Fyziologie dýchání

I. Vlastnosti plynů

II. Mechanika dýchání

III. Výměna plynů v plicích IV. Regulace dýchání

základní funkce dýchání

dodávka kyslíku výdej oxidu uhličitého

frekvence 15-20 /min objem v klidu 0,5 l minutová ventilace 6-8 l /min

I. Vlastnosti plynů

suchý vzduch % parciální tlak (v suchém vzduchu na

hladině moře) PB = 760 torr

parciální tlak ve vzduchu vstupujícím do plic

PH2O = 47 torr

(při 37 C)

O2 21 160 149

CO2 0,04600

0,3

N2 78564

ostatní 1

Plyny se rozpínají a tak vždy naplní určený objem

Plyny difundují z oblastí, kde mají vysoký tlak, do oblastí, kde je tlak nízký

PARCIÁLNÍ TLAK PLYNU je roven součinu celkového tlaku směsi plynů a dílu, který tato část zaujímá na celkovém objemu plynu

(1 torr = 0,133 kPa)

II. Mechanika dýchání- změny tlaků při vdechu a výdechu

II. Mechanika dýchání- plicní objemy a kapacity

spirometr

pletyzmograf

 TLC (6 l)

FRC (2,2 l)

IRV (3,3 l)

ERV (1 l)

VT (0,5 l) VC (5 l)

RV (1,2 l)

IRV - inspirační rezervní objem TLC - celková kapacita plic VT - dechový objem FRC - funkční reziduální kapacitaERV - expirační rezervní objem VC - vitální kapacitaRV - reziduální objem

 1/ proudění vzduchu ventilace plicních alveolů2/ výměna plynů přes alveolokapilární membránu difúze

Proudění vzduchu laminární  

Poiseuilleův zákon

V (dP) r4 / 8 l

v….rychlost proudu

dP….tlakový gradient turbulentní

r….poloměr trubice

….viskozita kapaliny, plynu

l….délka trubice

II. Mechanika dýchání- proudění vzduchu

II. Mechanika dýchání- odpor dýchacích cest, poddajnost plic, dechová práce

Odpor R 8 l/ r4 změna tlaku, aby protekl 1l/s fyziologické změny během dýchání: při nádechu při výdechu - hladký sval (inervován parasympatikem-vagus) - stav sliznice (sekrece hlenu)

Poddajnost (compliance) C = dV/dP - elasticita plicní tkáně - schopnost těles nabývat po přechodné deformaci původní tvar (kolagen, elastin) - prostorové uspořádání (spirála) - povrchové napětí Laplaceův zákon P = 2T/r, surfaktant – snižuje povrchové napětí a zabraňuje kolapsu alveolů

Dechová práce - práce dýchacích svalů nutná pro překonání elastických a proudových odporů dýchacích cest, bránice – hlavní inspirační sval

tlak

objem

minutová ventilace x

alveolární ventilace

VA = f (VT - VD)

II. Mechanika dýchání

III. Výměna plynů v plicích - difúze přes alveolokapilární membránu

Difúzní dráha- povrchová vrstva surfaktantu - alveolární epiteliální membrána- kapilární endotel- plazma- membrána erytrocytu- intracelulární tekutina erytrocytu

Difúze plynů- je přímo úměrná difúzní ploše (~70 m2)- nepřímo úměrná difúzní dráze (~ 0,2 m)- přímo úměrná koncentračnímu gradientu PO2 a PCO2

- závisí na rozpustnosti O2 a CO2 (25 x vyšší)

III. Výměna plynů v plicích - poměr ventilace/perfúze

Ideální stavventilovaný alveolus perfundovaná céva

Alveolární mrtvý prostorventilovaný alveolus neperfundovaná céva

Venózní příměsneventilovaný alveolus perfundovaná céva

U zdravého člověka 1) není distribuce vdechovaného vzduchu v plicích rovnoměrná, 2) není rovnoměrný průtok krve všemi částmi plic

1. Chemická

- centrální chemoreceptory

(prodloužená mícha)

jemná regulace CO2

- periferní

(karotická a aortální tělíska)

regulace O2

2. Nervová

- receptory v dýchacích cestách

(mechano a chemoreceptory)

- receptory v plicní tkáni

(tahové)

3. Volní

- CNS

IV. Regulace dýchání

IV. Regulace dýchání- výstup do vysoké nadmořské výšky

min hours days

weeks years

acclimatization hypoxic desenzitization

roll - off

vent

ilat

ion

time