Zunanje dihanje - PDF

Z razvojem se je površina pljuč povečevala; večja površina omogoča večjo dobavo kisika telesu na čas in na enoto mase telesa. Predelki (septa) v pljučih, ki se končajo z alveoli (pljučni mehurček). Vsak alveolus obdaja pletež kapilar. V človeških pljučih je med 300 do 500 milijonov alveolo...

Z razvojem se je površina pljuč povečevala; večja površina omogoča večjo dobavo kisika telesu na čas in na enoto mase telesa. Predelki (septa) v pljučih, ki se končajo z alveoli (pljučni mehurček). Vsak alveolus obdaja pletež kapilar. V človeških pljučih je med 300 do 500 milijonov alveolov. Če bi te razvili, bi dobili površino, ki bi bila za 40 krat večja od zunanje površine telesa. 1 Pretok zraka v pljučih poteka s cepitvijo dihalnih poti - zračenje vsakega od alveolov posebej. Pri človeku so pljuča razdeljena v dve krili z več lobuli. Krili sestojita iz drevesasto razvejanih zračnih poti in iz drevesasto razdeljenih krvnih žil. Traheja (sapnik), bronhusa (sapnici), bronhioli (prevodna cona): ogrejejo in navlažijo zrak; prenesejo zrak do površin za izmenjavo plinov; vloga pri obrambnem odgovoru organizma. Respiratorni bronhioli in alveoli pa tvorijo respiratorno cono: izmenjava plinov. Tlaki v pljučih in ventilacija Pljuča so v neprodušno zaprti votlini toraksa (prsni koš). Od abdomna je ta votlina predeljena s trebušno (dihalno prepono - diafragma). Torakalno votlino obdaja še 12 parov reber, na sredi sternum. Med rebri so zunanje in notranje interkostalne mišice. Na strani hrbtenice so rebra vpeta tako, da se lahko dvigajo in spuščajo med dihanjem. Prostor med pljuči in med steno toraksa se imenuje plevralni prostor. V tem prostoru je tekočina, ki deluje kot mazivo, da pljuča lahko drsijo ob steni toraksa med dihanjem.  Respiratorne mišice vplivajo na tlake v pljučih Med vdihom se pljuča napolnijo z zrakom, kar omogočajo dihalne mišice. Med pomembnejšimi mišicami je diafragma. Ko se ta mišica kontrahira, se poveča volumen torakalne votline. Ob kontrakciji diafragme (pripeta je na spodnja rebra in na sternum) se vsebina abdomna potisne navzdol in poveča se plevralni prostor. Povečan volumen plevralnega prostora povzroči padec tlaka v plevralnem prostoru, zato se volumen pljuč poveča in pljuča se napolnijo z zrakom. Odvisnost med volumnom in pritiskom temelji na Boylovem zakonu, ki pravi, da sta volumen in tlak inverzno povezana (pri stalni temeperaturi). Forsirano dihanje: interkostalne mišice, Vdih: zunanje interkostalne mišice, zato se prsni koš dvigne, sternum pa stopi naprej. Izdih: notranje interkostalne mišice spustijo prsni koš, kar pospeši izdih. Tretja skupina mišic, ki sodeluje pri globokem vdihu in izdihu (intenzivno mišično delo), so mišice vratu in trupa. Mehanizem izdiha je bolj preprost. Na koncu vdiha se diafragma relaksira, kar zmanjša volumen torakalne votline, temu pasivno sledi izdihavanje. Pri forsiranem dihanju pa je za izdih tudi potrebno krčenje mišic (predvsem abdominalnih in tudi notranjih interkostalnih mišic). Utrjene abdominalne mišice so pomembne pri teku na dolge proge.  Dihalni ciklus V kardiovaskularnem sistemu merimo tlak v mm Hg. Pri pljučih v stolpcih vode: 1 mm Hg = 1.36 cm H2O. Na višini morja je atmosferski (barometerski tlak) tlak 760 mm Hg, enak vsoti parcialnih tlakov posameznih plinov, ki tvorijo zrak (pO2 = 160 mm Hg, 21%). Za pljučno funkcijo merimo tudi relativne tlake v cm stolpca vode. Če je tlak v alveolih 5 cm H2O (med izdihom), to pomeni, da je to nadtlak v primerjavi z atmosferskim tlakom. Tlak v alveolih je med vdihom –2 cm H2O (tlak je nižji od atmosferskega). Relativni tlaki so: Plevralni tlak (Ppl, v plevralnem prostoru, negativen glede na atmosferskega - elastičnost pljuč in stene toraksa). Alveolarni tlak (PA, tlak v alveolih). Transpulmonarni tlak (TPT) tlak prek stene pljuč razlika med alveolarnim in plevralnim tlakom: TPT = PA – Ppl TPT preprečuje, da pljuča kolabirajo. Če pride do luknje v plevralni prostor, se plevralni tlak izenači z atmosferskim in pljučno krilo lahko kolabira (pnevmotoraks). 9 V trenutku, ko izdihnemo (med normalnim dihanjem), je pretok zraka enak 0. Tlak v alveolih je enak atmosferskemu, plevralni tlak = – 5 cm H2O. Transpulmonarni tlak je 0 – (–5) = 5 cm H2O. Transpulmonarni tlak je v normalnih razmerah vedno pozitiven, zdržuje napihnjenost pljuč. Vdih: kontrakcija diafragme poveča volumen torakalne votline in pljuč - povečanje alveolov. Plevralni tlak postane bolj negativen, tlak v alveolih pade pod atmosferskega. To povzroči povečanje transpulmonarnega tlaka, kar povzroči pretok zraka v alveole. Pretok zraka se zaključi, ko postane tlak v alveolih spet enak atmosferskemu. 10 Izdih: dihalne mišice se relaksirajo. Transpulmonarni tlak pade, volumen pljuč in alveolov se zmanjša, alveolarni tlak naraste nad atmosferskega. Zaradi gradienta tlakov pride do izdiha zraka. V normalnih razmerah je izdih povsem pasiven. Med forsiranim dihanjem pri izdihu sodelujejo še mišice (notranje interkostalne abdominalne mišice). Tlaki, ki omogočajo normalni vdih in izdih (približno 500 ml zraka), so izredno majhni. 11  Spirometer Spirometer: Dve posodi, v eni voda, druga poveznjena narobe, kot zvon. V to izdihnemo zrak: se dvigne iz vode. Dviganje in spuščanje zvona povezano z zapisovalcem (zapis dihalnih volumnov in hitrosti pretokov zraka se imenuje spirogram). Volumen zraka, ki vstopa in izstopa iz pljuč med normalnim vdihom je volumen plimovanja ali dihalni volumen (VT, cca. 500 ml). Volumen zraka, ki ostane v pljučih po normalnem izdihu imenujemo funkcionalna rezidualna kapaciteta (2,4 l). Kapaciteta je termin, ki ga uporabljamo za volumen zraka, ki ga lahko še dodatno razdelimo na manjše volumne. Funkcionalno rezidualno kapaciteto lahko še naprej delimo na rezidualni volumen in na ekspiracijski rezervni volumen (ERV). 14 Forsirana vitalna kapaciteta (FVC) običajno enaka vitalni kapaciteti (VC) test za določanje stanja ventilacije pljuč. FVC je volumen zraka, ki ga lahko po globokem vdihu (maksimalna inspiracija) lahko naenkrat in kar se da hitro izdihnemo: znaša približno 5 l. Pri treniranih ljudeh lahko tudi 7 l. Pri astmatiku pa lahko znaša le 3 l. Določajo štirje dejavniki: moč torakalnih in abdominalnih mišic; upor dihalnih poti; velikost pljuč; elastične lastnosti pljuč. Če se ti dejavniki spremenijo, to lahko vpliva na VC pljuč. Če je dejavnost mišičja kompromitirana (poliomelitis), če se volumen pljuč zmanjša (pnevmotoraks); če postane pljučno tkivo manj elastično (fibroza)... FEV1 – (forsiran ekpiratorni) volumen zraka v prvi sekundi forsiranega izdiha Poleg vitalne kapacitete je koristno določiti še volumen zraka, ki ga lahko pri forsiranem izdihu izdihamo v eni sekundi (FEV1). Ta parameter je najmanj variabilen in zato koristen pri določanju stanja ventilacijskih sposobnosti pljuč. Če normaliziramo FEV1 s FVC, ugotovimo, da se v prvi sekundi iz pljuč lahko izdiha do 80% zraka. FEV1 in FVC pri boleznih Pljučne bolezni delimo na obstruktivne in na restriktivne. Pri prvih je izdih zraka obstruiran (oviran). Pri drugih pa je motena (omejena, restrikcija) napihnjenost (napolnjenost) pljuč (pljučni edem, pljučna fibroza). Pri obstruktivnih boleznih se zmanjša FEV1 in manj FVC, torej se razmerje FEV1/FVC zmanjša močno pod normalno mejo 80%. Tudi pri restriktivnih pljučnih boleznih se zmanjšata FEV1 in hkrati FVC, a razmerje ostane normalno  Bolezni in respiratorna insuficienca ali dihalno popuščanje Obstruktivne bolezni - astma - kronična obstruktivna pljučna bolezen KOPB (kajenje) Restriktivne bolezni - pnevmotoraks - bolezni na ravni mikrocirkulacije - pljučni edem - sindrom akutne dihalne stiske - ARDS - pljučnica Nepopolno prezračevanje alveolov Normalni dihalni volumen je 500 ml. Če je frekvenca dihanja 14/ minuto, dobimo minutno ventilacijo 7 l/min. Pri normalnem dihanju niso vsi alveoli prezračeni, ker je volumen zraka razporejen med prevodnimi potmi in med alveoli. Za 500 ml vdihanega zraka velja, da ga 150 ml ostane v prevodnih poteh (traheja, bronhiji, bronhioli..): mrtvi volumen. Razmerje med mrtvim volumnom in dihalnim volumnom je tipično 30 % (med 20 do 35%). Torej 30% vdihanega zraka ne sodeluje pri izmenjavi plinov v alveolih. Alveolarno ventilacijo izračunamo tako, da od volumna izdihanega zraka odštejemo mrtvi volumen, ter pomnožimo razliko s frekvenco. Če torej privzamemo izdihani volumen 500 ml, mrtvi volumen 150 ml, je alveolarna ventilacija 14 x 350 ml = 4900 ml. Kakšen je učinek frekvence dihanja in dihalnega volumna na alveolarno ventilacijo? Večja kot je frekvenca dihanja in bolj kot je plitek vdih, slabša je alveolarna ventilacija.