Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Условия газообмена, кислотно-щелочного и газообмена крови
П а О 2Артериальное давление кислорода или парциальное давление
P A O 2Альвеолярное давление кислорода или парциальное давление
P a CO 2Артериальное давление углекислого газа или парциальное давление
P A CO 2Альвеолярное давление углекислого газа или парциальное давление
P v O 2Напряжение кислорода смешанной венозной крови
П ( А - а ) О 2Разница альвеолярно-артериального давления кислорода. Термин, использовавшийся ранее ( Aa D O
2) не приветствуется.
П ( а / а ) O 2Соотношение альвеолярно-артериального давления; P a O 2 : P A O 2 Термин « индекс кислородного обмена» описывает это соотношение.
С ( а - v ) O 2Разница в содержании кислорода в артериовенозной крови
S a O 2Насыщение кислородом гемоглобина артериальной крови
S p O 2Насыщение кислородом по данным пульсоксиметрии
C a O 2Содержание кислорода в артериальной крови
pHСимвол, связывающий концентрацию ионов водорода или активность раствора со стандартным раствором; приблизительно равно отрицательному логарифму концентрации ионов водорода. pH - показатель относительной кислотности или щелочности раствора.

Мертвое пространство - это объем вдыхаемого воздуха, который не участвует в газообмене, потому что он либо остается в проводящих дыхательных путях, либо достигает альвеол, которые не перфузируются или плохо перфузируются . Другими словами, не весь воздух при каждом вдохе доступен для обмена кислорода и углекислого газа . Млекопитающие вдыхают и выдыхают свои легкие, расходуя впустую ту часть вдоха, которая остается в проводящих дыхательных путях, где не может происходить газообмен.

Выгоды действительно связаны с кажущейся расточительной конструкцией вентиляции, которая включает мертвое пространство. [1]

  1. Углекислый газ задерживается, что делает возможной кровь и интерстиций с бикарбонатным буфером .
  2. Вдыхаемый воздух доводится до температуры тела, повышая сродство гемоглобина к кислороду и улучшая поглощение O 2 . [2]
  3. Твердые частицы задерживаются слизью, выстилающей проводящие дыхательные пути, что позволяет удалить их мукоцилиарным транспортом .
  4. Вдыхаемый воздух увлажняется, улучшая качество слизи в дыхательных путях. [2]

У людей примерно треть каждого вдоха в состоянии покоя не меняет уровней O 2 и CO 2 . У взрослых он обычно находится в пределах 150 мл. [3]

Мертвое пространство можно увеличить (и лучше представить), дыша через длинную трубку, такую ​​как трубка . Несмотря на то, что один конец трубки открыт для воздуха, когда пользователь вдыхает, он вдыхает значительное количество воздуха, оставшегося в трубке после предыдущего выдоха. Таким образом, трубка увеличивает мертвое пространство человека, добавляя еще больше «дыхательных путей», которые не участвуют в газообмене.

Компоненты [ править ]

Всего мертвого пространство (также известное как физиологическое мертвое пространство ) представляет собой сумму анатомического мертвого пространства плюс альвеолярного мертвого пространства.

Анатомическое мертвое пространство [ править ]

Анатомическое мертвое пространство - это та часть дыхательных путей (например, от рта и трахеи до бронхиол), по которой газ проходит к альвеолам . В этих помещениях газообмен невозможен. В здоровых легких, где альвеолярное мертвое пространство мало, метод Фаулера точно измеряет анатомическое мертвое пространство с помощью техники вымывания азота . [4] [5]

Нормальное значение объема мертвого пространства (в мл) приблизительно равно безжировой массе тела (в фунтах) и составляет в среднем около трети дыхательного объема покоя (450-500 мл). В оригинальном исследовании Фаулера анатомическое мертвое пространство составляло 156 ± 28 мл (n = 45 мужчин) или 26% их дыхательного объема. [4] Несмотря на гибкость трахеи и меньшего размера проводящих дыхательных путей, их общий объем (то есть анатомическое мертвое пространство) мало изменяется при бронхоспазме или при тяжелом дыхании во время упражнений. [4] [6]

У птиц непропорционально большое анатомическое мертвое пространство (у них более длинная и широкая трахея, чем у млекопитающих того же размера), что снижает сопротивление дыхательных путей. Эта адаптация не влияет на газообмен, потому что птицы пропускают воздух через легкие - они не вдыхают и не выдыхают, как млекопитающие. [7]

Альвеолярное мертвое пространство [ править ]

Альвеолярное мертвое пространство - это сумма объемов тех альвеол, в которых кровь мало или совсем не течет через соседние легочные капилляры , т. Е. Вентилируемые, но не перфузируемые альвеолы, в которых в результате не может происходить газообмен. [1] Мертвое пространство альвеол незначительно у здоровых людей, но может резко увеличиваться при некоторых заболеваниях легких из -за несоответствия вентиляции и перфузии .

Расчет мертвого пространства [ править ]

Подобно тому, как мертвое пространство расходует часть вдыхаемого воздуха, мертвое пространство разбавляет альвеолярный воздух во время выдоха. Путем количественной оценки этого разведения можно измерить анатомическое и альвеолярное мертвое пространство, используя концепцию баланса масс , выраженную уравнением Бора . [8] [9]

где - объем мертвого пространства, - дыхательный объем;
парциальное давление углекислого газа в артериальной крови, и
- парциальное давление углекислого газа в выдыхаемом (выдыхаемом) воздухе.

Физиологическое мертвое пространство [ править ]

Концентрация углекислого газа (CO 2 ) в здоровых альвеолах известна. Он равен его концентрации в артериальной крови, поскольку CO 2 быстро уравновешивается через альвеолярно-капиллярную мембрану. Количество CO 2, выдыхаемого из здоровых альвеол, будет разбавлено воздухом в проводящих дыхательных путях и воздухом из альвеол, которые плохо перфузируются. Этот коэффициент разбавления может быть рассчитан после определения CO 2 в выдыхаемом воздухе (либо путем электронного контроля выдыхаемого воздуха, либо путем сбора выдыхаемого воздуха в газонепроницаемом мешке (мешок Дугласа) и затем измерения смешанного газа в мешке для сбора ). С алгебраической точки зрения этот коэффициент разбавления даст нам физиологическое мертвое пространство. как рассчитано по уравнению Бора:

Альвеолярное мертвое пространство [ править ]

Когда альвеолы ​​с плохой перфузией опорожняются с той же скоростью, что и нормальные альвеолы, можно измерить мертвое пространство альвеол . В этом случае проба газа в конце выдоха (измеренная с помощью капнографии ) содержит CO 2 в концентрации, меньшей, чем концентрация в нормальных альвеолах (то есть в крови): [10]

Внимание! Концентрация CO 2 в конце выдоха может быть неточно определенным числом.
  1. Плохо вентилируемые альвеолы ​​обычно не опорожняются с такой же скоростью, как здоровые альвеолы. В частности, в легких с эмфизематозом больные альвеолы ​​опорожняются медленно, поэтому концентрация CO 2 в выдыхаемом воздухе постепенно увеличивается на протяжении выдоха. [1]
  2. Мониторинг мертвого пространства альвеол во время хирургической операции - важный и чувствительный инструмент для мониторинга функции дыхательных путей. [11]
  3. Во время интенсивных упражнений CO 2 будет повышаться на протяжении выдоха, и его нелегко сопоставить с определением газов крови, что привело к серьезным ошибкам интерпретации на ранних этапах определения мертвого пространства. [8]
Пример : для дыхательного объема 500 мл, артериальной двуокиси углерода 42 мм рт. Ст. И углекислого газа в конце выдоха 40 мм рт.
и так

Анатомическое мертвое пространство [ править ]

При измерении анатомического мертвого пространства используется другой маневр: испытуемый полностью выдыхает, глубоко вдыхает газовую смесь с 0% азота (обычно 100% кислорода), а затем выдыхает в оборудование, которое измеряет объем азота и газа. Этот последний выдох происходит в три фазы. В первой фазе нет азота, и воздух попадает в легкие только до проводящих дыхательных путей. Затем концентрация азота быстро увеличивается во время короткой второй фазы и, наконец, достигает плато, третьей фазы. Анатомическое мертвое пространство равно объему выдыхаемого во время первой фазы плюс половина , что выдыхаемой во время второй фазы. (Уравнение Бора используется для обоснования включения половины второй фазы в этот расчет.) [4]

Мертвое пространство и вентилируемый пациент [ править ]

Глубина и частота нашего дыхания определяется хеморецепторами и стволом мозга в зависимости от ряда субъективных ощущений. При механической вентиляции в принудительном режиме пациент дышит с частотой и дыхательным объемом, которые определяются аппаратом. Из-за наличия мертвого пространства более медленные глубокие вдохи (например, десять вдохов по 500 мл в минуту) более эффективны, чем быстрые поверхностные вдохи (например, двадцать вдохов по 250 мл в минуту). Хотя количество газа в минуту одинаково (5 л / мин), большая часть поверхностных вдохов представляет собой мертвое пространство и не позволяет кислороду попадать в кровь.

Механическое мертвое пространство [ править ]

Механическое мертвое пространство - это мертвое пространство в аппарате, в котором дыхательный газ должен течь в обоих направлениях, когда пользователь вдыхает и выдыхает, увеличивая необходимое дыхательное усилие, чтобы получить такое же количество пригодного для использования воздуха или газа для дыхания, и рискуя накоплением диоксида углерода. от поверхностных вдохов. По сути, это внешнее расширение физиологического мертвого пространства.

Его можно уменьшить за счет:

  • Использование отдельных впускных и выпускных каналов с односторонними клапанами, помещенными в мундштук. Это ограничивает мертвое пространство между обратными клапанами и ртом и / или носом пользователя. Дополнительное мертвое пространство можно минимизировать, сохранив как можно меньший объем этого внешнего мертвого пространства, но это не должно чрезмерно увеличивать работу дыхания.
  • С полнолицевой маской или водолазным шлемом по запросу :
    • Сохранение малого внутреннего объема
    • Наличие небольшой внутренней носовой маски внутри основной маски, которая отделяет внешний дыхательный проход от остальной внутренней части маски.
    • В некоторых моделях полнолицевой маски установлен мундштук, аналогичный тем, что используются на регуляторах для дайвинга, который выполняет ту же функцию, что и носовая маска, но может дополнительно уменьшить объем внешнего мертвого пространства за счет принудительного дыхания через рот.

См. Также [ править ]

  • Уравнение Бора  - Уравнение, описывающее количество физиологического мертвого пространства в легких человека.
  • Кристиан Бор  - датский врач и профессор физиологии
  • Метод множественного удаления инертных газов  - Медицинский метод измерения концентраций различных введенных инертных газов в смешанной венозной крови, артериальной крови и выдыхаемом газе.
  • Дыхательная система  - Биологическая система у животных и растений для газообмена.

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c Запад, Джон Б. (2011). Физиология дыхания: основы (9-е изд.). Филадельфия: Wolters Kluwer Health / Lippincott Williams & Wilkins. ISBN 978-1-60913-640-6.
  2. ^ а б Уильямс, R; Ранкин, Н; Смит, Т; Галлер, Д; Сикинс, П. (ноябрь 1996 г.). «Взаимосвязь между влажностью и температурой вдыхаемого газа и функцией слизистой оболочки дыхательных путей». Реанимационная медицина . 24 (11): 1920–9. DOI : 10.1097 / 00003246-199611000-00025 . PMID 8917046 . 
  3. ^ "Отработанная вентиляция" . Ccmtutorials.com . Проверено 27 ноября 2013 .
  4. ^ а б в г Фаулер WS (1948). «Исследования функции легких. II. Мертвое пространство дыхательных путей». Являюсь. J. Physiol . 154 (3): 405–416. DOI : 10,1152 / ajplegacy.1948.154.3.405 . PMID 18101134 . 
  5. ^ Геллер Н, Конен-Бергманн М, Шустер К (1999). «Алгебраическое решение для определения мертвого пространства в соответствии с графическим методом Фаулера». Comput Biomed Res . 32 (2): 161–7. DOI : 10,1006 / cbmr.1998.1504 . PMID 10337497 . 
  6. ^ Берк, ТВ; Кюнг, М; Бурки, Н.К. (1989). «Легочный газообмен при бронхоспазме, вызванной гистамином, у пациентов с астмой» . Сундук . 96 (4): 752–6. DOI : 10,1378 / chest.96.4.752 . PMID 2791669 . [ постоянная мертвая ссылка ]
  7. ↑ West, JB (2009). «Сравнительная физиология газового барьера легких: уникальный птичий раствор» . Американский журнал физиологии. Регуляторная, интегративная и сравнительная физиология . 297 (6): R1625-34. DOI : 10,1152 / ajpregu.00459.2009 . PMC 2803621 . PMID 19793953 .  
  8. ^ a b Бор, К. (1891). Über die Lungenathmung. Сканд. Arch. Physiol. 2: 236-268.
  9. ^ Klocke R (2006). «Мертвое пространство: от простоты к сложности». J Appl Physiol . 100 (1): 1–2. DOI : 10,1152 / classicessays.00037.2005 . PMID 16357075 .  статья
  10. ^ Severinghaus, JW; Ступфель, Массачусетс; Брэдли, AF (май 1957 г.). «Альвеолярное мертвое пространство и различия между артериальным и конечным углекислым газом во время гипотермии у собаки и человека» . J Appl Physiol . 10 (3): 349–55. DOI : 10.1152 / jappl.1957.10.3.349 . PMID 13438782 . 
  11. ^ Gravenstein, JS (ed.), Jaffe, MB (ed.), Gravenstein, N. (ed.), Paulus, DA (ed) (2010). Капнография (2-е изд.). Кембридж: Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0521514781.CS1 maint: дополнительный текст: список авторов ( ссылка )

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Аренд Бухейс. 1964. «Дыхательное мертвое пространство». в Справочнике по физиологии. Раздел 3: Дыхание. Том 1. Уоллес О. Фенн и Герман Ран (ред.). Вашингтон: Американское физиологическое общество.
  • Джон Б. Уэст. 2011. Респираторная физиология: основы. Липпинкотт Уильямс и Уилкинс; Издание девятое. ISBN 978-1609136406 . 

Внешние ссылки [ править ]

  • Мертвое пространство страница на Джона Хопкинса школы медицины Интерактивная Дыхательная Физиология сайта.