Fizjologia oddychania
Fizjologia oddychania
część I
część I
ść I
ść I
anatomia funkcjonalna
anatomia funkcjonalna
objętości płuc
objętości płuc
wentylacja
wentylacja
dr hab. n. med. Tomasz A
azowski
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
4A th i l
4.Anesthesiology
pod red. David E. Longnecker, 2008
Tomasz A
azowski
2
" anatomia funkcjonalna
j
" objętości płuc
" wentylacja
Tomasz A
azowski
3
Anatomia
Anatomia
Anatomia
Anatomia
Tomasz A
azowski
4
Doprowadzające drogi oddechowe
Doprowadzające drogi oddechowe
Doprowadzające drogi oddechowe
Doprowadzające drogi oddechowe
" górne drogi oddechowe i krtań
" drogi oddechowe
" drogi oddechowe
tchawica (generacja 1)
oskrzela główne, płatowe i segmentarne
(generacja 2-4)
(g j )
małe oskrzela (generacja 5-11)
oskrzeliki (generacja 12-16)
oskrzeliki (generacja 12-16)
Tomasz A
azowski
5
Wymiana gazowa
Wymiana gazowa
Wymiana gazowa
Wymiana gazowa
" oskrzeliki oddechowe (generacja 17-19)
" przewody pęcherzykowe i woreczki
d hk i ki
pęcherzykowe (generacja 20-23)
" pęcherzyki płucne
cienkościenne kieszonki o Ś~0 3 mm
cienkościenne kieszonki o Ś~0,3 mm
300 milionów, o powierzchni 50-100 m2
Tomasz A
azowski
6
Komórki pęcherzykowe
Komórki pęcherzykowe
Komórki pęcherzykowe
Komórki pęcherzykowe
" typ ( ) ąc cienką warstwę
ypu I (nabłonkowe)- tworzą 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
Tomasz A
azowski
7
Wentylacja oboczna (collateral)
Wentylacja oboczna (collateral)
Wentylacja oboczna (collateral)
Wentylacja oboczna (collateral)
" pęcherzyki płucne mają otwory w ściankach,
zwane porami Kohna (średnica 8-10 �m), które
umożliwiają wentylację kolateralną między
sąsiadującymi pęcherzykami
" podobnie, większe przewody (30 �m)
pęcherzykowe umożliwiają wentylacje
kolateralna między oskrzelikami oddechowymi
Tomasz A
azowski
8
Błona pęcherzykowo-kapilarna
Błona pęcherzykowo-kapilarna
(funkcjonalnie = bariera krew-gaz)
(funkcjonalnie = bariera krew-gaz)
" znajduje się między wnętrzem pęcherzyka a
jd j i i d t hk
światłem naczynia kapilarnego
" składa się z:
" składa się z:
nabłonka pęcherzyka
tkanki śródmiąższowej (zawierającej połaczone błony
ą j ( ją j p y
podstawne  pęcherzykową i naczyniową)
śródbłonka naczyń
" spełnia dwie podstawowe funkcje
ł i d i d t f k j
wymiana gazowa przez barierę krew-gaz
wymiana płynów miedzy tkanką śródmiąższową i
wymiana płynów miedzy tkanką śródmiąższową i
naczyniem
Tomasz A
azowski
9
Unaczynienie
Unaczynienie
Unaczynienie
Unaczynienie
" płuca podzielona są na dwa, z których każde
ł d i l dktó h k żd
otrzymuje własne: tętnice, żyły i oskrzela
" tętniczki tworzę gesty płaszcz naczyń w ścianie
t t i ki t t ł ń ś i i
pęcherzyka
" oskrzela otrzymują własne unaczynienie prosto
klt j ł i i t
od aorty
" naczynia limfatyczne wraz naczyniami
i li f t i i
krwionośnymi przebiegają w kierunku wnęki
płuca zapewniając drenaż limfatyczny do
płuca, zapewniając drenaż limfatyczny do
przewodu piersiowego
Tomasz A
azowski
10
Objętości płuc
Objętości płuc
Objętości płuc
Objętości płuc
Tomasz A
azowski
11
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
wpłucach 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 wzależności od sposobu przeprowadzenia pomiaru
dwuetapową w zależności od sposobu przeprowadzenia pomiaru
Tomasz A
azowski
12
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
yję p, ą ąg ą p p
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.
k j d h ( i FRC) J t IRV i TV
Tomasz A
azowski
13
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
gj ąg ją ą y ą
Tomasz A
azowski
14
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
gj ąg ją ą y ą
Tomasz A
azowski
15
" 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
TLC (t t l l it ) łk it j ść ł bj t ść
powietrza w płucach po zakończeniu pełnego wdechu
Tomasz A
azowski
16
FRC
FRC
FRC
FRC
" jest to objętość, która pozostaje w płucach pod koniec
j t t bj t ść któ t j ł h d k i
spokojnego wydechu
" jest sumą ERV i RV
jest sumą ERV i RV
Tomasz A
azowski
17
FRC
FRC
FRC
FRC
" reprezentuje równowagę między tendencją płuc do
t j ó i d t d j ł d
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
Tomasz A
azowski
18
Czynniki wpływające na FRC
Czynniki wpływające na FRC
Czynniki wpływające na FRC
Czynniki wpływające na FRC
" Czynniki zmniejszające FRC
" Czynniki zmniejszające FRC
zmiany zachodzące z wiekiem
pozycja leżąca
znieczulenie ogólne podczas operacji
znieczulenie ogólne - podczas operacji
operacje w jamie brzusznej i w klatce piersiowej - po operacji
zwłóknienie płuc
obrzęk płuc
obrzęk płuc
otyłość
guzy w jamie brzusznej ciąża, nowotwór, wodobrzusze
zniekształcenie klatki piersiowej
zniekształcenie klatki piersiowej
obniżone napięcie mięśni
" Czynniki zwiększające FRC
wzmożone ciśnienie w klatce piersiowej - PEEP, CPAP
wzmożone ciśnienie w klatce piersiowej PEEP, CPAP
rozedma płuc
astma
Tomasz A
azowski
19
Pomiary FRC
Pomiary FRC
Pomiary FRC
Pomiary FRC
" metoda rozcieńczania helu
" metoda pletyzmograficzna
Tomasz A
azowski
20
Pojemność zamykania (CC)
Pojemność zamykania (CC)
Pojemność zamykania (CC)
Pojemność zamykania (CC)
" jest to objętość płuc, przy której drobne drogi oddechowe w niżej leżących
j t t bj t ść ł któ j d b d i dd h iż j l ż h
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 ę! 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 jp y
�! pj y g y jest spodziewanym
zjawiskiem podczas wydechu, z następowym ponownym otwarciem podczas
kolejnego wdechu
*pojemność zamykania (CC) = objętość zamykania(CV) + objętość
zalegająca (RV)
wg Nunn J.F.
Tomasz A
azowski
21
Tomasz A
azowski
22
Tomasz A
azowski
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
yj ę
u dzieci
u ludzi starszych
y
" wyrównanie FRC i CC (pozycja leżąca w wieku ~ 44lat
" wyrównanie FRC i CC (pozycja stojąca w wieku ~ 66lat
Tomasz A
azowski
24
Pomiary dynamiczne
Pomiary dynamiczne
Pomiary dynamiczne
Pomiary dynamiczne
" funkcja płuc może być oceniana w sensie oceny
f k j ł ż b ć ii
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.
Tomasz A
azowski
25
Pomiary dynamiczne
Pomiary dynamiczne
Pomiary dynamiczne
Pomiary dynamiczne
" pg y
podczas forsownego wydechu dochodzi do
dynamicznej kompresji dróg oddechowych w obrębie klatki
piersiowej
ograniczenia szybkości wydechu
ograniczenia szybkości wydechu
ograniczenia całkowitej objętości gazu, która może być
wydmuchnięta
" w praktyce klinicznej mierzy się
kt kli i j i i
FEV1 (forced expiratory volume in one second)  natężona objętość
wydechowa pierwszosekundowa. Objętość powietrza wydmuchnięta w
czasie pierwszej sekundy natężonego wydechu.
i i j k d t ż d h
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) Wskaz
nik ten nosi nazwę wskaz
nika
procentach (pojemności życiowej). Wskaz
nik ten nosi nazwę wskaz
nika
Tiffenau
Tomasz A
azowski
26
Dynamiczne objętości płuc
Dynamiczne objętości płuc
Dynamiczne objętości płuc
Dynamiczne objętości płuc
FEV %FVC (f d i t
FEV1%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
czasie 1 sekundy
i 1 k d
natężonego wydechu.
dobry wskaz
nik nasilenia
obturacji (N>95%)
obturacji (N>95%)
spada z wiekiem do
akceptowalnych wartości
~85%
Tomasz A
azowski
27
Wentylacja
Wentylacja
Wentylacja
Wentylacja
Tomasz A
azowski
28
Wentylacja
Wentylacja
Wentylacja
Wentylacja
" ta część układu oddechowego, która nie uczestniczy w
wymianie gazowej nazywana jest przestrzenią martwą
" przestrzeń martwa VD
t ń tVD
anatomiczna przestrzeń martwa
" 2ml/kg (150 ml u dorosłego)
2ml/kg (150 ml u dorosłego)
fizjologiczna przestrzeń martwa
" jest sumą anatomicznej i pęcherzykowej VD
" wentylacja pęcherzykowa
VA = VT - VD
500 -150=350 ml
500 150 350 l
Tomasz A
azowski
29
Pomiar
Pomiar
anatomicznej VD
anatomicznej VD
anatomicznej VD
anatomicznej VD
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), póz
niej
azot narasta aż do plateau
 pęcherzykowego -faza II
" VD jest wyznaczana przez
podział fazy II pionową linią, tak
by pole A=B a objętość VD
liczona jest od  0
" w normalnych warunkach VD
fizjologiczna niewiele się różni od
VD anatomicznej i może być
oznaczana przy pomocy
równania Bohr`a (analiza
wydychanego dwutlenku węgla)
wydychanego dwutlenku węgla)
Tomasz A
azowski
30