ПАТОФИЗИОЛОГИЯ СИСТЕМЫ ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ.

Существует понятие внутреннее дыхание —это обмен газов между кровью и тканями, включая окислительно-восстановительные процессы, протекающие в тканях —так называемое внутриклеточное дыхание, «тканевое»дыхание.

Основной функцией внешнего дыхания является обеспечение адекватного метаболическим потребностям газообмена между кровью и внешней средой. Основными регулируемыми параметрами при этом являются парциальное напряжение О₂ и двуокиси углерода (углекислого газа) в артериальной крови (РаО₂ и РаСО₂). Помимо газообменной функции, система внешнего дыхания у человека выполняет ряд важных недыхательных функций: метаболическую, гемодинамическую, речевую, выделительную, защитную, водо- и теплообменную и др.

1 Лекция: Нарушения газообменной функции легких.

Дыхательная недостаточность – это невозможность обеспечить необходимый уровень газов крови с помощью нормальной функции внешнего дыхания. Иными словами: под недостаточностью внешнего дыхания следует понимать нарушение системы внешнего дыхания в том случае, если не обеспечивается нормальный газовый состав крови или, если он и достигается, но за счет включения механизмов компенсации.

Оценивая возможность их включения (а иногда и степень их напряжения) различают компенсированную стадию дыхательной недостаточности, когда нужный (необходимый метаболическим потребностям) уровень газов поддерживается за счет усиления (может быть даже чрезмерного) функции аппарата внешнего дыхания (без гипоксемии) и декомпенсированную, при которой нужный уровень газов не обеспечивается, несмотря на усиление работы внешнего дыхания. (Может быть выраженная гипоксемия.) Иногда выделяют субкомпенсисированную стадию (с умеренной гипоксемией). При нагрузках 1 ая может переходить во 2 ую субкомпенсированную и 2 ая может переходить в 3 ю декомпенсированную.

Кроме того, различают острую дыхательную недостаточность, которая развивается быстро, в течение нескольких дней, часов или даже минут, требует срочной диагностики и неотложных лечебных мероприятий. Она может возникнуть в результате попадания инородных тел в дыхательные пути, при отеке и воспалении гортани, ларингоспазме, во время приступа бронхиальной астмы, бронхоспазме, при утоплении, остром отеке легких и других причинах.

Другая форма дыхательной недостаточности — хроническая —развивается постепенно и может существовать многие годы. Организм адаптируется к этому состоянию за счет включения долговременных приспособительных механизмов компенсации: например, увеличения количества гемоглобина, полицитемии и др. Она может быть при эмфиземе легких, хронической пневмонии, туберкулёзе, раке и т. д. Возможна подострая форма дыхательной недостаточности (развивается в течение нескольких дней, недель, например, выпотной плеврит). Острая и подострая формы могут быть обратимы.

Эффективность внешнего дыхания зависит от строго определенной взаимосвязи между тремя основными процессами:

1.Вентиляцией легочных альвеол (непрерывного обновления воздуха в альвеолах).

2.Диффузией газов через альвеолярно-капиллярный барьер (аэрогематический барьер).

3.Перфузией легких (количеством крови, протекающей через альвеолы в строгом соответствии с объемом их вентиляции).

Нарушение хотя бы одного из этих процессов в отдельности, а тем более в различной их комбинации, может привести к дыхательной недостаточности.

Причины и механизмы возникновения дыхательной недостаточности:

I. Нарушение альвеолярной вентиляции.

Одним из основных показателей вентиляции легких как в норме, так и в патологии является минутный объем дыхания (МОД), который можно рассчитать как произведение частоты дыхания на величину дыхательного объема.

а) Дыхательный объем или глубина дыхания на протяжении жизни возрастают от 15—20 мл у новорожденных до 350—500 мл у взрослых.

б) Частота дыхания урежается от 30— (40—) у новорожденных до 10- дыхательных движений у взрослых (в покое у взрослого человека приблизительно 14-18 дыхательных движений в минуту).

Необходимо учитывать, что одинаковые величины МОД могут достигаться различными комбинациями дыхательных объемов и частоты дыхания: как правило, частое и поверхностное дыхание менее эффективно по сравнению с редким и глубоким дыханием при одних и тех же показателях МОД.

Это объясняется существованием мертвого пространства, образованного воздухоносными путями, в котором, в отличии от альвеолярного пространства, не происходит газообмена с кровью, протекающей через легкие.

При частом и поверхностном дыхании доля минутного объема дыхания, приходящаяся на вентиляцию мертвого пространства, возрастает, а эффективность газообменной функции, обычно, снижается. Поэтому для оценки вентиляции легких более информативен показатель минутного объема альвеолярной вентиляции. Он рассчитывается как произведение частоты дыхания на разность между величинами дыхательного объема и объема мертвого пространства (методически сложнее из-за необходимости радиоизотопной методики измерения величины мертвого пространства). В норме дыхательное мертвое пространство около 150 мл (или 2,22 мл на кг массы тела).

Кроме того, при оценке газообменной функции следует учитывать «энергетическую стоимость»(кислородную цену) вентиляции, т.е. расход энергии дыхат. мышцами. (В норме на дыхание расходуется 1—% О₂, а в патологии расход возрастает в 5—15 раз.)

1.Альвеолярная гиповентиляция —типовая форма нарушения внешнего дыхания, при которой минутный объем альвеолярной вентиляции меньше газообменной потребности организма (за данный отрезок времени).

Гиповентиляция может возникнуть в результате:

1.1. Расстройства регуляции системы внешнего дыхания (центральные механизмы).

1.2. Нарушения биомеханики дыхания (периферические механизмы).

1.1 Дыхательный центр (ДЦ) благодаря многочисленным стимулам от различных интеро  и экстерорецепторов формирует адекватные потребности организма режимы вентиляции легких посредством эфферентных посылок к мотонейронам основных и дополнительных мышц. Возможны два принципиально различных способа управления внешним дыханием. Первый из них — регуляция по «отклонению». В основе лежит принцип обратной связи: гипоксемия, гиперкапния, ацидоз, воздействуя на периферические хеморецепторы, которые расположены в синокаротидных, аортальных рефлексогенных зонах, и центральные хеморецепторы, которые расположены на вентральной поверхности продолговатого мозга, возбуждают дыхательный центр. Он посылает в ответ управляющую импульсацию к дыхательной мускулатуре, изменяя объем альвеолярной вентиляции и сводя, тем самым, к минимуму возникающие отклонения газового состава крови. Центральные хеморецепторы реагируют и на изменения цереброспинальной жидкости, причем центральные хеморецепторы обеспечивают, преимущественно, регуляцию глубины дыхания, а периферические —частоты дыхания.

Другой принцип регулирования системы внешнего дыхания —опережающая регуляция «по возмущению». Важная роль при этом принадлежит нервным механизмам, непосредственно не связанными с отклонениями газового состава крови. Например, при физической нагрузке в самом начале работы или при увеличении сопротивления дыханию, например, начинающийся бронхоспазм, дыхание через узкую трубку, когда еще нет никаких гуморальных сдвигов, происходит усиление дыхания благодаря поступающей в Д.Ц. возбуждающей афферентации от рецепторов двигательного аппарата и высших отделов Ц.Н.С. В этом случае «опережающие» изменения функции Д.Ц. предотвращают возможные отклонения в газовом составе артериальной крови в условиях выполнения мышечной нагрузки. Эти две формы регулирования дополняют друг друга, обеспечивая адекватность легочной вентиляции метаболическим потребностям организма. Расстройства регуляции внешнего дыхания возникают в результате: а) изменения (отклонения) в афферентном звене

б) изменения в самом дыхательном центре

в) изменения в афферентном звене, т.е. нарушение проведения сигналов из Д.Ц. к дых. мускулатуре.

а) изменения(отклонения) в афферентном звене.

Может быть дефицит возбуждающей афферентации. Этот механизм лежит в основе, например, нередко встречающегося в акушерской практике синдрома асфиксии новорожденных. Вследствие незрелости хеморецепторного аппарата ребенок (чаще недоношенный) может родиться в состоянии асфиксии. Для активации Д.Ц. в таких случаях обычно используют дополнительные стимулирующие воздействия на кожные экстерорецепторы (похлопывание по ножкам и ягодицам ребенка, обрызгивание тела холодной водой и др.) т.е. этим самым через неспецифическую активацию ретикулярной формации ликвидируется дефицит возбуждающей специфической афферентации. Таким образом, очень важным фактором регуляции дых. центра является уровень активности ретикулярной формации ствола головного мозга. Снижением ее активности объясняют развитие синдрома патологической сонливости с выраженной гиповентиляцией вплоть до остановки дыхания – апное. [Для педиатров:неслучайно, как отмечают многие акушеры, возникновение первых внеутробных дыхательных движений обычно протекает на фоне общего двигательного возбуждения, которое сопровождается криком — генерализация возбуждения способствует формированию первого вдоха и запускает генератор дыхательного ритмогенеза.

Следствием дефицита стимулирующих воздействий на дыхательный центр является альвеолярная гиповентиляция (и даже остановка дыхания), возникающая при угнетении дыхательного центра средствами для наркоза. Барбитураты, наркотические анальгетики, особенно морфин, вызывают избирательную блокаду афферентных входов (путей) в дыхательный центр. Наркотический анальгетик фентанил блокирует ноцицептивную (болевую) эфферентацию, но не оказывает влияния на вагусный канал Д.Ц., который весьма чувствителен к ингибирующему действию барбитуратов.

б) изменения в самом дыхательном центре – (факторы, непосредственно повреждающие нейроны Д.Ц., или факторы, меняющие их возбудимость. Поэтому, альвеолярная гиповентиляция часто наблюдается при энцефалитах, нарушениях мозгового кровообращения, при отеке и механической травме мозга, опухоли продолговатого мозга, некоторых отравлениях, коматозных состояниях и др.

Могут появиться патологические типы дыхания гиповентиляционного характера (учебник Адо 1994 г. стр. 368-).

в) нарушение эфферентных путей: особенно тяжелая патология возникает, если прерывается связь Д.Ц. с диафрагмальными мотонейронами. Дыхание утрачивает автоматизм. Больной дышит только произвольно, дыхание становится неравномерным (рассеянный склероз, полиомиелит, травма спинного мозга и др.). Напротив, при прерывании кортикоспинальных путей утрачивается способность к произвольному контролю дыхания, которое становится неестественно регулярным, «машинообразным».