Анатомичното мъртво пространство е обемът на проводящите дихателни пътища. Обикновено той е около 150 ml, като се увеличава с дълбоко вдишване, тъй като бронхите се разтягат от белодробния паренхим, който ги заобикаля. Размерът на мъртвото пространство също зависи от размера на тялото и позата. Съществува приблизително правило, според което при седнал човек то е приблизително равно в милилитри на телесното тегло в паундове (1 паунд - 453,6 g).

А. След вдишване от контейнер с чист кислород, субектът издишва и концентрацията на N 2 в издишания въздух първо се увеличава, а след това остава почти постоянна (кривата практически достига плато, съответстващо на чистия алвеоларен въздух). Б. Зависимост на концентрацията от издишания обем. Обемът на мъртвото пространство се определя от точката на пресичане на абсцисната ос с вертикална пунктирана линия, начертана по такъв начин, че площите L и B да са равни.

Анатомичният обем на мъртвото пространство може да бъде измерен по метода на Fowler. В този случай субектът диша през система от клапани и съдържанието на азот се измерва непрекъснато с помощта на високоскоростен анализатор, който взема въздух от тръба, започваща от устата. Когато човек издиша след вдишване на 100% O 2 , съдържанието на N 2 постепенно се увеличава, тъй като въздухът от мъртвото пространство се заменя с алвеоларен въздух.

В края на издишването се регистрира почти постоянна концентрация на азот, което съответства на чистия алвеоларен въздух. Този участък от кривата често се нарича алвеоларно "плато", въпреки че дори при здрави хора не е напълно хоризонтално, а при пациенти с белодробни лезии може да се изкачи стръмно. С този метод се записва и обемът на издишания въздух.

За да определите обема на мъртвото пространство, изградете графика, свързваща съдържанието на N 2 с издишания обем. След това върху тази графика се начертава вертикална линия, така че площта A да е равна на площта B. Обемът на мъртвото пространство съответства на точката на пресичане на тази права с оста x. Всъщност този метод дава обема на проводящите дихателни пътища до "средната точка" на прехода от мъртвото пространство към алвеоларния въздух.

"Физиология на дишането", J. West

Тази и следващите две глави обсъждат как вдишаният въздух навлиза в алвеолите, как газовете преминават през алвеоларно-капилярната бариера и как се отстраняват от белите дробове в кръвния поток. Тези три процеса се осигуряват съответно от вентилация, дифузия и кръвен поток. Дадени са типични стойности на обемите и дебитите на въздуха и кръвта. На практика тези стойности варират значително (според J….

Преди да преминете към динамичните скорости на вентилация, е полезно да прегледате накратко "статичните" белодробни обеми. Някои от тях могат да бъдат измерени със спирометър. По време на издишване звънецът на спирометъра се издига и писалката на записващото устройство пада. Амплитудата на трептенията, регистрирани по време на тихо дишане, съответства на дихателния обем. Ако субектът поеме възможно най-дълбоко дъх, а след това - възможно най-дълбоко ...

Функционалният остатъчен капацитет (FRC) може също да бъде измерен с помощта на общ плетизмограф. Това е голяма херметична камера, наподобяваща телефонна кабина с обекта вътре. В края на нормалното издишване, с помощта на тапа, мундщукът, през който субектът диша, се блокира и от него се изисква да направи няколко дихателни движения. Когато се опитате да вдишате, газовата смес в белите дробове се разширява, обемът им се увеличава, ...

Общият белодробен капацитет е максималния обем въздух в белите дробове при максимална височина на вдишване. ТСХ се състои от жизнения капацитет на белите дробове и остатъчния обем.

VC е максималният обем въздух, който може да се издиша след максимално вдишване. VC се състои от дихателен обем, инспираторен резервен обем и експираторен резервен обем. Индивидуалните колебания в VC са значителни. Средно за мъжете е около 5 литра. за жени - около 4 литра. За да се оцени действителната стойност на VC, се използват така наречените правилни показатели на VC, изчислени по формули. Стойността на VC може да бъде повлияна от:

• мускулна слабост, причинена от действието на лекарства, мозъчни тумори, повишено вътречерепно налягане, увреждане на аферентните нервни влакна при полиомиелит или поради миастения гравис,
• намаляване на обема на гръдната кухина поради наличието на тумор (например неврофиброма), кифосколиоза, перикарден или плеврален излив, пневмоторакс, рак на белия дроб с инфилтрация на белодробна тъкан;
• намаляване на обема на коремната кухина, последвано от ограничаване на екскурзиите на диафрагмата поради интраабдоминални тумори, значително запълване на стомаха.

По време на бременност няма намаление на VC; въпреки че бременната матка повдига диафрагмата, но в същото време долната част на гръдния кош се разширява и обемът на VC дори се увеличава. в коремната или гръдната кухина, свързани с операция или някакъв болезнен процес, значително намалява VC. Така. при горни лапаротомии стойността на VC намалява до 25-30%. и най-отдолу - до 50% от оригиналните данни. След трансторакален VC често може да бъде 10-15% от оригинала. Бандажът на корема, особено стегнат, значително намалява стойността на VC, така че се препоръчва еластично бинтиране. Промяната в позата също играе роля: VC ще бъде малко по-висока в седнало положение, отколкото в изправено или легнало положение, което е свързано с позицията на интраабдоминалните органи и кръвоснабдяването на белите дробове. Значително намаление на VC (от 10 до 18%) е установено в различни хирургически позиции на неанестезирани лица на операционната маса. Трябва да се приеме, че при анестезирани пациенти тези нарушения на белодробната вентилация ще бъдат още по-дълбоки поради намаляване на рефлексната координация.

Остатъчен обем

Този обем въздух, останал в белите дробове след максималното възможно издишване, се нарича остатъчен обем. При здрави мъже тя е около 1500 ml, при жени - 1300 ml. Остатъчният обем се определя или чрез измиване на целия азот в белите дробове при условия на дишане с чист кислород, или чрез равномерно разпределение на хелия по време на дишане в затворена система с абсорбция на въглероден диоксид и непрекъснато попълване на обема на абсорбирания кислород. Увеличаването на остатъчния обем показва влошаване на алвеоларната вентилация, което обикновено се наблюдава при пациенти с емфизем и бронхиална астма.

Минимален белодробен обем

При отваряне на плевралната кухина белият дроб се свива, т.е. той се компресира до минимален обем. Изместеният в този случай въздух се нарича колапсен въздух. Обемът му, в зависимост от твърдостта на белодробната тъкан, от фазата на дишане, в която е отворена плевралната кухина, варира от 300-900 ml.

Обем на мъртвото пространство. Има анатомично, физиологично и анестетично мъртво пространство.

Анатомично мъртво пространство- капацитетът на дихателните пътища от ноздрите или устните до входа на алвеолите. Средно обемът му е 150 ml. Зависи от пола, височината, теглото и възрастта. Приема се, че има 2 ml обем на мъртвото пространство на kg тегло. Мъртвото пространство се увеличава при вдишване и намалява при издишване. При задълбочаване на дишането се увеличава и обемът на мъртвото пространство, което може да достигне до 500-900 ml. Това се дължи на значително разширяване на лумена на бронхиалното дърво и трахеята. Обемът на анатомичното мъртво пространство, в сравнение с дълбочината на вдъхновение, характеризира ефективността на алвеоларната вентилация. За да направите това, обемът на вредното пространство се изважда от обема на вдишването и получената цифра се умножава по броя на вдишванията в минута. Намереният показател се нарича минутна алвеоларна вентилация (MAV). При често повърхностно дишане, въпреки високия минутен обем на вентилация, MAV може да бъде незначителен. Намаляването на MAV до 3-4 литра в минута е придружено от значително нарушение на алвеоларния газообмен.

Физиологично мъртво пространство- обемът газ, който не е получил възможността нормално да участва в алвеоларния газообмен. Това включва газ, намиращ се в анатомичното мъртво пространство, част от газа, който е бил в алвеолите, но не е участвал в газообмена. Последното се случва:

• ако вентилираните алвеоли нямат капилярен кръвоток (това са т.нар. неперфузирани или неперфузирани алвеоли);
• ако в перфузираната алвеола навлиза повече въздух, отколкото е необходимо по отношение на обема на кръвния поток (прекомерно разтегнати алвеоли).

И в двата случая естеството на нарушенията се определя от термина "нарушение на съотношението вентилация / кръвен поток". При тези условия размерът на физиологичния вреден обем ще бъде по-голям от анатомичния. При нормални условия, поради добрата корелация между съотношението вентилация/поток, и двата мъртви обема са равни.

При анестезия нарушението на тази корелация е често срещано, тъй като рефлексният механизъм за поддържане на адекватността на вентилацията, адекватността на перфузията на алвеолите под анестезия е нарушена, особено след промяна в позицията на пациента на операционната маса. Това обстоятелство изисква обемът на MAV през периода на анестезия да бъде с 0,5-1 литър по-висок от предоперативния, въпреки намаляването на метаболизма.

Анестетично мъртво пространство - обемът газ, разположен между дихателния кръг в циркулационните системи или инхалационния клапан в отворените системи и връзката на пациента с устройството. В случаите на използване на ендотрахеални тръби този обем е по-малък от анатомичния или равен на него; по време на анестезия с маска вредният обем на анестетика е много по-голям от анатомичния, което може да има отрицателен ефект при лица с плитка дълбочина на вдишване по време на анестезия със спонтанно дишане и е особено важно за анестезия при деца. Абсолютно неприемливо е обаче намаляването на обема на анатомичното мъртво пространство чрез използване на ендотрахеални тръби с по-тесен диаметър по отношение на лумена на трахеята. В този случай съпротивлението на ендотрахеалната тръба при дишане рязко се увеличава, което води до увеличаване на остатъчния обем, нарушаване на алвеоларния газообмен и може да причини блокада на алвеоларния кръвен поток.

Физиологично значение на мъртвото пространство

Семантичното значение на понятието "мъртво пространство" или "вредно пространство" е условно. В това пространство по време на всеки дихателен цикъл протича процесът на климатизация: почистване от прах, микроорганизми, овлажняване и затопляне. Степента на пречистване на въздуха от микроорганизми е почти идеална: в периферната зона на белия дроб само в 30% от случаите се откриват единични стафилококи и стрептококи. Бронхиалният секрет има бактерициден ефект.

По този начин "вредното" пространство е полезно. Въпреки това, когато дълбочината на вдишване е рязко намалена, обемът на мъртвото пространство може да попречи на адекватността на алвеоларната вентилация.

Статията е изготвена и редактирана от: хирург

Провеждащи пътеки

нос - първите промени във входящия въздух настъпват в носа, където той се почиства, затопля и овлажнява. Това се улеснява от филтъра за коса, преддверието и раковините на носа. Интензивното кръвоснабдяване на лигавицата и кавернозните плексуси на черупките осигурява бързо затопляне или охлаждане на въздуха до телесна температура. Водата, изпаряваща се от лигавицата, овлажнява въздуха с 75-80%. Продължителното вдишване на въздух с ниска влажност води до изсушаване на лигавицата, навлизане на сух въздух в белите дробове, развитие на ателектаза, пневмония и повишено съпротивление на дихателните пътища.

Фаринкс отделя храната от въздуха, регулира налягането в средното ухо.

Ларинкса осигурява гласова функция, като с помощта на епиглотиса предотвратява аспирацията, а затварянето на гласните струни е един от основните компоненти на кашлицата.

Трахеята - главният въздуховод, той затопля и овлажнява въздуха. Клетките на лигавицата улавят чужди вещества, а ресничките придвижват слузта нагоре по трахеята.

Бронхи (лобарни и сегментни) завършват с крайни бронхиоли.

Ларинксът, трахеята и бронхите също участват в почистването, затоплянето и овлажняването на въздуха.

Структурата на стената на проводимите дихателни пътища (EP) се различава от структурата на дихателните пътища на газообменната зона. Стената на проводящите дихателни пътища се състои от лигавица, слой гладка мускулатура, субмукозна съединителна и хрущялна мембрана. Епителните клетки на дихателните пътища са снабдени с реснички, които, трептейки ритмично, придвижват защитния слой от слуз към назофаринкса. Лигавицата на ЕП и белодробната тъкан съдържат макрофаги, които фагоцитират и усвояват минерални и бактериални частици. Обикновено слузта се отстранява непрекъснато от дихателните пътища и алвеолите. Лигавицата на ЕП е представена от ресничест псевдостратифициран епител, както и секреторни клетки, които секретират слуз, имуноглобулини, комплемент, лизозим, инхибитори, интерферон и други вещества. Ресничките съдържат много митохондрии, които осигуряват енергия за тяхната висока двигателна активност (около 1000 движения за 1 мин.), Което ви позволява да транспортирате храчки със скорост до 1 cm / min в бронхите и до 3 cm / min в бронхите. трахеята. През деня от трахеята и бронхите нормално се евакуират около 100 ml храчки, а при патологични състояния – до 100 ml/час.

Ресничките функционират в двоен слой слуз. В долната има биологично активни вещества, ензими, имуноглобулини, чиято концентрация е 10 пъти по-висока от тази в кръвта. Това определя биологичната защитна функция на слузта. Неговият горен слой механично предпазва ресничките от увреждане. Удебеляването или намаляването на горния слой на слузта по време на възпаление или токсично излагане неизбежно нарушава дренажната функция на ресничестия епител, дразни дихателните пътища и рефлексивно предизвиква кашлица. Кихането и кашлянето предпазват белите дробове от навлизане на минерални и бактериални частици.

Алвеоли

В алвеолите се извършва обмен на газ между кръвта на белодробните капиляри и въздуха. Общият брой на алвеолите е приблизително 300 милиона, а общата им повърхност е приблизително 80 m 2. Диаметърът на алвеолите е 0,2-0,3 mm. Газообменът между алвеоларния въздух и кръвта се осъществява чрез дифузия. Кръвта на белодробните капиляри е отделена от алвеоларното пространство само от тънък слой тъкан - така наречената алвеоларно-капилярна мембрана, образувана от алвеоларния епител, тясно интерстициално пространство и ендотелиума на капиляра. Общата дебелина на тази мембрана не надвишава 1 µm. Цялата алвеоларна повърхност на белите дробове е покрита с тънък филм, наречен сърфактант.

Повърхностно активно веществонамалява повърхностното напрежениена границата между течност и въздух в края на издишването, когато обемът на белите дробове е минимален, повишава еластичността белите дробове и играе ролята на деконгестантен фактор(не пропуска водните пари от алвеоларния въздух), в резултат на което алвеолите остават сухи. Намалява повърхностното напрежение с намаляване на обема на алвеолите по време на издишване и предотвратява колапса им; намалява шунтирането, което подобрява оксигенацията на артериалната кръв при по-ниско налягане и минимално съдържание на O 2 в инхалираната смес.

Повърхностно активният слой се състои от:

1) самото повърхностно активно вещество (микрофилми от фосфолипидни или полипротеинови молекулярни комплекси на границата с въздуха);

2) хипофаза (дълбоко разположен хидрофилен слой от протеини, електролити, свързана вода, фосфолипиди и полизахариди);

3) клетъчният компонент, представен от алвеолоцити и алвеоларни макрофаги.

Основните химични съставки на повърхностно активното вещество са липиди, протеини и въглехидрати. Фосфолипидите (лецитин, палмитинова киселина, хепарин) съставляват 80-90% от масата му. Повърхностно активното вещество покрива бронхиолите в непрекъснат слой, намалява съпротивлението при дишане, поддържа пълненето

При ниско налягане на опън намалява действието на силите, които причиняват натрупване на течност в тъканите. В допълнение, сърфактантът пречиства вдишаните газове, филтрира и улавя вдишаните частици, регулира обмена на вода между кръвта и въздуха на алвеолите, ускорява дифузията на CO 2 и има изразен антиоксидантен ефект. Повърхностно активното вещество е много чувствително към различни ендо- и екзогенни фактори: циркулаторни, вентилационни и метаболитни нарушения, промени в PO 2 във вдишания въздух и неговото замърсяване. При дефицит на сърфактант възниква ателектаза и RDS на новородени. Приблизително 90-95% от алвеоларния сърфактант се рециклира, изчиства, съхранява и отделя повторно. Полуживотът на сърфактантните компоненти от лумена на алвеолите на здрави бели дробове е около 20 часа.

белодробни обеми

Вентилацията на белите дробове зависи от дълбочината на дишането и честотата на дихателните движения. И двата параметъра могат да варират в зависимост от нуждите на тялото. Съществуват редица показатели за обем, характеризиращи състоянието на белите дробове. Нормалните средни стойности за възрастен са както следва:

1. Дихателен обем(DO-VT- Дихателен обем)- обемът на вдишания и издишания въздух при тихо дишане. Нормалните стойности са 7-9 ml/kg.

2. Инспираторен резервен обем (IRV) -IRV - Inspiratory Reserve Volume) - обемът, който може да се получи допълнително след тихо дишане, т.е. разлика между нормална и максимална вентилация. Нормална стойност: 2-2,5 литра (около 2/3 VC).

3. Експираторен резервен обем (ERV - ERV - Резервен обем на издишване) - обемът, който може допълнително да се издиша след тихо издишване, т.е. разликата между нормалното и максималното издишване. Нормална стойност: 1,0-1,5 литра (около 1/3 VC).

4.Остатъчен обем (OO - RV - Residal Volume) - обемът, оставащ в белите дробове след максимално издишване. Около 1,5-2,0 литра.

5. Жизненият капацитет на белите дробове (VC - VT - Vital Capacity) - количеството въздух, което може да бъде максимално издишано след максимално вдишване. VC е показател за подвижността на белите дробове и гръдния кош. VC зависи от възрастта, пола, размера и положението на тялото, степента на годност. Нормални стойности на VC - 60-70 ml / kg - 3,5-5,5 литра.

6. Инспираторен резерв (IR) -Инспираторен капацитет (Evd - IC - Капацитет на вдишване) - максималното количество въздух, което може да влезе в белите дробове след тихо издишване. Равно на сумата от DO и ROVD.

7.Общ белодробен капацитет (TLC - TLC - Общ капацитет на белите дробове) или максимален капацитет на белите дробове - количеството въздух, съдържащо се в белите дробове на височината на максимално вдишване. Състои се от VC и GR и се изчислява като сбор от VC и GR. Нормалната стойност е около 6,0 литра.
Изследването на структурата на HL е решаващо при намирането на начини за увеличаване или намаляване на VC, което може да бъде от значително практическо значение. Увеличаването на VC може да се счита за положително само ако CL не се променя или се увеличава, но е по-малко от VC, което се случва с увеличаване на VC поради намаляване на RO. Ако едновременно с увеличаването на VC има още по-голямо увеличение на RL, тогава това не може да се счита за положителен фактор. Когато VC е под 70% от CL, функцията на външното дишане е дълбоко нарушена. Обикновено при патологични състояния TL и VC се променят по същия начин, с изключение на обструктивния белодробен емфизем, когато VC обикновено намалява, VR се увеличава и TL може да остане нормален или да бъде над нормата.

8.Функционален остатъчен капацитет (FRC - FRC - Функционален остатъчен обем) - количеството въздух, което остава в белите дробове след тихо издишване. Нормалните стойности при възрастни са от 3 до 3,5 литра. FOE \u003d OO + ROvyd. По дефиниция FRC е обемът газ, който остава в белите дробове по време на тихо издишване и може да бъде мярка за площта на обмен на газ. Образува се в резултат на равновесие между противоположно насочените еластични сили на белия дроб и гръдния кош. Физиологичното значение на FRC е частичното обновяване на обема на алвеоларния въздух по време на вдишване (вентилиран обем) и показва обема на алвеоларния въздух, който е постоянно в белите дробове. С намаляване на FRC, развитието на ателектаза, затварянето на малките дихателни пътища, намаляването на белодробния комплайънс, увеличаването на алвеоларно-артериалната разлика в O 2 в резултат на перфузия в ателектатичните области на белите дробове и намаляването на съотношението вентилация-перфузия са свързани. Обструктивните вентилационни нарушения водят до повишаване на FRC, рестриктивните - до намаляване на FRC.

Анатомично и функционално мъртво пространство

анатомично мъртво пространствонаречен обем на дихателните пътища, в който не се извършва обмен на газ. Това пространство включва носната и устната кухина, фаринкса, ларинкса, трахеята, бронхите и бронхиолите. Размерът на мъртвото пространство зависи от височината и позицията на тялото. Приблизително можем да приемем, че при седнал човек обемът на мъртвото пространство (в милилитри) е равен на двойното телесно тегло (в килограми). Така при възрастни е около 150-200 ml (2 ml/kg телесно тегло).

Под функционално (физиологично) мъртво пространстворазбират всички онези части на дихателната система, в които не се осъществява обмен на газ поради намален или липсващ кръвен поток. Функционалното мъртво пространство, за разлика от анатомичното, включва не само дихателните пътища, но и онези алвеоли, които са вентилирани, но не са кръвоснабдени.

Алвеоларна вентилация и вентилация на мъртвото пространство

Частта от минутния обем на дишането, която достига до алвеолите, се нарича алвеоларна вентилация, останалата част е вентилация на мъртвото пространство. Алвеоларната вентилация служи като показател за ефективността на дишането като цяло. Именно от тази стойност зависи газовият състав, поддържан в алвеоларното пространство. Що се отнася до минутния обем, той само слабо отразява ефективността на белодробната вентилация. Така че, ако минутният обем на дишането е нормален (7 l / min), но дишането е често и повърхностно (DO-0,2 l, дихателна честота - 35 / min), тогава вентилирайте

Ще има предимно мъртво пространство, в което въздухът навлиза по-рано, отколкото в алвеоларния; в този случай вдишаният въздух трудно ще достигне до алвеолите. Тъй като обемът на мъртвото пространство е постоянен, алвеоларната вентилация е по-голяма, колкото по-дълбоко е дишането и толкова по-ниска е честотата.

Разтегливост (податливост) на белодробната тъкан
Комплайансът на белия дроб е мярка за еластичния откат, както и еластичното съпротивление на белодробната тъкан, което се преодолява по време на вдишване. С други думи, разтегливостта е мярка за еластичността на белодробната тъкан, тоест нейното съответствие. Математически, съответствието се изразява като частно от промяната в белодробния обем и съответната промяна в интрапулмоналното налягане.

Съответствието може да се измери отделно за белите дробове и гръдния кош. От клинична гледна точка (особено по време на механична вентилация) най-голям интерес представлява съответствието на самата белодробна тъкан, което отразява степента на рестриктивна белодробна патология. В съвременната литература белодробният комплайънс обикновено се обозначава с термина "комплайънс" (от английската дума "compliance", съкратено С).

Комплайънсът на белите дробове намалява:

С възрастта (при пациенти над 50 години);

В легнало положение (поради натиска на коремните органи върху диафрагмата);

По време на лапароскопска операция поради карбоксиперитонеум;

При остра рестриктивна патология (остра полисегментарна пневмония, RDS, белодробен оток, ателектаза, аспирация и др.);

При хронична рестриктивна патология (хронична пневмония, белодробна фиброза, колагеноза, силикоза и др.);

С патологията на органите, които обграждат белите дробове (пневмо- или хидроторакс, високо издигане на купола на диафрагмата с чревна пареза и др.).

Колкото по-лош е податливостта на белите дробове, толкова по-голямо еластично съпротивление на белодробната тъкан трябва да бъде преодоляно, за да се постигне същия дихателен обем, както при нормален податливост. Следователно, в случай на влошаване на белодробния комплайанс, когато се достигне същият дихателен обем, налягането в дихателните пътища се повишава значително.

Тази разпоредба е много важна за разбиране: при обемна вентилация, когато форсиран дихателен обем се доставя на пациент с лош белодробен комплайанс (без високо съпротивление на дихателните пътища), значително повишаване на пиковото налягане в дихателните пътища и вътребелодробното налягане значително увеличава риска от баротравма.

Съпротивление на дихателните пътища

Потокът на дихателната смес в белите дробове трябва да преодолее не само еластичното съпротивление на самата тъкан, но и съпротивлението на дихателните пътища Raw (съкращение от английската дума "resistance"). Тъй като трахеобронхиалното дърво е система от тръби с различна дължина и ширина, съпротивлението на газовия поток в белите дробове може да се определи според известните физични закони. Като цяло съпротивлението на потока зависи от градиента на налягането в началото и края на тръбата, както и от големината на самия поток.

Газовият поток в белите дробове може да бъде ламинарен, турбулентен или преходен. Ламинарният поток се характеризира с послойно транслационно движение на газ с

Променлива скорост: скоростта на потока е най-висока в центъра и постепенно намалява към стените. Ламинарният газов поток преобладава при относително ниски скорости и се описва от закона на Поазей, според който съпротивлението на газовия поток зависи в най-голяма степен от радиуса на тръбата (бронха). Намаляването на радиуса 2 пъти води до увеличаване на съпротивлението 16 пъти. В тази връзка е разбираема важността на избора на възможно най-широката ендотрахеална (трахеостомна) тръба и поддържането на проходимостта на трахеобронхиалното дърво по време на механична вентилация.
Съпротивлението на дихателните пътища към газовия поток се увеличава значително с бронхиолоспазъм, подуване на бронхиалната лигавица, натрупване на слуз и възпалителна секреция поради стесняване на лумена на бронхиалното дърво. Съпротивлението също се влияе от скоростта на потока и дължината на тръбата (бронхите). СЪС

Чрез увеличаване на скоростта на потока (принудително вдишване или издишване), съпротивлението на дихателните пътища се увеличава.

Основните причини за повишено съпротивление на дихателните пътища са:

бронхоспазъм;

Оток на лигавицата на бронхите (обостряне на бронхиална астма, бронхит, субглотичен ларингит);

Чуждо тяло, аспирация, неоплазми;

Натрупване на храчки и възпалителен секрет;

Емфизем (динамично компресиране на дихателните пътища).

Турбулентният поток се характеризира с хаотичното движение на газовите молекули по протежение на тръбата (бронхите). Той доминира при високи обемни дебити. В случай на турбулентен поток съпротивлението на дихателните пътища се увеличава, тъй като е още по-зависимо от скоростта на потока и радиуса на бронхите. Турбулентно движение възниква при големи потоци, резки промени в скоростта на потока, в местата на завои и разклонения на бронхите, с рязка промяна в диаметъра на бронхите. Ето защо турбулентният поток е характерен за пациентите с ХОББ, когато дори в ремисия има повишено съпротивление на дихателните пътища. Същото важи и за пациенти с бронхиална астма.

Съпротивлението на дихателните пътища е неравномерно разпределено в белите дробове. Бронхите със среден размер създават най-голямо съпротивление (до 5-7 поколение), тъй като съпротивлението на големите бронхи е малко поради големия им диаметър, а малките бронхи - поради голямата обща площ на напречното сечение.

Съпротивлението на дихателните пътища също зависи от белодробния обем. При голям обем паренхимът има по-голям "разтягащ" ефект върху дихателните пътища и тяхното съпротивление намалява. Използването на PEEP (PEEP) допринася за увеличаване на обема на белите дробове и, следователно, намаляване на съпротивлението на дихателните пътища.

Нормалното съпротивление на дихателните пътища е:

При възрастни - 3-10 mm воден стълб / l / s;

При деца - 15-20 mm воден стълб / l / s;

При бебета под 1 година - 20-30 mm воден стълб / l / s;

При новородени - 30-50 mm воден стълб / l / s.

При издишване съпротивлението на дихателните пътища е с 2-4 mm w.c./l/s по-голямо, отколкото при вдишване. Това се дължи на пасивния характер на издишването, когато състоянието на стената на дихателните пътища влияе на газовия поток в по-голяма степен, отколкото при активно вдишване. Следователно за пълно издишване е необходимо 2-3 пъти повече време, отколкото за вдишване. Обикновено съотношението на времето за вдишване / издишване (I: E) за възрастни е около 1: 1,5-2. Пълнотата на издишване при пациент по време на механична вентилация може да се оцени чрез проследяване на константата на времето на издишване.

Работата на дишането

Работата на дишането се извършва предимно от инспираторните мускули по време на вдишване; изтичането почти винаги е пасивно. В същото време, например в случай на остър бронхоспазъм или подуване на лигавицата на дихателните пътища, издишването също става активно, което значително увеличава общата работа на външната вентилация.

По време на вдишване работата на дишането се изразходва главно за преодоляване на еластичното съпротивление на белодробната тъкан и съпротивлението на дихателните пътища, докато около 50% от изразходваната енергия се натрупва в еластичните структури на белите дробове. По време на издишване тази съхранена потенциална енергия се освобождава, което позволява да се преодолее експираторното съпротивление на дихателните пътища.

Увеличаването на съпротивлението при вдишване или издишване се компенсира от допълнителната работа на дихателните мускули. Работата на дишането се увеличава с намаляване на белодробното съответствие (рестриктивна патология), увеличаване на съпротивлението на дихателните пътища (обструктивна патология), тахипнея (поради вентилация на мъртвото пространство).

Обикновено само 2-3% от общия кислород, консумиран от тялото, се изразходва за работата на дихателните мускули. Това е така наречената "цена на дишането". По време на физическа работа цената на дишането може да достигне 10-15%. И в случай на патология (особено ограничителна), повече от 30-40% от общия кислород, абсорбиран от тялото, може да се изразходва за работата на дихателните мускули. При тежка дифузна дихателна недостатъчност цената на дишането се увеличава до 90%. В даден момент целият допълнителен кислород, получен чрез увеличаване на вентилацията, отива за покриване на съответното увеличаване на работата на дихателните мускули. Ето защо на определен етап значително увеличаване на работата на дишането е пряка индикация за започване на механична вентилация, при която разходите за дишане намаляват почти до 0.

Работата по дишането, необходима за преодоляване на еластичното съпротивление (податливостта на белите дробове), се увеличава с увеличаване на дихателния обем. Работата, необходима за преодоляване на резистивното съпротивление на дихателните пътища, се увеличава с увеличаване на дихателната честота. Пациентът се стреми да намали работата на дишането чрез промяна на дихателната честота и дихателния обем в зависимост от преобладаващата патология. За всяка ситуация има оптимална дихателна честота и дихателен обем, при които работата на дишането е минимална. Така че, за пациенти с намален комплаянс, от гледна точка на минимизиране на работата на дишането, е подходящо по-често и плитко дишане (бавно съвместимите бели дробове са трудни за изправяне). От друга страна, при повишено съпротивление на дихателните пътища дълбокото и бавно дишане е оптимално. Това е разбираемо: увеличаването на дихателния обем ви позволява да "разтегнете", разширите бронхите, намалите съпротивлението им на газовия поток; за същата цел пациентите с обструктивна патология притискат устните си по време на издишване, създавайки свой собствен "PEEP" (PEEP). Бавното и рядко дишане допринася за удължаване на издишването, което е важно за по-пълното отстраняване на издишаната газова смес в условия на повишено съпротивление на издишването на дихателните пътища.

Регулация на дишането

Процесът на дишане се регулира от централната и периферната нервна система. В ретикуларната формация на мозъка има дихателен център, състоящ се от центрове на вдишване, издишване и пневмотаксис.

Централните хеморецептори са разположени в продълговатия мозък и се възбуждат от повишаване на концентрацията на H + и PCO 2 в цереброспиналната течност. Обикновено pH на последното е 7,32, RCO 2 е 50 mm Hg, а съдържанието на HCO 3 е 24,5 mmol / l. Дори леко понижаване на pH и повишаване на PCO 2 увеличават вентилацията на белите дробове. Тези рецептори реагират на хиперкапния и ацидоза по-бавно от периферните, тъй като е необходимо допълнително време за измерване на стойността на CO 2, H + и HCO 3 поради преодоляване на кръвно-мозъчната бариера. Контракциите на дихателните мускули контролират централния дихателен механизъм, който се състои от група клетки в продълговатия мозък, моста и пневмотаксичните центрове. Те тонизират дихателния център и чрез импулсите от механорецепторите определят прага на възбуждане, при който вдишването спира. Пневмотаксичните клетки също превключват вдишването към издишването.

Периферните хеморецептори, разположени на вътрешните мембрани на каротидния синус, аортната дъга, лявото предсърдие, контролират хуморалните параметри (PO 2 , RCO 2 в артериалната кръв и цереброспиналната течност) и незабавно реагират на промените във вътрешната среда на тялото, променяйки режим на спонтанно дишане и по този начин коригиране на pH, RO 2 и RCO 2 в артериалната кръв и цереброспиналната течност. Импулсите от хеморецепторите регулират количеството вентилация, необходимо за поддържане на определено ниво на метаболизъм. При оптимизиране на вентилационния режим, т.е. определяне на честотата и дълбочината на дишането, продължителността на вдишването и издишването, силата на свиване на дихателните мускули при дадено ниво на вентилация, механорецепторите също участват. Белодробната вентилация се определя от нивото на метаболизма, въздействието на метаболитните продукти и О2 върху хеморецепторите, които ги трансформират в аферентни импулси на нервните структури на централния дихателен механизъм. Основната функция на артериалните хеморецептори е незабавната корекция на дишането в отговор на промените в газовия състав на кръвта.

Периферните механорецептори, локализирани в стените на алвеолите, междуребрените мускули и диафрагмата, реагират на разтягане на структурите, в които се намират, на информация за механични явления. Основна роля играят механорецепторите на белите дробове. Вдишаният въздух навлиза в алвеолите през VP и участва в газообмена на нивото на алвеоло-капилярната мембрана. Тъй като стените на алвеолите се разтягат по време на вдишване, механорецепторите се възбуждат и изпращат аферентен сигнал към дихателния център, който инхибира вдишването (рефлексът на Херинг-Бройер).

При нормално дишане интеркостално-диафрагмалните механорецептори не се възбуждат и имат спомагателна стойност.

Регулаторната система е завършена от неврони, които интегрират импулси, които идват към тях от хеморецептори и изпращат възбуждащи импулси към дихателните моторни неврони. Клетките на булбарния дихателен център изпращат както възбудни, така и инхибиторни импулси към дихателните мускули. Координираното възбуждане на респираторните моторни неврони води до синхронно свиване на дихателните мускули.

Дихателните движения, които създават въздушен поток, възникват поради координираната работа на всички дихателни мускули. двигателни нервни клетки

Невроните на дихателните мускули са разположени в предните рога на сивото вещество на гръбначния мозък (цервикални и гръдни сегменти).

При човека кората на главния мозък също участва в регулацията на дишането в границите, позволени от хеморецепторната регулация на дишането. Например волевото задържане на дишането е ограничено от времето, през което PaO 2 в цереброспиналната течност се повишава до нива, които възбуждат артериалните и медуларните рецептори.

Биомеханика на дишането

Вентилацията на белите дробове се дължи на периодични промени в работата на дихателните мускули, обема на гръдната кухина и белите дробове. Основните мускули на вдъхновение са диафрагмата и външните междуребрени мускули. По време на тяхното свиване куполът на диафрагмата се изравнява и ребрата се издигат нагоре, в резултат на което обемът на гръдния кош се увеличава и отрицателното вътреплеврално налягане (Ppl) се увеличава. Преди вдишване (в края на издишването) Ppl е приблизително минус 3-5 см воден ъгъл. Алвеоларното налягане (Palv) се приема за 0 (т.е. равно на атмосферното), то също отразява налягането в дихателните пътища и корелира с интраторакалното налягане.

Градиентът между алвеоларното и интраплевралното налягане се нарича транспулмонално налягане (Ptp). В края на издишването е 3-5 см вода. По време на спонтанно вдишване нарастването на отрицателния Ppl (до минус 6-10 cm воден стълб) причинява намаляване на налягането в алвеолите и дихателните пътища под атмосферното налягане. В алвеолите налягането пада до минус 3-5 см воден стълб. Поради разликата в налягането въздухът навлиза (всмуква се) от външната среда в белите дробове. Гръдният кош и диафрагмата действат като бутална помпа, изтегляйки въздух в белите дробове. Това "засмукване" на гръдния кош е важно не само за вентилацията, но и за кръвообращението. По време на спонтанно вдишване има допълнително "всмукване" на кръв към сърцето (поддържане на предварително натоварване) и активиране на белодробния кръвен поток от дясната камера през системата на белодробната артерия. В края на вдишването, когато движението на газа спре, алвеоларното налягане се връща до нула, но вътреплевралното налягане остава намалено до минус 6-10 cm воден стълб.

Изтичането обикновено е пасивен процес. След отпускане на дихателната мускулатура, еластичните сили на отдръпване на гръдния кош и белите дробове предизвикват отстраняване (изстискване) на газ от белите дробове и възстановяване на първоначалния обем на белите дробове. При нарушена проходимост на трахеобронхиалното дърво (възпалителна секреция, оток на лигавицата, бронхоспазъм) процесът на издишване е затруднен, а мускулите на издишването също започват да участват в акта на дишане (вътрешни междуребрени мускули, гръдни мускули, коремни мускули и др.). Когато експираторната мускулатура е изтощена, процесът на издишване е още по-труден, издишаната смес се забавя и белите дробове динамично се пренадуват.

Нереспираторни функции на белите дробове

Функциите на белите дробове не се ограничават до дифузията на газове. Те съдържат 50% от всички ендотелни клетки на тялото, които покриват капилярната повърхност на мембраната и участват в метаболизма и инактивирането на биологично активни вещества, преминаващи през белите дробове.

1. Белите дробове контролират общата хемодинамика, като запълват собственото си съдово русло по различни начини и като влияят на биологично активни вещества, които регулират съдовия тонус (серотонин, хистамин, брадикинин, катехоламини), превръщайки ангиотензин I в ангиотензин II и участвайки в метаболизма на простагландините. .

2. Белите дробове регулират коагулацията на кръвта чрез секретиране на простациклин, инхибитор на тромбоцитната агрегация, и премахване на тромбопластин, фибрин и техните разпадни продукти от кръвния поток. В резултат на това кръвта, изтичаща от белите дробове, има по-висока фибринолитична активност.

3. Белите дробове участват в метаболизма на протеини, въглехидрати и мазнини, синтезирайки фосфолипиди (фосфатидилхолин и фосфатидилглицерол са основните компоненти на повърхностно активното вещество).

4. Белите дробове произвеждат и елиминират топлина, поддържайки енергийния баланс на тялото.

5. Белите дробове пречистват кръвта от механични примеси. Клетъчни агрегати, микротромби, бактерии, въздушни мехурчета, мастни капки се задържат от белите дробове и се подлагат на разрушаване и метаболизъм.

Видове вентилация и видове вентилационни нарушения

Разработена е физиологично ясна класификация на видовете вентилация, базирана на парциалното налягане на газовете в алвеолите. В съответствие с тази класификация се разграничават следните видове вентилация:

1. Нормална вентилация - нормална вентилация, при която парциалното налягане на CO2 в алвеолите се поддържа на ниво от около 40 mm Hg.

2. Хипервентилация - повишена вентилация, която надвишава метаболитните нужди на тялото (PaCO2<40 мм.рт.ст.).

3. Хиповентилация - намалена вентилация спрямо метаболитните нужди на организма (PaCO2> 40 mm Hg).

4. Повишена вентилация - всяко увеличение на алвеоларната вентилация в сравнение с нивото на покой, независимо от парциалното налягане на газовете в алвеолите (например по време на мускулна работа).

5.Еупнея - нормална вентилация в покой, придружена от субективно усещане за комфорт.

6. Хиперпнея - увеличаване на дълбочината на дишането, независимо от това дали честотата на дихателните движения е увеличена или не.

7. Тахипнея - учестяване на дишането.

8. Брадипнея - намаляване на дихателната честота.

9. Апнея - спиране на дишането, главно поради липса на физиологична стимулация на дихателния център (намаляване на напрежението на CO2 в артериалната кръв).

10. Диспнея (задух) – неприятно субективно усещане за недостиг на въздух или недостиг на въздух.

11. Ортопнея - тежък задух, свързан със застой на кръв в белодробните капиляри в резултат на недостатъчност на лявото сърце. В хоризонтално положение това състояние се влошава и затова е трудно за такива пациенти да лъжат.

12. Асфиксия - спиране или потискане на дишането, свързано главно с парализа на дихателните центрове или затваряне на дихателните пътища. В същото време обменът на газ е рязко нарушен (наблюдава се хипоксия и хиперкапния).

За диагностични цели е препоръчително да се разграничат два вида вентилационни нарушения - рестриктивни и обструктивни.

Рестриктивният тип вентилационни нарушения включва всички патологични състояния, при които се намалява дихателната екскурзия и способността на белите дробове да се разширяват, т.е. тяхната еластичност намалява. Такива нарушения се наблюдават например при лезии на белодробния паренхим (пневмония, белодробен оток, белодробна фиброза) или плеврални сраствания.

Обструктивният тип вентилационни нарушения се дължи на стесняване на дихателните пътища, т.е. увеличаване на аеродинамичното им съпротивление. Подобни състояния възникват например при натрупване на слуз в дихателните пътища, подуване на тяхната лигавица или спазъм на бронхиалната мускулатура (алергичен бронхиолоспазъм, бронхиална астма, астматичен бронхит и др.). При такива пациенти съпротивлението при вдишване и издишване се увеличава и следователно с течение на времето в тях се увеличава въздухът на белите дробове и FRC. Патологично състояние, характеризиращо се с прекомерно намаляване на броя на еластичните влакна (изчезване на алвеоларните прегради, обединяване на капилярната мрежа), се нарича белодробен емфизем.

Анатомично мъртво пространство.Анатомично мъртво пространство се нарича обем на дихателните пътища, тъй като в тях не се извършва обмен на газ. Това пространство включва носната и устната кухина, фаринкса, ларинкса, трахеята, бронхите и бронхиолите. Размерът на мъртвото пространство зависи от височината и позицията на тялото. Приблизително можем да приемем, че седящ човек обем на мъртвото пространство(в милилитри) е два пъти повече от телесното тегло(в килограми). Така при възрастни е около 150 мл. При дълбоко дишане се увеличава, тъй като при разширяване на гръдния кош се разширяват бронхите с бронхиолите.

Измерване на мъртвото пространство.Експираторен (дихателен) обем(V d) се състои от два компонента - обемът на въздуха, идващ от мъртво пространство(V MP), и обемът на въздуха от алвеоларно пространство(V a) 1) :

За изследване на белодробната функция е важно да се измерват двата компонента поотделно. Както при определянето на функционалния остатъчен капацитет, тук се използват индиректни методи. Те се основават на факта, че съдържанието на дихателни газове (O 2 и CO 2) във въздуха от мъртвите и от алвеоларното пространство е различно. Съдържанието на газове във въздуха на мъртвото пространство е подобно на това във въздуха, получен по време на вдишване (вдишване) (F I). Содер-

1) Показателите, свързани с алвеоларния въздух, също се обозначават с главна буква (А) в долен индекс, за да се разграничат от подобни показатели на артериалната кръв (виж J. West "Респираторна физиология. Основи" - М .: Мир, 1988 г. ).~ Прибл. превод

ГЛАВА 21

извличането на газове във въздуха от алвеоларното пространство е същото като в самата алвеоларна газова смес (F a). Ако изразим частичния обем на газа като произведение на общия обем на газовата смес V и концентрацията на този газ F, тогава за всеки газ за дишане равенството ще бъде валидно

Като заместим израза за V B от уравнение (4) и направим трансформации, получаваме

Това равенство се нарича уравнение на Бор, важи за всеки дихателен газ. За CO 2 обаче може да се опрости, тъй като съдържанието на този газ във вдишания въздух () е близо до нула

(7)

Съотношението на обема на мъртвото пространство към експираторния обем може да се изчисли с помощта на уравнения (6) и (7). Стойностите на газовото съдържание за фракциите, представени от дясната страна на уравнението, могат да бъдат определени чрез газов анализ (има някои трудности при определянето на газовете в алвеоларния въздух; вижте стр. 586). Нека газовият анализ даде следните стойности: =

0,056 ml CO 2 и = 0,04 ml CO 2 на 1 ml

смеси. Тогава = 0,3, т.е. обемът на мъртвите

пространството е 30% от експираторния обем.

Функционално мъртво пространство.Под функционално (физиологично) мъртво пространстворазбират всички онези части на дихателната система, в които не се извършва обмен на газ. Функционалното мъртво пространство, за разлика от анатомичното, включва не само дихателните пътища, но и онези алвеоли, които са вентилирани, но не са кръвоснабдени. В такива алвеоли обменът на газ е невъзможен, въпреки че вентилацията им се осъществява. При здрави бели дробове броят на такива алвеоли е малък, поради което обикновено обемите на анатомичното и функционално мъртво пространство са почти еднакви. Въпреки това, при някои нарушения на белодробната функция, когато белите дробове се вентилират и кръвоснабдяват неравномерно, обемът на втория може да бъде много по-голям от обема на първия.

Терминът "физиологично мъртво пространство" се използва за означаване на целия въздух в дихателните пътища, който не участва в газообмена. Включва анатомичното мъртво пространство плюс обема на алвеолите, където кръвта не влиза в контакт с въздуха. По този начин тези алвеоли с непълно капилярно кръвоснабдяване (например при белодробна тромбоза) или раздути и следователно съдържащи излишък на въздух (например при емфизем) се включват във физиологичното мъртво пространство, при условие че остават вентилирани с прекомерна перфузия. Трябва да се отбележи, че булите често са хиповентилирани.

Анатомичното мъртво пространство се определя чрез непрекъснат анализ на концентрацията на азот в издишания въздух с едновременно измерване на дебита на експираторния обем. Използва се азот, тъй като не участва в газообмена. С помощта на нитрометър данните се записват след еднократно вдишване на чист кислород (фиг. 5). Първата част от записа в началото на издишването се отнася до собствения газ в мъртвото пространство, който е свободен от азот, последвана от кратка фаза на бързо нарастваща концентрация на азот, която се отнася до смесеното мъртво пространство и алвеоларен въздух, и накрая алвеоларни собствени данни, които отразяват степента на разреждане на алвеоларния азот с кислород. Ако нямаше смесване на алвеоларен газ и газ от мъртвото пространство, тогава повишаването на концентрацията на азот би настъпило рязко, с прав фронт и обемът на анатомичното мъртво пространство би бил равен на обема, издишан преди появата на алвеоларен газ. Тази хипотетична ситуация на прав фронт може да бъде оценена по метода на Фаулър, при който възходящият сегмент на кривата се разделя на две равни части и се получава анатомичното мъртво пространство.

Ориз. 5. Определяне на мъртвото пространство по метода на еднократното вдишване. Променен от Comroe et al.

Физиологичното мъртво пространство може да се изчисли с помощта на уравнението на Бор въз основа на факта, че издишаният газ е сумата от газовете в анатомичното мъртво пространство и в алвеолите. Алвеоларният газ може да идва от алвеоли с достатъчна вентилация и перфузия, както и от такива, при които съотношението вентилация-перфузия е нарушено:

където PaCO 2 е парциалното налягане на въглеродния диоксид в артериалната кръв (приема се, че е равно на "идеалното" алвеоларно налягане на CO 2); PECO 2 - налягане на въглероден диоксид в смесения издишан въздух; YT - дихателен обем. Този метод изисква прост анализ на издишания въздух в артериалната кръв. Той изразява съотношението на мъртвото пространство (Vd) към дихателния обем (Vt), сякаш белият дроб е физиологично съставен от две части: една с нормална вентилация и перфузия, а другата с неопределена вентилация и без перфузия.