a légzés mechanikája
I. Bevezetés
A. P = x R. a levegő tüdőbe vagy a tüdőből történő mozgatásához nyomáskülönbségeket kell létrehoznunk a légkör és az alveolusok között.
B. a levegő alveolusokba történő mozgatásához az alveoláris nyomást kisebbre kell tennünk, mint a légköri nyomás (kivéve a pozitív nyomású szellőzést). (Levitzky Táblázat 2-1).
C. az alveolusok passzívan tágulnak a megnövekedett transzmurális nyomásgradiens hatására. Ahogy tágulnak, rugalmas visszahúzódásuk növekszik (Levitzky ábra.2-1).
D. alveoláris nyomás = intrapleurális nyomás + alveoláris rugalmas visszacsapási nyomás.
II. légzési izmok
A. inspiráció – a mellüreg tágulása csökkenti az intrathoracikus nyomást, ami csökkenti az alveoláris nyomást a légköri alatt. “Negatív nyomás.”Általában nincs igazi intrathoracalis tér. Csak körülbelül 15-25 ml pleurális folyadék; 10-30 szélességben vastag.
1. A Rekeszizom. A membrán az inspiráció elsődleges izma. A fekvő eupneikus légzés során az árapály térfogatának legalább 2/3-áért felelős. A diafragma izomrostjait a szegycsontba és az alsó bordákba, valamint a gerincoszlopba a két crura helyezi be. Ezen izomrostok másik vége konvergál, hogy a rostos központi ínhez kapcsolódjon. Az eupnea során a körülbelül 250 cm2-es membrán összehúzódása miatt kupolája 1-2 cm-rel leereszkedik a hasüregbe, alakjában alig változik, azzal a különbséggel, hogy az alkalmazás területe hossza csökken. Ez megnyújtja a mellkasát, és növeli annak térfogatát. A membrán ezen kis lefelé irányuló mozgása azért lehetséges, mert a hasi zsigerek a viszonylag megfelelő hasfalhoz nyomódhatnak. (Levitzky Ábra.2-3). A mély belégzés során a hasfal megfelelőségének határát elérjük, és az érzékelhetetlen központi ín rögzül a hasi tartalommal szemben. Ezen pont után a membrán összehúzódása a rögzített központi ínhez emeli az alsó bordákat.
a. idegellátás: 2 frenikus ideg – a C – 3 – ból, C-4-ből és C-5-ből származik.
b. “Paradox” felfelé irányuló mozgás, ha az egyik hemidiaphragm megbénult.
2. Külső és Parasternal bordaközi izmok-összehúzódás húzza bordák felfelé. Növeli a mellkas antero-hátsó átmérőjét. Beidegzés T-1 – től T-11-ig.
3. Kiegészítő izmok-nem vesz részt az eupnea-ban, de edzés, köhögés, tüsszentés, krónikus obstruktív tüdőbetegségek stb. Közé tartozik a sternocleidomastoid és mások. Emelje fel a felső bordákat és a szegycsontot.
B. Lejárat
1. Az eupneikus légzés során a lejárat passzív. A belégzési izmok relaxációja lehetővé teszi a megnövekedett alveoláris rugalmas visszahúzódást, hogy csökkentse az alveolusok térfogatát, növelve az alveoláris nyomást a légköri nyomás felett.
2. A lejárat izmai aktív lejáratban vesznek részt: testmozgás, beszéd, köhögés, tüsszentés, kényszerített lejárat stb.
a. belső interkosztálok – merőlegesek a külső interkosztálokra. Action húzza bordák lefelé és befelé.
b. a hasfal izmai – emelik az intraabdominális nyomást. Helyezze a membránt felfelé a mellkasba. Ide tartozik a rectus abdominis, a belső és külső ferde izmok, valamint a transversus abdominis. (Levitzky Ábra.2-4).
3. A lejárat alatt a belégzési izmok” fékező hatása ” van nagy tüdőtérfogatnál.
4. Bár az összes légzőizmot általában teljesen ellazultnak tekintik az FRC-nél, a rekeszizom tónusa valószínűleg fontos szerepet játszik.
III. nyomás és térfogat a tüdőben: Megfelelőség és rugalmas visszarúgás
A. A tüdő térfogatának, alveoláris és intrapleurális nyomásának és légáramlásának változása a légzési ciklus alatt (Levitzky ábra.2-5). Az eupneikus légzés során a lejárat hosszabb, mint az inspiráció.
B. nyomás – térfogat görbék (Levitzky ábra.2-6): az alveolusok passzívan tágulnak a megnövekedett transzmurális nyomásgradiensre reagálva.
1. Normális esetben a tüdő negatív intrapleurális nyomástágulása, de a nyomáskülönbség a fontos tényező, nem pedig “negatív” vagy “pozitív” nyomáslégzés (kivágott tüdő esetén). Transzmurális nyomásgradiens (alveoláris distending nyomás) = alveoláris nyomás mínusz intrapleurális nyomás.
2. A hiszterézis (az inflációs görbe és a deflációs görbe közötti különbség) energiaveszteséget jelez.
3. Minden egyes alveolusnak saját nyomás-térfogat jellemzői lesznek. Mindazonáltal úgy tekinthetjük, hogy az egyes alveolusok valahol az egész tüdő nyomás-térfogat görbéjén vannak.
4. A nyomás-térfogat görbe meredeksége a megfelelést jelenti.
5. A megfelelőség (V/ P) hasznos diagnosztikai eszköz lehet. A megfelelés fordítottan arányos a rugalmas visszarúgással vagy elasztanciával. A megfelelés mérése-nyelőcső ballon az intrapleurális nyomás jelzésére szolgál.
6. A légzőrendszer teljes megfelelősége (azaz a tüdő és a mellkas fala, amelyek sorban vannak) általában körülbelül 0,1 L/cm H2O.
a. a sorozatos megfelelőségek add mint viszonosságok:
b. A párhuzamos megfelelőségek (pl. a két tüdő) közvetlenül hozzáadódnak.
C. statikus megfelelés (kiszámítva, ha nincs levegő áramlik):
7. A megfelelés csökken: Fibrosis, atelectasis, pneumothorax, pulmonalis vaszkuláris torlódás, pulmonalis felületaktív anyag hiánya, tüdőödéma csökkenti a tüdő megfelelőségét. Az elhízás és a kifoszkoliózis csökkenti a mellkas falának megfelelőségét. A csökkent megfelelés növeli az inspiráció munkáját (Levitzky ábra.2-7).
8. A megfelelést növeli: emphysema.
9. A megfelelés térfogatfüggő
specifikus megfelelés = megfelelés / térfogat
10. Dinamikus megfelelés = légzés közben számított megfelelés.
11. A tüdő rugalmas visszahúzódása (fordítottan arányos a pulmonalis megfeleléssel) a következőknek köszönhető:
a. Elasztikus szálak a pulmonalis parenchymában
b. az alveolusokat bélelő folyékony film felületi feszültsége
12. Felületi feszültség (dynes/cm). Gáz-folyadék interfészen fordul elő: eltörölheti a tüdő sóoldattal történő felfújását.
a. T = Pr; P = T/r (Laplace törvénye) (Levitzky ábra.2-9).
b.ugyanazon felületi feszültség mellett a kisebb alveolusoknak nagyobb alveolusokba kell ürülniük, mert a nyomás nagyobb lenne a kisebb alveolusokban, mint a nagyobb belsejében. Miért nem fordul elő ez? (Levitzky Ábra.2-10)
c. az alveoláris folyadékbélés felületi feszültsége alacsonyabb, mint azt egy plazma-levegő interfész megjósolná. (Ez növeli a pulmonalis megfelelést és csökkenti a pulmonalis munkát).
d. az alveoláris folyadékbélés felületi feszültsége az alveolusok méretével változik: minél kisebb a terület, annál alacsonyabb a felületi feszültség. (Ez nem igaz, ha mosószerrel csökkentjük a víz felületi feszültségét). Ez stabilizálja az alveolákat. (Levitzky Ábra.2-12)
e. ez a pulmonalis felületaktív anyag néven ismert anyagnak köszönhető, amelyet a II.típusú alveoláris sejtek választanak ki.
f. a pulmonalis felületaktív anyag előnyei, hogy csökkenti az alveoláris bélés felületi feszültségét-csökkenti a légzés belégzési munkáját, és előnyösen csökkenti a felületi feszültséget a kis alveolusokban-stabilizálja az alveoláris egységeket. (Ezt az alveolusok “kölcsönös függősége” is segíti). Ezért a tüdőben jelen lévő funkcionális felületaktív anyag relatív csökkenése nagymértékben növelheti a tüdő kibővítéséhez szükséges erőfeszítéseket, és diffúz spontán atelektázishoz is vezethet. Ez jobbra tolja a statikus pulmonalis megfelelési görbét. A hipoxia és / vagy hipoxémia a felületaktív anyagok termelésének csökkenéséhez vezet. Ez hozzájárulhat az akut légzési distressz szindrómához.
g. a felületaktív anyagot a magzati tüdő csak a terhesség negyedik hónapjában termeli, és csak a hetedik hónapban vagy később lehet teljesen működőképes. Ez a csecsemő légzési distressz szindrómájának egyik fő tényezője.
IV. a tüdő és a mellkasfal mechanikai kölcsönhatása – az FRC-nél a mellkasfalat a tüdő rugalmas visszahúzódása húzza be; a tüdőt a mellkasfal rugalmas visszahúzódása húzza ki. (A köztük lévő intrapleurális folyadéknak negatív nyomása van, mert e két ellentétes erő között van.) Mechanikusan egymástól függenek. Ez lehet az, ami valóban megnyitja az alveolákat az inspiráció során (Levitzky ábra.2-2).
A. a tüdő rugalmas visszahúzódásának összefoglalása: a tüdő és a mellkasfal relaxációs nyomás-térfogat görbéje. (Levitzky Ábra.2-14). Lehet külön a hozzájárulás a tüdő és a mellkas falán, ha meghatározza az intrapleurális nyomás.
1. A funkcionális maradék kapacitásnál a tüdő rugalmas visszahúzódását (befelé) kiegyensúlyozza a mellkasfal rugalmas visszahúzódása (kifelé). A relaxációs nyomás 0. A tüdő és a mellkas falának kölcsönhatása határozza meg az FRC-t.
2. Az FRC alatt a relaxációs nyomás negatív, mert a mellkasfal visszahúzódása (kifelé) nagyobb, mint a tüdő visszahúzódása (befelé).
3. Az FRC felett a relaxációs nyomás pozitív, mert a tüdő rugalmas visszahúzódása (befelé) nagyobb, mint a mellkasfal kifelé rugalmas visszahúzódása. Valójában nagy tüdőtérfogatnál a mellkasfal rugalmas visszahúzódása is befelé van.
4. A testhelyzet változásai befolyásolják a mellkas falának kifelé rugalmas visszahúzódását. Így fekvő helyzetben a tüdő kevésbé kifelé rugalmas visszahúzódással rendelkezik, az FRC pedig csökken(Levitzky ábra.2-15).
V. ellenállás és légzés
A. a tüdőszövetek és a mellkasfal súrlódási ellenállása (“szöveti ellenállás”). Általában a légzőrendszer teljes ellenállásának kevesebb mint 20% – a.
B. légáramlással szembeni ellenállás (“légutak ellenállása”). A sorozat ellenállásai közvetlenül hozzáadódnak; a párhuzamos ellenállások viszonokként adódnak.
1. A légáramlás jellemzői (Levitzky ábra.2-16).
a. lamináris áramlás: Delta P arányos az áramlással x R1 (Poiseuille-törvény)
ahol R1 = (8 x viszkozitás x hossz)/ 6 x sugár4
a cső közepén lévő gáz gyorsabban mozog, mint a cső vagy edény falához közelebb eső gáz.
B. turbulens áramlás: P 2 x R2. (Az azonos légáramlás létrehozásához szükséges vezetési nyomás arányos a 2-vel). A sűrűség fontosabb, mint a viszkozitás a turbulens áramlás során. Turbulens áramlás akkor fordul elő, ha Reynold száma nagyobb ,mint (hozzávetőlegesen) 2000
c. Reynold száma = (sűrűség x lineáris sebesség x átmérő) / viszkozitás
d. a légutakban általában mind a lamináris, mind a turbulens áramlás (“átmeneti áramlás”) kombinációja van, attól függően, hogy Reynold száma a légutak adott szegmensére vonatkozik.
e. a valódi lamináris áramlás valószínűleg csak a legkisebb légutakban fordul elő, ahol a lineáris sebesség nagyon alacsony. (Ne feledje, hogy a lineáris sebesség fordítottan arányos az adott áramlás keresztmetszeti területével).
2. A légutak rezisztenciájának eloszlása:
a. A légutak teljes rezisztenciájának körülbelül 40%-a a felső légutakban található (oro-és nasopharynx, gége stb.), amikor az orron keresztül lélegzik, és a teljes légzés körülbelül 25% – a, amikor a szájon át lélegzik.
b.Tracheo-hörgőfa: bár a légáramlással szembeni ellenállás az egyes kis légutakban a legnagyobb, a kis légutak által előidézett teljes légáramlási ellenállás nagyon alacsony, mivel hatalmas számú párhuzamos utat képviselnek. Ezért normál körülmények között a légáramlással szembeni legnagyobb ellenállás A közepes méretű hörgőkben található.
3. Hozzájáruló tényezők légúti ellenállás
a. “aktív” tényezők-autonóm idegrendszer
paraszimpatikus – stimuláció okoz broncho – szűkület (fokozott mirigyek váladék). Általában van némi paraszimpatikus hang a légutakban. Paraszimpatikusan közvetített reflex szűkület az irritáló hatásokra, az artériás kemoreceptor stimulációra stb.
szimpatikus – 62 a stimuláció bronchodilatációt okoz(és gátolja a nyálkahártya mirigyszekrécióját);a stimuláció bronchokonstrikciót (és a nyálkahártya fokozott mirigyszekrécióját) okozhat. A keringő Anavar 2 agonisták valószínűleg fontosabbak, mint a légutak szimpatikus beidegzése. Általában kevés vagy egyáltalán nincs szimpatikus hang a légutakban.
helyi válaszok – a helyi pCO2 növekedése vagy a helyi PO2 csökkenése a kis légutak tágulását okozza; a csökkent helyi PCO2 a kis légutak szűkületét okozza.
b. “Passzív” tényezők – a légutak rezisztenciája fordítottan összefügg a tüdő térfogatával – a légutak rezisztenciája magas tüdőtérfogatnál alacsony, alacsony tüdőtérfogatnál pedig magas (Levitzky ábra.2-17). A légutak összeomlása valószínűleg kis légutakban fordul elő, porcos támogatás nélkül. Ennek két oka van:
kis légutakba helyezett alveoláris septa vontatása (Levitzky ábra.2-18). A nagyobb tüdőtérfogatok nagyobb alveoláris rugalmas visszahúzódást okoznak, és növelik a tapadást a kis légutakon, eltávolítva őket és csökkentve a légutak ellenállását.
a transzmurális nyomásgradiens nagyon pozitív, mivel nagy tüdőtérfogatra lélegzik, alacsony térfogatra pedig kényszerített kilégzéskor negatív. A kis légutak dinamikus összenyomódása, amikor az intrapleurális nyomás pozitívvá válik a kényszerített lejárat során (Levitzky ábra.2-19).
4. A légutak ellenállásának értékelése
a. kényszerített vitális kapacitás (FVC); kényszerített kilégzési térfogat az első másodpercben (FEV1); kényszerített kilégzési áramlási sebesség a vitális kapacitás 25-75% – a között (FEF25-75%). Az ellenállás leküzdése időbe telik. A FEV1 / FVC < 80% légúti elzáródást jelez.) (Levitzky Ábra.2-21).
b. test pleythysmograph technika.
c. Izovolume nyomás-áramlási görbe-az alanyként vett egyedi pontok különböző intenzitású kényszerített lejáratok során áthaladnak egy adott tüdőtérfogaton (Levitzky ábra.2-22).
amikor az intrapleurális nyomás pozitívvá válik, az erőkifejtés növelése (azaz az intrapleurális nyomás) nem okozza a légáramlás további növekedését. Ez az erőfeszítéstől való függetlenség azt jelzi, hogy a légáramlással szembeni ellenállás növekszik az intrapleurális nyomás növekedésével (dinamikus tömörítés).
ugyanazon intrapleurális nyomáson a levegő áramlása nagyobb tüdőtérfogatnál nagyobb. Ez a nagyobb alveoláris rugalmas visszahúzódás eredménye:
nagyobb tapadás a kis légutakon.
nagyobb vezetési nyomás a légáramláshoz (lásd alább).
D. áramlási térfogat görbék (Levitzky ábra.2-23).
erőkifejtés – függő rész nagy tüdőtérfogatnál
erőkifejtés – független rész alacsony tüdőtérfogatnál
normális esetben nincs erőkifejtés-függetlenség a belégzési görbében, ha szájon át lélegzik
e. Magyarázat-az egyenlő nyomáspont hipotézis (Levitzky ábra.2-19).
az egyenlő nyomáspont az a pont, ahol a légutakon belüli nyomás megegyezik a külső nyomással (intrapleurális nyomás). Az egyenlő nyomáspont felett hajlamos a légutak összeomlására(amelyet a nagyobb légutakban a porcos támasz, a kisebb légutakban pedig az alveoláris rugalmas visszahúzódás okoz).
kényszerített lejárat során, amikor az intrapleurális nyomás pozitív, a légáramlás tényleges vezetési nyomása az alveoláris nyomás mínusz intrapleurális nyomás, (ami megegyezik az alveoláris rugalmas visszacsapási nyomással).
kényszerített kilégzés során az egyenlő nyomáspont az alveolusok és az összecsukható kis légutak felé mozog. A tüdő térfogata csökken, ami kisebb alveolusokhoz vezet, kevesebb alveoláris rugalmas visszahúzódással. A rugalmas visszarúgás csökkenésével csökken a légáramlás tényleges vezetési nyomása, a kis légutak tapadása pedig csökken (Levitzky ábra.2-20)..
f. áramlási térfogat görbék diagnosztikai eszközként (Levitzky füge.2-24 és 2-25).
a dinamikus megfelelőségi változások általában megnövekedett légáramlási ellenállást jeleznek a kis légutakban.
VI. légzési munka: W = P x V
A.”rugalmas munka” (korlátozó tüdőbetegségek)
1. Felületi feszültség
2. A pulmonalis parenchyma rugalmas visszahúzódása
3. A légzés és a bordák izmainak rugalmas visszahúzódása
B. “rezisztív munka” (obstruktív tüdőbetegségek)
1.Szöveti rezisztencia
2.Légutak ellenállása
C. O2 az eupneikus légzés költsége általában kevesebb, mint a test teljes O2-fogyasztásának 5% – a. A maximális testmozgás 30% – ra emelkedhet.
Copyright 2000 M. G. LEVITZKY
Utolsó frissítés: szerda július 3, 2013
az LSUHSC egyenlő esélyű oktató és munkáltató.
az ezen az oldalon található nyilatkozatok csak tájékoztató jellegűek. Bár minden erőfeszítést megteszünk annak érdekében, hogy ez az információ naprakész és pontos legyen, hivatalos információkért kérjük, olvassa el a nyomtatott egyetemi kiadványt.
az ezen az oldalon kifejtett nézetek és vélemények szigorúan az oldal szerzőjének nézetei és véleményei. Az oldal tartalmát az LSUHSC nem vizsgálja felül vagy hagyja jóvá.
ezt az oldalt a [email protected]