Oddychanie

Wentylacja

Dyfuzja gazów

- Krew

Transport gazów

z krwią

Dyfuzja gazów

Krew -

„

Reakcje metaboliczne

z udziałem O

2

„

Oddychanie

zewnętrzne

Oddychanie
wewnętrzne

Wymiana gazowa

{

{

Wymiana gazowa

Transport

gazów drogami

oddechowymi

w.kula

{

Oddychanie zewnętrzne

w.kula

Drogi oddechowe

Jama nosowa

Gardło

Krtań

Tchawica

Oskrzela

(Lewe + prawe)

Oskrzeliki

Górne drogi

oddechowe

Dolne drogi
oddechowe

w.kula

(Spokojny)

2.Wydech

(Spokojny)

Pojedynczy cykl

oddechowy

1.Wdech

(

TV = 500cm

3

)

1.Wdech

(Spokojny)

Pobór dodatkowej

objętości powietrza

2.Wdech

(Max)

=

Wdechowa objętość

zapasowa

(

IRV = 2500cm

3

)

Statyczne objętości i pojemności płuc - spirometria

w.kula

Objętość

wdechowa

Objętość

wydechowa

Objętość oddechowa

1.Wydech

(Spokojny)

Usunięcie dodatkowej

objętości powietrza

2.Wydech

(Max)

=

Wydechowa objętość

zapasowa

(

ERV = 1000cm

3

)

1.Wydech

(Max)

∩

(

RV = 1200cm

3

)

Objętość zalegająca

w.kula

Statyczne objętości i pojemności płuc - spirometria

2.Pozostałe powietrze

=

1.Wydech

(Spokojny)

∩

Czynnościowa pojemność zalegająca

1.Wydech

(Spokojny)

2.Wdech

(Max)

=

Pojemność

wdechowa

w.kula

(FRC =

ERV

+

RV

= 2200cm

3

)

(IC =

TV

+

IRV

= 3000cm

3

)

Statyczne objętości i pojemności płuc - spirometria

2.Pozostałe powietrze

=

w.kula

1.Wdech

(Max)

2.Wydech

(Max)

1.Wydech

(Max)

2.Wdech

(Max)

Pojemność życiowa

płuc

Statyczne objętości i pojemności płuc - spirometria

(

VC

=

TV

+

IRV

+

ERV

=

4000cm

3

)

Wdechowa pojemność

życiowa

Wydechowa pojemność

życiowa

}

{

(IVC)

(EVC)

1.Wdech

(Max)

∩

Całkowita pojemność płuc

(

TLC

=

VC

+

RV

=

5200cm

3

)

2.Powietrze wprowadzone

=

Statyczne objętości i pojemności płuc - spirometria

1.Wdech

(Max)

2.Wydech

(Max

, szybko

)

Usunięta objętości

powietrza

=

Natężona pojemność

życiowa

(FVC)

w.kula

{

(Spokojna)

1min.

Wentylacja minutowa

(MV = 8L)

}

Wentylacja

(Max)

1min.

(MVV = 100-180L/min.)

Maksymalna wentylacja minutowa

Wentylacja

Wydech

(Max,

szybko

)

1s

Natężona objętość wydechowa

pierwszo sekundowa

(FEV

1

)

Dynamiczne pojemności płuc - spirometria

w.kula

Przepływ powietrza drogami oddechowymi

Spokojny wdech

Powietrze atmosferyczne

(21%O

2

+ 78%N

2

+ 0.04%CO

2

)

Objętość wdechowa

(500cm

3

)

Powietrze w drogach

oddechowych

(

150cm

3

)

Powietrze zalega

w drogach oddechowych

Oczyszczanie

Ogrzewanie

Przestrzeń martwa

anatomiczna

=

(

350cm

3

)

Wymiana

gazowa

w.kula

(

37˚C

)

Transport

Nawilżanie

Skład % powietrza pęcherzykowego jest stały, różny od atmosferycznego,

nie ulega zmianie w trakcie oddychania.

( 21%O

2

+ 0.04%CO

2

)

Wdech

Oskrzela

(Rozkurcz)

Przestrzeń martwa

anatomiczna

(

150cm

3

)

Wydech

Oskrzela

(Skurcz)

(

150cm

3

)

Oskrzeliki

(

Zapadnięcie

)

Uwięzione

powietrze

∩

Objętość

wydechowa

Przestrzeń martwa

anatomiczna

Rytm oddechowy

(Przyspieszony + spłycony)

(Natężony)

Dopływ

powietrza

Wentylacja

Wymiana

gazowa

Zmiany rozmiaru przestrzeni martwej anatomicznie

w.kula

ø

(

V przepływu

)

=

(500cm

3

)

Powietrze w drogach

oddechowych

Spokojny wdech

Perfuzja
(Norma)

+

Wymiana gazowa

(

Brak

)

Perfuzja

+

Wymiana gazowej

}

Przestrzeń martwa

pęcherzykowa

(350cm

3

)

Przestrzeń martwa pęcherzykowa

w.kula

=

(Norma)

{

(

Brak

)

Przestrzeń martwa

fizjologiczna

Przestrzeń martwa

anatomiczna

Przestrzeń martwa

pęcherzykowa

>>>

w.kula

Wymiar pionowy

klatki piersiowej

Obniżenie

przepony

Przepona

(Skurcz)

Uniesienie

dolnych żeber

Mięśnie między

żebrowe zew.

(Skurcz)

Wymiar

poprzeczny

klatki piersiowej

Wymiar

przednio-tylny

klatki piersiowej

Przesunięcie

dolnych żeber,

mostka

Mięśnie między

żebrowe zew.

(Skurcz)

Spokojny wdech jest katem czynnym

Mechanika wdechu

w.kula

Napływ powietrza

(

500ml

)

Napięcie

powierzchniowe

Gromadzenie energii potencjalnej

Odkształcenie

struktur sprężystych

Klatka piersiowa

(

Objętość

)

(

Czynne

)

(

500ml

)

Mięsień

Mostkowo-sutkowo-

obojczykowy

(Skurcz)

Napływ powietrza

w.kula

Mechanika wdechu

Odkształcenie

struktur sprężystych

Napięcie

powierzchniowe

Nasilony wdech jest katem czynnym

Gromadzenie energii potencjalnej

Mięśnie

pochyłe szyi

(Skurcz)

(

Czynne

)

Klatka piersiowa

(

Objętość

)

Mechanika wydechu

Mięśnie wdechowe

(Rozkurcz)

Wymiary

klatki piersiowej

(Skurcz)

Mięśnie między

żebrowe wew.

(Skurcz)

Napięcie

powierzchniowe

Zapadanie

struktur sprężystych

(

Bierne

)

Spokojny wydech

(

Akt bierny

)

w.kula

Odpływ powietrza

Uwolnienie energii kinetycznej

Mięśnie przedniej ściany

jamy brzusznej

Pogłębiony wydech

(

Akt czynny

)

Klatka piersiowa

(

Objętość

)

Dodatnie ciśnienie śród

pęcherzykowe

Opł
ucn

a

Pęcherzy

k

pł

ucny

Wypełnienie opłucnej tkanką płucną

w.kula

Ujemne ciśnienie wew.

Opłucnowe

Napięcie powierzchniowe

ściany

=

=

Opór niesprężysty

Opór sprężysty

Włókna kolagenu, włókna sprężyste, mięśnie gładkie

naczynia krwionośne, naczynia limfatyczne,

włókna nerwowe

Tkanka płucna

+

Drogi oddechowe

Retrakcja

(Opór tkanki płucnej)

70%

30%

w.kula

Opór niesprężysty

Pęcherzyk płucny

Opór sprężysty

Opór niesprężysty

Opór

ni

es

pręży

sty

O

pór

ni

es

pręży

sty

Opór sprężysty

O

pór

spręży

sty

O

pór

spręży

sty

Tkanka płucna / Drogi oddechowe

Retrakcja

w.kula

Wdech

Wentylacja dróg oddechowych

Ciś.Wew. Opłucnowe

(

Ciś.Rozciąg.)

<

>

Opór niesprężysty

Opór sprężysty

Drogi oddechowe

+

(Rozciągnięcie)

Ciś.Pow Ciś.Atm.

<

(Ciśnienie napędowe)

(

Bierny napływ powietrza

)

Drogi oddechowe

+

Ciś.Pow Ciś.Atm.

=

(Szczyt wdechu)

w.kula

Klatka piersiowa

(

Objętość

)

Ciśnienie transpulmonalne

Jama opłucnej

Pęcherzyk

płucny

Wdech

w.kula

Klatka piersiowa

Ciśnienie rozciągające (Transpulmonalne)

1.

1.

3.

2.

Wydech

Ciś.Wew. Opłucnowe

(

Ciś.Rozciąg.)

<

>

Drogi oddechowe

+

(Obkurczenie)

Ciś.Pow Ciś.Atm.

>

(Ciśnienie napędowe)

Drogi oddechowe

+

(

Bierny odpływ powietrza

)

Ciś.Pow Ciś.Atm.

=

(Szczyt wydechu)

Wentylacja dróg oddechowych

w.kula

Opór niesprężysty

Opór sprężysty

Klatka piersiowa

(

Objętość

)

Jama opłucnej

Pęcherzyk

płucny

Wydech

w.kula

Klatka piersiowa

1.

1.

1.

3.

2.

Fazy cyklu oddechowego

Szczyt wydechu

( Akt.)

Motoneurony wdech.

( Akt.)

Szczyt wdechu

( Akt.)

Równoważenie

retrakcji

Szczyt wydechu

( Akt.)

Moton.Wydech.

( Akt.)

( Akt.)

(Akt.)

Motoneurony wdech.

(Akt.)

Wdech

Wydech

Faza I

Wydech

Faza II

Mięśnie wdechowe

Mięśnie wdechowe

M.Wydech.

Moton.Wdech.

Moton.Wydech.

Gwałtowność

wydechu

Zapadanie

pęcherzyków

Po wdechowa

aktywność

wdechowa

=

w.kula

Wdech

Wydech

F

II

F

I

T

I

T

E

Fazy cyklu oddechowego

T

TOT

T

I

– Czas trwania wdechu

T

E

– Czas trwania

wydechu

T

TOT

– Czas trwania cyklu oddechowego

F

I

+ F

II

– Fazy wydechu

PIIA

PIIA

– Po wdechowa aktywność

wdechowa

w.kula

Górne partie

Dolne partie

Grawitacja

ø

ø

}

(Górne partie )

Dolne partie

}

Grawitacja

(Masa)

(Masa)

(Masa)

(Dolne partie )

Ciś.Śród opłucnowe

Wypełnienie kl.Piers. Tk.Płucną

(Górne partie )

(Górne partie )

Ciś.Śród opłucnowe

Wypełnienie kl.Piers. Tk.Płucną

(Dolne partie )

(Dolne partie )

Przyczyny różnic w średnicy pęcherzyków płucnych

(Masa)

Klatka

piersiowa

Nacisk żeber skierowanych ku dołowi

w.kula

Odpychanie

Odpychanie

}

{

Pnmoc.II

}

Siły napięcia

powierzchniowego

~

Siły

odpychania

Sy

ntez

a

Surfaktant

T

3

/ T

4

Ach

NA

Światło pęcherzyka płucnego

Surfaktant

obniża 20–30x

siły napięcia powierzchniowego

w.kula

S

S

S

H

2

O

H

2

O

H

2

O

}

Ściana pęcherzyka

płucnego

d surfaktantu

Siły odpychania

Cz.Surfaktantu

Napięcie

powierzchniowe

Rozsunięcie

cząsteczek surfaktantu

ø

ø

ø

Napięcie

powierzchniowe

Siły odpychania

Cz.Surfaktantu

Zsunięcie

cząsteczek surfaktantu

d surfaktantu

ø

Wdech

Wydech

Surfaktant i oddziaływania niesprężyste

w.kula

Rola surfaktantu

(

Ciśnienie transmuralne

)

Napięcie

powierzchniowe

(

Ciśnienie transmuralne

)

Napięcie

powierzchniowe

Rozciągnięcie

ściany

Napływ

powietrza

Rozciągnięcie

ściany

Napływ

powietrza

=

} {

Rozsunięcie cząsteczek

surfaktantu

Rozsunięcie cząsteczek

surfaktantu

Wdech

Wdech

d surfaktantu

d surfaktantu

ø

ø

=

} {

=

} {

w.kula

>

} {

Równomierny napływ powietrza

(Dolne partie )

(Górne partie )

∩ Surfaktant

}

Napięcie

powierzchniowe

>

Ciś.

Onkotycze krwi

}

Osocze

∩ Surfaktant

}

Napięcie

powierzchniowe

=

Ciś.

Onkotycze krwi

}

Osocze

Hipotetyczny niedobór surfaktantu

Rola surfaktantu

w.kula

ø

Wdech

Napływ

powietrza

(

Ciśnienie transmuralne

)

Napięcie

powierzchni ściany

Rozciągnięcie

ściany

ø

Wdech

Napływ

powietrza

(

Ciśnienie transmuralne

)

Napięcie

powierzchni ściany

Rozciągnięcie

ściany

Zlepienie,

zapadanie

Przepełnienie,

pękanie

Redystrybucja

powietrza

Drogi redystrybucji:

zespolenia oskrzelikowe

, kanały Kohna i Lamberta.

Hipotetyczny niedobór surfaktantu – rola surfaktantu

(

Zwłaszcza wydech

)

w.kula

=

=

Gromadzenie

krwi

Perfuzja

(Dolne partie )

Wymiana gazowa

Ciś.Hydrostat.Krwi

(Dolne partie )

Przyczyny nierównomierność przepływu krwi przez płuca

w.kula

Grawitacja

∩ Obj.Krwi

(Górne partie )

∩Krew

(

Masa krwi

)

(Dolne partie )

Przyczyny nierównomierność wentylacji pęcherzykowej

Masa

Ciś.Śród opłucnowe

Wypełnienie kl.Piers. Tk.Płucną

>

(Dolne partie )

Wentylacja

Czas wypełnienia

powietrzem

Obj.Powietrza

wypełniającego

∩

Ciś.Pow Ciś.Atm.

<

<

Wdech

(Dolne partie )

Przyrost objętość

(Górne partie )

Przyrost objętość

(Dolne partie )

(Dolne partie )

Objętość

(Górne partie )

Objętość

w.kula

(Górne partie )

(Górne partie )

Górne partie płuc

Dolne partie płuc

Wentylacja płuc

Perfuzja płuc

(

Wentylacja

/

Perfuzja

)

(

Wentylacja

/

Perfuzja

)

Lokalne różnice wentylacji i perfuzji płuc

Perfuzja górnych partii płuc = 10% perfuzji dolnych partii płuc!

w.kula

Rola nerwowych struktur regulujących i

kontrolujących oddychanie

Zapotrzebowanie metaboliczne

organizmu

Ośrodek

oddechowy

Dostosowanie

wentylacji

-

Optymalizacja

wymiany gazowej

Krew ∩O

2

+CO

2

(Const.)

Zapobieganie przedostawania się do pęcherzyków płucnych

substancji obcych.

+

w.kula

Nerwowa kontrola i regulacja

wentylacji płuc

Struktury regulacji

autonomicznej

Struktury regulacji

dowolnej

w.kula

Ośrodek wdechu

Ośrodek wydechu

Rdzeń

przedłużony

Ośrodek oddechowy

∩

Jądro samotne

Część przednia jądra tylno dwuznacznego

nerwu błędnego

Jądro dwuznaczne

nerwu błędnego

Część tylna jądra tylno dwuznacznego

nerwu błędnego

+

+

∩

∩

Autonomiczna regulacja oddychania

w.kula

Ośrodek wdechu

N. I

α

Ośr. Pneumotaks.

N. Tworu siatkowatego mostu

(Na 1-2s)

(

Auto depolar.

)

N.Ruchowe

Rdzeń kręgowy

{

Ośr.Wydechu

Grzbietowe nerwy

wdechowe

Po wdechowa akt.

Wdechowa

Re

c

.Obw

.

M.Wdechowe

(Skurcz)

Wdech

N.P

Ośrodek wdechu odpowiada za utrzymanie rytmu oddechowego

(Motoneurony)

w.kula

Ośrodek wydechu

N. ruchowy

M.Wydechowe

(Skurcz)

Wydech

Ośrodek wydechu odpowiada za utrzymanie amplitudy oddychania

Brzuszne nerwy

wydechowe

{

Rdzeń kręgowy

Rec.Obw.

N.P

w.kula

Gr.brzuszna

n.wdechowych

Gr.grzbietowa

n.wdechowych

Gr.brzuszna

n.wydechowych

(

Autodepolar.

)

(

Autodepolar.

)

(

Autodepolar.

)

Motoneurony

rdzenia kręgowego

(

Depolar.

)

Ośr. Pneumotaks.

Ośr. Pneumotaks.

(

Autodepolar.

)

Czas

Adaptacja

{

+

Autodepolar.

Wzajemne interakcje neuronów ośrodka oddechowego

N.Wdech.

/Wydech.

N.Wydech.

/Wdech.

(

Depolar.

)

(

Depolar.

)

w.kula

Rdzeń kręgowy

N. ruchowy

Mięśnie wdechowe

(Skurcz)

Ośr.

Pneumotaksyczny

N. Tworu siatkowatego

mostu

Obj. klatki

piersiowej

(Auto depolar.)

Chemodetektory

Ośr. Wdechu

N.

Błedny N. Językowo-gardłowy

+

Chemoreceptory

(Kłębki szyjne + aortalne)

Krew

tęt. ∩

O

2

CO

2

H

+

+

+

Płyn M-R ∩

CO

2

H

+

+

Mechanoreceptory

deflacjne

Rdzeń kręgowy

Mięśnie wydechowe

Ośr.Wdechu

N. ruchowy

Obj. Klatki

piersiowej

(Skurcz)

(Na 1-2s)

Drogi koordynacji procesu wentylacji płuc

Mechanoreceptory

inflacyjne

Ośr.Wydechu

<<

Retrakcja

w.kula

Odruch inflacyjny(Heringa

– Breuera)

Oskrzela

Wdech

(Rozciągnięcie)

Receptory Inflacyjne

∩

M. Gładkie (Tchawica+Oskrzela)

N. czuciowe

N. Błędny

{

(Ośr. Wdechu)

N. P

{

N.Wdech.

( Akt.)

M.Wdechowe

(Rozkurcz)

„Odruchowe

zatrzymanie”

Spłycenie wdechu

Skrócenie wdechu

Torowanie wydechu

( Rytm oddechowy)

pCO

2

(Norma)

Krew

tęt. ∩

pCO

2

Krew

tęt. ∩

<<

N.Wydech.

(Akt.=Norma)

SAR

(Powoli adaptujące)

w.kula

Odruch Deflacyjny

Zapadanie

Wydech

N. Błędny

RAR

{

N. czuciowe

∩

Drogi odd.

Zanie-

czyszczenia

∩

Drogi odd.

Hist.

M.Wdechowe

(Skurcz)

Oskrzela
(

Skurcz

)

Ośr.

Kaszlu

Odruch

kaszlu

Wydłużenie odd.

Pogłębienie odd.

(Ośr. Wdechu)

{

Aktywność odd.

Receptory deflacyjne

(Szybo adaptujące)

Ziewanie

Westchnięcie

Wentylacja

(

Hiperwent.

)

Receptory I

N.Wdech.

( Akt.)

(

Fiz.

)

w.kula

Wdech

(2.5L)

Drogi odd.

∩ Powietrze

Zamknięcie głośni

Uwięzienie pow. w drogach odd.

Mięśnie wydechowe

(Skurcz)

Drogi odd.

∩ Powietrze

Otwarcie głośni

Wyrzut powietrza

z dróg odd.

(

V=965km/h

)

( 100mmHg)

Odruch kichnięcia

Usunięcie

zanieczyszczeń

Przywrócenie drożności

dróg oddechowych

Kaszel =

Kichnięcie /{

Zamknięcie głośni

}

w.kula

Ośr. Oddechowy

Pogłębienie oddechów

Przyspieszenie oddechów

( Went. 2-10x)

( Częstotliwość)

Krew

tęt. ∩ pO

2

pCO

2

H

+

(Wartości optymalne)

Chemodetektory

pO

2

Krew

tęt. ∩

Metab.

O

2

H

+

(pH 7.3)

( Kw. Mlek.)

pCO

2

Płyn M-R ∩

H

+

HCO

3

-

+

Buf.

Płyn M-R ∩

(Mała pojemność bufora)

pCO

2

Krew

tęt. ∩

( 65mmHg)

Pow. Atm.

∩ 5% CO

2

pCO

2

Krew

tęt. ∩

( 40-65mmHg)

Pow. Atm.

∩ 2% CO

2

Chemodetektory

70-

80% udział chemod.

W napędzie odd. wywołanym pCO

2

w.kula

Kłębek

Dopamina

N. Czuciowe

N. Błędny

N. Językowo-gardłowy

(

K. Aortalne

)

(

K. Szyjne

)

Ośr. Oddechowy

Pogłębienie oddechów

Przyspieszenie oddechów

( Went.)

( Częstotliwość)

pO

2

Krew

tęt. ∩

pCO

2

Krew

tęt. ∩

H

+

Krew

tęt. ∩ pO

2

pCO

2

H

+

(Skurcz)

Ukł.

Wsp.

Przepływ

krwi

(

60mmHg

)

Krew

tęt. ∩ pO

2

pCO

2

H

+

(Wartości optymalne)

30% udział chemoreceptorów w napędzie oddechowym wywołanym pCO

2

Chemoreceptory

pO

2

Krew

tęt. ∩

Rozwidlenie

tętnicy szyjnej

∩

Kłębki

szyjne

Łuk aorty

∩ Kłębki aortalne

w.kula

Kora ruchowa

N.Ruchowy

{

Rdzeń kręgowy

Drogi piramidowe

}

Sen

Narkoza

Mięśnie

oddechowe

Bezdech dowolny

(Czynność świadoma)

Aktywność ośrodka oddechowego zachowana!

Lokalizacja i funkcja struktur regulacji dowolnej

w.kula