Tüdőszellőztetés az emberi szervezetben
3. ábra. Tüdőtérfogatok és kapacitások
(magyarázat a szövegben)
A pulmonáris szellőztetés mennyiségi jellemzője a légzés pillanatnyi térfogata (MOD) - a levegő mennyisége a tüdőn keresztül 1 perc alatt. Pihenéskor az emberi légúti mozgások gyakorisága 16 percenként 1 perc, a kilégzett levegő mennyisége pedig kb. 500 ml. Szorzás légzésszám 1 perc a mennyiségét légzési térfogat, megkapjuk MOD, hogy az emberek nyugalmi átlagosan 8 l / min.
Maximális szellőztetés (MVV) - a levegő mennyiségét, hogy átmegy a fény 1 percig maximális frekvencia és mélysége légzőmozgások, maximális szellőzést során fordul elő intenzív munka, a hiány a tartalom 02 (hypoxia) és a CO 2 feleslegben (hiperkapnia) a belégzett levegőt. Ilyen körülmények között a MOD elérheti a 150-200 liter / perc értéket.
A levegő térfogata a tüdőben és a légutak függ konstitutsionalno antropológiai és kora jellemzőit emberi tüdőszövetet tulajdonságok, a felületi feszültség az alveolusok, valamint az erő által a légzőszervi izmok.
A tüdők szellőzési funkciójának felmérése, a légutak állapota, a légzési mintázat vizsgálata különböző vizsgálati módszereket alkalmaznak: pneumography, spirometry, spirography, pneumoscreen. A spirográf segítségével meg lehet határozni és rögzíteni a levegő tüdőtérfogatainak értékét egy személy légútján keresztül (3. ábra).
Kíméletes belégzéssel és kilégzéssel viszonylag kis térfogatú levegő halad át a tüdőben. Ez az árapály térfogata (DO), amely egy felnőttnél körülbelül 500 ml. Ebben az esetben az inspiráció némileg gyorsabb, mint a kilégzés. Általában 1 percig 12-16 légzési ciklust végzünk. Ezt a típusú légzést általában "eupnoe" vagy "jó légzésnek" nevezik.
Kényszerített (mély) ihletet követően egy személy egy bizonyos mennyiségű levegőt is belélegezhet. Ez az inspiráció tartalék mennyisége (Rovd) a levegő maximális mennyisége, amelyet egy személy nyugodt inspirációt követően belélegezhet. Az inspiráció tartalék mennyiségének nagysága felnőttkorban 1,8-2,0 liter.
A csendes kilégzés után a személy egy bizonyos mennyiségű levegőt is kilélegezhet kényszerített kilégzéssel. Ez a kilégzés tartalék mennyisége (Rovyd), amelynek értéke átlagosan 1,2-1,4 liter.
- teljes tüdőkapacitás (OEL) - a tüdőben a levegő mennyisége a maximális inspirációt követően - mind a négy kötet;
- a tüdő létfontosságú kapacitása (ZHEL) magába foglalja a légzés térfogatát, az inspiráció tartalék mennyiségét, a kilégzés tartalékmennyiségét. A ZHEL a maximális kilégzés utáni maximális belégzés után a tüdőből kilégzett levegő mennyisége. ZHEL = OEL - a tüdő maradék térfogata. A ZHEL férfiaknál 3,5-5,0 liter, a nők 3,0-4,0;
- A belégzési kapacitás (egység) megegyezik a légzési térfogat és az inspiráció tartalék mennyiségével, átlagosan 2,0-2,5 liter;
- funkcionális maradék kapacitás (FOE) - a levegő mennyisége a tüdőben nyugodt kilégzés után. A tüdőben, nyugodt légzéssel és kilégzéssel körülbelül 2500 ml levegőt töltenek az alveolák és az alsó légutak számára. Ennek következtében az alveoláris levegő gázösszetétele állandó szinten marad.
A gázmennyiségek és kapacitások mérhetőségének összehasonlíthatósága érdekében a vizsgálatok anyagait csökkenteni kell a standard BTPS állapotra, pl. összefüggésben állnak a tüdőben lévő olyan körülményekkel, ahol az alveoláris levegő hőmérséklete megfelel a testhőmérsékletnek, emellett a levegő bizonyos nyomáson és vízgőzzel telített.
A bezárt levegő a légutak (a száj, az orr, a garat, a légcső, a hörgők és bronchiolusokat), nem vesz részt a gázcserét, így a tér légutak úgynevezett halott vagy káros fellélegezhetnek. Halk belégzési térfogat 500 ml-belép az alveolusok csak 350 ml belélegzett levegőben. A maradék 150 ml az anatómiai holttereken marad. Harmadik átlagosan vitálkapaciást holttér méretét csökkenti a hatékonyságot alveoláris ventiláció során nyugodt légzés. Azokban az esetekben, ha olyan munkát végez fizikai munkát légzéstérfogatot nő többször a kötet a anatómiai holttér nem befolyásolja a hatékonyságát alveoláris ventiláció.
Néhány kóros állapotban - vérszegénység, tüdőembólia vagy emfizéma, az alveolaris holtterek focizónái jelentkezhetnek. A tüdő ilyen zónáiban nincs gázcsere.
Gázcsere és gázszállítás
Az alveoláris-kapilláris membránon keresztül az O2 és a CO2 közötti gázcsere a diffúzió során történik, amelyet két lépésben végzünk. Az első szakaszban gázdiffúziós transzfer keresztül fordul elő a levegő-vér gáton, a második - a kötődése a pulmonális kapillárisokban lévő vért gázok, a térfogata, amely elhagyja a vastagsága 80-150 ml vér kapillárisokban réteg csak 5-8 mikron. A vér plazma gyakorlatilag nem zavarja a gázok diffúzióját, ellentétben a vörösvérsejt membránnal.
tüdő szerkezete kedvező feltételeket teremt a gázcsere: légúti egyes tüdő zóna tartalmazza mintegy 300 millió alveolusok, és mintegy azonos számú kapillárisok fajlagos felülete 40-140 m2, a vastagsága a levegő-vér gáton csak 0,3-1,2 mikron ..
A gáz diffúziójának jellemzőit kvantitatív módon jellemzik a tüdő diffúzivitása. A könnyű diffúziós képessége O2 - a gáz mennyisége a szállított a alveolusokon vér 1 perces gradienssel alveoláris kapilláris gáz nyomása 1 Hgmm
A gázok mozgása a parciális nyomáskülönbség miatt következik be. Részleges nyomás az a nyomás azon része, amelyet ez a gáz alkot a gáz összes keverékéből. Az OD alacsony nyomása a szövetben elősegíti az oxigén mozgását. A CO2 esetében a nyomás gradiens az ellenkező irányba irányul, és a kilélegzett levegővel a környezetbe kerül. A légzés fiziológiájának vizsgálata valójában csökkenti a gradiensek vizsgálatát és fenntartását.
Az oxigén és a szén-dioxid részleges nyomásának gradiense az az erő, amellyel ezeknek a gázoknak a molekulái hajlamosak áthatolni az alveoláris membránnak a vérbe. A vérben vagy szövetekben lévő gáz részleges feszültsége az az erő, amellyel az oldható gázmolekulák hajlamosak a gáz közegbe kerülni.
Az artériás vérben a részleges oxigénfeszültség közel 100 mm Hg-ig terjed. vénás vérben - körülbelül 40 mm Hg. és a szövetfolyadékban, a sejtekben - 10-15 mmHg. A szén-dioxid feszültsége az artériás vérben körülbelül 40 mm Hg. a vénás - 46 mm Hg. és a szövetekben - 60 mm Hg-ig.
A vérben lévő gázok két állapotban vannak: fizikailag feloldódnak és kémiailag kötődnek. Oldódási szerint megy végbe Henry-törvény, amely szerint a gáz mennyiségét feloldjuk egy folyékony egyenesen arányos a parciális nyomása a gáz a folyadék feletti. 100 ml vérben a parciális nyomás minden egyes egységére 0,003 ml O2 vagy 3 ml / l vér oldódik.
Minden gáz saját oldhatósági együtthatóval rendelkezik. A testhőmérséklet a oldhatósága CO2 25-ször nagyobb, mint D2, mert a jó oldhatósága szén-dioxid a vérben és a szövetekben a CO2 át 20-szor könnyebb, mint az a törekvés, O2 gáz áthaladását a folyadékot a gázfázis feszültség nevezett gáz. Normál körülmények között 100 ml vérben csak 0,3 ml 02 és 2,6 ml CO2 oldott állapotban van. Az ilyen értékek nem adhatják meg a szervezet kérését O2-ban
Ábra. 4. Az oxihemoglobin teljes vér disszociációs görbéi különböző vér pH-n [A] és hőmérsékletváltozással (5)
Az 1-6 görbék 0 °, 10 °, 20 °, 30 °, 38 ° és 43 ° C (növekedés)
Ez a grafikon - oxihemoglobin disszociációs görbe, vagy telítési görbe mutatja az aránya a vér hemoglobin van társítva 02 amikor az egyik vagy másik parciális nyomás, és amely - a disszociált, vagyis oxigénmentes. A disszociációs görbe S alakú. A plató görbe jellemző a telített O2 (telített) artériás vér számára, és a görbe meredek lefelé mutató része vénás vagy deszaturált vér a szövetekben (4. ábra).
A hőmérsékleti görbe az oxyhemoglobin disszociációs görbét is befolyásolja. A hőmérséklet-emelkedés jelentősen növeli a rothadási sebességét oxihemoglobin és csökkent hemoglobin affinitása 02. A hőmérséklet-emelkedés a működő izmok segít felszabadítani O2 02 kötési affinitása hemoglobint csökkenti annak amino-csoportok CO2 (Haldane hatás). A diffúziós CO2 a vérből az alveolusokba biztosítja felvételi oldott CO2 (5-10%) a vérplazmában a szénhidrogének (80-90%), és végül, a karbaminsav eritrociták vegyületek (5-15%), amely képes disszociál.
A CO2 vérrel való kötődése a fizikailag oldott széndioxid részleges stresszétől függ. A szén-dioxid belép a vörösvértest ahol enzim karboanhidráz, amely lehet 10 000-szer, hogy növelje a képződési sebességét szénsav. Az eritrocitán átmenő szénsav átalakul bikarbonátká, és átkerül a tüdőbe.
Az eritrociták 3-szor több CO2-t szállítanak, mint a plazma. A plazmafehérjék 8 g / 100 cm3 vér, a hemoglobin a vérben 15 g / 100 cm3. A CO2 többségét a szervezetben kötött állapotban szénhidrogéneket és karbamát-vegyületek formájában szállítják, ami növeli a CO2 kicserélési idejét.
Továbbá fizikailag oldott a vérplazmában molekuláris CO2 a vérből a tüdőbe alveolusokba diffundál CO2 amely megjelent a vörösvértestek, mert a karbaminsav vegyületek hemoglobin oxidációs reakció a tüdő kapillárisokban és a vérplazmában a szénhidrogének, mint eredményeként a gyors disszociációs alkalmazásával lévő vörösvértestek az enzim karboanhidráz. Ez az enzim hiányzik a plazmában. plazma-hidrogén-karbonát, hogy felszabadítsa a CO2 először hatolni a vörös vérsejtek, hogy ki vannak téve karboanhidráz. A plazma nátrium-hidrogén-karbonát, valamint az eritrociták - kálium-hidrogén-karbonát. eritrocita membrán jól átjárható a CO2, így része a CO2 gyorsabban hatol a plazmából a vörösvértestek. A legnagyobb számú plazma hidrogén-karbonát képződik részvételével eritrocita karboanhidráz.
Meg kell jegyeznünk, hogy a vér CO2-ból való eltávolítása a tüdő alveolusokba kevésbé korlátozott, mint a vér oxigénellátása, mivel a molekuláris CO2 könnyebben behatol a biológiai membránokon, mint az O2.
A szállítási OD, mint a CO, a nitritek, a ferrocianidok és sok más egyéb mérgek gyakorlatilag nincsenek hatással a szén-dioxid-szállításra.A szén-dioxid-anhidráz-blokkolók soha nem szünetelnek teljesen a molekuláris CO2 kialakulását. Végül a szövetek nagy pufferkapacitással rendelkeznek, de nem védettek O2-hiány ellen. A tüdőben a CO2 kiválasztása a tüdőbetegség, a légzőrendszer, az intoxikáció vagy a légzési szabályzat megsértése következtében jelentős mértékben csökkentheti a pulmonáris szellőzést (hypoventilation). A CO2 késleltetése légúti acidózissal jár - a bikarbonátok koncentrációjának csökkenése, a vér pH-jának a savas oldalra történő eltolódása. A CO 2 túlzott mértékű megszüntetése a hiperventiláció során az intenzív izommunka során, magasabb magasságokig történő felkelés esetén légzési alkalózist okozhat, és a vér pH-ját a lúgos oldallá alakítja.