Mechanika dýchání

Created by Jiří Kofránek

Elastické síly a objemy plic

• Vnitřní elastická smrštivost plic (inward elastic recoil) působí proti vnějšímu elastickému tahu hrudní stěny (outwars elastic recoil) a rovnováha těchto sil určuje statické objemy plic.
• Izolovaná plíce bude mít tendenci se smršťovat, dokud nebude nakonec všechen obsažený vzduch vytlačen. Naproti tomu, když je hrudní koš otevřen, má tendenci expandovat na objem asi o 1 l větší, než je funkční reziduální kapacita (FRC). Tak u relaxovaného subjektu s otevřenými dýchacími cestami a žádným prouděním vzduchu, například na konci výdechu nebo nádechu, je vnitřní elastická smrštivost ráz plic přesně vyvážena vnějším rozpínacím tahem hrudního koše.
• Povrchové napětí v alveolech významně přispívá k elastické smrštivosti plic. Povrchové napětí (a následně i elastická smrštivost) je snižováno přítomností surfaktantu. 
• Poddajnost (compliance) je definována jako změna objemu plic na jednotku změny tlakového gradientu a může být měřena zvlášť pro plíci, hrudní koš nebo obojí.
• Můžeme měřit různé statické objemy plic a tyto objemy jsou ovlivněny řadou fyziologických a patologických faktorů.

Obrázky z učebnice

Hlavní expirační a inspirační svaly

Snížení zakřivení bránice snižuje účinnost kontrakce

Zvýšení intraabdominálního tlaku při kontrakci bránice

Poddajnost plic ve vodě a ve vzduchu

Poddajnosr

Povaha sil způsobujících smrštivost plic

Po mnoho let se mělo za to, že elastická smrštivost plic je způsobena výhradně natahováním žlutých elastinových vláken přítomných v plicním parenchymu. V roce 1929 von Neergaard ukázal, že plíce zcela naplněné vodou a ponořené do vody měly elastanci, která byla mnohem nižší než normální hodnota získaná, když byly plíce naplněny vodou. vzduch. Správně došel k závěru, že velká část „elastické smrštivosti“ byla způsobena povrchovým napětím působícím v rozsáhlém rozhraní vzduch/voda lemující alveoly.

Měření povrchového napětí

Srovnání maximálních objemů cirkulace a respirace

Dechová práce

Povrchové napětí

Laplaceův zákon: P=2T/R

Oslabení expiračních svalů

Oslabení inspiračních svalů

Neefektivní kašel /odstranění bronchiální exkrece

Snížení vitální kapacity a dechového objemu

Tachypnoe

Dechová práce a spotřeba kyslíku

500

Aspirace do dolních dýchacích cest

Atelektáza

Zvýšení nároků na dechovou práci

Snížení průtoku krve k respiračním svalům

Lapalasův zákon a povrchové napětí

A: Tlakové vztahy ve dvou alveolech různé velikosti, ale se stejným povrchovým napětím jejich tekutin na jejich povrchu.

B: Změny povrchového napětí ve vztahu k ploše alveolární výstelky.

C: Tlakové vztahy dvou alveolů různé velikosti, když se zohlední pravděpodobné změny povrchového napětí (menší plocha - větší koncentrace surfaktantu - větší snížení povrchového napětí).

Poškození plicní tkáně a pneumonie

Vliv surfaktantu na povrchgové napětí

Únava dechových svalů

Tlaky a tlakové gradienty

Idiopatická bronchiální fibróza

https://www.wikiskripta.eu/w/Idiopatick%C3%A1_plicn%C3%AD_fibr%C3%B3za

Nepoměr V/Q

Respirační selhání v důsledku hypoxémie

Respirační selhání v důsledku hypoventilace

Síly při nádechu a výdechu

Statické křivky tlak-objem

9

Změny statické poddajnosti

Alveolární surfactant

Morfologický model alveolárního surfaktantu. Vícevrstvé, méně smáčivé, rafty leží na povrchu alveolárních epitelových buněk mezi vodními "jezírky"

Scarpelliho pěnový model alveolární struktury. Povrchově aktivní látka (červená) vystýlá alveoly - je prostupná pro difúzi plynů a stabilizuje ústí alveolů.

Poddajnost izolovaných plic

Dynamický odpor v různých částech plic

Surfactant and hysteresis

Hystereze

Statický graf objemu plic proti transmurálnímu tlakovému gradientu (intraezofageální tlak vzhledem k atmosferickému tlaku při nulové rychlosti proudu vzduchu)

Kolaterální ventilace

Vliv plicního objemu na průsvit dechových cest

Transmurální tlakový gradient a nitrohrudní tlak

Vztah mezi objemem plic a rozdílem tlaku mezi alveoly a nitrohrudním prostorem.

Plicní objemy

Závislost dynamického odporu a průchodnosti na objemu plic

Vliv gravitace

Dynamický odpor během inspiria

Tlaky v dýchacích cestách a v plicním intersticiu

Dynamický odpor během expiria

Statické vlastnosti plic

Nitrohrudní tlaky: statické vztahy v klidové koncové exspirační poloze

Dynamická a statická poddajnost

elastický balónek uvnitř válce s pístem

Dechové svaly při inspiraci a expiraci

Poměr dynamické a statické poddajnosti u zdravých a u pacientů s asthmatem

Statické objemy plic

Vliv frekvence dýchání při zúžení dechových cest

Intrapleurální tlaky na konci klidného expiria (při FRC)

Tlaky v plicích a v hrudnívku

P_A - alveolární tlak, P_B barometrický tlak, P_pl intrapleurální tlak

Plicní pletysmografie - měření objemů a odporu

Pneumothorax

Změny statických objemů plic s věkem

Heimlich valve

Zvýšení dechové práce ppři snížení poddajnosti

Zvětšení dechové práce při zvýšení inspiračního a expiračního odporu

Vliv držení těla na některé aspekty funkce dýchání

Statické křivky tlak-objem pro zdravé a nemocné plíce

Hysteréza ve statické tlakově-objemové křivce

Elastické vlastnosti respiračního systému - plic a hrudníku

Vliv polohy a obezity na statické objemy plic.

Vliv polohy na FRC

Křivka průtok-objem s různým úsilím (s různou rychlostí)

Normální křivka průtok-objem

Rozepsaný výdech u zdravého jedince a u pacienta s obstrukcí

Statická a dynamická poddajnost

Schematické diagramy alveolů pro ilustraci podmínek, za kterých se může statická a dynamická poddajnost lišit. (A) Představuje teoreticky ideální stav, ve kterém existuje vzájemný vztah mezi odporem a poddajností, což vede k tomu, že proud plynu je přednostně dodáván do nejvíce poddajných oblastí bez ohledu na stav nafouknutí. Statická a dynamická poddajnost jsou stejné. Tato situace se pravděpodobně nikdy nerealizuje ani za normálních podmínek. (B) Ilustruje stav, který je typický pro mnoho pacientů s respiračním onemocněním. Alveoly lze rozdělit na rychlé a pomalé. Přímý vztah mezi poddajností a odporem vede k tomu, že vdechovaný plyn je přednostně dodáván do více tuhlých alveol, pokud je rychlost nafukování vysoká. Koncová inspirační pauza pak umožňuje redistribuci z rychlých alveolů do pomalých alveolů.

Spirogram

Statické křivky Tlak-Objem pro plíce a hrudník

Turbulentní a laminýrní proudění vzduchu

Snížení FEV1 po podání bronchokonstrikčně působící látky u zdravých (plná křivka) a u nemocných s různým stupněm bronchální hyperaktivity u bronchiálního asthmatu.

Křivka průtok-objem u tzv. fixní obstrukce

Statické a dynamické objemové křivky u různých olicních patologiích

Odpor a průchodnost dýchacích cest u nemocného s bronchálním asthmatem před a po podání bronchodilatační látky

Výdechová část křivky průtok-objem u psacienta s restrikční a obstrukční poruchou

Křivka průtok-objem při dynamickém zúžení intrathorakálním horních dýchacích cest

Křivka průtok-objem při dynamickém zúžení extrathorakálním horních dýchacích cest