ĆWICZENIA V

• Budowa układu oddechowego i jego podstawowe
funkcje
• Mechanika oddychania
• Opory oddechowe sprężyste i niesprężyste
• Spirometria

Funkcje układu oddechowego

1.

Stanowi dużą powierzchnię dyfuzyjną (ok. 100 m

2

) przez

którą tlen może być wprowadzony do ustroju, a dwutlenek
węgla – eliminowany z ustroju.

2.

Utrzymuje adekwatny gradient pomiędzy ciśnieniem tlenu i
dwutlenku węgla w powietrzu pęcherzykowym, a prężnością
tych gazów we krwi dopływającej do pęcherzyków płucnych.
Gradient ten jest napędową siłą dyfuzji, w wyniku której O

2

jest

wprowadzany do ustroju, a CO

2

jest z niego eliminowany.

3.

Nawilża i ogrzewa powietrze docierające do pęcherzyków
płucnych, a także oczyszcza je z czynników potencjalnie
szkodliwych dla organizmu.

4.

Uczestniczy w utrzymaniu równowagi kwasowo-zasadowej.

5.

Uczestniczy w reakcjach obronnych organizmu ze względu na
obecność w pęcherzykach płucnych komórek fagocytujących.

Budowa układu oddechowego (1)

W obrębie układu oddechowego

istnieją 23 rozgałęzienia

(23 generacje).

Wraz z kolejnymi

rozgałęzieniami:

1.

Maleje promień kolejnej
generacji

2.

Zwiększa się sumaryczna
powierzchnia przekroju
kolejnej generacji

3.

Zmniejsza się liniowa
prędkość przepływu
powietrza

4.

Ściana kolejnych generacji
staje się coraz cieńsza

5.

Nabłonek cylindryczny
urzęsiony przechodzi w
nabłonek sześcienny, a
następnie płaski

GENERACJE UKŁADU

ODDECHOWEGO

FUNKCJA

Tchawica

STREFA

PRZEWODZĄCA

(anatomiczna przestrzeń

martwa V

D

)

Brak wymiany gazowej

Funkcja:

• Nawilżanie
• Oczyszczanie
• Ogrzewanie powietrza

Oskrzela główne

Oskrzela płatowe

Oskrzela segmentowe

Oskrzela małe

Oskrzeliki

Oskrzeliki końcowe

Oskrzeliki oddechowe

STREFA PRZEJŚCIOWA

Częściowa wymiana

gazów

Przewody pęcherzykowe

STREFA ODDECHOWA

Wymiana gazów

Woreczki pęcherzykowe

Jama śródopłucnowa

Wewnętrzna powierzchnia ścian klatki

piersiowej pokryta jest opłucną

ścienną, a powierzchnia płuc –

opłucną płucną. Wąska

przestrzeń między zwróconymi ku

sobie powierzchniami obu

opłucnych stanowi jamę

śródopłucnową. Jest ona

wypełniona niewielką ilością

chłonki, która:

1.

Zwilża zwrócone ku sobie
powierzchnie opłucnej ściennej i
opłucnej płucnej

2.

Umożliwia ślizganie się
powierzchni obu opłucnych
względem siebie

3.

Dzięki siłom spójności (kohezji)
zapobiega oderwanie się opłucnej
ściennej od opłucnej płucnej.

Etapy oddychania

Proces wymiany gazów między organizmem, a otaczającym środowiskiem nazywa

się oddychaniem. Istnieją trzy etapy oddychania:

1.

Oddychanie zewnętrzne, zachodzące na poziomie płuc, stanowi wymiana
gazów pomiędzy:

•

Powietrzem atmosferycznym, a pęcherzykiem płucnym

•

Pęcherzykiem płucnym, a osoczem krwi

•

Osoczem krwi, a krwinkami czerwonymi

2.

Transport gazów, zwany funkcją oddechową krwi, odbywa się na przestrzeni
pomiędzy płucami, a tkankami organizmu. Transporterem tlenu są
krwinki czerwone (hemoglobina), tylko niewielka ilość gazu jest fizycznie
rozpuszczona w osoczu. Głównym transporterem dwutlenku węgla jest osocze,
część CO2 przenoszona jest przez erytrocyty w powiązaniu z grupą aminową
hemoglobiny.

3.

Oddychanie wewnętrzne – stanowi wymiana gazów pomiędzy środowiskiem
zewnątrzkomórkowym, a wnętrzem komórek oraz wykorzystanie tlenu i
wytworzenie dwutlenku węgla. Etap powyższy zachodzi na poziomie tkanek.

Oddychanie zewnętrzne (1)

WENTYLACJA PŁUC

WDECH – faza czynna cyklu

oddechowego

Mięśnie wdechowe: przepona i

mięśnie międzyżebrowe
zewnętrzne,

oraz dodatkowo podczas wysiłku:
mm. pochyłe szyi
m. mostkowo-obojczykowo-sutkowy
m. piersiowy mniejszy
mm. dźwigacze łopatki
m. czworoboczny
m. zębaty przedni
pasmo prostowników grzbietu.

SKURCZ MIĘŚNI WDECHOWYCH

POWIĘKSZENIE TRZECH WYMIARÓW

KLATKI PIERSIOWEJ

ZMIEJSZENIE CIŚNIENIA
ŚRÓDOPŁUCNOWEGO (Ppl)

ROZCIĄGNIĘCIE TKANKI PŁUCNEJ

(PĘCHERZYKÓW PŁUCNYCH)

ZMNIEJSZENIE CIŚNIENIA W

PĘCHERZYKACH PŁUCNYCH (P

A

)

WYTWORZENIE GRADIENTU

PĘCHERZYKI – ATMOSFERA

(P

A

<Patm)

WDECH

(na szczycie wdechu PA jest równe Patm)

Oddychanie zewnętrzne (2)

WENTYLACJA PŁUC

WYDECH – faza bierna cyklu

oddechowego

Mięśnie wydechowe – mięśnie

międzyżebrowe wewnętrzne,

Oraz dodatkowo podczas wysiłku:
Mięśnie ściany brzusznej
Mm czworoboczne lędźwi
Mm biodrowo-żebrowe
Mm zębate dolne

ROZKURCZ MIĘŚNI WDECHOWYCH

ZMNIEJSZENIE WYMIARU KLATKI

PIERSIOWEJ

WZROST CIŚNIENIA W JAMIE

ŚRÓDOPŁUCNOWEJ

WZROST CIŚNIENIA W PĘCHERZYKACH

PŁUCNYCH (P

A

)

WYTWORZENIE GRADIENTU

PĘCHERZYKI ATMOSFERA

P

A

> P

atm

WYDECH

(na szczycie wydechu P

A

jest równe P

atm

)

Ryc. 1

Zmiany ciśnienia w jamie opłucnej i w pęcherzykach płucnych w stosunku do

ciśnienia atmosferycznego podczas wdechu i wydechu.

# Z: W. F. Ganong i wsp. (1994)

Opory oddechowe (1)

OPÓR NIESPRĘŻYSTY

•

OPÓR ODDECHOWY NIESPRĘŻYSTY, pojawia się w drogach

oddechowych głównie podczas przepływu powietrza między

pęcherzykami płucnymi, a atmosferą czyli podczas wdechu i wydechu.

•

Wielkość oporu niesprężystego determinowana jest promieniem dróg

oddechowych (czym mniejszy promień drogi oddechowej tym większy

opór)

•

Wielkość promienia dróg oddechowych regulowana jest przez obie

gałęzie autonomicznego układu nerwowego (nerw błędny). Im

większa jest aktywność nerwu błędnego tym mniejszy promień dróg

oddechowych, a co za tym idzie tym większa wartość oporu

niesprężystego.

•

Aktywność nerwu błędnego zależy od fazy cyklu oddechowego.

1.

Neurony wdechowe działają hamująco na jądro dwuznaczne (ośrodek

nerwu błędnego), przez co aktywność nerwu błędnego spada, a opór

maleje.

2.

W fazie wydechu hamujący wpływ na jądro dwuznaczne znika, zwiększa

się aktywność nerwu błędnego i napięcie komórek mięśniowych

obecnych w drogach oddechowych i opór niesprężysty rośnie.

Opory oddechowe (2)

OPÓR SPRĘŻYSTY

• OPÓR SPRĘŻYSTY w układzie oddechowym stwarzają zarówno siły

retrakcji płuc (P

ret

) wywołujące tendencję ścian pęcherzyków płucnych

(70%) do zapadania się, jak i sprężystość ścian klatki piersiowej (30%).

• Miarą oporu sprężystego płuc jest podatność (C) płuc i klatki

piersiowej definiowana jako stosunek przyrostu objętości do zmiany
ciśnienia rozciągającego (transpulmonalnego)

• Podatność płuc wynosi 0,23 litra/cm H

2

O i waha się w przedziale

od 0,08-0,33 litra/mm H

2

O

W warunkach fizjologicznych do czynników determinujących podatność

zaliczamy:

• Wiek
• Pozycję ciała
• Szybki i płytki oddech
• Stany chorobowe np. zwłóknienia, znieczulenia ogólne, utratę

przytomności

Siły retrakcji

• Źródłem sił retrakcj (P

ret

) tzn. sił wywołujących tendencję ścian

pęcherzyków płucnych do zapadania się jest napięcie sprężyste
pęcherzyków płucnych i napięcie powierzchniowe.

• Napięcie sprężyste (T) pojawia się w ścianie pęcherzyków jako

konsekwencja ich rozciągania tj. czym większe rozciągnięcie tym
większe wartości napięcia sprężystego.

• Napięcie powierzchniowe to konsekwencja silniejszego

wzajemnego przyciągania się cząsteczek cieczy zwilżającej
pęcherzyki, niż wypełniających go cząsteczek powietrza.

P

re

t

= T + napięcia powierzchniowego

Surfaktant

• Substancja tłuszczowo-białkowa

pokrywająca od wewnątrz błonę

pęcherzyków płucnych

• Jest dobrze przepuszczalny dla

gazów

• Wytwarzany przez pneumocyty II,

pod kontrolą przywspółczulnej

gałęzi układu autonomicznego

(nerwów błędnych)

• Podczas wdechu i zwiększenia

objętości pęcherzyków płucnych

rozrzedzona warstewka surfaktantu

zapobiega pękaniu

pęcherzyków płucnych

• Podczas wydechu silnie wpływa na

napięcie powierzchniowe

pęcherzyków płucnych i poprzez

zmniejszenie sił retrakcji

zapobiega zapadaniu się ścian

pęcherzyków

Ryc. 2 Wpływ surfaktantu na napięcie
powierzchniowe pęcherzyków płucnych

# Z: Konturek i wsp. (2001)

Spirogram (1)

Zapis objętości i pojemności płuc nazywa się spirogramem. Objętością

oddechową (V) nazywamy ilość powietrza niepodzielną, a

pojemnością oddechową (C) stanowią co najmniej dwie objętości

oddechowe.

1.

VT – objętość oddechowa – ilość powietrza wprowadzana do
ukladu oddechowego w czasie spokojnego wdechu, lub usuwana z
układu oddechowego podczas spokojnego wydechu VT = 500ml

2.

IRV – zapasowa objętość wdechowa – ilość powietrza
wprowadzana do układu oddechowego podczas maksymalnego
wdechu wykonywanego z poziomu spokojnego wdechu; IRV =
3300ml

3.

ERV – zapasowa objętość wydechowa – jest to ilość powietrz
usuwana z układu oddechowego podczas maksymalnego wydechu;
ERV = 1000ml

4.

RV – objętość zalegająca – jest to ilość powietrza pozostająca w
płucach na szczycie maksymalnego wydechu; RV = 1200ml

Spirogram (2)

1.

IC – pojemność wdechowa – jest to ilość powietrza wprowadzana do

układu oddechowego podczas maksymalnego wdechu wykonywanego z

poziomu spokojnego wydechu;

IC = 3800 ml;
IC = VT+IRV
2.

FRC – czynnościowa pojemność zalegająca – jest to ilość powietrza

pozostająca w płucach na szczycie spokojnego wydechu;

FRC = 2200ml;
FRC = ERV + RV
3.

VC – pojemność życiowa – jest to ilość powietrza wprowadzona do

układu oddechowego podczas maksymalnego wdechu wykonywanego z

poziomu maksymalnego wydechu bądź ilość powietrza usuwana z

układu oddechowego podczas maksymalnego wydechu wykonywanego z

poziomu maksymalnego wdechu;

VC = 4800ml;
VC = IRV + VT + ERV
VC = IC + ERV
4.

TLC – całkowita pojemność płuc – jest to ilość powietrza w układzie

oddechowym na szczycie maksymalnego wdechu;

TLC = 6000ml
TLC = IRV + VT + ERV + RV TLC = IRV + VT + FRC
TLC = IC + ERV +RV TLC = IC + FRC

Pojęcia, pojęcia, pojęcia…

WENTYLACJA PŁUC (MV) – ilość powietrza wprowadzana do układu oddechowego

lub usuwana z układu oddechowego w ciągu minuty. Wentylacja płuc zależy od
głębokości poszczególnych oddechów oraz liczby oddechów w jednostce czasu

MV = 500 ml x 12 oddechów/min = 600 ml/min

MAKSYMALNA WENTYLACJA PŁUC (MBC) – największa ilość powietrza, jaka może

być wprowadzona do układu oddechowego w ciągu minuty. Towarzyszy wysiłkom
fizycznym lub oddychaniu powietrzem o dużym stężeniu dwutlenku węgla.

MAKSYMALNA WENTYLACJA DOWOLNA (MVV) – jest to największa ilość

powietrza jaka może być wprowadzona do układu oddechowego lub z niego
usunięta w jednostce czasu, podczas oddychania z największą częstotliwością i
głębokością.

NATĘŻONA POJEMNOŚĆ ŻYCIOWA PŁUC (FVC) – jest to maksymalna ilość

powietrza usuwana z układu oddechowego podczas maksymalnie szybkiego
wydechu z poziomu maksymalnego wdechu.

NATĘŻONA OBJĘTOŚĆ WYDECHOWA SEKUNDOWA (FEV

1,0

) – jest to ilość

powietrza, jaką można usunąć z układu oddechowego w ciągu pierwszej sekundy
maksymalnie szybkiego, głębokiego wydechu wykonywanego z poziomu
maksymalnego wdechu. Wartość prawidłowa FEV

1,0

stanowi 70-80% natężonej

pojemności życiowej płuc. Pomiar FEV

1,0

nosi nazwę próby Tiffeneau i służy do

oceny oporu dróg oddechowych.