Прикладные аспекты физиологии дыхания Механика дыхания —

Прикладные аспекты физиологии дыхания

Механика дыхания - описывает закономерности взаимодействия сил приводящих в движение грудную клетку с силами им противодействующими

Механика дыхания Для того, что бы произошел вдох должен быть создан градиент давления между атмосферным воздухом и альвеолярными отделами

Работа дыхания Конец выдоха Вдох

Работа дыхания Конец вдоха Выдох

Механика дыхания Приводя в движение каркас грудной клетки дыхательные мышцы (аппарат ИВЛ) совершают работу A=∆V×∆P

Механика дыхания Факторы определяющие величину необходимой работы дыхания: § Эластическое сопротивление легких § Аэродинамическое сопротивление дыхательных путей

Механика дыхания

Механика дыхания Растяжимость (комплаенс) легких характеризуется величиной изменения их объема на единицу давления С=∆V/∆P Единицы измерения мл /см. вод. ст. С=Сл. +С гр. кл. 3

Механика дыхания

Механика дыхания Величина комплаенса норма СДР Взрослые 200 60 Новорожденные 3 -5 0, 1

Механика дыхания Факторы определяющие величину комплаенса легких: § Эластичность соединительно-тканного каркаса § Величина сил поверхностного натяжения Комплаенс грудной клетки у новорожденных относительно высок

Механика дыхания Причины снижения комплаенса: 1. § § Рестриктивные нарушения Отек легких любой этиологии, СДР Морфологическая незрелость соединительно-тканного каркаса 2. Дефицит сурфактанта

Механика дыхания Закон Лапласа Силы поверхностного натяжения создают внутри сферы с одной жидкостной поверхностью давление равное: P=2 T/R, где P-давление в сфере; R-радиус; Т величина сил поверхностного напряжения

Механика дыхания Физиологическое значение сурфактанта: § Повышение комплаенса легких § Снижение тенденции альвеол с малым § диаметром к спадению Уменьшение перехода жидкости из капилляров в альвеолы (силы поверхностного напряжения градиент гидростатического давления между капиллярами и альвеолами)

Механика дыхания При наличии cлоя сурфактанта альвеола с меньшим радиусом имеет давление равное с альвеолой большего размера

Аэродинамическое сопротивление (резистентность) дыхательных путей Виды потока Ламинарный Турбулентный

Механика дыхания Согласно закону Пуазеля при ламинарном потоке для гладкостенных трубок с круглым сечением: V=P πr 4 /8ŋL Где: V-расход (объемная скорость); Pдавление создающее поток; ŋ- вязкость; L – длина трубки; π =3, 14; r- радиус Давление пропорционально расходу P=KV Поскольку, сопротивление потоку R = P/V то: R=8ŋL/πr 4

Механика дыхания При турбулентном потоке давление пропорционально квадрату расхода: P=KV 2 Большее значение имеет плотность флюида (d). Ламинарный поток возникает при числе Рейнольдса (Re)>2000 Re=2 rvd/ŋ

Механика дыхания В целом для «перепада» давления в дыхательных путях следует учитывать как первую так и вторую степень расхода: P=K 1 V+K 1 V 2

Механика дыхания Единица измерения R – см. вод. ст. /л/мин Резистентность дыхательных путей новорожденного ребенка в 16 раз выше таковой у взрослого – 50 см. вод. ст. /л/мин Резистентность интубационной трубки Ǿ 3 мм=100 см. вод. ст. /л/мин

Механика дыхания Патология с ведущими обструктивными нарушениями: § Бронхолегочная дисплазия § Бронихиолит

Механика дыхания Постоянная времени заполнения дыхательных путей (time constanta) в норме равна 63%. Tc=Cx. R Tc становится малой при снижении Сл и большой при росте R дыхательных путей

Влияние снижения растяжимости легких (Б) и увеличения сопротивления дыхательных путей (В) на вентиляцию легких. (А)-нормальные условия.

Механика дыхания Создание PEEP нормализует ФОЕ, что позволяет вентиляции происходить в наиболее растяжимой части респираторной системы. Снижение работы дыхания за счет прекращения ЭЗДП.

НОВОРОЖ ДЕННЫЙ ВЗРОСЛЫЙ ЕДЕНИЦЫ 34 -35 13 /МИН 6 -8 7 ЕМКОСТЬ РЕСПИРАТОРНОЙ ЗОНЫ 3, 8 -5, 8 4, 8 ОБЪЕМ МЕРТВОГО ПРОСТРАНСТВА 2, 0 -2, 2 МИНУТНАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ 200 -260 90 АЛЬВЕОЛЯРНАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ 100 -150 60 ВЕНТИЛЯЦИЯ МЕРТВОГО ПРОСТРАНСТВА 77 -99 30 МЕРТВОЕ ПРОСТРАНСТВО /ДЫХАТЕЛЬНЫЙ ОБЪЕМ 0, 27 -0, 37 0, 3 ПОТРЕБЛЕНИЕ КИСЛОРОДА 6 -8 3, 2 АЛЬВЕОЛЯРНАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ /М 2 2, 3 2, 4 ЧАСТОТА ДЫХАНИЯ ДЫХАТЕЛЬНЫЙ ОБЪЕМ МЛ /КГ МЛ/КГ /МИН L/M 2/MI N

Особенности процесса вентиляции легких у новорожденных детей § Чувствительность периферических хеморецепторов к падению р. О 2 арт относительно низка § Относительно узкие дыхательные пути § Брюшной тип дыхания обуславливает зависимость дыхательного объема от внутрибрюшного давления § Большая удельная вентиляция мертвого пространства снижает компенсаторный резерв увеличения вентиляции за счет ЧД Основной механизм компенсации дыхательной недостаточности при СДР – создание ПДКВ

Механика дыхания Вертикальная неравномерность вентиляции легких

Зоны (West) : I : P капил. всегда < Pалв => перфузии нет II : P капил. > Paлв => перфузия только в систолу III : P капил. всегда > Paлв => перфузия всегда

Закон Фика -P 2) Толщина

Закон Фика Новорожденные имеют: § Относительно малую площадь респираторной поверхности (число альвеол 30 ( 106) против 300 ( 106) у взрослых § Относительно толстую альвеолярно – капиллярную мембрану § Высокую фракцию шунта 0, 05 -0, 15 против 0, 05 § В 3 раза большую потребность в кислороде

Закон Фика Компенсаторно новорожденные имеют: • В 2, 4 раза большую артери-альвеолярную разницу по кислороду (Аa. DО 2) • Кислородную емкость крови 240 мл/л против 190 мл/л • Фетальный гемоглобин имеет сдвинутую влево кривую диссоциации (лучше работает в кислой среде) • Несколько большее парциальное давление азота в альвеолярном воздухе

ВЗРОСЛЫЙ НОВОРОЖДЕННЫЙ АЛЬВЕОЛЯРНАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ 60 мл/кг/мин 120 мл/кг/мин КРОВОТОК В ЛЕГОЧНЫХ КАПИЛЛЯРАХ 75 мл/кг/мин 200 мл/кг/мин ОТНОШЕНИЕ ВЕНТИЛЯЦИЯ /ПЕРФУЗИЯ 0, 8 0, 6 ФРАКЦИЯ ШУНТА (Qs/Qt) 0, 05 -0, 15 АЛЬВЕОЛЯРНЫЙ РО 2 105 мм. рт. ст. АЛЬВЕОЛЯРНЫЙ РСО 2 40 мм. рт. ст. 35 мм. рт. ст. АЛЬВЕОЛЯРНЫЙ АЗОТ (PAN 2) 568 мм. рт. ст. 573 мм. рт. ст. Артериальный РАО 2 95 мм. рт. ст. 80 мм. рт. ст. Артериальный РАСО 2 41 мм. рт. ст. 36 мм. рт. ст. АЗОТ (PAN 2) 575 мм. рт. ст. 583 мм. рт. ст. АРТЕРИО-АЛЬВЕОЛ. РАЗНИЦА ПО КИСЛОРОДУ (Аa. DО 2) 10 мм. рт. ст. 24 мм. рт. ст. УГЛЕКИСЛОМУ ГАЗУ (a. АDСО 2) 1 мм. рт. ст. АЗОТУ (a. ADN 2) 7 мм. рт. ст. 10 мм. рт. ст.

Основы ИВЛ При аппаратной вентиляции легких генератор аппарата ИВЛ совершает работу против эластических сил и резистентности респираторных путей действующих в системе дыхательные пути больного + искусственные дыхательные пути

Основы ИВЛ § Вентиляция: § Альвеолярная минутная вентиляция определяет элиминацию CO 2. § Минутная вентиляция = дыхательный объем x ЧД § Дыхательный объем ~ (PIP - PEEP) x IT (в вентиляторах ограниченных по давлению). § Оксигенация: § Оксигенация зависит от FIO 2 отношения вентиляции к перфузии (V/Q). § При СДР V/Q улучшается при увеличении среднего грудного давления – (mean airway pressure (MAP)). § MAP зависит от уровней PIP, PEEP, IT, ET и частоты дыханий.

Основы ИВЛ МАР – площадь под кривой давления. Величина MAP зависит от уровней PIP, PEEP, IT, ET и частоты дыханий.

Основы ИВЛ A. Задача ИВЛ поддержать адекватный газовый состав крови Sp. O 2 87% - 92%, Pa. O 2 of 40 to 60 mm. Hg, . Больные с легочной гипертензией могут требовать более высокой оксигенации крови. Пермиссивная гиперкапния, mm. Hg если p. H≥ 7, 25 рекомендуют следующий уровень p. CO 2: § При СДР до 45 mm. Hg § При интерстициальной эмфиземе до 66 mm. Hg § При БЛД до 80 mm. Hg B. При ИВЛ использовать минимально возможный дыхательный объем (стремится к 5 мл/кг) и градиент давление в дыхательных путях C. Адекватное PEEP важно для поддержания ФОЕ.

Основы ИВЛ «Стартовые» параметры ИВЛ FLOW л/мин <100015002000 >2000 4 6 -8 (редко <10) 14 - 16 16 -18 18 - 20 20 - 25 PEEP 3 -4 4 IMV 40 40 Fi. O 2 0. 50 PIP

Основы ИВЛ Влияние отдельных параметров ИВЛ на показатели газов к параметр PIP PEEP Frequency I/E Ratio Flow его изменение Ра. СО 2 Ра. О 2 — ---- +- +-

Основы ИВЛ Управление газовым составом крови Высокое Pa. CO 2 (>55 mm. Hg) • ↑ЧД, • Убедится, что Ti и Te не слишком короткие • ↑ PIP • Если PEEP >5 cm. H 2 O возможно его ↓ Низкое или нормальное Pa. CO 2 • ↓ PIP • ↓ЧД

Основы ИВЛ Управление газовым составом крови Низкое Pa. O 2: • ↑ FIO 2 • ↑ MAP увеличив PEEP (или Ti, PIP и/или поток) Высокое Pa. O 2: Pa. O 2 ↓ FIO 2 ↓ PEEP

Основы ИВЛ FIO 2 <0. 25 -0. 30 0. 31 -0. 40 0. 41 -0. 50 -0. 60 >0. 6 Mean Airway Pressure 5 6 -7 7 -9 8 -10 9 -11 >10