Det anatomiske døde rum er inkluderet. Chursin V.V

Minutventilation er den samlede mængde luft, der kommer ind og ud af luftvejene og lungerne på et minut, hvilket er lig med tidalvolumenet gange respirationsfrekvensen. Normalt er tidalvolumenet cirka 500 ml, og respirationsfrekvensen er 12 gange i minuttet.

Den normale ventilationsminutvolumen er således i gennemsnit omkring 6 liter. Med et fald i minutventilation til 1,5 liter og et fald i respirationsfrekvens til 2-4 på 1 min, kan en person kun leve i meget kort tid, medmindre han udvikler en stærk hæmning af metaboliske processer, som det sker ved dyb hypotermi.

Respirationsfrekvensen stiger nogle gange til 40-50 vejrtrækninger i minuttet, og tidalvolumenet kan nå en værdi tæt på lungernes vitale kapacitet (ca. 4500-5000 ml hos unge raske mænd). Men ved en høj respirationsfrekvens kan en person normalt ikke opretholde et tidalvolumen over 40 % af vitalkapaciteten (VC) i flere minutter eller timer.

Alveolær ventilation

Lungeventilationssystemets hovedfunktion er den konstante fornyelse af luft i alveolerne, hvor den kommer i tæt kontakt med blodet i lungekapillærerne. Den hastighed, hvormed nyindført luft når det specificerede kontaktområde, kaldes alveolær ventilation. Ved normal, stille ventilation fylder tidalvolumenet luftvejene op til de terminale bronkioler, og kun en lille del af den indåndede luft rejser sig hele vejen og kommer i kontakt med alveolerne. Nye dele af luft overvinder en kort afstand fra de terminale bronkioler til alveolerne ved diffusion. Diffusion skyldes bevægelse af molekyler, hvor molekylerne i hver gas bevæger sig med høj hastighed blandt andre molekyler. Bevægelseshastigheden af ​​molekyler i den indåndede luft er så stor, og afstanden fra de terminale bronkioler til alveolerne er så lille, at gasser overvinder denne resterende afstand i løbet af brøkdele af et sekund.

Dødt rum

Normalt når mindst 30% af den luft, som en person indånder, aldrig alveolerne. Denne luft kaldes dødrumsluft, fordi den er ubrugelig til gasudvekslingsprocessen. Normalt dødrum hos en ung mand med et tidalvolumen på 500 ml er cirka 150 ml (ca. 1 ml pr. 1 pund kropsvægt), eller cirka 30 % respirationsvolumen.

Det volumen af ​​luftvejene, der leder indåndet luft til stedet for gasudveksling, kaldes anatomisk dødrum. Nogle gange fungerer nogle af alveolerne dog ikke på grund af utilstrækkelig blodgennemstrømning til lungekapillærerne. Fra et funktionelt synspunkt betragtes disse alveoler uden kapillær perfusion som patologiske døde rum.

Givet det alveolære (patologiske) døde rum, kaldes det samlede døde rum fysiologisk dødt rum. Hos en sund person er det anatomiske og fysiologiske døde rum næsten det samme i volumen, da alle alveolerne fungerer. Hos individer med dårligt perfunderede alveoler kan det totale (eller fysiologiske) dødrum dog overstige 60 % af tidalvolumenet.

Mere om Dead Space Ventilation:

1. Egenskaber ved ventilation hos nyfødte og små børn Indikationer for ventilationsstøtte og grundlæggende principper for mekanisk ventilation hos nyfødte og børn

tekstfelter

tekstfelter

arrow_upward

Luftvejene, lungeparenkym, lungehinden, muskuloskeletale skelet i brystet og mellemgulvet udgør et enkelt arbejdsorgan, hvorigennem lungeventilation.

Ventilation kalder processen med at opdatere gassammensætningen af ​​den alveolære luft, sikre tilførsel af ilt til dem og fjernelse af overskydende kuldioxid.

Intensiteten af ​​ventilationen bestemmes inspiratorisk dybde og frekvens vejrtrækning.
Den mest informative indikator for lungeventilation er minutvolumen af ​​vejrtrækning, defineret som produktet af tidalvolumen gange antallet af vejrtrækninger pr. minut.
Hos en voksen mand i en rolig tilstand er minutvolumen af ​​vejrtrækning 6-10 l / min.
under drift - fra 30 til 100 l / min.
Hyppigheden af ​​åndedrætsbevægelser i hvile er 12-16 pr. 1 min.
For at vurdere potentialet for atleter og personer af særlige erhverv bruges en prøve med vilkårlig maksimal ventilation af lungerne, som hos disse mennesker kan nå 180 l / min.

Ventilation af forskellige dele af lungerne

tekstfelter

tekstfelter

arrow_upward

Forskellige dele af de menneskelige lunger ventileres forskelligt, afhængigt af kroppens position.. Når en person er oprejst, ventileres de nederste sektioner af lungerne bedre end de øverste. Hvis en person ligger på ryggen, så forsvinder forskellen i ventilation af de apikale og nedre dele af lungerne dog, mens den bagerste (dorsal) deres områder begynder at ventilere bedre end fronten (ventrale). I liggende stilling er lungen placeret nedenfor bedre ventileret. Den ujævne ventilation af de øvre og nedre dele af lungen i en persons lodrette stilling skyldes det faktum, at transpulmonalt tryk(trykforskel i lungerne og pleurahulen) som en kraft, der bestemmer lungernes volumen og dens ændringer, er disse områder af lungen ikke ens. Da lungerne er tunge, er det transpulmonale tryk mindre ved deres base end ved deres apex. I denne henseende er de nederste dele af lungerne i slutningen af ​​en stille udånding mere klemt, men ved indånding retter de sig bedre ud end toppene. Dette forklarer også den mere intensive ventilation af lungeafsnittene, der er under, hvis en person ligger på ryggen eller på siden.

Åndedrætsdødt rum

tekstfelter

tekstfelter

arrow_upward

Ved slutningen af ​​udåndingen er volumenet af gasser i lungerne lig med summen af ​​restvolumenet og det ekspiratoriske reservevolumen, dvs. er den såkaldte (FOE). Ved slutningen af ​​inspirationen øges dette volumen med værdien af ​​tidalvolumenet, dvs. den mængde luft, der kommer ind i lungerne under indånding og fjernes fra dem under udånding.

Luften, der kommer ind i lungerne under indånding, fylder luftvejene, og en del af den når alveolerne, hvor den blandes med alveolluften. Resten, som regel en mindre del, forbliver i luftvejene, hvor udvekslingen af ​​gasser mellem luften indeholdt i dem og blodet ikke forekommer, dvs. i det såkaldte døde rum.

Åndedrætsdødt rum - det volumen af ​​luftvejene, hvor der ikke forekommer gasudvekslingsprocesser mellem luft og blod.
Skelne mellem anatomisk og fysiologisk (eller funktionelt) dødt rum.

Anatomiske åndedrætsforanstaltninger dit rum repræsenterer luftvejenes volumen, startende fra åbningerne af næse og mund og slutter med luftvejsbronkiolerne i lungen.

Under funktionelle(fysiologisk) død plads forstå alle de dele af åndedrætssystemet, hvor gasudveksling ikke finder sted. Det funktionelle døde rum omfatter i modsætning til det anatomiske ikke kun luftvejene, men også alveolerne, som er ventileret, men ikke perfunderet af blod. I sådanne alveoler er gasudveksling umulig, selvom deres ventilation forekommer.

Hos en midaldrende person er volumenet af anatomisk dødt rum 140-150 ml, eller omkring 1/3 af tidalvolumenet under stille vejrtrækning. I alveolerne ved afslutningen af ​​et roligt ekspiration er der ca. 2500 ml luft (funktionel restkapacitet), derfor fornyes kun 1/7 af alveoleluften ved hvert roligt åndedrag.

Essensen af ​​ventilation

tekstfelter

tekstfelter

arrow_upward

Således giver ventilation indtag af udeluft i lungerne og dele af den ind i alveolerne og fjernelse i stedet for gasblandinger(udåndingsluft), bestående af alveolær luft og den del af udeluften, der fylder det døde rum ved slutningen af ​​indåndingen og fjernes først ved begyndelsen af ​​udåndingen. Da alveoleluften indeholder mindre ilt og mere kuldioxid end udeluften, reduceres essensen af ​​lungeventilation til levering af ilt til alveolerne(kompenserer for tabet af ilt, der passerer fra alveolerne til blodet i lungekapillærerne) og fjernelse af kuldioxid(kommer ind i alveolerne fra blodet i lungekapillærerne). Mellem niveauet af vævsmetabolisme (hastigheden af ​​iltforbrug af væv og dannelsen af ​​kuldioxid i dem) og ventilation af lungerne er der et forhold tæt på direkte proportionalitet. Korrespondance af pulmonal og, vigtigst af alt, alveolær ventilation til niveauet af metabolisme er tilvejebragt af systemet til regulering af ekstern respiration og manifesterer sig i form af en stigning i minutvolumen af ​​respiration (både på grund af en stigning i respirationsvolumen og respirationsfrekvens) med en stigning i iltforbruget og dannelsen af ​​kuldioxid i væv.

Lungeventilation opstår, takket være den aktive fysiologisk proces(respiratoriske bevægelser), som forårsager den mekaniske bevægelse af luftmasser langs tracheobronchial-kanalen ved volumetriske strømme. I modsætning til den konvektive bevægelse af gasser fra miljøet ind i bronkialrummet, yderligere gas transport(overførslen af ​​oxygen fra bronkiolerne til alveolerne og følgelig kuldioxid fra alveolerne til bronkiolerne) udføres hovedsagelig ved diffusion.

Derfor er der en skelnen "lungeventilation" og "alveolær ventilation".

Alveolær ventilation

tekstfelter

tekstfelter

arrow_upward

Alveolær ventilation kan ikke kun forklares med de konvektive luftstrømme i lungerne skabt ved aktiv inspiration. Det samlede volumen af ​​luftrøret og de første 16 generationer af bronkier og bronkioler er 175 ml, de næste tre (17-19) generationer af bronkioler - yderligere 200 ml. Hvis alt dette rum, hvor der næsten ikke er nogen gasudveksling, blev "vasket" af konvektive strømme af udeluft, så skulle det respiratoriske dødrum være næsten 400 ml. Hvis den indåndede luft kommer ind i alveolerne gennem de alveolære kanaler og sække (hvis volumen er 1300 ml) også ved konvektiv strøm, så kan atmosfærisk ilt kun nå alveolerne med et indåndingsvolumen på mindst 1500 ml, mens det sædvanlige tidalvolumen hos mennesker er 400-500 ml.

Under forhold med rolig vejrtrækning (åndedrætsfrekvens 15:00, inhalationsvarighed 2 s, gennemsnitlig inspiratorisk volumenhastighed 250 ml/s), under inhalation (tidalvolumen 500 ml) fylder udeluften al ledende (volumen 175 ml) og overgangsluft (volumen 200) ml) zoner af bronkialtræet. Kun en lille del af det (mindre end 1/3) kommer ind i de alveolære passager, hvis volumen er flere gange større end denne del af respirationsvolumenet. Med en sådan indånding er den lineære hastighed af den inhalerede luftstrøm i luftrøret og hovedbronkierne ca. 100 cm/s. I forbindelse med den successive opdeling af bronkierne i stadig mindre i diameter, med en samtidig forøgelse af deres antal og det samlede lumen af ​​hver efterfølgende generation, bremses bevægelsen af ​​indåndet luft gennem dem. På grænsen af ​​de ledende og overgangszoner i tracheobronchial-kanalen er den lineære strømningshastighed kun omkring 1 cm/s, i de respiratoriske bronkioler falder den til 0,2 cm/s, og i de alveolære kanaler og sække til 0,02 cm/s. .

Således er hastigheden af ​​konvektive luftstrømme, der opstår under aktiv inspiration og skyldes forskellen mellem lufttrykket i omgivelserne og trykket i alveolerne, meget lille i de distale sektioner af tracheobronchial træet, og luft kommer ind i alveolerne fra kl. de alveolære kanaler og alveolære sække ved konvektion med en lille lineær hastighed. Det samlede tværsnitsareal ikke kun af de alveolære passager (tusindvis af cm 2), men også af de respiratoriske bronkioler, der danner overgangszonen (hundredevis af cm 2), er dog stort nok til at sikre diffusionsoverførslen af ​​ilt fra de distale dele af bronkialtræet til alveolerne, og kuldioxidgas - i den modsatte retning.

På grund af diffusion nærmer sammensætningen af ​​luften i luftvejene i åndedræts- og overgangszonerne sig sammensætningen af ​​alveolæren. følgelig, diffusionsbevægelse af gasser øger volumenet af alveolen og reducerer volumenet af dødt rum. Ud over et stort diffusionsområde er denne proces også tilvejebragt af en betydelig partialtrykgradient: i den indåndede luft er partialtrykket af oxygen 6,7 kPa (50 mm Hg) højere end i alveolerne, og partialtrykket af kulstof dioxid i alveolerne er 5,3 kPa (40 mm Hg). Hg) mere end i den indåndede luft. Inden for et sekund, på grund af diffusion, udlignes koncentrationen af ​​oxygen og kuldioxid i alveolerne og nærliggende strukturer (alveolære sække og alveolære kanaler) næsten.

følgelig, fra 20. generation, leveres alveolær ventilation udelukkende ved diffusion. På grund af diffusionsmekanismen for ilt- og kuldioxidbevægelse er der ingen permanent grænse mellem det døde rum og det alveolære rum i lungerne. I luftvejene er der en zone, inden for hvilken diffusionsprocessen finder sted, hvor partialtrykket af ilt og kuldioxid varierer fra henholdsvis 20 kPa (150 mm Hg) og 0 kPa i den proksimale del af bronkialtræet til 13,3 kPa ( 100 mm Hg .st.) og 5,3 kPa (40 mm Hg) i dens distale del. Langs bronchialkanalen er der således en lag-for-lag ujævnhed af luftsammensætningen fra atmosfærisk til alveolær (fig. 8.4).

Fig.8.4. Ordning for alveolær ventilation.
"a" - ifølge forældet og
"b" - ifølge moderne ideer MP - dødt rum;
AP - alveolært rum;
T - luftrør;
B - bronkier;
DB - respiratoriske bronkioler;
AH - alveolære passager;
AM - alveolære sække;
A - alveoler.
Pile angiver konvektive luftstrømme, prikker angiver området for diffusionsudveksling af gasser.

Denne zone skifter afhængigt af vejrtrækningsmåden og først og fremmest af indåndingshastigheden; jo større inspiratorisk hastighed (dvs. som et resultat, jo større minutvolumen af ​​respiration), jo mere distalt langs bronkialtræet udtrykkes konvektive strømninger med en hastighed, der råder over diffusionshastigheden. Som et resultat, med en stigning i minutvolumen af ​​vejrtrækning, øges det døde rum, og grænsen mellem det døde rum og det alveolære rum skifter i den distale retning.

følgelig, ændres det anatomiske døde rum (hvis det er bestemt af antallet af generationer af bronkialtræet, hvor diffusion endnu ikke har betydning) på samme måde som det funktionelle døde rum - afhængigt af vejrtrækningsvolumen.

Ventilation betegner udvekslingen af ​​luft mellem lungerne og atmosfæren. En kvantitativ indikator for lungeventilation er minutvolumen af ​​respiration, defineret som mængden af ​​luft, der passerer (eller ventileres) gennem lungerne på 1 minut. I hvile er minutvolumen af ​​vejrtrækning hos mennesker 6-8 l / min. Kun en del af luften, der ventilerer lungerne, når det alveolære rum og er direkte involveret i gasudveksling med blodet. Denne del af ventilationen kaldes alveolær ventilation. I hvile er alveolær ventilation i gennemsnit 3,5-4,5 l/min. Hovedfunktionen af ​​alveolær ventilation er at opretholde den koncentration af 02 og CO2, der er nødvendig for gasudveksling i luften i alveolerne.

Lunger består af luft ledende (Luftveje) og åndedrætszoner (alveoler). Luftveje, startende fra luftrøret og op til alveolerne, er opdelt efter typen af ​​dikotomi og danner 23 generationer af elementer i luftvejene (fig. 10.11). I lungernes luftledende eller ledende zoner (16 generationer) er der ingen gasudveksling mellem luft og blod, da luftvejene i disse sektioner ikke har et vaskulært netværk, der er tilstrækkeligt til denne proces, og væggene i luftvejene på grund af deres betydelige tykkelse forhindrer udveksling af gasser gennem dem. Denne del af luftvejene kaldes det anatomiske døde rum med et gennemsnitligt volumen på 175 ml. På fig. 10.12 viser, hvordan luften, der fylder det anatomiske døde rum i slutningen af ​​udåndingen, blandes med "nyttig", dvs. atmosfærisk luft og kommer ind igen. lungernes alveolære rum.

Respiratoriske bronkioler af 17.-19. generationer henvises til overgangszonen (forbigående), hvor gasudveksling begynder i små alveoler (2% af det samlede antal alveoler). Alveolekanalerne og alveolærsækkene, som går direkte ind i alveolerne, danner alveolarrummet, i det område, hvor der sker O2- og CO2-gasudveksling med blod i lungerne. Men hos raske mennesker, og især hos patienter med lungesygdomme, en del alveolært rum kan ventileres, men ikke deltage i gasudveksling, da disse dele af lungerne ikke er perfunderet med blod. Summen af ​​volumen af ​​sådanne områder af lungen og det anatomiske døde rum omtales som fysiologisk dødt rum. Øge fysiologisk dødrum i lungerne fører til en utilstrækkelig forsyning af kropsvæv med ilt og en stigning i indholdet af kuldioxid i blodet, hvilket forstyrrer gashomeostase i det.

Anatomisk dødrum er volumenet af de ledende luftveje (fig. 1.3 og 1.4). Normalt er det omkring 150 ml, hvilket øges med en dyb indånding, da bronkierne strækkes af lungeparenkymet, der omgiver dem. Mængden af ​​dødt rum afhænger også af kroppens størrelse og kropsholdning. Der er en omtrentlig regel, ifølge hvilken den i en siddende person er omtrent lig i milliliter med kropsvægt i pund (1 pund \u003d \u003d 453,6 g).

Anatomisk dødrumsvolumen kan måles ved hjælp af Fowler-metoden. I dette tilfælde trækker forsøgspersonen vejret gennem ventilsystemet, og nitrogenindholdet måles løbende ved hjælp af en højhastighedsanalysator, der tager luft fra et rør, der starter ved mundingen (fig. 2.6, L). Når en person udånder efter at have indåndet 100 % Oa, øges N2-indholdet gradvist, efterhånden som dødrumsluft erstattes af alveolær luft. Ved afslutningen af ​​udåndingen registreres en næsten konstant kvælstofkoncentration, som svarer til ren alveolær luft. Denne sektion af kurven kaldes ofte det alveolære "plateau", selvom det selv hos raske mennesker ikke er helt vandret, og hos patienter med lungelæsioner kan det gå stejlt op. Med denne metode registreres også mængden af ​​udåndingsluft.

For at bestemme volumenet af dødt rum skal du bygge en graf, der forbinder indholdet af N 2 med udåndet volumen. Derefter tegnes en lodret linje på denne graf, så areal A (se fig. 2.6.5) er lig med areal B. Volumenet af dødt rum svarer til skæringspunktet mellem denne linje og x-aksen. Faktisk giver denne metode volumenet af de ledende luftveje op til "midtpunktet" af overgangen fra dødt rum til alveolær luft.

Ris. 2.6. Måling af anatomisk dødrumsvolumen ved hjælp af den hurtige N2-analysator i henhold til Fowler-metoden. A. Efter indånding fra en beholder med ren ilt ånder forsøgspersonen ud, og koncentrationen af ​​N 2 i udåndingsluften stiger først, og forbliver derefter næsten konstant (kurven når praktisk taget et plateau svarende til ren alveolær luft). B. Afhængighed af koncentration af udåndet volumen. Volumenet af dødrum bestemmes af abscisseaksens skæringspunkt med en lodret stiplet linje tegnet på en sådan måde, at arealerne A og B er lige store

Funktionelt dødt rum

Du kan også måle dødt rum Bohrs metode. Fra Fig.2c. Figur 2.5 viser, at den udåndede CO2 kommer fra alveoleluften og ikke fra dødrumsluften. Herfra

vt x-fe == va x fa.

Fordi

v t = v a + v d,

v -en =v t -v d ,

efter udskiftning får vi

VT xFE=(VT-VD)-FEN,

Følgelig,

Da partialtrykket af en gas er proportional med dens indhold, skriver vi

(Bohr ligning),

hvor A og E henviser til henholdsvis alveolær og blandet udåndingsluft (se bilag). Ved stille vejrtrækning er forholdet mellem dødt rum og tidalvolumen normalt 0,2-0,35. Hos raske mennesker er Pco2 i alveolær luft og arterielt blod næsten det samme, så vi kan skrive Bohr-ligningen som følger:

asr2"CO-g ^ CO2

Det skal understreges, at Fowler- og Bohr-metoderne måler noget forskellige indikatorer. Den første metode giver volumenet af de ledende luftveje op til det niveau, hvor luften, der kommer ind under indånding, hurtigt blandes med luften, der allerede er i lungerne. Dette volumen afhænger af geometrien af ​​de hurtigt forgrenede luftveje med en stigning i det samlede tværsnit (se fig. 1.5) og afspejler strukturen af ​​åndedrætssystemet. Af denne grund kaldes det anatomisk dødt rum. Ifølge Bohr-metoden bestemmes volumenet af de dele af lungerne, hvor CO2 ikke fjernes fra blodet; da denne indikator er relateret til kroppens arbejde, kaldes den funktionelle(fysiologisk) dødt rum. Hos raske individer er disse mængder næsten de samme. Hos patienter med lungelæsioner kan den anden indikator dog overstige den første betydeligt på grund af ujævn blodgennemstrømning og ventilation i forskellige dele af lungerne (se kapitel 5).