Fizjologia

Fizjologia oddychania

oddychania

ść I

ść I

część I

część I

anatomia funkcjonalna

anatomia funkcjonalna

objętości płuc

objętości płuc

wentylacja

wentylacja

dr hab. n. med. Tomasz Łazowski

II Klinika Anestezjologii i Intensywnej Terapii

Warszawski Uniwersytet Medyczny

2009

2009

Opracowanie i ryciny według

Opracowanie i ryciny według

Opracowanie i ryciny według

Opracowanie i ryciny według

1.Applied Physiology in Int Care Med. 2006

Pinsky, Brochard, Mancebo,

2.Fundamentals of Anaesthesia 2002

Pinnock C.,

3.Podręcznik anestezjologii

pod red. Aitkenhead A.R., 1995

4 A

th i l

4.Anesthesiology

pod red. David E. Longnecker, 2008

Tomasz Łazowski

2

• anatomia funkcjonalna

j

• objętości płuc
• wentylacja

3

Tomasz Łazowski

Anatomia

Anatomia

Anatomia

Anatomia

4

Tomasz Łazowski

Doprowadzające drogi oddechowe

Doprowadzające drogi oddechowe

Doprowadzające drogi oddechowe

Doprowadzające drogi oddechowe

• górne drogi oddechowe i krtań
• drogi oddechowe

• drogi oddechowe

ƒ

tchawica (generacja 1)

ƒ

oskrzela główne, płatowe i segmentarne
(generacja 2-4)

(g

j

)

ƒ

małe oskrzela (generacja 5-11)

ƒ

oskrzeliki (generacja 12-16)

ƒ

oskrzeliki (generacja 12-16)

5

Tomasz Łazowski

Wymiana gazowa

Wymiana gazowa

Wymiana gazowa

Wymiana gazowa

• oskrzeliki oddechowe (generacja 17-19)

d

h

k

i

ki

• przewody pęcherzykowe i woreczki

pęcherzykowe (generacja 20-23)

• pęcherzyki płucne

ƒ

cienkościenne kieszonki o Φ~0 3 mm

ƒ

cienkościenne kieszonki o Φ~0,3 mm

ƒ

300 milionów, o powierzchni 50-100 m

2

6

Tomasz Łazowski

Komórki pęcherzykowe

Komórki pęcherzykowe

Komórki pęcherzykowe

Komórki pęcherzykowe

• typu I (nabłonkowe)- tworząc cienką warstwę

yp

(

)

ą

ą

ę

stanowią 80% powierzchni wymiany gazowej, są

wysoko zróżnicowane, o ograniczonym

metabolizmie podatne na uszkodzenia

metabolizmie, podatne na uszkodzenia

• typu II -mają bardzo duży potencjał enzymatyczny

i metaboliczny, produkują surfaktant. Oba typy (I i

i metaboliczny, produkują surfaktant. Oba typy (I i

II) mają ścisłe połączenia międzykomórkowe,

tworząc relatywnie szczelną barierę dla płynów

• typu III-sa makrofagami, zawierają enzymy

proteolityczne, które mogą być uwalniane podczas

uszkodzenia płuc przyczyniając się do

uszkodzenia płuc, przyczyniając się do

zniszczenia płuc

7

Tomasz Łazowski

Wentylacja oboczna (collateral)

Wentylacja oboczna (collateral)

Wentylacja oboczna (collateral)

Wentylacja oboczna (collateral)

• pęcherzyki płucne mają otwory w ściankach,

zwane

porami Kohna

(średnica 8-10 µm), które

umożliwiają wentylację kolateralną między
sąsiadującymi pęcherzykami

• podobnie, większe przewody (30 µm)

pęcherzykowe umożliwiają wentylacje
kolateralna między oskrzelikami oddechowymi

8

Tomasz Łazowski

Błona pęcherzykowo

Błona pęcherzykowo--kapilarna

kapilarna

(funkcjonalnie = bariera krew

(funkcjonalnie = bariera krew--gaz)

gaz)

jd j

i

i d

t

h

k

• znajduje się między wnętrzem pęcherzyka a

światłem naczynia kapilarnego

• składa się z:

• składa się z:

ƒ

nabłonka pęcherzyka

ƒ

tkanki śródmiąższowej (zawierającej połaczone błony

ą

j (

ją j p

y

podstawne – pęcherzykową i naczyniową)

ƒ

śródbłonka naczyń

ł i d i

d t

f k j

• spełnia dwie podstawowe funkcje

ƒ

wymiana gazowa przez barierę krew-gaz

ƒ

wymiana płynów miedzy tkanką śródmiąższową i

ƒ

wymiana płynów miedzy tkanką śródmiąższową i

naczyniem

9

Tomasz Łazowski

Unaczynienie

Unaczynienie

Unaczynienie

Unaczynienie

ł

d i l

d

któ

h k żd

• płuca podzielona są na dwa, z których każde

otrzymuje własne: tętnice, żyły i oskrzela
t t i ki t

t

ł

ń

ś i i

• tętniczki tworzę gesty płaszcz naczyń w ścianie

pęcherzyka

k

l

t

j

ł

i i

t

• oskrzela otrzymują własne unaczynienie prosto

od aorty

i li f t

i

i

• naczynia limfatyczne wraz naczyniami

krwionośnymi przebiegają w kierunku wnęki

płuca zapewniając drenaż limfatyczny do

płuca, zapewniając drenaż limfatyczny do

przewodu piersiowego

10

Tomasz Łazowski

Objętości płuc

Objętości płuc

Objętości płuc

Objętości płuc

11

Tomasz Łazowski

Pojemność życiowa i jej składowe

Pojemność życiowa i jej składowe

Pojemność życiowa i jej składowe

Pojemność życiowa i jej składowe

• VC (vital capacity) – pojemność życiowa. Jest to objętość powietrza

w płucach stanowiąca różnicę pomiędzy najgłębszym wdechem i

w płucach stanowiąca różnicę pomiędzy najgłębszym wdechem i

najgłębszym wydechem.

• w pomiarach rozróżnia się VC wdechową i wydechową lub

dwuetapową w zależności od sposobu przeprowadzenia pomiaru

dwuetapową w zależności od sposobu przeprowadzenia pomiaru

12

Tomasz Łazowski

Pojemność życiowa i jej składowe

Pojemność życiowa i jej składowe

Pojemność życiowa i jej składowe

Pojemność życiowa i jej składowe

• TV (tidal volume) objętość oddechowa Objętość powietrza

• TV (tidal volume) – objętość oddechowa. Objętość powietrza

wdychana do płuc i wydychana w trakcie cyklu oddechowego.

• ERV (expiratory reserve volume) – zapasowa objętość wydechowa.

Objętość powietrza które można maksymalnie wydmuchać po

Objętość powietrza, które można maksymalnie wydmuchać po

zakończenia spokojnego wydechu.

• IRV (inspiratory reserve volume) – zapasowa objętość wdechowa.

Maksymalna objętość powietrza, którą można wciągnąć do płuc po

y

ję

p

,

ą

ąg ą

p

p

zakończeniu spokojnego wdechu.

• IC (inspiratory capacity) – pojemność wdechowa. Maksymalna

objętość powietrza, którą można wciągnąć do płuc po zakończeniu

k j

d h (

i

FRC) J t

IRV i TV

spokojnego wydechu (poziomu FRC). Jest sumą IRV i TV.

13

Tomasz Łazowski

Pojemność życiowa i jej składowe

Pojemność życiowa i jej składowe

Pojemność życiowa i jej składowe

Pojemność życiowa i jej składowe

VC <10 ml/kg wskazuje na nadciągającą niewydolność oddechową

14

g

j

ąg ją ą

y

ą

Tomasz Łazowski

Pojemność życiowa i jej składowe

Pojemność życiowa i jej składowe

Pojemność życiowa i jej składowe

Pojemność życiowa i jej składowe

VC <10 ml/kg wskazuje na nadciągającą niewydolność oddechową

15

g

j

ąg ją ą

y

ą

Tomasz Łazowski

• FRC (functional residual capacity) – czynnościowa pojemność

zalegająca – objętość powietrza pozostająca w płucach i drogach

oddechowych po zakończeniu spokojnego wydechu

• RV (residual volume) – objętość zalegająca – objętość powietrza

pozostająca w płucach i drogach oddechowych po zakończeniu

pełnego wydechu
TLC (t t l l

it )

łk

it

j

ść ł

bj t ść

• TLC (total lung capacity) – całkowita pojemność płuc – objętość

powietrza w płucach po zakończeniu pełnego wdechu

16

Tomasz Łazowski

FRC

FRC

FRC

FRC

j t t

bj t ść któ

t j

ł

h

d k i

• jest to objętość, która pozostaje w płucach pod koniec

spokojnego wydechu

• jest sumą ERV i RV

jest sumą ERV i RV

17

Tomasz Łazowski

FRC

FRC

FRC

FRC

t j

ó

i d

t d

j

ł

d

• reprezentuje równowagę między tendencją płuc do

zapadania się i tendencją klatki piersiowej do

rozprężania się

p ę

ę

• nie jest to wartość „sztywna” i zmienia się wraz z

okolicznościami

• jest mniejsza się o 20-25% w pozycji leżącej
• jest jeszcze mniejsza

– w pozycji Trendelenburga

po ycj

e de e bu ga

– podczas indukcji znieczulenia

18

Tomasz Łazowski

Czynniki wpływające na FRC

Czynniki wpływające na FRC

Czynniki wpływające na FRC

Czynniki wpływające na FRC

• Czynniki zmniejszające FRC

• Czynniki zmniejszające FRC

ƒ

zmiany zachodzące z wiekiem

ƒ

pozycja leżąca

ƒ

znieczulenie ogólne podczas operacji

ƒ

znieczulenie ogólne - podczas operacji

ƒ

operacje w jamie brzusznej i w klatce piersiowej - po operacji

ƒ

zwłóknienie płuc

ƒ

obrzęk płuc

ƒ

obrzęk płuc

ƒ

otyłość

ƒ

guzy w jamie brzusznej ciąża, nowotwór, wodobrzusze

ƒ

zniekształcenie klatki piersiowej

zniekształcenie klatki piersiowej

ƒ

obniżone napięcie mięśni

• Czynniki zwiększające FRC

ƒ

wzmożone ciśnienie w klatce piersiowej - PEEP, CPAP

wzmożone ciśnienie w klatce piersiowej PEEP, CPAP

ƒ

rozedma płuc

ƒ

astma

19

Tomasz Łazowski

Pomiary FRC

Pomiary FRC

Pomiary FRC

Pomiary FRC

• metoda rozcieńczania helu

• metoda pletyzmograficzna

20

Tomasz Łazowski

Pojemność zamykania (CC)

Pojemność zamykania (CC)

Pojemność zamykania (CC)

Pojemność zamykania (CC)

j t t

bj t ść ł

któ j d b

d

i dd h

iż j l ż

h

•

jest to objętość płuc, przy której drobne drogi oddechowe w niżej leżących

okolicach płuc zaczynają się zamykać podczas wydechu

•

normalnie FRC > CC

•

gdy ↓ FRC

•

gdy ↓ FRC

( np. o 0,7-0,8 l na skutek zmiany pozycji ciała ze stojącej na leżącą, na brzuchu lub na boczną.

W pozycji Trendelenburga spadek FRC jest najbardziej nasilony)

•

lub ↑ CC

( i k

j k

t l ii

t t

l t

ś i ł )

(wiek, czy jako wyraz patologii np. utrata elastyczności płuc)

•

to w zależnych obszarach płuc może dochodzić do zamykania dróg oddechowych pod koniec

normalnego wydechu

•

to, że ↓ FRC promuje zamykanie dróg oddechowych jest spodziewanym

↓

p

j

y

g

y

j

p

y

zjawiskiem podczas wydechu, z następowym ponownym otwarciem podczas

kolejnego wdechu

*pojemność zamykania (CC) = objętość zamykania(CV) + objętość

zalegająca (RV)

wg Nunn J.F.

21

Tomasz Łazowski

Tomasz Łazowski

22

Tomasz Łazowski

23

Pojemność zamykania (CC)

Pojemność zamykania (CC)

Pojemność zamykania (CC)

Pojemność zamykania (CC)

• wykazano, że zjawisko to odpowiada za

płytkową niedodmę obserwowaną w zależnych
obszarach płuc wkrótce po indukcji znieczulenia

• różnica miedzy FRC a CC zmniejsza się

y

j

ę

ƒ

u dzieci

ƒ

u ludzi starszych

y

• wyrównanie FRC i CC (pozycja leżąca w wieku ~ 44lat
• wyrównanie FRC i CC (pozycja stojąca w wieku ~ 66lat

24

Tomasz Łazowski

Pomiary dynamiczne

Pomiary dynamiczne

Pomiary dynamiczne

Pomiary dynamiczne

f k j

ł

ż b ć

i

i

• funkcja płuc może być oceniana w sensie oceny

dynamicznej podczas aktywnego wdechu lub

wydechu

wydechu

• często stosowaną oceną jest pomiar objętości

wydychanych podczas forsownego wydechu

wydychanych podczas forsownego wydechu

• FVC (forced vital capacity) – natężona

pojemność życiowa Największa objętość

pojemność życiowa. Największa objętość

powietrza wydmuchnięta przy maksymalnym

wysiłku wydechowym po uprzednim możliwie

wysiłku wydechowym po uprzednim możliwie

największym wdechu.

25

Tomasz Łazowski

Pomiary dynamiczne

Pomiary dynamiczne

Pomiary dynamiczne

Pomiary dynamiczne

• podczas forsownego wydechu dochodzi do

p

g

y

ƒ

dynamicznej kompresji dróg oddechowych w obrębie klatki

piersiowej

ƒ

ograniczenia szybkości wydechu

ograniczenia szybkości wydechu

ƒ

ograniczenia całkowitej objętości gazu, która może być

wydmuchnięta

kt

kli i

j

i

i

• w praktyce klinicznej mierzy się

ƒ

FEV

1

(forced expiratory volume in one second) – natężona objętość

wydechowa pierwszosekundowa. Objętość powietrza wydmuchnięta w

i

i

j

k d

t ż

d h

czasie pierwszej sekundy natężonego wydechu.

ƒ

FEV

1

%VC (forced expiratory volume in one second % of vital capacity)

– określa stosunek FEV

1

do pojemności życiowej płuc i wyrażone jest w

procentach (pojemności życiowej) Wskaźnik ten nosi nazwę wskaźnika

procentach (pojemności życiowej). Wskaźnik ten nosi nazwę wskaźnika

Tiffenau

26

Tomasz Łazowski

Dynamiczne objętości płuc

Dynamiczne objętości płuc

Dynamiczne objętości płuc

Dynamiczne objętości płuc

FEV %FVC (f

d

i t

FEV

1

%FVC (forced expiratory

volume in one second % of

forced vital capacity) –

określa jaki procent

określa jaki procent

natężonej pojemności

życiowej pacjent jest w

stanie wydmuchnąć w

i 1

k d

czasie 1 sekundy

natężonego wydechu.

ƒ

dobry wskaźnik nasilenia

obturacji (N>95%)

obturacji (N>95%)

ƒ

spada z wiekiem do

akceptowalnych wartości

~85%

27

Tomasz Łazowski

Wentylacja

Wentylacja

Wentylacja

Wentylacja

28

Tomasz Łazowski

Wentylacja

Wentylacja

Wentylacja

Wentylacja

• ta część układu oddechowego, która nie uczestniczy w

wymianie gazowej nazywana jest przestrzenią martwą

t

ń

t

V

D

• przestrzeń martwa V

D

ƒ

anatomiczna przestrzeń martwa

• 2ml/kg (150 ml u dorosłego)

2ml/kg (150 ml u dorosłego)

ƒ

fizjologiczna przestrzeń martwa

• jest sumą anatomicznej i pęcherzykowej V

D

• wentylacja pęcherzykowa

ƒ

V

A

= V

T

- V

D

500 150 350 l

ƒ

500 -150=350 ml

29

Tomasz Łazowski

Pomiar

Pomiar

anatomicznej V

anatomicznej V

D

D

anatomicznej V

anatomicznej V

D

D

metodą Fowlera

metodą Fowlera

•wdech VC 100% tlenem

•wydech przez szybki analizator
azotu

•początkowa frakcja wydechu jest

•początkowa frakcja wydechu jest
bez azotu (100% tlen), później
azot narasta aż do plateau
„pęcherzykowego” -faza II

•V

D

jest wyznaczana przez

podział fazy II pionową linią, tak
by pole A=B a objętość V

D

liczona jest od „0”

•w normalnych warunkach V

D

fizjologiczna niewiele się różni od
V

D

anatomicznej i może być

oznaczana przy pomocy
równania Bohr`a (analiza
wydychanego dwutlenku węgla)

30

Tomasz Łazowski

wydychanego dwutlenku węgla)