Fyziologický ústav, Lékařská fakulta Masarykovy univerzity1 Pneumografie Praktické cvičení z fyziologie (podzimní semestr: 7. – 9. týden) Studijní materiály byly vytvořeny za podpory projektu MUNI/FR/1474/2018 Fyziologický ústav, Lékařská fakulta Masarykovy univerzity2 Regulace dýchání Vyšší centra CNS (kortex) DC (m. oblongata) Centrální chemoreceptoryPeriferní chemoreceptory Respiračnísvaly Mechanoreceptory Krev Krev Fyziologický ústav, Lékařská fakulta Masarykovy univerzity3 Pneumografie = metoda registrace dýchacích pohybů ̶ Dýchací svaly ̶ Hlavní inspirační svaly: bránice a zevní mezižeberní svaly ̶ Pomocné dýchací svaly: musculus sternocleidomastoideus a skupina skalenových svalů ̶ Exspirační (výdechové) svaly: vnitřní mezižeberní svaly a svaly přední břišní stěny ̶ Nádech – aktivní děj ̶ Výdech – v klidu je pasivní (elasticita plic táhne hrudní stěnu zpět do výdechové polohy )usilovný výdech je aktivní (použití výdechových svalů) nádech výdech Fyziologický ústav, Lékařská fakulta Masarykovy univerzity4 Chemické řízení ventilace ̶ Ventilace = dechový objem * frekvence dýchání ̶ Objem vzduchu prodýchaný za čas (l/min) ̶ Frekvence dýchání v pneumografii – dána délkou dechového cyklu (BI), délkou inspiria (Ti) a expiria (Te) ̶ Hloubka dýchání v pneumografii – amplituda dechu (Amp) ̶ Chemická regulace ventilace: hloubky a frekvence dýchání na základě informací z chemoreceptorů ̶ Chemoreceptory ̶ Centrální - buňky v prodloužené míše blízko respiračního centra ̶ Periferní – karotické a aortální Amp Ti Te BI Fyziologický ústav, Lékařská fakulta Masarykovy univerzity5 Centrální chemoreceptory ̶ V prodloužené míše poblíž dechového centra ̶ CO2 proniká hematoencefalickou bariérou do cerebrospinální a mezibuněčné tekutiny mozku CO2+H2O →CHO3 - + H+ ̶ ↑Koncentrace H+ v mozkomíšním moku stimuluje chemoreceptory → zvýšení ventilace Fyziologický ústav, Lékařská fakulta Masarykovy univerzity6 Periferní chemoreceptory ̶ Obsahují ostrůvky dvou typů buněk ̶ Typ I: Naléhají na nervová vlákna ̶ Typ II: charakter glie (každá obklopuje 4-6 buněk I. Typu) ̶ Registrace pO2 rozpuštěného v krevní plazmě za čas ̶ Stimulace poklesem pO2 a nebo poklesem průtoku krve ̶ Periferní receptory registrují také pCO2, pH Fyziologický ústav, Lékařská fakulta Masarykovy univerzity7 Mrtvý prostor ̶ Objem vzduchu v konduktivní oblasti dýchacích cest, kde neprobíhá výměna plynů s krví ̶ Anatomický MP: objem respiračního systému mimo alveoly (150-200 ml) ̶ Funkční (fyziologický) MP: Objemem vzduchu, který se neúčastní výměny plynů s krví – zahrnuje neprokrvené alveoly ̶ U zdravých jedinců jsou oba mrtvé prostory stejné Fyziologický ústav, Lékařská fakulta Masarykovy univerzity8 Složení atmosférického vzduchu ̶ Parciální tlak – tlak, který zabírá plyn v celkovém tlaku směsi plynů (vzduchu) = objemový podíl plynu ve vzduchu * tlak vzduchu ̶ Barometrický tlak vzduchu na úrovni moře: 1 atmosféra = 760 mm Hg na ve 3048 mnm = 523 mmHg plyn % ve vzduchu Podíl v suchém vzduch Výpočet (úroveň moře) Parciální tlak plynu na úrovni moře Výpočet (3 048 mnm) Parciální tlak plynu ve 3048 mnm) O2 20,98 0,21 760 x 0,21 160 523 x 0,21 110 N2 78,06 0,78 760 x 0,78 593 523 x 0,78 408 CO2 0,04 0,0004 760 x 0,0004 0,3 523 x 0,0004 0,21 1 kPa = 7,5 mm Hg (torr) 9 Parciální tlaky plynů (mm Hg) ̶ v různých částech respirační a oběhové soustavy ̶ V alveolárním vzduchu se ještě musí počítat s parciálním tlakem vodních par ̶ Suchý atmosferický vzduch:159 ̶ Zvlhčený zahřátý atmosferický vzduch:149 ̶ Ideální alveolární plyn:105 ̶ Arteriální krev:77 ̶ Cytoplazma – mitochondrie:3-10 ̶ Smíšená žilní krev:40 ̶ Žilní krev:20 plyn % ve vzduchu Podíl v suchém vzduch Parciální tlak plynu na úrovni moře Parciální tlak plynu v alveolech na úrovni moře Parciální tlak plynu ve 3048 mnm) Parciální tlak plynu v alveolech ve 3048 mnm O2 20,98 0,21 160 100 110 67 CO2 0,04 0,0004 0,3 40 0,21 36 10 Tlaky v plicích nádech výdech pohrudnice http://worldartsme.com/images/happy-lungs-clipart-1.jpg poplicnice Pleurální štěrbina – mezi poplicnicí a pohrudnicí Pleurální tekutina Alveolární (pulmonální) tlak Pleurální (štěrbinový) tlak (vždy záporný) Objem vdechovaného vzduchu atmosférický tlak (zde 0) Fyziologický ústav, Lékařská fakulta Masarykovy univerzity11 Plicní poddajnost (compliance, C) ̶ 𝐶 = ∆𝑉 ∆𝑃 (na grafu sklon křivky) ̶ C je nejvyšší při klidovém dýchání ̶ C je dána ̶ Vlastní tkáňovou elasticitou (vlákna elastinu a kolagenu) ̶ Silami povrchového napětí (síly povrchového napětí v alveolech: rozhraní tekutinavzduch, surfaktantem) 3 2 1 0 -80 -1 -40 0 40 80 120 160 křivka usilovného inspiria křivka relaxačnho tlaku respiračního systému křivka usilovného expiriaklidová výdechová poloha (relaxační objem) Vitálníkapacita Objemovázměnaodhodnoty relaxačníhoobjemu(l) Intrapulmonální tlak (mmHg) (0=atmosférický tlak) Fyziologický ústav, Lékařská fakulta Masarykovy univerzity12 Pneumotorax ̶ nahromadění vzduchu či jiného plynu v pleurální dutině s částečným nebo úplným kolapsem plíce ̶ Může být traumatický (poranění hrudníku, zlomenina žeber), spontánní (není znám původ), důsledek onemocnění (CHOPN, cysticá fibróza), způsobený chirurgickým zákrokem ̶ Projevy: dušnost, bolest, vyšší odpor plic, snížení srdečního plnění, pokles krevního tlaku, tachykardie, snížená saturace krve kyslíkem Tenzní pneumotorax: vzniká tzv. ventilovým mechanismem, kdy při nádechu proniká do pleurální dutiny vzduch a při výdechu se defekt uzavírá, čímž se vzduch hromadí v dutině. Nejnebezpečnější, protože vzduch hromadící se v dutině hrudní postupně utlačuje všechny orgány mediastina na nepostiženou stranu, čímž se utlačuje i druhá plíce, zhoršuje funkce srdce a hrozí poškození velkých cév.