Сколько атмосфер в легких

– Какие параметры вдоха и выдоха измеряет аппарат ИВЛ?

Время (time), объём (volume), поток (flow), давление (pressure).

Легочные объемы и емкости

В процессе легочной вентиляции непрерывно
обновляется газовый состав альвеолярного
воздуха. Величина легочной вентиляции
оп­ределяется глубиной дыхания, или
дыхательным объемом, и частотой
дыхательных движений. Во время дыхательных
движений легкие человека заполняются
вдыхаемым воздухом, объем которого
явля­ется частью общего объема легких.
Для количественного описания легочной
вентиляции общую емкость легких разделили
на несколько компонентов или объемов.
При этом легочной емкостью называется
сумма двух и более объемов.

Легочные объемы подразделяют на
статические и динамические. Статические
легочные объемы измеряют при завершенных
дыха­тельных движениях без лимитирования
их скорости. Динамические легочные
объемы измеряют при проведении дыхательных
движений с ограничением времени на их
выполнение.

Легочные объемы. Объем воздуха в легких
и дыхательных путях зависит от следующих
показателей: 1) антропометрических
инди­видуальных характеристик человека
и дыхательной системы; 2) свойств легочной
ткани; 3) поверхностного натяжения
альвеол; 4) силы, развиваемой дыхательными
мышцами.

Дыхательный объем (ДО) — объем воздуха,
который вды­хает и выдыхает человек
во время спокойного дыхания. У взрослого
человека ДО составляет примерно 500 мл.
Величина ДО зависит от условий измерения
(покой, нагрузка, положение тела). ДО
рас­считывают как среднюю величину
после измерения примерно шести спокойных
дыхательных движений.

Резервный объем вдоха (РОвд) — максимальный
объем воздуха, который способен вдохнуть
испытуемый после спокойного вдоха.
Величина РОвд составляет 1,5—1,8 л.

Резервный объем выдоха (РОвыд) —
максимальный объем воздуха, который
человек дополнительно может выдохнуть
с уровня спокойного выдоха. Величина
РОвыд ниже в горизонтальном поло­жении,
чем в вертикальном, уменьшается при
ожирении. Она равна в среднем 1,0—1,4 л.

Остаточный объем (ОО) — объем воздуха,
который остается в легких после
максимального выдоха. Величина остаточного
объема равна 1,0—1,5 л.

Легочные емкости. Жизненная емкость
легких (ЖЕЛ) включает в себя дыхательный
объем, резервный объем вдоха, ре­зервный
объем выдоха. У мужчин среднего возраста
ЖЕЛ варьирует в пределах 3,5—5,0 л и более.
Для женщин типичны более низкие величины
(3,0—4,0 л). В Зависимости от методики
измерения ЖЕЛ различают ЖЕЛ вдоха, когда
после полного выдоха производится
максимально глубокий вдох и ЖЕЛ выдоха,
когда после полного вдоха производится
максимальный выдох.

Емкость вдоха (Евд) равна сумме дыхательного
объема и резервного объема вдоха. У
человека Евд составляет в среднем
2,0—2,3 л.

Функциональная остаточная емкость
(ФОЕ) — объ­ем воздуха в легких после
спокойного выдоха. ФОЕ является суммой
резервного объема выдоха и остаточного
объема. На величину ФОЕ существенно
влияет уровень физической активности
человека и положение тела: ФОЕ меньше
в горизон­тальном положении тела, чем
в положении сидя или стоя. ФОЕ уменьшается
при ожирении вследствие уменьшения
общей растя­жимости грудной клетки.

Общая емкость легких (ОЕЛ) — объем
воздуха в легких по окончании полного
вдоха. ОЕЛ рассчитывают двумя способами:
ОЕЛ — ОО + ЖЕЛ или ОЕЛ — ФОЕ + Евд.

Статические легочные объемы могут
снижаться при патологических состояниях,
приводящих к ограничению расправления
легких. К ним относятся нейромышечные
заболевания, болезни грудной клетки,
живота, поражения плевры, повышающие
жесткость легочной ткани, и заболевания,
вызывающие уменьшение числа функционирующих
альвеол (ателектаз, резекция, рубцовые
изменения легких).

Соседние файлы в папке Fiziologia

Эволюционно сложилось так, что для жизнедеятельности человека необходим кислород. Как доставить его к органам и тканям? Сегодня говорим о дыхательной системе и особенностях её функционирования.

Как всё устроено?

Дыхательная система представлена целым рядом анатомических образований. Классификационно их подразделяют на дыхательные пути (верхние и нижние) и дыхательные органы. Верхние дыхательные пути — это полость носа, носовая и ротовая часть глотки. Нижние — гортань, трахея и бронхи. К дыхательным органам относят легкие. В обиходе и по факту, говоря об органах дыхания человека, могут подразумеваться отдельные анатомические образования и дыхательных путей. Например, гортань, трахея — это не только часть нижних дыхательных путей, но и самостоятельные органы.

Воздух попадает в легкие не сам по себе, туда его необходимо «втянуть», что и происходит в процессе вдоха. В этом участвуют диафрагма, наружные межреберные и межхрящевые мышцы. Во время вдоха диафрагма несколько уплощается, грудная клетка расширяется, что обеспечивается поступательное движение воздуха в дыхательные пути и легкие.

Пройдя весь путь от ноздрей до конечных разветвлений бронхиального дерева, воздух попадает в замкнутые «пузырьки» — альвеолы. Они и составляют основную функциональную часть легких.

Читайте по теме: Дышите легко и чисто! Вся правда о бронхитах

Но как кислороду дойти до конечных целей — органов? Снаружи альвеола покрыта сетью мелких кровеносных сосудов, по которым непрерывно течет кровь. Одна из разновидностей клеток крови — эритроциты, заполненные веществом гемоглобином. Именно он и осуществляет перенос газов в организме.

Кислород из альвеолярного воздуха «просачивается» в кровь, где «захватывается» гемоглобином. При этом в альвеолу поступает углекислый газ — продукт жизнедеятельности клеток. Обогатившиеся кислородом эритроциты разносят его по организму, а углекислый газ выделяется во внешнюю среду путем выдоха. В отличие от вдоха — всегда активного процесса — выдох пассивен, но при необходимости может быть и активным. В активном выдохе также участвуют мышцы — внутренние межреберные и мышцы брюшной стенки.

Определенную роль в процессе дыхания играет отрицательное внутриплевральное давление.

Процесс дыхания человека сложен и регулируется различными способами. Рассмотрим некоторые из них.

За дыхание отвечает дыхательный центр — скопление нервных клеток в продолговатом мозге.

Читайте по теме: Что поможет от кашля: барсучий жир или горчица в носках? Лечим детей правильно

Поток нервных импульсов идет к мышцам, отвечающим за вдох, задавая им определенный размах движений. У дыхательного центра имеется автоматия: приблизительно раз в четыре секунды здесь возникает возбуждение, стимулирующее мышцы, обеспечивающие вдох. Затем оно сменяется торможением, мышцы вдоха расслабляются — происходит выдох. Ритмичная смена этих состояний — врожденное свойство.

Частота и глубина дыхания зависит от интенсивности процессов окисления, происходящих в организме. Физическая нагрузка приводит к увеличению поглощения кислорода и повышению концентрации в тканях и крови углекислого газа. Последний через кровь активирует работу дыхательного центра, и, как следствие, усиливается сокращение дыхательных мышц. Это позволяет быстрее удалить избыток углекислого газа и восполнить недостаток кислорода.

Не на пользу телу: что вредит нашей дыхательной системе?

Человек сформировался в условиях с определенным содержанием кислорода. Однако для оптимального процесса дыхания необходимо не только само его наличие, но и определенные характеристики вдыхаемого воздуха. Их обеспечивают наши дыхательные пути, поэтому к легким — в норме — поступает очищенный, увлажненный и согретый воздух.

На любой из этих параметров могут воздействовать изменения окружающей среды.

Увлажненность. Наверняка многим знакомо чувство сухости и першения в горле в помещениях в зимнее время года, особенно поутру. Причина до банальности проста: отопление в квартирах и домах пересушивает воздух, который затем сушит слизистые оболочки дыхательных путей. В результате повышается восприимчивость их к инфекции.

Читайте материал по теме: Чем отличаются ОРВИ и ОРЗ?

Низкая температура. Дышать через нос, а не через рот, советуют не просто так: помимо очищения и увлажнения, слизистая носовой полости согревает проходящий транзитом воздух.

Среди других факторов, способных нанести вред нашим органам дыхания — многочисленные инфекции. ОРВИ, бактерии, грибки — все эти представители микромира способны вызывать различные заболевания.

Когда дышать тяжело. Что говорит статистика?

Пневмония, острый ларингит, трахеит и бронхит. По данным министерства здравоохранения РФ наиболее распространенные заболевания среди взрослых связаны с дыхательной системой.

Сохраняют актуальность бронхиальная астма, хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ), рак и туберкулез легких.

Читать материал по теме: Что такое хроническая обструктивная болезнь легких?

Сколько воздуха в день вдыхает человек?

Давайте посчитаем. В норме в покое объем воздуха, вдыхаемого или выдыхаемого взрослым человеком при одном дыхательном цикле, составляет 500 мл, а частота дыхания у него — от 16 до 20 (во время сна — до 12). Таким образом, в покое в минуту человек вдыхает от 8 литров воздуха, а в течение суток — около 11 500 литров (с поправками на частоту дыхания во время сна — соответственно меньше).

Сколько человек может не дышать?

Ответ на этот вопрос зависит от многих факторов. Находится ли человек в покое или двигается? Какова температура окружающей среды? И т.д.

Итак, сколько может не дышать человек? Диапазон колебаний составляет от менее чем 1 минуты до нескольких минут. Один из мировых рекордов принадлежит датскому ныряльщику Стигу Северинсену — 22 минуты. Правда, перед своей попыткой он почти 20 минут активно дышал чистым кислородом. Ткани организма обогатились этим газом и одновременно снизилось содержание углекислоты.

Критичен не только дефицит кислорода, но и избыток углекислого газа. При невозможности организма избавиться от углекислоты через легкие, начинает увеличиваться ее содержание в крови. Возможно нарушение ориентации, спазмы в мышцах, учащенное сердцебиение, потеря сознания и смерть.

Что будет, если часто задерживать дыхание?

Исходя из описанного выше, в зависимости от частоты и длительности задержек в организме может постепенно накапливаться углекислый газ. При выходе его за границы нормы и сравнительно длительном сохранении этого состояния возможны пагубные влияния на здоровье.

Обычно после ощутимой задержки дыхания и закономерном повышении уровня углекислоты отмечается углубление дыхания: организм удаляет ее избыток и стремится получить кислород.

На пользу стройности

Существуют методики для похудения, основанные на различных способах дыхания — например бодифлекс, оксисайз.

Можно ли похудеть, употребляя супы? Рассказывает врач-терапевт и диетолог «Клиника Эксперт Ставрополь» Мальцева Валентина Сергеевна

Один из примеров — дыхание по типу «брюшного» дыхания, т.е. при вдохе живот выпячивается, при выдохе — втягивается.

Мнения ученых по поводу снижения веса с помощью только дыхательных упражнения противоречивы. Кроме того, необходимо помнить, что слишком глубокие вдохи и выдохи могут нарушить равновесие между кислородом и углекислым газом. Это может вызвать головокружение, а у кого-то и обморок.

Поэтому перед началом такой практики необходимо посоветоваться с врачом, в том числе и особенно если имеются какие-то проблемы со здоровьем.

Вдох, выдох, покой

Взволнованы? Понервничали? «Нужно сделать глубокий вдох и успокоиться». Знакомая мысль? А может кто-то давал вам такой совет.

Как оказалось, эта техника не только «работает», но и имеет под собой материальную основу. Ученым удалось установить (правда, пока на мышах), что в головном мозге имеются нервные клетки, связанные как с областями, регулирующими дыхание, так и анализирующими психологическое состояние.

Схема работает примерно так. Когда организм эмоционально возбуждается, обнаруженные клетки передают сигналы на нейроны, учащающие дыхание. Однако, как оказалось, работает система и в обратном направлении. Иными словами, если начать дышать чаще, то мозг может возбуждаться. Отсюда напрашивается вывод, почему глубокое замедленное дыхание может успокаивать.

Как дышать, чтобы быстро уснуть?

Существует методика, основанная на практиках йогов. Разработал ее доктор Эндрю Уейл (Andrew Weil). Техника называется «4-7-8» и выполняется следующим образом:

— поместите кончик языка на слизистую оболочку сразу за верхними передними зубами (с внутренней стороны) и держите его там на протяжении всего упражнения;

— полностью выдохните через рот со свистящим звуком;

— закройте рот и спокойно вдохните через нос, досчитав про себя до четырех;

— задержите дыхание, посчитав мысленно до семи;

— полностью выдохните через рот, издавая свистящий звук, посчитав до восьми.

Это одно дыхание. Теперь повторите цикл еще три раза.

Если вам сложно задерживать дыхание, вы можете ускорить упражнение, но придерживайтесь соотношения 4:7:8 для трех фаз. Выполняйте упражнение дважды в день.

Материал по теме: Бессонница – это болезнь или нет?

Метод относится к альтернативным методам лечения и, возможно, не проверялся с точки зрения принципов доказательной медицины.

Как же сохранить здоровье дыхательной системы? С учетом неблагоприятных факторов, которые могут влиять на ее состояние, целесообразны достаточная физическая активность — в идеале на свежем воздухе; регулярное проветривание помещений; увлажнение воздуха; избавление от вредных привычек (курение); использование во время работы, связанной с профессиональными вредностями, индивидуальных средств защиты (маски, респираторы).

Важна профилактика респираторных инфекций, а также своевременное лечение любых заболеваний органов дыхания.

Необходимо обязательно проходить плановые диспансеризации и профосмотры с выполнением флюорографии с частотой, предусмотренной ими.

Текст: Энвер Алиев

Опасен ли рентген легких?

Пневмония: симптомы, диагностика и лечение

Как помочь детям и взрослым с бронхиальной астмой?

Сопротивление дыхательных путей (airway resistance)

Сокращенное обозначение – Raw.
Размерность – смH2O/Л/сек или мбар/мл/сек
Норма для здорового человека – 0,6-2,4 смH2O/Л/сек.
Физический смысл данного показателя говорит, каким должен быть градиент давлений (нагнетающее давление) в данной системе, чтобы обеспечить поток 1 литр в секунду. Современному аппарату ИВЛ несложно рассчитать резистанс (airway resistance), у него есть датчики давления и потока – разделил давление на поток, и готов результат.
Для расчета резистанс аппарат ИВЛ делит разность (градиент) максимального давления вдоха (PIP) и давления плато вдоха (Pplateau) на поток (

).

Raw = (PIP–Pplateau)/

.

Что и чему сопротивляется?

Респираторная механика рассматривает сопротивление дыхательных путей воздушному потоку. Сопротивление (airway resistance) зависит от длины, диаметра и проходимости дыхательных путей, эндотрахеальной трубки и дыхательного контура аппарата ИВЛ. Сопротивление потоку возрастает, в частности, если происходит накопление и задержка мокроты в дыхательных путях, на стенках эндотрахеальной трубки, скопление конденсата в шлангах дыхательного контура или деформация (перегиб) любой из трубок. Сопротивление дыхательных путей растёт при всех хронических и острых обструктивных заболеваниях лёгких, приводящих к уменьшению диаметра воздухоносных путей. В соответствии с законом Гагена-Пуазеля при уменьшении диаметра трубки вдвое для обеспечения того же потока градиент давлений, создающий этот поток (нагнетающее давление), должен быть увеличен в 16 раз.

Важно иметь в виду, что сопротивление всей системы определяется зоной максимального сопротивления (самым узким местом). Устранение этого препятствия (например, удаление инородного тела из дыхательных путей, устранение стеноза трахеи или интубация при остром отёке гортани) позволяет нормализовать условия вентиляции легких. Термин резистанс широко используется российскими реаниматологами как существительное мужского рода. Смысл термина соответствует мировым стандартам.

Важно помнить, что:

1. Аппарат ИВЛ может измерить резистанс только в условиях принудительной вентиляции у релаксированного пациента.

2. Когда мы говорим о резистанс (Raw или сопротивлении дыхательных путей) мы анализируем обструктивные проблемы преимущественно связанные с состоянием проходимости дыхательных путей.

3. Чем больше поток, тем выше резистанс.

Давления

Paw – давление в дыхательных путях

Pbs — давление на поверхности тела

Ppl — плевральное давление

Palv- альвеолярное давление

Pes — пищеводное давление

Объёмы и пространства в респираторной механике.

Дыхательный объём (V) по-английски Tidal volume – это величина одного обычного вдоха или выдоха.

Минутный объём (MV) – по-английски Minute volume – это сумма дыхательных объёмов за минуту. Если все дыхательные объемы в течение минуты равны, можно просто умножить дыхательный объём на частоту дыханий.

Мертвое пространство (DS) по-английски Dead* space – это суммарный объём воздухоносных путей (зона дыхательной системы, где нет газообмена).

*второе значение слова dead – бездыханный

Объемы, исследуемые при спирометрии

Резервный объём вдоха – РОвд (IRV) по-английски Inspired reserve volume – это объём максимального вдоха по завершении обычного вдоха.

Ёмкость вдоха – ЕВ (IC) по-английски Inspiratory capacity – это объём максимального вдоха после обычного выдоха.

IC = TLC – FRC
или
IC = V + IRV

Общая ёмкость лёгких – ОЕЛ (TLC) по-английски Total lung capacity – это объём воздуха в лёгких по завершении максимального вдоха.

Остаточный объём – ОО (RV) по-английски Residual volume – это объём воздуха в лёгких по завершении максимального выдоха.

Жизненная ёмкость лёгких – ЖЕЛ (VC) по-английски Vital capacity – это объём вдоха после максимального выдоха.

VC = TLC – RV

Функциональная остаточная ёмкость – ФОЕ (FRC) по-английски Functional residual capacity – это объём воздуха в лёгких по завершении обычного выдоха.

FRC = TLC – IC

Резервный объём выдоха – РОвыд (ERV) по-английски Expired reserve volume – это объём максимального выдоха по завершении обычного выдоха.

ERV = FRC – RV

Поток(flow)

– Что такое ПОТОК?

– «Объёмная скорость» – точное определение, удобное для оценки работы насосов и трубопроводов, но для респираторной механики больше подходит:

Поток – это скорость изменения объёма

В респираторной механике поток(

) = 60л/мин, Длительность вдоха(Тi) = 1сек(1/60мин),

Дыхательный объём (V) = ?

) = 60л/мин, Дыхательный объём(V) = 1л,

Длительность вдоха(Тi) = ?

Решение: V/

Объём – это произведение потока на время вдоха или площадь под кривой потока.

Это представление о взаимоотношении потока и объема используется при описании режимов вентиляции.

Механизм вдоха и выдоха

Объём (volume)

– Что такое ОБЪЁМ?

Некоторые наши курсанты отвечают: «Объём – это количество вещества».
Для несжимаемых (твердых и жидких) веществ это верно, а для газов не всегда.

Пример:
Вам принесли баллон с кислородом, емкостью (объёмом) 3л, – а сколько в нём кислорода? Ну конечно, нужно измерить давление, и тогда, оценив степень сжатия газа и ожидаемый расход, можно сказать, надолго ли его хватит.

Механика – наука точная, поэтому прежде всего, объём – это мера пространства.

И, тем не менее, в условиях спонтанного дыхания и ИВЛ при нормальном атмосферном давлении мы используем единицы объема для оценки количества газа. Сжатием можно пренебречь.* В респираторной механике объёмы измеряют в литрах или миллилитрах.
*Когда дыхание происходит под давлением выше атмосферного (барокамера, глобоководные аквалангисты и т.д.), сжатием газов пренебрегать нельзя, поскольку меняются их физические свойства, в частности растворимость в воде. В результате – кислородное опьянение и кесонная болезнь.

В высокогорных условиях при низком атмосферном давлении здоровый спортсмен-альпинист с нормальным уровнем гемоглобина в крови испытывает гипоксию, несмотря на то, что дышит глубже и чаще (дыхательный и минутный объёмы увеличены).

Для описания объёмов используются три слова

1. Пространство (space).

2. Ёмкость (capacity).

3. Объём (volume).

Градиенты

Ptr-трансреспиратонное давление:
Ptr = Paw – Pbs

Ptt-трансторакальное давление:
Ptt = Palv – Pbs

Pl-транспульмональное давление:
Pl = Palv – Ppl

Pw-трансмуральное давление:
Pw = Ppl – Pbs

(Легко запомнить: если использована приставка «транс» – речь идёт о градиенте).

Главной движущей силой, позволяющей сделать вдох, является разность давлений на входе в дыхательные пути (Pawo- pressure airway opening) и давлением в том месте, где дыхательные пути заканчиваются – то есть в альвеолах (Palv). Проблема в том, что в альвеолах технически сложно померить давление. Поэтому для оценки дыхательного усилия на спонтанном дыхании оценивают градиент между пищеводным давлением (Pes), при соблюдении условий измерения оно равно плевральному(Ppl), и давлением на входе в дыхательные пути (Pawo).

При управлении аппаратом ИВЛ наиболее доступным и информативным является градиент между давлением в дыхательных путях (Paw) и давлением на поверхности тела (Pbs- pressure body surface). Этот градиент (Ptr) называется «трансреспиратораное давление», и вот как он создаётся:

Как видите, ни один из методов ИВЛ не соответствует полностью спонтанному дыханию, но если оценивать воздействие на венозный возврат и лимфоотток аппараты ИВЛ NPV типа «Kirassa» кажутся более физиологичными. Аппараты ИВЛ NPV типа «Iron lung», создавая отрицательное давление над всей поверхностью тела, снижают венозный возврат и, соответственно, сердечный выброс.

Без Ньютона здесь не обойтись.

Давление (pressure) – это сила, с которой ткани лёгких и грудной клетки противодействуют вводимому объёму, или, иными словами, сила, с которой аппарат ИВЛ преодолевает сопротивление дыхательных путей, эластическую тягу лёгких и мышечно-связочных структур грудной клетки (по третьему закону Ньютона это одно и то же поскольку «сила действия равна силе противодействия»).

Equation of Motion уравнение сил, или третий закон Ньютона для системы
«аппарат ИВЛ – пациент»

В том случае, если аппарат ИВЛ осуществляет вдох синхронно с дыхательной попыткой пациента, давление, создаваемое аппаратом ИВЛ (Pvent), суммируется с мышечным усилием пациента (Pmus) (левая часть уравнения) для преодоления упругости легких и грудной клетки (elastance) и сопротивления (resistance) потоку воздуха в дыхательных путях (правая часть уравнения).

Pmus + Pvent = Pelastic + Presistive

(давление измеряют в миллибарах)

Pelastic= E x V

(произведение упругости на объём)

Presistive = R x

(произведение сопротивления на поток)
соответственно

Pmus + Pvent = E x V + R x

Pmus(мбар) + Pvent(мбар) = E(мбар/мл) x V(мл) + R (мбар/л/мин) x

Заодно вспомним, размерность E — elastance (упругость) показывает на сколько миллибар возрастает давление в резервуаре на вводимую единицу объёма (мбар/мл); R — resistance сопротивление потоку воздуха проходящему через дыхательные пути (мбар/л/мин).

Ну и для чего нам пригодится это Equation of Motion (уравнение сил)?

Понимание уравнения сил позволяет нам делать три вещи:

Во-первых, любой аппарат ИВЛ PPV может управлять одномоментно только одним из изменяемых параметров входящих в это уравнение. Эти изменяемые параметры – давление объём и поток. Поэтому существуют три способа управления вдохом: pressure control, volume control, или flow control. Реализация варианта вдоха зависит от конструкции аппарата ИВЛ и выбранного режима ИВЛ.

Во-вторых, на основе уравнения сил созданы интеллектуальные программы, благодаря которым аппарат рассчитывает показатели респираторной механики (напр.: compliance (растяжимость), resistance (сопротивление) и time constant (постоянная времени «» ).

В-третьих, без понимания уравнения сил не понять такие режимы вентиляции как “proportional assist”, “automatic tube compensation”, и “adaptive support”.

Главные расчетные параметры респираторной механики
resistance, elastance, compliance

Давление в плевральной полости, его изменение при дыхании.

Легкие покрыты
висцеральной, а пленка грудной полости
— париетальной плеврой. Между ними
содержится серозная жидкость. Они плотно
прилегают друг к другу (щель 5-10 мкм) и
скользят относительно друг друга. Это
скольжение необходимо для того, чтобы
легкие могли следовать за сложными
изменениями грудной клетки не деформируясь.
При воспалении (плеврит, спайки)
уменьшается вентиляция соответствующих
участков легких.

Если ввести
иглу в плевральную полость и соединить
ее с водным манометром, то окажется, что
давление в ней:

Эту разницу
между внутриплевральным и атмосферным
давлением обычно называют давлением в
плевральной полости.

Отрицательное
давление в плевральной полости обусловлено
эластической тягой легких, т.е. стремлением
легких к спадению.

При вдохе
увеличение грудной полости ведет к
повышению отрицательного давления в
плевральной полости, т.е. возрастает
транспульмональное давление, приводящее
к расправлению легких.

спадаются — выдох.

Если ввести в
плевральную полость небольшое количество
воздуха, то он рассосется, т.к. в крови
мелких вен малого круга кровообращения
напряжение раствор. газов меньше, чем
в атмосфере. При расслаблении инспираторных
мышц транспульмональное давление
уменьшается и легкие в силу эластичности
спадаются.

Накоплению
жидкости в плевральной полости
препятствует более низкое онкотическое
давление плевральной жидкости (меньше
белков), чем в плазме. Имеет значение и
понижение гидростатического давления
в малом круге кровообращения.

Изменение
давления в плевральной полости можно
измерить прямым способом (но можно
повредить легочную ткань). Но лучше
измерять его путем введения в пищевод
баллончика l
= 10 см (грузная часть пищевода). Стенки
пищевода податливы.

Эластическая
тяга легких обусловлена 3 факторами:

На любой
поверхности раздела между воздухом и
жидкостью действуют силы межмолекулярного
сцепления, стремящиеся уменьшить
величину этой поверхности (силы
поверхностного натяжения). Под влиянием
этих сил альвеолы стремятся сократиться.
Силы поверхностного натяжения создают
2/3 эластической тяги легких. Поверхностное
натяжение альвеол в 10 раз меньше
теоретически рассчитанного для
соответствующей водной поверхности.

Если бы внутренняя
поверхность альвеолы была покрыта
водным раствором, то поверхностное
натяжение должно было быть в 5-8 раз
больше. В этих условиях было бы спадение
альвеол (ателектаз). Но этого не происходит.

Это значит, что
в альвеолярной жидкости на внутренней
поверхности альвеол имеются вещества,
снижающие поверхностное натяжение, т.
е. ПАВ. Их молекулы сильно притягиваются
к друг другу, но обладают слабым средством
с жидкостью, вследствие этого они
собираются на поверхности и тем самым
снижают поверхностное натяжение.

Такие вещества
называются ПАВ, а в данном случае
сурфактантами. Они представляют собой
липиды и белки. Образуются специальными
клетками альвеол — пневмоцитами II
типа. Выстилка имеет толщину 20-100 нм. Но
наибольшей поверхностной активностью
компонентов этой смеси обладают
производные лецитина.

При уменьшении
размеров альвеол. молекулы сурфактанта
сближаются, их плотность на единицу
поверхности больше и поверхностное
натяжение снижается — альвеола не
спадается.

При увеличении
(расширении) альвеол их поверхностное
натяжение повышается, так как плотность
сурфактанта на единицу поверхности
понижается. Это усиливает эластическую
тягу легких.

В процессе
дыхания усиления дыхательных мышц
тратится на преодоление не только
эластического сопротивления легких и
тканей грудной клетки, но и на преодоление
неэластического сопротивления газовому
потоку в воздухоносных путях, которое
зависит от их просвета.

Нарушение
образования сурфактантов приводит к
спадению большого количества альвеол
— ателектазу — отсутствие вентиляции
обширных участков легких.

У новорожденных
сурфактанты необходимы для расправления
легких при первых дыхательных движениях.

Существует
заболевание новорожденных, при котором
поверхность альвеол покрыта преципитатом
фибрина (геалиновые мембраны), который
понижает активность сурфактантов —
снижена. Это приводит к неполному
расправлению легких и тяжелым нарушением
газообмена.

Его содержание
понижается после ваготонии, после
прекращения кровотока по легочной
артерии, при повышенном парциальном
давлении О2.

Пневмоторакс —
поступление воздуха в плевральную
полость (через поврежденную грудную
стенку или легкие).

В силу эластичности
легких — они спадаются поджимаясь к
поршню, занимая 1/3 своего объема.

При одностороннем
— легкое на неповрежденной стороне может
обеспечивать достаточное насыщение
крови О2 и
удаление СО2
( в покое).

Двухсторонний
— если не производится искусственная
вентиляция легких, или герметизация
плевральной полости — к гибели.

Односторонний
пневмоторакс иногда применяется для
терапевтических целей: введение воздуха
в плевральную полость для лечения
туберкулеза (каверны).

Соседние файлы в предмете Нормальная физиология

физическая
величина, характеризующая состояние
содержимого полости плевры. Это величина,
на которую давление в плевральной
полости ниже атмосферного (отрицательное
давление);
при спокойном дыхании оно равно 4 мм рт.
ст. в конце выдоха и 8 мм рт. ст. в конце
вдоха. Создается силами поверхностного
натяжения и эластической тягой легкого

Рис.
12.13. Изменения
давления во время вдоха и выдоха

ВДОХ
(инспирация)
– физиологический акт наполнения легких
атмосферным воздухом. Осуществляется
благодаря активной деятельности
дыхательного центра и дыхательной
мускулатуры, увеличивающей объем грудной
клетки, в результате чего снижается
давление в плевральной полости и в
альвеолах, что приводит к поступлению
воздуха окружающей среды в трахею,
бронхи и респираторные зоны легкого.
Происходит без активного участия легких,
так как сократительные элементы в них
отсутствуют

ВЫДОХ
(экспирация) – физиологический акт
выведения из легкого части воздуха,
принимающего участие в газообмене.
Вначале выводится воздух анатомического
и физиологического мертвого пространства,
мало отличающийся от атмосферного
воздуха, затем альвеолярный воздух,
обогащенный СО2
и бедный О2
в результате газообмена. В условиях
покоя процесс пассивный. Осуществляется
без затраты мышечной энергии, за счет
эластической тяги легкого, грудной
клетки, гравитационных сил и расслабления
дыхательных мышц

При
форсированном дыхании глубина выдоха
усиливается с помощью мышц
брюшного пресса и внутренних межреберных.
Мышцы брюшного пресса сдавливают брюшную
полость спереди и усиливают подъем
диафрагмы. Внутренние межреберные мышцы
смещают ребра вниз и тем самым уменьшают
поперечное сечение грудной полости, а
следовательно и ее объем

Давление(pressure)

– Что такое ДАВЛЕНИЕ?

Давление(pressure) – это сила, приложенная к единице площади.

Давление в дыхательных путях измеряют в сантиметрах водного столба (см H2O) и в миллибарах (mbar или мбар). 1 миллибар=0,9806379 см водного столба.

(Бар — внесистемная единица измерения давления, равная 105 Н/м2 (ГОСТ 7664-61) или 106 дин/см2 (в системе СГС).

Значения давлений в разных зонах дыхательной системы и градиенты (gradient) давления
По определению давление – это сила, которая уже нашла себе применение, – она (эта сила) давит на площадь и ничего никуда не перемещает. Грамотный доктор знает, что вздох, ветер, и даже ураган, создается разностью давлений или градиентом (gradient).

Например: в баллоне газ под давлением 100 атмосфер. Ну и что, стоит себе баллон и никого не трогает. Газ в баллоне спокойно себе давит на площадь внутренней поверхности баллона и ни на что не отвлекается. А если открыть? Возникнет градиент (gradient), который и создаёт ветер.

Время

– Что такое ВРЕМЯ?

Время – это мера длительности и последовательности явлений
(на графиках давления, потока и объёма время бежит по горизонтальной оси «Х»).
Измеряется в секундах, минутах, часах. (1час=60мин, 1мин=60сек)

С позиций респираторной механики нас интересует длительность вдоха и выдоха, поскольку произведение потокового времени вдоха (Inspiratory flow time) на поток равно объёму вдоха, а произведение потокового времени выдоха (Expiratory flow time) на поток равно объёму выдоха.

Временные интервалы дыхательного цикла (их четыре)
Что такое «вдох – inspiration» и «выдох – expiration»?

Вдох это вход воздуха в легкие. Длится до начала выдоха. Выдох – это выход воздуха из легких. Длится до начала вдоха. Иными словами, вдох считается с момента начала поступления воздуха в дыхательные пути и длится до начала выдоха, а выдох – с момента начала изгнания воздуха из дыхательных путей и длится до начала вдоха.

Эксперты делят вдох на две части.

Inspiratory time = Inspiratory flow time + Inspiratory pause.
Inspiratory flow time – временной интервал, когда в легкие поступает воздух.

Что такое «инспираторная пауза» (inspiratory pause или inspiratory hold)? Это временной интервал, когда клапан вдоха уже закрыт, а клапан выдоха еще не открыт. Хотя в это время поступления воздуха в легкие не происходит, инспираторная пауза является частью времени вдоха. Так договорились. Инспираторная пауза возникает, когда заданный объём уже доставлен, а время вдоха ещё не истекло. Для спонтанного дыхания – это задержка дыхания на высоте вдоха. Задержка дыхания на высоте вдоха широко практикуется индийскими йогами и другими специалистами по дыхательной гимнастике.

В некоторых режимах ИВЛ инспираторная пауза отсутствует.

Для аппарата ИВЛ PPV выдох expiratory time – это временной интервал от момента открытия клапана выдоха до начала следующего вдоха. Эксперты делят выдох на две части. Expiratory time = Expiratory flow time + Expiratory pause.
Expiratory flow time – временной интервал, когда воздух выходит из легких.

Что такое «экспираторная пауза» (expiratory pause или expiratory hold)? Это временной интервал, когда поток воздуха из легких уже не поступает, а вдох ещё не начался. Если мы имеем дело с «умным» аппаратом ИВЛ, мы обязаны сообщить ему сколько времени, по нашему мнению, может длиться экспираторная пауза. Если время экспираторной паузы истекло, а вдох не начался, «умный» аппарат ИВЛ объявляет тревогу (alarm) и начинает спасать пациента, поскольку считает, что произошло апноэ (apnoe). Включается опция Apnoe ventilation.

В некоторых режимах ИВЛ экспираторная пауза отсутствует.

Total cycle time – время дыхательного цикла складывается из времени вдоха и времени выдоха.

Total cycle time (Ventilatory period) = Inspiratory time + Expiratory time
или
Total cycle time = Inspiratory flow time + Inspiratory pause + Expiratory flow time + Expiratory pause

Этот фрагмент убедительно демонстрирует трудности перевода:

1. Expiratory pause и Inspiratory pause вообще не переводят, а просто пишут эти термины кириллицей. Мы используем буквальный перевод, – задержка вдоха и выдоха.

2. Для Inspiratory flow time и Expiratory flow time в русском языке нет удобных терминов.

3. Когда мы говорим «вдох» – приходится уточнять: – это Inspiratory time или Inspiratory flow time.
Для обозначения Inspiratory flow time и Expiratory flow time мы будем использовать термины потоковое время вдоха и выдоха.

Инспираторная и/или экспираторная паузы могут отсутствовать.

Статические показатели внешнего дыхания (легочные объемы)

величины,
характеризующие потенциальные возможности
дыхания, зависящие от антропометрических
данных и особенностей функциональных
объемов легкого

Определение
статических показателей дыхания
производится методом спирометрии.

Спирометрия
– определение статических показа­телей
дыхания (объемов – кроме остаточного;
емкостей – кроме ФОЕ и ОЕЛ) путем
выдыхания воздуха через прибор,
регистрирующий его количество (объем).
В сов­ременных сухих крыльчатых
спирометрах воздух вращает воздушную
турбинку, соединенную со стрелкой

Рис.
12.14. Объемы
и емкости легких

Упругость (elastance) и податливость (compliance)

Прежде всего, следует знать, это строго противоположные понятия и elastance =1/сompliance. Смысл понятия «упругость» подразумевает способность физического тела при деформации сохранять прилагаемое усилие, а при восстановлении формы – возвращать это усилие. Наиболее наглядно это свойство проявляется у стальных пружин или резиновых изделий. Специалисты по ИВЛ при настройке и тестировании аппаратов в качестве модели легких используют резиновый мешок. Упругость дыхательной системы обозначается символом E. Размерность упругости мбар/мл, это означает: на сколько миллибар следует поднять давление в системе, чтобы объём увеличился на 1 мл. Данный термин широко используется в работах по физиологии дыхания, а специалисты по ИВЛ пользуются понятием обратным «упругости» – это «растяжимость» (compliance) (иногда говорят «податливость»).

– Почему? – Самое простое объяснение:

– На мониторах аппаратов ИВЛ выводится compliance, вот мы им и пользуемся.

Термин комплайнс (compliance) используется как существительное мужского рода российскими реаниматологами так же часто, как и резистанс (всегда когда монитор аппарата ИВЛ показывает эти параметры).

Размерность комплайнса – мл/мбар показывает, на сколько миллилитров увеличивается объём при повышении давления на 1 миллибар.
В реальной клинической ситуации у пациента на ИВЛ измеряют комплайнс респираторной системы – то есть легких и грудной клетки вместе. Для обозначения комплайнс используют символы: Crs (compliance respiratory system) – комплайнс дыхательной системы и Cst (compliance static) – комплайнс статический, это синонимы. Для того, чтобы рассчитать статический комплайнс, аппарат ИВЛ делит дыхательный объём на давление в момент инспираторной паузы (нет потока – нет резистанс).

Cst = VT/(Pplateau –PEEP)

Норма Cst (комплайнса статического) – 60-100мл/мбар

Приводимая ниже схема показывает, как на основе двухкомпонентной модели рассчитывается сопротивление потоку (Raw), статический комплайнс (Cst) и упругость (elastance) дыхательной системы.

Измерения выполняются у релаксированного пациента в условиях ИВЛ, управляемой по объёму с переключением на выдох по времени. Это значит, что после того, как объём доставлен, на высоте вдоха клапаны вдоха и выдоха закрыты. В этот момент измеряется давление плато.

1. Аппарат ИВЛ может измерить Cst (комплайнс статический) только в условиях принудительной вентиляции у релаксированного пациента во время инспираторной паузы.

2. Когда мы говорим о статическом комплайнсе (Cst, Crs или растяжимости респираторной системы), мы анализируем рестриктивные проблемы преимущественно связанные с состоянием легочной паренхимы.

Философское резюме можно выразить двусмысленным утверждением:
Поток создаёт давление.

Обе трактовки соответствуют действительности, то есть: во-первых, поток создаётся градиентом давлений, а во-вторых, когда поток наталкивается на препятствие (сопротивление дыхательных путей), давление увеличивается. Кажущаяся речевая небрежность, когда вместо «градиент давлений» мы говорим «давление», рождается из клинической реальности: все датчики давления расположены со стороны дыхательного контура аппарата ИВЛ. Для того, чтобы измерить давление в трахее и рассчитать градиент, необходимо остановить поток и дождаться выравнивания давления с обоих концов эндотрахеальной трубки. Поэтому в практике обычно мы пользуемся показателями давления в дыхательном контуре аппарата ИВЛ.

По эту сторону эндотрахеальной трубки для обеспечения вдоха объёмом Хмл за время Yсек мы можем повышать давление вдоха (и соответственно градиент) на сколько у нас хватит здравого смысла и клинического опыта, поскольку возможности аппарата ИВЛ огромны.

По ту сторону эндотрахеальной трубки у нас находится пациент, и у него для обеспечения выдоха объёмом Хмл за время Yсек есть только сила упругости легких и грудной клетки и сила его дыхательной мускулатуры (если он не релаксирован). Возможности пациента создавать поток выдоха ограничены. Как мы уже предупреждали, «поток – это скорость изменения объёма», поэтому для обеспечения эффективного выдоха нужно предоставить пациенту время.

Постоянная времени ()

Так в отечественных руководствах по физиологии дыхания называется Time constant. Это произведение комплайнс на резистанс. = Cst х Raw вот такая формула. Размерность постоянной времени, естественно секунды. Действительно, ведь мы умножаем мл/мбар на мбар/мл/сек. Постоянная времени отражает одновременно эластические свойства дыхательной системы и сопротивление дыхательных путей. У разных людей разная. Понять физический смысл данной константы легче, начав с выдоха. Представим себе, завершён вдох, – начат выдох. Под действием эластических сил дыхательной системы воздух выталкивается из лёгких, преодолевая сопротивление дыхательных путей. Сколько времени займёт пассивный выдох? – Постоянную времени умножить на пять ( х 5). Так устроены легкие человека. Если аппарат ИВЛ обеспечивает вдох, создавая постоянное давление в дыхательных путях, то у релаксированного пациента максимальный для данного давления дыхательный объём будет доставлен за то же время ( х 5).

Данный график показывает зависимость процентной величины дыхательного объёма от времени при постоянном давлении вдоха или пассивном выдохе.

При выдохе по истечении времени пациент успевает выдохнуть 63% дыхательного объёма, за время 2 – 87%, а за время 3 – 95% дыхательного объёма. При вдохе с постоянным давлением аналогичная картина.

Практическое значение постоянной времени:

• Если время, предоставляемое пациенту для выдоха <5, то после каждого вдоха часть дыхательного объёма будет задерживаться в легких пациента.

• Максимальный дыхательный объём при вдохе с постоянным давлением поступит за время 5.

• При математическом анализе графика кривой объёма выдоха расчет постоянной времени позволяет судить о комплайнс и резистанс.

Данный график показывает, как современный аппарат ИВЛ рассчитывает постоянную времени.

Бывает, что статический комплайнс рассчитать невозможно, т. к. для этого должна отсутствовать спонтанная дыхательная активность и необходимо измерить давление плато. Если разделить дыхательный объём на максимальное давление, получим еще один расчётный показатель, отражающий комплайнс и резистанс.

Разные авторы используют разные имена, но мы должны знать, что это синонимы:

C = Dynamic Characteristic = Dynamic effective compliance = Dynamic compliance.

C = V/(PIP – PEEP)

Больше всего сбивает с толку название – «динамический комплайнс», поскольку измерение происходит при неостановленном потоке и, следовательно, данный показатель включает и комплайнс, и резистанс. Нам больше нравится название «динамическая характеристика».
Когда этот показатель снижается, это значит, что либо понизился комплайнс, либо возрос резистанс, либо и то и другое. (Или нарушается проходимость дыхательных путей, или снижается податливость легких.) Однако если одновременно с динамической характеристикой мы оцениваем по кривой выдоха постоянную времени, мы знаем ответ.