Вентиляция легких

Д Ы Х А Н И Е

Дыхание – это совокупность процессов, которые обеспечивают газообмен между клетками и окружающей средой. Пять этапов: (1) вентиляция легких (газообмен между атмосферой и альвеолярным пространством); (2) газообмен в легких (между альвеолярным пространством и кровью); транспорт газов кровью; (4) газообмен в тканях (между кровью и клетками); (5) окислительные процессы в клетках. Примечание: (1) и (2) этапы – это внешнее дыхание; (4) и (5) этапы – это внутреннее дыхание. Дыхательный аппарат состоит из грудной клетки, воздухоносных путей и легких. Грудная клетка выполняет защитную и насосную функции. Воздухоносные пути очищают, согревают и увлажняют вдыхаемый воздух. Кроме того, они являются важной рефлексогенной зоной (защитные кашлевой и чихательный рефлексы, регуляция дыхания). Легкие: главная функция – газообмен. Негазообменные функции легких – защитная (аэрогематический барьер), выделительная, терморегуляторная, голосообразующая (речевая), а также функция выработки одних и инактивации других биологически активных веществ.

ВЕНТИЛЯЦИЯ ЛЕГКИХ

Механизм вдоха: Вдох всегда активный - (1) за счет сокращения инспираторных мышц (диафрагмы и наружных межреберных мышц) происходит (2) увеличение объема грудной клетки, (3) увеличивается объем легких, т.к. легкие пассивно следуют за грудной клеткой (за счет сил молекулярного сцепления жидкости, заполняющей плевральную полость). Примечание: плевральная полость – это узкая капиллярная щель (7-10 мкм) между листками висцеральной и париетальной плевры, заполненная плевральной жидкостью). (4) Расширение легких приводит к понижению внутриальвеолярного давления – и воздух из атмосферы входит в легкие. Примечание: при форсированном вдохе дополнительно сокращаются мышцы плечевого пояса (при фиксированных верхних конечностях).

Механизм выдоха: Выдох в покое пассивный – (1) расслабление инспираторных мышц приводит к (2) уменьшению объема грудной клетки и (3) легких. Уменьшение объема легких приводит к повышению внутриальвеолярного давления – и воздух из легких выходит в атмосферу. Примечание: главный фактор, обеспечивающий выдох – эластическая тяга легких. Эластическая тяга легких (ЭТЛ) – это сила, с которой легкие стремятся уменьшить свой объем. ЭТЛ на 1/3 обеспечивается эластичностью тканей легкого и на 2/3 – силой поверхностного натяжения тонкого слоя жидкости на внутренней поверхности альвеол. Сила поверхностного натяжения жидкости в альвеолах в 8-10 раз меньше, чем сила поверхностного натяжения чистой воды, потому что в ней присутствует сурфактант – поверхностно активное вещество (смесь фосфолипидов, белков и ионов кальция). Сурфактант секретируется специальными альвеолоцитами. При отсутствии сурфактанта в легких новорожденного ЭТЛ слишком велика, легкое не может растягиваться и остается спавшимся (ателектаз, дистресс новорожденного). Примечание: при форсированном выдохе происходит сокращение экспираторных мышц (мышц брюшного пресса и внутренних межреберных мышц). Выдох становится активным.

Отрицательное давление в плевральной полости является следствием растяжения легких (а не причиной). Объяснение: у новорожденного объем легких полностью соответствует объему грудной полости. Грудная полость заполнена нерастянутыми легкими, поэтому большую часть дыхательного цикла давление в плевральной полости равно 0 (атмосферное) и становится немного отрицательным только на высоте вдоха (-1, 5 мм рт.ст), когда легкие растягиваются и появляется ЭТЛ. В процессе роста объем грудной клетки увеличивается гораздо быстрее, чем объем легких. У взрослого человека легкие заполняют все грудную полость только потому, что они все время растянуты.Поэтому давление в плевральной полости всегда отрицательное (оно меньше атмосферного на величину ЭТЛ). Доказательством того, что легкие все время растянуты, служит пневмоторакс (поступление воздуха в плевральную полость, например, при нарушении герметичности грудной клетки). При пневмотораксе легкие спадаются до своего анатомического объема (за счет ЭТЛ), а грудная клетка немного расширяется. Значение отрицательного давления в плевральной полости: (1) увеличивает амплитуду движений диафрагмы во время дыхательного цикла (за счет отрицательного давления в плевральной полости и положительного давления в брюшной полости), (2) поддерживает открытый просвет мелких бронхиол и артериол (за счет эластической тяги альвеол, окружающих мелкую бронхиолу или артериолу), (3) способствует движению венозной крови (и лимфы) по направлению к сердцу (присасывающая роль грудной клетки), (4) имеет важное диагностическое значение (по величине отрицательного давления в плевральной полости судим о величине ЭТЛ). Измерение давления в плевральной полости: (1) прямой метод – прокол грудной стенки и введение в плевральную полость иглы, связанной с манометром; (2) непрямой метод – измерение давления с помощью зонда, введенного в пищевод (внутрипищеводное давление соответствует давлению в плевральной полости). В конце выдоха давление = -3-6 мм рт.ст (объем легкого уменьшился, ЭТЛ уменьшилась), а в конце вдоха давление = -6-9 мм рт.ст (объем легкого увеличился, ЭТЛ увеличилась).

ПОКАЗАТЕЛИ СОСТОЯНИЯ ДЫХАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

(1) статические показатели (л, мл): (2) динамические показатели (л/мин)

легочные объемы (4 объема) (показатели вентиляции):

легочные емкости (4 емкости) МОД – минутный объем дыхания;

АВ – альвеолярная вентиляция;

МВЛ – максимальная вентиляция

(3) показатели бронхиальной проходимости (л/сек)

(объемная скорость движения воздуха):

пневмотахометрические показатели;

объем форсированного выдоха (ОФВ₁)

ЛЕГОЧНЫЕ ОБЪЕМЫ

(1) дыхательный объем (ДО) – объем воздуха, который мы вдыхаем (и выдыхаем) во время одного спокойного вдоха (и выдоха) – 500 мл. Определяется методом спирометрии.

(2) резервный объем вдоха (РО_вд) – объем воздуха, который мы можем вдохнуть после спокойного вдоха – 2000 мл. Определяется методом спирометрии.

(3) резервный объем выдоха (РО_выд) – объем воздуха, который мы можем выдохнуть после спокойного выдоха – 1500 мл. Определяется методом спирометрии.

(4) остаточный объем (ОО) – объем воздуха, который остается в легких после максимального выдоха – 1000 мл. Определяется методом разведения индикатора (гелий).

ЛЕГОЧНЫЕ ЕМКОСТИ (каждая емкость состоит из 2-х и более объемов)

(1) жизненная емкость легких (ЖЕЛ) – максимальный объем воздуха, который мы можем выдохнуть после максимально глубокого вдоха (ДО + РО_вд + РО_выд) = 4-5 литров (значение: показатель общего физического развития). Определяется методом спирометрии.

(2) емкость вдоха – максимальный объем воздуха, который мы можем вдохнуть после спокойного выдоха (ДО + РО_вд). Определяется методом спирометрии.

(3) функциональная остаточная емкость (ФОЕ) – объем воздуха, который остается в легких после спокойного выдоха (РО_выд + ОО) = 2500 мл (значение: показатель состояния эластической тяги легких. При снижении ЭТЛ этот показатель увеличивается). Определяется методом плетизмографии, разведения индикатора.

(4) общая емкость легких (ОЕЛ) – объем воздуха, который находится в легких после максимально глубокого вдоха (сумма всех 4-х объемов) = 5-6 литров. Определяется методом плетизмографии, разведения индикатора.

ПОКАЗАТЕЛИ ВЕНТИЛЯЦИИ

Минутный объем дыхания (МОД) – объем воздуха, который проходит через легкие за минуту. МОД = ДО (дыхательный объем) х ЧД (частота дыхания) = 6-8 л/мин

Альвеолярная вентиляция (АВ) – объем воздуха, который проходит через альвеолярное пространство за минуту и участвует в газообмене.

АВ = (ДО – ОМП) х ЧД, где ОМП - объем мертвого пространства (150 мл - объем дыхательных путей, в котором не происходит газообмен). Например, АВ = (500 – 150) х 12 = 4200 мл/мин

Максимальная вентиляция легких (МВЛ) – максимальный объем воздуха, который может пройти через легкие за минуту (при максимально возможной глубине и частоте дыхания). Показывает резервные возможности дыхательного аппарата. Достигает 180 л/мин. (Исследование проводится 10-15 сек).

ИССЛЕДОВАНИЕ БРОНХИАЛЬНОЙ ПРОХОДИМОСТИ

Пневмотахометрия – определение объемной скорости движения воздуха (л/сек) через датчик во время (а) форсированного вдоха и (б) форсированного выдоха. При увеличении сопротивления дыхательных путей пневмотахометрические показатели уменьшаются.

Определение объема форсированного выдоха за первую секунду (ОФВ₁) – во время спирометрического исследования пациент должен сделать максимальный вдох, задержать дыхание на вдохе, а потом как можно быстрее выдохнуть. За первую секунду форсированного выдоха в норме он должен выдохнуть 70% от форсированной жизненной емкости легких. При увеличении сопротивления дыхательных путей этот показатель уменьшается.

Лекция 14