Légzésélettan Dr. Szentkereszty Zoltán Kenézy Kórház, ITO
A légzés mechanikája
Tüdővolumenek CC CV CC életkorral nem vált testhelyzettel!!!
Tüdővolumenek
Tüdővolumenek + PEEP
Alveoláris légzés, holtterek V T = V A + V D alveolaris légzés (minv A ) = f(v T -V D ) alveolaris gázcsere = légmozgás + diff fiziológiai holttér (V D ) = anatómiai holttér + alveolaris holttér = 150 ml Bohr aequatio V D /V T = (P A CO 2 ETCO 2 )/P A CO 2 ~ (P a CO 2 ETCO 2 )/P a CO 2
Holttér holttér tracheostoma, intub fekvő helyzet holttér anaesthesia légzőkör Y-ig IPPV hypovolaemia tüdőembolia felületes, gyors légzés kor
Légzésfunkciós tesztek 42-2,3?
Nyomás soros rendszer nyugalomban: P rs =P alv =P t +P mf aktív belégzésben: P alv =P t +P mf +P izom P ta =P alv -P pl = transalv nyomás
Compliance tágulékonyság V/ P ml/cmh 2 O rugalmas elemek soros rendszerben (tüdő, mellkasfal): 1/C tot =1/C t +1/C mf 1/100=1/200+1/200 párhuzamos rendszerben (légzőrendszer, circularis elemek): C tot =C 1 +C 2
Compliance norm: felnőtt 50-100, gyermek 25, újsz 2,5 statikus: egyensúlyi állapot, áramlás nincs, sorozatos volumenmérés kül nyomásokon
Compliance dinamikus: dinamikus erők (szöveti, pendelluft, súrlódás), két végpont közötti változásból kalkulált gyakorlatban: VT/(PIP-PEEP)
Resistance P/ flow (vízcm/l/s) kilégzési > belégzési R tot =R légút +R tubus +R szöv +R mf befolyásoló tényezők keresztmetszet áramlás áramlási típus (lineris, turbulens) ármaló anyag sűrűsége
Resistance
Időállandók alapvető paraméter, inhomogen τ=c R vagy R/E mérése (eredő) - V T /flow E,csúcs befolyásolja légzés dinamikáját belégzett gáz intrapulm eloszlását tüdő kiürülés sebességét jelentősége gép beállításnál T e = 3-5TC e DHI
Kilégzési időállandó (TC e ) Vol (ml) 1000 900 800 700 600 RC e = 1 sec RC e = 2 sec 500 400 300 63% FRC 200 100 0-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Time (s) 95%
Kilégzési időállandó (TC e ) Duration of step change in pressure (s) Resulting change in Volume (% of dv,vmax) 1 x Time Constant 63 2 x Time Constant 86.5 3 x Time Constant 95 4 x Time Constant 98 5 x Time Constant 99 Infinite x Time Constant 100
Surfactant LaPlace törvénye: P=4T/r r csökkenésével csökkenti a felületi feszültséget P P P P V P
Légzési munka légzés = munka W=P V vagy F l (P=F/A, V=A l) mechanikusan az elmozdulással járó mérhető a teljes munka O 2 fogyasztás alapján mérhető TTP (tension time product) izom által generált nyomás 1 perc alatt
Légzési munka W=P V belégzés aktív (izom) P musc = P res + P el kilégzés passzív (rugalmasság) P musc = 0 -P res = P el
Légzési munka P res = P 1 -P 2 = V R P res ~ V, R (geometria) P res elvesző energia
Légzési munka P el = V/C ~ akkumulált energia
Légzési munka Campbell diagram P el,tüdő V V + P el,mf P res,tüdő P 0 = FRC - 0 + - P
Légzési munka Campbell diagram P el,tüdő V V + P el,mf P res,tüdő P 0 = FRC - 0 + - P
Légzési munka WOB in Joule/sec 0.16 0.14 0.12 0.1 0.08 0.06 0.04 0.02 0 total elastic resistive 0 10 20 30 40 50 Respiratory Rate in bpm
Légzési munka myometriás munka (pozitív) volumendep stat erő tüdőben és mfalban áramlásdep res erők a légutakban és mfalban idődep viscoelast erők és plastoelast erők mellkasban (hysteresis) fr függő inertance erők (áramlás változásával szemben) időconstans egyenetlenségek pliometriás munka (negatív) relative jelentős nyug kilégzés kezdetén a diaphr és a légzőizmok pers aktivitása miatt fokozódó légzéssel jelentősége csökken O 2 igény elenyésző, ezért nincs jenetősége ineff belégzés kilégzési fázis alatt (struct kár!) isometriás munka
alacsony nyomás Tüdőkeringés nagy kapacitás (500-750 ml) 2-4x-re nőhet PAP nélkül
Tüdőkeringés glob és reg meghatározói gravitatio (1,25 Hgmm/cm) alveolaris nyomás CO (terhelés) 4-7x bal pitvari nyomás pulm vasoconstrictio (3-10 perc) hypoxia hypercapnia met acidosis ICP gyógyszerek (dopamin, dolargan)
Folyadékmozgás a tüdőben tüdőoedema interstitialis: max 100 ml alveolaris: alv epithel sérül (P IS > 1 Hgmm) acut: PCP > 28Hgmm chr: PCP > 40Hgmm (nyirokpumpa 10x )
Tüdőkeringés csak, ha PAP P A 3.zóna
Ventillatio/perfusio eloszlás
Ventillatio/perfusio path eloszlás
Shunt keringés shunt = vénás hozzákeveredés ~ AaDO 2 normálisan 2-5% (V/Q aránytalanság) típusai fiziológiai = capillaris (atelect, consolid) postpulm (vv Thebesius, bronch-, med-, pleur erek) pathoanatomiás (congenit vagy traumás) compens
Shunt keringés Berggren shunt aequatio Q S /Q T = (C c O 2 -C a O 2 )/(C c O 2 -C v O 2 ) (C c O 2 ~ idealis conc = P A O 2 0,0031 + hb 1,34 sato 2 /100) Q T C a O 2 = (Q T -Q S ) C c O 2 + Q S C v O 2 Q T C a O 2 = Q T C c O 2 Q S C c O 2 + Q S C v O 2 alv Q S C c O 2 Q S C v O 2 = Q T C c O 2 Q T C a O 2 Q S (C c O 2 C v O 2 ) = Q T (C c O 2 C a O 2 ) Q S /Q T = (C c O 2 C a O 2 )/(C c O 2 C v O 2 ) Q eff =Q T -Q S C c O 2 Q T C v O 2 Q S C v O 2 Q T C a O 2
Alveolaris gázcsere
Alveolaris gázcsere diffusio diff kapacitás adott gáz, adott anyagon át D ~ P A S/ MW d
Alveolaris gázcsere alveolaris diffusiót befolyásoló tényezők nyomásgradiens ( P) alv-cap partialis nyomáskül diffusiós felszín mérete (A) resectio, emphysema (sign: 1/3-1/4) diffusiós coeff ~ oldékonyság, 1/ molsúly membrán vastagsága (d) oedema, fibrosis (sign: 2-3x)
Alveolaris gázcsere
Alveolaris gázcsere
Alveolaris hypoventillatio
O 2 és CO 2 szállítás gáznyomás folyadékban random mozgás, kinetikus energia nyomás Henry törvénye P = oldott gáz conc/oldékonysági coeff oldékonysági coeff O 2 : 0,024 CO 2 : 0,57 CO: 0,018 N 2 : 0,012 parcialis nyomás
O 2 és CO 2 szállítás arteria vena PaO 2 101 40 O 2 tartalom (mg/dl) totál hb-hoz kötött oldott 20 19,7 0,3 15 14,9 0,1 PaCO 2 40 45 CO2 tartalom (mg/dl) totál carbamino-hb oldott HCO - 3 50 2,5 2,5 45 54 2,9 3,7 47,4
O 2 szállítás
CO 2 szállítás
oxygen kaszkád levegő trachea alveolus arteria capillaris (venás vége) interstitium sejt O 2 szállítás PaO 2 (Hgmm) 160 150 101 95 40 40 5-40 (23) megjegyzés + páratartalom + CO 2 normál shunt extractio 1-3 is elég (tartalék)
oldott oxygen (~ P a O 2 ) O 2 szállítás P a O 2 x 0,0031 (no: 0,3 ml/dl) közvetítő ezt mérjük hb-hoz kötött (~ sato 2 ) max menny: 1,34 ml O 2 /1 g hb (1,39 lehetne) dinamikus változás 19,7 vs 14,9 mg/dl
affinitás eltérései O 2 szállítás P 50 alkalosis hypothermia 2,3 DPG abnorm hgb methgb carboxyhgb acidosis hyperthermia 2,3 DPG abnorm hgb hypercapnia
O 2 szállítás oxygen tartalom (CO 2 ) PO 2 0,0031 + hb 1,34 sato 2 /100 oxygen kínálat (delivery DO 2 ) CO C a O 2 kb 1000 ml/perc, no szükséglet 250 ml/perc oxygen fogyasztás (consumption VO 2 ) CO(C a O 2 C v O 2 ) O 2 kivonás (extraction V/DO 2 100)
idegi szabályozás A légzés szabályozása
A légzés szabályozása idegi szabályozás belégzési központ alapvető légzési irányítás intrinsic automácia (2 ramp imp 3 szünet) pneumotaxicus kp belégzési központot befolyásolja gátlás insp légzési fr
A légzés szabályozása idegi szabályozás kilégzési központ kilégző izmok ingerlése (csak erőltetett kilégzésben) egyéb apneusticus kp: pneumotax kp gátlása (norm nincs jelentősége) Hering-Breuer refl: feedback insp kp-ba (csak V T > 1,5l)
kémiai szabályozás centralis A légzés szabályozása CO 2 (vér-agy gáton át) H + (CSF) belégz kp stim ramp rövidül fr
kémiai szabályozás peripheriás A légzés szabályozása receptorok: carotis (nix) és aorta (nx) stimulus: P a O 2 (max 30-60 Hgmm!), P a CO 2 és ph, RR változás
A légzés szabályozása
A légzés szabályozása
A légzés szabályozása
A légzés szabályozása lassú keringés túlzott feedback CO 2 növekedésre (20x vs 3x)
Légzőrendszer modellek lineáris egy-compartment modell ez az alapja a mindennapos összefüggéseknek egészséges légzőrendszerre igaz P/flow ill P/V linearis flow R V C P P
Légzőrendszer modellek lineáris viscoelasticus kétcompartmentes modell bonyolult, függvényekben lehet gondolkozni obstructiv betegre jó magyarázza a resp parameterek fr függőségét és a stress adaptatiót
Légzőrendszer modellek egyéb modellek nem lineáris egycompartment párhuzamos és soros kétcompartment (CT inhom) plastoelasticus
DHI
progressiv tüdővolumen növekedés kilégzésvégi nyomás > atm magas TC e (RxC) abs vagy relative elégtelen kilégzési idő
előfordulása magas légzési igény obstructio nélkül kp. idegrendszeri megbetegedés, sérülés erőltetett kilégzés dinamikus légúti collapsus tidal légzés alatt dist air trapping flow limtációval járó kórképekben (obstructio) COPD ARDS
obstr rövid Te forszírozott exsp
jelentősége fokozott légzési munka triggereléshez (trigger + PEEP i ) trigger (autocycling határáig) PEEP e asynchronia, ineffektív belégzési trigger HD hatások barotrauma PCWP téves leolvasása compl téves kalkulálása
P el,tüdő V V + P el,mf P res,tüdő P 0 = FRC - 0 + - P
M-E 171
Párásítás
felső légúti nyh funkciói melegítés + párásítás belégzett levegő felmelegítése + telítése vízzel hő (és folyadék)veszteség (felemelegítés + páraképzés) filtratio szennyeződések microorg szerep hőháztartás fenntartásában
abszolút páratartalom (AH) páratartalom adott gáztérfogatban (mg/l) relatív páratartalom (RH) pára telítettségi % adott hőmérs-en telített gáz páratartalma 20 0 C 17,5Hgmm 17,1 mg/l 30 0 C 31,3Hgmm 30,4 mg/l 37 0 C 47,1Hgmm 43,4mg/l
isothermiás saturatiós határ (ISB) ahol a gáz eléri a test hőmérsékletét + a telített páratartalmat ~ carina helyzete függ a belégzett gáz páratartalmától, hőmérsékletétől ISB alatt az áramlás nem turbulens ISB fölött turbulens ár hő- és párafelvétel ill leadás intubáció lefelé tolja napi 250ml folyadékvesztés tüdőn át
- 25g/m 3 = 0,0125g/V T =11,25g/óra =270g/die + 38g/m 3 = 0,019g/V T =17,1g/óra =410g/die - 13g/m 3 = 0,0065g/V T =5,85g/óra =140g/die
csökkent páratartalmú gáz- akut eset légutak kiszáradása hőveszeteség ciliaris functio - (50-)75% RH kell tr és (prox)br epithel károsodás bm károsodás, cytoplasma és mag degeneratio, sejt desquamatio, ulceratio váladék retentio, atelectasia kis légúti collapsus C, R surfactant aktivitás krónikus esetben már kisebb probléma
túlpárásítás T > 37 0 C vagy abs humiditás > 44mg/l (ritka) nyh passzív tényezővé válik aerosol kezeléskor (foly balance) következmények nyh sérülés hőpangás tüdőoedema insens tüdő vízvesztés elmarad (foly balance) vízmérgezés C surfactant károsodik