ΑΝΤΑΛΛΑΓΗ ΑΕΡΙΩΝ. Επαμεινώνδας Κοσμάς. Δ/ντής 3ης Πνευμον. Κλινικής ΝΝΘΑ Σωτηρία

Transcript

1 ΑΝΤΑΛΛΑΓΗ ΑΕΡΙΩΝ Επαμεινώνδας Κοσμάς Δ/ντής 3ης Πνευμον. Κλινικής ΝΝΘΑ Σωτηρία

2

3 Η ΠΟΡΕΙΑ ΤΟΥ ΟΞΥΓΟΝΟΥ Από την ατμόσφαιρα στα μιτοχόνδρια

4 Η ΠΟΡΕΙΑ ΤΟΥ ΟΞΥΓΟΝΟΥ ΣΤΟΝ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟ Οξυγόνωση αρτηριακού αίματος σε πνεύμονες (πνευμονική ανταλλαγή αερίων) CaO2 = 1.39*Hb*SaO *PaO2 20 mlo2% Μεταφορά Ο2 στην περιφέρεια DO2 = CaO2*Q Κατανάλωση Ο2 στην περιφέρεια (ιστική ανταλλαγή αερίων) VO2 = (CaO2-CvO2)*Q Φλεβική επιστροφή Ο2 στους πνεύμονες VRO2 = CvO2*Q Οξυγόνωση μικτού φλεβικού αίματος CvO2 = 1.39*Hb*SvO *PvO mlo2%

5

6 ΑΝΑΠΝΕΥΣΤΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ Βασική λειτουργία Ανταλλαγή αερίων (O2, CO2) Τόπος Κυψελιδοτριχοειδική μεμβράνη Μηχανισμοί ανταλλαγής αερίων Κυψελιδικός αερισμός Πνευμονική (τριχοειδική) αιμάτωση Παθητική διάχυση μορίων O2 & CO2 μεταξύ κυψελιδικού αέρα και μικτού φλεβικού αίματος του πνευμονικού τριχοειδούς

7 ΑΝΑΠΝΕΥΣΤΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ Αναπνευστική αντλία Οι δομές που συμβάλλουν στην αρνητικοποίηση της Ppl Πνεύμονες (Βρόγχοι- Παρέγχυμα-Κυκλοφορία) Οι δομές που υφίστανται την αρνητικοποίηση της Ppl Ανταλλαγή αερίων Αερισμός Αιμάτωση Διάχυση

8 ΑΕΡΙΣΜΟΣ (V)

9 ΑΕΡΙΣΜΟΣ (V) Είναι η κρίσιμη μηχανική λειτουργία του αναπνευστικού συστήματος ΣΤΟΧΟΣ: H επίτευξη κυψελιδικού αερισμού (VA) επαρκούς για την ανταλλαγή αερίων PACO2 = k.vco2/va PAO2 = PiO2 (k.vo2/va)

10 ΣΧΕΣΗ VA-ΚΥΨΕΛΙΔΙΚΩΝ ΑΕΡΙΩΝ PACO2 = k.vco2/va PAO2 = PiO2 (PACO2/R) PAO2 = PiO2 (k.vo2/va)

11 ΠΩΣ ΕΠΙΤΥΓΧΑΝΕΤΑΙ Ο ΑΕΡΙΣΜΟΣ Ικανή & αναγκαία συνθήκη για ροή αέρα Διαφορά Ρ ικανή να υπερνικήσει τις αντιστάσεις Ικανή & αναγκαία συνθήκη για εισπνοή Αρνητικοποίηση Palv, δημιουργία ΔΡ Ικανή & αναγκαία συνθήκη για εκπνοή... Θετικοποίηση Palv, δημιουργία ΔΡ

12 ΠΩΣ ΓΙΝΕΤΑΙ Η ΕΙΣΠΝΟΗ Σύσπαση αναπν.μυών Αρνητικοποίηση Ppl Αντίθετη φορά ελαστικής επαναφοράς πνευμόνων & θωρακικού τοιχώματος Αύξηση διατοιχωματικής Ρ κυψελίδων (Ρδιατ = Palv-Ppl) Αύξηση Valv Ελάττωση Palv (Boyle PxV=ct) < Ρατμ ΔΡ ικανή να υπερνικήσει τις Raw

13 ΠΩΣ ΓΙΝΕΤΑΙ Η ΕΚΠΝΟΗ Ήρεμη εκπνοή Αυξημένη ελαστική επαναφορά κυψελίδων στο τέλος εισπνοής Παθητική σύμπτυξη κυψελίδων (μείωση Valv) Αύξηση Palv > Ρατμ (Boyle) ΔΡ ικανό να υπερνικήσει Raw Μέγιστη εκπνοή Αυξημένη ελαστική επαναφορά που δεν αρκεί Σύσπαση εκπνευστικών μυών Σύμπτυξη κυψελίδων (μείωση Valv) Αύξηση Palv > Ρατμ (Boyle) ΔΡ ικανό να υπερνικήσει Raw

14

15

16

17 ΑΝΤΙΣΤΑΣΕΙΣ Raw = (Pao-PA)/flow Rtis = (PA-Ppl)/flow Rrs = Raw + Rtis

18 ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΑΕΡΙΣΜΟΥ ΕΥΟΔΩΝΕΤΑΙ Αναπν. Μύες (εισπνοή) Ελαστικότητα (εκπνοή) ΕΜΠΟΔΙΖΕΤΑΙ Ελαστικότητα (εισπνοή) Αντιστάσεις (εκπνοή)

19 ΑΝΟΜΟΙΟΓΕΝΕΙΑ ΑΕΡΙΣΜΟΥ

20 DYNAMICS OF RESPIRATION EQUATION OF MOTION (Mead & Agostoni, 1964) Ventilation of the lungs involves motion of the respiratory system, which is produced by forces required to overcome the flow-resistive, inertial and elastic properties of the lungs & chest wall. In spontaneous breathing, these forces are produced by the respiratory muscles Pmus = E.V + R.dV/dt + I.(dV/dt)2

21 ΑΙΜΑΤΩΣΗ (Q)

22 ΑΙΜΑΤΩΣΗ ΠΝΕΥΜΟΝΩΝ (Q)

23 ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΑΙΜΑΤΩΣΗΣ

24 ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΑΙΜΑΤΩΣΗΣ ΣΕ ΣΧΕΣΗ ΜΕ ΑΝΑΠΝΟΗ

25 ΣΧΕΣΗ V/Q

26 ΚΑΤΑΝΟΜΗ V, Q, ΣΧΕΣΗΣ V/Q

27 ΣΧΗΜΑΤΙΚΗ ΠΑΡΑΣΤΑΣΗ ΚΑΤΑΝΟΜΗΣ V, Q, V/Q

28 ΑΝΟΜΟΙΟΓΕΝΕΙΑ V/Q ΣΤΟ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ O2-CO2

29 ΔΙΑΧΥΣΗ

30 ΜΕΤΑΚΙΝΗΣΗ ΑΕΡΑ Τραχεία Μεγάλη ταχύτητα αέρα Στροβιλώδης ροή Βρογχικό δένδρο Μεταβατική ροή αέρα Μικροί αεραγωγοί Μικρή ταχύτητα αέρα Γραμμική ροή Κυψελίδα Ταχύτητα αέρα = 0 (λόγω τεράστιας επιφάνειας διατομής) Διάχυση μορίων αέρα (κίνηση Brown, τυχαίες κρούσεις με κυψελιδικά τοιχώματα)

31 ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΚΑΘΟΡΙΖΟΥΝ ΤΗ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΑΕΡΙΩΝ (FICK LAW) VLgas = (A/T) * dgas * (PA-vgas) VLgas = f1 (μεμβράνη) + f2 (αέριο) + f3(δp) Μεμβράνη: Α (κφ τμ), Τ(κφ μ), μεταβολές τριχοειδικού όγκου αίματος & κυψελιδικού όγκου αέρα Αέριο: σταθερά διαχύσεως (διαλυτότητα αερίου, MW) ΔΡ: VO2, VCO2, VA, Q

32 ΝΟΜΟΣ ΤΟΥ FICK ΓΙΑ O2 & CO2 Μεταφορά του Ο2 (VLO2) από την κυψελίδα στο τριχοειδικό (μικτό φλεβικό) αίμα μέσω της μεμβράνης που έχει επιφάνεια Α και πάχος Τ: VLO2 = (A/T) * do2 * (PAO2 PvO2) do2 = solubility O2 / MWO2 (=σταθερά διαχύσεως Ο2) Αντιστοίχως για CO2: VLCO2 = (A/T) * dco2 * (PvCO2 PACO2) dco2 = solub.co2/ MWCO2 (=σταθερά διαχύσεως CO2) 20*dO2

33

34 BHMATA ΔΙΑΧΥΣΗΣ Ο2 Διάχυση στη μεμβράνη (DM) Στην αέριο φάση της κυψελίδας Καθορίζεται από PIO2 PAO2 Απόσταση κυψελ.πόρου μεμβράνης < 1 mm Στην υγρή φάση της κυψελίδας Νόμος Henry: η ποσότητα αερίου (Ο2) που απορροφάται από ένα υγρό (λεπτό film υγρού που καλύπτει το κυψελιδικό επιθήλιο, surfactant) με το οποίο δεν συνδέεται χημικά = k*solub.o2*pao2 Στο ιστικό τμήμα της μεμβράνης Κυψελιδικό επιθήλιο Βασική μεμβράνη - Διάμεσος ιστός Τριχοειδικό ενδοθήλιο Πλάσμα Μεμβράνη ερυθρού Πρόσληψη από αίμα Διάχυση στο εσωτερικό ερυθρού Σύνδεση με Hb (HbO2) (Θ) Πνευμονικός τριχοειδικός όγκος αίματος (Vc)

35 ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ ΣΤΗ ΔΙΑΧΥΣΗ (Roughton & Forster formula, JAP 1957) DL = διάχυση (αγωγιμότητα) 1/DL = αντίσταση στη διάχυση Αντίσταση στη διάχυση = αντίσταση από τη μεμβράνη + αντίσταση από το αίμα 1/DL = 1/DM +1/D(O2-Hb) 1/DL = 1/DM + 1/θ.Vc θ = ο ρυθμός με τον οποίο 1 ml αίμα με κφ Hb προσλαμβάνει το αέριο (Ο2 ή CO) Vc = πνευμονικός τριχοειδικός όγκος αίματος

36

37 ΔΙΑΧΥΣΗ Ο2

38

39 ΣΥΝΟΨΙΖΟΝΤΑΣ.. Ανταλλαγή αερίων: ζωτικής σημασίας λειτουργίας επιτελείται σε όλο τον οργανισμό Αναπνευστικό σύστημα Πνευμονική κυκλοφορία Καρδιά Αρτηριακό σκέλος συστηματικής κυκλοφορίας Ιστοί & όργανα Φλεβικό σκέλος συστηματικής κυκλοφορίας Η πνευμονική ανταλλαγή αερίων είναι η βασική λειτουργία του αναπνευστικού συστήματος Κυψελιδικός αερισμός Πνευμονική αιμάτωση Σχέση αερισμού/αιμάτωσης Διάχυση