Лекция 5 Тема Дыхание общие вопросы Вентиляция

Лекция № 5 Тема: Дыхание: общие вопросы. Вентиляция лёгких. Фармацевтический факультет 2011 / 2012 учебный год 16 марта 2012 г.

Литература основная Физиология человека Под редакцией В. М. Покровского, Г. Ф. Коротько Медицина, 2003 (2007) г. С. 347 -357.

Вопрос 1 Понятие «дыхание» • Учебник, C. 347.

Определение понятия «ДЫХАНИЕ» Дыхание — совокупность физиологических процессов, обеспечивающая обмен респираторными газами (O 2 и CO 2) между окружающей средой и клетками организма в соответствии с его метаболическими потребностями

Определение понятия «ДЫХАНИЕ» Дыхание — • совокупность физиологических процессов, • обеспечивающая обмен респираторными газами (O 2 и CO 2) • между окружающей средой и клетками организма • в соответствии с его метаболическими потребностями

Под «дыханием» понимают разные явления

Например • Дыхание — физиологическая функция, обеспечивающая газообмен … между окружающей средой и организмом (? )…

Дыхание для врача - Лаэннек со стетоскопом осматривает пациента в присутствии студентов. Картина Теобальда Чартрана - Больной, дышите, не дышите, не дышите. . . Выносите. Следующий!

Дыхание для врача - Feer's Textbook of Pediatrics (1922), showing the direct method of auscultation being used on an infant.

Вопрос 2 Значение дыхания для организма человека

Без дыхания человек может прожить 5 -7 минут, после чего наступают необратимые изменения в мозге.

Дыха ние — основная форма диссимиляции у человека, животных, растений и многих микроорганизмов. Создаёт оптимальные условия для катаболизма.

При дыхании богатые химической энергией вещества, принадлежащие организму, окисляются до бедных энергией конечных продуктов (диоксида углерода и воды), используя для этого молекулярный кислород.

Значение дыхания для организма • Позволяет использовать энергию органических веществ • Резко увеличивает эффективность получения энергии

• Свыше 90 процентов энергии организма вырабатывается благодаря поступлению в организм кислорода.

Вопрос 3 Типы дыхания

Типы дыхания

Прямое дыхание • клетки организма непосредственно обмениваются кислородом и углекислотой с окружающей средой. • У таких мелких водных животных, как туфелька или гидра, газообмен представляет собой весьма несложный процесс: растворенный кислород диффундирует из окружающей воды в клетки, а углекислота диффундирует наружу, и ни в какой особой дыхательной системе нет надобности.

Непрямое дыхание • с участием специализированных для этой функции структур тела. • Специализированный орган должен иметь тонкую стенку (мембрана этой стенки должна быть полупроницаемой), чтобы не препятствовать диффузии; он должен всегда иметь влажную поверхность, чтобы кислород и углекислота могли быть растворены в воде; наконец, он должен хорошо снабжаться кровью.

Непрямое дыхание • У рыб, крабов, раков и многих других животных для непрямого дыхания выработались жабры; • у высших позвоночных - рептилий, птиц и млекопитающих - выработались легкие; • дождевой червь использует для дыхания свою влажную кожу; насекомые обладают трахеями - трубочками, пронизывающими все тело и сообщающимися с внешней средой через поры.

Внешнее и внутреннее непрямое дыхание • При непрямом дыхании газообмен между клетками тела и средой включает две фазы - внешнюю и внутреннюю. • Внешнее дыхание состоит в обмене газами путем диффузии между внешней средой и кровью при помощи специализированного органа дыхания, например легкого у млекопитающих. • Внутреннее дыхание заключается в газообмене между кровью и клетками тела. Перенос газов между этими двумя фазами дыхания осуществляет система кровообращения.

У человека • непрямое легочное дыхание

• «дыхание» роговицы, газопроницаемые контактные линзы • дыхание кожи, дыхание через кожу • кислородные коктейли

Современные газопроницаемые контактные линзы

КОЖНОЕ ДЫХАНИЕ И ГАЗОВЫЙ ОБМЕН • Практически все газы проходят через кожу. Однако дыхание через кожу составляет только 1, 5% всего газообмена. • Но эти 1, 5% очень важны (!? ? ? )

Золотой мальчик • В 1496 году в замке миланского герцога Моро состоялось предновогоднее праздничное шествие под руководством художника и учёного Леонардо да Винчи. • Одним из его главных участников был голый сын бедного пекаря, полностью покрытый золотой краской, с крыльями и лавровой ветвью в руке — олицетворение ожидавшегося Золотого века. В разгар представления мальчик должен был вылезти из фигуры лежащего рыцаря, символизировавшего уходящий Железный век. • Праздник был прерван из-за внезапного заболевания жены герцога. Замок опустел. Мальчик целую ночь провёл на каменном полу и заболел. • Утром его обнаружил Леонардо да Винчи и отнёс к себе домой, пытаясь вылечить. Однако на четвёртый день ребёнок

Отчего погиб «золотой мальчик» ? • Прошли века. История «золотого мальчика» , связанная с именем великого художника, не была забыта. • А причина его гибели долгое время оставалась непонятной и вызывала разные толкования. Быть может, мальчик погиб потому, что его кожа, покрытая золотой краской, не могла дышать? Ведь известно, что у лягушки дыхание может происходить через кожу. Лягушка остается живой, если у нее перевязать дыхательную трубку, или трахею, и тем самым прекратить доступ воздуха в легкие. Но она гибнет, если ее кожу покрыть мазью, не пропускающей воздух. • Быть может, и человек дышит кожей?

Отчего погиб «золотой мальчик» ? • Разрешил вопрос эксперимент, проведённый в Германии в XIX веке. • Двоих подопытных взрослых мужчин покрыли лаком: одного на сутки, другого на 8 суток. У обоих не было замечено никаких вредных последствий для здоровья. • Однако подопытным было трудно переносить холод. Это объяснили следующим образом: раздражение кожи лаком вызвало резкое расширение её кровеносных сосудов, как следствие возросла теплоотдача, соответственно температура тела снизилась. • Таким образом, к смерти «золотого мальчика» привело переохлаждение, вызвавшее снижение защитных функций организма, следовательно открывшее дорогу опасному заболеванию.

КОЖНОЕ ДЫХАНИЕ И ГАЗОВЫЙ ОБМЕН • В Древнем Риме был случай, когда на одном из праздников, шестилетнего мальчика, играющего роль ангелочка, выкрасили с ног до головы золотой краской. • Мальчик погиб от удушья через тридцать минут (? ? ? ) ? ? ?

КОЖНОЕ ДЫХАНИЕ И ГАЗОВЫЙ ОБМЕН Для фотосессии Пэрис с ног до головы выкрасили золотой краской, и она, обнажённая, ползком пересекла пустыню Мохаве. Снимки и стали основой для рекламных плакатов. Согласно маркетинговым обещаниям, шампанское Rich Prosecco станет прекрасным завершением дня и отличным началом ночи. Пэрис Хилтон занялась производством шампанского

Как быть с … ? ? ? • • • Мастера о кожном дыхании (ти ху си) "Дыхание кожей —очень эффективный метод оздоровления и лечения. Но для развития человека как биологического вида освоение кожного дыхания просто необходимо … Без него невозможно практиковать высшие уровни (? ). На них мы практикуем состояние тишины, паузы, затем остановки. Тогда сердце и легкие должны прекратить свою работу и также остановиться. Но тело по-прежнему нуждается в кислороде. И вот тогда наша кожа начинает дышать автоматически. Поэтому появляется возможность сидеть и лежать на протяжении нескольких дней бездыханным и с остановленным сердцем, но при этом смерть не наступает, и человек не умирает — он дышит кожей. Раньше этот метод считался секретным, и ему не обучали большое количество людей. Но тот, кто хочет достигнуть высших уровней цигун, должен его освоить обязательно. Сейчас этому методу обучают любого человека, который приходит на занятия второй ступени.

Откуда тогда трофические язвы?

Кислородные коктейли – кишечное дыхание ? • КИСЛОРОДНЫЙ КОКТЕЙЛЬ – ВЕДУЩИЙ МЕТОД ОКСИГЕНОТЕРАПИИ ? ? ? http: //medprom. ru/medprom/113246

Вопрос 4 Этапы дыхания у человека

Основные этапы процесса легочного дыхания 1. обмен газов между альвеолами легких и внешней средой 2. обмен газов между альвеолярным воздухом и кровью капилляров малого круга кровообращения 3. транспорт кислорода и углекислого газа кровью 4. обмен газов между кровью и тканевой жидкостью 5. тканевое (внутриклеточное) дыхание

• 1 + 2 = внешнее дыхание • 3 + 4 + 5 = внутреннее дыхание • 1 = вентиляция лёгких

Функциональная система газопереноса 1. 2. 3. 4. дыхательные пути лёгкие сердечно-сосудистой система кровь

Характер транспорта газов на этапах дыхания

Кислородный каскад

Вопрос 5 Дыха тельная систе ма человека

Дыха тельная систе ма человека • совокупность органов, обеспечивающих в организме человека внешнее дыхание, или обмен газов между кровью и внешней средой и ряд других функций.

Дыха тельная систе ма человека = Дыхательные пути + Дыхательные органы (легкие)

…или …

Вопрос 6 Дыхательные пути: физиология Подробнее Учебник С. 379 -381.

Дыхательные пути - путь воздуха от носового и ротового отверстий до лёгочных пузырьков (альвеол).

Можно сложнее! Дыхательные пути - часть аппарата внешнего дыхания, совокупность анатомических структур, представляющих собой дыхательные трубки, по которым воздушная смесь дыхательных газов активно транспортируется из среды организма к паренхиме лёгких и обратно - от паренхимы лёгких в среду.

ДЫХАТЕЛЬНЫЕ ПУТИ = • воздухоносные пути • tractus respiratorii • respiratory tract / airway

Дыхательные пути – верхние дыхательные пути • • полость носа, лат. cavum nasi носовая часть глотки (носоглотка), лат. pars nasalis pharyngis ротовая часть глотки (ротоглотка), лат. pars oralis pharyngis гортанная часть глотки (гортаноглотка), лат. pars larygea pharyngis • гортань, лат. larynx – нижние дыхательные пути • трахея, лат. trachea • бронхи, лат. bronchi

Упрощенная схема воздухоносных путей человека по Э. Вейбелю Weibel E. R. Morphometry of the human lung. Springer-Verlag, 1963

…или …

Механизм переноса газа (А - старая модель, Б – новая модель)

Основные функции ДП • Транспорт дыхательных газов (воздухопроведение) • Кондиционирование воздуха (очистка, увлажнение, согревание)

Сопротивление дыханию • При вдохе – полость носа ( 54 %) • При выдохе – бронхи (особенно сегментарные) – (50 %)

Слизистая бронхов и мукоцилиарная система: 1 - реснитчатые клетки; 2 - реснички; 3 - бокаловидные клетки; 4 - базальные клетки; 5 - слой слизи на поверхности ресничек; 6 - подслизистый слой; 7 - бронхиальная мускулатура

Мукоцилиарный клиренс • неспецифический механизм защиты органов дыхания от воздействий внешней среды. • Аппарат мукоцилиарного клиренса состоит из реснитчатых клеток и, непосредственно, ресничек и секреторных желез ДП - бокаловидных клеток, клеток Клара и желез подслизистого слоя.

• Figure 4. Posterior Gamma-Camera Radionuclide Images of Whole. Lung Clearance in a Normal Subject and a Patient with Systemic Pseudohypoaldosteronism Immediately after Inhalation of Technetium-99 m–Labeled Iron Oxide Particles and 10, 20, and 30 Minutes Later.

Вопрос 7 Дыхательный цикл

Дыхательный цикл — ритмически повторяющаяся смена состояния дыхательного центра и исполнительных органов дыхания

Дыхательный цикл

Дыхательный период — группа дыхательных циклов, завершающаяся вставочным вдохом

• Паттерн (англ. pattern) — английское слово, значение которого передается по-русски словами «шаблон» , «система» , «структура» , «принцип» , «модель» , также это слово имеет значение «узор» . • Из-за применения его в различных западных дисциплинах и технологиях в русскоязычную среду оно проникло как специфический термин сразу в нескольких сферах деятельности.

Вопрос 8 Вентиляция лёгких: паттерны дыхания

Типы патологического дыхания 1 — Куссмауля 2 — Грокко 3 — Чейна - Стокса 4 — Биота

Дыхание Куссмауля

Неправильно !!!

Вопрос 8 Механизм вентиляции лёгких

Модель Дондерса

Механизм спокойного вдоха • Активный • Сокращение диафрагмы - увеличение вертикального размера грудной клетки. • Сокращение наружных межрёберных мышц – увеличение фронтальных и сагиттальных размеров грудной клетки. • …

Механизм глубокого вдоха • Очень активный • Сокращение вспомогательных мышц (лестничных, грудино-ключично- сосцевидных, грудных) • …

Механизм спокойного выдоха • Пассивный • Эластическая тяга легких • Эластическая грудной клетки

Механизм глубокого выдоха • • - Активный Сокращение экспираторных мышц Внутренних межрёберных Передней брюшной стенки

Виды вентиляции лёгких (дыхания) • Верхнее (? ? ? ), • среднее (грудное) • нижнее (брюшное, диафрагмальное). • Особенные виды дыхания: икота, смех.

• http: //www. liveinternet. ru/users/987331/post 73054910/

• К концу XIX века началась борьба с корсетом. Первую кампанию подняла Жорж Санд , но ее мало кто поддержал. • Но затем за дело взялись медики, которые с пеной у рта доказывали, что корсет вреден для здоровья. Когда был изобретен рентген, под его лучи встали барышня и крестьянка. Так вот оказалось, что у дамы, с четырнадцати лет носящей корсет, деформировались 4 ребра.

Диафрагмальное дыхание

Грудное дыхание

Вопрос 9 Статические дыхательные объёмы и ёмкости

Классическая спирография

Статические дыхательные объёмы и ёмкости

Легочные объемы • Дыхательный объем (ДО, или VT, — tidal volume) — это объем газа, вдыхаемого и выдыхаемого при спокойном дыхании. • Резервный объем вдоха (РОвд, или IRV — inspiratory reserve volume) — максимальный объем газа, который можно дополнительно вдохнуть после спокойного вдоха. • Резервный объем выдоха (РОвыд, или ERV — expiratory reserve volume) — максимальный объем газа, который можно дополнительно выдохнуть после спокойного выдоха. • Остаточный объем легких (ООЛ, или RV — reserve volume) — объем газа, остающийся в легких после максимального выдоха.

Легочные емкости • Жизненная емкость легких (ЖЕЛ, или VC — vital capacity) представляет собой сумму ДО, РОвд и РОвыд, т. е. максимальный объем газа, который можно выдохнуть после максимального глубокого вдоха. • Емкость вдоха (Евд, или IC — inspiratory capacity) — это сумма ДО и РОвд, т. е. максимальный объем газа, который можно вдохнуть после спокойного выдоха. Величина этой емкости характеризует способность легочной ткани к растяжению. • Функциональная остаточная емкость (ФОЕ, или FRC — functional residual capacity) представляет собой сумму ООЛ и РОвыд, т. е. объем газа, остающегося в легких после спокойного выдоха. • Общая емкость легких (ОЕЛ, или TLC — total lung capacity) — это общее количество газа, содержащегося в легких после максимального вдоха.

Тест ЖЕЛ В зависимости от модификации спирометра возможно определение этого показателя тремя методами: 1. ЖЕЛ вдоха 2. ЖЕЛ выдоха 3. Двухстадийное определение ЖЕЛ

ЖЕЛ вдоха • после нескольких спокойных дыхательных циклов пациента инструктируют выдохнуть весь возможный объем воздуха из легких • акцентируют внимание не на силе или скорости выдоха, а на максимальной завершенности экспираторного маневра. • При этом пациент задействует резервный объем выдоха (РОвыд). • Сразу же вслед за этим пациента просят из положения полного выдоха как можно более глубоко вдохнуть, до ощущения максимального наполнения легких воздухом, тем самым задействовав резервный объем вдоха (РОвд).

ЖЕЛ выдоха • пациент сначала делает максимально полный вдох из положения спокойного выдоха, а затем из положения полного вдоха максимально полно завершает экспираторный маневр.

Двухстадийное определение ЖЕЛ • пациент сначала делает максимально полный вдох из положения спокойного выдоха, а затем из положения полного вдоха максимально полно завершает экспираторный маневр.

Тест ЖЕЛ • Обычно больным проще выполнить маневр ЖЕЛ вдоха, при этом измеряемые значения ЖЕЛ нередко оказываются несколько выше, чем при выполнении маневра ЖЕЛ выдоха. • Тест ЖЕЛ (для каждого метода в отдельности) проводят трижды с интервалом 25 - 30 секунд. • Предварительно на нос пациента накладывается носовой зажим. • Для расчета и оценки рекомендуется использовать наилучший результат.

• Использование обычных спирографов, распространенных в клинической практике, позволяет определить только 5 легочных объемов и емкостей: • ДО, РОвд, РОвыд, ЖЕЛ, Евд (или, соответственно, VT, IRV, ERV, VC и IC). Для нахождения важнейшего показателя легочной вентиляции — функциональной остаточной емкости (ФОЕ, или FRC) и расчета остаточного объема легких (ООЛ, или RV) и общей емкости легких (ОЕЛ, или TLC) необходимо применение специальных методик, в частности, методов разведения гелия, вымывания азота или плетизмографии всего тела (см. ниже).

Статические дыхательные объёмы и ёмкости, определяемые спирографически или спирометрически

На основании результатов спирографического исследования рассчитывают также: 1) число дыхательных движений при спокойном дыхании (ЧДД, или BF — breathing freguency) и 2) минутный объем дыхания (МОД, или MV — minute volume) — величину общей вентиляции легких в минуту при спокойном дыхании.

Вопрос 10 Определение структуры общей емкости легких (ОЕЛ)

• Поскольку ОО — это количество воздуха, остающегося в легких после максимального выдоха, ее измеряют только непрямыми методами (газоаналитическими или с применением плетизмографии всего тела).

Газоаналитические методы • В легкие вводят инертный газ гелий (метод разведения), либо вымывают содержащийся в альвеолярном воздухе азот, заставляя пациента дышать чистым кислородом. • В обоих случаях ФОЕ вычисляют, исходя из конечной концентрации газа (R. F. Schmidt, G. Thews).

Плетизмография всего тела

• Принцип действия интегрального плетизмографа основан на законе Бойля-Мариотта, согласно которому при неизменной температуре сохраняется постоянство отношения между давлением (Р) и объемом газа (V): • Р 1 x V 1 = Р 2 x V 2 , • где Р 1 — исходное давление газа, • V 1 — исходный объем газа, • Р 2 — давление после изменения объема газа, • V 2 — объем после изменения давления газа.

Вопрос 11 Проба Тиффно

• это тест определения форсированной (экспираторной) жизненной емкости легких (ФЖЕЛ, или FVC — forced vital capacity expiratory), позволяющий определить наиболее информативные скоростные показатели легочной вентиляции при форсированном выдохе, характеризующие, в частности, степень обструкции внутрилегочных воздухоносных путей.

• Так же, как и при выполнении пробы ЖЕЛ (VC), пациент делает максимально глубокий вдох, а затем, в отличие от пробы ЖЕЛ, выдыхает воздух с максимально возможной скоростью (форсированный выдох). При этом регистрируется экспоненциальная постепенно уплощающаяся кривая (рис. ). Оценивая спирограмму такого экспираторного маневра, рассчитывают несколько показателей:

Объем форсированного выдоха за одну секунду (ОФВ 1, или FEV 1 forced expiratory volume after 1 second) — количество воздуха, удаленного из легких за первую секунду выдоха. Этот показатель уменьшается как при обструкции дыхательных путей (за счет увеличения бронхиального сопротивления), так и при рестриктивных нарушениях (за счет уменьшения всех легочных объемов).

Индекс Тиффно (ОФВ 1/ФЖЕЛ, %) — отношение объема форсированного выдоха за первую секунду (ОФВ 1, или FEV 1) к форсированной жизненной емкости легких (ФЖЕЛ, или FVC).

Индекс Тиффно (ОФВ 1/ФЖЕЛ, %) — основной показатель экспираторного маневра с форсированным выдохом. Он существенно уменьшается при обструктивном синдроме, поскольку замедление выдоха, обусловленное бронхиальной обструкцией, сопровождается уменьшением объема форсированного выдоха за 1 с (ОФВ 1, или FEV 1) при отсутствии или незначительном уменьшении всей ФЖЕЛ (FVC). При рестриктивных расстройствах индекс Тиффно практически не изменяется, так как ОФВ 1 (FEV 1) и ФЖЕЛ (FVC) уменьшаются пропорционально.

Максимальная объемная скорость выдоха на уровне 25%, 50% и 75% форсированной жизненной емкости легких (МОС 25%, МОС 50%, МОС 75%, или MEF 25, MEF 50, MEF 75 — maximal expiratory flow at 25%, 50%, 75% of FVC). • Эти показатели рассчитывают путем деления соответствующих объемов (в литрах) форсированного выдоха (на уровне 25%, 50% и 75% от общей ФЖЕЛ) на время достижения этих объемов при форсированном выдохе (в секундах).

Средняя объемная скорость выдоха на уровне 25– 75% от ФЖЕЛ (СОС 25– 75%, или FEF 25– 75). Этот показатель в меньшей степени зависит от произвольного усилия пациента и более объективно отражает проходимость бронхов.

Пикфлоуметрия Пиковая объемная скорость выдоха (ПОСвыд, или PEF — peac expiratory flow) — максимальная объемная скорость форсированного выдоха.

• Еще в Древней Греции женщины носили специально скроенный кусок ткани, плотно охватывающий и поддерживающий грудь. В конце XIX века появляется наиболее близкий к современному бюстгальтеру элемент одежды. В 1889 году владелица мастерской по изготовлению корсетов, Эрмине Кадолль, предложила своим клиенткам «le Bien-Etre» ( «благополучие» в переводе с фр. ). У этого бюстгальтера уже были самые настоящие чашечки, которые поддерживались двумя сатиновыми лентами, и вся эта конструкция создавалась с учетом того, что она будет крепиться к корсету. Следующий этап в истории бюстгальтеров – 1903 год. Именно тогда женщина-врач Гош Саро представила перед Парижской медицинской академией новую модель бюстгальтера. Гош Саро разрезала корсет напополам. Верхняя часть корсета стала бюстгальтером, нижняя – поясом.

ХОЛТЕРОВСКОЕ МОНИТОРИРОВАНИЕ ЭКГ И ДЫХАНИЯ • Суточная регистрация 12 каналов ЭКГ. • Дополнительно регистрация во сне: • Дыхание (носо-ротовой поток) • Храп • Пневмограмма (дыхательные усилия) • Насыщение крови кислородом (сатурация)* • * - сатурация может регистрироваться как время сна, так и в течение суток в зависимости от клинической задачи

Вопрос 12 Искусственная вентиляция лёгких

• iron lung, боксовый респиратор, кабинный респиратор, танковый респиратор, аппарат "железные легкие"

• This room-sized respirator, circa 1932, could comfortably hold four patients. A fifth patient fit in the central port in times of high demand. The device was in nearly continuous use during polio epidemics through the early 1950 s. (Photo courtesy of Archives of Children’s Hospital Boston)

http: //www. aaos 75 th. org/stories/pat ient_story. htm? id=9

Iron Lung Ward of Ranchos Los Amigos Hospital circa 1953. The victims were usually children.

• Sophia Jacewicz showed off an iron lung designed for people on the go in May 1942 at St. Anthony Hospital. Tribune archive photo dated May 8, 1942.

Lady survives for 60 years using iron lung

• (СПА-капсула в комплекте с концентратором кислорода) • Alpha LED Oxy-Light Spa (Альфа ЛЕД Окси Лайт СПА) • Альфа капсула, СПА капсула