Дыхание – совокупность процессов доставки и утилизации О2, образования и удаления СО2.

Этапы дыхания:

1. вентиляция легких;

2. диффузия газов в легкие;

3. транспорт газов кровью;

4. диффузия газов в ткани;

5. тканевое или клеточное дыхание.

Функции дыхательных путей:

• проведение воздуха;

• кондиционирование (очищение 90% пыли мукоцилиарный эскалатор, увлажнение до 100%, согревание до 37, выдыхаемому воздуху отдается 30% тепла).

• испарение воды (500 мл – 25% воды/сут);

• терморегуляция (0,58 ккал на испарение 1 г воды 15% тепла/сут);

• защитная иммунная и защитные рефлексы;

• фонация;

• оценка воздуха (обонятельные рецепторы).

Фкнкции легких:

• Экскреторная

• Защитная иммунная

• Фильтрационная (тромбы, эмболы, синтез 90% гепарина) и гемостатическая

• Депонирование крови

• Метаболическая

Эластическая тяга легких – сила упругости, т.е. сила, которая стремится вернуть легкие в прежнее состояние (ЭТЛ). Обратно пропорциональна растяжимости.

Способствует эластичной тяге легких:

- 30% - волокна эластина и коллагена;

- 3% - гладкие мышечные волокна стенки бронхов;

2/3 – силы поверхностного натяжения жидкости и сурфактант, выстил альвеолы.

Эластическая тяга грудной клетки (ЭТГ) – создается за счет эластичности межреберных хрящей, мышц, плевры, соед.тк. В конце выдоха ЭТГ направлена наружу и максимальна. При вдохе уменьшается: когда вдох = 60-70% от максим., ЭТГ=0, а при дальнейшем вдохе направлена внутрь и препятствует расширению грудной клетки. В конце выдоха ЭТЛ=ЭТГ, но разнонаправлены.

Растяжимость грудной клетки и легких: 1/Со=1/Сл+1/Сгк = 100 мл/см вод.ст.

Растяжимость легких: С=V/P= 200 мл/см вод.ст. Объем легких на транспульмональное давление (1 см вод.ст.)

Функции сурфактанта:

1. Снижение поверх.натяж. и ув.растяжимости

2. Препятствует отёку альвеол, способствует всасыванию воды;

3. Стабилизация размеров альвеол, препятствует ателектазу;

4. Улучшение газообмена;

5. Первый вдох – облегчает расправление легких

6. Активация фагоцитов

Вязкостные сопротивления:

1. Аэродинамическое сопротивление дых.путей – 80-90% 5 см вод.ст.-1/с-1 через нос.

2. Сопротивления тканей 10-20% - внутреннее трение и неупругая деформация тканей.

3. Иннерцмонное сопротивление – 1-3% - ускорение объема воздуха

Плевральная полость: слой жидкости щели несжимаем и нерастяжим, поэтому плевральные листки не могут отойти друг от друга, но легко смещаются относительно друг друга. При обычном дыхании давление ниже атмосферного. Причины: ЭТГ и ЭТЛ, способность плевральных листков сорбировать газ из плевральной жидкости. Из-за «-» давления идёт постоянная фильтрация газов из альвеол. Роль: удерживание легких в растянутом состоянии даже во время выдоха. В конце выдоха – 3-6 см вод.ст. Максимально в области верхушек легких. Может быть равно 0 у основания, а при старении «+». Кровоток в основании превышает вентиляцию. В конце спокойного вдоха 6-9 см вод.ст.

Транспульмональное давление – разность между давлением воздуха в альвеолах и в плевральной щели.

Дыхательный цикл = вдох+выдох+пауза. 2,5-7 с. На мышцы 2-3% энергии. Работа мышц затрачивается на преодоление ЭТЛ и ЭТГ, вязкостных сопротивлений движению воздуха через дых.пути, иннерционной сил и тяжести тканей.

Вдох: активация инспираторного центра продолговатого мозга – вентральная часть бокового канатика – мотонейроны С3-5 (диафрагмальные нервы) и Th2-6 (межреберные нервы) – опускание купола диафрагмы и подъем ребер – уменьшается давление плевральной щели до 6-20 см вод.ст, транспульмональное возрастает, возрастает ЭТЛ – растяжение легких – снижение давления в альвеолах – по град.давления поступает атмосферный воздух. Q=ΔP/R. Вспомогат. мышцы: большие и малые грудные, лестничные, грудинно-ключично-сосцевидные, передние зубчатые.

Выдох: пассивно. Прекращение посылки нервных имульсов к мотонецронам – расслабление мышц вдоха – уменьшение грудной клетки из-за ЭТЛ и ЭТГ, силы тяжести грудной клетки, давления органов брюшной полости – снижение транспульмонального – ЭТЛ больше транспульмонального и вызывает ум.легких – ув. давления в альвеолах 3-4 см вод.ст. – воздух выходит по град.дав. Усиленный выдох: центр выдоха – мотонейроны – внутренние межреберные и брюшной пресс.

_{Легочное кровоснабжение. БКК – как обычно. Малый КК – система низкого давления (АДс = 25-35 мм рт.ст., АДд = 10 мм рт.ст., АДсгд = 15 мм рт.ст.). Из-за высокой растяжимости сосудов, широкого просвета, меньшего сопротивления и длины. Артерии тонкие и эластичные, нет типичных артериол, капилляры шире и короче (S=60-90м2), плохопроницаемы для воды. Давление в капиллярах = 6-7 мм рт.ст. Задержка эритроцита на 0,75-1 с. В систолу кровоток интенсивнее. Вены и венулы без ГМЦ, растяжимы, тонус незначителен.}

_{ОЦК = 200-800 мл/мин (выдох/вдох). 1-2% от МОК. В покое 500-600 мл крови – 10%. Регуляция: альвеолярное давление (капилляры не защищены от давления и могут сдавливаться), сужение капилляров при снижении рО2.}

Соотношение вентиляции к перфузии (кровотоку) (V/Q)

В норме V/Q≈0,8-1;

Из-за низкого давления в легочных артериях на кровоток влияет положение участка легкого относительно сердца.

Вентиляция сверху вниз ↑. В верхних долях превышает объёмный кровоток в 2-3 раза, в нижних – наоборот. Кровоток (перфузия) сверху вниз ↑; т.к сила тяжести способствует притоку крови.

Зоны Веста

Для верхних долей: Ральв > Рарт> Рвен. Для средних долей: Рарт > Ральв > Рвен. Для нижних долей: Рарт > Рвен >Ральв. Давление воздуха в верхушке в альвеолах может стать выше кровеносного, тогда капилляры сжимаются и кровоток прекращается.

При переходе в горизонт полож кровоток ув. на 20-25% и более равномерный.

Гипоксическая вазоконстрикция – механизм подстройки перфузии к вентиляции. Мало О2 – ум.прониц.К+ ГМЦ – деполяризация – Открытие Са2+каналов – вход Са2+ - сокращение.

Спирография – методика непрерывной регистрации объемов вдыхаемого и выдыхаемого воздуха.

Спирометрия – метод измерения объемов выдыхаемого воздуха с помощью спирометра.

Пневмотахография – методика непрерывной регистрации объемной скорости потоков вдыхаемого и выдыхаемого воздуха.

Плетизмография, аускультация, рентгеноскопия, рентгенография.

Объемные показатели:

Общая емкость легких (ОЕЛ) – объем воздуха, находящийся в легких после максимально глубокого вдоха (4-9л).

Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) – объем воздуха, который может выдохнуть человек при максимально глубоком медленном выдохе, сделанным после максимального вдоха. (3-6л).

Форсированная ЖЕЛ – после максимально глубокого вдоха максимальный форсированный выдох.

Должная ЖЕЛ – индивидуальная ЖЕЛ. ЖЕЛ понижена, если на 20% меньше ДЖЕЛ.

Дыхательный объем – поступающий и удаляющийся воздух за один дыхательный цикл. 300-800 мл, 15-20% ЖЕЛ. Эупноэ – норма. Гиперпноэ/олигопноэ.

ЧД = 8-20 циклов/мин.

Резервный объем вдоха – объем при максимальном вдохе после спокойного вдоха. (2-3л, 50-60% ЖЕЛ).

Резервный объем выдоха – 20-35% ЖЕЛ, 1-1,5л.

Остаточный объем легких – остается после максимального выдоха. 20-30% ОЕЛ, 1-1,5 л.

Функциональная остаточная емкость – после спокойного выдоха.

Анатомическое мертвое пространство (АМП) – объем воздуха дыхательных путей до респираторных бронхиол 140-260 мл (150 мл для задач).

Физиологическое мертвое пространство – не принимает участие в газообмене 20-35% ДО.

МОД – объем воздуха, вентилируемый через легкие и дыхательные пути в минуту. МОД=ДО*ЧД. В покое 4-6л/мин.

Альвеолярная вентиляция – объем, проходящий через альвеолы в минуту. АВ=(ДО-АМП)*ЧД.

Максимальная вентиляция легких (МВЛ) – как максимальный МОД. 40-170 л/мин.

Потоковые показатели:

Пикофлоуметрия – метод определения ПОС.

Пиковая объемная скорость выдоха (ПОС) – максимальная объемная скорость потока выдыхаемого воздуха, достигнутая в процессе форсированного выдоха.

Максимальная (мгновенная) объемная скорость (МОС25, 50, 75). В момент выдоха 25, 50, 75% ФЖЕЛ.

Тест Тиффно – выраженное в процентах отношение ФЖЕЛ1 (за 1 сек) к ФЖЕЛ.

Кривая поток-объем.

↓ МОС25 – отражает состояние крупных бронхов.

↓ МОС50 – отражает состояние средних бронхов.

↓ МОС75 – отражает состояние мелких бронхов.

Для большинства показателей отклонение 20% - патология.

Нарушение дыхания. Синдромы.

1. рестриктивный (от ограничение) – уменьшение расправления легких при вдохе – причина - ↓ растяжимости легких; повреждения грудной клетки, спайки, скопление жидкости в плевральной полости, фиброз легких, нарушение нервно-мышечной передачи в дыхательных мышцах; основные показатели - ↓ ЖЕЛ на 20% и более, N или ↑ теста Тиффно более 85%, снижается ОЕЛ, ФОЕ и остаточный объем.

2. обструктивный (от препятствие) – причина - ↑ аэродинамеческого сопротивления дых.путей (Сокращ ГМЦ, отек слизистых, скопления слизи, гноя, опухоль, инородное тело, бронхиальная астма); основные показателя - ↓ ПОС выдоха; ↓ тест Тиффно (<0,8 или 80%), + ↓ МОС 25, 50, 75

Норма теста Тиффно составляет 0,8 или 80%.

3. смешанный – одновременное наличие снижения вышеперечисленных потоковых и объемных показателей.

Постоянство состава альвеолярного воздуха.

Содержание газов в воздухе.
	Атмосферный воздух	выдыхаемый	альвеолярный
О2	20,93%	16-17%	14-15%
СО2	0,03%	4-5%	5-6,5%
N2	78,5%	74,7%	74,5%
Н2О	0,5%	5,5%	5,6%

Постоянство альвеолярного воздуха поддерживается благодаря малой величине коэффициента вентиляции легких. КВЛ показывает какая часть ФОЕ обменивается на атмосферный воздух за 1 дыхательный цикл. В норме КВЛ = 0,13-0,17 , т.е. 1/7 ФОЕ обменивается.

Расчет парциального давления газа в смеси газов.

Давление Н2О в альв.воздухе = 47 мм рт.ст.

Если О2 14,4%, а Ратм = 740 мм рт. ст., то рО2= (740-47)/100*14,4=99,8 мм рт.ст.

В покое в альв.возд.: рО2 = 100, рСО2=40 мм рт.ст. В крови рО2 = 40 мм рт.ст., рСО2=46 мм рт.ст.

Газообмен в легких.

Кровь в начале капилляров МКК рО2 = 40 мм рт.ст., рСО2=46 мм рт.ст. В воздухе альвеол рО2 = 100 мм рт.ст., рСО2=40 мм рт.ст. Градиент давлений 60 мм рт.ст для О2 и 6 мм рт.ст. для СО2 – движущая сила газообмена. В оттекающей крови: рО2 =85-100, рСО2 = 35-45.

Расстояние: 0,5-2 мкм.

1. Сурфактанат

2. Альвеолоцит

3. Базальная мембрана и интерстиций

4. Эндотелиоцит капилляра

5. Плазма

6. Мембрана эритроцита, слой гемоглобина и цитоплазмы.

Влияющие факторы:

Формула Фика: V=kS/d(P1-P2). V – объем диффундир.газа, k – коэффициент проницаемости среды для газа, S – площадь дифф.поверхности, d-толщина дифф.слоя, P1-P2 – градиент давлений.

Диффузионная способность легких по кислороду (коэффициент переноса).

ДЛо2=Vo2/(P1-P2), Vo2 – поглощение О2/мин, Р1 – в альвеолах, Р2 – в крови.

В норме 20-25 мл/мин*мм рт.ст. При нагрузке 70 мл/мин*мм рт.ст.

На практике определяют ДЛсо: 1 вдох воздуха с 0,3% СО, задержка дыхания на 10 сек, выдох и определение содержание СО. ДЛо2=ДЛсо*1,23.

Для СО2 коэффициент проницаемости выше, поэтому диффундирует при малом градиенте давлений.

КИО=Vo2мл/мин/МОД л/мин – количество О2, поступающее из 1 л воздуха. В норме=35-40 мл/л.

Транспорт О2

1. растворенный О2 (0,3 объемных %, т.е. 0,3 мл на 100 мл крови) в крови.

2. окстгемоглобин (15-21 об%)

1 молекула Нb присоединяет 4 молекулы О2. 1г Нb связывает 1,34 мл О2. Нb – 15г% (150г/л)

От вида глобина зависит сродство к О2. НbF – сильнее связывает О2. Сила связывания Нb с О2. зависит от рО2. в данный момент.

Кислородная емкость крови – количество О2, связанного с Нb, находящимся в 100 мл крови, при полном насыщении Нb кислородом.

150 г/л Нb * 1,34 мл О2/1г Нb = 201 мл О2/1л.

Кривая диссоциация Нb О2. S-образная, перегибы: 10 и 60 мм рт.ст. Р50 – напряжение полунасыщения: при 27 мм рт.ст – 50%, характеризует сродство. Для венозной 27, для артериальной 26. Увеличение – снижение сродства.

Снижение сродства сдвиг вправо: при нагрузке, ↑ рСО2, ацидоз↑[Н+] (↓рН) – Эффект Бора, ↑t, ↑2,3 – ДФГ. HbF обладает большим сродством.

Оксигемометрия – фотометрический метод измерения степени насыщения артериальной крови О2, основанный на спектральных свойствах оксигемоглобина и восстановленного гемоглобина. Длина волны 620-680 нм. Изменение оптической плотности крови.

Пульсоксиметрия – +пульс, ЧСС. Пульсоксиметр – специальный датчик, закрепляющийся на пальце или мочке уха.

Транспорт СО2.

1. растворенный СО2 (2,5-3 об%);

2. карбНb (5 об%);

3. NaНСО3, KaНСО3 (50 об%).

Венозная кровь: СО2 (56-58 об%), артериальная (50-52 об%)

В Er есть фермент карбоангидраза: СО2+Н2О↔Н2СО3↔Н+ + НСО3-

рН арт.крови = 7,4; рН вен.крови =7,36, связано с работой рН буферной системой.

Взаимосвязь транспорта СО2 и О2:

1. Эффект Бора – ув. рСо2 снижает сродство к О2

2. Эффект Холдейна – диоксигенация Нb пов. сродство к СО2

3. Оксигенация гемоглобина в легких способствует разрушению бикарбонатов и удалению СО2.

В легких:

1. Нb+О2→НbО2 (более сильная кислота, отдаёт Н+)

2. НbО2 + КНСО3→ КНbО2 + Н2СО3

3. Н2СО3(карбоангидраза)→СО2+Н2О

В тканях: КНbО2 +СО2+Н2О↔Нb+О2↑+КНСО3 (О2 уходит).

Диффузия газов в тканях:

«Тканевой конус» - диаметр соответствует диаметру капилляров. Движущая сила газообмена в тканевом конусе – градиент напряжения О2. Продольный: рО2 Арт.отдел 100 мм рт.ст. – Вен.отдел 35 мм рт.ст. Поперечный: «мертвый угол» 0-1мм рт.ст. – ближе к ткани 100 мм рт.ст.

	Артер. кровь	Интерстиций	Клетка
рО2.	100 →	20-40 →	0-20 →
рСО2.	35-45 ←	45-60 ←	60-80 ←

Коэффициент утилизации О2 – отношение VО2, поглощаемого из артер. крови за ед.времени к VО2, доставленному в ткани за то же время, выраженное в % (КУК). В покое КУК = 25-35%. Мышца сердца потребляет 70%. При нагрузке 50-60%, в сердце – 90%