Wondershare EdrawMind
Галерея диаграмм связей Физиология-дыхательная система
- 4
Физиология-дыхательная система
Это интеллект-карта о физиологии дыхательной системы, включая легочную вентиляцию, вентиляцию легких и вентиляцию тканей, транспорт газов в крови, регуляцию дыхательных движений и т. д.
Отредактировано в 2024-01-27 13:29:51
Физиология-дыхательная система
- Рекомендовано вам
- Структура
дышать
Обзор
внешнее дыхание
легочная вентиляция
Газообмен между альвеолами и внешней средой
вентиляция легких
газообмен между альвеолами и легочными капиллярами
транспорт газа
Транспорт кислорода и углекислого газа кровью
внутреннее дыхание
тканевая вентиляция
Газообмен между тканевыми клетками и тканевыми капиллярами
Окислительный метаболизм в тканевых клетках
легочная вентиляция
орган
дыхательные пути
Нос, глотка, гортань, трахея, бронхи
Альвеолы, плевральная полость, диафрагма, грудная клетка
Принципы легочной вентиляции
Мощность легочной вентиляции
прямая власть
Разница давлений между альвеолярным воздухом и внешней атмосферой
Атмосферное давление постоянно, а внутрилегочное давление меняется - расширение и сокращение легких меняет внутрилегочное давление - ритмичное расширение и сокращение грудной клетки изменяет легкие - вызвано сокращением и расслаблением дыхательных мышц
движущая сила
Ритмичные дыхательные движения, вызванные сокращением и расслаблением дыхательных мышц.
дыхательное движение
определение
Ритмическое расширение и сжатие грудной клетки, вызванное сокращением и расслаблением дыхательных мышц, называется дыхательным движением.
процесс
Вдохновляющее движение
активный процесс
Сокращение инспираторных мышц (диафрагмы и наружных межреберных мышц)
Грудная полость увеличивается, а объем легких увеличивается.
Внутрилегочное давление снижается ниже атмосферного давления.
наружный воздух поступает в легкие
упражнение выдох
пассивный процесс
расслабление мышц вдоха
Сила сокращения легких вспоминает и тянет грудную клетку.
Уменьшение объемов грудной клетки и легких.
Внутрилегочное давление выше атмосферного давления
форма
Сокращение мышц
брюшное дыхание
В основном деятельность по расслаблению и сокращению диафрагмы.
Плевральный выпот, плеврит, брюшное дыхание у детей грудного и раннего возраста
грудное дыхание
В основном расслабляются и сокращаются наружные межреберные мышцы.
Поздняя беременность, огромное образование в животе, асцит, метеоризм, перитонит, грудное дыхание.
Дышите спокойно и дышите тяжело
спокойное дыхание
12-18 раз/минуту
Дышите тяжело
Дышите тяжело
Сокращаются диафрагма и наружные межреберные мышцы, сокращаются грудино-ключично-сосцевидная и лестничная мышцы.
С силой выдохните
Мышцы вдоха расслабляются, а мышцы выдоха (брюшные мышцы и внутренние межреберные мышцы) сокращаются.
внутрилегочное давление
давление газа в альвеолах
Вдохните
Увеличение объема легких
Снижение внутрилегочного давления
давление ниже атмосферного
газ в легких
выдохнуть
Уменьшенный объем легких
повышение внутрилегочного давления
давление выше атмосферного
Газ выходит из легких
внутриплевральное давление
плевральная полость
Закрытое потенциальное безгазовое пространство с небольшим количеством серозной жидкости между висцеральной плеврой на поверхности легкого и париетальной плеврой на внутренней стенке грудной клетки.
внутриплевральное давление
отрицательное давление
Внутриплевральное давление в конце спокойного дыхания на 3-5 мм рт. ст. ниже атмосферного давления, а в конце вдоха на 5-10 мм рт. ст. ниже атмосферного давления.
Внутриплевральное давление = атмосферное давление (-давление ретракции легочной артерии)
Если вы дышите спокойно и атмосферное давление равно 0
Внутриплевральное давление = - Давление ретракции легочной артерии
значение
Расширить легкие
расширение полой вены и грудного протока
Способствует возврату венозной крови и лимфатической жидкости.
сопротивление легочной вентиляции
Эластическое сопротивление (70%) и податливость
Согласие
упругое сопротивление
Сила упругого тела против деформации, вызванной внешними силами, называется упругим сопротивлением.
Это явление, также называемое втягиванием легких, представляет собой сопротивление вдоху и силу выдоха.
Согласие
Легкость, с которой эластичная ткань деформируется под действием внешних сил.
Большая податливость, небольшое сопротивление упругости. Малая податливость, большое сопротивление упругости.
Эластическое сопротивление легких и податливость легких (0,2 л/см водного столба)
податливость легких
статическое соответствие
Податливость измеряется без потока воздуха в дыхательных путях.
Растяжимость легких C (L) = изменение объема легких/изменение транспульмонального давления
При спокойном дыхании упругое сопротивление легких меньше и дыхание менее затруднено.
Влияние общего объема легких на растяжимость легких
Специфическая податливость = податливость легких/общая емкость легких
Используется для сравнения эластического сопротивления легких у людей с различным общим объемом легких.
Спокойное дыхание начинается с функциональной остаточной емкости
Специфическая податливость = податливость легких при спокойном дыхании/функциональная остаточная емкость
Источники легочного эластического сопротивления
Альвеолярное поверхностное натяжение 2/3
Сила, возникающая на границе раздела жидкость-воздух на внутренней поверхности альвеол, уменьшающая площадь поверхности жидкости.
Альвеолярное поверхностное натяжение способствует ретракции легких.
Сила ретракции мелких альвеол велика, а сила ретракции крупных альвеол мала.
легочный сурфактант
Смесь липидов (90% дипальмитоиллецитина DPPC) и белков (10% белка, связывающего поверхностно-активные вещества SP), синтезируемых и секретируемых альвеолярными эпителиальными клетками II типа.
эффект
Уменьшите альвеолярное поверхностное натяжение и уменьшите альвеолярную отдачу.
Уменьшите сопротивление вдоху и уменьшите работу вдоха.
Поддержание стабильности альвеол разного размера
При выдохе альвеолы сжимаются, плотность легочного сурфактанта увеличивается, эффект снижения поверхностного натяжения усиливается, сила ретракции легких снижается, и им легче расширяться, что предотвращает альвеолярный коллапс, и наоборот.
Предотвратить отек легких
Снижают поверхностное натяжение альвеол, ослабляют присасывающее действие поверхностного натяжения на легочные капилляры (плазму) и легочную интерстициальную жидкость (интерстициальную жидкость), препятствуют проникновению жидкости в альвеолы, предупреждают возникновение отека легких.
Специальные группы
младенцы
Легочный сурфактант начинает синтезироваться и секретироваться в шесть или семь месяцев.
недоношенный ребенок
Недостаток легочного сурфактанта
Чрезвычайно суженные альвеолы и ателектаз.
Притягивает плазму из легочных капилляров в альвеолы, образуя прозрачную мембрану на внутренней стенке альвеол, препятствующую газообмену.
Респираторный дистресс-синдром новорожденных (NRDS)
Легочный застой, фиброз легочной ткани и снижение легочного сурфактанта.
Снижение податливости легких
Повышенное упругое сопротивление
Трудно вдохнуть
Эмфизема
Эластические компоненты легких сильно разрушены, сила ретракции легких снижена, податливость повышена, эластическое сопротивление снижено, выдох затруднен.
эластический компонент легких
Собственные эластические и коллагеновые волокна легких.
Чем больше расширение легких, тем сильнее тянущий эффект и тем больше сила втягивания легких и эластическое сопротивление.
Эластическое сопротивление грудной клетки и податливость грудной клетки (0,2 л/см водного столба)
Тихий конец-вдохновение
Емкость легких составляет 67% от общей емкости легких.
Деформация грудной клетки и упругое сопротивление отсутствуют.
Выдохните спокойно или глубоко
Емкость легких составляет менее 67% от общей емкости легких.
Грудная клетка втягивается внутрь и сужается.
упругое сопротивление наружу
Сила вдоха, сопротивление выдоха
Сделайте глубокий вдох
Емкость легких на 67% превышает общую емкость легких.
Грудная клетка вытягивается наружу для расширения
упругое сопротивление внутрь
сопротивление вдоху, мотивация выдоха
Общее эластическое сопротивление и общая податливость легких и грудной клетки (0,1 л/см водного столба)
Неэластичное сопротивление (30%)
Сопротивление дыхательных путей (80-90%)
Сопротивление, вызванное трением между молекулами газа, а также между молекулами газа и стенкой дыхательных путей, когда газ проходит через дыхательные пути.
Сопротивление дыхательных путей = разница между атмосферным давлением и внутрилегочным давлением/потоком газа в единицу времени.
Влияющие факторы
Калибр воздуховода (основной)
Влияющие факторы
трансмуральное давление
разница давления внутри и снаружи дыхательных путей
Давление в дыхательных путях высокое, трансмуральное давление высокое, калибр дыхательных путей пассивно расширен, сопротивление дыхательных путей небольшое.
Тракция паренхимы легкого за стенку дыхательных путей.
Тракционный эффект мелких эластических волокон дыхательных путей и коллагеновых волокон на стенке дыхательных путей.
Регуляция вегетативной нервной системы
Симпатический нерв
Гладкие мышцы дыхательных путей расслабляются, диаметр становится больше, сопротивление дыхательных путей уменьшается.
парасимпатический нерв
Гладкие мышцы дыхательных путей сокращаются, диаметр становится меньше, а сопротивление дыхательных путей увеличивается.
Влияние химических факторов
Катехоламины
расслабление гладких мышц дыхательных путей
простагландины
Гистамин и лейкотриены
бронхоспазм
эндотелин
сокращение гладких мышц дыхательных путей
Почему людям с астмой сложнее выдыхать, чем вдыхать
Вдохните
Увеличение отрицательного давления в плевральной полости и повышение трансмурального давления.
Эластичный компонент расширения легких усиливает тракционный эффект на мелкие дыхательные пути.
Повышенная симпатическая нервная активность.
Диаметр дыхательных путей увеличивается, а сопротивление дыхательных путей уменьшается.
Скорость воздуха
Схема воздушного потока
инерционное сопротивление
Сила, препятствующая вентиляции легких из-за инерции воздушного потока и тканей при запуске воздушного потока, изменении скорости и обратном направлении.
вязкое сопротивление
Трение от относительного смещения тканей при дыхании
Оценка функции вентиляции легких
Обзор
рестриктивная гиповентиляция
Вентиляционный паралич, экспансивные изменения в легких и грудной клетке, пневмоторакс.
Ограниченное расширение легких
обструктивная гиповентиляция
Спазм гладких мышц бронхов, инородные тела в дыхательных путях, чрезмерная секреция желез слизистой оболочки трахеи и бронхов, а также сдавление опухолями вне дыхательных путей, вызывающее уменьшение калибра или обструкцию дыхательных путей.
объем легких и общая емкость легких
объем легких
Количество газа, которое легкие могут удерживать в разных условиях
Дыхательный объем (ТВ)
определение
Количество воздуха, вдыхаемого или выдыхаемого при каждом вдохе
нормальное значение
400~600мл
Дополнительный объем вдоха (IRV)
определение
В конце спокойного вдоха постарайтесь вдохнуть как можно больше воздуха.
нормальное значение
1500-2000мл
значение
Резервный объем для вдохновения реакции
дополнительный объем выдоха (ERV)
определение
В конце выдоха успокойтесь, а затем выдохните как можно сильнее.
нормальное значение
900~1200мл
значение
Отражает резервный объем выдоха
Оставшийся объем воздуха (RV)
определение
Количество воздуха, которое остается в легких в конце максимального выдоха и больше не может быть выдохнуто.
нормальное значение
1000~1500мл
значение
Предотвращение альвеолярного коллапса в условиях низкого объема легких
Вместимость легких
Суммарный объем газа двух или более элементов в объеме легких
Объем глубокого вдоха (IC)
определение
Максимальное количество воздуха, которое можно вдохнуть во время спокойного конца выдоха.
Сумма дыхательного объема и дополнительного объема вдоха
значение
Один из показателей максимального вентиляционного потенциала.
Его можно уменьшить при поражении грудной клетки, плевры, легочной ткани и дыхательных мышц.
Функциональная остаточная емкость (ФОЕ)
определение
Количество воздуха, остающегося в легких в конце спокойного выдоха
Сумма остаточного объема и объема выдоха
нормальное значение
2500мл
значение
физиологическое значение
Смягчает изменения парциального давления альвеолярного кислорода и парциального давления углекислого газа во время дыхания. Парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе и артериальной крови не будет сильно колебаться при дыхании, что полезно для вентиляции легких.
патологическое значение
У пациентов с эмфиземой наблюдается увеличение функциональной остаточной емкости легких и уменьшение паренхиматозных поражений легких.
Жизненная емкость легких, форсированная жизненная емкость легких и объем форсированного выдоха.
Жизненная емкость (ЖЕЛ)
определение
Максимальное количество воздуха, которое можно выдохнуть из легких после максимально сильного вдоха
Дыхательный объем, дополнительный объем вдоха, сумма дополнительных объемов выдоха
нормальное значение
Мужчины: 3500 мл, женщины: 2500 мл.
значение
Отражает максимальную емкость легких для первичной вентиляции.
Форсированная жизненная емкость (ФЖЕЛ)
определение
После одного максимального вдоха постарайтесь как можно быстрее выдохнуть максимальное количество воздуха.
Объем форсированного выдоха (ОФВ)
определение
Старайтесь максимально быстро выдохнуть после одного максимального вдоха. Количество газа, которое можно выдохнуть за определенный промежуток времени.
нормальное значение
ОФВ1/ФЖЕЛ 83%, ОФВ2/ФЖЕЛ 96%, ОФВ3/ФЖЕЛ 99%
значение
хроническая обструктивная болезнь легких (астма)
ОФВ1/ФЖЕЛ становится меньше, а объем оставшегося воздуха увеличивается.
Хроническое рестриктивное заболевание легких (легочный фиброз)
И ОФВ1, и ФЖЕЛ уменьшаются, ОФВ1/ФЖЕЛ может быть в основном нормальным, а объем оставшегося воздуха уменьшается.
общая емкость легких (TLC)
определение
Максимальное количество газа, которое могут удерживать легкие
Сумма жизненной емкости и остаточной емкости
нормальное значение
Взрослые мужчины 5000мл, женщины 3500мл
значение
Снижение общей емкости легких при рестриктивной гиповентиляции.
Определение функционального остаточного объема воздуха
Метод разбавления гелием
Легочная вентиляция и альвеолярная вентиляция
легочная вентиляция
определение
Общее количество воздуха, вдыхаемого или выдыхаемого за минуту.
Произведение дыхательного объема (500мл) и частоты дыхания (12-18 раз/мин)
нормальное значение
6~9л/мин
альвеолярная вентиляция
физиологическое мертвое пространство
анатомическое мертвое пространство
Часть вдыхаемого газа остается в дыхательных путях между носом или ртом и терминальными бронхиолами и не участвует в газообмене между альвеолами и кровью.
альвеолярное мертвое пространство
Газ, поступающий в альвеолы, не может полностью обменяться с кровью из-за неравномерного распределения кровотока в легких. Объем альвеол, который не может обмениваться, называется альвеолярным мертвым пространством.
определение
Количество свежего воздуха, вдыхаемого в альвеолы за минуту
(дыхательный объем – объем мертвого пространства) × частота дыхания
нормальное значение
4,2~6,3 л/мин
Кривая максимального потока-объема выдоха
определение
После того, как испытуемый вдохнул изо всех сил, он изо всех сил старается как можно быстрее выдохнуть до оставшегося объема. Одновременно регистрируют объем и скорость выдыхаемого воздуха и строят кривую максимальной скорости выдоха-объема (MEFV).
измерение реактивности дыхательных путей
Также называется бронхиальным провокационным тестом (БПТ).
Тест, измеряющий степень сокращения бронхов в ответ на вдыхание раздражающего вещества.
Вдохните определенное количество аэрозольного стимулятора (гистамина или ацетилхолина) и сравните показатели функции вентиляции легких до и после ингаляции, например ОФВ1.
ПК20
Концентрация стимулятора, вызывающая снижение ОФВ1 на 20%.
Определить диагноз и прогноз астмы (чрезмерная реакция вследствие воспаления дыхательных путей)
Дыхательная работа
Работа дыхательных мышц по преодолению вентиляционного сопротивления для достижения легочной вентиляции при дыхательных движениях
Вентиляция легких и тканевая вентиляция
Основные принципы газообмена
диффузия газа
Обзор
В разных областях существуют различия парциального давления, и происходит чистый перенос молекул газа из областей с высоким давлением в области с низким давлением.
перепад парциального давления газа
Парциальное давление газа равно общему давлению газовой смеси, умноженному на объемную долю газа в газовой смеси.
Разница парциального давления газа — это разница парциального давления определенного газа между двумя областями. Это движущая сила диффузии газа и ключевой фактор, определяющий направление диффузии газа.
Молекулярный вес и растворимость газов
Коэффициент диффузии углекислого газа примерно в 20 раз выше, чем у кислорода.
Углекислый газ в 24 раза более растворим в плазме, чем кислород.
температура
Площадь и расстояние диффузии
Парциальное давление дыхательных газов и газов в различных частях тела человека
Состав и парциальное давление респираторного и альвеолярного воздуха
Воздух для дыхания
Вдохновленный воздух
Воздух
Плато имеет низкое атмосферное давление и низкое парциальное давление газа.
Водяной пар в дыхательных путях
выдохнуть
Воздух вдоха и часть альвеолярного воздуха в мертвом пространстве
Парциальное давление газов крови и тканевых газов
вентиляция легких
процесс вентиляции легких
кислород
Венозная кровь (PO2 40 мм рт. ст.) → Альвеолы (PO2 102 мм рт. ст.) → Газообмен (альвеолы в кровь) → Артериальная кровь.
углекислый газ
Венозная кровь (PCO2 46 мм рт. ст.) → Альвеолы (PCO2 40 мм рт. ст.) → Газообмен (кровь в альвеолы)
Факторы, влияющие на легочную вентиляцию
толщина дыхательной мембраны
Дыхательная мембрана (воздушно-гематический барьер)
Слой жидкости, содержащий легочный сурфактант → Слой альвеолярных эпителиальных клеток → Слой эпителиальной базальной мембраны → Зазор между эпителиальной базальной мембраной и базальной мембраной капилляров → Слой базальной мембраны капилляров → Слой эндотелиальных клеток капилляров
Чем толще дыхательная мембрана, тем больше времени требуется для диффузии и тем меньшее количество газов обменивается в единицу времени.
значение
фиброз легких, отек легких
Дыхательная мембрана утолщается, а диффузионное расстояние увеличивается.
Скорость диффузии газа снижается
Уменьшенная диффузия
площадь дыхательной мембраны
Чем больше площадь диффузии, тем выше скорость диффузии.
значение
Ателектаз, консолидация легких, эмфизема, лобэктомия, закрытие и обструкция легочных капилляров
Площадь дыхательных мембран уменьшается
Снижение скорости диффузии
соотношение вентиляции/кровотока
определение
Отношение альвеолярной вентиляции в минуту к легочному кровотоку в минуту
нормальное значение
4,2/5=0,84
значение
Коэффициент увеличивается
Гипервентиляция или относительное отсутствие кровотока
Часть альвеолярного газа не может полностью обмениваться с газом крови.
Увеличение альвеолярного мертвого пространства
Коэффициент уменьшается
Недостаточная вентиляция или относительно высокий кровоток.
Часть крови протекает через плохо вентилируемые альвеолы, и газы в смешанной венозной крови не могут полностью обновиться.
Функциональное артериовенозное короткое замыкание
Эффективность газообмена снизится, что приведет к гипоксии или задержке углекислого газа в организме.
Нарушение V(A)/Q преимущественно проявляется в виде гипоксии.
Разница парциального давления кислорода в артериальной и венозной крови намного больше, чем разница парциального давления углекислого газа.
Уменьшение парциального давления кислорода больше, чем увеличение парциального давления углекислого газа.
Коэффициент диффузии углекислого газа в 20 раз превышает коэффициент диффузии кислорода.
Углекислый газ быстро диффундирует и его нелегко удержать.
Снижение парциального давления кислорода в артериальной крови и повышение парциального давления углекислого газа могут стимулировать дыхание, увеличивать альвеолярную вентиляцию и способствовать выведению углекислого газа.
диффузионная способность легких
определение
Количество миллилитров газа, которое диффундирует через дыхательную мембрану в минуту под действием единичной разницы парциального давления, называется диффузионной способностью легких.
значение
Мера способности дыхательных газов проходить через дыхательную мембрану.
тканевая вентиляция
определение
Газообмен между кровью и клетками тканей в системных капиллярах
Транспорт газов кровью
Обзор
И кислород, и углекислый газ транспортируются в двух формах: физически растворенном и химически связанном (преимущественно)
Лишь 1,5% O₂ в крови транспортируется в физически растворённой форме, а остальные 98,5% — в химически связанной форме.
транспорт кислорода
Молекулярная структура Hb
1 глобин и 4 гем Гемовый центр – двухвалентное железо → двухвалентное железо соединяется с O₂ → Hb называется оксигемоглобином HbO₂ (Hb без O₂ называется дезоксигенированным гемоглобином Hb).
HbO₂ ярко-красный, Hb фиолетово-синий.
Комбинация или диссоциация Hb и O₂ повлияет на образование или разрыв солевых связей, заставляя Hb подвергаться аллостерическому эффекту, вызывая соответствующее изменение его сродства к O₂.
Характеристики связывания Hb с кислородом
Реакция связывания быстрая и обратимая.
Связывание и диссоциация не требуют ферментативного катализа и на них влияет PO₂.
Кровь течет через легкие с высоким содержанием PO₂, а гемоглобин соединяется с кислородом.
Кровь течет через ткани с низким содержанием PO₂, и HbO₂ быстро диссоциирует.
Реакция связывания представляет собой оксигенацию, а не окисление.
Окислять, а не окислять, дезоксигенировать, а не восстанавливать
Количество Hb в сочетании с O₂
Одна молекула Hb может связывать 4 молекулы O₂, а 1gHb может связывать максимальное количество O₂ (1,39 мл). Обычно эритроциты содержат небольшое количество гемоглобина с высоким содержанием железа, который не может связывать O₂, и фактическое количество связанного O₂ равно. 1,34 мл.
Кислородная емкость Hb
определение
Максимальное количество O₂, с которым может связываться гемоглобин в 100 мл крови.
нормальное значение
1,34×15 (концентрация гемоглобина в 100 мл крови 15 г/мл) = 20,1 мл/100 мл
Содержание Hboxygen
определение
Количество O₂, фактически связанного с Hb, в 100 мл крови.
нормальное значение
артериальная кровь
19,4 мл/100 мл
венозная кровь
14,4 мл/100 мл
Насыщение кислородом Hb
определение
Процент содержания кислорода Hb и кислородная емкость Hb
Цианоз
определение
Содержание гемоглобина в крови достигает более 5 г/100 мл, кожа и слизистые становятся темно-багровыми – цианоз.
видно в
гипоксия организма
Цианоз без гипоксии
высотная полицитемия
Гипоксия и ацианоз
Тяжелая анемия или отравление CO
Кривая диссоциации кислорода имеет S-образную форму.
Hb — плотный тип (тип T), HbO₂ — рыхлый тип (тип R)
Hb связывается с O₂→ тип T меняется на тип R → сродство к O₂ постепенно увеличивается.
Hb диссоциирует из O₂→тип R меняется на тип T→сродство к O₂ постепенно снижается
кривая диссоциации кислорода
определение
Кривая, показывающая взаимосвязь между PO₂ в крови и насыщением гемоглобина кислородом, также называемая кривой диссоциации оксигемоглобина.
Верхняя часть кривой диссоциации кислорода
Насыщение крови PO₂Hb кислородом между 60~100 мм рт.ст.
Функции
Кривая более пологая
В этом диапазоне PO₂ мало влияет на насыщение гемоглобина кислородом или содержание кислорода в крови.
Несоответствие V/Q, легочная вентиляция увеличивается, потребление кислорода не увеличивается
PO₂ составляет 100 мм рт.ст., насыщение крови кислородом 97,4%, содержание кислорода в крови 19,4/100мл крови.
PO₂ 150 мм рт.ст., насыщение крови кислородом 100%, содержание кислорода в крови 20,0/100мл крови.
Пока PO₂ в артериальной крови составляет не менее 60 мм рт.ст., насыщение кислородом Hb все еще может поддерживаться выше 90%, и кровь может переносить достаточное количество O₂, не вызывая явной гипоксемии.
Средний участок кривой диссоциации кислорода
Насыщение крови кислородом между PO₂40~60 мм рт. ст.
Функции
Кривая становится круче
Обеспечивание кровью тканей O₂ в состоянии покоя
Нижняя часть кривой диссоциации кислорода
Кровь PO₂, насыщение крови кислородом от 15 до 40 мм рт. ст.
Функции
самый крутой
Отражает резервную способность крови поставлять O₂.
Факторы, влияющие на кривую диссоциации кислорода
Р50
PO₂, когда насыщение крови кислородом достигает 50%, нормальное значение составляет около 26,5 мм рт. ст.
Увеличение → кривая смещается вправо (PCO₂ увеличивается, pH снижается, концентрация 2,3-ДФГ увеличивается, температура увеличивается) → сродство Hb к кислороду снижается
Для достижения насыщения Hb кислородом на уровне 50 % требуется более высокое PO₂.
Снижение → кривая смещается влево (уменьшается PCO₂, увеличивается pH, снижается концентрация 2,3-ДФГ, снижается температура) → увеличивается сродство Hb к кислороду.
Для достижения насыщения Hb кислородом на уровне 50 % требуется более низкое PO₂.
Влияние pH крови и PCO₂
рН
Эффект Бора
Влияние кислотности крови и PCO₂ на сродство Hb и O₂
Повышение кислотности способствует трансформации Hb в Т-тип и снижает сродство к O₂.
Кислотность снижается, что способствует превращению Hb в R-форму и увеличивает сродство к O₂.
ПКО₂
Увеличение парциального давления углекислого газа → соответствует уменьшению pH.
значение
Кровь течет через легкие → CO₂ переносится из крови в легкие → PCO₂ в крови снижается, а pH увеличивается → сродство Hb к O₂ увеличивается → кривая смещается влево → усиливается поглощение кислорода и увеличивается содержание кислорода в крови
Кровь течет через ткань → CO₂ диффундирует из ткани в кровь → PCO₂ крови увеличивается, а pH снижается → сродство Hb к O₂ увеличивается → кривая смещается вправо → способствует диссоциации HbO₂ и доставляет O₂ в ткани
Влияние температуры
Повышение температуры → увеличение активности ионов водорода → снижение сродства к кислороду.
2,3-бисфосфоглицерат в эритроцитах
Хроническая гипоксия, анемия, высокогорная гипоксия → Усиление гликолиза → Увеличение содержания 2,3-ДФГ в эритроцитах → Сдвиг кривой диссоциации кислорода вправо → Способствует высвобождению кислорода из HbO₂
Раствор антикоагулянта цитрат-глюкоза сохраняет кровь более 3 недель → гликолиз прекращается → концентрация 2,3ДПГ снижается → сродство увеличивается и его нелегко диссоциировать, что влияет на снабжение тканей кислородом.
Эффекты угарного газа
Сродство между CO и Hb примерно в 250 раз выше, чем у O₂.
CO соединяется с одним гемом молекулы Hb, увеличивая сродство трех других гемов к O₂ → кривая диссоциации кислорода смещается влево, затрудняя диссоциацию Hb и O₂
Сочетание Hb и CO показывает вишневый цвет, отравление CO и недостаток кислорода без цианоза.
Hb сочетается с CO, PO₂ может быть нормальным, он не будет стимулировать дыхательные движения и увеличивать легочную вентиляцию, но может угнетать дыхательный центр, снижать легочную вентиляцию и усугублять гипоксию.
При отравлении CO2 добавьте 5% CO₂ для стимуляции дыхательных движений и лечите гипербарической кислородной терапией.
другие факторы
транспорт углекислого газа
Формы транспорта углекислого газа
5% физический раствор, 88% бикарбонат, 7% карбамоилгемоглобин.
бикарбонаты
В тканях, плазме или эритроцитах под действием карбоангидразы углекислый газ соединяется с водой с образованием угольной кислоты, а угольная кислота диссоциирует на бикарбонат и ионы водорода.
Ингибитор карбоангидразы-ацетазоламид
внутри организации
CO₂, диффундирующий в кровь посредством тканевой вентиляции, растворяется в плазме.
Небольшая порция
Недостаток карбоангидразы в плазме.
Под действием карбоангидразы углекислый газ соединяется с водой с образованием угольной кислоты, которая диссоциирует на ионы бикарбоната и водорода.
Бикарбонат соединяется с ионами натрия NaHCO3.
Ионы водорода буферизуются
большинство
Эритроциты содержат высокие концентрации карбоангидразы.
Диффузия в эритроциты
Осуществляйте реакцию, скорость можно увеличить в 5000 раз.
В легких ионы водорода и бикарбонат образуют угольную кислоту, которая диссоциирует на воду и углекислый газ.
Карбамоилгемоглобин HbO₂
регуляция оксигенации
Продукция HbO₂ в легких увеличивается, что способствует диссоциации HbCO₂ и высвобождению CO₂, что составляет 17,5% CO₂, выделяющегося в легких.
Быстро, эффективно, обратимо, нет необходимости в ферментативном катализе.
кривая диссоциации углекислого газа
Кривая, показывающая связь между содержанием CO₂ в крови и PCO₂
Кровь течет через легкие и выделяет 4 мл CO₂.
Факторы, влияющие на транспорт углекислого газа
Основной фактор
Сочетается ли Hb с O₂?
Комбинация Hb и O₂ способствует выделению CO₂, а Hb, выделяющий O₂, легко соединяется с CO₂.
Эффект Холдена
Регуляция дыхательных движений
Дыхательный центр и формирование дыхательного ритма
дыхательный центр
спинной мозг
Мотонейроны, иннервирующие дыхательные мышцы, их клеточные тела расположены в передних рогах спинного мозга в 3-5-м шейных сегментах (иннервирующих диафрагму) и грудных сегментах (иннервирующих межреберные мышцы и мышцы живота).
Дыхательные нейроны спинного мозга представляют собой релейные станции, которые соединяют дыхательные центры высокого уровня и дыхательные мышцы, а также интегрируют первичные центры определенных дыхательных рефлексов.
нижний ствол мозга
мост
верхняя часть
Центр респираторной коррекции (ПК)
Тормозное влияние на центр длительного вдоха
нижняя часть
длинный центр всасывания
Обеспечивает тонизирующее облегчение дыхательной активности, продлевая вдох.
Блуждающий нерв также может способствовать преобразованию вдоха в выдох. Когда нижняя часть моста теряет торможение со стороны верхней части моста и стимулирующий эффект блуждающего нерва, вдох не может быть вовремя преобразован в выдох. проявляется в виде длительного ингаляционного дыхания.
продолговатый мозг
центр хрипов
Нерегулярные дыхательные движения могут создать самый основной ритм дыхания.
Продолговатый мозг – основной дыхательный центр.
Бар дыхательного ритма в основном вырабатывается в премедуллярном комплексе Баутцингера.
Дыхательные нейроны (ритмичные спонтанные импульсы и ритм, связанный с дыхательным циклом)
Дорсальная дыхательная группа (ДРГ) дорсомедиально от продолговатого мозга
Возбуждает диафрагмальные мотонейроны спинного мозга, заставляя диафрагму сокращаться и вдыхать.
Вентральная респираторная группа (ВРГ) в вентролатеральной части продолговатого мозга.
Спокойное дыхание не имеет очевидного эффекта.
Усиливается обмен веществ в организме, возбуждаются дыхательные мотонейроны спинного мозга, что усиливает вдох, вызывает активный выдох, увеличивает легочную вентиляцию.
Понтийская респираторная группа (PRG) дорсально от рострального моста
Ограничить вдох и способствовать переходу от вдоха к выдоху.
Био дыхание
Производительность
После одного или нескольких сильных вдохов происходит продолжительная остановка дыхания, за которой снова следуют несколько сильных вдохов, длительностью от 10 секунд до 1 минуты.
видно в
Черепно-мозговая травма, повышение давления спинномозговой жидкости, менингит.
значение
Критические симптомы, предшествующие смерти
причина
Поражение распространилось на дыхательный центр продолговатого мозга.
высший мозг
Гипоталамус, лимбическая система, кора головного мозга и др.
Дыхательные движения регулируются двояко: произвольной природой коры головного мозга и автономией нижних отделов ствола мозга.
Разделение спонтанного дыхания и произвольного дыхания
Автономное ритмичное дыхание нарушено или даже прекращается, и вы можете дышать по желанию.
видно в
Поражение спонтанного дыхательного пути, нисходящего от переднелатерального канатика спинного мозга.
значение
Как только пациент засыпает, дыхание останавливается, и для поддержания вентиляции легких требуется аппарат искусственной вентиляции легких.
Способен дышать самостоятельно, не может контролировать дыхательные движения по своему желанию.
видно в
Поражение двигательных зон коры головного мозга или кортикоспинального тракта.
Механизм дыхательного ритма
теория кардиостимуляторных клеток
теория нейронных сетей
рефлекторная регуляция дыхания
хеморецептивный дыхательный рефлекс
Химические факторы относятся к CO₂, O₂, H в артериальной крови, тканевой жидкости и спинномозговой жидкости.
хеморецепторы
периферические хеморецепторы
каротидное тело и аортальное тело
В артериальной крови увеличивается концентрация PO₂, PCO₂ или H → стимулируются периферические хеморецепторы → по ходу синусовых нервов (сонное тело) и блуждающего нерва (тело аорты) → ядро одиночного тракта продолговатого мозга → рефлекторно вызывает углубление и ускорение дыхания.
Каротидное тело в основном регулирует дыхание, а аортальное тело - главным образом кровообращение.
Чувствителен к уменьшению PO₂, но нечувствителен к уменьшению содержания O₂.
Анемия или отравление CO→Снижение содержания кислорода, PO₂ в норме.
Физиологическая функция
Низкий уровень O₂ в организме поддерживает стремление к дыханию.
центральный хеморецептор
Центральная химиочувствительная зона продолговатого мозга
Поверхностная часть вентролатерального продолговатого мозга
физиологическая стимуляция
H в спинномозговой жидкости и местной внеклеточной жидкости
CO₂ крови быстро проходит через гематоэнцефалический барьер → увеличивается концентрация внеклеточной жидкости Н вокруг хеморецепторов → стимулирует центральные хеморецепторы → дыхание углубляется и ускоряется, а легочная вентиляция увеличивается
H крови не может легко проникнуть через гематоэнцефалический барьер, а pH оказывает слабое стимулирующее действие на центральные хеморецепторы.
явление адаптации
Производительность
CO₂ продолжает увеличиваться. В первые несколько часов очевидна реакция респираторного возбуждения, а затем через 1-2 дня реакция дыхательного возбуждения ослабевает до 1/5.
CO₂ в крови оказывает сильное острое возбуждающее действие на дыхательные движения и слабую хроническую стимуляцию.
причина
Почки регулируют pH крови
В крови HCO3- может медленно проходить через гематоэнцефалический барьер, ослабляя стимулирующее влияние H на дыхательные движения.
Физиологическая функция
Регулирует концентрацию H в спинномозговой жидкости, влияя на легочную вентиляцию, и поддерживает стабильный pH в центральной нервной системе.
Регуляция дыхательного движения CO₂, H и O₂
уровень CO₂
Важнейшие физиологические и химические факторы, регулирующие дыхательные движения.
Определенный уровень PCO₂ необходим для поддержания основной деятельности дыхательного центра. Гипервентиляция может тормозить дыхательные движения из-за повышенного выведения CO₂.
Увеличение концентрации CO₂ на вдохе/нарушение легочной вентиляции → повышение PCO₂ → рефлекторное дыхание углубляется и ускоряется → экскреция CO₂ увеличивается, PCO₂ в крови возвращается к нормальному уровню
CO₂анестезия
PCO₂ в крови слишком высокий, подавляет ЦНС → одышка, головная боль, головокружение, кома
CO₂ стимулирует дыхание
центральный хеморецептор
PCO₂ в артериальной крови увеличивается на 2 мм рт. ст., стимулируя центральные хеморецепторы и усиливая легочную вентиляцию.
Основной эффект, медленный ответ
периферические хеморецепторы
PCO₂ в артериальной крови увеличивается на 10 мм рт. ст., стимулируя периферические хеморецепторы и усиливая легочную вентиляцию.
Быстрая респираторная реакция играет важную роль
Чейн-Стоукс
Производительность
Дыхательные движения поочередно увеличиваются и уменьшаются с циклом 45 с~3 мин.
видно в
Сердечная недостаточность или повреждение ствола головного мозга
механизм
Существует разница во времени между альвеолярным воздухом и хеморецептором PCO₂, и усиление обратной связи слишком велико.
концентрация H
В артериальной крови повышается концентрация Н, дыхание углубляется и учащается, увеличивается легочная вентиляция.
Механизм регулирования
центральный хеморецептор
Высокая чувствительность, но медленное действие.
Периферические хеморецепторы (первичные)
уровень O₂
РО₂ вдыхаемого воздуха снижается, что рефлекторно вызывает углубление и ускорение дыхательных движений (РО₂ не проявляется до тех пор, пока РО₂ не упадет до 80 мм рт.ст., поэтому большое значение имеет тяжелая гипоксия).
Механизм регулирования
Тяжелая эмфизема, легочно-сердечная недостаточность → хронический дефицит O₂, задержка CO₂ → центральные хеморецепторы адаптируются к стимуляции CO₂ → низкий уровень O₂ становится основным стимулирующим фактором для стимуляции периферических хеморецепторов.
Хроническая легочная вентиляция или нарушения легочной вентиляции могут вызывать угнетение дыхания вследствие вдыхания чистого кислорода для снятия стимуляции гипоксии.
Взаимодействие CO₂, H, O₂ в регуляции дыхательного движения
Они могут быть усилены взаимной синергией или ослаблены взаимной отменой.
легочный рефлекс растяжения
рефлекс расширения легких
При расширении легких рецепторы растяжения возбуждаются за счет растяжения дыхательных путей, и импульсы усиливаются. Импульсы передаются в продолговатый мозг через блуждающий нерв, а через действие продолговатого мозга и мостового дыхательного центра - на вдохе. преобразуется в выдох.
Блуждающий нерв перерезается, рефлексы исчезают, вдох не может вовремя перейти в выдох, вдох удлиняется, дыхание становится более глубоким и медленным.
Спокойное дыхание, как правило, не участвует в регуляции. Только когда дыхательный объем превышает 1500 мл, может сработать рефлекс расширения легких.
Податливость легких снижается, расширение легких стимулирует растяжение дыхательных путей, вызывая рефлексы, а дыхание становится поверхностным и учащенным.
рефлекс коллапса легких
Усиление активности вдоха или содействие преобразованию выдоха во вдох при коллапсе легкого.
защитный дыхательный рефлекс
кашлевой рефлекс
Гортань, трахея, бронхи и слизистые оболочки подвергаются механической или химической стимуляции → импульс передается по блуждающему нерву в продолговатый мозг → кашель (прозрачные дыхательные выделения или инородные тела)
чихательный рефлекс
Рецепторы слизистой оболочки носа → тройничный нерв, афферентный к продолговатому мозгу → чихание (прозрачные раздражители полости носа)
Проприоцептивный рефлекс дыхательных мышц
Дыхательное движение и его регуляция в особых условиях.
Физиологические параметры и значение клинического мониторинга респираторного статуса
насыщение крови кислородом
анализ газов артериальной крови
Механическая вентиляция