Соотношение вентиляции и перфузии в разных отделах легких

Растворимость СО2 в 20-25 раз больше, чем О2

3.48M

Category:

biology

Функциональная диагностика дыхательной системы

1.

Функциональная
диагностика
дыхательной системы

2.

Дыхание – совокупность процессов,
обеспечивающих потребление организмом
О2 и выделение СО2.

ЭТАПЫ ДЫХАНИЯ
Внешнее дыхание:
1) поступление воздуха в легкие
2) газообмен в легких
альвеолы
Внутреннее дыхание:
3) транспорт О2 и СО2 кровью
4) газообмен между кровью и тканями
5) тканевое дыхание - потребление
тканями О2 и выделение СО2
ткани

4.

ОСНОВНЫЕ ПРОЦЕССЫ ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ:
Вентиляция
Диффузия
Перфузия

5.

Сопротивление потоку воздуха в дыхательном тракте
сопротивление
Генерации разветвления дыхательных путей
Сопротивление потоку воздуха убывает по направлению к периферии
(т.к увеличивается суммарный диаметр бронхов). Около 80% общего
сопротивления потоку воздуха оказывают дыхательные пути с
диаметром больше 2 мм.

6.

Индикаторы функционального состояния
дыхательной системы:
Для внешнего дыхания:
• Объем легких
• Способность изменять объем легких
• Скорость перемещения потока воздуха в дыхательных
путях
• Растяжимость и эластичность: легких и грудной клетки
• Работа дыхательного центра
• Диффузионная способность легких
Для внутреннего дыхания:
• Способность крови переносить О2 и СО2
• Работа систем поддержания кислотно-основного
равновесия

7.

АКТ ВДОХА
1. Сокращение инспираторных
мышц
2. Увеличение объема грудной
клетки
3. Снижение отрицательного Р в
плевральной полости
4. Растяжение легких
5. Отрицательное Р в легких
6. Воздух входит в легкие

8.

Водного столба!
Внутрилегочное
(альвеолярное) давление
Трансмуральное
давление
Внутриплевральное
давление
Вдох
Выдох

9. Соотношение вентиляции и перфузии в разных отделах легких

ВентиляционноПерфузионный
Коэффициент
V/Q

10.

В вертикальном положении тела:
Зона 1:
кровоток ограничен
Ральв > Pкап
Зона 2
Ральв > Pкап
Зона 3:
Кровоток превышает
вентиляцию
Ркап > Pальв
Ральв - альвеолярное давление,
Ркап - давление в лёгочных капиллярах

11.

Методы ФД внешнего дыхания:
• Спирометрия – измерение легочных объемов,
• Спирография – запись легочных (дыхательных) объемов,
• Непрямые методы определения остаточного объема и
функциональной остаточной емкости
• Пневмография – регистрация дыхательных движений грудной клетки,
• Пик-флоуметрия – измерение скорости воздушного потока в
дыхательных путях
• Измерение давлений: - внутрилегочного, внутриплеврального,
внутригрудного; растяжимости (compliance) легких:
плетизмография, пневмотахометрия
• Пробы с задержкой дыхания
• Методы оценки структуры дыхательного аппарата
(рентгеноскопия, бронхоскопия, торакоскопия)

12. Легочные объемы и емкости

0,5–0,7л

13. Основные показатели вентиляции легких

1. Частота дыхания (ЧД) = 16-18 в мин (в покое)
2. Минутный объем дыхания (МОД) = ДО х ЧД = 8 - 9 л
3. Максимальная вентиляция легких (МВЛ) – объем воздуха,
проходящий через легкие за мин. при максим. глубине и частоте
дыхания (≥90 циклов в мин) = 70-120 л/ мин
4. Дыхательный альвеолярный объем (ДАО) =
= ДО – объем мертвого пространства = 500-150=350мл
5. Минутная альвеолярная вентиляция легких = ДАО х ЧД
6. Коэффициент вентиляции альвеол = ДАО/ФОЕ = 350/2500 = 1/7

14.

Основные показатели, оцениваемые
при проведении спирометрии
• ЖЕЛ: сравнивают с должной ЖЕЛ
ДЖЕЛ для мужчин = (27,63 - 0,112 * на возраст в годах) х рост в см
ДЖЕЛ для женщин = (21,78 - 0,101 * на возраст в годах) х рост в см
За отклонение от нормы принято считать снижение ЖЕЛ > 20%.
• ФЖЕЛ — при форсированном выдохе: обычно меньше ЖЕЛ,
т.к. больше сопротивление воздухоносных путей
• ОФВ1 — объём форсированного выдоха за первую секунду
маневра форсированного выдоха.
• Отношение ОФВ1/ФЖЕЛ (в %) — индекс Тиффно —
чувствительный индекс для диагностики повышенного
сопротивления дыхательных путей.
В норме >75% (70% - 75% пограничные значения).

15.

Норма
Начало графиков – справа!
При эмфиземе
При астме

16.

Скорости потоков воздуха
во время форсированного выдоха – показатель сопротивления
• ПОС — пиковая объемная скорость: максимальный поток,
достигаемый в процессе выдоха.
• МОС — мгновенная объемная скорость — скорость воздушного потока в момент выдоха определенной доли ФЖЕЛ
(чаще всего 25%, 50% и 75 % ФЖЕЛ, в норме > 80% от
должной).
Определение показателей скорости перемещения
потока воздуха:
• по кривой «поток – объем»,
• пик-флоуметрия,
• пневмотахография

17.

Пикфлоуметрия (англ. Peak Flow) – метод определения
пиковой объемной скорости форсированного выдоха (л/c)
(коррелирует с ОФВ1).
Используется для оценки сопротивления в нижних
дыхательных путях. Снижение скорости перемещения
воздуха во время выдоха свидетельствует о наличии
обструкции (сужения) дыхательных путей.
Преимущества: портативность, простота, возможность
использования для домашнего мониторинга.

18.

Пневмотахометрия — определение пиковых скоростей
воздушного
потока.
Используется
для
оценки
сопротивления воздушному потоку на уровне крупных
бронхов (более точен, чем ОФВ1)
Пневмотахограф регистрирует изменения давления
воздушного потока, возникающего в процессе дыхания, с
помощью мембранного манометра.

19.

Плетизмография — метод,
основанный на
сопоставлении показателей
спирографии с показателями
механического колебания
грудной клетки во время
дыхательного цикла.
Позволяет определять:
• ВСЕ объемы и емкости легких, в том числе остаточный
объем, ФОЕ
• бронхиальное сопротивление
• Растяжимость (compliance) легких

20.

Плетизмография
Плетизмограф - герметичная камера, в которой измеряется температура, давление
воздуха и объем газовой среды. Пациент через дыхательную трубку дышит внешним
воздухом. Посредством заслонки можно полностью перекрыть поток воздуха.
При закрытой заслонке измеряют давление газовой смеси в дыхательной трубке
(давление в полости рта Рр - эквивалент внутриальвеолярного давления), что
соотносится с дыхательным объемом. На вдохе давление в камере увеличивается (т.к.
расширяется грудная клетка).
При открытой заслонке с помощью пневмотахометра можно измерить объемную
скорость потоков вдоха и выдоха и вычислить легочные объемы.
Для определения ФОЕ
заслонку закрывают в момент
завершения спокойного
выдоха, далее попытка вдоха.
ФОЕ=(Vвв - Vн)*Рвв/ (Рн-Рвв)
V – объем камеры
P – внутриальвеолярное
давление
н – начальное, перед вдохом
вв – на высоте попытки вдоха

21.

ПЛЕТИЗМОГРАФИЯ ПОЗВОЛЯЕТ ИЗМЕРИТЬ:
• легочные объемы (в том числе остаточные объем и
емкость)
• сопротивление дыхательных путей (лучше выявляются
небольшие степени сужения бронхиального дерева)
• проводимость дыхательных путей – обратна
сопротивлению
• специфическую проводимость дыхательных путей проводимость дыхательных путей, отнесенная к единице
объема легких.
• традиционные показатели спирометрии
• диффузионную способность легких • степень вымывания азота (при оценке остаточного
объема методом разведения газа)
• Compliance (податливость) легких
• окклюзионное давление.

22.

Определение ФОЕ
методом
разведения
чужеродным
газом:
известное
количество плохо растворимого газа (гелия) смешивается с газом в
легких (в течение 7-10 мин дыхания в закрытый спирометр). На
основании концентраций газов после перемешивания рассчитывают
остаточный объем.
ФОЕ = Vспир(FHEдо- FHEпосле)
FHEпосле

23.

Важные характеристики дыхательного аппарата:
• Податливость (compliance) - мера растяжимости
С=∆V/∆Pтрансмур
• Эластичность (elastance) - способность легких возвращаться
после растяжения в исходное состояние = 1/C.
• Сопротивление (resistance) – отношение давления воздуха в
дыхательных путях к объемной скорости потока = ∆P/Flow,
измеряется в см.рт.ст/(л.сек)

24.

Повышение Р альв
Понижение Р плевр
Повышение
Ртрансмур
Ртрансмуральное =
Ральв – Р плевр
вдох

25.

ПОДАТЛИВОСТЬ ЗАВИСИТ ОТ:
• возраста
• функционального состояния легких
• состояния грудной стенки и
инспираторных мышц
• положения тела
• степени мышечной релаксации
Высокий комплайнс: снижение
эластической сопротивляемости на
вдохе (ранние стадии эмфиземы
легких, хронический обструктивный
бронхит)
Низкий комплайнс: гипоплазия, отек
легких, пневмоторакс и др

26.

Функциональные пробы с задержкой дыхания
1. Проба Штанге – задержка после максимального вдоха.
2. Проба Генчи – задержка после максимального выдоха
Алгоритм:
1.
2.
3.
4.
5.
Стоя, определение ЧСС за 1 мин
Глубокий вдох-выдох (1-3 цикла)
Глубокий вдох (или выдох):
Задержка дыхания (рот закрыт, нос зажат пальцами)
После задержки определение ЧСС за 1 мин
Показатели реактивности кардио-респираторной системы:
1) Длительность задержки
(Нормы: для пробы Штанге 30-60 с, Генчи 20-40 с)
2) Индекс реактивности = ЧССдо/ЧCCпосле

27.

Кардиореспираторный
контроль дыхательных газов
Сигнал от хеморецепторов:
1) увеличивает вентиляцию,
2) усиливает симпатические влияния
на сердечно-сосудистую систему ↑ ЧСС
3) усиливает влияние вагуса на
сердце - ↓ ЧСС
Раздувание легких на вдохе –
активация механорецепторов:
4) стимуляция выдоха
5) торможение влияния
вагуса на сердце - ↑ ЧСС
Повышение АД при активации
симп.системы – активация
барорецепторов:
6) усиливает влияние вагуса на
сердце,снижает симп.влияния - ↓ЧСС

28.

Задержка на вдохе
↑ ЧСС
↓ ЧСС
Рефлексы от:
- хеморецепторов →
прессорные
влияния
- рецепторов РЛ
→ торможение
влияния вагуса на
сердце
- рецепторов
полых вен (↓ ЦВД
- ↑ ВВ) – рефлекс
Бэйнбриджа
Рефлексы от:
- барорецепторов →
депрессорные
влияния
- хеморецепторов →
кардиоингибир
ующие
влияния
Задержка на выдохе
↑ ЧСС
Рефлексы от:
- хеморецепторов →
прессорные
влияния
↓ ЧСС
Рефлексы от:
- хеморецепторов →
кардиоингибиру
ющие влияния
- Снижение
влияний от
рецепторов РЛ,
полых вен
- Тормозное
влияние центра
выдоха на
пресс.зону

29.

АЭРОГЕМАТИЧЕСКИЙ БАРЬЕР

30. Растворимость СО2 в 20-25 раз больше, чем О2

Градиент давлений - движущая сила диффузии
Парциальное давление
В альвеолярном воздухе
СО2
40 мм Нg
О2
100 мм Нg
В венозной крови
Градиент давлений
46 мм Нg
6
40 мм Нg
60
Растворимость СО2 в 20-25 раз больше, чем О2

31.

Диффузионная
способность
легких
количество
газа
(О2,
в
клинике
СО),
проникающее через аэрогематический барьер за
1 мин на 1 мм рт. ст. градиента давления.
ЗАКОН ФИКА
Скорость переноса газа
через аэро-гематический барьер
V = DM x (P1 - P2) → DM = V/(Р1-Р2)
DM - диффузионная способность мембраны;
(P1 - P2) - градиент парциального давления газов по обе стороны мембраны.

32.

Методика определения
диффузионной способности легких
• используют СО (смесь газов с небольшим количеством СО).
Метод одиночного вдоха:
• обследуемый один раз вдыхает смесь газов (0,3% СО, 10% Не) и
задерживает дыхание на 10 с.
• Рассчитывают скорость вымывания СО из альвеолярного воздуха за
это время.
Равновесный метод:
• обследуемый дышит газовой смесью (0, 1% СО) до тех пор, пока не
установится равновесие между содержанием СО в альвеолярном
газе и крови (примерно 0,5 мин). Далее в течение короткого
интервала времени по концентрации СО в альвеолярном газе
измеряют постоянную скорость вымывания этого вещества.
Концентрацию СО во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе обычно
определяют с помощью инфракрасного газоанализатора.

33.

Диффузионная способность легких (для СО):
DM = V/(Р1-Р2) → DCO =VCO/PACO
VCO - объем СО (мл), переносимого за 1 мин,
PACO – парциальное давление СО в альвеолах
(мм. рт. ст.) (РСО в крови настолько мало, что им
можно пренебречь).
В покое диффузионная способность легких для
СО = около 25 мл/мин-мм рт. ст., при нагрузке
увеличивается в два-три раза.
Для О2= DCO х 1,23

34.

Методы ФД внутреннего дыхания
• Полярография - определение рО2 в крови,
• Оксигемометрия - определение насыщения
гемоглобина кислородом,
• Построение сатурационных кривых,
характеризующих содержание О2 и СО2 в крови,
• Построение кривой диссоциации
оксигемоглобина

35.

Транспорт О2
В растворенном
виде (2 – 4 %)
В соединении с Нb
(НbО2)
Глобин – видоспецифический белок
Гем – простетическая группа,
содержащая Fe++
Кислородная емкость крови - максимальное количество кислорода,
которое может связать кровь при полном насыщении гемоглобина
кислородом.

36.

Полярография
Полярография – метод определения
парциального напряжения О2 в
крови или внутри органов.
Принцип метода: поляризация при электролизе, с использованием сильно
поляризующегося и неполяризующегося электродов.
О2 восстанавливается на катоде, возникает ток. Величина тока прямо
пропорциональна концентрации О2 в растворе электролита внутри зонда.
• Инвазивный –
in vitro, в специальной
кювете, в которую
вводится проба крови.
• Неинвазивный –
с помощью накожного датчика: через специальные
мембраны датчика происходит избирательная
диффузия О2 или СО2 с последующим их
анализом полярографическим сенсором.

37.

Оксигемометрия (пульсоксиметрия)
Метод оптический - основан на
регистрации изменения цвета крови
(разные спектры поглощения
оксигемоглобина и восстановленного
гемоглобина).
Неинвазивный.
Оксигемометр состоит из ушного
датчика с полупроводниковыми
фотоэлементами (фотометра) и
измерительного блока со шкалой,
градуированной в процентах насыщения
кислородом.
Оксигемография - графическая регистрация насыщения
крови кислородом. Кривая насыщения - оксигемограмма.