A légzés élettana I.

Átírás

1 A légzés élettana I. 25. Légzésmechanika 1: A tüdő és a mellkas statikus mechanikája. 26. Légzésmechanika 2: ventiláció prof. Sáry Gyula Domoki Ferenc 1 A légzés fő fázisai ventiláció ventiláció alveoláris diffúzió distribúció diffúzió perfúzió szállítás a véráramban szöveti diffúzió 2 1

2 újraélesztési idő + CO 2 retenció! túlélési idő teljes bénulás funkciózavar kezdete irreverzibilis károsodás tünetmentes időszak anoxia kezdete sejthalál 3 STATIKUS tüdőmechanika: a tüdő (és a mellkas) térfogatát meghatározó erők jellemzése akkor, amikor a térfogat NEM változik A tüdő levegőfrakciói A tüdő kollapszus tendencia (elastic recoil) és a mellkasi tágulási tendencia A tüdő és a mellkas compliance fogalma A felületi feszültség szerepe a tüdő kollapszus tendenciájában DINAMIKUS tüdőmechanika: az erők jellemzése, amikor a térfogat változik és van levegő ÁRAMLÁS 4 2

3 A mellkas térfogatának változásai rekeszizom: függőleges kitérés mellkas: antero-posterior és harántirányú átmérő változása 5 Az (aktív) kilégzés és belégzés izmai maximális kilégzés maximális belégzés belégzés kilégzés forgástengely diaphragma belső külső bordaközi izmok mellkasi mozgások 6 3

4 Az (aktív) kilégzés és belégzés segédizmai 7 Spirometria: a tüdő levegőfrakcióinak mérése t 8 4

5 A normális spirogram (Értékek a Tanulási támpontokban!) teljes tüdőkapacitás (TLC) belégzési rezerv (IRV) légzési Volumen (TV) kilégzési rezerv (ERV) Vitálkapacitás (VC) funkcionális reziduális kapacitás (FRC) reziduális volumen (RV) Dead space: holttér, IRV=inspiratory reserve volume, TV= tidal volume, ERV=expiratory reserve volume, RV= residual volume, FRC= functional residual capacity, VC= 9 vital capacity, TLC = total lung capacity A tüdő egy olyan ballon, amit nem a benne lévő nyomás NÖVELÉSÉVEL,hanem a körülötte lévő nyomás CSÖKKENTÉSÉVEL fújtak fel! A felfújó erő: a transzpulmonális nyomás, mindig pozitív 10 5

6 Pozitív nyomású lélegeztetés (altatáskor) térfogatvezérelt nyomásvezérelt Negatív nyomású lélegeztetés (vastüdő)

7

8 A tüdő elastic recoil demonstrációja: a légmell (Pneumothorax). mellkasi légzés hasi légzés rekeszizom A pneumothorax oldalán a transzpulmonáris nyomás és a transztorakális nyomás is 0, a tüdő összeesik, a mellkas kitágul! 15 A tüdő compliance (tágulékonyság) C = V/ P FRC! pleura nyomás A tüdőcompliance az egységnyi transzpulmonáris nyomás növekedésére létrejövő tüdőtérfogatnövekedés Értéke L/cm H 2 O 16 8

9 A tüdőcompliance kóros változásai Tüdőtérfogat Transzpulmonáris nyomás A tüdőszövet pusztulása fokozott, hegesedése csökkent compliance-t okoz 17 A tüdő levegőfrakciói és az életkor Teljes tüdő kapacitás funkcionális reziduális kapacitás vitálkapacitás reziduális térfogat életkor (év) 18 9

10 A tüdő compliance nagyobb, ha folyadékkal töltjük meg (nem in vivo vizsgálat!!!) Fiz. sóoldattal töltött Levegővel töltött pleura nyomás A tüdő elastic recoil -t jelentős részben a tüdő/levegő határon létrejövő felületi feszültség hozza létre, azonban az erő így is kisebb, mint ami elvárható lenne a felszín nagysága alapján

11 A surfactant termelése II. típusú alveoláris epithelsejtek LB = lamelláris testecskék exocitózissal ürül (inger: tüdőfeszülés) vékony filmet alkot felületi feszültség 1/10-re csökken foszfatidilkolin, albumin, IgA, apoproteinek fagocitózissal tűnik el (recycling!) magzati hónaptól termelődik koraszülöttek problémája: respirációs distressz szindróma (RDS) glikokortikoid stimulálja PEEP lélegeztetés 21 A surfactant mellett az alveolusok összeesését (kollapszusát) az ún. alveoláris interdependencia is megakadályozza. Az alveolusok NEM szőlőfürtszerűen helyezkednek el önálló fallal egymás mellett, hanem közös faluk van, így egyikük összesése a másik automatikus tágulását így benne a felületi feszültség növekedését idézné elő 22 11

12 Elasztikus erők a mellkasban és tüdőben a légzés folyamán reziduális térfogaton (erőltetett kilégzés végén) mellkas: kifelé, nagy funkcionális reziduális kapacitáson (nyugodt kilégzés végén) mellkas & tüdő ellentétes, egyenlő belégzés alatt mellkas: kifelé, kicsi a tüdőkapacitás 70%-án mellkas: egyensúly teljes tüdőkapacitáson (erőltetett belégzés végén) mellkas: befelé, kicsi tüdő: befelé, kicsi tüdő: befelé, nagyobb tüdő: befelé, nagy tüdő: befelé, maximális 23 Passzív nyomás-térfogat viszonyok a légzőrendszerben mellkas mellkas + tüdő tüdőtérfogat (L) mellkas nyugalomban mell. + tüdő nyugalomban tüdő maximális kilégzés (reziduális volumen) Transzmurális nyomás 24 12

13 Összefoglalás A funkcionális reziduális térfogatot/kapacitást (nyugodt kilégzés vége) a tüdő és a mellkasfal kölcsönhatása szabja meg (aktív izmok nem!). A teljes tüdőkapacitást (erőltetett belégzés vége) a belégzőizmok és tüdő-mellkasfal visszahúzó ereje közti egyensúly szabja meg. A reziduális volument (erőltetett kilégzés vége) a kilégzőizmok és a mellkas (tüdő) rugalmassága közti kölcsönhatás szabja meg. 25 STATIKUS tüdőmechanika: a tüdő (és a mellkas) térfogatát meghatározó erők jellemzése akkor, amikor a térfogat NEM változik DINAMIKUS tüdőmechanika: az erők jellemzése, amikor a térfogat változik és van levegő ÁRAMLÁS Nyomás és térfogatváltozások a ventiláció során A légutak áramlási ellenállása (Raw) Dinamikus légzésfunkciós paraméterek A légzési holttér, perctérfogat 26 13

14 Térfogat és nyomásváltozások légzés alatt tüdőtérfogat alveoláris nyomás transzpulmonáris nyomás pleurális nyomás Belégzés Kilégzés 27 Nyomásviszonyok ventiláció közben intrapulmonális nyomás A ZÖLD vonal a STATIKUS, A KÉK vonal a DINAMIKUS (in vivo) adatokat mutatja légzési térfogat (L) intrapleurális nyomás 28 14

15 A tüdő ellenállása a térfogatváltozással szemben elasztikus ellenállás: mellkas és tüdő rugalmas ellenállásából származik viszkózus(nem elasztikus) ellenállás: elsősorbana levegő áramlásával szemben (légúti ellenállás) 29 Légúti ellenállás tényezői Turbulencia NÖVELI az ellenállást A HÖRGŐK hörögnek mert bennük turbulens az áramlás 30 15

16 A Reynolds féle szám áramlás v=áramlási sebesség ρ=sűrűség d= csőátmérő η=viszkozitás > > turbulens áramlás perfúziós nyomás sebesség x sűrűség x csőátmérő viszkozitás 31 Légúti (áramlási) ellenállás Összkeresztmetszet Ellenállás Légutak oszlása Légutak oszlása 32 16

17 Áramlással szembeni ellenállás a légutakban levegő útja egyes bronchusok átmérője > egyes bronchusok átmérője összkeresztmetszet << összkeresztmetszet légúti ellenállás > légúti ellenállás 33 tüdőszövet ér simaizom A légúti ellenállás a KIS légutakban nő kilégzés során, mert az összenyomódó tüdő összepréseli őket. A alveolusok interdependenciájához hasonlóan kis bronchiolusokat is pányvázza a tüdőszövet, pusztulása (emphysema) a kis légutak obstrukcióját is okozza. A kis légutak allergiás gyulladása (asthma bronchiale) is főleg KILÉGZÉSI panaszt okoz 34 17

18 Spirogram: dinamikus komponensek teljes tüdőkapacitás belégzési rezerv légzési térfogat vitálkapacitás kilégzési rezerv funkcionális reziduális térfogat reziduális térfogat Tiffeneau-index: FEV1/VC, azaz a vitálkapacitás 1 mp alatt kilélegezhető hányada (80%) 35 Az időzített vitálkapacitás FEV 1 Tiffeneau in idő 36 18

19 A légzés holttere nincs gázcsere! Anatómiai és élettani holttér (fiziológiásan egyezik) 37 Holttér: 0.15 L Légzésvolumen (0.5 L) A légzés paraméterei Légzésfrekvencia (14 1/perc) Légzési perctérfogat = Légzésfrekvencia x légzésvolumen (14x0.5 = 7 L/perc) Holttérventiláció = légzésfrekvencia x holttér (14 x 0.15 = 2 L/perc Alveoláris ventiláció = Perctérfogat holttérventiláció (7 2 = 5 L/perc) 38 19

20 A felületi feszültség szerepe az alveolusok nyitvatartásában szörfaktáns nélkül szörfaktánssal Felületi feszültség: miért gömb alakú a vízcsepp? II. típusú alveoláris sejtek: felületaktív anyag termelése surfactant: felületi feszültség kb. 1/10-re csökken 39 Laplace és a guminyúl Azonos falfeszülés mellett a kisebb alveolusban nagyobb a nyomás (A guminyúl füle fújja fel a nyulat, nem fordítva!) 40 20