13. Zunanje dihanje

• Razvoj pljuč je povečal njihovo površino, kar omogoča večjo dobavo kisika telesu glede na čas in maso.
• Pljučni predelki se končajo z alveolami (pljučnimi mehurčki).
• Vsak alveolus je obdan s kapilarno mrežo.
• V človeških pljučih je od 300 do 500 milijonov alveolov.
• Če bi razvili celotno površino alveolov, bi ta bila 40-krat večja od zunanje površine telesa.

Pretok zraka v pljučih

• Pretok zraka poteka s cepitvijo dihalnih poti, kar omogoča zračenje vsakega alveola posebej.
• Človeška pljuča so razdeljena na dve krili z več lobuli.
• Krili sestavljajo drevesasto razvejane zračne poti in drevesasto razdeljene krvne žile.
• Traheja, bronhusa in bronhioli (prevodna cona) ogrejejo in navlažijo zrak.
• Prevaja zrak in sodeluje pri obrambnem odzivu organizma.
• Respiratorni bronhioli in alveoli tvorijo respiratorno cono, kjer poteka izmenjava plinov.
• Pljuča so nameščena v neprodušno zaprti votlini toraksa (prsni koš).
• Trebušna (dihalna) prepona (diafragma) ločuje prsno votlino od abdomna.
• Torakalno votlino obdaja 12 parov reber s sternumom na sredini, povezane z zunanjimi in notranjimi interkostalnimi mišicami.
• Rebra so pritrjena na hrbtenici tako, da se lahko dvigajo in spuščajo med dihanjem.
• Plevralni prostor je prostor med pljuči in steno toraksa. Vsebuje tekočino, ki omogoča pljučem drsenje ob steni toraksa med dihanjem.

Respiratorne mišice in tlak v pljučih

• Dihalne mišice omogočajo polnjenje pljuč z zrakom med vdihom.
• Pomembna mišica je diafragma, katere kontrakcija poveča volumen torakalne votline.
• Kontrakcija diafragme potisne vsebino abdomna navzdol in poveča plevralni prostor.
• Povečan volumen plevralnega prostora zmanjša tlak, kar poveča volumen pljuč in njihovo polnjenje z zrakom.
• Odvisnost med volumnom in tlakom ureja Boylov zakon (volumen in tlak sta inverzno povezana pri stalni temperaturi).
• Med forsiranim dihanjem so aktivne interkostalne mišice.
• Zunanje interkostalne mišice dvignejo prsni koš in potisnejo sternum naprej med vdihom.
• Notranje interkostalne mišice spustijo prsni koš med izdihom.
• Mišice vratu in trupa sodelujejo pri globokem vdihu in izdihu (intenzivno mišično delo).
• Mehanizem izdiha je predvsem pasiven: diafragma se relaksira, zmanjšuje se volumen torakalne votline.
• Pri forsiranem dihanju je potrebno krčenje mišic (predvsem abdominalnih in notranjih interkostalnih) tudi za izdih.

Tlak v pljučih

• V kardiovaskularnem sistemu se tlak meri v mm Hg, v pljučih pa v stolpcih vode (1 mm Hg = 1.36 cm H2O).
• Atmosferski tlak na morski gladini je 760 mm Hg, kar je enako vsoti parcialnih tlakov plinov v zraku (pO2 = 160 mm Hg, 21 %).
• Relativni tlaki pri pljučni funkciji se merijo v cm stolpca vode.
• Pozitiven tlak v alveolih (npr. 5 cm H2O med izdihom) pomeni nadtlak glede na atmosferski tlak.
• Negativen tlak v alveolih (npr. -2 cm H2O med vdihom) pomeni podtlak glede na atmosferski tlak.
• Plevralni tlak (Ppl) je negativen glede na atmosferskega zaradi elastičnosti pljuč in prsne stene.
• Alveolarni tlak (PA) je tlak v alveolih.
• Transpulmonarni tlak (TPT) je razlika med alveolarnim in plevralnim tlakom: TPT = PA - Ppl, preprečuje kolaps pljuč.
• Če pride do luknje v plevralni prostor, pljuča lahko kolabirajo (pnevmotoraks).
• Med normalnim dihanjem je ob koncu izdiha pretok zraka enak 0, tlak v alveolih je enak atmosferskemu, plevralni tlak je -5 cm H2O, transpulmonarni tlak je 5 cm H2O in vedno pozitiven (ohranja napihnjenost pljuč).
• Vdih povzroči kontrakcijo diafragme, povečanje volumna torakalne votline in pljuč, padec plevralnega tlaka, padec tlaka v alveolih pod atmosferskega, kar poveča transpulmonarni tlak in povzroči pretok zraka v alveole.
• Pretok zraka se ustavi, ko tlak v alveolih postane enak atmosferskemu.
• Med izdihom se dihalne mišice relaksirajo, transpulmonarni tlak pade, volumen pljuč in alveolov se zmanjšuje, alveolarni tlak pa naraste nad atmosferskega, kar povzroči izdih zraka.
• Med forsiranim dihanjem pri izdihu sodelujejo tudi notranje interkostalne in abdominalne mišice.

Spirometer

• Spirometer je naprava za merjenje dihalnih volumnov in hitrosti pretokov zraka (spirogram).

Dihalni volumni

• Volumen zraka, ki vstopa in izstopa iz pljuč med normalnim dihanjem, je dihalni volumen (VT, cca. 500 ml).
• Funkcionalna rezidualna kapaciteta (2.4 l) je volumen zraka, ki ostane v pljučih po normalnem izdihu.
• Funkcionalna rezidualna kapaciteta se deli na rezidualni volumen (RV) in ekspiracijski rezervni volumen (ERV).
• Forsirana vitalna kapaciteta (FVC) je največja količina zraka, ki jo lahko izdihnemo po globokem vdihu: običajno je enaka vitalni kapaciteti (VC) in se uporablja za oceno stanja ventilacije pljuč.
• FVC je volumen zraka, ki ga lahko po globokem vdihu naenkrat in hitro izdihnemo (približno 5 l; pri treniranih tudi 7 l, pri astmatikih le 3 l).
• Določajo jo moč mišic, upor dihalnih poti, velikost pljuč in elastičnost pljuč.
• Spremembe dejavnikov lahko vplivajo na VC pljuč (npr. mišična oslabelost, zmanjšan volumen pljuč, manj elastično pljučno tkivo).
• FEV1 je volumen zraka, ki ga lahko izdihnemo v prvi sekundi forsiranega izdiha (koristen za oceno ventilacijskih sposobnosti pljuč).
• Normalno je v prvi sekundi izdihniti do 80 % zraka.
• Pljučne bolezni se delijo na obstruktivne (oviran izdih) in restriktivne (omejena napihnjenost pljuč, npr. pri pljučnem edemu ali fibrozi).
• Pri obstruktivnih boleznih se zmanjša FEV1 bolj kot FVC, zato se razmerje FEV1/FVC močno zmanjša pod 80 %.
• Pri restriktivnih se zmanjšata FEV1 in FVC, razmerje pa ostane normalno.

Bolezni dihalnega sistema

• Med boleznimi dihalne insuficience so obstruktivne (npr. astma, KOPB) in restriktivne (npr. pnevmotoraks, pljučni edem, ARDS, pljučnica).
• Normalni dihalni volumen je 500 ml, frekvenca dihanja je 14/min, kar da minutno ventilacijo 7 l/min.
• Pri normalnem dihanju niso vsi alveoli prezračeni; del vdihanega zraka ostane v prevodnih poteh (mrtvi volumen, okoli 150 ml od 500 ml vdihanega zraka).
• Razmerje med mrtvim volumnom in dihalnim volumnom je okoli 30 %.

Alveolarna ventilacija

• Alveolarna ventilacija se izračuna kot (dihalni volumen – mrtvi volumen) x frekvenca dihanja.
• Če je dihalni volumen 500 ml, mrtvi volumen 150 ml, znaša alveolarna ventilacija 4900 ml.
• Večja frekvenca dihanja in plitkejši vdih poslabšata alveolarno ventilacijo.