwową objętość wdechową można wyznaczyć na dwa sposoby: obliczoną lub zmierzoną za pomocą spirometru. Aby obliczyć, należy od wartości pojemności życiowej odjąć sumę rezerwowych objętości oddechowych i wydechowych. Aby określić rezerwę wdechową za pomocą spirometru, należy napełnić spirometr od 4 do 6 litrów powietrza i po spokojnym wdechu z atmosfery wykonać maksymalny oddech ze spirometru. Różnica pomiędzy początkową objętością powietrza w spirometrze a objętością pozostałą w spirometrze po głębokim wdechu odpowiada objętości rezerwowej wdechu. ROVD = 1500-2000 ml.
Objętość zalegająca
Objętość resztkowa (VR) to objętość powietrza pozostająca w płucach nawet po maksymalnym wydechu. Mierzone wyłącznie metodami pośrednimi. Zasada jednego z nich polega na tym, że do płuc wstrzykuje się obcy gaz, np. hel (metoda rozcieńczania), a objętość płuc oblicza się poprzez zmianę jego stężenia. Objętość resztkowa wynosi 25-30% pojemności życiowej. Weź OO = 500-1000 ml.
Całkowita pojemność płuc
Całkowita pojemność płuc (TLC) to ilość powietrza w płucach po maksymalnym wdechu. TEL = 4500-7000 ml. Obliczono za pomocą wzoru (3)
OEL=VEL+OO. (3)
Funkcjonalna pojemność resztkowa płuc
Funkcjonalna resztkowa pojemność płuc (FRC) to ilość powietrza pozostająca w płucach po spokojnym wydechu.
Obliczono za pomocą wzoru (4)
FOEL=ROVD. (4)
Pojemność wejściowa
Pojemność wlotowa (IUC) to maksymalna objętość powietrza, jaką można wdychać po spokojnym wydechu. Obliczono za pomocą wzoru (5)
EVD=DO+ROVD. (5)
Oprócz wskaźników statycznych charakteryzujących stopień rozwoju fizycznego aparatu oddechowego, istnieją dodatkowe wskaźniki dynamiczne, które dostarczają informacji o skuteczności wentylacji płuc i stanie funkcjonalnym dróg oddechowych.
Wymuszona pojemność życiowa
Wymuszona pojemność życiowa (FVC) to ilość powietrza, która może zostać wydychana podczas wymuszonego wydechu po maksymalnym wdechu. Zwykle różnica między VC i FVC wynosi 100-300 ml. Wzrost tej różnicy do 1500 ml lub więcej wskazuje na opór przepływu powietrza spowodowany zwężeniem światła oskrzeli małych. FVC = 3000-7000 ml.
Anatomiczna przestrzeń martwa
Anatomiczna przestrzeń martwa (ADS) – objętość, w której nie zachodzi wymiana gazowa (nosogardło, tchawica, duże oskrzela) – nie jest możliwa do bezpośredniego określenia. DMP = 150 ml.
Częstość oddechów
Częstość oddechów (RR) to liczba cykli oddechowych w ciągu jednej minuty. BH = 16-18 uderzeń na minutę/min.
Minutowa objętość oddechowa
Minutowa objętość oddechowa (MVR) to ilość powietrza wentylowanego w płucach w ciągu 1 minuty.
MOD = DO + BH. MOD = 8-12 l.
Wentylacja pęcherzykowa
Wentylacja pęcherzykowa (AV) to objętość wydychanego powietrza wchodzącego do pęcherzyków płucnych. AB = 66 - 80% mod. AB = 0,8 l/min.
Rezerwa oddechowa
Rezerwa oddechowa (RR) jest wskaźnikiem charakteryzującym możliwości zwiększenia wentylacji. Zwykle RD wynosi 85% maksymalnej wentylacji płuc (MVL). MVL = 70-100 l/min.
Całkowity nowe powietrze przedostawanie się do dróg oddechowych w każdej minucie nazywane jest minutową objętością oddechową. Jest ona równa iloczynowi objętości oddechowej i częstości oddechów na minutę. W spoczynku objętość oddechowa wynosi około 500 ml, a częstość oddechów około 12 razy na minutę, dlatego też minutowa objętość oddechowa wynosi średnio około 6 l/min. Osoba może żyć przez krótki okres czasu, oddychając z minutową objętością oddechową około 1,5 l/min i częstością oddechów 2-4 razy na minutę.
Czasami częstość oddechów może wzrosnąć do 40-50 razy na minutę, a objętość oddechowa u młodego dorosłego mężczyzny może osiągnąć około 4600 ml. Objętość minutowa może być większa niż 200 l/min, tj. 30 razy lub więcej niż w stanie spoczynku. Większość osób nie jest w stanie utrzymać tych wskaźników nawet na poziomie 1/2-2/3 podanych wartości dłużej niż 1 minutę.
Dom zadanie wentylacji płuc to ciągła wymiana powietrza w strefach wymiany gazowej płuc, gdzie powietrze znajduje się w pobliżu naczyń włosowatych płuc wypełnionych krwią. Obszary te obejmują pęcherzyki płucne, worki pęcherzykowe, przewody pęcherzykowe i oskrzeliki. Ilość nowego powietrza docierającego do tych stref na minutę nazywa się wentylacją pęcherzykową.
Jakaś ilość powietrze wdychane przez ludzi nie dociera do stref wymiany gazowej, lecz po prostu wypełnia drogi oddechowe – nos, nosogardło i tchawicę, gdzie nie dochodzi do wymiany gazowej. Ta objętość powietrza nazywana jest martwym powietrzem kosmicznym, ponieważ. nie uczestniczy w wymianie gazowej.
Kiedy wydychasz, powietrze wypełnia zmarłego przestrzeń, jest najpierw wydychany – zanim powietrze z pęcherzyków płucnych powróci do atmosfery, zatem przestrzeń martwa stanowi dodatkowy element przy usuwaniu wydychanego powietrza z płuc.
Pomiar objętości martwej przestrzeni. Rysunek przedstawia prosty sposób pomiaru objętości przestrzeni martwej. Osoba badana bierze ostry, głęboki wdech czystego tlenu, wypełniając nim całą martwą przestrzeń. Tlen miesza się z powietrzem pęcherzykowym, ale nie zastępuje go całkowicie. Następnie badany wydycha powietrze przez nitrometr z szybkim zapisem (powstały zapis pokazano na rysunku).
Pierwsza porcja wydychanego powietrza składa się z powietrza, które znajdowało się w martwej przestrzeni dróg oddechowych, gdzie zostało całkowicie zastąpione tlenem, zatem w pierwszej części nagrania jest tylko tlen, a stężenie azotu wynosi zero. Kiedy powietrze pęcherzykowe zaczyna docierać do nitrometru, stężenie azotu gwałtownie wzrasta, ponieważ powietrze pęcherzykowe zawierające dużą ilość azotu zaczyna mieszać się z powietrzem z przestrzeni martwej.
Wraz z wydawaniem coraz więcej ilość wydychanego powietrza Całe powietrze znajdujące się w przestrzeni martwej zostaje wypłukane z dróg oddechowych i pozostaje jedynie powietrze pęcherzykowe, zatem stężenie azotu po prawej stronie zapisu pojawia się jako plateau na poziomie jego zawartości w powietrzu pęcherzykowym. Szary obszar na rysunku przedstawia powietrze niezawierające azotu i jest miarą objętości martwego powietrza kosmicznego. Aby uzyskać dokładny pomiar, użyj następującego równania: Vd = Szary obszar x Ve / Różowy obszar + Szary obszar, gdzie Vd to martwe powietrze w przestrzeni kosmicznej; Ve to całkowita objętość wydychanego powietrza.
Na przykład: niech obszar szary obszar na wykresie wynosi 30 cm, różowy obszar wynosi 70 cm, a całkowita objętość wydychana wynosi 500 ml. Martwa przestrzeń w tym przypadku wynosi 30: (30 + 70) x 500 = 150 ml.
Normalna objętość martwej przestrzeni. Normalna objętość powietrza w przestrzeni martwej u młodego dorosłego mężczyzny wynosi około 150 ml. Z wiekiem liczba ta nieznacznie wzrasta.
Anatomiczna przestrzeń martwa i fizjologiczną martwą przestrzeń. Opisana wcześniej metoda pomiaru przestrzeni martwej pozwala zmierzyć całą objętość układu oddechowego, z wyjątkiem objętości pęcherzyków płucnych i znajdujących się w ich pobliżu stref wymiany gazowej, co nazywa się anatomiczną przestrzenią martwą. Czasami jednak niektóre pęcherzyki nie działają lub działają częściowo z powodu braku lub zmniejszenia przepływu krwi w pobliskich naczyniach włosowatych. Z funkcjonalnego punktu widzenia pęcherzyki te reprezentują również martwą przestrzeń.
Kiedy jest włączony martwa przestrzeń pęcherzykowa do ogólnej martwej przestrzeni, ta ostatnia nazywana jest nie anatomiczną, ale fizjologiczną martwą przestrzenią. U zdrowego człowieka przestrzenie anatomiczne i fizjologiczne są prawie równe, natomiast jeśli u człowieka w niektórych częściach płuc część pęcherzyków płucnych nie funkcjonuje lub funkcjonuje tylko częściowo, objętość fizjologicznej przestrzeni martwej może być 10-krotnie większa od objętości anatomiczny, tj. 1-2 l. Problemy te zostaną omówione dalej w związku z wymianą gazową w płucach i niektórymi chorobami płuc.