Дыхательный цикл: Дыхательный цикл

Дыхательный цикл

Для того чтобы понять нейронные процессы, лежащие в основе дыхания, необходимо вспомнить о том, что дыхание — это ритмическое сокращение и расслабление дыхательных мышц. При спокойном дыхании это сокращение мышечной части диафрагмы и прекращение этого сокращения. Явления, происходящие в аппарате внешнего дыхания между началом следующих друг за другом вдохов (инспираций), называются дыхательным циклом. Длительность дыхательного цикла у человека от 3 до 5 секунд. Важно учесть, что дыхательный цикл состоит не из двух, а из трех фаз.

Первая фаза дыхательного цикла — инспирация. В эту фазу возникает возбуждение диафрагмальных мотонейронов. Вслед за инспираторной активностью появляется ток воздуха в легкие. Далее наблюдается повышение активности инспирации, в это время воздух с постоянной скоростью поступает в легкие. Возбуждение постепенно усиливается в течение 1 — 2,5 секунд (при спокойном дыхании) за счет подключения дополнительных мотонейронов. В диафрагмальном нерве содержится около 1000 аксонов мотонейронов, которые возбуждаются не одновременно. Затем возбуждение диафрагмальных мотонейронов резко ослабляется, прекращается инспираторная активность. Это прекращение инспираторной активности, которое является началом экспирации, приводит к расслаблению инспираторных мышц.

Экспирация состоит из двух фаз. Упругие силы, накопившиеся в легких во время инспирации (растяжение эластических компонентов легочной ткани), обеспечивают ток воздуха из легких. Следует обратить внимание на то, что в конце инспирации силы растяжения легких настолько велики, что им требуется противодействие (в противном случае выдох будет слишком быстрым). Инспираторные мышцы на некоторое время остаются сокращенными. Эта фаза называется постинспирация.

Постинспираторная активность противодействует упругим силам и делает выдох более медленным и плавным. Во время второй фазы экспирации импульсная активность диафрагмальных мотонейронов отсутствует. При спокойном дыхании не наблюдается и активности мотонейронов экспираторных мышц. При углублении дыхания появляется активность экспираторных нейронов и мышц, и выдох становится активным.

Основными параметрами дыхательного цикла, которые можно измерить, являются: дыхательный объем, общая длительность цикла, длительность инспирации, длительность экспирации. Совокупность параметров, характеризующих объемно — временные отношения дыхательного цикла принято называть паттерном дыхания (от слова pattern — образец, модель).

Таблица 4

Фазы дыхательного цикла

Фазы дыхательного цикла	Состояние дыхательных мышц
Возникновение инспирации и ее усиление	Сокращение диафрагмы и межреберных мышц
Постинспираторная активность — первая фаза экспирации	Сокращение инспираторных мышц небольшой интенсивности
Экспирация — вторая фаза экспирации	Расслабление инспираторных мышц при спокойном дыхании Расслабление инспираторных мышц и сокращение экспираторных при форсированном дыхании

Дыхательный цикл.

Физиология дыхания 1

Лекция 10

Дыхание – сложный непрерывный процесс, в результате которого постоянно обновляется газовый состав крови.

В процессе дыхания различают три звена: внешнее, или легочное, дыхание, транспорт газов кровью и внутреннее, или тканевое, дыхание.

Внешнее дыхание — это газообмен между организмом и окружающим его атмосферным воздухом. Осуществляется в два этапа — обмен газов между атмосферным и альвеолярным воздухом и газообмен между кровью легочных капилляров и альвеолярным воздухом.

Аппарат внешнего дыхания включает в себя дыхательные пути, легкие, плевру, скелет грудной клетки и ее мышцы, а также диафрагму. Основной функцией аппарата внешнего дыхания является обеспечение организма кислородом и освобождение его от избытка углекислого газа.

О функциональном состоянии аппарата внешнего дыхания можно судить по ритму, глубине, частоте дыхания, по величине легочных объемов, по показателям поглощения кислорода и выделения углекислого газа и т. д.

Транспорт газов осуществляется кровью. Он обеспечивается разностью парциального давления (напряжения) газов по пути их следования: кислорода от легких к тканям, углекислого газа от клеток к легким.

Внутреннее или тканевое дыхание также может быть разделено на два этапа. Первый этап — обмен газов между кровью и тканями. Второй — потребление кислорода клетками и выделение ими углекислого газа (клеточное дыхание).

СОСТАВ ВДЫХАЕМОГО, ВЫДЫХАЕМОГО И АЛЬВЕОЛЯРНОГО ВОЗДУХА

 

Человек дышит атмосферным воздухом, который имеет следующий состав: 20,94% кислорода, 0,03% углекислого газа, 79,03% азота. В выдыхаемом воздухе обнаруживается 16,3% кислорода, 4% углекислого газа, 79,7% азота.

Альвеолярный воздух по составу отличается от атмосферного. В альвеолярном воздухе резко уменьшается содержание кислорода и возрастает количество углекислого газа. Процентное содержание отдельных газов в альвеолярном воздухе: 14,2—14,6% кислорода, 5,2—5,7% углекислого газа, 79,7—80% азота.

СТРОЕНИЕ ЛЕГКИХ.

Легкие — парные дыхательные органы, расположенные в герметически замкнутой грудной полости. Их воздухоносные пути представлены носоглоткой, гортанью, трахеей. Трахея в грудной полости делится на два бронха — правый и левый, каждый из которых, многократно разветвляясь, образует так называемое бронхиальное дерево. Мельчайшие бронхи — бронхиолы на концах расширяются в слепые пузырьки — легочные альвеолы.

В дыхательных путях газообмен не происходит, и состав воздуха не меняется.

Пространство, заключенное в дыхательных путях называется мертвым, или вредным. При спокойном дыхании объем воздуха в мертвом пространстве составляет 140—150 мл.

Строение легких обеспечивает выполнение ими дыхательной функции. Тонкая стенка альвеол состоит из однослойного эпителия, легко проходимого для газов. Наличие эластических элементов и гладких мышечных волокон обеспечивает быстрое и легкое растяжение альвеол, благодаря чему они могут вмещать большие количества воздуха. Каждая альвеола покрыта густой сетью капилляров, на которые разветвляется легочная артерия.

Каждое легкое покрыто снаружи серозной оболочкой — плеврой, состоящей из двух листков: пристеночного и легочного (висцерального). Между листками плевры имеется узкая щель, заполненная серозной жидкостью — плевральная полость.

Расправление и спадение легочных альвеол, а также движение воздуха по воздухоносным путям сопровождается возникновением дыхательных шумов, которые можно исследовать методом выслушивания

(аускультации).

Давление в плевральной полости и в средостении в норме всегда отрицательное. За счет этого альвеолы всегда находятся в растянутом состоянии. Отрицательное внутригрудное давление играет значительную роль в гемодинамике, обеспечивая венозный возврат крови к сердцу и улучшая кровообращение в легочном круге, особенно в фазу вдоха.

Дыхательный цикл состоит из вдоха, выдоха и дыхательной паузы. Длительность вдоха у взрослого человека от 0,9 до 4,7 с, длительность выдоха — 1,2—6 с. Дыхательная пауза различна по величине и даже может отсутствовать.

Дыхательные движения совершаются с определенным ритмом и частотой

, которые определяют по числу экскурсий грудной клетки в 1 мин. У взрослого человека частота дыхательных движений составляет 12—18 в 1 мин.

Глубину дыхательных движений определяют по амплитуде экскурсий грудной клетки и с помощью специальных методов, позволяющих исследовать легочные объемы.

Механизм вдоха. Вдох обеспечивается расширением грудной клетки вследствие сокращения дыхательных мышц – наружных межреберных и диафрагмы. Поступление воздуха в легкие в значительной степени зависит от отрицательного давления в плевральной полости.

Механизм выдоха. Выдох (экспирация) осуществляется в результате расслабления дыхательной мускулатуры, а также вследствие эластической тяги легких, стремящихся занять исходное положение. Эластические силы легких представлены тканевым компонентом и силами поверхностного натяжения, которые стремятся сократить альвеолярную сферическую поверхность до минимума. Однако альвеолы в норме никогда не спадаются. Причина этого – наличие в стенках альвеол поверхностно-активного стабилизирующего вещества –

сурфактанта, вырабатываемого альвеолоцитами.

Легочные объемы. Легочная вентиляция.

Дыхательный объем — количество воздуха, которое человек вдыхает и выдыхает при спокойном дыхании. Его объем составляет 300 — 700 мл.

Резервный объем вдоха — количество воздуха, которое может быть введено в легкие, если вслед за спокойным вдохом произвести максимальный вдох. Резервный объем вдоха равняется 1500—2000 мл.

Резервный объем выдоха — тот объем воздуха, который удаляется из легких, если вслед за спокойным вдохом и выдохом произвести максимальный выдох. Он составляет 1500—2000 мл.

Остаточный объем — это объем воздуха, который остается в легких после максимально глубокого выдоха. Остаточный объем равняется

1000—1500 мл воздуха.

Дыхательный объем, резервные объемы вдоха и выдоха 
составляют так называемую жизненную емкость легких. 
Жизненная емкость легких у мужчин молодого возраста 
составляет 3,5—4,8 л, у женщин — 3—3,5 л.

Общая емкость легких состоит из жизненной емкости легких и остаточного объема воздуха.

Легочная вентиляция — количество воздуха, обмениваемое в 1 мин.

Легочную вентиляцию определяют путем умножения дыхательного объема на число дыханий в 1 мин (минутный объем дыхания). У взрослого человека в состоянии относительного физиологического покоя легочная вентиляция составляет 6—8 л в 1 мин.

Легочные объемы могут быть определены с помощью специальных приборов — спирометра и спирографа.

Транспорт газов кровью.

Кровь доставляет тканям кислород и уносит углекислый газ.

Движение газов из окружающей среды в жидкость и из жидкости в окружающую среду осуществляется благодаря разности их парциального давления. Газ всегда диффундирует из среды, где имеется высокое давление, в среду с меньшим давлением.

Парциальное давление кислорода в атмосферном воздухе 21,1 кПа (158 мм рт. ст.), в альвеолярном воздухе — 14,4—14,7 кПа (108—110 мм рт. ст.) и в венозной крови, притекающей к легким,—5,33 кПа (40 мм рт. ст.). В артериальной крови капилляров большого круга кровообращения напряжение кислорода составляет 13,6—13,9 кПа (102—104 мм рт. ст.), в межтканевой жидкости — 5,33 кПа (40 мм рт. ст.), в тканях — 2,67 кПа (20 мм рт. ст.). Таким образом, на всех этапах движения кислорода имеется разность его парциального давления, что способствует диффузии газа.

Движение углекислого газа происходит в противоположном направлении. Напряжение углекислого газа в тканях — 8,0 кПа и более (60 и более мм рт. ст.), в венозной крови — 6,13 кПа (46 мм рт. ст.), в альвеолярном воздухе — 0,04 кПа (0,3 мм рт. ст.). Следовательно, разность напряжения углекислого газа по пути его следования является причиной диффузии газа от тканей в окружающую среду.

Транспорт кислорода кровью. Кислород в крови находится в двух состояниях: физическом растворении и в химической связи с гемоглобином. Гемоглобин образует с кислородом очень непрочное, легко диссоциирующее соединение — оксигемоглобин: 1г гемоглобина связывает 1,34 мл кислорода. Максимальное количество кислорода, которое может быть связано 100 мл крови, — кислородная емкость крови (18,76 мл или 19 об%).

Насыщение гемоглобина кислородом колеблется от 96 до 98%. Степень насыщения гемоглобина кислородом и диссоциация оксигемоглобина (образование восстановленного гемоглобина) не находятся в прямой пропорциональной зависимости от напряжения кислорода. Эти два процесса не являются линейными, а совершаются по кривой, которая получила название кривой связывания или диссоциации оксигемоглобина.

Рис. 25. Кривые диссоциации оксигемоглобина в водном растворе (I) и в крови (II) при напряжении углекислого газа 5,33 кПа (40 мм рт. ст.) (по Баркрофту).

При нулевом напряжении кислорода оксигемоглобина в крови нет. При низких значениях парциального давления кислорода скорость образования оксигемоглобина невелика. Максимальное количество гемоглобина (45— 80%) связывается с кислородом при его напряжении 3,47—6,13 кПа (26—46 мм рт. ст.). Дальнейшее повышение напряжения кислорода приводит к снижению скорости образования оксигемоглобина (рис. 25).

Сродство гемоглобина к кислороду значительно понижается при сдвиге реакции крови в кислую сторону, что наблюдается в тканях и клетках организма вследствие образования углекислого газа

Переход гемоглобина в оксигемоглобин и из него в восстановленный зависит и от температуры. При одном и том же парциальном давлении кислорода в окружающей среде при температуре 37—38° С в восстановленную форму переходит наибольшее количество оксигемоглобина,

Транспорт углекислого газа кровью. Углекислый газ переносится к легким в форме бикарбонатов и в состоянии химической связи с гемоглобином (карбогемоглобин).

Физиология дыхания 2

Лекция 11

ДЫХАТЕЛЬНЫЙ ЦЕНТР.

Ритмическая последовательность вдоха и выдоха, а также изменение характера дыхательных движений в зависимости от состояния организма регулируются дыхательным центром, расположенным в продолговатом мозге.

В дыхательном центре имеются две группы нейронов: инспираторные и экспираторные. При возбуждении инспираторных нейронов, обеспечивающих вдох, деятельность экспираторных нервных клеток заторможена, и наоборот.

В верхней части моста головного мозга (варолиев мост) находится пневмотаксический центр, который контролирует деятельность расположенных ниже центров вдоха и выдоха и обеспечивает правильное чередование циклов дыхательных движений.

Дыхательный центр, расположенный в продолговатом мозге, посылает импульсы к мотонейронам спинного мозга, иннервирующим дыхательные мышцы. Диафрагма иннервируется аксонами мотонейронов, расположенных на уровне III—IV шейных сегментов спинного мозга. Мотонейроны, отростки которых образуют межреберные нервы, иннервирующие межреберные мышцы, расположены в передних рогах (III—XII) грудных сегментов спинного мозга.

Основы ИВЛ / 2.3 Фазы дыхательного цикла и логика переключения аппарата ИВЛ

 

Внимание! – Фазы дыхательного цикла и временные интервалы дыхательного цикла – это разные понятия. Временные интервалы описаны в первой части, в начале главы «Респираторная механика».

Дыхательный цикл считается от начала одного вдоха до начала следующего. При ИВЛ, по предложению Mushin M, et al.(1980г), цикл делят на четыре фазы:
[Mushin M, et al. Automatic Ventilation of the Lungs. Oxford: Blackwell Scientific Publications, 1980; 162-166]
1. Переключение с выдоха на вдох (включение вдоха).
2. Вдох.
3. Переключение с вдоха на выдох.
4. Выдох.

В каждой из фаз срабатывает определённая программа аппарата ИВЛ.
1. Программа или логическая схема, включающая вдох называется Trigger.
2. Опция, которая определяет максимальное значение потока, давления и/или объёма, называется Limit*.
3. Программа, выполняющая переключение с вдоха на выдох, называется Cycle**.
4. Программа, управляющая параметрами выдоха, называется Baseline.
* Здесь важно не запутаться: Limit не переключает с вдоха на выдох (эту задачу выполняет Cycle).
** Cycle на языке специалистов по ИВЛ имеет два значения. Когда это слово используется в выражении Total cycle time, оно переводится как дыхательный цикл и эквивалентно понятию Ventilatory period. Когда мы встречаем выражение Cycle from inspiration to expiration или Cycle of – это переключение с вдоха на выдох. И ничего тут не поделаешь.

Как аппарат ИВЛ узнаёт, что пора включать очередную программу?
– Он непрерывно регистрирует ряд параметров и при достижении предустановленного (preset) порогового (threshold) значения включает соответствующую программу. Именно эти параметры (время, поток, давление и объём), на которые реагируют управляющие программы аппарата ИВЛ, называются Phase Variables – фазовыми переменными.

Phase Variables – Фазовые переменные

Phase Variables – фазовыми переменными называют время, поток, давление и объём, когда эти параметры используются управляющими программами аппарата ИВЛ в качестве сигнала к действию. О каждой из фазовых переменных мы поговорим подробно ниже.

Необходимое пояснение
Что значит preset?
Preset – заранее установленный, заданный.
Программа или логическая схема аппарата ИВЛ срабатывает только тогда, когда нужная фазовая переменная достигает заданной величины (preset time, preset flow, preset pressure, preset volume). Preset value (заданная величина) в логических схемах, управляющих действиями аппарата ИВЛ, является синонимом threshold value (пороговая величина). Часто используют просто threshold (например threshold pressure вместо threshold value of pressure).

Время как фазовая переменная
В большинстве аппаратов ИВЛ есть таймер (timer) – управляющие часы, как в стиральной машине или в микроволновой печи. Если мы установили частоту дыханий 12 в минуту, каждые 5 секунд аппарат будет начинать очередной вдох. Если мы установили длительность вдоха 1 секунду, то через секунду после начала вдоха произойдет переключение с вдоха на выдох.

Давление как фазовая переменная
Падение давления в дыхательном контуре может использоваться как сигнал для включения аппаратного вдоха в ответ на дыхательную попытку пациента. Достижение предписанного давления может использоваться как сигнал переключения с вдоха на выдох.

Объём как фазовая переменная
Наиболее часто используется как сигнал переключения с вдоха на выдох, когда пациенту доставлен предписанный дыхательный объём.

Поток как фазовая переменная
Изменение потока может использоваться как сигнал для включения аппаратного вдоха в ответ на дыхательную попытку пациента. Уменьшение потока на вдохе может использоваться как сигнал для переключения с вдоха на выдох. Произведение потока на время – это объём.

Управляемая переменная
Управляемая переменная (Сontrol variable) указывает на способ управления вдохом. Аппарат ИВЛ управляет вдохом или создавая давление в дыхательных путях, или вдувая объём, или управляя потоком. Таков логический принцип работы аппарата ИВЛ. В каждый момент времени он управляет чем-то одним, хотя, конечно, при описании каждого вдоха даются как минимум время, поток, давление и объём.

Для тех, кто читает слишком быстро: поток, давление и объём могут быть и управляемой переменной (Сontrol variable) и фазовыми переменными (Phase Variables), а в некоторых режимах и тем, и другим одновременно. Вы же можете быть одновременно, человеком и гражданином.
 

 

Легкие, плевра, дыхательный цикл, легочные объемы,  физиология дыхания.

Легкие (pulmones, pneumones) – парные дыхательные органы, напоминают полые мешки, подразделенные на 1000-чи мешочков – альвеол – с влажными стенками, снабженных густой сетью кровеносных капилляров. Легкие расположены в герметично замкнутой грудной полости и отделены друг от друга средостением, в состав которого входят:

• сердце
• аорта
• верхняя полая вена
• пищевод
• сосуды и нервы

По форме легкое напоминает конус, основание которого направлено к диафрагме, а верхушка выступает на 2-3 см над ключицей.

Границы легких:

1.                                                верхушка – 2-3 см выше ключицы

2.                                                передняя – по грудине на расстоянии 1 – 1,5 см  до уровня хряща 4-го ребра (граница левого легкого отклоняется влево на 5 см – сердечная вырезка)

3.                                                нижняя – 6- среднеключичная линия; 8 – по средней подмышечной линии; 10- по лопаточной линии;

4.                                                задняя – 11 ребро – по околопозвоночной линии (головки ребер)

Нижняя граница  левого легкого на 1 – 2 см ниже границы правого легкого. При максимальном вдохе нижняя граница легких опускается на 5 – 6 см.

Внимание!

Если вам нужна помощь в написании работы, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 авторов готовы помочь вам прямо сейчас. Бесплатные корректировки и доработки. Узнайте стоимость своей работы.

Поверхности легкого:

1.                                                диафрагмальная

2.                                                 реберная

3.                                                медиальная.

Края легкого:

1.                                                передний

2.                                                нижний.

На медиальной поверхности легких имеются углубления – ворота, через которые проходят главные бронхи, сосуды, нервы (корень легкого). Бороздами легкое делится на доли: верхняя, средняя, нижняя. В левом легком две доли – верхняя и нижняя. Доли делятся на сегменты, в каждом легком их по 10. Сегмент состоит из долек, а дольки из ацинусов, они имеют вид виноградных гроздьев и выполняют функцию газообмена. Долька имеет 16-18 ацинусов. В каждом легком насчитывается до 150000 ацинусов. В каждый ацинус входит большое количество альвеол – это выпячивания в виде пузырьков, внутренняя поверхность которых выстлана однослойным плоским эпителием. Он расположен на сети эластических волокон и кровеносных капилляров. Изнутри каждая альвеола выстлана тонкой пленкой жироподобного вещества (фосфолипид-сурфактант), которое препятствует слипанию альвеол при выдохе. На свободной поверхности эпителиоцитов имеются короткие цитоплазматические выросты, обращенные в полость альвеол. Они увеличивают поверхность соприкосновения воздуха с эпителием. Общая поверхность всех альвеол одного легкого 100 м2. кроме газообмена легкие осуществляют регуляцию водного обмена, участвуют в процессах терморегуляции и являются депо крови (1,5 л).

Снаружи каждое легкое покрыто серозной оболочкой – плеврой, состоящей из 2-х листков: висцерального и париентального. Между ними имеется щелевидное пространство, заполненное серозной жидкостью – плевральная полость.

Жидкость уменьшает силу трения в работающих легких. В местах перехода частей плевры имеются запасные пространства – плевральные синусы, которые заполняются в момент максимального вдоха. Самый большой – реберно-диафрагмальный синус. Правая и левая плевральные полости не сообщаются между собой. В норме в полости плевры воздух  отсутствует и давление всегда отрицательное (ниже атмосферного). При спокойном вдохе оно на 9 мм рт ст ниже атмосферного, при выдохе на 6 мм рт ст ниже. Оно способствует растяжению легких, лимфообращению и обеспечивает венозный возврат крови к сердцу. Воспаление легких – пневмания, плевры – плеврит. Скопление в плевральной полости жидкости  — гидроторакс, крови – гемоторакс, гноя – пиоторакс.

Дыхательный цикл:

1.                                    вдох (0,9 – 4,7сек)

2.                                    выдох (1,2 – 6 сек)

3.                                    пауза

Вдох всегда в норме короче выдоха. Пауза короткая или может отсутствовать. Частота в норме у взрослых – 16 – 18 экскурсий в минуту, у новорожденных -60. Частота дыхания меньше частоты сердечных сокращений в 5 раз.

На частоту и глубину дыхания влияет физическая нагрузка, степень тренированности организма, температурный и эмоциональный факторы, интенсивность обмена веществ.

Вдох – инспирация – возникает вследствие увеличения объема грудной клетки за счет сокращения наружных межреберных мышц и уплощения купола диафрагмы.  При этом легкие пассивно следуют за грудной клеткой. Поверхность легких увеличивается, давление в них уменьшается, и воздух поступает в легкие через дыхательные пути. Быстрому выравниванию давления в легких препятствует голосовая щель (сужена).

Выдох – экспирация – возникает в результате расслабления наружных межреберных мышц и поднятия купола диафрагмы. Дыхательная поверхность легких уменьшается, грудная клетка возвращается в исходное положение. Легкие уменьшаются в объем е, давление воздуха в них увеличивается, и воздух выходит через дыхательные пути во внешнюю среду.  Медленному выходу воздуха способствует сужение голосовой щели.

Легочные объемы:

1.   дыхательный объем легких – количество воздуха, которое человек вдыхает и выдыхает в покое (300 – 700 мл)

2.   резервный объем вдоха – количество воздуха, которое человек может вдохнуть дополнительно (1500 – 2000 мл)

3.    резервный объем выдоха – количество воздуха, которое человек может дополнительно выдохнуть (1500 – 2000 мл)

4.   остаточный объем легких – количество воздуха, остающееся в легких после максимального выдоха ( 1000 – 1500 мл) – воздух, попавший в легкие во время первого крика младенца

Легочные емкости:

1.   жизненная емкость легких (ЖЕЛ) – максимальное количество воздуха, которое можно выдохнуть после максимального вдоха (3500 – 4700 мл)

2.   общая емкость легких – количество воздуха, содержащееся в легких на высоте максимального вдоха (3500 – 4700 мл)

3.   резерв вдоха – максимальное количество воздуха, которое можно вдохнуть после спокойного вдоха (2000 мл)

4.   функциональная остаточная емкость легких (количество воздуха, оставшееся в легких после спокойного выдоха (2900 мл) – способствует выравниванию колебаний содержания кислорода и углекислого газа в альвеолярном воздухе

Легочная вентиляция – количество воздуха, проходящее через легкие в 1 времени. Он равен произведению дыхательного объема на частоту дыхания (6 —  8 л в мин).

Не весь объем вдыхаемого воздуха участвует в вентиляции альвеол. Часть его остается в воздухоносных путях.

Газообмен в легких осуществляется между альвеолярным воздухом и кровью легочных капилляров  путем диффузии в результате разницы парциального давления дыхательных газов. парциальное (частичное) давление – это часть общего давления, которое приходится на долю каждого газа  в газовой смеси. Эта часть зависит от % содержания газа в газовой смеси. Чем она больше, тем больше парциальное давление. Газы диффундируют через слои:

1.                                                      пленка фосфолипида – сурфактанта

2.                                                      альвеолярный эпителий

3.                                                      интерстициальная соединительная ткань

4.                                                      эндотелий капилляров

5.                                                       слой плазмы

Понижение парциального давления кислорода в тканях заставляет этот газ двигаться к ним. Для  углекислого газа градиент давления направлен в противоположную сторону, и газ выходит во внешнюю среду. Поскольку парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе выше, чем в притекающей венозной крови, то кислород через альвеолы устремляется в капилляры.

 Напряжение углекислого газа в венозной крови выше, чем в альвеолярном воздухе, поэтому он выходит в него. Скорость диффузии СО2 в 25 раз выше, чем О2. Человек  в покое потребляет в минуту 250 мл О2 и выделяет 200 мл СО2.

В крови СО2 и О2 могут находиться в 2 состояниях:

1.   в физически растворенном виде ( в 100 мл крови находится 0,3 мл О2 и 2,5 – 3 мл СО2)

2.   в химически связанном виде (19 – 20 мл О2 и 48 – 51 мл СО2; 1 гр гемоглобина связывает 1,34 мл О2)

Транспорт О2 осуществляется за счет химической его связи с гемоглобином эритроцитов. 1 молекула гемоглобина присоединяет 4 молекулы О2, при этом гемоглобин переходит в оксигемоглобин, а кровь из венозной переходит в артериальную (алую). На расщепление оксигемоглобина и переход О2 из крови в ткани влияют:

• парциальное давление О2 в тканях
• кислотность среды (СО2)
• температура тела человека

Образовавшийся в тканях СО2 вследствие разности парциального давления диффундирует в межтканевую жидкость, затем в плазму крови и в эритроциты. В них 10% СО2 соединяется с гемоглобином – карбгемоглобин. Остальная часть СО2 соединяется с водой – угольная кислота (Н2СО3)- это соединение очень непрочное. Эта реакция обратимая. Она ускоряется ферментом карбоангидразой – в эритроцитах. В легочных капиллярах, где давление СО2 низкое, карбоангидраза ускоряет расщепление Н2СО3 в 300 раз. Выделяются вода и СО2 и выходят в альвеолярный воздух. Следовательно СО2 транспортируется к легким в химически связанном виде (карбгемоглобин, Н2СО3 и бикарбонаты натрия и калия: NAHCO3 и KHCO3) и в физически растворенном. Две третьих СО2 находится в плазме крови, одна треть в эритроцитах. Важная роль в транспортировке СО2 принадлежит карбоангидразе эритроцитов.

Атмосферный воздух: О2 – 20,9%, СО2 – 0,03%, азот – 79%;  альвеолярный воздух: О2 – 14,6%, СО2 — 5,7%, азот – 80%; выдыхаемый воздух: О2 – 16,3%, СО2 – 4%, азот – 79,7%

Дыхательный центр – совокупность нейронов, которые обеспечивают деятельность аппарата дыхания и его приспособление к изменяющимся условиям внешней и внутренней среды. Нейроны расположены в спинном мозге, варолиевом мосту, гипоталамусе и коре. Ритм и глубину дыхания задает продолговатый мозг, который посылает импульсы к мотонейронам спинного мозга, иннервирующим дыхательные мышцы.

 Мост, гипоталамус и кора контролируют автоматическую деятельность нейронов вдоха и выдоха продолговатого мозга. Дыхательный центр продолговатого мозга – парное симметричное образование на дне ромбовидной ямки. Он включает в себя два вида нейронов:

1.                                    инспираторные (вдох)

2.                                    экспираторные (выдох)

Между ними существуют сопряженные (реципрокные) – возбуждение нейронов вдоха тормозит нейроны выдоха и наоборот (вдыхать и выдыхать одновременно невозможно). Повреждение их приводит к остановке дыхания. Дыхательный центр очень чувствителен к избытку СО2, который является его естественным возбудителем.  Избыток СО2 действует нейроны дыхательного центра (1890 опыт Леона Фредерика – перекрестное кровообращение собак: у двух  собак соединили перекрестно сонные артерии и яремные вены. Прекращение искусственного дыхания у собаки — донора  усиливало дыхание у собаки – реципиента и при усилении вентиляции у собаки – донора у собаки – реципиента дыхание прекращалось). При угнетении дыхательного центра и остановки дыхания эффективным является вдыхание не чистого кислорода, а смеси из 7% СО2  и 93% О2. Увеличение концентрации О2 приводит к угнетению дыхания. При мышечной работе в тканях и крови увеличивается количество молочной кислоты и СО2, что стимулирует дыхательный центр и усиливает дыхание. У родившегося ребенка после перевязки пуповины прекращается газообмен через пупочные сосуды, контактирующие через плаценту с кровью матери. В крови ребенка увеличивается концентрация СО2, что стимулирует дыхательный центр продолговатого мозга, вызывая первый вдох. Также вдох стимулируют поток холодного воздуха, воздействующий на  рецепторы кожи ребенка, давление воздуха во внешней среде и предродовые схватки, вызывающие освобождение в организме плода специальных веществ, стимулирующих дыхание.

Рефлекторная регуляция дыхания осуществляется постоянными и непостоянными воздействиями на дыхательный центр. Постоянные рефлекторные влияния осуществляются при раздражении рецепторов:

1.         механорецепторов альвеол легких – рефлекс Геринга – Брейера

2.         механорецепторов корня легкого и плевры – плевропульмональный рефлекс

3.         механорецепторов сонных синусов – рефлекс Гейманса

4.         проприорецепторов дыхательных мышц

Рефлекс Геринга – Брейера – рефлекс торможения вдоха при растяжении легких: при вдохе в легких возникают импульсы, рефлекторно тормозящие вдох и стимулирующие выдох и наоборот. Это пример регуляции по принципу обратной связи. Перерезка вагуса прекращает этот рефлекс, и дыхание становится редким и глубоким.  Плевропульмональный рефлекс возникает при возбуждении механорецепторов легких и плевры при растяжении плевры. Он изменяет тонус дыхательных мышц, увеличивая или уменьшая дыхательную поверхность легких. Рефлекс Гейманса – рефлекс усиления дыхательных движений при увеличении давления СО2 в крови, омывающей сонные синусы. К дыхательному центру поступают нервные импульсы от проприорецепторов дыхательных мышц, которые  при вдохе тормозят активность нейронов вдоха и способствуют наступлению выдоха.

Непостоянные рефлекторные влияния на деятельность дыхательного центра связаны с возбуждением экстеро и интерорецепторов  слизистой оболочки дыхательных путей, температурных  и болевых рецепторов кожи, проприорецепторов скелетных мышц.   Например, при вдыхании аммиака, хлора и дыма  наблюдается рефлекторный спазм голосовой щели и задержка дыхания. При раздражении слизистой оболочки носа пылью – чихание, при раздражении слизистой трахеи и гортани – кашель.

Благодаря коре происходит приспособление дыхания при разговоре и пении (при гипнозе испытуемому внушали, что он занимается физической работой, дыхание испытуемого при этом усиливалось, что говорит о том, что кора контролирует этот процесс).

Первый уровень регуляции активности дыхательного центра включает в себя спинной мозг. В нем расположены центры диафрагмальных и межреберных нервов. Второй уровень включает в себя продолговатый мозг (дыхательный центр, воспринимающий и перерабатывающий импульсы от дыхательного аппарата). Этот уровень обеспечивает ритмичную смену фаз дыхания. Третий уровень  включает в себя кору, при помощи которой обеспечивается приспособление дыхания к изменяющимся условиям.

Поможем написать любую работу на аналогичную тему

• Реферат

  Легкие, плевра, дыхательный цикл, легочные объемы,  физиология дыхания.

  От 250 руб

• Контрольная работа

  Легкие, плевра, дыхательный цикл, легочные объемы,  физиология дыхания.

  От 250 руб

• Курсовая работа

  Легкие, плевра, дыхательный цикл, легочные объемы,  физиология дыхания.

  От 700 руб

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Узнать стоимость

Дыхательный цикл — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Дыхательный цикл

Cтраница 1

Дыхательный цикл включает фазу вдоха, когда наружный-воздух поступает в легкие, и фазу выдоха, при которой из легких удаляется воздух с уменьшенным количеством кислорода и увеличенным содержанием углекислого газа вследствие газообмена. Кроме того, могут наблюдаться чаще всего при дыхании в покое, паузы различной продолжительности между этими.  [1]

Показателями структуры дыхательного цикла являются длительности фаз вдоха, выдоха и пауз, а также соотношения между ними, которые могут регистрироваться с помощью пнев-мотахографов или пневмоманографов различных конструкций.  [2]

Показателями структуры дыхательного цикла являются длительности фаз вдоха, выдоха и пауз, а также соотношения между ними, которые могут регистрироваться с помощью пневмотахографов или пневмоманографоз Изменения этих показателей при использовании различных СИЗОД по сравнению со свободным дыханием свидетельствуют о дополнительном влиянии испытываемых устройств на регуляцию и механику дыхания.  [3]

Показателями структуры дыхательного цикла являются длительности фаз вдоха, выдоха и пауз, а также соотношения между ними, которые могут регистрироваться с помощью пневмотахографов или пневмоманографов. Изменения этих показателей при использовании различных СИЗОД по сравнению со свободным дыханием свидетельствуют о дополнительном влиянии испытываемых устройств на регуляцию и механику дыхания.  [4]

При всех способах дыхательные циклы повторяют 14 — 16 раз в 1 мин.  [6]

В течение большинства дыхательных циклов наблюдалось три взмаха крыльев за цикл, причем крылья всегда были полностью подняты в момент перехода от выдоха к вдоху.  [7]

Итак, осуществление механизмов ритмообразования и формирования дыхательного цикла на системе, составленной из элементов, имитирующих работу нейронов, помогает глубже понять рнтмогенез, осуществляемый в дыхательном центре, и воспроизвести его некоторые приспособительные реакции.  [8]

Он высказал предположение, что эти дегидрогеназы образуют дыхательный цикл для окисления уксусной кислоты ( фиг.  [9]

При исследовании различных СИЗОД отмечены характерные изменения в структуре дыхательного цикла. Из табл. 4.7 видно, что в респираторе по сравнению с контролем дыхательный цикл удлиняется в основном за счет обеих фаз.  [10]

При этом определяют объемные расходы воздушных потоков на обеих фазах дыхательного цикла по максимальным отклонениям пневмотахограммы от нулевой линии. Некоторые авторы предлагают более детально оценивать динамику скоростей воздушных потоков, выделяя в каждой фазе дыхательного цикла определенные периоды.  [11]

При этом определяют объемные расходы воздушных потоков на обеих фазах дыхательного цикла о максимальным отклонениям пневмотахограммы от нулевой липни, Некоторые авторы предлагают более детально оценивать динамику скоростей воздушных потоков, выделяя в каждой фазе дыхательного ц-икла определенные периоды.  [12]

Таким образом, основой перемещения воздуха в легких в фазах дыхательного цикла является механический процесс, обеспечиваемый работой мышц грудной клетки и диафрагмы. Эта работа затрачивается на преодоление ряда сопротивлений, ш число которых входят сопротивления эластических структур и сил поверхностного натяжения легочной ткани и грудной жлетки, и сопротивления, обусловленного движением воздуха в дыхательных путях, а также возникающего в связи с перемещениями ребер, хрящей и других неэластических структур трудной клетки и органов, расположенных в грудной полости.  [13]

При высоких величинах сопротивления 500 — 1000 Па упомянутые изменения структуры дыхательного цикла оказываются недостаточными для сохранения легочной вентиляции на нужном уровне, особенно при выполнении какой-либо физической работы.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

Дыхательный цикл — физиология ДЫХАНИЕ

Подборка по базе: Лекция. Физиология крови.pdf, Учебно-методические пособие по дисциплине Уголовный процесс.pdf, Анатомия и физиология червеобразного отростка.docx, 1.Экономическая география и регионалистика мира учеб. пособие b, Вопросы для подготовки к КР №1 Морфология, физиология, генетика , Учебно метод пособие ФИС.doc, орган дыхания 2019.pptx, Занятие 10 Физиология терморегуляции.doc, 17 ТЕМА ФИЗИОЛОГИЯ.docx, 1. Физиология зрительного анализатора.docx 1   2   3   4   5   6   7   8 Дыхательный цикл Для того чтобы понять нейронные процессы, лежащие в основе дыхания, необходимо вспомнить о том, что дыхание — это ритмическое сокращение и расслабление дыхательных мышц. При спокойном дыхании это сокращение мышечной части диафрагмы и прекращение этого сокращения. Явления, происходящие в аппарате внешнего дыхания между началом следующих друг за другом вдохов (инспираций), называются дыхательным циклом. Длительность дыхательного цикла у человека от 3 до 5 секунд. Важно учесть, что дыхательный цикл состоит не из двух, а из трех фаз. Первая фаза дыхательного цикла — инспирация. В эту фазу возникает возбуждение диафрагмальных мотонейронов. Вслед за инспираторной активностью появляется ток воздуха в легкие. Далее наблюдается повышение активности инспирации, в это время воздух с постоянной скоростью поступает в легкие. Возбуждение постепенно усиливается в течение 1 — 2,5 секунд (при спокойном дыхании) за счет подключения дополнительных мотонейронов. В диафрагмальном нерве содержится около 1000 аксонов мотонейронов, которые возбуждаются не одновременно. Затем возбуждение диафрагмальных мотонейронов резко ослабляется, прекращается инспираторная активность. Это прекращение инспираторной активности, которое является началом экспирации, приводит к расслаблению инспираторных мышц. Экспирация состоит из двух фаз. Упругие силы, накопившиеся в легких во время инспирации (растяжение эластических компонентов легочной ткани), обеспечивают ток воздуха из легких. Следует обратить внимание на то, что в конце инспирации силы растяжения легких настолько велики, что им требуется противодействие (в противном случае выдох будет слишком быстрым). Инспираторные мышцы на некоторое время остаются сокращенными. Эта фаза называется постинспирация. Постинспираторная активность противодействует упругим силам и делает выдох более медленным и плавным. Во время второй фазы экспирации импульсная активность диафрагмальных мотонейронов отсутствует. При спокойном дыхании не наблюдается и активности мотонейронов экспираторных мышц. При углублении дыхания появляется активность экспираторных нейронов и мышц, и выдох становится активным. Основными параметрами дыхательного цикла, которые можно измерить, являются: дыхательный объем, общая длительность цикла, длительность инспирации, длительность экспирации. Совокупность параметров, характеризующих объемно — временные отношения дыхательного цикла принято называть паттерном дыхания (от слова pattern — образец, модель). Таблица 4 Фазы дыхательного цикла Фазы дыхательного цикла Состояние дыхательных мышц Возникновение инспирации и ее усиление Сокращение диафрагмы и межреберных мышц Постинспираторная активность — первая фаза экспирации Сокращение инспираторных мышц небольшой интенсивности Экспирация — вторая фаза экспирации Расслабление инспираторных мышц при спокойном дыхании Расслабление инспираторных мышц и сокращение экспираторных при форсированном дыхании Характеристика дыхательных нейронов В экспериментах с регистрацией электрической активности были выделены несколько типов дыхательных нейронов. Для каждого типа характерен свой рисунок импульсной активности в соответствии с фазами дыхательного цикла, свои стимулы возбуждения и торможения, свои связи и локализация. По связям среди нейронов дыхательного центра выделены две основные группы: нейроны, аксоны которых не покидают дыхательного центра, а заканчиваются на дендритах или телах нейронов в пределах одного дыхательного ядра, или переходят в другое. Эти нейроны называются проприобульбарными. Предполагается, что именно эти нейроны формируют нейронные сети, которые обеспечивают автоматизм дыхательного центра. Возбуждаясь, они вовлекают в процесс возбуждения другие нейроны и формируют паттерн дыхания: глубину и частоту вдохов. Вторая группа нейронов — бульбоспинальные — это нейроны фактически являются премоторными, их аксоны оканчиваются на мотонейронах дыхательных мышц (спинной мозг). Вместе с тем, эти премоторные нейроны часто отдают коллатерали аксонов к проприобульбарным нейронам, и таким образом, могут оказывать влияние на паттерн дыхания. Оба вида нейронов встречаются во всех отделах дыхательного центра, однако в их распределении есть определенные закономерности: экспираторные нейроны комплекса Бетцингера и инспираторные параамбигуального ядра преимущественно проприобульбарные. Экспираторные нейроны ретроамбигуального ядра преимущественно бульбоспинальные. По возбуждающему стимулу среди инспираторных нейронов выделены две популяции: нейроны, которые возбуждаются при возбуждении рецепторов растяжения легких (нейроны И), и нейроны, активность которых снижается в этой ситуации (нейроны И). По активности в различные фазы дыхательного цикла выделены: Ранние инспираторные нейроны (Р-И) — частота импульсации очень быстро возрастает и приблизительно на 40 миллисекунд опережает появление импульсов в диафрагмальном нерве, а затем медленно снижается в фазе инспирации. Это нейроны с убывающей активностью, частота импульсов максимальна в начале инспирации и постепенно убывает. Большинство из них проприобульбарные. Активность этих нейронов тормозится при возбуждении рецепторов растяжения легких, вероятно, они являются преимущественно нейронами И. Полные инспираторные нейроны с медленно нарастающей импульсацией, частота импульсации медленно нарастает в фазе инспирации (ПН-И). Эти нейроны активируются от рецепторов растяжения легких (И) и от хеморецепторов, причем частота импульсов нарастает тем круче, чем выше отклонения в концентрации газов. Во время инспирации на этих нейронах обнаруживается три волны торможения: в начале и в конце инспирации, а также во 2 фазу экспирации. Функциональное значение такого торможения заключается в том, чтобы не допустить новой инспирации до окончания предыдущей. Откуда эти нейроны получают тормозные импульсы пока не известно, но такой вариант их деятельности свидетельствует о многочисленности синаптических входов. Важным в функциональной характеристике этих нейронов является снижение их возбудимости в течение фазы инспирации. Поздние инспираторные нейроны, выдают короткую вспышку импульсов в конце фазы инспирации (П-И). Таких нейронов немного, они представлены в дорсальной и вентральной дыхательных группах, Это преимущественно бульбоспинальные нейроны. Эти нейроны в начале инспирации заторможены и постепенно растормаживаются во время инспирации. Предполагается, что эти нейроны являются механизмом выключения вдоха. Экспираторные нейроны с убывающей активностью, ранние экспираторные (Р-Э). Это проприобульбарные нейроны, которые возбуждаются в конце инспирации, они представлены везде, где есть экспираторные нейроны. Эти нейроны возбуждаются от рецепторов растяжения легких и тормозят инспираторные нейроны. Их функциональная роль заключается в предотвращении следующего вдоха до окончания текущего дыхательного цикла. Среди ранних экспираторных нейронов выделяют группу постинспираторных нейронов, которые активируются в конце инспирации. Экспираторные нейроны с нарастающей активностью, поздние экспираторные (П-Э). Поздних экспираторных нейронов выделено две группы. Первая — это нейроны ретроамбигуального ядра, практически все являются бульбоспинальными премоторными нейронами. Эти нейроны во время всего вдоха заторможены, однако на них в это время фиксируются ВПСП. Во время инспирации эта деполяризация слаба и не достигает критического уровня. Вторая группа поздних экспираторных нейронов находится в комплексе Бетцингера, они похожи на нейроны первой группы, но в отличие от них, имеют много связей в области продолговатого мозга, являются проприобульбарными. Кроме того, их аксоны достигают мотонейронов диафрагмального нерва и затормаживают их. Экспираторные нейроны второй группы являются тормозными по отношению к инспираторным нейронам. Функциональная роль этих нейронов также заключается в предотвращении следующего вдоха до окончания текущего дыхательного цикла. Кроме перечисленных дыхательных нейронов, которым отводится основная роль в образовании паттерна дыхания — его частоты и глубины — описаны и переходные нейроны, активность которых увеличивается при переходах вдоха в выдох и наоборот. Есть также полные нейроны, которые генерируют импульсы в течение всего дыхательного цикла. В заключении следует отметить, что к настоящему времени в пределах дыхательного центра не обнаружено нейронов, обладающих спонтанной ритмической активностью, которые могли бы выполнять функции водителя ритма, подобно сердечному водителю ритма, следовательно, первая из предложенных выше гипотез не нашла пока своего подтверждения. Таблица 5 Активность различных дыхательных нейронов в соответствии с фазами дыхательного цикла. Инспирация Экспирация Нейроны ПН-И Р-И П-И Р-Э П-Э Из описания свойств дыхательных нейронов становится ясно, что для каждой фазы цикла характерна преимущественная активность определенной группы нейронов. Попытаемся на схеме представить организацию нейронов в сеть, их взаимодействие и участие в организации дыхательного цикла. Оговоримся сразу — все схемы, которые на сегодняшний день представлены в учебниках и данном пособии — лишь гипотезы, которые в большей или меньшей степени подтверждаются сложными экспериментами. Рисунок 21. Схема нейронной организации дыхательного цикла Простейшая схема организации дыхательного цикла (рис. 21) может быть представлена следующим образом: Инспираторные нейроны получают возбуждающий импульс от хеморецепторов каротидного синуса и продолговатого мозга и передают его инспираторным дыхательным мышцам. Одновременно происходит активация экспираторных нейронов (импульсы от инспираторных нейронов и рецепторов растяжения легких). Эти нейроны затормаживают инспираторные, дыхательные мышцы расслабляются и происходит пассивный выдох. На рисунке 22 А представлена схема рефлекса, с помощью которого увеличивается МОД при снижении напряжения кислорода в крови, или увеличении напряжения углекислого газа, т.е. по принципу отклонения параметра от должных значений. В этом случае увеличивается частота импульсов, поступающих к инспираторным нейронам, и соответственно к мотонейронам диафрагмального нерва и межреберных мышц. Если глубина дыхания увеличивается так. что дыхательный объем приближается к 1 литру (у взрослого человека), происходит раздражение рецепторов растяжения легких, возбуждение экспираторных нейронов и ограничение инспирации (рис. 22 Б). В соответствии с простой схемой дыхание получается прерывистым — инспираторные нейроны не возбуждаются, пока в крови не снизится напряжение О2 и не накопится и СО2. Однако в нормальных условиях смена вдоха и выдоха происходит плавно, без рывков, кроме того, было установлено, что на фоне спокойного дыхания напряжение газов в периферической крови остается на постоянном уровне. Как уже известно, возбуждение хеморецепторов в условиях гиперкапнии или гипоксии стимулирует активность инспираторных нейронов и увеличивает ДО. Попытаемся выяснить, каким образом организуется дыхательный цикл на нейронном уровне в обычных условиях, в покое, когда не происходит резких колебаний напряжения газов в крови. Рисунок 22А. Схема рефлекторной регуляция легочной вентиляции Рисунок 22 Б. Структуры, принимающие участие в рефлекторной регуляции вентиляции легких по принципу отклонения Дыхательный центр продолговатого мозга Хеморецепторы каротидного синуса Хеморецепторы продолговатого мозга Рецепторы растяжения легких Диафрагма Межреберные мышцы Увеличение размеров грудной клетки при сокращении диафрагмы и наружных межреберных мышц Ритмический процесс чередования вдохов и выдохов определяется поэтапным включением нейронов, начиная от ранних инспираторных к поздним экспираторным. Этот циклический процесс у здорового человека в покое ограничивается только сокращением инспираторных мышц, следовательно, только возбуждением бульбоспинальных инспираторных нейронов, выдох протекает пассивно. Вместе с тем, в экспираторных нейронах во время выдоха всегда регистрируется активность в виде ВПСП, которые свидетельствуют об активности этих нейронов. Попытаемся, используя имеющуюся информацию о нейронах дыхательного центра усложнить схему и отобразить взаимодействие различных нейронов в организации дыхательного цикла. Обсуждая взаимодействие дыхательных нейронов, попытаемся ответить на три важных вопроса: 1) какой механизм запускает инспирацию, 2) останавливает инспирацию и обеспечивает переход к расслаблению инспираторных мышц, 3) запускает активную экспирацию? Механизм, который запускает инспирацию, назван центральной инспираторной активностью (ЦИА). Как уже было сказано, механизм ЦИА на сегодняшний день окончательно не понят, единственное, что установлено — отсутствие истинного водителя ритма в дыхательном центре. Казалось бы, инспирация запускается импульсами от периферических и центральных хеморецепторов при увеличении напряжения углекислого газа и (или) снижении напряжения кислорода в крови. В этом случае на роль ЦИА подошли бы ранние инспираторные нейроны, которые активируются при возбуждении хеморецепторов. Однако, как уже упоминалось, в покое напряжение газов в периферической крови остается постоянным. Импульсы от хеморецепторов, конечно, поступают в дыхательный центр, но это поступление импульсов постоянное — тоническое, а включение вдоха происходит ритмически, следовательно, необходимо поискать еще какой-то стимул для возбуждения ранних инспираторных нейронов. Вспомним, что эти нейроны находятся в реципрокных отношениях с ранними экспираторными нейронами (тормозятся при их активации) и снижают свою активность при увеличении импульсов от рецепторов растяжения легких. Таким образом, стимулом может быть сочетание двух факторов: увеличение потока импульсов от хеморецепторов и снижение такого потока от рецепторов растяжения легких. Снижение эффекта рецепторов растяжения легких воздействует на ранние инспираторные нейроны двумя путями: и непосредственно затормаживая их, и возбуждая ранние экспираторные нейроны. Ранние инспираторные нейроны получают еще один тормозящий их поток импульсов — от поздних инспираторных нейронов. Если вспомнить о том, что П-И нейроны растормаживаются по мере нарастания инспирации и тоже находятся в реципрокных отношениях с ранними инспираторными, то можно говорить еще об одном стимулирующем влиянии на ранние: отсутствие активности поздних инспираторных нейронов. Активность этих нейронов нарастает по мере развития вдоха под возбуждающим влиянием инспираторных нейронов с нарастающей активностью. (ПН-И), которые возбуждаются от: 1) ранних инспираторных, 2) рецепторов растяжения легких, 3) периферических и центральных хеморецепторов. Вероятно, ранние инспираторные нейроны, суммируя на своих телах и дендритах возбуждающие и тормозные влияния от хемо- и механорецепторов, поздних инспираторных и ранних экспираторных нейронов, возбуждаются тем интенсивнее, чем выше стимуляция от хеморецепторов и ниже от рецепторов растяжения легких. Такое сочетание влияний можно рассматривать как ЦИА — центральную инспираторную активность, во всяком случае, до тех пор, пока не будет найдено новых экспериментальных данных, опровергающих это предположение. На схеме( рисунок 23) обозначим этот блок номером I, и будем считать, что в основе ЦИА лежит сочетание возбуждения от хеморецепторов, отсутствие возбуждения от рецепторов растяжения легких, торможение поздних инспираторных и ранних экспираторных нейронов — фактически это состояние выдоха, которое и стимулирует следующий вдох. Рассмотрим блок под цифрой II на схеме. Активность нейронов с нарастающей активностью (ПН-И) поддерживается импульсами от: 1) ранних инспираторных, 2) рецепторов растяжения легких, 3) периферических и центральных хеморецепторов. Если вспомнить, что поздние инспираторные нейроны находятся с ранними в реципрокных отношениях, становится ясно, что интенсивность ЦИА определяет и интенсивность вдоха — его глубину, и его длительность. Глубина определяется интенсивностью возбуждения инспираторных нейронов с нарастающей активностью, а длительность — растормаживанием поздних инспираторных нейронов. Таким образом, чем глубже вдох (активность ЦИА), тем позже начнется прекращение инспирации, потому что поздние инспираторные нейроны дольше будут заторможены. Следовательно, второй блок на нашей схеме — это механизм, который определяет и время окончания инспирации, и соответствие между глубиной и частотой дыхания – чем глубже дыхание, тем оно реже. Наконец, механизм активной экспирации (III). Пожалуй, мы его уже объяснили, подведем лишь итог: ранние экспираторные нейроны активированы во время вдоха, но их ВПСП не достигают критического уровня. Чтобы эти деполяризующие потенциалы перешли в потенциалы действия необходимо, как ясно из предыдущих рассуждений, 1) затормозить ранние инспираторные нейроны, 2) усилить поток импульсов от рецепторов растяжения легких. Ранние инспираторные нейроны затормаживаются при увеличении импульсации от рецепторов растяжения легких и при повышении активности поздних инспираторных. Таким образом, чем глубже вдох (активность ЦИА), тем интенсивней поток импульсов к ранним экспираторным нейронам от ранних инспираторных, тем больше вероятность формирования ПД на телах этих нейронов и активной экспирации. Выдохи становятся активными при увеличении вентиляции легких, обусловленной различными причинами: усилением раздражения медуллярных и артериальных хеморецепторов, физической работой, при громкой речи, крике, при произвольной гипервентиляции и глубоких вдохах. Первая, постинспираторная фаза, в таких условиях укорачивается или исчезает. Активные выдохи обеспечивают усиление экспираторного тока воздуха. Их энергия суммируется с эластической энергией легких, накопленной во время вдоха. Следовательно, на уровне нейронов дыхательного центра продолговатого мозга формируется паттерн дыхания, в котором учитываются и влияния рецепторов, и сила и длительность возбуждения отдельных групп нейронов. Поэтому, вероятно, задачей отдельных нейронов является и объединение в сеть для формирования последовательности фаз дыхательного цикла, и получение каждым типом нейронов своего потока информации и изменение паттерна дыхания в соответствии с этим потоком. 1   2   3   4   5   6   7   8

36. Дыхательный цикл, легочные обмены.

Акт дыхания состоит из ритмично повторяющихся вдоха и выдоха.

Вдох осуществляется следующим образом. Под влиянием нервных импульсов сокращаются мышцы, участвующие в акте вдоха: диафрагма, наружные межрёберные мышцы и др. Диафрагма при своём сокращении опускается (уплощается), что ведёт к увеличению вертикального размера грудной полости. При сокращении наружных межрёберных и некоторых других мышц поднимаются рёбра, при этом увеличиваются переднезадний и поперечный размеры грудной полости. Таким образом, в результате сокращения мышц увеличивается объём грудной клетки. Вследствие того, что в полости плевры воздух отсутствует и давление в ней отрицательное, одновременно с увеличением объёма грудной клетки расширяются и лёгкие. При расширении лёгких давление воздуха внутри них понижается (оно становится ниже атмосферного) и атмосферный воздух устремляется по дыхательным путям в лёгкие. Следовательно, при вдохе последовательно происходит: сокращение мышц — увеличение объёма грудной клетки — расширение лёгких и уменьшение давления внутри лёгких — поступление воздуха по воздухоносным путям в лёгкие.

Выдох происходит вслед за вдохом. Мышцы, участвующие в акте вдоха, расслабляются (диафрагма при этом поднимается), рёбра в результате сокращения внутренних межрёберных и других мышц и вследствие своей тяжести опускаются. Объём грудной клетки уменьшается, лёгкие сжимаются, давление в них повышается (становится выше атмосферного), и воздух по воздухоносным путям устремляется наружу.

Механизм регуляции дыхания очень сложный. В схематическом изложении он сводится к следующему. В продолговатом мозгу имеется скопление нервных клеток, регулирующих дыхание, — дыхательный центр. В дыхательном центре различают два отдела: отдел вдоха и отдел выдоха. Функция обоих отделов взаимосвязана: при возбуждении отдела вдоха происходит торможение отдела выдоха и, наоборот, возбуждение отдела выдоха сопровождается торможением отдела вдоха. Помимо дыхательного центра, заложенного в продолговатом мозгу, в регуляции дыхания участвуют специальные скопления нервных клеток в мосту и в промежуточном мозгу. Своё влияние на дыхательные мышцы, от которых зависит изменение объёма грудной клетки при вдохе и выдохе, дыхательный центр оказывает не прямо, а через спинной мозг. В спинном мозгу находятся группы клеток, отростки которых (нервные волокна) идут в составе спинномозговых нервов к дыхательным мышцам. При возбуждении дыхательного центра (отдела вдоха) нервные импульсы передаются в спинной мозг, а оттуда по нервам к дыхательным мышцам, вызывая их сокращение; в результате происходит расширение грудной клетки и вдох. Прекращение передачи импульсов из дыхательного центра (при торможении отдела вдоха) в спинной мозг, а от него к дыхательным мышцам сопровождается расслаблением этих мышц; в результате грудная клетка спадается и наступает выдох.

В дыхательном центре происходит попеременно смена состояния возбуждения и торможения (отдела вдоха и отдела выдоха), что обусловливает ритмичные чередования вдоха и выдоха. Изменение состояния дыхательного центра зависит от нервных и гуморальных влияний. При этом важная роль принадлежит рецепторам лёгких и углекислоте, находящейся в крови. Во время вдоха лёгкие растягиваются и благодаря этому раздражаются окончания блуждающего нерва, заложенные в ткани легкого. Нервные импульсы, возникшие в рецепторах, передаются по блуждающему нерву в дыхательный центр, вызывая возбуждение отдела выдоха и одновременно торможение отдела вдоха. В результате передача импульсов из дыхательного центра в спинной мозг прекращается и происходит выдох. При выдохе ткань лёгкого спадается, рецепторы лёгкого не раздражаются, нервные импульсы из рецепторов в дыхательный центр не поступают. В результате отдел выдоха приходит в состояние торможения, одновременно отдел вдоха возбуждается и наступает вдох. Затем снова всё повторяется. Таким образом осуществляется автоматическая саморегуляция дыхания: вдох вызывает выдох, а выдох обусловливает вдох.

Легочные объемы

Для количественной характеристики работы легких используют измерение вдыхаемого и выдыхаемого воздуха в определенных условиях и на протяжении определенного времени.

к данным характеристикам относятся:

Минутный объем дыхания – это величина характеризует количество воздуха проходящее через легкие человека в течении минуты. В спокойном состоянии он составляет 8 литров.

Дыхательный объем – количество воздуха, проходящее через легкие при спокойном вдохе и спокойном выдохе.

Резервный объем вдоха – количество воздуха, которое можно дополнительно вдохнуть после обычного вдоха.

Резервный объем выдоха – количество воздуха, остающееся в легких после обычного выдоха.

Остаточный объем легких — объем воздуха, который остается в легких после максимального выдоха.

Максимальная вентиляция легких – максимальный объем воздуха, проходящий через дыхательную систему, при максимальной частоте дыхательных движений и их глубине.

Общая емкость легких – объем воздуха, содержащийся в легких при максимальном вдохе.

Жизненная емкость легких – количество воздуха, выдохнутого при максимальном выдохе, после максимального вдоха.

Емкость вдоха — максимальный объем воздуха, попавшая в дыхательные пути за один вдох.

Данные характеристики широко используются в диагностике многих заболеваний органов дыхания, спортивной медицине и др.

Дыхательная система: TEAS || RegisteredNursing.org

Глоссарий терминов и терминологии респираторной системы

• Верхняя дыхательная система: часть дыхательной системы, которая включает нос и ноздри, также называемые ноздрями, глоткой и гортани
• Нижняя дыхательная система: Часть дыхательной системы, которая включает трахею, бронхи, бронхиолы, легкие и альвеолы ​​
• Ноздри: Ноздри носа
• Глотка: глотка — это часть верхних дыхательных путей, которая получает воздух из ноздрей или рта, а затем перемещает воздух через надгортанник к гортани
• Надгортанник: выступ в виде «лоскута» в задней части рта, прикрепленный к гортани
• Трахея: иногда называемая дыхательным горлом, трахея соединяет глотку с гортани
• Гортань: через нее поступает вдыхаемый воздух из трахеи, а затем воздух проходит в бронхи легкого.
• Бронхи: Часть дыхательной системы, которая получает вдыхаемый воздух из гортани и перемещает его в легкие
• Бронхиолы: меньшая часть и ветви бронхов, которые соединяют бронхи с альвеолами
.
• Альвеолы: воздушные мешочки в легких, в которых происходит физиологический обмен газов, таких как углекислый газ и кислород
• Легкое: Орган грудного отдела, основная роль которого заключается в насыщении организма кислородом.
• Вдохновение: Вдыхание и вдыхание воздуха и кислорода
• Выдыхание: Выдыхание и удаление продуктов жизнедеятельности дыхательных путей, таких как углекислый газ
• Дыхательный цикл: цикл вдоха и выдоха
• Пневмония: воспаление и инфекция легких
• Эмфизема: заболевание, характеризующееся невозможностью изгнания воздуха из альвеол
• Бронхит: воспаление и инфекция бронхов
• Бронхиолит: воспаление и инфекция бронхиол
• Астма: воспаление легких, затрудняющее работу дыхания
• Хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ): хроническое заболевание легких, состоящее из хронического бронхита и / или эмфиземы
• Грипп или «грипп»: острое воспаление и инфекция, которые могут отрицательно повлиять на легкие и дыхательную функцию.
• Туберкулез: серьезная легочная инфекция, передаваемая возбудителем бациллы
• Ларингит: воспаление и инфекция гортани
• Фарингит: воспаление и инфекция глотки
• Одышка: затрудненное дыхание
• Остановка дыхания: полное прекращение дыхания

Роль дыхательной системы

Основная роль дыхательной системы — обеспечивать организм кислородом, необходимым для поддержания жизни, и устранять вредный побочный продукт потребления кислорода, которым является углекислый газ.Другие функции дыхательной системы включают фильтрацию окружающего воздуха для удаления вредных веществ из вдыхаемого воздуха и обеспечения возможности речи.

Для выполнения этой основной роли дыхательная система работает в тесном взаимодействии с сердечной системой, которая состоит из сердечной мышцы и системы кровообращения, которая состоит из артерий, артериол, капилляров, венул и вен. Кровеносная и сердечная системы будут подробно описаны ниже. Дыхательная система также находится в непосредственной близости от сердца, а сердце и легкие связаны с системой кровообращения, как показано на рисунке ниже.

Части дыхательной системы

Дыхательная система может быть разделена на верхние дыхательные пути, которые также могут упоминаться как верхние дыхательные пути и верхние дыхательные пути, и нижние дыхательные пути, которые также могут упоминаться как нижние дыхательные пути и нижние дыхательные пути. , как показано на рисунке ниже.

Верхние дыхательные пути состоят из носа и ноздрей, также называемых ноздрями, глоткой и гортани; верхние дыхательные пути состоят из трахеи, бронхов, легких и альвеол.

Воздух, включая кислород, содержащийся в воздухе окружающей среды, попадает в организм через ноздри, а иногда и через рот, когда человек дышит ртом. Нос и ноздри с их крошечными волоскоподобными структурами, называемыми ресничками, фильтруют окружающий воздух, очищая его от бактерий и других вредных веществ, таких как пыль и загрязнение воздуха. Когда воздух движется через нос, он также нагревается, прежде чем продвигается к глотке и другим анатомическим структурам верхних и нижних дыхательных путей.

Поток воздуха из окружающей среды движется через дыхательную систему в следующих последовательных этапах во время вдоха:

Нос или рот> глотка> гортань> трахея> правый или левый бронхи легкого> бронхиолы легких> альвеолы ​​легких.

Легкие

Человеческое тело состоит из двух легких: правого и левого. Легкие делят пространство в грудной или грудной полости человеческого тела с сердцем, которое находится между левым и правым легкими, как показано на рисунке выше, и над диафрагмой, которая является основной дыхательной мышцей тела и уровень первого ребра тела.Как и сердце, легкие защищены костными структурами, такими как ребра и позвоночник.

Левое легкое находится с левой стороны сердца и грудной полости, а правое легкое — с правой стороны сердца и грудной полости. Правое легкое больше левого легкого из-за долей левого легкого и занимает левую часть грудной полости вместе с большей частью сердца.

У меньшего левого легкого есть две доли, а у большого правого легкого — три доли.Две доли левого легкого — это верхняя доля и нижняя доля; а три доли правого легкого — это верхняя доля, средняя доля и нижняя доля.

Другие части дыхательной системы

Помимо легких, дыхательная система также включает:

• Глотка
• Надгортанник
• Трахея
• Гортань
• Бронхи
• Бронхиолы
• Альвеолы ​​

Глотка является частью дыхательной системы, а также частью желудочно-кишечной системы.Глотка получает воздух из ноздрей или рта, а также пищу изо рта.

Когда люди говорят, что их «еда пошла не по той трубе», они испытывают аномально малое количество пищи, перемещающееся из глотки в трахею без помощи надгортанника, который в нормальных ситуациях закрывает трахею от еда и жидкости.

Носоглотка, ротоглотка и гортань помечены справа.

Надгортанник — это выступ в задней части рта, похожий на «лоскут», который прикрепляется к гортани.Он поднимается во время дыхания, позволяя воздуху проникать в трахею, и опускается во время проглатывания пищи и питьевых жидкостей, позволяя пище попасть в пищевод, который является частью желудочно-кишечного тракта и пищеварительной системы. Эта часть дыхательной и пищеварительной системы также играет роль в рвотном и кашлевом рефлексах.

Трахея, которую иногда называют дыхательным горлом, соединяет глотку с гортани.

Гортань, которую иногда называют «адамово яблоко» и «голосовой ящик», получает вдыхаемый воздух из трахеи, а затем является проходом, через который воздух проходит в легкие.

Как показано на рисунке выше, в гортани находятся голосовые связки, необходимые для воспроизведения звуков и речи. Речь возникает из-за того, что голосовые связки вибрируют вместе с речью, когда выдыхаемый воздух проходит по голосовым связкам.

Бронх с плеврой бронхов является частью дыхательной системы, которая получает вдыхаемый воздух из гортани в легкие. Левый и правый бронхи — это входные ворота для внешнего воздуха из окружающей среды в легкие.

Правый бронх входит в правое легкое, а левый бронх входит в левое легкое.Правый бронх короче, шире по внутреннему диаметру и анатомически прямее в теле, чем левый бронх.

Перед тем, как попасть в легкое, правый бронх подразделяется на три меньшие ветви, по одной для каждой из трех долей правого легкого: верхняя доля, средняя доля и нижняя доля правого легкого.

Левый бронх входит в правое легкое. Левый бронх длиннее, более узкий по своему внутреннему диаметру и более наклонен анатомически в теле, чем правый бронх. Перед входом в легкое левый бронх подразделяется на две более мелкие ветви, которые входят в каждую из двух долей левого. легкие, которые являются верхней и нижней долями этого легкого.

Бронхиолы, меньшая часть и ветви бронхов соединяют бронхи с альвеолами, которые являются областью, где происходит физиологический обмен газов, таких как углекислый газ и кислород.

Доля легкого с r. б респираторная бронхиола; al. d альвеолярный проток; а. альвеолярный мешок; альвеола.

Альвеолы, также называемые «воздушными мешками», представляют собой анатомические структуры, которые обеспечивают и облегчают обмен газов в легких.Движение кислорода в человеческое тело из вдыхаемого окружающего воздуха происходит в альвеолах легких, а перемещение продуктов жизнедеятельности углекислого газа из человеческого тела обратно в окружающую среду начинается в альвеолах легких. Это движение газов происходит, когда кровь тела с кислородом и углекислым газом переходит в альвеолы, которые являются единственной формой плевральной формы альвеол.

Эти похожие на виноград структуры расширяются и сужаются с вдохом и выдохом.

Дыхательный цикл

Дыхательный цикл включает две фазы: вдох или вдыхание окружающего воздуха, содержащего кислород; и выдох или выдох углекислого газа.

Каждое вдохновение плюс один выдох — это одно дыхание. Легкие расширяются и сжимаются с каждым вдохом. Легкие расширяются при вдохе, а легкие сдуваются и расслабляются на выдохе. Расширение легких во время вдоха возможно, потому что мышечная диафрагма и мышцы между ребрами, которые называются межреберными мышцами, активно позволяют грудной клетке и легким расширяться при вдохе.Межреберные мышцы считаются вспомогательными дыхательными мышцами, а диафрагма — основной дыхательной мышцей.

Сокращение легких во время выдоха возможно, потому что мышечная диафрагма и мышцы между ребрами, которые называются межреберными мышцами и показаны на рисунках ниже, расслабляются, позволяя легким сокращаться и уменьшаться в размерах, так что человек способен выводить воздух и углекислый газ из дыхательных путей во время выдоха.

Легкие не расширяются и не сокращаются без этих мышц, потому что в легких нет мышечной ткани, которая могла бы расширяться и сокращаться.

Воздействие дыхательных мышц на расширение грудной клетки.

Обычно взрослые дышат от 16 до 20 раз в минуту или от 960 до 1200 раз в час. Частота дыхания менее 16 в минуту называется брадипноэ или медленным дыханием, а частота дыхания более 20 в минуту для взрослых называется тахипноэ или учащенным дыханием.

Из всех показателей жизнедеятельности, включая частоту сердечных сокращений, температуру тела, артериальное давление и частоту дыхания, именно частота дыхания является единственным жизненно важным признаком, которым можно управлять с помощью сознательных и произвольных усилий. . Другие жизненно важные признаки являются непроизвольными и не поддаются контролю с помощью сознательных усилий.

Заболевания, поражающие дыхательную систему

Многие расстройства и заболевания могут отрицательно влиять на дыхательную систему и дыхательную функцию.Некоторые из этих нарушений могут быть врожденными, а другие — приобретенными.

Врожденные респираторные заболевания поражают ребенка в матке еще до его рождения. Например, новорожденный или новорожденный может родиться с заболеванием гиалиновой мембраны или кистозным фиброзом.

Приобретенные респираторные заболевания и расстройства возникают в более позднем возрасте после рождения. Некоторые из наиболее часто встречающихся сердечных заболеваний и нарушений:

• Пневмония
• Эмфизема
• Бронхит
• Астма
• Хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ)
• Грипп или «грипп»
• Туберкулез
• Ларингит, воспаление и инфекция гортани
• Фарингит, воспаление и инфекция глотки
• Рак легких и других отделов дыхательных путей
• Одышка с затрудненным дыханием
• Остановка дыхания, то есть прекращение всего дыхания

АНАТОМИЯ И ФИЗИОЛОГИЯ СВЯЗАННЫХ TEAS СОДЕРЖАНИЕ:

Alene Burke, RN, MSN

Alene Burke RN, MSN является национально признанным преподавателем сестринского дела. Она начала свою карьеру учителем начальной школы в Нью-Йорке, а затем поступила в общественный колледж Квинсборо для получения степени младшего специалиста по медсестринскому делу. Она работала дипломированной медсестрой в отделении интенсивной терапии местной общественной больницы, и в то время она решила стать преподавателем медсестер. Она получила степень бакалавра наук по медсестринскому делу в колледже Excelsior, который входит в состав Университета штата Нью-Йорк, и сразу же по окончании обучения поступила в аспирантуру в университете Адельфи на Лонг-Айленде, штат Нью-Йорк.Она закончила Summa Cum Laude в Адельфи со степенью двойного магистра в области сестринского образования и сестринского администрирования и сразу же получила докторскую степень по сестринскому делу в том же университете. Она является автором сотен курсов для медицинских работников, включая медсестер, она работает медсестрой-консультантом в медицинских учреждениях и частных корпорациях, она также является утвержденным поставщиком непрерывного образования для медсестер и других дисциплин, а также была членом Американской ассоциации медсестер. Целевая группа ассоциации по компетентности и обучению членов медсестер.

Последние сообщения Alene Burke, RN, MSN (посмотреть все)

Учебное пособие по респираторному циклу | София Линг

Транскрипция видео

Скачать PDF

Сегодня мы собираемся взглянуть на процессы, происходящие во время дыхательного цикла.

Прежде всего, мы собираемся определить, что такое дыхательный цикл. Это процесс вдоха и выдоха. Когда вы вдыхаете, вы называете это вдохом, когда вы вдыхаете воздух. Во время этой части дыхательного цикла ваши легкие расширяются.Другая часть дыхательного цикла — выдох или выдох. Во время этой части дыхательного цикла ваши легкие сдуваются.

Мы собираемся взглянуть на процессы, происходящие в этих двух частях дыхательного цикла.

Давайте взглянем на диаграммы, которые у нас есть. Мы собираемся взглянуть на то, что происходит в вашем теле, когда вы вдыхаете и когда вы выдыхаете.

Давайте начнем с выдоха. Процесс выдоха, когда вы выдыхаете воздух.Во время этого процесса происходит несколько вещей, которые помогают при выдохе. Одна из вещей, которые здесь происходят, — это то, что ваша диафрагма, которая представляет собой мышцу, отделяющую вашу грудную полость от брюшной полости, собирается расслабиться. Когда это происходит, диафрагма немного поднимается вверх. В то же время ваши реберные мышцы, ваши межреберные мышцы ребер будут в состоянии покоя.

Итак, между расслаблением диафрагмы и нахождением реберных мышц в состоянии покоя это приводит к увеличению давления в грудной полости.Так как это движение вверх, а мышцы ребер находятся в состоянии покоя, это вызывает повышение давления в грудной полости. Итак, что произойдет, так это то, что у вас будет высокое давление в грудной полости по сравнению с атмосферным. Значит, давление в грудной полости выше атмосферного. Этот градиент давления заставит воздух выталкиваться из легких при выдохе, а затем ваши легкие сдуваются. Вот что происходит при выдохе.

При вдыхании, значит, при установке происходит обратное.Помните, что вдох — это когда вы вдыхаете воздух в легкие. Во время этого процесса диафрагма сокращается. Когда он сжимается, он немного движется вниз. В то же время мышцы межреберных ребер, которые являются мышцами между ребрами, будут поднимать и выдвигать грудную клетку. Таким образом, между опусканием диафрагмы и движением грудной клетки вверх и наружу давление в грудной полости падает, потому что теперь в грудной полости больше места.

Таким образом, ваша диафрагма опускается, а ребро движется вверх и наружу, что дает больше места в грудной полости и, следовательно, снижает давление.Итак, давление внутри грудной полости относительно давления в атмосфере. давление в грудной полости меньше атмосферного. Итак, из-за этого градиента давления здесь давление выше, чем здесь, воздух будет течь туда, где давление меньше. Таким образом, он будет течь внутрь, к вашим легким, и заставит ваши легкие надуть.

Итак, вы видите, что наши легкие надуты, наполнены воздухом. Здесь они сдуты, так как выталкивают воздух наружу.Таким образом, легкие заставляются раздуваться, когда воздух движется к вашим легким из-за этой разницы в градиенте давления.

Пара терминов, на которые мы сейчас рассмотрим, — это дыхательный объем и жизненная емкость легких. Дыхательный объем — это количество воздуха, которое попадает в легкие при нормальном дыхании. Это в среднем около двух чашек на человека или около 500 миллилитров. И тогда жизненная емкость — это максимальное количество воздуха, которое вы выдыхаете после максимально глубокого вдоха. Таким образом, дыхательный объем и жизненная емкость легких будут немного отличаться от человека к человеку, в зависимости от размера человека и его формы.Насколько они спортивны. Таким образом, люди, которые более спортивны, могут удерживать в легких больше воздуха. Это

Урок был обзором дыхательного цикла.

Какова роль дыхательного цикла в катетеризации легочной артерии (PAC)?

Swan HJ, Ganz W., Forrester J, Marcus H, Diamond G, Chonette D. Катетеризация сердца у человека с использованием катетера с направленным потоком и баллонным наконечником. N Engl J Med . 1970 августа 27. 283 (9): 447-51. [Медлайн].

[Рекомендации] Пател М.Р., Бейли С.Р., Боноу Р.О. и др.ACCF / SCAI / AATS / AHA / ASE / ASNC / HFSA / HRS / SCCM / SCCT / SCMR / STS 2012 соответствующие критерии использования для диагностической катетеризации: отчет Целевой группы по критериям надлежащего использования Фонда Американского колледжа кардиологов, Общество сердечно-сосудистой ангиографии и вмешательства, Американская ассоциация торакальной хирургии, Американская кардиологическая ассоциация, Американское общество эхокардиографии, Американское общество ядерной кардиологии, Американское общество сердечной недостаточности, Общество сердечного ритма, Общество критических состояний . .. Джам Колл Кардиол . 2012 29 мая. 59 (22): 1995-2027. [Медлайн].

[Рекомендации] Мюллер Х.С., Чаттерджи К., Дэвис К.Б. и др. Документ консенсуса экспертов ACC. Настоящее использование прикроватной катетеризации правых отделов сердца у пациентов с сердечными заболеваниями. Американский колледж кардиологии. Джам Колл Кардиол . 1998 Сентябрь 32 (3): 840-64. [Медлайн].

Ким С.К., Шин В.Дж., Ким Дж.В., Пак Дж.Й., Хван Г.С. Прогнозирование гипердинамического кровообращения с помощью анализа формы волны артериального диастолического отражения у пациентов, перенесших трансплантацию печени. Монит для прессы крови . 2016 21 февраля (1): 9-15. [Медлайн].

Meersch M, Schmidt C, Zarbock A. Эхофизиология: чреспищеводный эхо-зонд как неинвазивный катетер Свана-Ганца. Curr Opin Anaesthesiol . 2016 29 февраля (1): 36-45. [Медлайн].

Sandham JD, Hull RD, Brant RF, et al. Рандомизированное контролируемое исследование использования катетеров легочной артерии у хирургических пациентов из группы высокого риска. N Engl J Med . 2 января 2003 г.348 (1): 5-14. [Медлайн].

Ричард С., Варшавски Дж., Ангель Н. и др. Раннее использование катетера легочной артерии и исходы у пациентов с шоком и острым респираторным дистресс-синдромом: рандомизированное контролируемое исследование. ДЖАМА . 26 ноября 2003 г. 290 (20): 2713-20. [Медлайн].

Родс А., Кьюсак Р.Дж., Ньюман П.Дж., Граундс Р.М., Беннетт Э.Д. Рандомизированное контролируемое исследование катетера легочной артерии у пациентов в критическом состоянии. Intensive Care Med .2002 28 марта (3): 256-64. [Медлайн].

webmd.com»> Харви С., Харрисон Д.А., Сингер М. и др. Оценка клинической эффективности катетеров легочной артерии при ведении пациентов в отделениях интенсивной терапии (PAC-Man): рандомизированное контролируемое исследование. Ланцет . 6-12 августа 2005 г. 366 (9484): 472-7. [Медлайн].

Бинанай С., Калифф Р.М., Хассельблад В. и др. Оценочное исследование застойной сердечной недостаточности и эффективности катетеризации легочной артерии: исследование ESCAPE. ДЖАМА . 2005 Октябрь 5. 294 (13): 1625-33. [Медлайн].

Шах М.Р., Хассельблад В., Стивенсон Л.В. и др. Влияние катетера легочной артерии у пациентов в критическом состоянии: метаанализ рандомизированных клинических исследований. ДЖАМА . 2005 Октябрь 5. 294 (13): 1664-70. [Медлайн].

Уилер А.П., Бернард Г.Р., Томпсон Б.Т. и др. Легочная артерия в сравнении с центральным венозным катетером для лечения острого повреждения легких. N Engl J Med .2006 25 мая. 354 (21): 2213-24. [Медлайн].

Clermont G, Kong L, Weissfeld LA, et al. Влияние использования катетера легочной артерии на стоимость и отдаленные результаты острого повреждения легких. PLoS One . 2011. 6 (7): e22512. [Медлайн]. [Полный текст].

Джаяни Г., Карски Дж., Юдин М. и др. Клинические результаты у пациентов, перенесших плановую операцию по аортокоронарному шунтированию с использованием и без использования данных, полученных с помощью катетера легочной артерии. J Cardiothorac Vasc Anesth . 2006 июн.20 (3): 307-10. [Медлайн].

Barmparas G, Inaba K, Georgiou C, et al. Использование катетера Свана-Ганца у пациентов с травмами может быть сокращено без отрицательного влияния на исходы. Мир J Surg . 2011 авг. 35 (8): 1809-17. [Медлайн].

Schwann NM, Hillel Z, Hoeft A, et al. Недостаточная эффективность катетера легочной артерии в кардиохирургии. Анест Анальг . 2011 ноябрь113 (5): 994-1002. [Медлайн].

Харви С., Янг Д., Брамптон В. и др. Катетеры легочной артерии для взрослых пациентов реанимации. Кокрановская база данных Syst Rev . 2006, 19 июля: CD003408. [Медлайн]. [Полный текст].

Раджарам С.С., Десаи Н.К., Калра А. и др. Катетеры легочной артерии для взрослых пациентов реанимации. Кокрановская база данных Syst Rev . 2013 28 февраля. 2: CD003408. [Медлайн].

Сотоми Ю., Сато Н., Каджимото К. и др., Исследователи из реестра синдромов острой декомпенсированной сердечной недостаточности (ATTEND).Влияние катетера легочной артерии на исход у пациентов с синдромами острой сердечной недостаточности с гипотензией или получающих инотропы: из реестра ATTEND. Инт Дж. Кардиол . 2014 г. 1. 172 (1): 165-72. [Медлайн].

Читток Д.Р., Дхингра В.К., Ронко Дж. Дж. И др. Тяжесть заболевания и риск смерти, связанные с использованием катетера легочной артерии. Crit Care Med . 2004 апр. 32 (4): 911-5. [Медлайн].

Wiener RS, Welch HG.Тенденции использования катетера легочной артерии в США, 1993–2004 гг. ДЖАМА . 2007 25 июля. 298 (4): 423-9. [Медлайн]. [Полный текст].

Ку К.К., Сунь Дж. К., Чжоу К. и др. Катетеры легочной артерии: частота роста и причины использования. Crit Care Med . 2011 Июль 39 (7): 1613-8. [Медлайн].

webmd.com»> van Lelyveld-Haas LE, van Zanten AR, Borm GF, Tjan DH. Клиническая проверка неинвазивного монитора сердечного выброса USCOM-1A у пациентов в критическом состоянии. Eur J Anaesthesiol . 2008 25 ноября (11): 917-24. [Медлайн].

Мора Б., Инс I, Биркенберг Б. и др. Подтверждение измерения сердечного выброса с помощью системы контуров пульса LiDCO ™ у пациентов с нарушением функции левого желудочка после кардиохирургии. Анестезия . 2011 Август 66 (8): 675-81. [Медлайн].

Ruisi CP, Goldberg RJ, Kennelly BM, et al. Катетеризация легочной артерии у пациентов с острыми коронарными синдромами. Сердце Дж. . 2009 Август 158 (2): 170-6. [Медлайн].

Чаттерджи К. Катетеры Свон-Ганца: прошлое, настоящее и будущее. Точка зрения. Тираж . 2009 6 января. 119 (1): 147-52. [Медлайн].

Гринберг С.Б., Мерфи Г.С., Вендер Дж.С. Текущее использование катетера легочной артерии. Curr Opin Crit Care . 2009 июн.15 (3): 249-53. [Медлайн].

Винсент Дж. Л., Пинский М. Р., Спрунг К. Л. и др.Катетер легочной артерии: in medio virtus. Crit Care Med . 2008 г., 36 (11): 3093-6. [Медлайн].

Kahwash R, Leier CV, Miller L. Роль катетера легочной артерии в диагностике и лечении сердечной недостаточности. Клиника сердечной недостаточности . 2009 Апрель 5 (2): 241-8. [Медлайн].

Магдер С. Инвазивный гемодинамический мониторинг. Клиника интенсивной терапии . 2015 31 января (1): 67-87. [Медлайн].

Kalra A, Heitner S, Topalian S.Ятрогенный разрыв легочной артерии во время установки катетера Свана-Ганца — новый терапевтический подход. Катетер Cardiovasc Interv . 2013 г. 1. 81 (1): 57-9. [Медлайн].

Corcoran TB, Grape S, Duff O, Perry PL, Murray R. Рукав катетера легочной артерии — защитный или инфекционный ?. Интенсивная терапия Анаэст . 2009 марта 37 (2): 290-5. [Медлайн].

[Рекомендации] О’Грэди Н.П., Александр М., Бернс Л.А. и др. Рекомендации по профилактике инфекций, связанных с внутрисосудистым катетером. Am J Infect Control . 2011 Май. 39 (4 доп. 1): S1-34. [Медлайн].

Bandschapp O, Goff R, Mallin G, Loushin M, Iaizzo PA. Путь катетера легочной артерии, визуализированный через бьющееся сердце человека. Am J Respir Crit Care Med . 2012 15 августа. 186 (4): 385. [Медлайн].

Bandschapp O, Goff R, Mallin G, Loushin M, Iaizzo PA. Путь катетера легочной артерии, визуализированный через бьющееся сердце человека, — длинный.YouTube. 17 августа 2012 г. Доступно по адресу http://www.youtube.com/watch?v=m9iLYiSQKr4&feature=youtu.be. Доступ: 29 сентября 2014 г.

Bandschapp O, Goff R, Mallin G, Loushin M, Iaizzo PA. Путь катетера легочной артерии, визуализированный через бьющееся сердце человека — короткий. YouTube. 17 августа 2012 г. Доступно по адресу http://www.youtube.com/watch?v=1yun1du78ek&feature=youtu.be. Доступ: 29 сентября 2014 г.

West JB, Dollery CT, Naimark A.Распределение кровотока в изолированном легком; отношение к сосудистому и альвеолярному давлению. J Appl Physiol . 1964 июл.19: 713-24. [Медлайн].

Bahatyrevich N, Yang Q, Cavarocchi NC, Hirose H. Нужна ли гемодинамическая чреспищеводная эхокардиография пациентам с вспомогательным устройством для левого желудочка ?. J Thorac Cardiovasc Surg . 8 ноября 2017 г. [Medline].

Ахмед С.С., Ахтар М.И., Камаль Р. Частота, показания и осложнения введения катетера в легочную артерию у взрослых пациентов, перенесших операции на открытом сердце в больнице третичного уровня. Дж. Аюб Мед Колл Абботтабад . 2016 окт-дек. 28 (4): 793-7. [Медлайн].

Ruohoniemi DM, Sista AK, Doany CF, Heerdt PM. Периоперационная тромбоэмболия легочной артерии: современные концепции и варианты лечения. Curr Opin Anaesthesiol . 2017 4 декабря [Medline].

давлений, обеспечиваемых через нос с высоким потоком кислорода во время всех фаз дыхательного цикла

Реферат

ИСТОРИЯ: Назальная оксигенотерапия с высоким потоком (NHF) и CPAP — это режимы неинвазивной респираторной поддержки, используемые для улучшения дыхательной функции у нескольких групп пациентов.Оба метода лечения обеспечивают положительное давление, хотя оно меняется в течение дыхательного цикла. Целью этого исследования было измерить и сравнить давление в дыхательных путях, создаваемое во время различных фаз дыхательного цикла у пациентов, получающих NHF при различных потоках газа.

МЕТОДЫ: Пациенты, которым назначена плановая кардиохирургия, были приглашены к участию. Измерения давления в носоглотке проводились с использованием NHF с потоками газа 30, 40 и 50 л / мин. Все измерения проводились в случайном порядке, испытуемый дышал с закрытым ртом.

РЕЗУЛЬТАТЫ: Во время NHF среднее ± стандартное отклонение давления в носоглоточных дыхательных путях составляло 1,5 ± 0,6, 2,2 ± 0,8 и 3,1 ± 1,2 при 30, 40 и 50 л / мин с использованием NHF. Анализы также определяли среднее пиковое давление на выдохе и среднее давление плато выдоха.

ВЫВОДЫ: Давление на выдохе во время NHF было выше, чем среднее давление, ранее сообщавшееся для NHF. Это может частично объяснять непропорциональные клинические эффекты, наблюдаемые при NHF. (Австралийский регистр клинических испытаний www.anzctr.org.au ACTRN126005224).

Введение

Респираторные осложнения, в том числе гипоксия, задержка мокроты и базальный ателектаз легких, остаются основной причиной осложнений после операций на сердце и могут продлить пребывание в больнице и увеличить расходы. ¹ Традиционно терапия состояла из дополнительного кислорода и неинвазивной вентиляции через ороназальную маску для поддержания адекватной оксигенации у пациентов с неадекватной послеоперационной респираторной функцией. Недавняя новая терапия, которая получает широкое распространение в отделениях интенсивной терапии и послеоперационном отделении, — это назальная оксигенотерапия с высоким потоком (NHF), при которой нагретая и увлажненная смесь кислорода и воздуха вводится со скоростью до 60 л / мин через специально разработанный носовой канал. интерфейс. ^2–6 NHF продемонстрировал простоту в установке и удобство для пациента при отличном соблюдении режима терапии. ^6,7 Недавнее рандомизированное контролируемое исследование, сравнивающее НГФ с кислородной терапией через ороназальную маску с высоким потоком, показало, что большее количество пациентов, переведенных в НГФ, считались успешными в своем лечении ( P = 0,006), и меньше использовались неинвазивные вентиляция в группе NHF ( P, = 0,10). ² Однако до недавнего времени было мало доказательств, объясняющих вероятные механизмы действия, приписываемые NHF, а именно, обеспечение положительного давления в дыхательных путях, активное увлажнение и промывание носоглотки. ⁸ Ранее было продемонстрировано, что NHF обеспечивает низкий уровень, зависящее от потока положительное давление в дыхательных путях, ^5,9,10 , но клинический эффект часто оказывается непропорциональным обеспечиваемому низкому давлению. Общей чертой всех этих исследований является то, что давление в дыхательных путях, зарегистрированное при различных потоках NHF, было средним давлением, зарегистрированным за весь дыхательный цикл; однако наблюдение за формой волны давления демонстрирует существенные колебания давления во время вдоха и выдоха. Вероятно, что преимущественные преимущества положительного давления проявляются во время выдоха, особенно у пациентов, которые подвержены риску или имеют установленный ателектаз. Можно предположить, что среднее давление выдоха может быть ответственно за предотвращение ателектаза и что пиковое и среднее давление выдоха могут быть ответственны за повторное расширение спавшихся областей.

Это исследование было направлено на количественную оценку давления, создаваемого во время различных частей дыхательного цикла с NHF, с использованием различных газовых потоков.

БЫСТРЫЙ ВЗГЛЯД

Текущие знания

Кислородная назальная канюля с высокой скоростью потока, в которой газ нагревается и увлажняется до альвеолярных состояний, используется для лечения гипоксемии и снижения потребности в вентиляции. Высокий поток помогает вымыть мертвое пространство верхних дыхательных путей и может обеспечить низкий уровень PEEP.

Чем эта статья пополняет наши знания

При потоке 30–50 л / мин система назальной канюли с высоким потоком обеспечивала ПДКВ 3–5 см H ₂ O, что может объяснить наблюдаемые клинические улучшения.Эти результаты также предполагают необходимость рассмотрения безопасности таких систем для детей или любых состояний, при которых канюля плотно входит в ноздри.

Методы

Это исследование было одобрено Региональным комитетом по этике Northern X и зарегистрировано в Австралийском реестре клинических испытаний (www.anzctr.org.au ACTRN126005224). Взрослые пациенты, которым была назначена плановая кардиохирургия, были приглашены к участию, и до операции было получено письменное информированное согласие.Пациенты исключались из исследования при наличии противопоказаний к НВФ или неинвазивной вентиляции легких. После операции, в то время как в отделении интенсивной терапии все еще проводилась седация и вентиляция, в носоглотку через нос был введен катетер 10 French. Катетер был закреплен на месте и оставался на месте в течение ночи. Измерения давления проводились, когда субъект просыпался, экстубировался и садился на стул, на следующий день после операции. Размещение манометрического катетера сначала подтверждали визуальной проверкой, чтобы убедиться, что кончик находится чуть ниже язычка, а затем также проверяли с помощью мониторинга CO ₂ в конце выдоха.При необходимости катетер отрегулировали или отсосали, чтобы получить четкий след. Затем катетер подсоединяли к датчику давления (PPT-0001 DWWW2VA-B, Honeywell, Морристаун, Нью-Джерси). Об этой методологии сообщалось ранее. ^9,10 Система назальной канюли с высоким потоком (назальная канюля RT033 / 034 Optiflow, увлажнитель с подогревом MR880 и трубка подачи с подогревом RT241, Fisher & Paykel Healthcare, Окленд, Новая Зеландия) подает увлажненный носовой кислород (рис. 1).

Рис. 1. Установка для манометрии

с назальной кислородной системой Optiflow с высоким потоком.

Измерения проводились при расходах 30, 40 и 50 л / мин. Измерения проводились в случайном порядке, испытуемый дышал с закрытым ртом. Порядок измерения определялся латинским квадратом, построенным по схеме Уильямса, так что каждое лечение проводилось один раз для каждого субъекта. ¹¹ Это обеспечило случайное распределение лечения для каждого измерения, и последовательности были случайным образом распределены между субъектами квадрат за квадратом. Между каждой обработкой был предусмотрен период вымывания, чтобы гарантировать отсутствие эффекта переноса.После измерений назофарингеальный катетер был удален, и пациент продолжил исходную кислородную терапию. Давление в носоглотке при каждом потоке регистрировалось в течение 1 мин дыхания. Измерения давления записывались в электронную таблицу (Excel, Microsoft, Редмонд, Вашингтон) с частотой 120 Гц, и на основе данных строились кривые давления.

Среднее давление в носоглоточных дыхательных путях определяли путем усреднения давления за 1 мин, от пика вдоха при первом вдохе до пика вдоха при последнем вдохе. Это позволило включить весь профиль давления каждого вдоха в течение этой минуты в расчет среднего давления в дыхательных путях. Анализ точек перегиба кривых давления позволил определить начало вдоха и выдоха, что позволило рассчитать пиковое давление на выдохе, среднее давление на выдохе, среднее давление на вдохе и среднее давление плато. Все данные анализировались с помощью программного обеспечения для электронных таблиц (Excel, Microsoft, Редмонд, Вашингтон).Данные представлены как среднее ± стандартное отклонение.

Результаты

Участвовали пятнадцать пациентов, которым была назначена плановая кардиохирургия (таблица 1). Тринадцати пациентам была проведена операция по аортокоронарному шунтированию. Двум пациентам была сделана операция на клапане. Все операции проводились через срединную стернотомию с использованием искусственного кровообращения.

Таблица 1. Характеристики объекта

( n = 15)

В таблице 2 представлены средние значения ± стандартное отклонение носоглоточных дыхательных путей, плато выдоха, пикового выдоха, среднего выдоха и среднего давления на вдохе во время NHF.Среднее ± стандартное отклонение давления в носоглоточных дыхательных путях составляло 1,52 ± 0,6, 2,21 ± 0,8 и 3,1 ± 1,2 см H ₂ O при 30, 40 и 50 л / мин. Анализ давления, создаваемого во время различных частей дыхательного цикла, показал, что во время выдоха достигается более высокое давление, чем во время других частей дыхательного цикла, и что как давление плато выдоха, так и пиковое давление выдоха зависят от потока (см. Таблицу 2). .

Таблица 2. Давление в дыхательных путях

, обеспечиваемое с высоким потоком кислорода через нос

Все индивидуальные измерения и среднее назофарингеальное давление показаны на Рисунке 2.Типичные профили давления для одного испытуемого показаны на рисунке 3.

Рис. 2.

Индивидуальное и среднее давление в носоглоточных дыхательных путях, полученное с помощью назальной кислородной системы Optiflow с высокой скоростью потока.

Рис. 3.

Профили давления для одного испытуемого при увеличивающихся потоках газа с помощью назальной кислородной системы Optiflow с высокой скоростью потока.

Обсуждение

Это исследование описывает давление в дыхательных путях, создаваемое при 3 потоках у субъектов, получающих NHF, и впервые сообщает о давлении, создаваемом NHF во время различных фаз дыхательного цикла.В предыдущей работе ^9,10 сообщалось о среднем давлении, создаваемом NHF на протяжении всего дыхательного цикла, но поскольку это давление было низким (среднее значение 2–4 см H ₂ O), возникли сомнения в клинической значимости положительное давление как механизм действия НГФ.

Кривые давления в дыхательных путях демонстрируют изменчивость давления во время различных фаз дыхательного цикла во время NHF; давление выше во время фазы выдоха. Была выдвинута гипотеза, что PEEP, создаваемый NHF, снижает работу дыхания и улучшает оксигенацию. ^5,6,12

Настоящее исследование показывает, что пиковое давление и давление плато выдоха во время NHF выше, чем среднее давление в дыхательных путях, о котором сообщалось ранее, и мы предполагаем, что это может помочь объяснить клинические преимущества NHF. NHF при расходах до 50 л / мин обеспечивает ПДКВ и пиковое давление на выдохе на значительно более высоких уровнях, чем зарегистрированное среднее давление, но они все же меньше, чем зарегистрированное и полученное с помощью маски CPAP. Мы предлагаем, чтобы у пациентов, которым требуется усиление респираторной поддержки, NHF следует рассматривать как логический шаг между традиционной кислородной терапией и маской CPAP.Точно так же NHF является логическим промежуточным шагом при отучении пациентов от систем с более высоким положительным давлением в дыхательных путях к кислородной терапии с низким потоком. ¹³

Также было высказано предположение, что высокий поток с NHF создает сопротивление выдоху и клинически важное положительное давление в дыхательных путях, когда пациент дышит с закрытым ртом. ¹⁴ Этот эффект давления может затем передаваться по дыхательным путям к альвеолам, способствуя повторному расширению ателектатических областей. Это повышенное сопротивление во время выдоха создает положительное давление в дыхательных путях на выдохе, аналогичное тому, которое используется в устройствах для лечения обструктивного апноэ во сне. ¹⁵ Это повышенное положительное давление в дыхательных путях может быть причиной улучшенных результатов, наблюдаемых при применении NHF для лечения гипоксического респираторного дистресса. ^2,12

Ограничения

Это исследование было разработано для измерения давления дыхания, а не физиологических исходов, поэтому не было собрано данных о частоте дыхания, S _{pO 2} , минутной вентиляции или объемах легких. Только одна из наших подопытных была женщиной, поэтому наши результаты не могут быть полностью применимы к пациентам женского пола, и мы не смогли проверить половые различия.Однако пациенты женского пола испытывают значительно более высокое давление в дыхательных путях, чем мужчины, принимающие Optiflow. ¹⁶ Кроме того, из-за характера доступной популяции пациентов наша когорта включала только взрослых пациентов, перенесших кардиохирургические операции, поэтому наши результаты не могут быть обобщены на всех пациентов, например, на педиатрических больных.

Выводы

Давление, создаваемое NHF во время выдоха, было выше, чем среднее давление в дыхательных путях за весь дыхательный цикл. Хотя NHF не может обеспечивать давление, подобное CPAP, это исследование показывает, что среднее и пиковое давление на выдохе находятся в диапазоне, который может иметь клинический эффект, поэтому мы считаем, что положительное давление в дыхательных путях является одним из механизмов клинических преимуществ NHF. .Необходима дальнейшая работа для выяснения механизмов действия NHF, включая его влияние на работу дыхания, объемы легких, оксигенацию, внутригрудное давление и рекрутмент легких.

Сноски

• Переписка: Rachael L Parke RN MHSc, Отделение кардиоторакальной и сосудистой интенсивной терапии, Городская больница Окленда, Private Bag 92024, Окленд 1010, Новая Зеландия. Электронная почта: rparke {at} adhb.govt.nz.

• Это исследование было частично поддержано грантом HRC11 / 144 и стипендией доктора философии 10/60/4079 от Совета по исследованиям в области здравоохранения Новой Зеландии, стипендии по обучению клиническим исследованиям г-жи Парке, и грантом проекта 11/25/4083 от Green Lane Research and Education Fund.Исследования в отделении кардиоторакальной и сосудистой реанимации городской больницы Окленда частично поддерживаются неограниченным грантом компании Fisher & Paykel Healthcare, которая частично выплачивает зарплату медсестрам-исследователям в отделении кардиоторакальной и сосудистой реанимации. Компания Fisher & Paykel Healthcare также предоставила расходные материалы, использованные в этом исследовании. Г-жа Парке рассказала о своих отношениях с Fisher & Paykel Healthcare.

• Г-жа Парк представила версию этой статьи на Международной конференции Американского торакального общества, проходившей 18–23 мая 2012 г. в Сан-Франциско, Калифорния.

• Copyright © 2013 by Daedalus Enterprises

Дыхательная система — Часть 4: дыхание

ТОМ: 102, ВЫПУСК: 24, НОМЕР СТРАНИЦЫ: 26

Мэрион Ричардсон, BD, CertEd, DipN, RGN, RNT, старший преподаватель / руководитель программы, отделение неотложной медицинской помощи, Департамент медсестер и акушерства, Университет Хартфордшира

Эта статья, последняя из серии из четырех статей о дыхании, исследует дыхание. Дыхание относится к обмену газов между живым организмом и окружающей его средой, в то время как дыхание — это процесс, который перемещает воздух в легкие и из них (Thibodeau and Patton, 2005).Дыхание (или легочная вентиляция) имеет две фазы — вдох (или вдох) и выдох (или выдох). Это механический процесс, который зависит от изменения объема грудной клетки. Изменения объема приводят к изменениям давления, которые приводят к потоку газов для выравнивания давления.

Молекулы в газе, таком как воздух, свободно перемещаются и сталкиваются друг с другом, оказывая давление. Все, что увеличивает количество столкновений (например, повышение температуры увеличивает скорость движения молекул), вызовет повышение давления газа и наоборот.Когда газы перемещаются из области высокого давления в область низкого давления, это называется «объемным потоком». Во время дыхательного цикла воздух поступает в легкие и выходит из них объемным потоком. Дыхательные мышцы отвечают за изменения формы и объема грудной клетки, которые вызывают движение воздуха при дыхании.

В начале вдоха давление внутри и снаружи легких одинаково.

Вдохновение

Вдох или вдох — это активный процесс, который происходит, когда грудная клетка увеличивается из-за сокращения мышц.Куполообразная диафрагма — самая важная мышца на этом этапе. В начале вдоха диафрагма сжимается и уплощается, давя на содержимое брюшной полости и поднимая грудную клетку. Это увеличивает вертикальную высоту грудной полости (рис. 1).

В то же время внешние межреберные мышцы между ребрами сокращаются, поднимают грудную клетку и тянут грудину вперед, таким образом увеличивая размеры спереди назад и из стороны в сторону (Рис. 1-2).

Внешний (париетальный) слой плевры прикрепляется к диафрагме и внутренней части грудной стенки и перемещается вместе с этими структурами.Это приводит к падению внутриплеврального давления (NT Systems of Life, 6 июня, стр. 22) с -5 см ч 3 O примерно до -9 см ч 3 O. В результате следует внутренний (висцеральный) слой плевры, который прикрепляется к поверхности легких, и легкие расширяются, то есть их объем увеличивается. Воздух в легких теперь имеет большее пространство, поэтому его давление падает. Это создает частичный вакуум, который всасывает воздух в легкие объемным потоком. Воздух продолжает поступать в легкие до тех пор, пока внутрилегочное давление не станет равным атмосферному.

Во время принудительного вдоха дополнительные мышцы шеи также можно использовать для подъема грудины и первых двух ребер (рис. 1). Это, в сочетании с максимальным сокращением инспираторных мышц, приводит к созданию гораздо более отрицательного внутриплеврального давления (например, -30 см вод. Ст.) И более быстрому потоку воздуха (McGeown, 2002).

Обычно около 500 мл (1 пинта) воздуха вводится и выдыхается за один вдох — это называется дыхательным объемом.

Срок действия

У здоровых людей спокойный выдох или выдох является пассивным и основан на упругой отдаче растянутых легких при расслаблении инспираторных мышц, а не на сокращении мышц.Диафрагма и внешние межреберные мышцы возвращаются в исходное положение, а объем грудной полости и легких уменьшается. Это «сжимает» воздух в легких и поднимает его давление выше атмосферного. Таким образом, воздух вытесняется из легких объемным потоком до тех пор, пока атмосферное давление и давление в альвеолах не сравняются.

Обычно выдох проходит без усилий, но если дыхательные пути сужены из-за спазма бронхиол (например, при астме) или забиты слизью или жидкостью (например, при хроническом бронхите или пневмонии), выдох становится активным процессом (Закон и Уотсон, 2005).

При форсированном выдохе, когда необходимо освободить легкие от большего количества воздуха, чем обычно, мышцы живота сокращаются и заставляют диафрагму подниматься вверх, а сокращение внутренних межреберных мышц активно тянет ребра вниз. Это приводит к более высокому давлению воздуха в легких и более быстрому вытеснению воздуха.

Тихий выдох обычно заканчивается, когда альвеолярное давление снова становится равным атмосферному.

Контроль дыхания

Хотя дыхание механически простое, его контроль сложен.Центр управления дыханием расположен в продолговатом мозге головного мозга. Он устанавливает ритм дыхания и содержит нейроны, которые являются самовозбуждающими (как клетки сино-предсердного узла в сердце) и которые запускаются в цикле. Это поддерживает нормальную частоту дыхания 12-15 вдохов в минуту.

Когда инспираторные нейроны в мозговом веществе возбуждаются, они возбуждают мышцы вдоха — диафрагмальный нерв к диафрагме и межреберные нервы к межреберным мышцам, заставляя их сокращаться и увеличивать объем грудной полости.Когда мозговые нейроны перестают активироваться, мышцы отскакивают, и грудная полость возвращается к своему размеру покоя.

Во время упражнений нам необходимо доставить к тканям больше кислорода, чем обычно. Мозговые центры посылают больше импульсов дыхательным мышцам, и мы дышим глубже и быстрее. Во время форсированного выдоха участки в мозговом веществе испускают импульсы, которые сокращают мышцы форсированного выдоха — мышцы живота и внутренние межреберные мышцы.

На частоту и глубину дыхания влияет ряд факторов:

— У нас есть ограниченный объем произвольного контроля над дыханием.Например, мы можем контролировать истечение срока во время разговора или пения;

— Если легкие начинают чрезмерно надуваться, срабатывают рецепторы растяжения в бронхиолах и альвеолах, которые отключают дыхательный центр, так что воздух удаляется, а легкие возвращаются в нормальное состояние;

— Химические факторы играют очень важную роль. PH крови и уровни кислорода и углекислого газа постоянно контролируются специализированными хеморецепторами. Повышение уровня CO2 и, как следствие, снижение pH увеличивают частоту и глубину дыхания, так что CO2 выдувается, а уровни возвращаются к норме.Эти изменения, кажется, действуют непосредственно на мозговые центры. Падение уровня кислорода в крови также посылает импульсы в мозговое вещество, чтобы увеличить частоту и глубину дыхания, но обычно только тогда, когда они очень низкие.

— Эта статья прошла двойное слепое рецензирование.

Статьи по теме и ссылки на соответствующие веб-сайты см. На сайте www.nursingtimes.net

Дыхательных маневров в эхокардиографии: обзор клинического применения | УЗИ сердечно-сосудистой системы

1.

Фейгенбаум H, Армстронг WF, Райан Т: Эхокардиография Фейгенбаума. 2005, Липпинкотт, Уильямс и Уилкинс, 6

Google Scholar

2.

Фенихель Н.М., Арора Дж., Хан Р., Антониу С., Ахуджа С., Томпсон Э.Д.: Влияние дыхательного движения на эхокардиограмму. Грудь. 1976, 69: 655-659. 10.1378 / сундук.69.5.655.

CAS Статья PubMed Google Scholar

3.

Lang RM, Bierig M, Devereux RB, Flachskampf FA, Foster E, Pellikka PA, Picard MH, Roman MJ, Seward J, Shanewise JS, Solomon SD, Spencer KT, Sutton MSJ, Stewart WJ: Рекомендации по количественной оценке камеры: отчет от Комитета по рекомендациям и стандартам Американского общества эхокардиографии и Группы по написанию количественной оценки камеры, разработанной совместно с Европейской ассоциацией эхокардиографии, отделением Европейского общества кардиологов, отделением Европейского общества кардиологов.J Am Soc Echocardiogr. 2005, 18: 1440-1463. 10.1016 / j.echo.2005.10.005.

Артикул PubMed Google Scholar

4.

JI Brenner, Waugh RA: Влияние фазового дыхания на размер и производительность левого желудочка у нормальной популяции. Эхокардиографическое исследование. Тираж. 1978, 57: 122-127.

Артикул Google Scholar

5.

Андерсен К., Вик-Мо Х: Влияние спонтанного дыхания на функцию левого желудочка оценивается с помощью эхокардиографии.Тираж. 1984, 69: 874-9.

CAS Статья PubMed Google Scholar

6.

Yuan L, Cao T, Duan Y, Yang G, Wang Z, Ruan L: Неинвазивная оценка влияния резистентного дыхания на кровоток через сердечные клапаны у людей — количественное исследование с помощью эхокардиографии. Эхокардиография. 2004, 21: 391-398. 10.1111 / j.0742-2822.2004.03086.x.

CAS Статья PubMed Google Scholar

7.

Appleton CP, Jensen JL, Hatle LK, Oh JK: Допплеровская оценка диастолической функции левого и правого желудочка: техническое руководство для получения записей оптимальной скорости потока. J Am Soc Echocardiogr. 1997, 10 (3): 271-291. 10.1016 / S0894-7317 (97) 70063-4.

CAS Статья PubMed Google Scholar

8.

Зогби В.А., Хабиб Г.Б., Хинонес М.А.: Допплеровская оценка наполнения правого желудочка у нормальной популяции в сравнении с динамикой наполнения левого желудочка.Тираж. 1990, 82: 1316-1324.

CAS Статья PubMed Google Scholar

9.

Hill JC, Palma RA: Допплеровское изображение ткани для оценки диастолической функции левого желудочка: систематический подход для сонографиста. J Am Soc Echocardiogr. 2005, 18: 80-90. 10.1016 / j.echo.2004.09.007.

Артикул PubMed Google Scholar

10.

Ли К.С., Аббас А.Е., Хандерия Б.К., Лестер С.Дж.: Эхокардиографическая оценка гемодинамических параметров правых отделов сердца.J Am Soc Echocardiogr. 2007, 20: 773-782. 10.1016 / j.echo.2007.03.002.

Артикул PubMed Google Scholar

11.

Кирхер Б.Дж., Химельман Р.Б., Шиллер Н.Б .: Неинвазивная оценка давления в правом предсердии по инспираторному коллапсу нижней полой вены. Am J Cardiol. 1990, 66: 493-6. 10.1016 / 0002-9149 (90)

-9.

CAS Статья PubMed Google Scholar

12.

Brennan JM, Blair JE, Goonewardena S, Ronan A, Shah D, Vasaiwala S, Kirkpatrick JN: Переоценка использования нижней полой вены для оценки давления в правом предсердии. J Am Soc Echocardiogr. 2007, 20: 857-861. 10.1016 / j.echo.2007.01.005.

Артикул PubMed Google Scholar

13.

Bendjelid K, Romand JA, Walder B, Suter PM, Fournier G: Корреляция между измеренным диаметром нижней полой вены и давлением в правом предсердии зависит от метода эхокардиографии, используемого у пациентов с механической вентиляцией легких. J Am Soc Echocardiogr. 2002, 15: 944-9. 10.1067 / mje.2002.120701.

Артикул PubMed Google Scholar

14.

Куничика Н., Мияхара Н., Харада М., Танимото М.: Дыхательные вариации в потоке верхней полой вены у пациентов с хронической обструктивной болезнью легких: оценка легочной гипертензии с использованием индекса допплеровского потока. J Am Soc Echocardiogr. 2002, 15: 1165-9. 10.1067 / mje.2002.122355.

Артикул PubMed Google Scholar

15.

Dabestani A, Takenaka K, Allen B, Gardin JM, Fischer S, Russell D, Henry WL: Влияние спонтанного дыхания на диастолическое наполнение левого желудочка, оцененное с помощью импульсной допплеровской эхокардиографии. Am J Cardiol. 1988, 61: 1356-8. 10.1016 / 0002-9149 (88) -3.

CAS Статья PubMed Google Scholar

16.

Алехан Ф.К., Озкутлу С., Алехан Д. Влияние дыхания на диастолическую функцию левого желудочка у здоровых детей.Eur Heart J. 1996, 17: 453-6.

CAS Статья PubMed Google Scholar

17.

Цай Л. М., Куо К. Дж., Чен Дж. Х .: Влияние спонтанного дыхания на трансмитральные доплеровские модели кровотока у здоровых субъектов и пациентов с ишемической болезнью сердца. Am Heart J. 1998, 136: 99-102. 10.1111 / j.1475-097X.2005.00631.x.

CAS Статья PubMed Google Scholar

18.

Yuan L, Cao T, Zang Y, Pei J, Duan Y, Gao F: изменение значения E / A в конце вдоха может быть более чувствительным и точным для диагностики аномальной диастолической функции левого желудочка. Эхокардиография. 2007, 24: 472-477. 10.1111 / j.1540-8175.2007.00433.x.

Артикул PubMed Google Scholar

19.

Schwammenthal E, Popescu BA, Popescu AC, Di Segni E, Kaplinsky E, Rabinowitz B, Guetta V, Rath S, Feinberg MS: Неинвазивная оценка конечного диастолического давления левого желудочка по реакции трансмитрального канала -скорость волны к стандартизированному маневру Вальсальвы. Am J Cardiol. 2000, 86: 169-174. 10.1016 / S0002-9149 (00) 00855-9.

CAS Статья PubMed Google Scholar

20.

Nagueh SF, Appleton CP, Gillebert TC, Marino PN, Oh JK, Smiseth OA, Vaggoner AD, Flachskampf FA, Pellikka PA, Evangelista A: Рекомендации по оценке диастолической функции левого желудочка с помощью эхокардиографии. Eur J Echocardiogr. 2009, 10: 165-93. 10.1093 / ejechocard / jep007.

Артикул PubMed Google Scholar

21.

Reagan BW, Helmcke F, Kerut EK: Часто используемые респираторные и фармакологические вмешательства в лаборатории эхокардиографии. Эхокардиография. 2004, 22: 455-59. 10.1111 / j.1540-8175.2005.40095.x.

Артикул Google Scholar

22.

Little WC, Freeman GL: Pericardial Disease. Тираж. 2006, 113: 1622-1632. 10.1161 / CIRCULATIONAHA.105.561514.

Артикул PubMed Google Scholar

23.

Wann S, Passen E: Эхокардиография при заболевании перикарда. J Am Soc Echocardiogr. 2008, 21: 7-13. 10.1016 / j.echo.2007.11.003.

Артикул PubMed Google Scholar

24.

Ивенс Э.Л., Мунт Б.И., Мосс Р.Р .: Заболевание перикарда: что должен знать общий кардиолог. Сердце. 2007, 93: 993-1000. 10.1136 / ч. 2005.086587.

Артикул PubMed PubMed Central Google Scholar

25.

Singh S, Wann LS, Schuchard GH: Коллапс правого желудочка и правого предсердия у пациентов с тампонадой сердца — комбинированное эхокардиографическое и гемодинамическое исследование. Тираж. 1984, 70: 966-72.

CAS Статья PubMed Google Scholar

26.

Byrd BF, Linden RW: Допплеровский режим скорости кровотока в верхней полой вене при заболевании перикарда. Am J Cardiol. 1990, 65: 1464-70. 10.1016 / 0002-9149 (90)

-Б.

Артикул PubMed Google Scholar

27.

Nishimura RA: Констриктивный перикардит в современную эпоху: диагностическая дилемма. Сердце. 2001, 86: 619-23. 10.1136 / сердце.86.6.619.

CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

28.

Майш Б., Сеферович П.М., Ристич А.Д., Эрбель Р., Риенмюллер Р., Адлер Ю., Томковски В.З., Тьене Г., Якуб М.Х .: Рекомендации по диагностике и лечению заболеваний перикарда. Eur Heart J. 2004, 25: 587-610. 10.1016 / j.ehj.2004.02.002.

Артикул PubMed Google Scholar

29.

Hatle LK, Appleton CP, Papp RL: Дифференциация констриктивного перикардита и рестриктивной кардиомиопатии с помощью допплеровской эхокардиографии. Тираж. 1989, 79: 357-70.

CAS Статья PubMed Google Scholar

30.

Tom CW, Oh JK, Spittell PC: Брюшная аорта и констриктивный перикардит: респираторные вариации брюшной аорты как эхокардиографическая находка при констриктивном перикардите.J Am Soc Echocardiogr. 2005, 18: 282-4. 10.1016 / j.echo.2004.10.021.

Артикул PubMed Google Scholar

31.

Oh JK, Таджик AJ, Appleton CP, Hatle LK, Nishimura RA, Seward JB: Уменьшение предварительной нагрузки для выявления характерных допплеровских признаков констриктивного перикардита. Новое наблюдение. Тираж. 1997, 95: 796-9.

CAS Статья PubMed Google Scholar

32.

Ha JW, Oh JK, Ommen SR, Ling LH, Таджик AJ: Диагностическая ценность кольцевой скорости митрального клапана для констриктивного перикардита при отсутствии респираторных изменений скорости митрального притока. J Am Soc Echocardiogr. 2002, 15: 1468-71. 10.1067 / mje.2002.127452.

Артикул PubMed Google Scholar

33.

Табата Т., Каббани С.С., Мюррей Р.Д., Томас Дж. Д., Абдалла И., Кляйн А.Л .: Разница в респираторных вариациях между легочной венозной и митральной скоростью допплеровского притока у пациентов с констриктивным перикардитом с фибрилляцией предсердий и без нее.J Am Coll Cardiol. 2001, 37: 1936-42. 10.1016 / S0735-1097 (01) 01252-9.

CAS Статья PubMed Google Scholar

34.

Boonyaratavej S, Oh JK, Таджик J, Appleton CP, Seward JB: Сравнение митрального притока и допплеровских скоростей верхней полой вены при хронической обструктивной болезни легких и констриктивном перикардите. J Am Coll Cardiol. 1998, 32: 2043-8. 10.1016 / S0735-1097 (98) 00472-0.

CAS Статья PubMed Google Scholar

35.

Ямада Х, Табата Т., Джаффер С.Дж., Дринко Дж.К., Джаспре С.Е., Лауэр М.С., Томас Дж. Д., Кляйн А.Л .: Клинические особенности смешанной физиологии сужения и ограничения: Эхокардиографические характеристики и клинический результат. Eur J Echocardiography. 2007, 8: 185-94. 10.1016 / j.euje.2006.03.003.

Артикул Google Scholar

36.

Керут Е.К., Ли С., Фокс Е.: Диагностика анатомически и физиологически значимого открытого овального отверстия.Эхокардиография. 2006, 23: 810-15. 10.1111 / j.1540-8175.2006.00318.x.

Артикул PubMed Google Scholar

20.2 Газообмен через респираторные поверхности — Концепции биологии — 1-е канадское издание

Структура легкого увеличивает площадь поверхности легкого для увеличения диффузии газа. Из-за огромного количества альвеол (примерно 300 миллионов в каждом легком человека) площадь поверхности легкого очень велика (75 м ² ). Такая большая площадь поверхности увеличивает количество газа, который может диффундировать в легкие и из них.

Основные принципы газообмена

Газообмен при дыхании происходит главным образом за счет диффузии. Диффузия — это процесс, в котором перенос осуществляется за счет градиента концентрации. Молекулы газа перемещаются из области высокой концентрации в область низкой концентрации. Кровь с низким содержанием кислорода и высоким содержанием углекислого газа в легких подвергается газообмену с воздухом.Воздух в легких имеет более высокую концентрацию кислорода, чем в крови, обедненной кислородом, и более низкую концентрацию углекислого газа. Этот градиент концентрации обеспечивает газообмен во время дыхания.

Парциальное давление — это мера концентрации отдельных компонентов в смеси газов. Общее давление, оказываемое смесью, представляет собой сумму парциальных давлений компонентов в смеси. Скорость диффузии газа пропорциональна его парциальному давлению в общей газовой смеси.Эта концепция подробно обсуждается ниже.

Объемы и вместимость легких

У разных животных разная емкость легких в зависимости от их деятельности. Гепарды развили гораздо большую емкость легких, чем люди; он помогает снабжать кислородом все мышцы тела и позволяет им работать очень быстро. У слонов также большая емкость легких. В данном случае это происходит не потому, что они быстро бегают, а потому, что у них большое тело и они должны поглощать кислород в соответствии с размером своего тела.

Размер легких человека определяется генетикой, полом и ростом. При максимальной емкости среднее легкое может вмещать почти шесть литров воздуха, но легкие обычно не работают на максимальной емкости. Воздух в легких измеряется в единицах объема легких и объема легких (рисунок 20.12 и таблица 20.1). Объем измеряет количество воздуха для одной функции (например, вдоха или выдоха). Емкость — это любые два или более объемов (например, сколько можно вдохнуть после окончания максимального выдоха).

Рисунок 20.12.
Показаны объемы и емкость легких человека. Общий объем легких взрослого мужчины составляет шесть литров. Дыхательный объем — это объем воздуха, вдыхаемого за один нормальный вдох. Емкость вдоха — это количество воздуха, вдыхаемого во время глубокого вдоха, а остаточный объем — это количество воздуха, оставшегося в легких после интенсивного дыхания.

Таблица 20.1. Объемы и вместимость легких (средний взрослый мужчина)

Объем / Вместимость	Определение	Объем (литры)	Уравнения
Дыхательный объем (TV)	Количество вдыхаемого воздуха при обычном дыхании	0.5	–
Резервный объем выдоха (ERV)	Количество воздуха, которое можно выдохнуть после обычного выдоха	1,2	–
Резервный объем вдоха (IRV)	Количество воздуха, которое можно вдохнуть после обычного вдоха	3,1	–
Остаточный объем (RV)	Воздух остался в легких после форсированного выдоха	1,2	–
Жизненная емкость (VC)	Максимальное количество воздуха, которое может быть перемещено в легкие или из легких за один дыхательный цикл	4.8	ERV + TV + IRV
Объем вдоха (IC)	Объем воздуха, который можно вдохнуть помимо обычного выдоха	3,6	ТВ + IRV
Функциональная остаточная емкость (FRC)	Объем воздуха, оставшийся после нормального выдоха	2,4	ERV + RV
Общая емкость легких (TLC)	Общий объем воздуха в легких после максимального вдоха	6.0	RV + ERV + TV + IRV
Объем форсированного выдоха (ОФВ1)	Сколько воздуха может быть вытеснено из легких за определенный период времени, обычно за одну секунду	~ от 4,1 до 5,5	–

Объем легких можно разделить на четыре единицы: дыхательный объем, резервный объем выдоха, резервный объем вдоха и остаточный объем. Дыхательный объем (TV) измеряет количество вдыхаемого и выдыхаемого воздуха при нормальном дыхании.В среднем этот объем составляет около полутора литров, что немного меньше вместимости бутылки для напитков на 20 унций. Резервный объем выдоха (ERV) — это дополнительное количество воздуха, которое можно выдохнуть после нормального выдоха. Это резервная сумма, которую можно выдохнуть сверх нормы. И наоборот, резервный объем вдоха (IRV) — это дополнительное количество воздуха, которое можно вдохнуть после обычного вдоха. Остаточный объем (RV) — это количество воздуха, которое остается после выдоха резервного объема выдоха.Легкие никогда не бывают полностью пустыми: в легких всегда остается немного воздуха после максимального выдоха. Если бы этого остаточного объема не существовало и легкие полностью опорожнялись бы, ткани легкого слиплись бы, и энергия, необходимая для повторного наполнения легкого, была бы слишком большой, чтобы ее можно было преодолеть. Поэтому в легких всегда остается немного воздуха. Остаточный объем также важен для предотвращения больших колебаний дыхательных газов (O ₂ и CO ₂ ). Остаточный объем — это единственный объем легких, который нельзя измерить напрямую, потому что невозможно полностью освободить легкое от воздуха.Этот объем можно только рассчитать, а не измерить.

Емкости — это измерения двух или более объемов. Жизненная емкость (VC) измеряет максимальное количество воздуха, которое можно вдохнуть или выдохнуть во время дыхательного цикла. Это сумма резервного объема выдоха, дыхательного объема и резервного объема вдоха. Емкость вдоха (IC) — это количество воздуха, которое можно вдохнуть после окончания нормального выдоха. Следовательно, это сумма дыхательного объема и резервного объема вдоха.Функциональная остаточная емкость (FRC) включает резервный объем выдоха и остаточный объем. FRC измеряет количество дополнительного воздуха, которое можно выдохнуть после нормального выдоха. Наконец, общая емкость легких (TLC) — это измерение общего количества воздуха, которое может удерживать легкое. Это сумма остаточного объема, резервного объема выдоха, дыхательного объема и резервного объема вдоха.

Объем легких измеряется методом спирометрии .Важным измерением, проводимым во время спирометрии, является объем форсированного выдоха (ОФВ) , который измеряет, сколько воздуха может быть вытеснено из легких за определенный период, обычно за одну секунду (ОФВ1). Кроме того, измеряется форсированная жизненная емкость легких (FVC), которая представляет собой общее количество воздуха, которое можно принудительно выдохнуть. Отношение этих значений (соотношение ОФВ1 / ФЖЕЛ ) используется для диагностики заболеваний легких, включая астму, эмфизему и фиброз. Если соотношение FEV1 / FVC высокое, легкие не податливы (это означает, что они жесткие и не могут правильно сгибаться), и у пациента, скорее всего, есть фиброз легких.Пациенты очень быстро выдыхают большую часть объема легких. И наоборот, когда соотношение ОФВ1 / ФЖЕЛ низкое, в легких возникает сопротивление, характерное для астмы. В этом случае пациенту трудно вывести воздух из легких, и требуется много времени, чтобы достичь максимального объема выдоха. В любом случае дыхание затруднено и возникают осложнения.

Респираторный терапевт

Респираторные терапевты или практикующие врачи-респираторы оценивают и лечат пациентов с легочными и сердечно-сосудистыми заболеваниями.Они работают в составе медицинской команды, разрабатывая планы лечения для пациентов. Респираторные терапевты могут лечить недоношенных детей с недоразвитыми легкими, пациентов с хроническими заболеваниями, такими как астма, или пожилых пациентов, страдающих такими заболеваниями легких, как эмфизема и хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ). Они могут использовать современное оборудование, такое как системы доставки сжатого газа, аппараты ИВЛ, анализаторы газов крови и реанимационные аппараты. По специальным программам респираторного терапевта обычно можно получить степень бакалавра по специальности респираторный терапевт.Ожидается, что из-за растущего старения населения возможности карьерного роста в качестве респираторного терапевта сохранятся.

Давление газа и дыхание

Дыхательный процесс можно лучше понять, изучив свойства газов. Газы движутся свободно, но частицы газа постоянно ударяются о стенки своего сосуда, создавая давление газа.

Воздух представляет собой смесь газов, в первую очередь азота (N ₂ ; 78,6 процента), кислорода (O ₂ ; 20.9 процентов), водяной пар (H ₂ O; 0,5 процента) и диоксид углерода (CO ₂ ; 0,04 процента). Каждый газовый компонент этой смеси оказывает давление. Давление отдельного газа в смеси — это парциальное давление этого газа. Примерно 21 процент атмосферного газа составляет кислород. Однако углекислый газ содержится в относительно небольших количествах, 0,04 процента. Парциальное давление кислорода намного больше, чем у углекислого газа. Парциальное давление любого газа можно рассчитать по:

(39.1)

P = (P _атм ) × (процентное содержание в смеси).

P _атм , атмосферное давление, представляет собой сумму всех парциальных давлений атмосферных газов, сложенных вместе,

(39,2)

P _атм = P _{N 2} + P _O2 + P _h3O + P _CO2 = 760 мм рт. Ст.

× (процентное содержание в смеси).

Давление атмосферы на уровне моря 760 мм рт. Следовательно, парциальное давление кислорода составляет:

(39.3)

P _{O 2} = (760 мм рт. Ст.) (0,21) = 160 мм рт. Ст.

и для двуокиси углерода:

(39,4)

PCO ₂ = (760 мм рт. Ст.) (0,0004) = 0,3 мм рт.

На больших высотах P _атм. уменьшается, но концентрация не меняется; снижение парциального давления связано с уменьшением P _атм .

Когда воздушная смесь достигает легких, они увлажнены. Давление водяного пара в легких не влияет на давление воздуха, но оно должно быть включено в уравнение парциального давления.Для этого расчета давление воды (47 мм рт. Ст.) Вычитается из атмосферного давления:

(39,5)

760 мм рт. Ст. — 47 мм рт. Ст. = 713 мм рт. Ст.

и парциальное давление кислорода:

(39,6)

(760 мм рт. Ст. — 47 мм рт. Ст.) × 0,21 = 150 мм рт.

Эти давления определяют газообмен или расход газа в системе. Кислород и углекислый газ будут течь в соответствии с их градиентом давления от высокого к низкому. Следовательно, понимание парциального давления каждого газа поможет понять, как газы движутся в дыхательной системе.

Газообмен через Альвеолы ​​

В организме кислород используется клетками тканей тела, а углекислый газ вырабатывается как отходы. Отношение производства углекислого газа к потреблению кислорода составляет дыхательный коэффициент (RQ) . RQ варьируется от 0,7 до 1,0. Если бы для питания тела использовалась только глюкоза, RQ был бы равен единице. Один моль углекислого газа будет произведен на каждый моль потребленного кислорода. Однако глюкоза — не единственное топливо для организма.Белок и жир также используются в качестве топлива для тела. Из-за этого образуется меньше углекислого газа, чем потребляется кислорода, и RQ в среднем составляет около 0,7 для жира и около 0,8 для белка.

RQ используется для расчета парциального давления кислорода в альвеолярных пространствах легких, альвеолярных P _{O 2} Выше было рассчитано парциальное давление кислорода в легких, равное 150 мм рт. . Однако легкие никогда полностью не сдуваются при выдохе; поэтому вдыхаемый воздух смешивается с остаточным воздухом и снижает парциальное давление кислорода в альвеолах.Это означает, что концентрация кислорода в легких ниже, чем в воздухе вне тела. Зная RQ, можно рассчитать парциальное давление кислорода в альвеолах:

С RQ 0,8 и PCO ₂ в альвеолах 40 мм рт.ст., альвеолярном PO ₂

равно:

Обратите внимание, что это давление меньше, чем у внешнего воздуха. Следовательно, кислород будет поступать из вдыхаемого воздуха в легкие (P _{O 2} = 150 мм рт. Ст.) В кровоток (P _{O 2} = 100 мм рт. Ст.)

(рисунок 20.13).

В легких кислород диффундирует из альвеол в капилляры, окружающие альвеолы. Кислород (около 98 процентов) обратимо связывается с респираторным пигментом гемоглобином, содержащимся в красных кровяных тельцах (эритроцитах). Эритроциты переносят кислород в ткани, где кислород отделяется от гемоглобина и диффундирует в клетки тканей. Более конкретно, альвеолярный P _{O 2} находится выше в альвеолах (P _ALVO2 = 100 мм рт. Ст.), Чем кровь P _{O 2} (40 мм рт. Ст.) В капиллярах.Поскольку этот градиент давления существует, кислород диффундирует вниз по своему градиенту давления, выходя из альвеол и попадая в кровь капилляров, где O ₂ связывается с гемоглобином. В то же время альвеолярный P _CO2 ниже P _ALVO2 = 40 мм рт. Ст., Чем в крови P _CO2 = (45 мм рт. Ст.). CO ₂ диффундирует вниз по градиенту давления, выходя из капилляров и попадая в альвеолы.

Кислород и углекислый газ движутся независимо друг от друга; они распространяются вниз по своим собственным градиентам давления.Поскольку кровь покидает легкие через легочные вены, венозный P _{O 2} = 100 мм рт. Ст., Тогда как венозный P _CO2 = 40 мм рт. Когда кровь попадает в системные капилляры, кровь теряет кислород и получает углекислый газ из-за разницы давления тканей и крови. В системных капиллярах P _{O 2} = 100 мм рт. Ст., А в клетках ткани P _{O 2} = 40 мм рт. Этот градиент давления вызывает диффузию кислорода из капилляров в клетки ткани.При этом в крови P _CO2 = 40 мм рт. Ст., А в тканях системы P _CO2 = 45 мм рт. Градиент давления вытесняет CO ₂ из клеток ткани в капилляры. Кровь, возвращающаяся в легкие через легочные артерии, имеет венозный P _{O 2} = 40 мм рт. Ст. И P _CO2 = 45 мм рт. Кровь попадает в капилляры легких, где снова начинается процесс газообмена между капиллярами и альвеолами (рис. 20.13).

Какое из следующих утверждений неверно?

1. В тканях P _{O 2} падает по мере прохождения крови из артерий в вены, в то время как P _CO2 увеличивается.
2. Кровь проходит от легких к сердцу к тканям тела, затем обратно к сердцу, а затем к легким.
3. Кровь перемещается из легких в сердце к тканям тела, затем обратно в легкие, а затем в сердце.
4. P _{O 2} в воздухе выше, чем в легких.

Короче говоря, изменение парциального давления от альвеол к капиллярам направляет кислород в ткани и углекислый газ в кровь из тканей.Затем кровь транспортируется в легкие, где разница в давлении в альвеолах приводит к перемещению углекислого газа из крови в легкие и кислорода в кровь.

Концепция в действии

Посмотрите это видео, чтобы узнать, как проводить спирометрию.

Сводка

Легкие могут удерживать большой объем воздуха, но обычно они не заполнены до максимальной емкости. Измерения объема легких включают дыхательный объем, резервный объем выдоха, резервный объем вдоха и остаточный объем.Их сумма равна общей емкости легких. Движение газа в легкие или из легких зависит от давления газа. Воздух представляет собой смесь газов; следовательно, можно рассчитать парциальное давление каждого газа, чтобы определить, как газ будет течь в легких. Разница между парциальным давлением газа в воздухе вытесняет кислород в ткани и углекислый газ из организма.

Упражнения

1. Какое из следующих утверждений неверно?
   1. В тканях P _O2 падает по мере прохождения крови из артерий в вены, в то время как PC _O2 увеличивается.
   2. Кровь проходит от легких к сердцу к тканям тела, затем обратно к сердцу, а затем к легким.
   3. Кровь перемещается из легких в сердце к тканям тела, затем обратно в легкие, а затем в сердце.
   4. P _O2 в воздухе выше, чем в легких.
2. Резервный объем вдоха измеряет ________.
   1. количество воздуха, остающегося в легких после максимального выдоха
   2. количество воздуха в легких
   3. количество воздуха, который можно выдохнуть после обычного дыхания
   4. количество воздуха, которое можно вдыхать после нормального дыхания
3. Из следующего, что не объясняет, почему парциальное давление кислорода в легких ниже, чем во внешнем воздухе?
   1. Воздух в легких увлажнен; следовательно, давление водяного пара изменяет давление.
   2. Двуокись углерода смешивается с кислородом.
   3. Кислород попадает в кровь и направляется к тканям.
   4. Легкие оказывают давление на воздух, чтобы снизить давление кислорода.
4. По какой из следующих формул рассчитывается общая емкость легких?
   1. остаточный объем + дыхательный объем + инспираторный резервный объем
   2. остаточный объем + резервный объем выдоха + резервный объем вдоха
   3. резервный объем выдоха + дыхательный объем + резервный объем вдоха
   4. остаточный объем + резервный объем выдоха + дыхательный объем + резервный объем вдоха
5. Что измеряет ОФВ1 / ФЖЕЛ? Какие факторы могут повлиять на ОФВ1 / ФЖЕЛ?
6. В чем причина остаточного объема легких?
7. Как снижение процента кислорода в воздухе может повлиять на движение кислорода в организме?
8. Если у пациента повышенное сопротивление в легких, как врач может это обнаружить? Что это значит?

Ответы

1. К
2. D
3. D
4. D
5. FEV1 / FVC измеряет объем форсированного выдоха за одну секунду по отношению к общей форсированной жизненной емкости легких (общее количество воздуха, выдыхаемого из легких при максимальном вдохе).Это соотношение меняется с изменениями функции легких, вызванными такими заболеваниями, как фиброз, астма и ХОБЛ.
6. Если выдохнуть весь воздух в легких, открыть альвеолы ​​для следующего вдоха будет очень трудно. Это потому, что ткани будут слипаться.
7. Кислород перемещается из легких в кровоток к тканям в соответствии с градиентом давления. Это измеряется как парциальное давление кислорода. Если количество кислорода во вдыхаемом воздухе упадет, парциальное давление снизится.Это уменьшит движущую силу, которая перемещает кислород в кровь и ткани. P _O2 также уменьшается на больших высотах: P _O2 на больших высотах ниже, чем на уровне моря, потому что общее атмосферное давление меньше атмосферного давления на уровне моря.
8. Врач может обнаружить рестриктивное заболевание с помощью спирометрии. Определив скорость, с которой воздух может быть удален из легких, можно поставить диагноз фиброза или другого ограничительного заболевания.

Глоссарий

альвеолярный PO ₂

парциальное давление кислорода в альвеолах (обычно около 100 мм рт. Ст.)

резервный объем выдоха (ERV)

количество дополнительного воздуха, которое можно выдохнуть после нормального выдоха

Соотношение ОФВ1 / ФЖЕЛ

отношение количества воздуха, которое может быть вытеснено из легкого за одну секунду, к общему количеству, которое вытесняется из легкого; измерение функции легких, которое можно использовать для выявления болезненных состояний

Объем форсированного выдоха (ОФВ)

(также форсированная жизненная емкость легких) мера того, сколько воздуха может быть вытеснено из легких при максимальном вдохе за определенный период времени

функциональная остаточная емкость (FRC)

резервный объем выдоха плюс остаточный объем

жизненная емкость легких (ФЖЕЛ)

количество воздуха, которое можно принудительно выдохнуть после максимально возможного глубокого вдоха

емкость вдоха (IC)

дыхательный объем плюс резервный объем вдоха

резервный объем вдоха (IRV)

количество дополнительного воздуха, которое можно вдохнуть после обычного вдоха

Объем легких

измерение двух или более объемов легких (сколько воздуха можно вдохнуть от конца выдоха до максимальной емкости)

Объем легких

измерение воздуха для одной функции легких (нормальный вдох или выдох)

кислородонесущая способность

количество кислорода, которое может переноситься кровью

парциальное давление

величина давления, оказываемого одним газом в смеси газов

остаточный объем (RV)

количество воздуха, остающегося в легких после максимального выдоха

респираторный коэффициент (RQ)

отношение производства углекислого газа к каждой израсходованной молекуле кислорода

спирометрия

Метод измерения объема легких и диагностики заболеваний легких

дыхательный объем (ТВ)

количество вдыхаемого и выдыхаемого воздуха при нормальном дыхании

венозный PCO ₂

парциальное давление углекислого газа в венах (40 мм рт.