FIZJOLOGIA UKŁADU ODDECHOWEGO

1. FIZJOLOGIA UKŁADU ODDECHOWEGO LIANA PUCHALSKA, STANISŁAW KOWALEWSKI

2. ANATOMIA UKŁADU ODDECHOWEGO

3. UNERWIENIE GÓRNYCH DRÓG ODDECHOWYCH • Do górnych dróg oddechowych należą: jama nosowa, jama gardłowa, krtań • Przekrój i opory g. dróg oddechowych regulowane są czynnością mięśni poprzecznie prążkowanych unerwianych przez: • nerw twarzowy (VII) – mięśnie nozdrzy i jamy ustnej; • nerw podjęzykowy (XII) – mięsień gnykowo-językowy, mięsień bródkowo-językowy, mięsień napinacz podniebienia miękkiego; • gałązka ruchowa nerwu błędnego (X) – mięsnie krtani serotonina 5HT2 JĄDRA SZWU n XII noradrenalina A5 1 • Regulacja światła głośni odbywa się za pomocą 2 grup mięsni: - mięśnie odwodzące – otwierające głośnię - mięśnie przywodzące – zamykające głośnie Są one unerwione przez włókna ruchowe nerwu błędnego biegnące w nerwie krtaniowym dolnym.

4. ROZWÓJ PŁUC • Drzewo oskrzelowe jest prawie całkowicie ukształ-towane w 16 tygodniu życia płodowego • Pęcherzyki płucne rozwijają się głównie po porodzie, a ich liczba rośnie do 8 roku życia • Naczynia krwionośne rozwijają się wzdłuż dróg oddechowych i pęcherzyków płucnych

5.  KLATKA PIERSIOWANOWORODKA • Klatka piersiowa noworodka jest bardzo miękka, ponieważ żebra są chrzęstne • Stabilność klatki piersiowej jest utrzymywana w dużym stopniu dzięki mięśniom międzyżebrowym • Mięsnie międzyżebrowe mają małą odporność na zmęczenie i zmniejszają swoje napięcie podczas snu REM

6. PŁUCA NOWORODKA Zawierają mniej elastyny i kolagenu, niż płuca dzieci i osób dorosłych, co prowadzi do: • zmniejszenia się światła oskrzelików i oskrzeli, co w efekcie sprzyja powstaniu niedodmy; • zapadania się i skręcania naczyń krwionośnych, co może doprowadzić do nadciśnienia płucnego • zapadania się naczyń limfatycznych, co sprzyja śródmiąższowemu obrzękowi płuc

7. STRUKTURA DRZEWA OSKRZELOWEGO • Funkcją oskrzeli do ich 16 rozgałęzienia jest dostarczanie powietrza do strefy wymiany gazowej. Na tym odcinku po-wietrze jest ogrzewane, nawil-żane i oczyszczane •  Od 17 rozgałęzienia rozpo-czyna się strefa przejściowa a od 20 – strefa wymiany gazo-wej • Ogrzewanie i nawilżanie powietrza odbywa się głównie w jamie nosowo-gardłowej. Do pęcherzyków płucnych dociera powietrze ogrzane do 37º i nasycone parą wodną • Cząsteczki kurzu, drobne ciała obce, bakterie za pomocą rzęsek komórek nabłonka są przesuwane wraz ze śluzem do nagłośni, następnie do laryngopharynx i połykane

8. UNERWIENIE DOLNYCH DRÓG ODDECHOWYCH • Mięśnie gładkie dolnych dróg oddechowych (tchawica i oskrzela) unerwiane sąprzywspółczulnieprzez włókna ruchowe nerwu błędnego oraz za pośrednictwem włókien trzewnoczuciowych typu C • Zakończenia nerwu błędnego w oskrzelach uwalniają acetylocholinę.Receptor muskarynowy M3. Efekt - silny skurcz mięsni gładkich oskrzeli, wydzielanie śluzu i rozszerzenie naczyń krwionośnych oskrzeli • Układ przywspółczulny wywiera toniczny wpływ na mięsnie gładkie dróg oddechowych • Aktywność włókien ruchowych nerwu błędnego zwiększa się rytmicznie podczas każdego wydechu

9. UNERWIENIE DOLNYCH DRÓG ODDECHOWYCH • Unerwieniewspółczulneobejmuje tylko naczynia krwionośne górnych i dolnych dróg oddechowych. Wydzielana z zakończeń noradrenalina kurczy mięsnie gładkie naczyń za pośrednictwem receptorów α1 • Miocyty oskrzeli posiadają receptory β2 w swojej błonie komórkowej. Noradrenalina i adrenalina docierają do nich z krwią na drodze humoralnej i rozszerzają oskrzela, rozkurczając mięsnie gładkie

10. INNE CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE NA WIELKOŚĆ ŚREDNICY DOLNYCH DRÓG ODDECHOWYCH • Tlenek azotu (NO) – uwalniany z zakończeń nitrergicznych włókien NANCi – rozluźnia mięśnie gładkie oskrzeli • Wazoaktywny peptyd jelitowy (VIP) – uwalniany z zakończeń nitrergicznych włókien NANCi – rozluźnia mięśnie gładkie oskrzeli • Substancja P – uwalniana z zakończeń nitrergicznych włókien NANCe– kurczy mięśnie gładkie oskrzeli • Neurokinina A (NKA) – uwalniana z zakończeń nitrergicznych włókien NANCe – kurczy mięśnie gładkie oskrzeli • Autakiody (czynniki parakrynne)działają lokalnie, powodując skurcz mięsni gładkich i zwężenie światła oskrzeli: - Histamina - Leukotreiny (LTC3,4) - Tromboksan A2 (TXA2) - Prostogłandyna F (PGF) - Endotelia 1 (ET1)

11. UNERWIENIE PRZYWSPÓŁCZULNE (n X) DRÓG ODDECHOWYCH WŁÓKNA TRZEWNO-CZUCIOWE typu C WŁÓKNA NANC e i WŁÓKNA CHOLINERGICZNE Acetylocholina (Ach) wpływ toniczny Substancja P Tlenek azotu (NO) NKA autakoidy VIP Histamina M3 cGMPKATP NK2 NK1 H1 • Skurcz mięśni gład-kich oskrzeli • Zwiększenie wydzie-lania śluzu • 3. Rozszerzenie naczyń oskrzeli Rozkurcz mięśni gładkich oskrzeli 1.Skurcz mięśni gład-kich oskrzeli 2. Zwiększenie wydzie-lania śluzu 3. Rozszerzenie naczyń oskrzeli 4. Wzrost filtracji Skurcz mięsni gładkich oskrzeli, obrzęk

12. STRUKTURA PĘCHERZYKA PŁUCNEGO • Liczba pęcherzyków płucnych wynosi śred-nio ok. 300 mln, cał-kowita powierzchnia ok. 80 m2 • Krew przepływa-jącą w naczyniach włosowatych oddziela od powietrza w pę-cherzykach płucnych cienka warstwa skła-dającą się ze ścianek naczynia włosowate-go i pęcherzyka płuc-nego

13. BIOFIZYKA UKŁADU ODDECHOWEGO • Ruch powietrza podczas wdechu i wydechu jest spowodowany zmienną różnicą ciśnień miedzy powietrzem atmosferycznym (Pa) a płucami • Płuca znajdują się w szczelnie zamkniętej przestrzeni, w którym panuje ciśnienie wewnątrzopłucnowe (Pop). Ciśnienie powietrza w pęcherzykach płucnych jest nazywane ciśnieniem śródpęcherzykowym (Pp). • W zamkniętej klatce piersiowej płuca wypełniają ją całkowicie • Pp > Pop, Pp – Pop = Psp, Psp jest to wynik działania sił sprężystych tkanki płucnej • W stanie spoczynkuPa = Pp. Pa jest traktowane jako ciśnienie odniesienia, a jego wartość przyjmuje się za „0”. Z takiego rozumowania wynika, że Pop<Pp = 0 Pop = od -0.33 kPa (-2.5 mmH2O) do -0.8 kPa (-6 mmH2O) w zależności od fazy cyklu oddechowego Wielkość zmiany Pp w zależności od fazy cyklu oddechowego wynosi od -0.2 kPa do +0.2 kPa (od -1.5 mmHg do +1.5 mmHg)

14. UJEMNE CIŚNIENIE W JAMIE OPŁUCNOWEJ • Siły retrakcji (Frpl): • siły wywołane rozcią-gnięciem sieci włókien sprężystych • siły napięcia powierz-chniowego • Siły sprężyste ścian klatki piersiowej (Fkl) Rozciąganie płuc zwiększa siły retrakcji dokładnie o tyle, o ile zmniejszyło się ciśnienie w klatce piersiowej. Na szczycie spokojnego wdechu ciśnienie w klatce piersiowej staje się bardziej ujemne, obniżając się do wartości 5-8 cm H2O poniżej ciśnienia atmosferycznego

15. Jak wpływa sztuczna wentylacja płuc za pomocąaparatów podających mieszaninę gazów pod ciśnieniem dodatnim na pracę układu sercowo-naczyniowego?

16. UJEMNE CIŚNIENIE W JAMIE OPŁUCNOWEJ • Płuca płodu charakteryzują się dużymi siłami retrakcji, ponieważ wewnętrzne ściany pęcherzyków płucnych sklejone są ze sobą. Pierwszy w życiu wdech rozszerza klatkę piersiową, obniżając w niej ciśnienie aż do wartości 60 cm H2O poniżej atmosferycznego. Odbywa się to dzięki potężnemu skurczowi przepony • U noworodka po spokojnym wydechu ciśnienie w klatce piersiowej jest niewiele niższe od atmosferycznego. Ciśnienie w klatce piersiowej obniża się w miarę rozwoju dziecka dlatego, że wzrost płuc nie nadąża za wzrostem wymiarów klatki piersiowej. Płuca są coraz bardziej rozciągnięte, a to zwiększa siły retrakcji płuc i obniża ciśnienie wewnątrz klatki piersiowej

17. ODDYCHANIE NOWORODKA 60 40 20 0 Drugi wdech Pierwszy wdech Objętość (ml) 40 min po stabilizacji oddychania Trzeci wdech 60 40 20 0 Objętość zalegająca (RV) +4 +2 0 - 2 - 4 - 6 +4 +2 0 - 2 - 4 - 6 kPa +40 +20 0 - 20 - 40 - 60 +40 +20 0 - 20 - 40 - 60 cm H2O Ciśnienie

18. WENTYLACJA PŁUC • objętością oddechową (VT); przy spokojnym wdechu wynosi ok. 500 ml • wentylacją minutową (VT); przy spokojnym oddychaniu ( przy 15 oddechach na min) wynosi ok. 8 L/min • Podczas dłużej trwającego wysiłku fizycznego wentylacja może wzrosnąć 10-krotnie, a na krótki czas – nawet 20-krotnie. Wzrost ten jest wynikiem zarówno zwiększonej objętości oddechowej, jak i częstości oddechów •

19. SPIROGRAM. OBJĘTOŚCI i POJEMNOŚCI PŁUC (L) poziom maksymalnego wdechu 6 5 4 3 2 1 0 TLC – całkowita pojemność płuc IRV – objętość zapasowa wdechowa ERV – objętość zapasowa wydechowa RV – objętość zalegająca VT – objętość oddechowa VC – pojemność życiowa płuc FRC – czynnościowa pojemność zalegająca IC – pojemność wdechowa płuc IRV IC VC TLC VT poziom spokojnego wdechu ERV FRC poziom maksymalnego wydechu RV RV

20. PARAMETRY UKŁADU ODDECHOWEGO U NOWORODKÓW I LUDZI DOROSŁYCH

21.  PRZESTRZEŃ MARTWA ANATOMICZNA PRZESTRZEŃ MARTWA PĘCHERZYKOWA PRZESTRZEŃ MARTWA • Przestrzeń układu oddechowego w której nie odbywa się wymiany gazowej nazywana jest przestrzenia martwą lub przestrzenią nieużyteczną FIZJOLOGICZNA PRZESTRZEŃ MARTWA Na tę przestrzeń martwą składają się wszystkie pęcherzyki płucne które są nie perfundowane, lecz wentylowane Jest większa w pozycji stojącej. Wzrasta w stanach patologicznych w przebiegu których dochodzi do spadku ciśnienia w krążeniu płucnym, wzrasta przy zatorze płucnym Na tę przestrzeń mart-wą składa się przest-rzeń ust, nosa, gardła, tchawicy i oskrzeli Wzrasta w przebiegu przewlekłego zapale-nia oskrzeli (powięk-sza się średnica dużych dróg oddechowych), zależy od pozycji ciała – jest największa w pozycji siedzącej, wzrasta z wiekiem,

22.  PRZESTRZEŃ MARTWA OBJĘTOŚĆ ODDECHOWA (VT) Objętość przestrzeni martwej (VT) Objętość pęcherzykowa (VA) • Objętość przestrzeni martwej człowieka w pozycji siedzącej VD(ml) = masa ciała (kg) • 2 = ok. 150 ml • Stosunek VD/VTw normie wynosi od 33.2% do 45.1% u mężczyzn i od 29.4% do 39.4% u kobiet • Im głębsze są wdechy przy takiej samej VT tym większa jest VA i mniejszy jest stosunek VD/VT

23.  PRZESTRZEŃ MARTWA • Jeśli przestrzeń nieużyteczna powiększy się do rozmiarów VT, wówczas cała porcja wdychanego powietrza pozostanie w przest-rzeni nieużytecznej i do płuc dotrze powietrze pozostałe tam po poprzednim wydechu • U płetwonurków innym poważnym niebezpieczeństwem jest ucisk ciśnie-nia otaczającej wody na ciało i klatkę piersiową zwiększający się w miarę zagłębienia. Jeśli niesprawny aparat oddechowy nie zwiększy ciśnienia w zbiorniku, tak aby przeciwstawić się sile ciśnienia wody uciskającej z zew-nątrz klatkę piersiową, może dojść do śmierci płetwonurka

25. SKŁAD SUCHEGO POWIETRZA ATMOSFERYCZNEGO • W skład powietrza atmosferycznego wchodzi para wodna, której zawartość zmienia się w dużym zakresie

26. SKŁAD SUCHEGO POWIETRZA ATMOSFERYCZNEGO • Na poziomie morza ciśnienie atmosferyczne stanowi ok. 760 mmHg • W mieszaninie gazów ciśnienie jest sumą tych ciśnień (ciśnień parcjalnych) , które by wywierał każdy gaz, gdyby był sam • W suchym powietrzu atmosferycznym ciśnienie parcjalne O2 (PO2) stanowi 159.2mmHg; N (PN2) -600.6 mmHg;CO2 (P CO2) – 0.2 mmHg • Ciśnienie parcjalne pary wodnej zależy od jej zawartości w powietrzu. Jeśli zawartość pary wodnej w powietrzu stanowi 5%, to przy ciśnieniu atmosferycznym 760 mmHg ciśnienie parcjalne pary wodnej (PH2O) jest równe 38 mmHg. Tym samym sumaryczne ciśnienie pozostałych gazów zawartych w powietrzu wynosi 722 mmHg

27. ROZPUSZCZALNOŚĆ GAZÓW W WODZIE • Ilość gazu rozpuszczonego w wodzie zależy od jego ciśnienia parcjalnego w powietrzu. Wzrost ciśnienia parcjalnego gazu będzie prowadził do wzrostu ilości gazu rozpuszczonego w wodzie • Rozpuszczalność gazów w wodzie maleje wraz ze wzrostem temperatury

28. ROZPUSZCZALNOŚĆ GAZÓW W WODZIE GAZ CO2(PCO2=100 mmHg) O2(PO2=100 mmHg) 4.5 ml O2/l 134 ml CO2/l WODA • Ciśnienie które wywiera rozpuszczony w wodzie gaz jest nazywane prężnością tego gazu w wodzie. W stanie równowagi prężność gazu w wodzie jest taka sama jak ciśnienie parcjalne tego gazu w powietrzu • Szybkość dyfuzji dwutlenku węgla jest wolniejsza od szybkości dyfuzji tlenu

29. WYMIANA GAZOWA Ciśnienie parcjalne O2 i CO2 w powietrzu oraz prężność O2 i CO2 we krwi i tkankach

30. ILE TLENU ZAWIERA KREW TĘTNICZA? PO2 = 100 mmHg Zawartość tlenu: PaO2• 0.003 ml/O2/mmHg/dL PaO2 = 100 mmHg O2 O2 O2 O2 O2 [Hb] = 14g/dL %Hb4O8 SaO2 = 98% Zawartość tlenu: [Hb]g/dL • 1.34 ml O2/gHb • SaO2 Po2 (mmHg)

31. CAŁKOWITA ZAWARTOŚĆ TLENU WE KRWI: CaO2 = [Hb] g/dL • 1.34 ml O2/gHb • SaO2 + PaO2 • 0.003 ml O2/mmHg g/dL WARTOŚĆ PRAWIDŁOWA 16-22 ml O2/dL

32. WYMIANA GAZOWA tkanki Światło naczyń włosowatych Światło naczyń włosowatych płuca CO2 O2 O2 Hb Hb Anhydraza węganowa H2CO3 H2O CO2 K+ H+ Anhydraza węglanowa HCO3- H+ H2CO3 H2O K+ Cl- HCO3- Cl- A A

33. PODSTAWOWE PRAWA FIZYCZNE GAZÓW i CIECZY GAZY • Gazy nie mają swobodnej powierzchni, lecz wypełniają całkowicie zajmowane naczynie • Wykazują rozprężliwość, to znaczy dążą do zajęcia jak największej objętości. • Ciśnienie w gazach rozchodzi się we wszystkich kierunkach (prawo Pascala) • Gazy wykazują sprężystość objętościową – ich objętość może zmieniać się w szerokich granicach CIECZE • Ciecze przyjmują kształt naczynia • Ciecz ma powierzchnię swobodną • Ciecze są nie ściśliwe • Do cieczy nieściśliwej i nieważkiej stosuje się prawo Pascala, które stanowi, iż w takiej cieczy ciśnienie zewnętrzne rozchodzi się we wszystkich kierunkach jednakowo

34. PODSTAWOWE PRAWA FIZYCZNE GAZÓW i CIECZY S1 S2 v1 v2 • Przepływ warstwowy jest to taki przepływ, gdy wszystkie cząsteczki płynu (gazu) poruszają się po torach równoległych do ciebie. W tym przepływie ruch płynu sprowadza się do przesuwania warstw płynu (gazu) względem siebie • Dla przepływających gazów i cieczy sprawiedliwe jest prawo ciągłości strumienia v1• S1 = v2• S2 = const • Po przekroczeniu pewnej granicy prędkości granicznej przepływ warstwowy przechodzi w przepływ burzliwy. Przepływ burzliwy charakteryzuje się tym, że cząsteczki nie poruszają się w kierunku równoległym do osi przewodu, lecz wykonują ruchy chaotyczne o różnych kierunkach prędkości. Takiemu przepływowi towarzyszy powstanie wirów. Warunki, w których dochodzi do przepływu burzliwego określa liczba Reynoldsa (Re)

35. PODSTAWOWE PRAWA FIZYCZNE GAZÓW i CIECZY ∆P •π• r4 Q = 8 • L •η ∆P R = Q • Prędkość przepływu gazu lub cieczy można określić na podstawie prawa Poiseuille’a: ∆P – ciśnienie napędowe; r – promień przewodu; L – długość przewodu; η – lepkość gazu R – opór przepływu w przewo-dzie, przyczyną którego jest tarcie przepływających warstw o ściany przewodu i o siebie samych. - Opór przepływu powietrza w drogach oddechowych oznaczany jest jak AWR 8 • L •η R = π• r4 • Podczas przepływu burzliwego opór przepływu zawsze wzrasta. W drogach oddechowych występuje głównie przepływ burzliwy, co jest spowodowane gęstym rozgałęzianiem oskrzeli

36.  OPORY UKŁADU ODDECHOWEGO ∆PAWR + ∆PEL R = AWR + REL= ∆V • Wzrost objętości całego układu oddechowego możliwy jest dzięki pokonaniu przez kurczące się mięśnie: - oporu dróg oddechowych, powstającego przy przesuwaniu powietrza w drogach oddechowych (AWR) - oporu tkanki płucnej i ścian klatki piersiowej, zwanego oporem sprę-żystym (REL) - bezwładności zależnej od przyspieszenia masy przesuwanego po-wietrza i tkanek - oporu tarcia tkanek przesuwających się względem siebie • Bezwładność i opór tarcia tkanek w czasie ruchu narządów klatki piersiowej nie stanowią więcej niż 20% całkowitego oporu. Są zazwyczaj pomijane w określeniu całkowitego oporu układu oddechowego • W związku z powyższym całkowity opór pokonywany podczas wdechu przez mięsnie oddechowe (R1) jest sumą oporu dróg oddechowych (AWR) oraz oporu stawianego przy rozciąganiu płuc i klatki piersiowej (REL)

37.  OPÓR DRÓG ODDECHOWYCH ∆PAWR AWR = ∆V • Opór dróg oddechowych (AWR) wyrażamy ciśnieniem w cm słupa wody (cm H2O) koniecznym do przesunięcia 1 mililitra powietrza w ciągu 1 sekundy przy spoczynkowej częstości oddechów 12-15/min opór dróg oddechowych wynosi u mężczyzn 1 cm H2O/L/s, u kobiet 1.5 H2O/L/s

38.  OPÓR DRÓG ODDECHOWYCH • Przy tej samej wentylacji minutowej opór niesprężysty będzie zwiększać się w miarę przyspieszenia częstości i szybkości ruchów oddechowych • W miarę wzrostu wentylacji minutowej opór dróg oddechowych zwiększa się. Przyczyną jest narastająca burzliwość przepływu powietrza • Podczas wydechu, na skutek wzrostu aktywności układu przywspółczulnego, wzrasta opór dróg oddechowych. Zwiększenie AWR powoduje zmniejszenie szybkości wydechu i jego wydłużenie

39. Wynik próby Tiffeneau Przed podaniem środka wziewnego, rozszerzającego oskrzela: FVC – 2,4 L (60% od normy) FEV1 – 1,4 L (44% od normy) FEV1/FVC – 58% RV – 4,6L (205% od normy) TLC – 7,0 L (112% od normy) FRC – 5,2 L (142% od normy) Po podaniu środka wziewnego, rozszerzającego oskrzela: FVC – 2,4 L (0% zmiany) FEV1 – 1,5 L (7% zmiany) FEV1/FVC – 63% • Wynik próby Tiffeneau świadczy o: • napadzie astmy oskrzelowej • chorobie restrykcyjnej płuc • przewlekłym zapaleniu oskrzeli • zmianach wiekowych ?

40.  PRZEWLEKŁE ZAPALENIE OSKRZELI

41.  OPÓR SPRĘŻYSTY UKŁADU ODDECHOWEGO ∆PEL (wcm H2O) R El = ∆V (w litrach) • Opór przy rozciąganiu płuc i ścian klatki piersiowej, zwany oporem sprężystym (REL) wyraża stosunek ciśnienia rozciągającego płuca i ściany klatki piersiowej (PEL) do wielkości rozciągnięcia, tzn. do przyrostu objętości klatki piersiowej

42.  OPÓR SPRĘŻYSTY UKŁADU ODDECHOWEGO • Na opór sprężysty składa się opór, który stawiają elementy sprężyste płuc i klatki piersiowej (duża ilość włókien kolagenowych i elastycznych) oraz opór wynikający z napięcia powierzchniowego na granicy dwóch faz woda – powietrze w pęcherzykach płucnych • Przy tej samej wentylacji minutowej opór sprężysty będzie zwiększać się w miarę pogłębiania oddechów

43.  NAPIĘCIE POWIERZCHNIOWE. PRAWA FIZYCZNE F ∆X σ ( ) = N L m F 2σ p = r • Stycznie do swobodnej powierzchni cieczy na granicy dwóch faz ciecz – gaz działają siły zwane siłami napięcia powierzchniowego, starające się zmniejszyć swobodną powierzchnię cieczy • Napięcie powierzchniowe wyraża się stosunkiem wypadkowej sił napięcia powierzchniowego do długości odcinka, wzdłuż którego są zaczepione • W przypadku powierzchni zakrzywionych do wielkości napięcia powierzchniowego stosowane jest prawo Laplace’a. Wartość nadwyżki ciśnienia dla cieczy w kształcie kuli wyraża wzór:

44.  NAPIĘCIE POWIERZCHNIOWE W PĘCHERZYKACH PŁUCNYCH 2 •20 2 •20 =8 cm H2O =4 cm H2O p1 = p2 = 0.05 0.1 2σ p = r Napięcie powierzchniowe w obydwu pęcherzykach 20 mN/m R1= 0.05 mm R2= 0.1 mm P1 > P2, powietrze przepływa z pęcherzyka o mniejszej średnicy do pęcherzyka o większej średnicy  Z wyżej przedstawionych rozumowań wynika, że pęcherzyki płucne powinna charakteryzować duża niestabilność, prowadząca do zapadania się pęcherzyków małych i nadmiernego rozciągania się pęcherzyków dużych. Poza tym duże ciśnienie w pęcherzyku płucnym, przewyższające ciśnienie onkotyczne białek w osoczu, powinno doprowadzić do wessania płynu do światła pęcherzyka

45.  NAPIĘCIE POWIERZCHNIOWE. SURFAKTANT • W zdrowych płucach napięcie powierzchniowe jest znacznie zredukowane działaniem substancji zwanej czynnikiem powierzchniowymlubsurfaktantem, wyściełającym wnętrze pęcherzyków płucnych • Surfaktant jest syntetyzowany przez pneumocyty typu II w sposób ciągły. Synteza surfaktantu zaczyna się pomiędzy 28 a 32 tygodniem życia płodowego. Głównym składnikiem surfaktantu jest lecytyna • Czynnik powierzchniowy odgrywa dużą rolę w stabilizacji średnicy poszczególnych pęcherzyków płucnych. Kiedy płuca zmniejszają swoja objętość, zagęszczenie surfaktantu na powierzchni poszczególnych pęcherzyków się zwiększa • Niedostateczna ilość surfaktantu u noworodka (najczęściej wcześniaka) jest przyczyna groźnego schorzenia zwanego zespołem błon szklis-tych (IRDS). Podobny zespół występuje u ludzi dorosłych (ARDS) w sytuacji, kiedy surfaktant oraz pneumocyty typu II ulegają uszkodzeniu pod wpływem działania toksycznych czynników chemicznych

46.  PRACA ODDECHOWA • Podczas oddychania mięśnie oddechowe wykonują pracę na pokonanie oporów układu oddechowego • Praca przy spokojnym oddychaniu oraz w warunkach umiar-kowanego utrudnienia oddychania jest wykonywana tylko podczas wdechu. Zazwyczaj bez udziału mięsni wydechowych uzyskuje się objętości minutowe sięgające nawet 20 L/min • W spoczynku wielkość wykonywanej przez mięsnie oddechowe pracy zdrowego człowieka wynosi od 0.3 kgm/min do 0.7 kgm/min. Zużycie tlenu przez mięsnie oddechowe wynosi ok. 3 ml/min i stanowi około 1.5% całkowitego zapotrzebowania na tlen w spoczynku • W przebiegu chorób układu oddechowego, przy zniekształceniach klatki piersiowej, podczas ciąży, przy wzroście wentylacji płuc praca oddechowa wzrasta i pochłanianie tlenu przez mięśnie oddechowe może stanowić do 20% całkowitego zużycia tlenu

47.  PRACA ODDECHOWA NORMA ZWIĘKSZONY OPÓR SPRĘŻYSTY ZWIĘKSZONY OPÓR PRZEPŁYWU POWIETRZA całkowita całkowita sprężystość całkowita sprężystość sprężystość Praca oddychania (jednostki abstrakcyjne) przepływ powietrza przepływ powietrza przepływ powietrza 5 10 15 20 5 10 15 20 5 10 15 20 Częstość oddychania (odd./min) • Częstość i głębokość oddechów ustala się na drodze odruchowej tak, że praca oddechowa i siła skurczu mięśni oddechowych są optymalne dla danych warunków wentylacji i właściwości mechanicznych narządu oddechowego

48.  PRZECIEK PŁUCNY • W warunkach prawidłowych wielkość przepływu krwi przez płuca jest dostosowana do wielkości wentylacji pęcherzykowej. Zmiana jednego z parametrów powoduje zmianę parametru drugiego na drodze kontroli mechanicznej, odruchowej i humoralnej • Stosunek wentylacji pęcherzykowej do przepływu krwi przez krążenie płucne: VA/Q = 0.85 • Ta część pojemności minutowej serca, która nie zostaje utlenowana (domieszka żylna) nosi nazwę przecieku płucnego • Przeciek płucny (domieszka żylna) powoduję obserwowaną pęcherzykowo-tętniczą różnicę PO2 • Przeciek płucny (domieszka żylna) zmniejsza ogólną skuteczność wymiany gazowej •

49.  PRZECIEK PŁUCNY CAŁKOWITY PRZECIEK PŁUCNY (ok. 2% CO) FIZJOLOGICZNY PRZECIEK PŁUCNY ANATOMICZNY PRZECIEK PŁUCNY Pochodzi z: • żył serca najmniejszych, otwierających się bezpoś-rednio do jam lewego serca (ok. 0.3% objętości wyrzutowej serca); • żył oskrzelowych, otwie-rających się do żył płuc-nych (<1% objętości wy-rzutowej serca) Przyczyną jest znaczny rozrzut VA/Q w zależności od poziomu płuc (od 0.63 na szczycie płuc do 3.3 u ich podstaw) w pionowej pozycji ciała. Różnice regi-onalnej perfuzji są znacz-nie większe, niż różnice regionalnej wentylacji

50.  FIZJOLOGICZNY PRZECIEK PŁUCNY VA/Q = 1.7 SZCZYTOWE PARTIE PŁUC ok. 20% PĘCHERZYKÓW PŁUCNYCH prawidłowa wentylacja zmniejszony przepływ krwi VA/Q = 0.9 ŚRODKOWE PARTIE PŁUC ok. 35% PĘCHERZYKÓW PŁUCNYCH prawidłowa wentylacja prawidłowy przepływ krwi VA/Q = 0.7 PODSTAWA PŁUC ok. 45% PĘCHERZYKÓW PŁUCNYCH prawidłowa wentylacja zwiększony przepływ krwi krew żylna krew żylna krew żylna PO2=120mmHg PCO2=35mmHg PO2=93 mmHg PCO2=41mmHg PO2=100 mmHg PCO2=40mmHg krew tętnicza krew tętnicza krew tętnicza Pionowa postawa ciała (rozrzut VA/Q od 0.63 u podstawy do 3.3 na szczycie ) Wysycenie krwi tętniczej tlenem (SaO2) ok. 97%; Prężność O2 (Po2) ok. 97 mmHg ; Prężność CO2 (PCO2) ok. 40 mmHg