آناتومی و فیزیولوژی

1. آناتومی و فیزیولوژی تهيه و تنظيم : بهنام پورگرمرودى

2. آناتومى • مجاری هوايی غير تنفسی • مجاری هوايی تنفسی

11. مجاری هوايی تنفسی • برونشيولهای تنفسی • مجاری آلوئولی • آلوئولها

13. Basic Anatomy • Upper Airway • humidifies inhaled gases • site of most resistance to airflow • Lower Airway • conducting airways (anatomic dead space) • respiratory bronchioles and alveoli (gas exchange)

14. Basic Physiology • Negative pressure circuit • Gradient between mouth and pleural space is the driving pressure • need to overcome resistance • maintain alveolus open • overcome elastic recoil forces • Balance between elastic recoil of chest wall and the lung

15. تهويه مكانيكی • تهويه مكانيكی ريه به حركت هوا به داخل و خارج ريه اطلاق ميشود كه توسط فعاليت ماهيچه های تنفسی ايجاد ميشود.

16. Basic Physiology http://www.biology.eku.edu/RITCHISO/301notes6.htm

17. Ventilation • Carbon Dioxide PaCO2= k * metabolic production alveolar minute ventilation Alveolar MV = resp. rate * effective tidal vol. Effective TV = TV - dead space Dead Space = anatomic + physiologic

18. تنفس • تنفس در واقع به معنای تبادل اكسيژن و دی اكسيد كربن بين سلول ها و محيط خارج است. • اگر تبادلات اكسيژن و دی اكسيد كربن در سطح سلولی باشد تنفس داخلیRespiration Internalناميده ميشود • و اگر تبادلات گازی در سطح آلوئولهای ريوی ،انجام گيرد تنفس خارجیExternal Respirationناميده ميشود.

19. Respiration PHYSIOLOGY • Ventilation: air entering and leaving the alveoli. • Transfer through the alveolo-capillary membrane:exchange of O2 and CO2 between the blood in the capillaries and the gases in the alveoli. • Perfusion - Circulation: transfer of O2 from the pulmonary capillaries to the cells of the body and transfer of CO2 from the cells to the pulmonary capillaries. • Cellularrespiration:transfer of O2 in the blood to the cells and CO2 from the cells to the blood.

20. Alveolar/capillary membrane Capillary Alveolus O2 O2 O2 O2 O2 CO2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 CO2 CO2 O2 CO2 O2 O2 O2 CO2 CO2 CO2 CO2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 CO2 O2 CO2 CO2 O2 O2 CO2 CO2 CO2 Membrane

21. Oxygenation • Oxygen: • Minute ventilation is the amount of fresh gas delivered to the alveolus • Partial pressure of oxygen in alveolus (PAO2) is the driving pressure for gas exchange across the alveolar-capillary barrier • PAO2 = ({Atmospheric pressure - water vapor}*FiO2) - PaCO2 / RQ • Match perfusion to alveoli that are well ventilated • Hemoglobin is fully saturated 1/3 of the way thru the capillary

22. The alveolus • PalvCO2 = % CO2 x Palv e.g. 5 % x 760 = 38 mm Hg • PalvO2 = % O2 x PALV e.g. 13.3 % x 760 = 101 mm Hg e.g. 50 % x 760 = 380 mm Hg e.g. 50 % x (760 + 25) = 393 mm Hg (25 mm Hg = 33 cm H2O) • PalvCO= 5 % x 760 = 38 mm Hg • PalvO2 = 45 % x 760 = 342 mm Hg • PalvN2 = 50 % x 760 = 380 mm Hg 760 mm Hg

23. xx O2-Hb- O2 O2 O2 O2 O2-Hb- O2 O2-Hb- O2 O2 O2 Gaseous exchange Partial oxygen pressures in the blood % SAT O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 PaO2 Fixed and dissolved oxygen Oxygen dissociation curve

24. Oxygenation http://www.biology.eku.edu/RITCHISO/301notes6.htm

25. Gaseous exchange Hemoglobin dissociation curve 100 20 16 80 Veinous PO2 = 40 Arterial PO2 = 100 Sat = 75 Sat = 97 12 60 O2 CONTENT IN ml/100ml HEMOGLOBIN SATURATION 8 40 4 20 0 20 40 60 80 100 PO2 mm Hg

26. PaO2 mm Hg 96-105 86-95 76-85 66-75 56-65 46-55 35-45 SaO2 % 98 97 95 93 89 84 75 Gaseous exchange Correspondence between PaO2 and SaO2 at normal pH

27. Gaseous exchange Oxygen transfer PO2 kPa 1 mmHg = 1,359 cmH2O 1 cmH2O = 0,735 mmHg 1 hPa = 1 cmH2O = 1 mbar AIR INHALED 20.9 Alveoli ALVEOLAR GAS 13.3 O2 10.0 ARTERIEL BLOOD O2 O2 O2 O2 O2 VEINOUS BLOOD 5.3 O2 O2 2.7 TISSUE Cells

28. Gaseous exchange Transfer of carbon dioxide PCO2 kPa Tissue 6.7 TISSUE CO2 VEINOUS BLOOD 6.1 CO2 CO2 ARTERIAL BLOOD 5.3 CO2 2.7 EXHALED AIR Alveoli CO2

29. تغييرات پاتولوژيك در روابط بين تهويه به پرفيوژن شامل: • شنت (Shunt)گردش خون مناسب اما تهويه آلوئولی ناكافی مثل: ادم ريه وARDS آتلكتازی و پنومونی SHUNT ZONE NORMAL UNIT

30. تغييرات پاتولوژيك در روابط بين تهويه به پرفيوژن شامل: • فضای مرده آلوئولی (Dead Space) تهويه مناسب اما گردش خون ناكافی مثل: آمبولی ريه DEAD SPACE NORMAL UNIT

31. تغييرات پاتولوژيك در روابط بين تهويه به پرفيوژن شامل: • فاز خاموشی (Silent) زمانيكه گردش خون و تهويه هر دو ناكافی باشد مثل: پنومونكتومی NORMAL UNIT SILENT ZONE

32. Hypoxemia can be due to: hypoventilation V/Q mismatch shunt diffusion impairments Hypercarbia can be due to: hypoventilation V/Q mismatch Abnormal Gas Exchange Due to differences between oxygen and CO2 in their solubility and respective disassociation curves, shunt and diffusion impairments do not result in hypercarbia

33. Gas Exchange • Hypoventilation and V/Q mismatch are the most common causes of abnormal gas exchange in the PICU • Can correct hypoventilation by increasing minute ventilation • Can correct V/Q mismatch by increasing amount of lung that is ventilated or by improving perfusion to those areas that are ventilated

34. Mechanical Ventilation • What we can manipulate…… • Minute Ventilation (increase respiratory rate, tidal volume) • Pressure Gradient = A-a equation (increase atmospheric pressure, FiO2, increase ventilation, change RQ) • Surface Area = volume of lungs available for ventilation (increase volume by increasing airway pressure, i.e., mean airway pressure) • Solubility = ?perflurocarbons?

35. كمپليانس ريه(Compliance) • قابليت اتساع ريه ها و قفسه سينه را كمپليانس يا پذيرش ريه مي نامند كه عبارت از افزايش حجم ريه ها به ازای يك واحد افزايش فشار در داخل آلوئولها ست.

36. Mechanical Ventilation If volume is set, pressure varies…..if pressure is set, volume varies….. ….according to the compliance…... COMPLIANCE =  Volume /  Pressure

37. Compliance Burton SL & Hubmayr RD: Determinants of Patient-Ventilator Interactions: Bedside Waveform Analysis, in Tobin MJ (ed): Principles & Practice of Intensive Care Monitoring

38. مقاومت ريه :(Resistance) • مقاومت عبارت از اندازه گيری موانع موجود برای جريان گاز در كل راههای هوايی است.

40. حجمها و ظرفيتهای ريوی : • حجم جاری (VT : Tidal volume) حجمی از هواست كه با يك دم عادی به ريه ها وارد و با يك بازدم معمولی از ريه ها خارج می شود. مقدار آن 6-8 ML/Kg يا در حدود 500 ML است.

42. حجمها و ظرفيتهای ريوی • حجم ذخيره دمیIRV: Inspiratory Reserve Volume حجم هوای اضافی دمی است كه می توان به دنبال يك دم عادی، با يك دم عميق وارد ريه ها نمود. مقدار آن در حدود 3000ميلی ليتر است.

44. حجمها و ظرفيتهای ريوی • حجم ذخيره بازدمی (ERV : Expiratory Reserve Volume) حجمی از هواست كه می توان بعد از پايان يك بازدم عادی ، با يك بازدم قوی از ريه ها خارج كرد. مقدار آن در حدود 1100 ميلی ليتر است.

46. حجمها و ظرفيتهای ريوی • حجم باقيمانده (RV : Residual Volume) حجمی از هواست كه حتی با شديدترين بازدم نيز در ريه ها باقی می ماند و مانع از كلاپس آلوئولها می گردد. مقدار تقريبی آن 1200 ميلی ليتر است.

48. IC : Inspiratory capacity=VT+IRV) ظرفيت دمی(FRC : Functional Residual Capacity=ERV+RV) ظرفيت باقيمانده عملی(VC = Vital Capacitity)= IRV+VT+ERV)ظرفيت حياتی

49. به اميد ديدار در جلسه بعد