DÝCHÁNÍ DÝCHÁNÍ ̶ 28. Ventilace, difuze, perfuze (přehledy nejčastějších nemocí) ̶ 29. Mechanika dýchání (funkce svalů, mechanismus pohybu žeber) ̶ 30. Statické a dynamické plicní objemy (jejich přehled, fyziologické hodnoty; metody vyšetření) ̶ 31. Transport a výměna dýchacích plynů (složení alveolárního a atmosférického vzduchu, gradienty pO2 a pCO2) ̶ 32. Nervová a chemická regulace dýchání ̶ 33. Hypoxie – druhy a projevy (např. výšková hypoxie a možnosti adaptace) DÝCHÁNÍ Soubor procesů sloužící k výměně dýchacích a krevních plynů: ̶ mezi vnějším prostředním a plícemi - vnější dýchání ̶ mezi krví a tkání - vnitřní dýchání Vnější dýchání zahrnuje ventilaci, distribuci a difuzi plynů aby bylo účinné, musí na to navazovat perfúze (prokrvení) plic DÝCHACÍ SOUSTAVA, JEJÍ FUNKCE Funkce dýchacích cest: ̶ zbavování mechanických nečistot – zachycení ve vrstvičce hlenu (řasinky ho pak sunou do faryngu) ̶ bariéra proti vniknutí infekce – lymfatická tkáň ̶ úprava teploty vdechovaného vzduchu – na tělesnou teplotu, zvlhčení ̶ aktivita hl. svaloviny – ovlivňuje plicní ventilaci ̶ hlasové vazy → základní tón ALVEOLÁRNÍ SYSTÉM Průměr alveolů: 0,1 – 0,3 mm Počet alveolů: 300 – 400 milionů Plocha alveolů: 50 – 100 m2 Tloušťka alveolu: desetina m → Účinná výměna plynů Složení alveolu • Pneumocyt I. typu - tvoří membránu alveolu • Pneumocyt II. typu - tvorba surfaktantu • Kapiláry – často menší než velikost krvinky • Makrofágy LAPLACEŮV ZÁKON r T P 2 = P: tlak v alveolu, T: tenze alveolární stěny, r: poloměr alveolu Laplaceův zákon (při konstantní tenzi): čím větší je poloměr alveolu, tím menší je tlak v alveolu → docházelo by k přesunu vzduchu z menšího alveolu do většího → kolaps menších alveolů T T DÝCHACÍ SVALY a) hlavní: • diaphragma (80 % dechové práce) • musculi intercostales externi b) pomocné: • musculi scaleni • m.serratus anterior, posterior superior • m.latissimus dorsi • m.pectoralis major, minor • m.subclavius • m.sternocleidomastoideus a) hlavní: • musculi intercostales interni b) pomocné: • svaly stěny břišní • m.serratus posterior inferior • m.quadratus lumborum VýdechovésvalyVdechovésvaly DÝCHACÍ SVALY nádech výdech Nádech je aktivní Klidový výdech pasivní - elastické vlastnosti plic a hrudního koše Usilovný výdech je aktivní TLAKY V PLICÍCH pohrudnice poplicnice Pleurální štěrbina – mezi poplicnicí a pohrudnicí Pleurální tekutina Pleurální tlak (vždy záporný) Alveolární (pulmonální) tlak SLOŽENÍ VZDUCHU BAROMETRICKÝ TLAK VZDUCHU NA ÚROVNI MOŘE 1 atmosféra = 760 mm Hg 1 kPa = 7,5 mm Hg (torr) O2 20,95 % FO2  0,21 N2 78,09 % FN2  0,78 CO2 0,03 % FCO2 0,0004 Ostatní složky = PO2 = 760 x 0,21 = ~160 mm Hg PN2 = 760 x 0,78 = ~593 mm Hg PCO2 = 760 x 0,0004 = ~ 0,3 mm Hg PARCIÁLNÍ TLAKY PLYNŮ SUCHÉHO VZDUCHU NA ÚROVNI MOŘE SLOŽENÍ SUCHÉHO ATMOSFERICKÉHO VZDUCHU DIFUZE PLYNŮ TRANSPORT O2 O2 je přenášen krví: • Fyzikálně rozpuštěný (1%) • V chemické vazbě s Hb (99%) HEMOGLOBIN hemoglobin hem • Hemoglobin: • 2 α, 2  podjednotky, • Každá podjednotka má 1 hem, který váže 1 O2 → hemoglobin váže 4 molekuly O2 • Fetální hemoglobin (2α, 2, vysoká afinita k O2) • Methemoglobin (Fe3+) • Karboxyhemoglobin (otrava CO) • Karbaminohemoglobin (navázaný CO2) • Oxyhemoglobin (navázaný O2) • Deoxyhemoglobin (bez navázaného plynu) DISOCIAČNÍ KŘIVKA Vazebnou křivku Hb ovlivňují změny: • pH krve • Obsahu CO2 v krvi • Teploty • Koncentrace 2,3 - BPG HYPOXIE • Hypoxická hypoxie – méně pO2 v arteriální krvi(menší % kyslíku ve vzduchu, vyšší nadmořská výška, porucha dýchacích svalů, dechového centra, opiáty, porucha ventilaceperfuze, snížená difuze přes alveolární membránu) • Anemická hypoxie – porucha přenosu kyslíku krví (méně krvinek, méně hemoglobinu, nefunkční hemoglobin, otrava CO) • Ischemická (cirkulační, stagnační) hypoxie – snížený průtok krve tkání (obstrukce arterie, selhávání srdce) • Histotoxická hypoxie - porušené využití O2 buňkami (toxiny, kianid) nedostatek kyslíku ve tkáních (neplést s ischemií) (ischemie – nedostatečné prokrvení tkáně – zahrnuje hypoxii, hyperkapnii, nahromadění metabolitů, nedostatek živin,….) TRANSPORT CO2 CO2 je přenášen krví: • Fyzikálně rozpuštěný (5%) • Ve formě bikarbonátových aniontů (85%) • V chemické vazbě s Hb a plazmatickými proteiny (10%) CO2 + H2O H2CO3 KAH H+ + Hb HCO3 - Cl- CO2 H+ + HCO3 CO2 + H2OHb H2CO3 KAH Cl- CO2 CHEMICKÁ REGULACE REGULACE DÝCHÁNÍ REGULACE DÝCHÁNÍ OCHRANNÉ A OBRANÉ DÝCHACÍ REFLEXY • Kratschmerův apnoický reflex – různé škodliviny a chemické látky podrážděním sliznice nosu vyvolají zpomalení až zástavu dýchání, laryngo a bronchokonstrikci – ochrana před průnikem škodliviny do plic • Diving reflex – studený podnět na tváři a sliznici nosu vede k zástavě dýchání • Laryngální chemoreflex – podrážení laryngeálních chemoreceptorů vyvolá apnoi, laryngo- a bronchokonstrikci, hypertenzi a bradykardii (zástava dechu a šetření kyslíku pro mozek a srdce během apnoe) – ochrana dolních dýchacích cest před vstupem škodlivých látek • Kýchání – aktivované mechano a chemoreceptory v nose – silný nádech, zvýšení tlaku v plicích při zavřené hlasivkové štěrbině (kompresivní fáze), otevření štěrbiny a vypuzení cizího tělesa nebo hlenu ven (explozivní fáze) • Kašel - podobně jako kýchání, ale podrážděny jsou receptory laryngu, trachey a bronchů a cílem je posunout cizí těleso nebo hlen jen na laryngus • Expirační reflex – prudká respirace při podráždění hlasivek – ochrana před vstupem tělesa do dolních dýchacích cest ̶ Kromě výše popsaných reflexů jsou plíce chráněny před poškozením: ✓ přítomností chlupů (vibrissae) v dutině nosní (zachytává prachové částice) ✓ přítomností řasinkového epitelu krytého hlenem (řasinky posouvají hlen stále jedním směrem – do hltanu, nověji se hovoří o tzv. mukociliárním eskalátoru). ✓ plicními alveolární makrofágy (fagocytují cizorodé, např. prachové částice) ✓ přítomností protilátek v bronchiálním sekretu (IgA) SPIROMETRIE ̶ Principem je stanovení rychlosti proudění vzduchu z měřených rozdílů tlaků mezi vnitřní a vnější stranou membrány spirometru, objemy jsou dopočítávány (spirometry systému PowerLab). ̶ Principem je měření rychlosti proudění vzduchu definovaným průřezem z otáček turbínky a objemy jsou dopočítávány (Cosmed). ̶ Kroghův respirometr SPIROMETRIE V [l] Vt (0,5 l) • klidový dechový objem [Vt] – objem vzduchu vdechnutý do plic z polohy klidového výdechu • rezervní inspirační objem [IRV] – maximální objem vzduchu, který může být usilovně nadechnut navíc po normálním nádechu • rezervní expirační objem [ERV] – maximální objem vzduchu, který může být usilovně vydechnut navíc po normálním výdechu • reziduální objem [RV] – objem vzduchu, který zůstává v plicích po maximálně usilovném výdechu IRV (2,5 l) ERV (1,5 l) RV (1,5 l) SPIROMETRIE V [l] • rezervní inspirační kapacita [RIC]= IRV+Vt • rezervní exspirační kapacita [IRV]= ERV+Vt • vitální kapacita plic [VC] = IVR+Vt+ERV • funkční reziduální kapacita [FRC] = ERV+RV • celková plicní kapacita [TLC] = IRV+Vt+ERV+RV REZIDUÁLNÍ OBJEM c= 𝑛 𝑉V1 c1 V2=RV+V1 c2 V1× 𝑐1 = (𝑅𝑉 + 𝑉1) ×c2 𝑅𝑉 = 𝑉1 × 𝑐1 𝑐2 − 𝑉1 Heliová diluční technika SPIROMETRIE V [l] Čas [s] FVCRV 1 s FEV1 • FVC – usilovná vitální kapacita; maximální objem vzduchu, který lze po maximálním nádechu prudce vydechnout • FEV1 – usilovně vydechnutý objem za první sekundu; objem vzduchu vydechnutý s největším úsilím za 1. sekundu po maximální nádechu • FEV1/FVC (%) – Tiffeneaův index – kolem 80 % Dynamické plicní objemy • Ventilace plic, dechový minutový objem (VE) • Maximální minutová ventilace (MVV) SPIROMETRIE 1 s V [l] Čas [s] Obstrukční poruchy plic (FVC=N; FEV1=↓) • tracheální stenóza • astma bronchitis • CHOPN • nádor v dýchacích cestách 1 s V [l] Čas [s] FEV1 FEV1 Restrikční poruchy plic (FVC=↓; FEV1=N/ ↓) pulmonální příčiny • plicní fibróza • resekce plic • plicní edém • pneumonie extrapulmonální příčiny • ascites • kyfoskolióza • popáleniny • vysoký stav bránice FVC > FVC SPIROMETRIE • PEF – vrcholový výdechový průtok; nejvyšší rychlost na vrcholu usilovného výdechu (odpovídá vzduchu v horních DC) • MEF – maximální výdechové průtoky (rychlosti) na různých úrovních FVC, kterou je ještě třeba vydechnout (nejčastěji na 75 %, 50 % a 25 % FVC) PEF MEF25% MEF50% MEF75% TLC IRV Vt ERV RV IRC VC FRC RV MRTVÝ PROSTOR MRTVÝ PROSTOR DĚKUJI ZA POZORNOST