DÝCHÁNÍ VENTILACE PLIC 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 ✓ hlasivkové vazy → základní tón VENTILACE PLIC DÝCHACÍ SVALY a) hlavní: • musculi intercostales externi • diaphragma 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 TLAKY V PLICÍCH pohrudnice poplicnice Pleurální štěrbina – mezi poplicnicí a pohrudnicí Pleurální tekutina Pleurální tlak (vždy záporný) Alveolární (pulmonální) tlak DECHOVÁ PRÁCE • Odpor respiračního systému • Elastický odpor: - napětí elastických vláken - povrchové napětí v alveolech • Neelastický odpor: - viskózní odpor hrudníku - odpor dýchacích cest Dechová práce: • Elastická • Viskozní • Práce odporu DC ELASTICKÉ VLASTNOSTI PLIC Plicní poddajnost (compliance): 𝐶 = ∆𝑉 ∆𝑃 Elasticita plic je dána: • Vlastní tkáňovou elasticitou (vlákna elastinu a kolagenu) • Silami povrchového napětí (síly povrchového napětí v alveolech: rozhraní tekutina-vzduch, surfaktant) 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 uvnitř alveolu → docházelo by k přesunu vzduchu z menšího alveolu do většího → kolaps menších alveolů při každém výdechu PLICNÍ SURFAKTANT T T r T P 2 = • tvořen pneumocyty II. typu • snižuje povrchové napětí v závislosti na velikosti alveolu - čím menší je alveol, tím nižší je povrchové napětí • zvyšuje poddajnost plic, snižuje dechovou práci • fosfolipid (dipalmitoyl fosfatidyl cholin) – hydrofilní a lipofilní část DECHOVÁ PRÁCE V (l) Pt (kPa) TLC RV Vt Pt: Patm and Ppl Pt: Palv and Ppl Pt: Patm and Palv DECHOVÁ PRÁCE V (l) Pt (kPa) TLC RV Vt Pt (kPa) V (l) Dechová práce: 1 – elastická 2 – viskozní 3 – práce odporu DC SLOŽENÍ VZDUCHU BAROMETRICKÝ TLAK VZDUCHU NA ÚROVNI MOŘE 1 atmosféra = 760 mmHg 1 kPa = 7,5 mmHg (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 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 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 REGULACE DÝCHÁNÍ REGULACE DÝCHÁNÍ Plynulé zvyšování a snižování ventilace s apnoickými pauzami. Poškození dechového centra v prodloužené míše Maximální, krátké usilovné vdechy a výdechy s dlouhými apnoickými pauzami. Agonie. Seskupeně nepravidelně hluboké dechy a delší přestávky nepravidelně se střídající. Léze kaudálního pontu. Střídavě hluboké a povrchní vdechy a nepravidelné přestávky. Léze v dorzomediální prodloužené míše. CHEMICKÁ REGULACE REGULACE DÝCHÁNÍ REFLEXY • Inflační a deflační reflex (Herring-Breuerovy reflexy) • Kratschmerův apnoický reflex: jsou-li naše čichové receptory podrážděny vlivem vysoce dráždivé látky, je vyvoláno reflexní apnoe (reflexní zastavení dechu) • Kýchání: reflex má za úkol udržovat průchodnou dutinu nosní • Kašel: reflex má za úkol udržet průchodnost dýchacích cest • Škytavka • Zívání Kromě výše popsaných reflexů jsou plíce chráněny před poškozením: ✓ přítomností chlupů (vibrissae) v dutině nosní (zachytávají 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) YAWNS ARE CONTAGIOUS!!!! VYŠETŘOVACÍ METODY SPIROMETRIE Statické plicní objemy • Dechový objem (Vt) - (0,5 l) • Inspirační rezervní objem (IRV) – (2,5 l) • Expirační rezervní objem (ERV) – (1,5 l) • Reziduální objem (RV) – (1,5 l) Plicní kapacity • Kapacita je součet dvou a více objemů. • Vitální kapacita (VC) = VT + IRV + ERV • Celková plicní kapacita (TLC) = VC + RV • Funkční reziduální kapacita (FRC) = ERV + RV • Inspirační kapacita (IC) = IRV + VT • Expirační kapacita (EC) = ERV + VT Dynamické plicní objemy • Minutová ventilace plic, dechový minutový objem (VE) • Maximální minutová ventilace (MVV) Principem je stanovení rychlosti proudění vzduchu z měřených rozdílů tlaků mezi vnitřní a vnější stranou membrány spirometru, objemy jsou dopočítávány (spirometry systému PowerLab). ROZEPSANÝ VÝDECH VC • 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 % Principem je stanovení rychlosti proudění vzduchu z měřených rozdílů tlaků mezi vnitřní a vnější stranou membrány spirometru, objemy jsou dopočítávány (spirometry systému PowerLab). V [l] Čas [s] FVCRV 1 s FEV1 0 1 2 3 4 5 1 s V [l] Čas [s] Obstrukční poruchy plic (FVC=N; FEV1=↓) • tracheální stenóza • astma bronchialis • CHOPN • nádor v dýchacích cestách 0 1 2 3 4 5 1 s V [l] Čas [s] Restrikční poruchy plic (FVC=↓; FEV1=N) pulmonální příčiny • plicní fibróza • resekce plic • plicní edém • pneumonie extrapulmonální příčiny • ascites • kyfoskolióza • popáleniny • vysoký stav bránice ROZEPSANÝ VÝDECH VC • 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 Principem je měření rychlosti proudění vzduchu definovaným průřezem z otáček turbínky a objemy jsou dopočítávány (Cosmed). REZIDUÁLNÍ OBJEM c= 𝑛 𝑉V1 c1 V2=RV+V1 c2 V1× 𝑐1 = (𝑅𝑉 + 𝑉1) ×c2 𝑅𝑉 = 𝑉1 × 𝑐1 𝑐2 − 𝑉1 Heliová diluční technika MRTVÝ PROSTOR PNEUMOGRAFIE Princip Pneumografie je metoda registrace dýchacích pohybů. Používáme: • snímač (respirační pás) pracující na piezoelektrickém principu (piezoelektrický jev je schopnost krystalu generovat elektrické napětí při jeho deformování) • respirační pás, na který se přenáší pohyby hrudníku. Polovodičový snímač tlaku registruje změny tlaku v hadici a převádí tlak na elektrický signál. Záznam: • klidové dýchání • dýchání po mírné zátěži • dýchání po intenzivní zátěži Hodnocení záznamu –Ti (čas nádechu), Te (čas výdechu), BI (trvání celého dechového cyklu – breathing interval) a Am (amplituda) Am Ti Te BI PNEUMOTACHOGRAFIEPrincip Pneumotachograf je přístroj tvořený paralelně uspořádanými trubičkami o stejném průměru. Jedna z trubiček má blízko obou svých konců (ústního a vnějšího) odbočky s hadičkami. Ty jsou napojeny na snímač tlaku, který umožňuje měřit rozdíly tlaku vzduchu na začátku a na konci pneumotachografu úměrné rychlosti vdechovaného nebo vydechovaného vzduchu. p atm alv p p d P P P P V R R − − = = =p p atmP P P − =alv alv atmP P P − 1alv d p p P R R P   =  −    DĚKUJI ZA POZORNOST