La funzione principale (sebbene non l'unica) dei polmoni è garantire il normale scambio di gas. La respirazione esterna è un processo di scambio di gas tra aria atmosferica e sangue nei capillari polmonari, a seguito del quale si verifica l'arterializzazione della composizione del sangue: la pressione dell'ossigeno aumenta e la pressione della CO2 diminuisce. L'intensità dello scambio di gas è determinata principalmente da tre meccanismi fisiopatologici (ventilazione polmonare, flusso sanguigno polmonare, diffusione di gas attraverso la membrana alveolo-capillare), forniti dal sistema di respirazione esterna.

Ventilazione polmonare

La ventilazione polmonare è determinata dai seguenti fattori (A.P. Zilber):

1. un apparato di ventilazione meccanica, che, prima di tutto, dipende dall'attività dei muscoli respiratori, dalla loro regolazione nervosa e dalla mobilità delle pareti petto;
2. elasticità ed estensibilità del tessuto polmonare e del torace;
3. pervietà delle vie aeree;
4. distribuzione intrapolmonare dell'aria e sua corrispondenza con il flusso sanguigno in varie parti del polmone.

Le violazioni di uno o più dei suddetti fattori possono sviluppare disturbi della ventilazione clinicamente significativi, manifestati da diversi tipi di insufficienza respiratoria della ventilazione.

Dei muscoli respiratori, il ruolo più significativo appartiene al diaframma. La sua contrazione attiva porta ad una diminuzione della pressione intratoracica e intrapleurica, che diventa inferiore alla pressione atmosferica, a seguito della quale si verifica l'inspirazione.

L'inspirazione avviene per la contrazione attiva dei muscoli respiratori (diaframma), e l'espirazione avviene principalmente per trazione elastica del polmone stesso e della parete toracica, che crea un gradiente pressorio espiratorio che, in condizioni fisiologiche, è sufficiente per rimuovere l'aria attraverso le vie respiratorie.

Quando è richiesta una maggiore ventilazione, i muscoli intercostali esterni, scaleni e sternocleidomastoidei (muscoli inspiratori aggiuntivi) si contraggono, determinando anche un aumento del volume toracico e una diminuzione della pressione intratoracica, che facilita l'inalazione. Ulteriori muscoli espiratori sono i muscoli della parete addominale anteriore (obliquo esterno e interno, retto e trasversale).

Elasticità del tessuto polmonare e del torace

Elasticità polmonare. Il movimento del flusso d'aria durante l'inspirazione (all'interno dei polmoni) e l'espirazione (fuori dai polmoni) è determinato dal gradiente di pressione tra l'atmosfera e gli alveoli, la cosiddetta pressione transtoracica (P tr / t):

Ptr / t \u003d P alv - P atm dove P alv, - alveolare e P atm - pressione atmosferica.

Durante l'inspirazione, P alv e P tr / t diventano negativi, durante l'espirazione - positivi. Alla fine dell'inspirazione e alla fine dell'espirazione, quando l'aria non si muove nelle vie aeree e la glottide è aperta, R alv è uguale a R atm.

Il livello di R alv, a sua volta, dipende dal valore della pressione intrapleurica (P pl) e dalla cosiddetta pressione di ritorno elastico del polmone (P el):

La pressione di rinculo elastico è la pressione esercitata dal parenchima elastico del polmone e diretta all'interno del polmone. Maggiore è l'elasticità del tessuto polmonare, più significativa deve essere la diminuzione della pressione intrapleurica affinché il polmone si espanda durante l'inspirazione e, quindi, maggiore deve essere il lavoro attivo dei muscoli respiratori inspiratori. L'elevata elasticità contribuisce a un collasso più rapido del polmone durante l'espirazione.

Un altro indicatore importante, l'inverso dell'elasticità del tessuto polmonare - l'estensibilità apatica del polmone - è una misura della compliance del polmone quando è espanso. La compliance (e la pressione di ritorno elastico) del polmone è influenzata da molti fattori:

1. Volume polmonare: quando il volume è basso (ad esempio, all'inizio dell'inspirazione), il polmone è più flessibile. A grandi volumi (ad esempio, all'altezza della massima inspirazione), la compliance polmonare diminuisce drasticamente e diventa pari a zero.
2. Il contenuto di strutture elastiche (elastina e collagene) nel tessuto polmonare. L'enfisema polmonare, che è noto per essere caratterizzato da una diminuzione dell'elasticità del tessuto polmonare, è accompagnato da un aumento dell'estensibilità polmonare (una diminuzione della pressione del ritorno elastico).
3. L'ispessimento delle pareti alveolari dovuto al loro edema infiammatorio (polmonite) o emodinamico (ristagno di sangue nel polmone), così come la fibrosi del tessuto polmonare, riducono significativamente l'estensibilità (compliance) del polmone.
4. Forze di tensione superficiale negli alveoli. Nascono sull'interfaccia tra gas e liquido, che dall'interno riveste gli alveoli con un film sottile, e tendono a ridurre l'area di questa superficie, creando all'interno degli alveoli pressione positiva. Pertanto, le forze di tensione superficiale, insieme alle strutture elastiche dei polmoni, assicurano l'effettivo collasso degli alveoli durante l'espirazione e allo stesso tempo impediscono al polmone di espandersi (stirarsi) durante l'inspirazione.

Il tensioattivo che riveste la superficie interna degli alveoli è una sostanza che riduce la forza della tensione superficiale.

L'attività del tensioattivo è maggiore, più è denso. Pertanto, durante l'ispirazione, quando la densità e, di conseguenza, l'attività del tensioattivo diminuisce, aumentano le forze di tensione superficiale (cioè le forze che tendono a ridurre la superficie degli alveoli), il che contribuisce al successivo collasso del tessuto polmonare durante l'espirazione. Alla fine dell'espirazione, la densità e l'attività del tensioattivo aumentano e le forze di tensione superficiale diminuiscono.

Pertanto, dopo la fine dell'espirazione, quando l'attività del tensioattivo è massima e le forze di tensione superficiale che impediscono l'espansione degli alveoli sono minime, la successiva espansione degli alveoli durante l'inspirazione richiede meno energia.

Le più importanti funzioni fisiologiche di un tensioattivo sono:

• un aumento dell'estensibilità polmonare dovuto a una diminuzione delle forze di tensione superficiale;
• una diminuzione della probabilità di collasso (collasso) degli alveoli durante l'espirazione, poiché in basso volumi polmonari(alla fine dell'espirazione) la sua attività è massima e le forze di tensione superficiale sono minime;
• impedendo la ridistribuzione dell'aria dagli alveoli più piccoli a quelli più grandi (secondo la legge di Laplace).

Nelle malattie accompagnate da una carenza di tensioattivo, la rigidità dei polmoni aumenta, gli alveoli collassano (si sviluppa l'atelettasia) e si verifica insufficienza respiratoria.

Rinculo plastico della parete toracica

Le proprietà elastiche della parete toracica, che hanno anche una grande influenza sulla natura della ventilazione polmonare, sono determinate dallo stato dello scheletro osseo, dei muscoli intercostali, dei tessuti molli e della pleura parietale.

Con volumi minimi del torace e dei polmoni (durante la massima espirazione) e all'inizio dell'inspirazione, il ritorno elastico della parete toracica è diretto verso l'esterno, il che crea una pressione negativa e contribuisce all'espansione del polmone. Con l'aumentare del volume polmonare durante l'inspirazione, il ritorno elastico della parete toracica diminuirà. Quando il volume polmonare raggiunge circa il 60% del valore VC, il ritorno elastico della parete toracica diminuisce fino a zero, cioè alla pressione atmosferica. Con un ulteriore aumento del volume polmonare, il ritorno elastico della parete toracica è diretto verso l'interno, il che crea una pressione positiva e contribuisce al collasso dei polmoni durante la successiva espirazione.

Alcune malattie sono accompagnate da un aumento della rigidità della parete toracica, che influisce sulla capacità del torace di allungarsi (durante l'inspirazione) e abbassarsi (durante l'espirazione). Queste malattie includono obesità, cifoscoliosi, enfisema polmonare, ormeggi massicci, fibrotorace, ecc.

Pervietà delle vie aeree e clearance mucociliare

La pervietà delle vie aeree dipende in gran parte dal normale drenaggio della secrezione tracheobronchiale, che è assicurato principalmente dal funzionamento del meccanismo di clearance mucociliare (clearance) e da un normale riflesso della tosse.

La funzione protettiva dell'apparato mucociliare è determinata dalla funzione adeguata e coordinata dell'epitelio ciliato e secretorio, a seguito della quale un sottile film di secrezione si sposta lungo la superficie della mucosa bronchiale e vengono rimosse particelle estranee. Il movimento della secrezione bronchiale avviene per le rapide spinte delle ciglia in direzione craniale con un più lento ritorno in direzione opposta. La frequenza di oscillazione delle ciglia è di 1000-1200 al minuto, che assicura il movimento del muco bronchiale ad una velocità di 0,3-1,0 cm/min nei bronchi e di 2-3 cm/min nella trachea.

Va anche ricordato che il muco bronchiale è costituito da 2 strati: lo strato liquido inferiore (sol) e il gel viscoelastico superiore, che viene toccato dalle cime delle ciglia. La funzione dell'epitelio ciliato dipende in gran parte dal rapporto tra lo spessore dello yule e il gel: un aumento dello spessore del gel o una diminuzione dello spessore del sol porta ad una diminuzione dell'efficienza della clearance mucociliare.

A livello dei bronchioli respiratori e degli alveoli dell'apparato mucociliare ist. Qui, la pulizia viene effettuata con l'aiuto del riflesso della tosse e dell'attività fagocitica delle cellule.

Con lesioni infiammatorie dei bronchi, soprattutto croniche, l'epitelio viene ricostruito morfologicamente e funzionalmente, il che può portare a insufficienza mucociliare (diminuzione delle funzioni protettive dell'apparato mucociliare) e accumulo di espettorato nel lume dei bronchi.

In condizioni patologiche, la pervietà delle vie aeree dipende, oltre che dal funzionamento del meccanismo di clearance mucociliare, anche dalla presenza di broncospasmo, edema infiammatorio della mucosa e dal fenomeno della chiusura espiratoria precoce (collasso) dei piccoli bronchi.

Regolazione del lume bronchiale

Il tono della muscolatura liscia dei bronchi è determinato da diversi meccanismi associati alla stimolazione di numerosi specifici recettori bronchiali:

1. Le influenze colinergiche (parasimpatiche) si verificano a seguito dell'interazione del neurotrasmettitore acetilcolina con specifici recettori muscarinici M-colinergici. Come risultato di questa interazione, si sviluppa il broncospasmo.
2. Innervazione simpatica La muscolatura liscia dei bronchi nell'uomo è espressa in piccola parte, a differenza, ad esempio, della muscolatura liscia dei vasi e del muscolo cardiaco. Le influenze simpatiche sui bronchi si svolgono principalmente a causa dell'azione dell'adrenalina circolante sui recettori beta2-adrenergici, che porta al rilassamento della muscolatura liscia.
3. Anche il tono della muscolatura liscia è influenzato dal cosiddetto. Sistema nervoso "non adrenergico, non colinergico" (NANS), le cui fibre attraversano il nervo vago e rilasciano diversi neurotrasmettitori specifici che interagiscono con i corrispondenti recettori sulla muscolatura liscia bronchiale. I più importanti sono:
   • polipeptide intestinale vasoattivo (VIP);
   • sostanza r.

La stimolazione dei recettori VIP porta a un rilassamento pronunciato e i recettori beta alla contrazione della muscolatura liscia bronchiale. Si ritiene che i neuroni del sistema NASH abbiano la maggiore influenza sulla regolazione del lume delle vie aeree (KK Murray).

Inoltre, i bronchi contengono un gran numero di recettori che interagiscono con vari biologicamente sostanze attive, compresi i mediatori dell'infiammazione - istamina, bradichinina, leucotrieni, prostaglandine, fattore di attivazione piastrinica (PAF), serotonina, adenosina, ecc.

Il tono della muscolatura liscia dei bronchi è regolato da diversi meccanismi neuroumorali:

1. La dilatazione bronchiale si sviluppa con la stimolazione:
   • recettori beta2-adrenergici con adrenalina;
   • Recettori VIP (sistema NASH) polipeptide intestinale vasoattivo.
2. Il restringimento del lume dei bronchi si verifica durante la stimolazione:
   • Recettori M-colinergici con acetilcolina;
   • recettori per la sostanza P (sistemi NASH);
   • Recettori alfa-adrenergici (ad esempio, con blocco o diminuzione della sensibilità dei recettori beta2-adrenergici).

Distribuzione intrapolmonare dell'aria e sua corrispondenza con il flusso sanguigno

La ventilazione irregolare dei polmoni, che esiste normalmente, è determinata principalmente dall'eterogeneità delle proprietà meccaniche del tessuto polmonare. Il basale più attivamente ventilato, in misura minore - le sezioni superiori dei polmoni. I cambiamenti nelle proprietà elastiche degli alveoli (in particolare, nell'enfisema polmonare) o una violazione della pervietà bronchiale esacerbano significativamente la ventilazione irregolare, aumentano lo spazio morto fisiologico e riducono l'efficienza della ventilazione.

Diffusione dei gas

Il processo di diffusione dei gas attraverso la membrana alveolare-capillare dipende

1. dal gradiente di pressione parziale dei gas su entrambi i lati della membrana (nell'aria alveolare e nei capillari polmonari);
2. sullo spessore della membrana alveolo-capillare;
3. dalla superficie totale della zona di diffusione nel polmone.

In una persona sana, la pressione parziale dell'ossigeno (PO2) nell'aria alveolare è normalmente di 100 mm Hg. Art., e nel sangue venoso - 40 mm Hg. Arte. La pressione parziale di CO2 (PCO2) nel sangue venoso è di 46 mm Hg. Art., nell'aria alveolare - 40 mm Hg. Arte. Pertanto, il gradiente di pressione dell'ossigeno è di 60 mm Hg. Art., e per anidride carbonica - solo 6 mm Hg. Arte. Tuttavia, la velocità di diffusione della CO2 attraverso la membrana alveolo-capillare è circa 20 volte maggiore di quella dell'O2. Pertanto, lo scambio di CO2 nei polmoni avviene in modo abbastanza completo, nonostante il gradiente di pressione relativamente basso tra alveoli e capillari.

La membrana alveolo-capillare è costituita da uno strato di tensioattivo che riveste la superficie interna dell'alveolo, della membrana alveolare, dello spazio interstiziale, della membrana del capillare polmonare, del plasma sanguigno e della membrana degli eritrociti. Il danneggiamento di ciascuno di questi componenti della membrana alveolo-capillare può portare a una significativa difficoltà nella diffusione dei gas. Di conseguenza, nelle malattie, i valori di cui sopra delle pressioni parziali di O2 e CO2 nell'aria alveolare e nei capillari possono cambiare in modo significativo.

Flusso sanguigno polmonare

Esistono due sistemi circolatori nei polmoni: il flusso sanguigno bronchiale, che appartiene alla circolazione sistemica, e il flusso sanguigno polmonare stesso, o la cosiddetta circolazione polmonare. Tra di loro, sia in condizioni fisiologiche che patologiche, ci sono anastomosi.

Il flusso sanguigno polmonare è localizzato funzionalmente tra le metà destra e sinistra del cuore. La forza motrice del flusso sanguigno polmonare è il gradiente di pressione tra il ventricolo destro e l'atrio sinistro (normalmente circa 8 mm Hg). Il sangue venoso povero di ossigeno e saturo di anidride carbonica entra nei capillari polmonari attraverso le arterie. Come risultato della diffusione dei gas nell'area degli alveoli, il sangue è saturo di ossigeno e purificato dall'anidride carbonica, a seguito della quale dai polmoni a atrio sinistro il sangue arterioso scorre nelle vene. In pratica, questi valori possono variare ampiamente. Ciò è particolarmente vero per il livello di PaO2 nel sangue arterioso, che di solito è di circa 95 mm Hg. Arte.

Il livello di scambio di gas nei polmoni durante il normale funzionamento dei muscoli respiratori, la buona pervietà delle vie aeree e l'elasticità poco modificata del tessuto polmonare è determinato dalla velocità di perfusione sanguigna attraverso i polmoni e dallo stato della membrana alveolo-capillare, attraverso la quale i gas diffondono sotto l'azione di un gradiente di pressione parziale di ossigeno e anidride carbonica.

Relazione ventilazione-perfusione

Il livello di scambio gassoso nei polmoni, oltre che dall'intensità della ventilazione polmonare e della diffusione dei gas, è determinato anche dal valore del rapporto ventilazione-perfusione (V/Q). Normalmente, a una concentrazione di ossigeno nell'aria inalata del 21% e alla normale pressione atmosferica, il rapporto V / Q è 0,8.

Ceteris paribus, la diminuzione dell'ossigenazione del sangue arterioso può essere dovuta a due ragioni:

• diminuzione della ventilazione polmonare mantenendo lo stesso livello di flusso sanguigno, quando V / Q
• una diminuzione del flusso sanguigno con ventilazione preservata degli alveoli (V/Q> 1,0).

La diagnosi precoce dei disturbi respiratori nelle malattie polmonari è estremamente questione di attualità. Definizione e valutazione della gravità delle violazioni funzioni della respirazione esterna(FVD) consente di elevare il processo diagnostico a un livello superiore.

Principale Metodi per lo studio della funzione respiratoria:

• spirometria;
• pneumotacometria;
• pletismografia corporea;
• studio della diffusione polmonare;
• misurazione della compliance polmonare;
• ergospirometria;
• calorimetria indiretta.

Vengono considerati i primi due metodi selezione e obbligatorio per l'uso in tutti istituzioni mediche. I prossimi tre ( pletismografia corporea, uno studio della capacità di diffusione e dell'estensibilità dei polmoni) consentono di valutare caratteristiche della funzione respiratoria quali la pervietà bronchiale, il riempimento d'aria, le proprietà elastiche, la capacità di diffusione e la funzione dei muscoli respiratori. Sono metodi più avanzati, costosi e disponibili solo in centri specializzati. Quanto a ergospirometria e calorimetria indiretta allora è carino metodi complessi utilizzati principalmente per scopi scientifici.

Attualmente, nella Repubblica di Bielorussia esiste l'opportunità di condurre uno studio approfondito della funzione della respirazione esterna secondo il metodo della pletismografia corporea sull'apparecchiatura MasterScreen (VIASYS Healthcare Gmbh, Germania) con la determinazione dei parametri della meccanica respiratoria in condizioni normali e patologiche.

Meccanica del respiro- una sezione di fisiologia della respirazione, che studia le forze meccaniche sotto l'influenza delle quali si compiono le escursioni respiratorie; resistenza a queste forze dall'apparato di ventilazione; variazioni del volume polmonare e del flusso d'aria all'interno vie respiratorie.

Nell'atto della respirazione, i muscoli respiratori svolgono un certo lavoro volto a superare la resistenza respiratoria generale. La resistenza delle vie aeree può essere valutata da pletismografia corporea, e la resistenza respiratoria può essere determinata utilizzando la tecnica oscillazioni forzate.

Resistenza respiratoria totale consiste di tre componenti: elastico, frizionale e inerziale. Componente elastico si verifica in connessione con deformazioni elastiche del torace e dei polmoni, nonché compressione (decompressione) di gas e liquidi nei polmoni, nelle cavità pleuriche e addominali durante la respirazione. Componente di attrito mostra l'azione delle forze di attrito durante il movimento di gas e corpi densi. Componente inerziale- superamento dell'inerzia formazioni anatomiche, liquidi e aria; l'indicatore raggiunge valori significativi solo con tachipnea.

Pertanto, per descrivere completamente la meccanica della respirazione, è necessario considerare la relazione di tre parametri: pressione (P), volume (V) e flusso (F) durante tutto il ciclo respiratorio. Poiché la relazione dei tre parametri è difficile sia per la registrazione che per i calcoli, in pratica viene utilizzato il rapporto tra indicatori accoppiati sotto forma di indici o una descrizione di ciascuno di essi nel tempo.

Durante la respirazione normale (calma), l'attività dei muscoli inspiratori è necessaria per superare la resistenza del sistema respiratorio. In questo caso è sufficiente lavoro del diaframma(negli uomini) e muscoli intercostali(tipo di respirazione femminile). Durante lo sforzo fisico o condizioni patologiche, i muscoli inspiratori aggiuntivi sono collegati al lavoro - intercostale, scalariforme e sternocleidomastoideo. L'espirazione a riposo avviene passivamente a causa del ritorno elastico dei polmoni e del torace. Il lavoro dei muscoli respiratori crea un gradiente di pressione necessario per la formazione del flusso d'aria.

Misurazioni dirette della pressione in cavità pleurica ha mostrato che alla fine della pressione intrapleurica (intratoracica) di scadenza di 3-5 cm di acqua. Art., e alla fine dell'ispirazione - 6-8 cm di acqua. Arte. al di sotto dell'atmosfera. Di solito, la pressione non viene misurata nella cavità pleurica, ma nel terzo inferiore dell'esofago, che, come hanno dimostrato gli studi, ha un valore vicino e riflette molto bene la dinamica dei cambiamenti nella pressione intratoracica. La pressione alveolare è uguale alla somma della pressione del ritorno elastico polmonare e della pressione pleurica e può essere misurata con il metodo dell'occlusione del flusso d'aria quando diventa uguale alla pressione nella cavità orale. In generale equazione per determinare la pressione nei polmoni sembra:

Ptot = (E × ΔV) + (R × V") + (I × V""),

• Ptot - pressione motrice;
• E - elasticità;
• ΔV - variazione del volume polmonare;
• R - resistenza;
• V" - portata d'aria volumetrica;
• io - inerzia;
• V"" - accelerazione del flusso d'aria.

La prima espressione tra parentesi (E × ΔV) è la pressione richiesta per vincere il ritorno elastico del sistema respiratorio. È uguale alla pressione transpolmonare, che può essere misurata con un catetere nella cavità toracica ed è approssimativamente uguale alla differenza di pressione nella cavità orale e nell'esofago. Se registriamo contemporaneamente il volume dei polmoni durante l'inspirazione e l'espirazione e la pressione intraesofagea, utilizzando una valvola per bloccare il flusso, otterremo una curva "pressione-volume" statica (cioè in assenza di flusso), che ha la forma di isteresi (Fig. 1) - una curva caratteristica di tutte le strutture elastiche.

Curve pressione - volume su inspirazione ed espirazione non sono la stessa cosa. Alla stessa pressione, il volume dei polmoni che collassano è maggiore che durante il loro gonfiaggio ( isteresi).

Una caratteristica dell'isteresi è che per creare un certo volume durante l'inspirazione (stretching), è necessario un gradiente di pressione maggiore rispetto all'espirazione. Sulla fig. 1 mostra che l'isteresi non si trova nel punto zero del volume, poiché i polmoni contengono inizialmente un volume di gas pari a capacità residua funzionale(NEMICO). La relazione tra pressione e variazione del volume polmonare non rimane costante nell'intero intervallo dei volumi polmonari. Con un leggero riempimento dei polmoni, questo rapporto è uguale a E × ΔV. Costante E caratterizza l'elasticità - una misura dell'elasticità del tessuto polmonare. Maggiore è l'elasticità, maggiore è la pressione da applicare per ottenere una determinata variazione del volume polmonare. Il polmone è più estensibile a volumi bassi e medi. Al raggiungimento del volume massimo del polmone, un ulteriore aumento della pressione non può aumentarlo: la curva passa nella sua parte piatta. La variazione di volume per unità di pressione è rappresentata dalla pendenza dell'isteresi e viene chiamata estensibilità statica (C stat) o conformità. L'estensibilità è inversamente proporzionale all'elasticità (reciproca) (C stat = 1/E). A livello di capacità funzionale residua di 0,5 l, la distensibilità statica del polmone è normalmente di circa 200 ml/cm d'acqua. Arte. negli uomini e 170 ml/cm di acqua. Arte. tra le donne. Dipende da molti fattori, inclusa la dimensione dei polmoni. Per escludere quest'ultimo fattore, viene calcolata la compliance specifica, il rapporto tra la compliance e il volume dei polmoni a cui viene misurata, la capacità polmonare totale (TLC) e anche la capacità funzionale residua. Come per altri parametri, sono stati sviluppati valori adeguati per l'elasticità e l'estensibilità, a seconda del sesso, dell'età e dei dati antropometrici del paziente.

Proprietà elastiche dei polmoni dipendono dal contenuto di strutture elastiche nei tessuti. La disposizione geometrica dei fili di elastina e collagene negli alveoli, attorno ai bronchi e ai vasi sanguigni, insieme alla tensione superficiale del tensioattivo, conferisce proprietà elastiche ai polmoni. I processi patologici nei polmoni modificano queste proprietà. La compliance statica nei pazienti con malattie ostruttive è vicina alla norma se il parenchima polmonare è poco interessato in queste malattie. Nei pazienti con enfisema, la violazione del ritorno elastico dei polmoni è accompagnata da un aumento della loro estensibilità (compliance). L'ostruzione bronchiale, a sua volta, può determinare un cambiamento del riempimento d'aria (o della struttura dei volumi statici) verso l'iperariosità dei polmoni. La principale manifestazione dell'iperaria polmonare o di un aumento del loro riempimento d'aria è aumento della capacità polmonare totale ottenuti per studio pletismografico corporeo o per diluizione dei gas. Un meccanismo per aumentare la capacità polmonare totale nella broncopneumopatia cronica ostruttiva (BPCO) è una diminuzione della pressione del ritorno elastico rispetto al corrispondente volume polmonare. Al centro dello sviluppo sindrome da iperaria c'è un altro meccanismo importante. Un aumento del volume polmonare contribuisce allo stiramento delle vie aeree e, di conseguenza, ad un aumento della loro pervietà. Pertanto, un aumento della capacità residua funzionale dei polmoni è una sorta di meccanismo compensatorio volto ad allungare e aumentare il lume interno dei bronchi. Tuttavia, tale compensazione va a scapito dell'efficienza dei muscoli respiratori a causa dello sfavorevole rapporto “forza-lunghezza”. L'iperariosità di gravità moderata porta a una diminuzione del lavoro respiratorio totale, poiché con un leggero aumento del lavoro inspiratorio, vi è una significativa diminuzione della componente viscosa espiratoria. C'è anche un cambiamento nella forma e nell'angolo del ciclo pressione-volume. La curva di allungamento statico si sposta verso l'alto e verso sinistra. Con l'enfisema, che è caratterizzato dalla perdita di componenti del tessuto connettivo, l'elasticità dei polmoni diminuisce (rispettivamente, l'estensibilità statica aumenta). La BPCO grave è caratterizzata da un aumento della capacità funzionale residua, del volume residuo (VR) e del rapporto tra VR e capacità polmonare totale. In particolare, la capacità polmonare totale è aumentata nei pazienti con grave enfisema. Un aumento della compliance polmonare statica, una diminuzione della pressione del ritorno elastico polmonare per un dato volume polmonare e un cambiamento nella forma della curva pressione statica - volume polmonare sono caratteristici dell'enfisema polmonare. In molti pazienti con BPCO, le pressioni massime inspiratorie ed espiratorie (PI max e PE max) sono ridotte. Mentre la PEmax è ridotta a causa dell'iperinflazione e dell'accorciamento dei muscoli respiratori inspiratori, la PEmax è meno influenzata dai cambiamenti nella meccanica respiratoria. Una diminuzione della PE max può essere associata a debolezza muscolare, che di solito si verifica con la BPCO progressiva. La misurazione delle pressioni respiratorie massime è indicata quando si sospetta malnutrizione o miopatia da steroidi e quando il grado di dispnea o ipercapnia non corrisponde al volume espiratorio forzato disponibile nel primo secondo.

Per malattie polmonari restrittive Al contrario, la struttura dei volumi polmonari cambia nella direzione di una diminuzione della capacità polmonare totale. Ciò è dovuto principalmente a una diminuzione della capacità vitale dei polmoni. Questi cambiamenti sono accompagnati da una diminuzione dell'estensibilità del tessuto polmonare. La fibrosi polmonare, l'insufficienza cardiaca congestizia, i cambiamenti infiammatori riducono la compliance. Con una carenza di tensioattivo normale (sindrome da distress respiratorio), i polmoni diventano testardi, rigidi.

Con enfisema gli indicatori della capacità di diffusione dei polmoni DLCO e il suo rapporto con il volume alveolare DLCO/Va sono ridotti, principalmente a causa della distruzione della membrana alveolo-capillare, che riduce l'area effettiva di scambio gassoso. Tuttavia, una diminuzione della capacità di diffusione dei polmoni per unità di volume (DLCO/Va) (cioè l'area della membrana alveolocapillare) può essere compensata da un aumento della capacità polmonare totale. Per la diagnosi di enfisema, lo studio DLCO si è rivelato più informativo rispetto alla determinazione della compliance polmonare e in termini di capacità di registrare i cambiamenti patologici iniziali nel parenchima polmonare questo metodo paragonabile per sensibilità alla tomografia computerizzata.

Per forti fumatori, che costituiscono il grosso pazienti con BPCO, e nei pazienti professionalmente esposti al monossido di carbonio sul posto di lavoro, è presente una tensione residua di CO nel sangue venoso misto, che può portare a valori falsamente bassi di DLCO e dei suoi componenti.

Il raddrizzamento dei polmoni con iperaria porta allo stiramento della membrana alveolo-capillare, all'appiattimento dei capillari degli alveoli e all'aumento del diametro dei "vasi angolari" tra gli alveoli. Di conseguenza, la capacità di diffusione polmonare totale e la capacità di diffusione della stessa membrana alveolocapillare aumentano con il volume polmonare, ma il rapporto DLCO/Va e il volume ematico capillare (Qc) diminuiscono. Un effetto simile del volume polmonare su DLCO e DLCO/VA può portare a un'errata interpretazione dei risultati dello studio nell'enfisema.

Le malattie polmonari restrittive sono caratterizzate da una significativa diminuzione della capacità di diffusione dei polmoni (DLCO). Il rapporto DLCO/Va può essere ridotto in misura minore a causa della simultanea diminuzione significativa del volume polmonare.

di maggiore importanza clinica misurazione dinamica dell'allungamento(C din) quando si considera la variazione del volume polmonare rispetto alla variazione della pressione in presenza di flusso d'aria. È uguale alla pendenza della linea che collega i punti di inspirazione ed espirazione sulla curva dinamica pressione-volume (Fig. 2).

Se la resistenza delle vie aeree è normale, C dyn è vicino in grandezza a C stat e dipende debolmente dalla frequenza respiratoria. Una diminuzione di C dyn rispetto a C stat può indicare disomogeneità del tessuto polmonare. Con un aumento della resistenza, anche lieve e limitato ai piccoli bronchi, Cdyn diminuirà prima che questa violazione venga rilevata dai metodi funzionali convenzionali. La diminuzione di C din sarà particolarmente pronunciata a una frequenza respiratoria elevata, poiché con una respirazione frequente, il tempo necessario per riempire il polmone o la sua parte con ostruzione diventa insufficiente. Le variazioni di Cdyn che dipendono dalla frequenza respiratoria sono chiamate compliance dipendente dalla frequenza. Normalmente, C dyn / C stat è maggiore di 0,8 a qualsiasi frequenza respiratoria.

Con l'ostruzione, inclusa l'ostruzione distale, questo rapporto diminuisce con un aumento della frequenza respiratoria. Il valore di C stat , a differenza di C dyn , non dipende dalla frequenza della respirazione, ma dalla sua profondità, più precisamente, dal livello di capacità vitale dei polmoni (VC), a cui è stato registrato. Le misurazioni di Cstat a livello di respiro calmo danno un valore minimo, con un respiro profondo, il valore di Cstat è massimo. Durante la misurazione, il programma per computer calcola C stat a vari livelli di VC e traccia la dipendenza del volume polmonare dalla pressione intratoracica (intraesofagea). Con l'enfisema polmonare, tale curva avrà una pendenza più ripida (C stat aumenta), con la fibrosi polmonare sarà più delicata (C stat diminuisce).

Oltre agli indicatori considerati C stat , C dyn, lo studio consente di ottenere una serie di altri valori misurati e derivati ​​​​(Fig. 3). Indicatori importanti che otteniamo quando si misura la compliance polmonare sono Pel - pressione transpolmonare (esofagea), che riflette la pressione di ritorno elastico dei polmoni; P 0dyn - pressione a livello di capacità residua funzionale; Pel RV - pressione a livello di volume residuo; PTL/IC - rapporto tra pressione transpolmonare (esofagea) e capacità inspiratoria; P0stat, Pel 100, Pel 80, Pel 50 - pressione transpolmonare (esofagea) alla profondità dell'inspirazione, rispettivamente, a livello di capacità funzionale residua, VC, 80% VC, 50% VC. Per ottenere valori derivati ​​- il rapporto tra compliance e capacità funzionale residua, volume intratoracico o capacità polmonare totale, la cui importanza è determinata dal fatto che la compliance polmonare dipende dalle loro dimensioni, questi indicatori devono essere prima misurati (ad esempio, quando si esegue la pletismografia corporea). Il rapporto tra C (distensibilità) e capacità polmonare totale è chiamato indice di retrazione. Va notato che sebbene siano state proposte formule per il calcolo dei valori dovuti per tutti i valori di cui sopra, le differenze individuali sono molto significative. Utilizzando il ciclo "pressione-volume" è possibile calcolare il lavoro per vincere le forze elastiche e viscose (resistenza elastica e anelastica). L'area di un triangolo rettangolo condizionale, la cui ipotenusa è una linea retta che collega i punti del cambiamento delle fasi respiratorie, ei lati sono proiezioni sugli assi delle coordinate (Fig. 3), è uguale al lavoro dei muscoli respiratori per vincere la resistenza elastica dei polmoni.

L'area della figura sotto l'ipotenusa corrisponde al lavoro di ispirazione per superare la resistenza aerodinamica (bronchiale). Il lavoro respiratorio dipende fortemente dal volume minuto del respiro, dalla sua frequenza e profondità e può variare da 0,25 kgm/min a 15 kgm/min. Normalmente, circa il 70% del lavoro totale viene speso per superare la resistenza elastica e il 30% anelastica (aerodinamica). Il loro rapporto consente di chiarire la predominanza di disturbi ostruttivi o restrittivi. La respirazione superficiale (ma frequente) contribuisce a una diminuzione del dispendio energetico, che osserviamo in clinica in pazienti con gravi alterazioni fibrotiche, o respirazione lenta in pazienti con grave ostruzione. La misurazione della conformità consente non solo di determinare il grado di danno polmonare, ma anche di osservare la dinamica del processo patologico, per controllare il trattamento. Prima di tutto, è importante nelle lesioni polmonari croniche diffuse causate da polmonite interstiziale idiopatica, reumatiche, professionali e altre malattie polmonari. Il valore speciale del metodo è che i cambiamenti nell'estensibilità possono essere rilevati nelle prime fasi dei disturbi sia ostruttivi che restrittivi che non sono registrati da altri metodi di ricerca, il che è importante per la diagnosi precoce delle malattie polmonari.

Lapteva I.M., Tomashevsky A.V.
Centro scientifico e pratico repubblicano di pneumologia e tisiologia.
Rivista "Medical Panorama" n. 9, ottobre 2009.

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Lo spazio intratoracico, in cui si trovano i polmoni, è ermeticamente chiuso e non comunica con l'ambiente esterno. I polmoni sono circondati da fogli della pleura: il foglio parietale è saldamente saldato alle pareti del torace, del diaframma e del viscerale - alla superficie esterna del tessuto polmonare. Le foglie della pleura sono inumidite con una piccola quantità di fluido sieroso, che svolge il ruolo di una sorta di lubrificante che facilita l'attrito: lo scorrimento dei fogli durante i movimenti respiratori.

La pressione intrapleurica, o la pressione nella cavità pleurica ermeticamente sigillata tra la pleura viscerale e quella parietale, è normalmente negativa rispetto alla pressione atmosferica. Quando le vie aeree superiori sono aperte, la pressione in tutte le parti dei polmoni è uguale alla pressione atmosferica. L'aria atmosferica viene trasportata ai polmoni quando c'è una differenza di pressione tra di loro ambiente esterno e gli alveoli dei polmoni. Ad ogni respiro, il volume dei polmoni aumenta, la pressione dell'aria racchiusa in essi, o pressione intrapolmonare, diventa inferiore alla pressione atmosferica e l'aria viene aspirata nei polmoni. Durante l'espirazione, il volume dei polmoni diminuisce, la pressione intrapolmonare aumenta e l'aria viene espulsa dai polmoni nell'atmosfera. La pressione intrapleurica è dovuta al ritorno elastico dei polmoni o al desiderio dei polmoni di ridurre il loro volume. Durante la normale respirazione calma, la pressione intrapleurica è inferiore alla pressione atmosferica: in inspirazione - di 6-8 cm di acqua. Art., e alla scadenza - di 4 - 5 cm di acqua. Arte. Misurazioni dirette hanno dimostrato che la pressione intrapleurica nelle parti apicali dei polmoni è inferiore rispetto alle parti basali dei polmoni adiacenti al diaframma. In posizione eretta, questo gradiente è quasi lineare e non cambia durante la respirazione.

Un fattore importante che influenza le proprietà elastiche e l'estensibilità dei polmoni è la tensione superficiale del fluido negli alveoli. Il collasso degli alveoli è prevenuto da un fattore antiatelettasico, o tensioattivo, che riveste la superficie interna degli alveoli, prevenendone il collasso, così come il rilascio di fluido alla superficie degli alveoli dal plasma dei capillari del polmone. La sintesi e la sostituzione di un tensioattivo è abbastanza veloce, quindi, alterazione del flusso sanguigno nei polmoni, infiammazione ed edema, fumo, carenza acuta di ossigeno (ipossia) o eccesso di ossigeno (iperossia), nonché varie sostanze tossiche, inclusi alcuni farmaci farmacologici (anestetici liposolubili), possono ridurne le riserve e aumentare la tensione superficiale del fluido negli alveoli. Tutto ciò porta alla loro atelettasia o collasso. Nella prevenzione e nel trattamento dell'atelettasia rivestono particolare importanza le inalazioni per aerosol di farmaci contenenti una componente fosfolipidica, come la lecitina, che aiuta a ripristinare il tensioattivo.

Il pneumotorace è l'ingresso di aria nello spazio interpleurico, che si verifica quando si penetrano nelle ferite del torace, violando la tenuta della cavità pleurica. Allo stesso tempo, i polmoni collassano, poiché la pressione intrapleurica diventa uguale alla pressione atmosferica. Nell'uomo, le cavità pleuriche sinistra e destra non comunicano e, a causa di ciò, uno pneumotorace unilaterale, ad esempio a sinistra, non porta alla cessazione della respirazione polmonare del polmone destro. Il pneumotorace aperto bilaterale è incompatibile con la vita.

TEMATICA DELLA LEZIONE: “Fisiologia dell'apparato respiratorio. Respiro esterno.

La respirazione è un insieme di processi sequenziali che assicurano il consumo di O 2 da parte del corpo e il rilascio di CO 2.

L'ossigeno entra nei polmoni come parte dell'aria atmosferica, viene trasportato dal sangue e dai fluidi tissutali alle cellule e viene utilizzato per l'ossidazione biologica. Durante il processo di ossidazione si forma anidride carbonica, che entra nei mezzi liquidi del corpo, viene trasportata da essi ai polmoni ed espulsa nell'ambiente.

La respirazione include una certa sequenza di processi: 1) respirazione esterna, che fornisce ventilazione ai polmoni; 2) scambio di gas tra aria alveolare e sangue; 3) trasporto di gas tramite sangue; 4) scambio di gas tra sangue nei capillari e fluido tissutale; 5) scambio gassoso tra fluido tissutale e cellule; 6) ossidazione biologica nelle cellule (respirazione interna).L'oggetto della considerazione della fisiologia sono i primi 5 processi; la respirazione interna è studiata nel corso della biochimica.

RESPIRAZIONE ESTERNA

Biomeccanica dei movimenti respiratori

La respirazione esterna viene eseguita a causa di cambiamenti nel volume della cavità toracica, che influenzano il volume dei polmoni. Il volume della cavità toracica aumenta durante l'inspirazione (inspirazione) e diminuisce durante l'espirazione (espirazione). I polmoni seguono passivamente le variazioni di volume della cavità toracica, espandendosi durante l'inspirazione e contraendosi durante l'espirazione. Questi movimenti respiratori forniscono ventilazione ai polmoni a causa del fatto che quando inspiri, l'aria attraverso le vie aeree entra negli alveoli e quando espiri li lascia. La variazione del volume della cavità toracica viene effettuata a seguito delle contrazioni dei muscoli respiratori.

. muscoli respiratori

I muscoli respiratori forniscono un aumento o una diminuzione ritmica del volume della cavità toracica. Funzionalmente, i muscoli respiratori sono divisi in inspiratori (principali e ausiliari) ed espiratori. Il principale gruppo muscolare inspiratorio è il diaframma, i muscoli intercostali esterni e intercartilaginei interni; muscoli ausiliari - muscoli scaleno, sternocleidomastoideo, trapezio, pettorale maggiore e minore. Il gruppo muscolare espiratorio è costituito da muscoli addominali (obliquo interno ed esterno, retto e muscoli addominali trasversali) e muscoli intercostali interni.

Il muscolo inspiratorio più importante è il diaframma, un muscolo striato a forma di cupola che separa le cavità toracica e addominale. Si attacca alle prime tre vertebre lombari (parte vertebrale del diaframma) e alle costole inferiori (parte costale). I nervi si avvicinano al diaframma III-V segmenti cervicali midollo spinale. Quando il diaframma si contrae cavità addominale spostati in basso e in avanti e le dimensioni verticali della cavità toracica aumentano. Inoltre, allo stesso tempo, le costole si alzano e divergono, il che porta ad un aumento delle dimensioni trasversali della cavità toracica. Con la respirazione calma, il diaframma è l'unico muscolo inspiratorio attivo e la sua cupola scende di 1–1,5 cm Con la respirazione forzata profonda, l'ampiezza dei movimenti del diaframma aumenta (l'escursione può raggiungere i 10 cm) e vengono attivati ​​​​i muscoli intercostali e ausiliari esterni . Tra i muscoli accessori, i più significativi sono i muscoli scaleno e sternocleidomastoideo.

I muscoli intercostali esterni collegano le costole adiacenti. Le loro fibre sono orientate obliquamente verso il basso e in avanti dalla costola superiore a quella inferiore. Quando questi muscoli si contraggono, le costole si alzano e si spostano in avanti, il che porta ad un aumento del volume della cavità toracica nelle direzioni anteroposteriore e laterale. La paralisi dei muscoli intercostali non causa gravi problemi respiratori, poiché il diaframma fornisce ventilazione.

I muscoli scaleni, contraendosi durante l'inspirazione, sollevano le 2 costole superiori e insieme rimuovono l'intero torace. I muscoli sternocleidomastoidei si sollevano io costola e sterno. Con una respirazione calma, non sono praticamente coinvolti, tuttavia, con un aumento della ventilazione polmonare, possono lavorare intensamente.

Espirazione con la respirazione calma avviene passivamente. I polmoni e il torace hanno elasticità e quindi, dopo l'inalazione, quando vengono allungati attivamente, tendono a tornare nella posizione precedente. Durante l'esercizio, quando la resistenza delle vie aeree aumenta, l'espirazione diventa attiva.

I muscoli espiratori più importanti e forti sono i muscoli addominali, che formano la parete anterolaterale della cavità addominale. Con la loro contrazione, la pressione intra-addominale aumenta, il diaframma si alza e il volume della cavità toracica, e quindi dei polmoni, diminuisce.

L'espirazione attiva coinvolge anche i muscoli intercostali interni. Quando si contraggono, le costole si abbassano e il volume del torace diminuisce. Inoltre, la contrazione di questi muscoli contribuisce a rafforzare gli spazi intercostali.

Negli uomini prevale il tipo di respirazione addominale (diaframmatica), in cui l'aumento del volume della cavità toracica viene effettuato principalmente a causa dei movimenti del diaframma. Nelle donne, il tipo di respirazione toracica (costale), in cui un maggior contributo alle variazioni di volume della cavità toracica è dato dalle contrazioni dei muscoli intercostali esterni, che espandono il torace. Il tipo di respirazione toracica facilita la ventilazione dei polmoni durante la gravidanza.

Cambiamenti nella pressione polmonare

I muscoli respiratori modificano il volume del torace e creano un gradiente di pressione necessario per il verificarsi del flusso d'aria attraverso le vie aeree. Durante l'inalazione, i polmoni seguono passivamente l'incremento volumetrico del torace, di conseguenza la pressione negli alveoli diventa di 1,5-2 mm Hg al di sotto della pressione atmosferica. Arte. (negativo). Sotto l'influenza di un gradiente di pressione negativo, l'aria proveniente dall'ambiente esterno entra nei polmoni. Al contrario, durante l'espirazione, il volume dei polmoni diminuisce, la pressione negli alveoli diventa superiore a quella atmosferica (positiva) e l'aria alveolare entra nell'ambiente esterno. Alla fine dell'inspirazione e dell'espirazione, il volume della cavità toracica cessa di cambiare e, con una glottide aperta, la pressione negli alveoli diventa uguale alla pressione atmosferica. Pressione alveolare(Pa1y) è la somma pressione pleurica(Рр1) e la pressione creata ritorno elastico del parenchima polmone (Re1): Pa1y = Pp1 + Re1.

Pressione pleurica

La pressione nella cavità pleurica ermeticamente sigillata tra gli strati viscerale e parietale della pleura dipende dall'entità e dalla direzione delle forze create dal parenchima elastico dei polmoni e dalla parete toracica.La pressione pleurica può essere misurata con un manometro collegato alla cavità pleurica con un ago cavo. Nella pratica clinica viene spesso utilizzato un metodo indiretto per la valutazione della pressione pleurica, misurando la pressione nell'esofago inferiore mediante un catetere a palloncino esofageo. La pressione intraesofagea durante la respirazione riflette i cambiamenti della pressione intrapleurica.

La pressione pleurica è inferiore alla pressione atmosferica durante l'inalazione e durante l'espirazione può essere inferiore, superiore o uguale alla pressione atmosferica, a seconda della forza dell'espirazione. Con una respirazione calma, la pressione pleurica prima dell'inalazione è di -5 cm di colonna d'acqua, prima dell'espirazione diminuisce di altri 3-4 cm di colonna d'acqua. Con il pneumotorace (violazione della tenuta del torace e comunicazione della cavità pleurica con l'ambiente esterno), le pressioni pleuriche e atmosferiche si equalizzano, il che provoca il collasso del polmone e ne rende impossibile la ventilazione.

Viene chiamata la differenza tra pressione alveolare e pleurica Pressione polmonare(Р1р = Рау - Рр1), il cui valore, in relazione alla pressione atmosferica esterna, è il fattore principale che causa il movimento dell'aria nelle vie aeree dei polmoni.

Viene chiamata la pressione nel punto in cui il polmone incontra il diaframma transdiaframmatico(P1s1); calcolata come differenza tra pressione intraddominale (Pab) e pleurica: PSH = Pab - Pp1.

La misurazione della pressione transdiaframmatica è il modo più accurato per valutare la contrattilità diaframmatica. Con la sua contrazione attiva, il contenuto della cavità addominale viene compresso e la pressione intra-addominale aumenta, la pressione transdiaframmatica diventa positiva.

Proprietà elastiche dei polmoni

Se un polmone isolato viene posto in una camera e la pressione al suo interno viene ridotta al di sotto della pressione atmosferica, allora il polmone si espanderà. Il suo volume può essere misurato con uno spirometro, che consente di costruire una curva pressione-volume statica (Fig. 7.2). In assenza di flusso, le curve inspiratorie ed espiratorie sono diverse. Questa differenza tra le curve caratterizza la capacità di tutte le strutture elastiche di rispondere più facilmente ad una diminuzione che ad un aumento di volume. La figura mostra la discrepanza tra l'inizio delle curve e l'origine delle coordinate, che indica il contenuto di una certa quantità di aria nei polmoni anche in assenza di pressione di trazione.

Distensibilità polmonare

La relazione tra pressione e variazione del volume polmonare può essere espressa come P = E-dV, dove P è la pressione di trazione, E è l'elasticità, DU è la variazione del volume polmonare. L'elasticità è una misura dell'elasticità del tessuto polmonare. Viene chiamato il reciproco dell'elasticità (C$1a1 = 1/E). allungamento statico. Pertanto, l'estensibilità è la variazione di volume per unità di pressione. Negli adulti è di 0,2 l / cm di acqua. con M. Light è più estensibile a volumi bassi e medi. La compliance statica dipende dalle dimensioni dei polmoni. Un polmone grande è soggetto a maggiori variazioni di volume per variazione unitaria di pressione rispetto a un polmone piccolo.

La superficie degli alveoli è ricoperta dall'interno da un sottile strato di liquido contenente tensioattivo. Il tensioattivo è secreto dalle cellule epiteliali alveolari II tipo ed è costituito da fosfolipidi e proteine.

Proprietà elastiche del torace

L'elasticità è posseduta non solo dai polmoni, ma anche dalla parete toracica. Con il volume polmonare residuo, il ritorno elastico della parete toracica è diretto verso l'esterno. All'aumentare del volume della cavità toracica, il rinculo della parete, diretto verso l'esterno, diminuisce e, con un volume della cavità toracica pari a circa il 60% della capacità vitale dei polmoni, si annulla. al livello della capacità polmonare totale, il rinculo della sua parete è diretto verso l'interno. La normale estensibilità della parete toracica è di 0,2 l/cm d'acqua. con T. I polmoni e la parete toracica sono funzionalmente uniti attraverso la cavità pleurica. n a livello di capacità polmonare totale, si riassumono il rinculo elastico dei polmoni e della parete toracica, creando una grande pressione di rinculo dell'intero apparato respiratorio. A livello di volume residuo, il ritorno elastico verso l'esterno della parete toracica è molto maggiore del ritorno verso l'interno dei polmoni. Di conseguenza, il sistema respiratorio pressione di rinculo totale, verso l'esterno. A livello di capacità funzionale residua (RCC), il ritorno elastico verso l'interno dei polmoni è bilanciato dal ritorno elastico verso l'esterno del torace. Pertanto, in RK.C, il sistema respiratorio è in equilibrio. La compliance statica dell'intero sistema respiratorio è normalmente di 0,1 l/cm c.a.

Resistenza nel sistema respiratorio

Il movimento dell'aria attraverso le vie respiratorie incontra la resistenza delle forze di attrito contro le pareti dei bronchi, il cui valore dipende dalla natura del flusso d'aria. Ci sono 3 regimi di flusso nelle vie aeree: laminare, turbolento e transitorio.. Maggior parte vista caratteristica il flusso in condizioni di ramificazione dicotomica dell'albero tracheobronchiale è transitorio, mentre laminare si osserva solo nelle piccole vie aeree.

La resistenza delle vie aeree può essere calcolata dividendo la differenza di pressione tra la cavità orale e gli alveoli per la portata volumetrica del flusso aereo. La resistenza delle vie aeree è distribuita in modo non uniforme In un adulto, quando respira attraverso la bocca, la faringe e la laringe rappresentano circa il 25% della resistenza totale; sulla quota di grandi vie aeree intratoraciche (trachea, bronchi lobari e segmentali) - circa il 65% della resistenza totale, il restante 15% - sulla quota di vie aeree con diametro inferiore a 2 mm. Le piccole vie aeree contribuiscono poco a resistenza totale, poiché la loro sezione trasversale totale è grande e quindi la resistenza è piccola.

La resistenza delle vie aeree è significativamente influenzata dalle variazioni del volume polmonare. I bronchi sono tesi dal tessuto polmonare circostante; il loro gioco allo stesso tempo aumenta e la resistenza diminuisce. La resistenza aerodinamica dipende anche dal tono della muscolatura liscia dei bronchi e dalle proprietà fisiche dell'aria (densità, viscosità).

La normale resistenza delle vie aeree negli adulti a livello di capacità funzionale residua (RK.S) è di circa 15 cm di acqua. af./l/s.

Il lavoro del respiro

I muscoli respiratori, sviluppando la forza che mette in moto i polmoni e la parete toracica, svolgono un certo lavoro. Il lavoro respiratorio (A) è espresso come il prodotto della pressione totale applicata al ventilatore in un dato momento del ciclo respiratorio (P) e la variazione di volume ( V):

UN = R ■ v.

Durante l'inalazione, la pressione intrapleurica diminuisce, il volume polmonare diventa più alto di PK.S. Allo stesso tempo, il lavoro speso per riempire i polmoni (inspirazione) è costituito da due componenti: una è necessaria per vincere le forze elastiche ed è rappresentata dall'area OAECDO; l'altro - per superare la resistenza delle vie aeree - è rappresentato dall'area ABSEA. Il lavoro di espirazione è l'area AECBA. Poiché quest'ultimo si trova all'interno dell'area OAECDO, questo lavoro viene eseguito a causa dell'energia accumulata dal parenchima elastico dei polmoni nel processo di stiramento durante l'inspirazione.

Normalmente, con una respirazione calma, il lavoro è piccolo e ammonta a 0,03-0,06 W min "" 1. Il superamento della resistenza elastica rappresenta il 70% e anelastico - il 30% del lavoro totale di respirazione. Il lavoro respiratorio aumenta con una diminuzione della compliance polmonare (aumento dell'area OAECDO) o con un aumento della resistenza delle vie aeree (aumento dell'area ABSEA).

Il lavoro necessario per superare le forze elastiche (area OAECDO) e resistive (area ABCEA) può essere determinato per ciascun ciclo respiratorio.

VENTILAZIONE POLMONARE

La ventilazione polmonare è un processo regolato continuo di aggiornamento della composizione gassosa dell'aria contenuta nei polmoni. La ventilazione dei polmoni è fornita dall'introduzione di aria atmosferica ricca di ossigeno in essi e dalla rimozione di gas contenente CO2 in eccesso durante l'espirazione.

Volumi e capacità polmonari

Per caratterizzare la funzione ventilatoria dei polmoni e le sue riserve, è di grande importanza il valore dei volumi e delle capacità statiche e dinamiche dei polmoni. I volumi statici includono valori misurati dopo il completamento di una manovra respiratoria senza limitare la velocità (tempo) della sua attuazione. A indicatori statici comprendono quattro volumi polmonari primari: volume corrente (DO-UT), volume di riserva inspiratoria (ROVd-1KU), volume di riserva espiratoria (ROVd-EKU) e volume residuo (OO-KU), nonché capacità: capacità vitale (VC - US), capacità inspiratoria (Evd-1C), capacità funzionale residua (FOE-RCC) e capacità polmonare totale (OEL-TJC).

Durante la respirazione tranquilla, ad ogni ciclo respiratorio, un volume d'aria entra nei polmoni, chiamato respiratorio (RT). Il valore di UT in una persona adulta sana è molto variabile; a riposo, UT è in media di circa 0,5 litri.

La quantità massima di aria che una persona può inalare ulteriormente dopo un respiro tranquillo è chiamata volume di riserva inspiratoria (IVV). Questo indicatore per una persona di mezza età e dati antropometrici medi è di circa 1,5-1,8 litri.

Il volume massimo di aria che una persona può espirare ulteriormente dopo un'espirazione silenziosa è chiamato volume di riserva espiratoria (ECV) ed è di 1,0-1,4 litri. Il fattore gravitazionale ha un effetto pronunciato su questo indicatore, quindi è più alto posizione verticale che orizzontale.

Volume residuo (CV) - il volume d'aria che rimane nei polmoni dopo il massimo sforzo espiratorio; è 1,0-1,5 litri. Il suo volume dipende dall'efficienza della contrazione dei muscoli espiratori e dalle proprietà meccaniche dei polmoni. Con l'età, la KU aumenta. KU è diviso in collassato (lascia il polmone con pneumotorace bilaterale completo) e minimo (rimane nel tessuto polmonare dopo pneumotorace).

La capacità vitale (VC) è il volume d'aria che può essere espirato al massimo sforzo espiratorio dopo la massima inspirazione. USA include UT, 1KU e ECU. Negli uomini di mezza età, gli Stati Uniti variano tra 3,5-5 litri, nelle donne - 3-4 litri.

La capacità inspiratoria (1C) è la somma di UT e 1KU. Nell'uomo, 1C è 2,0-2,3 litri e non dipende dalla posizione del corpo.

La capacità funzionale residua (RCC) - il volume d'aria nei polmoni dopo un'espirazione tranquilla - è di circa 2,5 litri. RCS è anche chiamato il volume espiratorio finale. Quando i polmoni raggiungono la RCS, il loro ritorno elastico interno è bilanciato dal ritorno elastico esterno del torace, creando una pressione pleurica negativa. Negli adulti sani, ciò si verifica a un livello di circa il 50%. TSC ad una pressione nella cavità pleurica - 5 cm di acqua. con t RKS è la somma di JCU e KU. Il livello di attività fisica persona e la posizione del corpo al momento della misurazione. RYA dentro posizione orizzontale il corpo è più piccolo rispetto a una posizione seduta o eretta a causa dell'elevata posizione della cupola del diaframma. La PKC può diminuire se il corpo è sott'acqua a causa di una diminuzione della compliance complessiva del torace. La capacità polmonare totale (TC) è il volume di aria nei polmoni al termine di un'inalazione massima. TS è la somma di US e KU o RKS e 1C.

Dinamicole quantitàcaratterizzare la velocità volumetrica del flusso d'aria. Sono determinati tenendo conto del tempo impiegato per l'attuazione della manovra respiratoria. Gli indicatori dinamici includono: volume espiratorio forzato nel primo secondo (FEV) - REU[ ); capacità vitale forzata (FZhEL - RUS); flusso espiratorio volumetrico di picco (REU) (PEV - REU), ecc. Il volume e la capacità dei polmoni di una persona sana sono determinati da una serie di fattori: 1) altezza, peso corporeo, età, razza, caratteristiche costituzionali di una persona; 2) proprietà elastiche del tessuto polmonare e delle vie aeree; 3) caratteristiche contrattili dei muscoli inspiratorio ed espiratorio.

La spirometria, la spirografia, la pneumotachimetria e la pletismografia corporea vengono utilizzate per determinare i volumi e le capacità polmonari. Per la comparabilità dei risultati delle misurazioni dei volumi e delle capacità polmonari, i dati ottenuti devono essere correlati con condizioni standard: temperatura corporea 37 ° C, pressione atmosferica 101 kPa (760 mm Hg), umidità relativa 100%. Queste condizioni standard sono abbreviate in VTRZ (dall'inglese oyu getregaShge, prezzige, sashgages!).

Caratteristica quantitativa della ventilazione polmonare

La misura della ventilazione polmonare è volume minuto di respirazione(MOD - Y E) un valore che caratterizza la quantità totale di aria che passa attraverso i polmoni per 1 minuto. Può essere definito come il prodotto della frequenza respiratoria (K.) per il volume corrente (UT): Y E \u003d UT K. Il valore del volume minuto della respirazione è determinato dalle esigenze metaboliche del corpo e dall'efficienza del lo scambio di gas. La ventilazione necessaria è raggiunta da varie combinazioni di frequenza respiratoria e volume corrente. In alcune persone, l'aumento della ventilazione minuto viene effettuato da un aumento della frequenza, in altri - da un approfondimento della respirazione.

In un adulto a riposo il valore della MOD è mediamente di 8 litri.

Massima ventilazione(MVL) - il volume d'aria che passa attraverso i polmoni in 1 minuto quando si esegue la massima frequenza e profondità dei movimenti respiratori. Questo valore ha molto spesso un valore teorico, poiché è impossibile mantenere il massimo livello possibile di ventilazione per 1 minuto anche con la massima attività fisica a causa dell'aumento dell'ipocapnia. Pertanto, per la sua valutazione indiretta, viene utilizzato l'indicatore massima ventilazione volontaria. Viene misurato durante l'esecuzione di un test standard di 12 secondi con movimenti respiratori di ampiezza massima, fornendo un volume corrente (VT) fino a 2-4 litri e con una frequenza respiratoria fino a 60 per 1 min.

MVL dipende in gran parte dal valore di VC (US). In una persona sana di mezza età, è di 70-100 l-min "1; in un atleta raggiunge 120-150 l min ~".

Ventilazione alveolare

La miscela di gas che entra nei polmoni durante l'inalazione è distribuita in due parti disuguali per volume e valore funzionale. Uno di loro non prende parte allo scambio gassoso, poiché riempie le vie aeree (spazio morto anatomico - Uyo) e gli alveoli non perfusi dal sangue (spazio morto alveolare). Viene chiamata la somma degli spazi morti anatomici e alveolari spazio morto fisiologico. In un adulto in posizione eretta, il volume spazio morto(Uc1) è 150 ml di aria, che si trova principalmente nelle vie aeree. Questa parte del volume corrente è coinvolta nella ventilazione delle vie aeree e degli alveoli non perfusi. Il rapporto tra USP e UT è 0,33. Il suo valore può essere calcolato utilizzando l'equazione di Bohr

Noi! \u003d (P A CO 2 - P E CO 2 / P A CO 2 - P, C O 2) ■ UT,

dove R A, R E, R [CO 2 - concentrazione di CO2 nell'aria alveolare, espirata e inspirata.

Un'altra parte del volume respiratorio entra nella sezione respiratoria, rappresentata dai dotti alveolari, dalle sacche alveolari e dagli alveoli veri e propri, dove partecipa allo scambio gassoso. Questa parte del volume corrente è chiamata volume alveolare. Lei provvede

ventilazione dello spazio alveolare Il volume della ventilazione alveolare (Vd) è calcolato dalla formula:

Y A \u003d Y E - ( K noi!).

Come risulta dalla formula, non tutta l'aria inalata è coinvolta nello scambio gassoso, quindi la ventilazione alveolare è sempre inferiore a quella polmonare. Gli indicatori di ventilazione alveolare, ventilazione polmonare e spazio morto sono correlati dalla seguente formula:

Uy / Ue \u003d Noi 1 / UT \u003d 1 - Ua / Ue.

Il rapporto tra il volume dello spazio morto e il volume corrente è raramente inferiore a 0,3.

Lo scambio di gas è più efficiente se la ventilazione alveolare e la perfusione capillare sono distribuite uniformemente l'una rispetto all'altra. Normalmente, la ventilazione viene solitamente effettuata prevalentemente in divisioni superiori polmoni, mentre la perfusione è prevalentemente negli inferiori. Il rapporto ventilazione-perfusione diventa più uniforme con l'esercizio.

Non ci sono criteri semplici per valutare la distribuzione irregolare della ventilazione al flusso sanguigno. Aumentando il rapporto tra spazio morto e volume corrente (B 6/UT) o una maggiore differenza nella tensione parziale dell'ossigeno nelle arterie e negli alveoli (A-aEOg) sono criteri non specifici per la distribuzione non uniforme dello scambio di gas, tuttavia, questi cambiamenti possono anche essere causati da altri motivi (diminuzione del volume corrente, aumento spazio morto anatomico).

Maggior parte caratteristiche importanti ventilazione alveolare sono:

L'intensità del rinnovo della composizione del gas, determinata dal rapporto tra il volume alveolare e la ventilazione alveolare;

Cambiamenti nel volume alveolare, che possono essere associati a un aumento oa una diminuzione delle dimensioni degli alveoli ventilati oa un cambiamento nel numero di alveoli coinvolti nella ventilazione;

Differenze nelle caratteristiche di resistenza ed elasticità intrapolmonare, che portano alla ventilazione alveolare asincrona;

Il flusso di gas in entrata o in uscita dall'alveolo è determinato dalle caratteristiche meccaniche dei polmoni e delle vie aeree, nonché dalle forze (o pressioni) che agiscono su di essi. Le caratteristiche meccaniche sono principalmente dovute alla resistenza delle vie aeree al flusso aereo e alle proprietà elastiche del parenchima polmonare.

Sebbene cambiamenti significativi nella dimensione degli alveoli possano verificarsi in un breve periodo di tempo (il diametro può cambiare 1,5 volte entro 1 s), velocità della linea il flusso d'aria all'interno degli alveoli è molto piccolo.

Le dimensioni dello spazio alveolare sono tali che la miscelazione del gas nell'unità alveolare avviene quasi istantaneamente a seguito dei movimenti respiratori, del flusso sanguigno e del movimento delle molecole (diffusione).

L'irregolarità della ventilazione alveolare è anche dovuta al fattore gravitazionale: la differenza di pressione transpolmonare nella parte superiore e inferiore del torace (gradiente apico-basale). In posizione verticale nei tratti inferiori tale pressione è superiore di circa 8 cm d'acqua. con T. (0,8 kPa). Il gradiente apico-basale è sempre presente indipendentemente dal grado di riempimento aereo dei polmoni e, a sua volta, determina il riempimento aereo degli alveoli in diverse parti dei polmoni. Normalmente, il gas inalato si mescola quasi istantaneamente con il gas alveolare. La composizione del gas negli alveoli è praticamente omogenea in ogni fase respiratoria e in ogni momento della ventilazione.

Qualsiasi aumento del trasporto alveolare O 2 e CO 2 , ad esempio durante l'esercizio, è accompagnato da un aumento dei gradienti di concentrazione dei gas, che contribuiscono ad aumentare la loro miscelazione negli alveoli. L'esercizio stimola la miscelazione alveolare aumentando il flusso d'aria inalato e il flusso sanguigno, aumentando il gradiente di pressione alveolare-capillare per O2 e CO2.

Il fenomeno della ventilazione collaterale è importante per una funzione polmonare ottimale. Esistono tre tipi di connessioni collaterali:

Pori interalveolari o di Kohn. Ciascun alveolo presenta normalmente circa 50 articolazioni interalveolari da 3 a 13 micron di diametro; questi pori aumentano di dimensioni con l'età;

Giunzioni broncoalveolari, o canali di Lambert, che sono normalmente presenti nei bambini e negli adulti e talvolta raggiungono un diametro di 30 micron;

Giunzioni interbronchiolari, o canali di Martin, che non si verificano in una persona sana e compaiono in alcune malattie che colpiscono le vie aeree e il parenchima polmonare.

La gravità ha anche un effetto sul flusso sanguigno polmonare. La perfusione regionale per unità di volume polmonare aumenta dall'apice alle regioni basali dei polmoni in misura maggiore rispetto alla ventilazione. Pertanto, normalmente, il rapporto ventilazione-perfusione (Va/Oc) diminuisce dalle sezioni superiori a quelle inferiori. I rapporti ventilazione-perfusione dipendono dalla posizione del corpo, dall'età e dalla quantità di distensione polmonare.

Non tutto il sangue che perfonde i polmoni è coinvolto nello scambio di gas. Normalmente, una piccola porzione di sangue può perfondere gli alveoli non ventilati (il cosiddetto shunt). In una persona sana, il rapporto V a / C> c può variare in diverse aree da zero (shunt circolatorio) a infinito (ventilazione dello spazio morto). Tuttavia, nella maggior parte del parenchima polmonare, il rapporto ventilazione-perfusione è di circa 0,8. La composizione dell'aria alveolare influisce sul flusso sanguigno nei capillari polmonari. Con un basso contenuto di ossigeno (ipossia), nonché una diminuzione del contenuto di CO2 (ipocapnia), si nota un aumento del tono della muscolatura liscia nell'aria alveolare. vasi polmonari e la loro costrizione con l'aumento della resistenza vascolare

Quali sono i parametri inspiratori ed espiratori misurati dal ventilatore?

Tempo (tempo), volume (volume), flusso (flusso), pressione (pressione).

Tempo

- Che ora è?

Il tempo è una misura della durata e della sequenza degli eventi (nei grafici di pressione, flusso e volume, il tempo scorre lungo l'asse orizzontale “X”). Misurato in secondi, minuti, ore. (1ora=60min, 1min=60sec)

Dal punto di vista della meccanica respiratoria, siamo interessati alla durata dell'inspirazione e dell'espirazione, poiché il prodotto del tempo del flusso inspiratorio per il flusso è uguale al volume inspiratorio e il prodotto del tempo del flusso espiratorio per il flusso è uguale a il volume espiratorio.

Intervalli di tempo del ciclo respiratorio (ce ne sono quattro) Cos'è "ispirazione - ispirazione" ed "espirazione - espirazione"?

L'inalazione è l'ingresso di aria nei polmoni. Dura fino all'inizio dell'espirazione. L'espirazione è l'uscita dell'aria dai polmoni. Dura fino all'inizio dell'inalazione. In altre parole, l'inalazione viene contata dal momento in cui l'aria inizia a entrare nel tratto respiratorio e dura fino all'inizio dell'espirazione, e l'espirazione viene contata dal momento in cui l'aria inizia ad essere espulsa dal tratto respiratorio e dura fino all'inizio dell'inalazione.

Gli esperti dividono il respiro in due parti.

Tempo inspiratorio = Tempo flusso inspiratorio + Pausa inspiratoria.
Tempo di flusso inspiratorio - l'intervallo di tempo in cui l'aria entra nei polmoni.

Cos'è una "pausa inspiratoria" (pausa inspiratoria o trattenimento inspiratorio)? Questo è l'intervallo di tempo in cui la valvola inspiratoria è già chiusa e la valvola espiratoria non è ancora aperta. Sebbene durante questo periodo non entri aria nei polmoni, la pausa inspiratoria fa parte del tempo inspiratorio. Così d'accordo. Una pausa inspiratoria si verifica quando il volume impostato è già stato erogato e il tempo inspiratorio non è ancora trascorso. Per la respirazione spontanea, si tratta di trattenere il respiro al culmine dell'ispirazione. Trattenere il respiro al culmine dell'inalazione è ampiamente praticato dagli yogi indiani e da altri specialisti di ginnastica respiratoria.

In alcune modalità di IVL, non c'è pausa inspiratoria.

Per un ventilatore PPV, il tempo espiratorio di espirazione è l'intervallo di tempo dall'apertura della valvola di espirazione all'inizio del respiro successivo. Gli esperti dividono l'espirazione in due parti. Tempo espiratorio = Tempo di flusso espiratorio + Pausa espiratoria. Tempo di flusso espiratorio - l'intervallo di tempo in cui l'aria lascia i polmoni.

Che cos'è una "pausa espiratoria" (pausa espiratoria o blocco espiratorio)? Questo è l'intervallo di tempo in cui il flusso d'aria dai polmoni non arriva più e il respiro non è ancora iniziato. Se abbiamo a che fare con un ventilatore "intelligente", siamo obbligati a dirgli quanto può durare, secondo noi, la pausa espiratoria. Se il tempo di pausa espiratoria è trascorso senza che sia iniziata l'inalazione, il ventilatore intelligente annuncia un allarme e inizia a soccorrere il paziente, poiché ritiene che si sia verificata un'apnea. L'opzione di ventilazione Apnea è abilitata.

In alcune modalità di IVL, non c'è pausa espiratoria.

Tempo totale del ciclo - il tempo del ciclo respiratorio è la somma del tempo inspiratorio e del tempo espiratorio.

Tempo ciclo totale (periodo ventilatorio) = Tempo inspiratorio + Tempo espiratorio o Tempo ciclo totale = Tempo flusso inspiratorio + Pausa inspiratoria + Tempo flusso espiratorio + Pausa espiratoria

Questo frammento dimostra in modo convincente le difficoltà della traduzione:

1. Pausa espiratoria e Pausa inspiratoria non si traducono affatto, ma semplicemente scrivi questi termini in cirillico. Usiamo una traduzione letterale: ritenzione di inspirazione ed espirazione.

2. Non ci sono termini convenienti in russo per tempo di flusso inspiratorio e tempo di flusso espiratorio.

3. Quando diciamo "inspirare" - dobbiamo chiarire: - questo è il tempo inspiratorio o il tempo del flusso inspiratorio. Per fare riferimento a Tempo di flusso inspiratorio e Tempo di flusso espiratorio, useremo i termini tempo di flusso inspiratorio ed espiratorio.

Le pause inspiratorie e/o espiratorie possono essere assenti.

Volume

- Cos'è il VOLUME?

Alcuni dei nostri cadetti rispondono: "Il volume è la quantità di sostanza". Questo è vero per le sostanze incomprimibili (solide e liquide), ma non sempre per i gas.

Esempio: Ti hanno portato una bombola con ossigeno, con una capacità (volume) di 3 litri, - e quanto ossigeno c'è dentro? Bene, ovviamente, devi misurare la pressione e quindi, dopo aver stimato il grado di compressione del gas e la portata prevista, puoi dire quanto durerà.

La meccanica è una scienza esatta, quindi, prima di tutto, il volume è una misura dello spazio.

Eppure, in condizioni di respirazione spontanea e ventilazione meccanica alla normale pressione atmosferica, usiamo unità di volume per stimare la quantità di gas. La compressione può essere trascurata.* Nella meccanica respiratoria, i volumi sono misurati in litri o millilitri.
*Quando la respirazione avviene a una pressione superiore a quella atmosferica (camera a pressione, subacquei in acque profonde, ecc.), la compressione dei gas non può essere trascurata, poiché cambiano Proprietà fisiche, in particolare la solubilità in acqua. Il risultato è l'intossicazione da ossigeno e la malattia da decompressione.

In condizioni alpine con bassa pressione atmosferica, uno scalatore sano con un livello normale di emoglobina nel sangue sperimenta l'ipossia, nonostante respiri più profondamente e più spesso (i volumi correnti e minuti sono aumentati).

Tre parole sono usate per descrivere i volumi

1. Spazio (spazio).

2. Capacità.

3. Volume (volume).

Volumi e spazi in meccanica respiratoria.

Volume minuto (MV) - in inglese Il volume minuto è la somma dei volumi correnti al minuto. Se tutti i volumi correnti per un minuto sono uguali, puoi semplicemente moltiplicare il volume corrente per la frequenza respiratoria.

Spazio morto (DS) in inglese Lo spazio morto * è il volume totale delle vie aeree (una zona dell'apparato respiratorio dove non c'è scambio di gas).

* il secondo significato della parola morto è senza vita

Volumi esaminati mediante spirometria

Il volume corrente (VT) in inglese Il volume corrente è il valore di una normale inspirazione o espirazione.

Volume di riserva ispirato - Rovd ​​​​(IRV) in inglese Il volume di riserva ispirato è il volume di massima inalazione alla fine di un respiro normale.

Capacità inspiratoria - EB (IC) in inglese La capacità inspiratoria è il volume della massima inspirazione dopo una normale espirazione.

IC = TLC - FRC o IC = VT + IRV

Capacità polmonare totale - TLC in inglese La capacità polmonare totale è il volume d'aria nei polmoni alla fine di un atto respiratorio massimo.

Volume residuo - RO (RV) in inglese Volume residuo - questo è il volume d'aria nei polmoni alla fine della massima espirazione.

Capacità vitale dei polmoni - Vitalità (VC) in inglese La capacità vitale è il volume di inspirazione dopo la massima espirazione.

VC=TLC-RV

Capacità funzionale residua - FRC (FRC) in inglese La capacità funzionale residua è il volume di aria nei polmoni al termine di una normale espirazione.

FRC=TLC-IC

Volume di riserva espiratoria - ROvyd (ERV) in inglese Volume di riserva espiratorio - questo è il volume espiratorio massimo al termine di una normale espirazione.

ERV = FRC - RV

fluire

– Che cos'è STREAM?

– “Velocità” – definizione precisa, conveniente per valutare il funzionamento di pompe e condotte, ma più adatto alla meccanica respiratoria:

Il flusso è la velocità di variazione del volume

Nella meccanica respiratoria, il flusso() è misurato in litri al minuto.

1. Flusso() = 60l/min, Tempo inspiratorio (Ti) = 1sec (1/60min),

Volume corrente (VT) = ?

Soluzione: x Ti = VT

2. Flow() = 60L/min, volume corrente (VT) = 1L,

Tempo inspiratorio (Ti) = ?

Soluzione: VT / = Ti

Risposta: 1 sec (1/60 min)

Il volume è il prodotto del flusso per il tempo inspiratorio o l'area sotto la curva del flusso.

TV = x Ti

Questo concetto della relazione tra flusso e volume viene utilizzato per descrivere le modalità di ventilazione.

pressione

- Cos'è la PRESSIONE?

La pressione è la forza applicata per unità di superficie.

La pressione delle vie aeree viene misurata in centimetri d'acqua (cm H 2 O) e in millibar (mbar o mbar). 1 millibar = 0,9806379 cm di acqua.

(Bar è un'unità di pressione fuori sistema pari a 105 N / m 2 (GOST 7664-61) o 106 dynes / cm 2 (nel sistema CGS).

Valori di pressione in diverse zone dell'apparato respiratorio e gradienti di pressione (gradiente) Per definizione, la pressione è una forza che ha già trovato la sua applicazione: essa (questa forza) preme su un'area e non sposta nulla da nessuna parte. Un medico competente sa che un sospiro, un vento e persino un uragano sono creati da una differenza di pressione o da un gradiente.

Ad esempio: in una bombola di gas alla pressione di 100 atmosfere. E allora, si costa un pallone e non tocca nessuno. Il gas nel cilindro si preme con calma sull'area della superficie interna del cilindro e non viene distratto da nulla. E se lo apri? Ci sarà un gradiente (gradiente), che crea il vento.

Pressione:

Zampa - pressione delle vie aeree

Pbs - pressione sulla superficie del corpo

Ppl - pressione pleurica

Palv - pressione alveolare

Pes - pressione esofagea

gradienti:

Ptr-pressione transrespiratoria: Ptr = Paw - Pbs

Ptt-pressione transtoracica: Ptt = Palv - Pbs

Pl-pressione transpolmonare: Pl = Palv – Ppl

Pw-pressione transmurale: Pw = Ppl – Pbs

(Facile da ricordare: se si usa il prefisso "trans" si parla di gradiente).

La principale forza motrice che consente di inspirare è la differenza di pressione all'ingresso delle vie aeree (apertura delle vie aeree a pressione Pawo) e la pressione nel punto in cui terminano le vie aeree, cioè negli alveoli (Palv). Il problema è che è tecnicamente difficile misurare la pressione negli alveoli. Pertanto, per valutare lo sforzo respiratorio sulla respirazione spontanea, il gradiente tra la pressione esofagea (Pes), nelle condizioni di misurazione, è uguale alla pressione pleurica (Ppl), e la pressione all'ingresso delle vie respiratorie (Pawo) è stimato.

Quando si utilizza un ventilatore, il più accessibile e informativo è il gradiente tra la pressione delle vie aeree (Paw) e la pressione sulla superficie corporea (Pbs-pressione sulla superficie corporea). Questo gradiente (Ptr) è chiamato "pressione transrespiratoria" ed ecco come viene creato:

Come si vede, nessuna delle modalità di ventilazione corrisponde a una respirazione completamente spontanea, ma se valutiamo l'impatto sul ritorno venoso e sul drenaggio linfatico, i ventilatori NPV tipo Kirassa sembrano essere più fisiologici. I ventilatori NPV del tipo Iron lung, creando una pressione negativa su tutta la superficie corporea, riducono il ritorno venoso e, di conseguenza, la gittata cardiaca.

Newton è indispensabile qui.

La pressione (pressione) è la forza con cui i tessuti dei polmoni e del torace contrastano il volume iniettato, ovvero, la forza con cui il ventilatore vince la resistenza delle vie respiratorie, la trazione elastica dei polmoni e del muscolo -le strutture legamentose del torace (secondo la terza legge di Newton sono la stessa cosa perché "la forza di azione è uguale alla forza di reazione").

Equazione del moto equazione delle forze, o terza legge di Newton per il sistema "ventilatore - paziente".

Quando il ventilatore inspira in sincronia con il tentativo inspiratorio del paziente, la pressione generata dal ventilatore (Pvent) viene sommata alla forza muscolare del paziente (Pmus) (lato sinistro dell'equazione) per superare l'elasticità (elastanza) e la resistenza polmonare e toracica ( resistenza) al flusso d'aria nelle vie aeree (parte destra dell'equazione).

Pmus + Pvent = Pelastico + Presistivo

(la pressione è misurata in millibar)

(prodotto di elasticità e volume)

Presistivo = R x

(prodotto di resistenza e flusso), rispettivamente

Pmus + Pvent = E x V + R x

Pmus(mbar) + Pvent(mbar) = E(mbar/ml) x V(ml) + R (mbar/l/min) x (l/min)

Allo stesso tempo, ricorda che la dimensione E - elastanza (elasticità) mostra di quanti millibar aumenta la pressione nel serbatoio per unità di volume iniettato (mbar / ml); R - resistenza al flusso d'aria che passa attraverso le vie respiratorie (mbar / l / min).

Ebbene, perché abbiamo bisogno di questa equazione del moto (equazione delle forze)?

Comprendere l'equazione delle forze ci permette di fare tre cose:

Innanzitutto, qualsiasi ventilatore PPV può controllare solo uno dei parametri variabili inclusi in questa equazione alla volta. Questi parametri variabili sono il volume di pressione e il flusso. Pertanto, ci sono tre modi per controllare l'ispirazione: controllo della pressione, controllo del volume o controllo del flusso. L'implementazione dell'opzione di inalazione dipende dal design del ventilatore e dalla modalità del ventilatore selezionata.

In secondo luogo, sulla base dell'equazione delle forze, sono stati creati programmi intelligenti, grazie ai quali il dispositivo calcola gli indicatori della meccanica respiratoria (ad esempio: compliance (estensibilità), resistenza (resistenza) e costante di tempo (costante di tempo "τ").

In terzo luogo, senza comprendere l'equazione delle forze non è possibile comprendere modalità di ventilazione come "assistenza proporzionale", "compensazione automatica del tubo" e "supporto adattivo".

I principali parametri di progettazione della meccanica respiratoria sono la resistenza, l'elastanza, la compliance

1. Resistenza delle vie aeree

L'abbreviazione è Raw. Dimensione - cmH 2 O / L / s o mbar / ml / s La norma per una persona sana è 0,6-2,4 cmH 2 O / L / s. Il significato fisico di questo indicatore indica quale dovrebbe essere il gradiente di pressione (pressione di alimentazione) in un dato sistema per fornire un flusso di 1 litro al secondo. Non è difficile per un ventilatore moderno calcolare la resistenza (resistenza delle vie aeree), ha sensori di pressione e flusso: divide la pressione nel flusso e il risultato è pronto. Per calcolare la resistenza, il ventilatore divide la differenza (gradiente) tra la pressione inspiratoria massima (PIP) e la pressione di plateau inspiratorio (Pplateau) per il flusso ().
Grezzo = (PIP–Pplateau)/.
Cosa sta resistendo a cosa?

La meccanica respiratoria considera la resistenza delle vie aeree al flusso d'aria. La resistenza delle vie aeree dipende dalla lunghezza, dal diametro e dalla pervietà delle vie aeree, del tubo endotracheale e del circuito respiratorio del ventilatore. La resistenza al flusso aumenta, in particolare, in caso di accumulo e ritenzione di espettorato nelle vie aeree, sulle pareti del tubo endotracheale, accumulo di condensa nei tubi del circuito respiratorio o deformazione (attorcigliamento) di uno qualsiasi dei tubi. La resistenza delle vie aeree aumenta in tutte le malattie polmonari ostruttive croniche e acute, portando a una diminuzione del diametro delle vie aeree. In accordo con la legge di Hagen-Poiseul, quando il diametro del tubo viene dimezzato, per garantire lo stesso flusso, il gradiente di pressione che crea questo flusso (pressione di iniezione) deve essere aumentato di un fattore 16.

È importante tenere presente che la resistenza dell'intero sistema è determinata dalla zona di massima resistenza (il collo di bottiglia). Rimozione di questa ostruzione (ad esempio, rimozione di un corpo estraneo dalle vie aeree, eliminazione della stenosi tracheale o intubazione con edema acuto laringe) consente di normalizzare le condizioni di ventilazione dei polmoni. Il termine resistenza è ampiamente usato dai rianimatori russi come sostantivo maschile. Il significato del termine corrisponde agli standard mondiali.

È importante ricordare che:

1. Il ventilatore può misurare la resistenza solo in condizioni di ventilazione forzata in un paziente rilassato.

2. Quando si parla di resistenza (Raw o resistenza delle vie aeree) si analizzano problematiche ostruttive prevalentemente legate alla condizione delle vie aeree.

3. Maggiore è il flusso, maggiore è la resistenza.

2. Elasticità e conformità

Prima di tutto, dovresti sapere che questi sono concetti strettamente opposti ed elastanza = 1 / conformità. Il significato del concetto di “elasticità” implica la capacità di un corpo fisico di trattenere la forza applicata durante la deformazione, e di restituire tale forza quando la forma viene ripristinata. Questa proprietà si manifesta più chiaramente nelle molle in acciaio o nei prodotti in gomma. I ventilatori usano una sacca di gomma come finto polmone durante l'installazione e il collaudo delle macchine. L'elasticità del sistema respiratorio è indicata dal simbolo E. La dimensione dell'elasticità è mbar / ml, che significa: di quanti millibar deve essere aumentata la pressione nel sistema affinché il volume aumenti di 1 ml. Questo termine è ampiamente utilizzato nei lavori sulla fisiologia della respirazione e i ventilatori usano il concetto dell'opposto di "elasticità" - questa è "conformità" (a volte si dice "conformità").

- Come mai? – La spiegazione più semplice:

- La conformità viene visualizzata sui monitor dei ventilatori, quindi la usiamo.

Il termine compliance (compliance) è usato come sostantivo maschile dai rianimatori russi tanto spesso quanto resistenza (sempre quando il monitor del ventilatore mostra questi parametri).

L'unità di conformità - ml/mbar - mostra di quanti millilitri aumenta il volume con un aumento della pressione di 1 millibar. In una situazione clinica reale in un paziente in ventilazione meccanica, viene misurata la compliance del sistema respiratorio, cioè i polmoni e il torace insieme. Per designare la conformità, vengono utilizzati i seguenti simboli: Crs (conformità del sistema respiratorio) - conformità del sistema respiratorio e Cst (conformità statica) - conformità statica, questi sono sinonimi. Per calcolare la compliance statica, il ventilatore divide il volume corrente per la pressione al momento della pausa inspiratoria (nessun flusso, nessuna resistenza).

Cst = V T /(Pplateau -PEEP)

Norma Cst (conformità statica) - 60-100 ml / mbar

Il diagramma seguente mostra come la resistenza al flusso (Raw), la compliance statica (Cst) e l'elasticità del sistema respiratorio vengono calcolate da un modello a due componenti.

Le misurazioni vengono eseguite in un paziente rilassato sotto ventilazione meccanica a volume controllato con passaggio all'espirazione nel tempo. Ciò significa che dopo che il volume è stato erogato, all'altezza inspiratoria, le valvole inspiratoria ed espiratoria sono chiuse. A questo punto si misura la pressione di plateau.

È importante ricordare che:

1. Il ventilatore può misurare Cst (compliance statica) solo in condizioni di ventilazione forzata in un paziente rilassato durante una pausa inspiratoria.

2. Quando si parla di compliance statica (Cst, Crs o compliance del sistema respiratorio), si analizzano problematiche restrittive legate prevalentemente allo stato del parenchima polmonare.

Il riassunto filosofico può essere espresso da un'affermazione ambigua: Il flusso crea pressione.

Entrambe le interpretazioni sono vere, cioè: in primo luogo, il flusso è creato da un gradiente di pressione, e in secondo luogo, quando il flusso incontra un ostacolo (resistenza delle vie aeree), la pressione aumenta. L'apparente negligenza verbale, quando invece di "gradiente di pressione" diciamo "pressione", nasce dalla realtà clinica: tutti i sensori di pressione sono posizionati a lato del circuito respiratorio del ventilatore. Per misurare la pressione nella trachea e calcolare il gradiente, è necessario arrestare il flusso e attendere che la pressione si equalizzi alle due estremità del tubo endotracheale. Pertanto, in pratica, di solito utilizziamo gli indicatori di pressione nel circuito respiratorio del ventilatore.

Su questo lato del tubo endotracheale, possiamo aumentare la pressione inspiratoria (e, di conseguenza, il gradiente) tanto quanto abbiamo sufficiente buon senso ed esperienza clinica per fornire un volume inspiratorio di CmL nel tempo Ysec, poiché le capacità del ventilatore sono enormi.

Abbiamo un paziente dall'altra parte del tubo endotracheale, e ha solo l'elasticità dei polmoni e del torace e la forza dei suoi muscoli respiratori (se non è rilassato) per garantire l'espirazione con un volume di CmL durante Ysec. La capacità del paziente di creare un flusso espiratorio è limitata. Come abbiamo già avvertito, "il flusso è la velocità di variazione del volume", quindi deve essere concesso al paziente del tempo per espirare in modo efficace.

Costante di tempo (τ)

Quindi nei manuali domestici sulla fisiologia della respirazione si chiama Costante di tempo. Questo è il prodotto di conformità e resistenza. τ \u003d Cst x Raw è una tale formula. La dimensione della costante di tempo, naturalmente i secondi. Infatti moltiplichiamo ml/mbar per mbar/ml/sec. La costante di tempo riflette sia le proprietà elastiche del sistema respiratorio che la resistenza delle vie aeree. In persone diverseτ è diverso. È più facile comprendere il significato fisico di questa costante partendo dall'espirazione. Immaginiamo che l'inspirazione sia completata, inizia l'espirazione. Sotto l'azione delle forze elastiche dell'apparato respiratorio, l'aria viene espulsa dai polmoni, vincendo la resistenza delle vie respiratorie. Quanto durerà l'espirazione passiva? – Moltiplicare la costante di tempo per cinque (τ x 5). Ecco come sono organizzati i polmoni umani. Se il ventilatore fornisce l'inspirazione, creando una pressione costante nelle vie aeree, allora in un paziente rilassato, il volume corrente massimo per una data pressione verrà erogato nello stesso tempo (τ x 5).

Questo grafico mostra la percentuale del volume corrente rispetto al tempo a pressione inspiratoria costante o espirazione passiva.

Quando espira dopo il tempo τ, il paziente riesce ad espirare il 63% del volume corrente, nel tempo 2τ - 87% e nel tempo 3τ - 95% del volume corrente. Quando si inspira con una pressione costante, un'immagine simile.

Valore pratico della costante di tempo:

Se il tempo concesso al paziente di espirare<5τ , то после каждого вдоха часть дыхательного объёма будет задерживаться в легких пациента.

Il volume corrente massimo durante l'inalazione a pressione costante arriverà in un tempo di 5τ.

Nell'analisi matematica del grafico della curva del volume espiratorio, il calcolo della costante di tempo consente di giudicare compliance e resistenza.

Questo grafico mostra come un moderno ventilatore calcola una costante di tempo.

Succede che la compliance statica non può essere calcolata, perché per questo non deve esserci attività respiratoria spontanea ed è necessario misurare la pressione di plateau. Se dividiamo il volume corrente per la pressione massima, otteniamo un altro indicatore calcolato che riflette conformità e resistenza.

CD = Caratteristica dinamica = Conformità effettiva dinamica = Conformità dinamica.

CD = VT / (PIP - PEEP)

Il nome che crea più confusione è “cedevolezza dinamica”, poiché la misura avviene con il flusso non interrotto e, quindi, questo indicatore comprende sia la cedevolezza che la resistenza. Ci piace di più il nome "risposta dinamica". Quando questo indicatore diminuisce, significa che la compliance è diminuita o la resistenza è aumentata o entrambe le cose. (O le vie aeree sono ostruite o la compliance polmonare è ridotta.) Tuttavia, se valutiamo la costante di tempo dalla curva espiratoria insieme alla risposta dinamica, conosciamo la risposta.

Se la costante di tempo aumenta, questo è un processo ostruttivo e se diminuisce, i polmoni sono diventati meno flessibili. (polmonite?, edema interstiziale?...)