Patofizjologia układu oddechowego
część 1
Lek. Katarzyna Romanowska-Próchnicka
1. Wymiana gazów (wentylacja, perfuzja, dyfuzja, przenoszenie gazów przez krew
obwodową)
2. Mechanika oddychania (sprężystość płuc, opory, podatność, przepływy)
3. Regulacja chemiczna oddychania
4. Zaburzenia mechaniki oddychania (restrykcja, obturacja)
5. Metody badań
- Spirometria (VC, wskaz
nik Tiffeneau)
- Próby rozkurczowe
- Próby prowokacyjne
- PEF
- Gazometria
6. Hipoksja, hiperoksja, hipokapnia, hiperkapnia
7. Niewydolność oddychania (niecałkowita, całkowita)
8. Sinica
9. Duszność
Wymiana gazów
" Wentylacja  zdolność przewietrzania płuc
" Perfuzja - przepływ krwi przez łożysko naczyń włosowatych pęcherzyków płucnych
" Dyfuzja  transport gazów oddechowych przez barierę pęcherzykowo-włośniczkową
" Przenoszenie tych gazów przez krew obwodową
Wentylacja
Definicje objętości i pojemności:
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 zakończenia spokojnego wydechu.
IRV (inspiratory reserve volume)  zapasowa objętość wdechowa. Maksymalna objętość
powietrza, którą można wciągnąć do płuc po zakończeniu spokojnego wdechu.
IC (inspiratory capacity)  pojemność wdechowa. Maksymalna objętość powietrza, którą
można wciągnąć do płuc po zakończeniu spokojnego wydechu (poziomu FRC). Jest sumą IRV i
TV.
VC (vital capacity)  pojemność życiowa. Jest to objętość powietrza 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
(ryc. 1).
SVC (slow vital capacity)  pojemność życiowa określona w podczas powolnych manewrów
oddechowych (patrz VC).
IVC (inspiratory vital capacity)  wdechowa pojemność życiowa określana od poziomu
pełnego (maksymalnego) wydechu do wdechu.
EVC (expiratory vital capacity)  wydechowa pojemność życiowa określana od poziomu
pełnego (maksymalnego) wdechu do wydechu.
VCmax (maximal vital capacity)  maksymalna pojemność życiowa  uzyskana w czasie
pomiaru.
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 (total lung capacity)  całkowita pojemność płuc  objętość powietrza w płucach po
zakończeniu pełnego wdechu.
FEV1 (forced expiratory volume in one second)  natężona objętość wydechowa
pierwszosekundowa. Objętość powietrza wydmuchnięta w czasie pierwszej sekundy natężonego
wydechu. (ryc. 2)
FEVn (forced expiratory volume in n seconds)  natężona objętość wydechowa w czasie
pierwszych n sekund forsownego wydechu. Objętość powietrza wydmuchnięta w czasie
pierwszych n sekund natężonego wydechu.
FVC (forced vital capacity)  natężona pojemność życiowa. Największa objętość powietrza
wydmuchnięta przy maksymalnym wysiłku wydechowym po uprzednim możliwie największym
wdechu.
FEV1%VC (forced expiratory volume in one second % of vital capacity)  określa stosunek
FEV1 do pojemności życiowej płuc i wyrażone jest w procentach (pojemności życiowej).
Wskay
nik ten nosi nazwę wskaz
nika Tiffeneau.
FEV1%FVC (forced expiratory volume in one second % of forced vital capacity)  określa
jaki procent natężonej pojemności życiowej pacjent jest w stanie wydmuchnąć w czasie 1
sekundy natężonego wydechu.
Objętości i pojemności mierzone są w litrach (dm3) lub mililitrach i przeliczane do warunków
BTPS.
Dla tak zdefiniowanych wielkości zachodzą następujące związki:
VC = IRV+TV+ERV = IC + ERV
TLC=VC+RV=IC+FRC=IRV+TV+ERV+RV
wentylacja pęcherzykowa, porcja nowego powietrza atmosferycznego wprowadzanego do
pęcherzyków płucnych w trakcie aktu wdechu, mieszającego się z powietrzem zalegającym
(czynnościowym) w płucach; stanowi objętość wdechową pomniejszoną o objętość przestrzeni
martwej fizjologicznie w drogach oddechowych
Wniosek:
Prężność CO2 we krwi tętniczej jest wyłącznie zależna od wielkości wentylacji pęcherzykowej
Va co oznacza Pa CO2 jest wskaz
nikiem efektywności pęcherzykowej
Pa CO2> 45mmHg- hipowentylacja
PaCO2<35mmHg- hiperwentylacja
Perfuzja
Krążenie płucne:
Prawa komora-tętnice płucne-naczynia włosowate w płucach-żyły płucne-lewy przedsionek
Odrębności od krążenia dużego:
- Układ niskociśnieniowy 15mmHg
- Naczynia cienkościenne, mała ilość włókien gładkich
- Stałość ciśnienia krwi, nawet z przypadku zwielokrotnienia, CO prawej części serca -otwarcie
naczyń, które nie przewodzą krwi w spoczynku.
- Podatność na ciśnienie śródpłucne (naczynia 100um) i ciśnienie śródmiąższowe (naczynia
pozapęcherzykowe 30-100um)
w czasie głębokiego wdechu, opór zmniejsza się w naczyniach pozapęcherzykowych, zwiększa
w naczyniach włosowatych pęcherzyków płucnych
Dystrybucja przepływu
Wentylacja pęcherzykowa VA/perfuzji Q
VA/Q= 4600/5400=0,85
Przegroda pęcherzykowo-włośniczkowa
VO
2
Zdolność dyfuzyjna płuc DLO =
2
PAO - PaO
2 2
DLO2- Całkowita pojemność dyfuzyjna
V02- objętość tlenu dyfundująca przez barierę pęcherzykowo- włośniczkową w ciągu minuty
PAO2- ciśnienie parcjalne tlenu w powietrzu pęcherzykowym
PaO2-średnia prężność tlenu we krwi naczyń włosowatych oplatających pęcherzyk płucny
W jakim celu oceniamy??
Najlepszy wskaz
nik w chorobach śródmiąższowych płuc
" sarkoidoza
" włóknienie płuc
w chorobach układowych tkanki łącznej
" RZS,
" twardzina,
" zapalenie wielomięśniowe
Transport gazów oddechowych przez krew oddechową
Transport tlenu potrzebny do przemian metabolicznych transportowany jest w postaci
oksyhemoglobiny zawartej w erytrocytach
1gHb zwiąże 1,39 ml O2 dla 100ml krwi
1x15x1,39= 20,85 ml O2 na 100ml krwi
Rozpuszczalność O2 w osoczu krwi przy prężności tlenu 100mmHg wynosi 0,3 ml O2 na 100ml
krwi
Mechanika płuc
Dopływ gazów do płuc- zależy od- skurczu mięśni wdechowych i pokonania oporów
oddechowych tj:
" Opory sprężyste płuc i ściany klatki piersiowej
" Opory tkankowe-tarcie elementów miąższu płuc
" Opory niesprężyste- przepływ gazu w drogach oddechowych
Podatność (E) ocena sprężystości (C) tkanki płucnej
E=1/C
C= V/P
V - objętość tkanki płucnej-odkształcenie
P - ciśnienie śródpłucne
Dlaczego badamy podatność??
Diagnostyka i ocena stopnia zaawansowania zmian śródmiąższowych oraz efektów leczenia
POCHP z przewaga rozedmy- podatność tkanki płucnej wzrasta
Astma- bez zmian
Włóknienie płuc, sarkoidoza- podatność maleje
Opory nieelastyczne, opór dróg oddechowych Raw
Raw-różnica ciśnień (pęcherzykowego i ciśnienia w jamie ustnej) potrzebna do wywołania
zmiany w przepływie powietrza.
Wielkość opory zależy od:
" Szerokości oskrzeli
" Rodzaju przepływu
" Przepływ laminarny warstwowy - ( drobne, obwodowe oskrzela)
1/r4  prawo Poiseuille a, r - promień oskrzela
" Przepływ turbulentny, burzliwy (górne drogi oddechowe, rozdwojenie tchawicy, odcinki
zmienione zapalnie i zwężone)
1/r5- prawo Fanninga
Regulacja oddychania
Napęd oddechowy:
" chemoreceptorów obwodowych zależy od hipoksji PaO2<60mmHg
" chemoreceptorów centralnych zależy od hiperkapni PaCO2 > 50mmHg
Uwaga praktyczna :
Osoby z zawansowaną POCHP maja tylko napęd hipoksemiczny, podanie 100% O2 może u nich
spowodować bezdech
RESTRYKCJA:
Ograniczenie aktywnej tkanki płuc, zaburzenie ruchomości oddechowej i ścian klatki piersiowej,
VC
TLC
FEV1
FEV1%VC  norma
RAV  norma
Podatność płuc zmniejszona
Jednostki chorobowe:
" Odma, wysięg opłucnowy
" Pylica, gruz
lica
" Guzy w płucach
" Włóknienie płuc, sarkoidoza
" Zastoinowa niewydolność serca
" Wodobrzusze, ciąża, otyłość
" Porażenie przepony
" Skolioza, zniekształcenia klatki piersiowej
Obturacja
Zwiększenie oporu w drogach oddechowych,
VC - norma lub
TLC  norma lub
FEV1
FEV1%VC
RAVę!
Podatność płuc zwiększona
Jednostki chorobowe:
" Astma oskrzelowa
" Przewlekłe zapalenie oskrzeli, rozstrzenie oskrzeli
" Rozedma
" Zespól drobnych oskrzeli u palaczy tytoniu
" Nadreaktywność oskrzeli po zakażeniach wirusowych
Zaburzenia mechaniki oddychania
Spirometria
Spirometria (gr. spiro+metreo) jest badaniem umożliwiającym określenie wielkości
objętościowych i przepływowych charakteryzujących układ oddechowy badanego
Badania spirometryczne można sprowadzić do 3 procedur pomiarowych:
1. rejestracji spirogramu w czasie spokojnego oddychania, umożliwiającego zmierzenie
pojemności życiowej (VC) i jej składowych,
2. rejestracji manewru natężonego wdechu-wydechu umożliwiającego rejestrację krzywej
maksymalny przepływ-objętość oraz wartości z nią związanych,
3. pomiaru maksymalnej wentylacji dowolnej
Definicje przepływów:
PEF (peak expiratory flow)  szczytowy przepływ wydechowy zarejestrowany w trakcie
badania maksymalnie natężonego wydechu.
PIF (peak inspiratory flow)  szczytowy przepływ wdechowy zarejestrowany w trakcie
badania maksymalnie natężonego wdechu.
MEFx%FVC (maximal expiratory flow) natężony przepływ wydechowy, gdy x% FVC
pozostało do wydmuchnięcia (x=75, 50, 25%). Maksymalny przepływ powietrza w l/sekundę,
gdy x % FVC pozostało do wydmuchnięcia. Przepływ zmierzony podczas maksymalnie
natężonego wydechu, w punkcie odpowiadającym x% pozostałej do wydmuchnięcia natężonej
pojemności życiowej płuc (FVC).
MIFx%FVC (maximal inspiratory flow at x% of FVC)  natężony przepływ wdechowy
zmierzony w momencie, gdy w płucach pozostaje x% FVC jw .
MEF75%-25% (lub MMEF)  (maximal expiratory flow 25%-75% lub maximal
midexpiratory flow)  maksymalny uśredniony przepływ wydechowy pomiędzy wartościami,
75% i 25% FVC.
W piśmiennictwie amerykańskim stosuje się nieco inne oznaczenia dla forsownych
przepływów:
FEF25%FVC (forced expiratory flow at 25% of exhaled FVC)  odpowiednik MEF75%FVC
itd.
Kryteria restrykcji
" FEV1 % FVC (VC)  prawidłowe
" FVC (VC)- obniżone ( <80% wartości należnej)
" FEV1- obniżone ( <80% wartości należnej)
Kryteria restrykcji ATS i PTFP 2004
stopień restrykcji
" TLC < 80% > 70% - łagodna
" TLC < 70% > 60% - umiarkowana
" TLC < 60% - ciężka
Kryteria obturacji
" FEV1% FVC (VC)  obniżone
" FEV1  obniżone (80% wartości należnej)
" FVC (VC)  prawidłowe lub obniżone
Wskazania do spirometrii
Ocena czynności układu oddechowego:
" u osób z objawami chorobowymi
" u osób z czynnikami ryzyka ( palenie tytoniu, szkodliwe czynniki w miejscu pracy)
" w chorobach układu oddechowego- rozpoznawanie, monitorowanie, ocena skuteczności leczenia
" u osób po przeszczepie płuc lub innego narządu
" w ramach oceny ryzyka operacyjnego
" w orzecznictwie
Przeciwwskazania do spirometrii
Bezwzględne:
" tętniaki
" przebyte odwarstwienie siatkówki lub niedawna operacja okulistyczna
" zwiększone ciśnienie wewnątrzczaszkowe
" krwioplucie o nieznanej etiologii
" odma opłucnowa
" świeży zawał serca
" świeży udar mózgu
Przeciwwskazania do spirometrii
Względne:
" Stany podważające wiarygodność badania (np. uporczywy kaszel)
" Stan bezpośrednio po operacji w obrębie jamy brzusznej lub klatki piersiowej
Spirometria- artefakty
Nagle przerwany wydech
Spirometria- artefakty opóz
niony początek wydechu
Spirometria- artefakty-kaszel
Restrykcja:
Obturacja
Próba rozkurczowa
Podanie wziewne leków rozszerzających oskrzela (krótkodziałające �2-mimetyki), ponowne
badanie spirometryczne
Próba pozytywna=ę! FEV1 0 12 % (w stosunku do wartości należnej) lub 200ml
Próba pozytywna świadczy o rozpoznaniu astmy oskrzelowej
Próby prowokacyjne tzw. test nadreaktywności oskrzeli
Podanie wziewnie substancji prowokującej( histamina, metacholina) początkowo w niewielkim,
póz
niej w większych stężeniach, po każdym podaniu próba spirometryczna
Próba dodatnia- FEV1 o 20%,
Próba dodatnia: astma oskrzelowa, alergiczne zapalenie błony śluzowej nosa, sarkoidoza, po
zakażeniach uk. oddechowego o różnej etiologii
PEF- peak expiratory flow
Ocena skuteczności leczenia i dobowej zmienności obturacji u pacjentów chorych na astmę
Zmienność dobowa > 20%- narastanie gotowości skurczowej- kontakt z lekarzem w celu
modyfikacji leczenia
Gazometria
Zawartość gazów we krwi tętniczej, prawidłowa gazometria świadczy o wydolności układu
oddechowego i krążenia i prawidłowej równowadze kwasowo zasadowej
pO2 70-105 mm Hg
pCO2 35-45 mmHg
pH 7.35-7,45
BE -2,3-2,3
pHCO3 22-26 mmol/l
Pulsyksometria
SATURACJA-Wysycenie tlenem krwi tętniczej, tzw. procentowa zawartość utlenowanej
hemoglobiny we krwi
Ograniczenia:
" Niedostateczna pulsacja: hipotermia, hipotensja, ucisk tętnic
" Podwyższenie karboksy i methemoglobiny we krwi
" Anemia
" Artefakty ruchowe
" Lakier do paznokci
Hipoksja-niewystarczające utlenowanie krwi na skutek obniżenia wysycenia hemoglobiny krwi
tętniczej tlenem, i hipoksemii (obniżenie zawartości tlenu we krwi tętniczej)
Pa o2< 80 mmHg
Przyczyny:
" Hipoksja hipoksemiczna:
" Obniżenie prężności O2 we wdychanym powietrzu
" Obniżona wentylacja pęcherzyków płucnych
" Zaburzona dyfuzja pęcherzykowo-włośniczkowa
" Obniżona perfuzja pęcherzyków płucnych
2. Hipoksja anoksemiczna: obniżona zdolność krwi do przenoszenia o2 (niedokrwistość,
zatrucia CO)
3. Hipoksja zastoinowa : zmniejszony przepływ przez tkanki (ostra i przewlekła
niewydolność krążenia)
4. Hipoksja cytoksyczna: zatrucie cyjankami
Klinika:
" Hiperwentylacja
" Sinica skóry i błon śluzowych
" Krew o wyraz
nie ciemniejszym zabarwieniu w polu operacyjnym
" Pocenie się
" Niepokój pobodzenie, dezorientacja
" Senność
" Spadek ciśnienie krwi
" Zwolnienie akcji serca i zaburzenia rytmu serca
" Ustanie akcji serca
Hiperoksja
Przyczyny:
" Nadmierna tlenoterapia
" Możliwe uszkodzenie surfaktantu
Hiperkapnia
zwiększenie prężności CO2 > 45mmHg
Przyczyny:
 Obniżona wentylacja pęcherzyków płucnych
Zaburzona dyfuzja pęcherzykowo-włośniczkowa
Obniżona perfuzja pęcherzyków płucnych
Zmniejszony przepływ przez tkanki
CO2- powoduje zwiększenie przypływu przez mózg
kurczy naczynia płuc
obniża ph krwi
Klinika:
" Zaczerwienie skóry,
" Pocenie się
" Tachykardia, zaburzenia rytmu serca
" ę!RR
" Płytki wolny oddech w ciężkiej hiperkapni
" Drżenia i skurcze mięsni
" Senność śpiączka
Hipokapnia obniżenie prężności CO2<35mmHG
Przyczyny:
" Hiperwentylacja
" Przy znieczuleniu z
le ustawiony respirator
Niewydolność oddechowa
stan w którym uk. oddechowy nie utrzymuje prężności tlenu i dwutlenku węgla
Podział ze względu na czas trwania:
" Ostra niewydolność oddychania
" Przewlekła niewydolność oddychania
" Nasilenie przewlekłej niewydolności oddychania
Podział w zależności od zmian w gazometrii
Typ 1- hipoksemiczna- częściowa PaO2<55-60mmHg, PaCO2< 40mmHg
Typ2- hipoksemiczno-hiperkapniczna, całkowita PaO2<55-60mmHg, PaCO2> 50mmHg
Niewydolność oddechowa
Klinika:
" Tachypnoe (częstość oddechów> 35/min)
" Uczucie duszności
" Oddechy paradoksalne
" Pobudzenie, splątanie
" Tachykardia, nadciśnienie
" Sinica
" Zmiany w badaniu gazometrycznym.
Sinica
" Sinica prawdziwa
a) Sinica centralna (niedostateczne wysycenie O2 krwi tętniczej na skutek niewydolności
wymiany gazowej)
Przyczyny płucne
" Zaburzony stosunek wentylacji do perfuzji
" Zmniejszona powierzchnia wymiany gazowej
" Zaburzenia wentylacji
" Zaburzenia dyfuzji
" Przecieki tętniczo-żylne w krążeniu małym
Przyczyny sercowe i naczyniowe
" Niewydolność mięśnia sercowego
" Przeciek krwi z serca prawego do lewego
" Przetrwały przewód tętniczy
Obniżone ciśnienie cząstkowe tlenu w powietrzu oddechowym
Zmieniona struktura hemoglobiny powodująca zmniejszone powinowactwo do tlenu
" Methemoglobinemia
" sulfhemoglobinemia
2. Sinica obwodowa (nadmierne odtlenowanie krwi żylnej w przebiegu niewydolności krążenia)
Zmniejszenie objętości minutowej serca
Zwolnienie przepływu krwi przez naczynia włosowate
" Zmniejszony napływ krwi tętniczej (zmiany zapalne naczyń, skurcz naczyń)
" Utrudniony odpływ krwi żylnej (zmiany zapalne i zakrzepowe żył)
" Zmiany serologiczne krwi (poliglobulia, obecność aglutynin zimnych, krioglobulinemia)
Sinica rzekoma
" Srebrzyca  zatrucie srebrem metalicznym
" Chryzjaza- zatrucie złotem
" Hemochromatoza- cukrzyca brunatna, przeciążenie żelazem
Duszność
subiektywne uczucie dyskomfortu oddechowego
Duszność odbierana przez chorego indywidualnie
!! NIE SA
UŻY OBIEKTYWNEJ OCENIE STOPNIA WYDOLNOŚCI ODDYCHANIA !!
Nasilenie duszność związane ze stopniem upośledzenia mechaniki oddychania a nie ze składem
gazów oddechowych we krwi tętniczej
Duszność
 PINK PUFFER
Postać dusznościowo - wyniszczająca
Niedowaga
Bez sinicy
Kaszel pobudzeniowy
Częściowa niewydolność oddechowa ( hipoksemiczna)
 BLUE BOATER
Postać przewlekłego zapalenia oskrzeli
Nadwaga
Sinica i poliglobulia, niewielka duszność
Z kaszlem i wydzieliną
Całkowita niewydolność oddechowa- ze wzmożeniem ciśnienia płynu m-r, bólami głowy
Wczesny rozwój serca płucnego i prawokomorowej niewydolności krążenia
Duszność
" Napadowa- z nagłym narastaniem uczucia duszności (zatkanie dróg oddechowych przez ciało
obce, odma opłucnowe, krwotok płucny, zachłyśnięcie, uraz klp.)
" Przewlekła- spowodowana przewlekłym zmniejszaniem powierzchni oddechowej, lub
wyczerpaniem mech. Kompensacyjnych (rozedma, zastój w płucach)
" Wydechowa (astma oskrzelowa, nadreaktywność oskrzeli)
" Wdechowa (ciało obce w górnych drogach oddechowych, ucisk na tchawice przez wole)
" Restrykcyjna (włóknienie, choroby śródmiążowe)
" Hiperwentylacyjna