Funkce dýchacího systému

·        příjem O2

·        výdej CO2 (ABR)

·        endokrinní (angiotenzin II)

·        smyslová (čich)

·        obranná (makrofágy, IgA)

·        termoregulační

·        fonace

·    metabolická (inhalace, detoxikace)

Dýchání

v klidových podmínkách 12-15krát za minutu

objem vzduchu 450 - 500 ml

5 - 8 litrů vzduchu za minutu

přes alveolokapilární membránu každou minutu přestoupí 250 ml O2 a 200 ml CO2

(cca 360 litrů O2 a cca 280 litrů CO2 denně)

300 miliónů alveolů, 70 – 100 m2

0

1

2

3

4

5

6

Objem[L]

TV=500 mlERV = 1100 mlIRV = 3000 mlRV = 1200 ml

(f)VC=5000 mlTLC = 5800 mlFRC = 2300 mlIC = 3500 ml

Dechové objemy a kapacity

Spirometrie

Eupnoe: normální f a Vt

Tachypnoe: zvýšená resp. frekvence

Bradypnoe: snížená resp. frekvence

Apnoe: zástava dechových pohybů

Hyperventilace: zvýšená f a Vt, vyvolá hypokapnii

Hypoventilace: snížená f a Vt, vyvolá hyperkapnii a hypoxii

Hyperkapnie: zvýšení pCO2 a koncentrace CO2 ve vydechovaném vzduchu

Respirační stavy

Dyspnoe: pocit nedostatku vzduchu

Hypoxie: snížení pO2 v tkáních Příčiny:

1. Hypoxie2. Hypoventilace3. Snížení perfuze plic (srdeční selhávání nebo tkání

(obstrukce, anemie, srdce)4. Intoxikace (nitráty, benzeny, kyanovodík)

Asfyxie: dušení

Respirační stavy

trachea

bronchusbronchiolus

alveoly

kapiláry

plicníarteriola

odkysličená krev

okysličenákrev

plicnívenulabronchiol

alveoli

odkysličená krev

O2

40 mmHg

O2

104 mmHg

O2

104 mmHg

aorta: O2

95 mmHg

CO2

45 mmHg

CO2

40 mmHg

CO2

40 mmHg

Výměna plynů krev : plíce

O2

104 mmHg

O2

40 mmHg

CO2

45 mmHg

CO2

46 mmHg

CO2

40 mmHg

O2

CO2

CO2

45 mmHg

odkysličená krev

Výměna plynů tkáň : krev

Složení vzduchu

Atmosféra

Alveoly

N2

O2

C02

H2O

Celkem 760 mmHg

760 mmHg

47

3.7 (cca 1%)

0.3 (0.04%)

40

159 (21%)

104

597 (78%)

569

arterie

47

40

98

569

Procesy spojené s dýcháním

   ventilace – výměna vzduchu mezi zevním prostředím a alveolárním vzduchem

  distribuce – vedení vzduchu systémem dýchacích cest až k plicím

 difúze - výměna plynů mezi krví a vzduchem přes alveolokapilární membránu

  perfúze – plicní cirkulace, specificky uzpůsobený systém průtoku krevními cévami pro přenos plynů

Inspirační: bránice externí interkostální m. sternocleidomastoideus m. serratus anterior mm. scaleni Exspirační: interní interkostální přímé abdominální svaly

Dýchací svaly

bránicedolu

bránicenahoru

hrudníknahoru a dopředu

hrudníkdolu a dozadu

plíce sestahují

plíceexpandují

vzduch venvzduch dovnitř

Inspirium Exspirium

Mechanika dýchání

Inspirace Exspirace

Alveolární tlak [mmHg]

Intrapleurální tlak [mmHg]

Objem vzduchu [ml]

250

500

750

2.0

1.0

0.0

-1.0

-2.0

-3.0

-4.0

-5.0

-6.0

[mmHg]

[ml]

Respiračnícyklus

Negativní intrapleurální tlak se při dýchání stává ještě více negativnější

Tlaky (inptrapleurální, intrapulmonární, atmosferický)

Elastické vlastnosti plic

plíce jsou pružný orgán, který má tendenci se smršťovat

Elasticita (E) – elastický odpor plic, který při nádechu překonávají dýchací svaly

Poddajnost (compliance C) popisuje, jaká velikost transpulmonálního tlaku (P) je nutná pro změnu plicního objemu (V). 100ml/cm H2O (dýchací pumpa)

Plnění fyz. roz.

Povrchové napětí

vzduch

Faktory ovlivňující elastické vlastnosti plic

• Stavba plic – množství elastických vláken ubývá s věkem, snižuje se plicní poddajnost, roste reziduální objem

• Povrchové napětí (síla, která má tendenci zmenšit povrch kapaliny) alveolů je snižováno surfaktantem

Snižuje povrchové napětí vnitřku alveolfosfolipid + neutrální lipid (chol) + protein

Tvoří se od 20. týdne gestace, plně funkční 36. týden (riziko rds <29.týden) Má význam pro udržení stability alveol Větší vliv v malých sklípcích

Povrchové napětí vody: 70 dyn/cm alveol bez surf.: 30 dyn/cm

alveol se surf.: 5-10 dyn/cm

Plicní surfaktant

Význam surfaktantu pro povrchové napětí

r1 > r2 p1 < p2

bez surfaktantu by se malé alveoly vyprázdnily do větších

r1 r2

Laplace

P=2ST/r

Nosní dutina

Trachea

FarynxLarynx

Ústní dutina

Bronchi

Srdce

Plíce

Žebra

Anatomický mrtvý prostor

Tracheo-bronchiální strom až po respirační bronchiolycca 150 ml

Fyziologický mrtvý prostorneperfundovaná část plic

Difúzetransport kyslíku a oxidu uhličitého alveolokapilární

membránou. Velikost difúze je:·        přímo úměrná difúzní ploše·        přímo úměrná koncentračnímu gradientu – rozdílu

parciálních tlaků plynů na obou stranách membrány·        přímo úměrná difúzní konstantě – závisí na

vlastnostech plynu (především na jeho rozpustnosti v prostředí – pro CO2 je asi 25x větší než pro O2)

·        nepřímo úměrná tloušťce membrány – vzdálenost, kterou musí plyn překonat

je množství vzduchu ventilovanéhopři 1 mmHg tlakového gradientu během 1 min

normální hodnota je: 21 ml/mmHg/min

difúzní kapacita se zvětšuje při cvičeníaž na 65 ml/mmHg/min: dilatace bronchůa lepší perfuze plic

Difúzní kapacita plic

Transport CO2 (40 ml/l krve)

volně rozpuštěný v krvi (3 ml/l krvi, asi 7%)

navázaný na Hb: karbaminohemoglobin (23%)

ve formě bikarbonátů (70%)

Transport CO2 z tkání do krve

Chloridový posunv ERY výměna bikarbonátu za chlorid

volně rozpuštěný v krvi (3%)

navázaný na hemoglobin: oxyhemoglobin

vazba mezi Hb a O2 je volná když: vyšší teplota vyšší pCO2

nižší pH víc 2,3-difosfoglycerátu - silnější metabolizmus (produkt glykolýzy v ERY)

Transport O2 (200 ml/l krve)

Plicní oběh

·        nutritivní oběh – slouží k výživě plicní tkáně, tvoří 1 - 2% minutového srdečního objemu, je součástí systémové cirkulace a přivádí do plic okysličenou krev

·        funkční oběh – je charakteristický nízkým tlakem a odporem v plicním cévním řečišti

oběh plicní systémový

regulacelokální

(↓O2 - konstrikce)↑centrální

(↓O2 - dilatace)

odpor malý velký

tlak malý 3,3kPa

velký13 kPa

objem krve sériové zapojení – stejný

Filtrace tekutiny

malá velká

Zóna 1: alveol. tlak > kapilární tlak a krev kapilárou neproteče

Zóna 2: alveol. tlak < kapilární tlak (v diastole): intermitentní průtok

Zóna 3: alveol. tlak < kapilární tlak: souvislý průtok

Plicní hemodynamika

dýchání tekutiny

• lze? ano, pokud dosáhneme pO2 v tekutině odpovídajícímu ve vzduchu, ale:

• limitace:– viskozita tekutiny 50x vyšší než vzduchu – dechová

práce neúměrně roste– vymytí surfaktantu (nemožnost následného dýchání vzduchu)

– hromadění C02 - není u žaber, protože:• spotřeba O2 a tedy produkce CO2 u studenokrevných

živočichů asi 5x nižší• v žábrech protiproudý výměník, tj. poměr ventilace/perfúze

20:1 (v plicích cca 1:1)