MUNI MED Poruchy respirace Proces dýchání a parciální tlaky plynů Dýchání- komplexní proces výměny 02 a C02 mezi tkáněmi a okolním prostředím Plyny spontánně BetweenMates. Parciální tlaky Atmosfér, vzduch (suchý) o2 co2 (%) (%) 20,93 0,03 Exspir. vzduch Alveolárni vzduch Arteriální krev Venózní krev- 15,1 4,3 13,2 5,1 19,8 50 14-15 55 PH20 (kPa) 0,8 6,3 6,2 6,3 6,3 PN2 (kPa) 79,04 75,3 76,4 76,4 76,4 Pa02 PC02 (kPa) (kPa) 21,06 0,04 15,3 5,73 13,4 5,33 5,2 12,7 0,8 5,2 6,13 měna plynů alveolárni ventilace perfuze plic a arterializace krve • hypoxická vazokonstrikce Parciální tlaky v alveolech x krvi • alveolo-kapilární rozdíl přenos kyslíku krví do tkání • určen disociační křivkou Hb Na rozdíl od kyslíku, C02 je v krvi přítomen v různých formách (krev je „nesaturovateíná") • HCO3- • Volně rozpuštěný C02 • karbaminohemoglobin • C02 v cytoplazmě erytrocytu Funkce plic • Ventilace • Difúze • Perfúze Respirační systém Terminal bronchiole Outline of acinus < Eheuitr Silting Lul Incomplete lobular septum > Respiratory bronchioles Alveolai sacs Alveolar ducts Alveoli • pásmo konvekce = anatomický mrtvý prostor • neprobíhá výměna plynů, pouze proudění vzduchu • 1-trachea • 2-bronchus • 3 - lobární bronchus • segmentální bronchus • prvních 7 dělení mají bronchy stěnu vybavenou hladkou svalovinou a chrupavkou, dále řasinkové, pohárkové a endokrinní buňky • dalších 16-18 dělení - žádná chrupavka, tenká svalová vrstva, řasinkové buňky, produkce surfaktantu • pásmo respirace • výměna plynů • respirační bronchiolus - poslední dělení • alveolárni duktus • alveolus Ventilace • Ventilace může být chápána dvěma způsoby: • Mechanický proces nádechu a výdechu • Řízení ventilace v souladu s metabolickými potřebami Respirační aparát zajišťuje neustálou výměnu 02 a C02 mezi okolním vzduchem a krví na požadovaných hodnotách parciálních tlaků obou plynů v krvi mechanika dýchání • ventilace je kombinace aktivního nádechu (kontrakce bránice + podtlak v pohrudniční dutině) a pasivního výdechu (relaxace bránice + elastická smrštivost plic) rozpínacítlak překonává odpory dých. cest • statické = ovlivněny poddajností plic a hrudní stěny • dynamické = pouze při proudní vzduchu, ovlivněny průsvitem dých cest. pro výměnu plynů musejí mít plíce dostatečný povrch • může být poškozen prachy, plyny a infekčními agens • ochrana plic proti těmto vlivům je prioritní a dosahuje se jí kombinací strukturálních a imunologických obranných mechanizmů stěny alveolokapilární membrány (plicní parenchym) musejí klást minimální odpor difúzi plynů Statické a dynamické odpory plic rozpínací tlak při dýchání překonává 2 druhy odporů • (1) statické • konstantní, tj. nezávislé na čase • týká se respiračního pásma • určeny 2 faktory • elastická smrštivost ("recoil") plic (elasticita resp. poddajnost) • kolagen a zejm. elastin • povrchové napětí výstelky alveolu • kapalina + surfaktant • (2) dynamické • mění se s časem, tedy jen pokud vzduch proudí • na vrcholu inspiria a expiria je nulový • týká se pásma konvekce • tlakový rozdíl (P) mezi tlakem v ústní dutině a alveolu • P = V x R (R~l/r4) dýchací práce • určena objemem vzduchu a tlakem, který se musí vyvinout • normálně na ni připadá cca 2-5% spotřeby kyslíku • při hyperventilaci až 30%!! Odpor dýchacích cest • Od trachey do periferie se dýchací cesty zužují (i když se zvětšuje jejich počet). Celkový průřez dýchacích cest se zvětšuje se zvětšujícím se průřezem. Průtok vzduchu je největší v tracheji a progresivně se zpomaluje směrem do periferie, v souladu s tím, že rychlost průtoku závisí na poměru mezi průtokem a průřezem dýchacích cest. V terminálních dýchacích cestách se plyn pohybuje pouze difúzí. • Odpor kladený průtoku je velmi nízký (0,1-0,2 kPa/L v případě normálního tracheobronchiálního větvení), a postupně roste od malých k velkým dýchacím cestám. Dýchací cesty se rozšiřují se zvětšujícím se objemem plic, a při maximálním nádechu (total lung capacity, TLC) jsou o 30-40% širší než při maximálním výdechu (residual volume, RV). U chronické obštrukční plieni nemoci (CHOPN) jsou malé dýchací cesty zúžené a to může být částečně kompenzována dýcháním při vyšším plicním objemu. Dynamická komprese dýchacích cest • předčasné uzavírání dýchacích cest • intrapleurální tlak není stejný kolem celé plíce (při bazích méně negativní) • při hlubokém výdechu (až k RV) se může dostat i do pozitivních hodnot, uzavírá malé dých. cesty (respirační bronchioly) a zachycuje vzduch v alveolech • "air trapping" • fyziologicky minimálně u mladých, objem roste s věkem • patologicky u obstrukčních nemocí, při zapojení pomocných výdechových svalů překonávajících výdechovou obstrukci Asthma Normal Airway Airway In Person with Asthma U>| Retting Inrrjplcijrjä pr»?sur» lrtrqth?xrqc»C airways M(HAh I b-l Foretd exfrirtionn (normal) N&imal +2.5 * +2 + 0.5 Normal dynamic [eompfesiiixO lc] Forced expiration Iwrflow Hmftnlwrv. arthmaartd COPDJ - ^ -r ra ^ N& ^ ^ aftd iHCre »Stil 2.2 ■ +2.0 + &-2 resistant* ta airllow 3 Elsevier Seiende Ltd Spirometrie ("měření dechu") • nejzákladnější funkční test plicní funkce • měří statické a dynamické parametry plic Expiration • možnosti vyjádření • limitace Spirometrie • měří jen objemy vyměňující se při dýchání (ne reziduálni objemy) • měří za nefyziologických podmínek • vyžaduje spolupráci pacienta (problematické u osob s poruchami vědomí, dětí, osob s vadou sluchu, simulujících) Statická Spirometrie • Parametry jsou nezávislé na čase Luikj volume in milliliters j40mmHg [5.3kPa]) • čistá hypoventilace • ventilačně-perfuzní nerovnováha • zvýšení dechové práce • C02 ve vdechovaném vzduchu • Hypokapnie • hyperventilace Respirační insuficience Parciální • Izolovaná hypoxie (může být nižší saturace hemoglobinu než u globální) • Při poruše části plíce může být hyperkapnie kompenzována zdravými alveoly (vyplývá z disociační křivky C02) • Naproti tomu saturace 02 v krvi vytékající ze ze zdravých alveolů je již téměř na 100% (97-99%), dojde-li v některé části plic k hypoxii, jiné části ji nemohou kompenzovat Globální • Hypoxie s hyperkapnií • Při poruše celých plic je snížená výměna 02 i C02 Chronická obštrukční plieni nemoc • Pink puffers • převaha emfyzému • kolaps bronchiolů a alveolárních sept • dominuje především mrtvý prostor • dlouho bez respirační insuficience, ale nutné velké dechové úsilí k překonání mrtvého prostoru • deficience al-antitrypsinu (vrozená či získaná - kouření) • Blue bloaters • převaha chronické bronchitídy • obstrukce bronchiolů • dominuje zkrat • parciální, později globální resp. insuficience • dlouho není hyperkapnie - není dechové úsilí • těžká hypoxie-vysoký deoxyH b • většinou kuřáci Narrowing of small Centri-adnar airways in chronic emphysema bronchitis Pan-acinar emphysema pink puffers vs. blue bloaters Emphysema The fundamental problem is the loss of the lung's elastic recoil, causinc the respiratory bronchioles to collapse upon expiration. Usual cause: Tobacco smoking Hrnrn, emphysema" pu:f puff puff pulf pjff puff puff puff puff puff puff Strong hypercariiic drive "Pink puffer1 Struggles. Same disease ...gurge.. ...gurgle. ...hack.. Lost hypprrarhir drive "Blue Bloats'" Dossnt struggle Hmrn, "chronic bronchitis" \