Мертвое пространство (физиология)

редактировать
Объем вдыхаемого воздуха, который не участвует в газообмене
Газы крови, кислотно-щелочной и газообменные термины
PaO2Артериальное давление кислорода или парциальное давление
PAO2Альвеолярное давление кислорода, или парциальное давление
PaCO2артериальное давление диоксида углерода, или парциальное давление
PACO2альвеолярное давление диоксида углерода, или парциальное давление
PvO2напряжение кислорода смешанной венозной крови
P(Aa) O2альвеолярно-артериальное давление кислорода. Использованный ранее термин (A-a DO. 2) не приветствуется.
P(a / A) O2Отношение альвеолярно-артериального натяжения; P aO2:PAO2Термин описывает это соотношение.
C(av) O2Разница в содержании кислорода в артериовенозе
SaO2Насыщение кислородом гемоглобина артериальной крови
SpO2Насыщение кислородом, измеренное с помощью пульсоксиметрии
CaO2Содержание кислорода в артериальная кровь
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.
  • v
  • t

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 в каждом выдохе доступен для обмена кислорода и диоксида углерода. 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. Удерживается углекислый газ, делая забуференную бикарбонатом кровь и интерстиций.
  2. Вдыхаемый воздух доводится до температуры тела, повышая сродство гемоглобина к кислороду, улучшая поглощение O 2.
  3. Улавливаются твердые частицы на слизи, выстилающей проводящие дыхательные пути, что позволяет ее удалять с помощью мукоцилиарного транспорта.
  4. Вдыхаемый воздух увлажняется, улучшая качество слизи в дыхательных путях.

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

Мертвое пространство может быть увеличено (и лучше визуализировано) путем дыхания через длинную трубку, такую ​​как трубка. Хотя 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.

Содержание

  • 1 Компоненты
    • 1.1 Анатомическое мертвое пространство
    • 1.2 Альвеолярное мертвое пространство
  • 2 Расчет мертвого пространства
    • 2.1 Физиологическое мертвое пространство
    • 2.2 Альвеолярное мертвое пространство
    • 2.3 Анатомическое мертвое пространство
  • 3 мертвое пространство и вентилируемый пациент
  • 4 механическое мертвое пространство
  • 5 См. также
  • 6 Ссылки
  • 7 Дополнительная литература
  • 8 Внешние ссылки

Компоненты

Общее мертвое пространство (также известное как физиологическое мертвое пространство ) - это сумма анатомического мертвого пространства плюс альвеолярное мертвое пространство.

Анатомическое мертвое пространство

Анатомическое мертвое пространство - это часть дыхательных путей (например, рот и трахея до бронхиол), по которой проходит газ в альвеолы ​​. В этих помещениях газообмен невозможен. В здоровых легких, где альвеолярное мертвое пространство мало, метод Фаулера точно измеряет анатомическое мертвое пространство с помощью метода вымывания азотом.

Нормальное значение объема мертвого пространства (в мл) приблизительно равно безжировой массе тела (в фунтах) и составляет в среднем около трети от дыхательного объема в состоянии покоя (450-500 мл). В оригинальном исследовании Фаулера анатомическое мертвое пространство составляло 156 ± 28 мл (n = 45 мужчин) или 26% их дыхательного объема. 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.

Птицы имеют непропорционально большое анатомическое мертвое пространство (у них есть длиннее и шире трахеи, 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.

Мертвое пространство альвеол

Мертвое пространство альвеол - это сумма их объемов. альвеолы, в которых кровь мало или совсем не течет через прилегающие к ним легочные капилляры, т.е. альвеолы, которые вентилируются, но не перфузируются и в которых, в результате, не может происходить газообмен. Альвеолярное мертвое пространство незначительно у здоровых людей, но может резко увеличиваться при некоторых заболеваниях легких из-за несоответствия вентиляции и перфузии.

Расчет мертвого пространства

Так же, как мертвое пространство тратится 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 массы, как выражено уравнением Бора.

V d V t = P a CO 2 - P e CO 2 P a CO 2 {\ displaystyle {\ frac {V_ {d}} {V_ {t}}} = {\ frac {P_ {a \, {\ ce {CO2}}} -P_ {е \, {\ ce {CO2}}}} {P_ {a \, {\ ce {CO2}}}}}}{\ displaystyle {\ frac {V_ {d}} {V_ {t}}} = {\ frac {P_ {a \, {\ ce {CO2}}}} - P_ {e \, {\ ce {CO2}}}} {P_ {a \, {\ ce {CO2}}}}}}
где V d {\ displaystyle V_ {d}}{\ displaystyle V_ {d}} - объем мертвого пространства, а V t {\ displaystyle V_ {t}}V_{t}- дыхательный объем;
P a CO 2 {\ displaystyle P_ {a \, {\ ce {CO2}}}}{\ displaystyle P_ {a \, {\ ce {CO2}}}} - парциальное давление углекислого газа в артериальной крови, а
P e CO 2 {\ displaystyle P_ {e \, {\ ce {CO2}}}}{\ displaystyle P_ {e \, {\ ce {CO2}}}} - парциальное давление углекислого газа в выдыхаемом (выдыхаемом) воздухе.

Физиологическое мертвое пространство

Концентрация диоксида углерода (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, выдыхаемое 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 (мешке Дугласа) и затем измерении смешанный газ в сборном мешке). Алгебраически этот коэффициент разбавления даст нам физиологическое мертвое пространство, рассчитанное по уравнению Бора:

V физиологическое мертвое пространство V t = P a CO 2 - P смешанный выдохший CO 2 P a CO 2 { \ Displaystyle {\ frac {V _ {\ ce {физиологический \, мертвый \, space}}} {V_ {t}}} = {\ frac {P_ {a \, {\ ce {CO2}}}} - P _ {\ ce {смешанный \, выдох \, CO2}}} {P_ {a \, {\ ce {CO2}}}}}}{\ displaystyle {\ frac {V _ {\ ce {физиологический \, dead \, space}}} {V_ {t}}} = {\ frac {P_ {a \, {\ ce {CO2}}}} - P _ {\ ce {смешанный \, просроченный \, CO2}}} {P_ {a \, {\ ce {CO2}}}}}}

Мертвое пространство альвеол

Когда альвеолы ​​с плохой перфузией одновременно становятся пустыми как 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 в нормальных альвеолах (то есть в крови). :

V альвеолярное мертвое пространство V t = P a CO 2 - P конец приливного CO 2 P a CO 2 {\ displaystyle {\ frac {V _ {\ ce {alveolar \, dead \, space}}} {V_ { t}}} = {\ frac {P_ {a \, {\ ce {CO2}}} - P _ {\ ce {end \ tidal \, CO2}}} {P_ {a \, {\ ce {CO2}} }}}}{\ displaystyle {\ frac {V _ {\ ce {alveolar \, dead \, space}}} {V_ {t}}} = {\ frac {P_ {a \, {\ ce {CO2}} } -P _ {\ ce {конец \ tidal \, CO2}}} {P_ {a \, {\ ce {CO2}}}}}}
Внимание: Концентрация CO 2 в конце выдоха не может быть точно определенным числом.
  1. Плохо вентилируемые альвеолы ​​обычно не опорожняются с такой же скоростью, как здоровые альвеолы. В частности, при эмфизематозных легких пораженные альвеолы ​​опорожняются медленно, поэтому концентрация CO 2 в выдыхаемом воздухе постепенно увеличивается на протяжении всего выдоха.
  2. Мониторинг мертвого пространства альвеол во время хирургической операции является чувствительной и важный инструмент для мониторинга функции дыхательных путей.
  3. Во время физических упражнений CO 2 будет повышаться на протяжении выдоха, и его нелегко сопоставить с определением газов крови, что привело к серьезным ошибкам интерпретации на раннем этапе в истории определений мертвого пространства.
Пример : Для дыхательного объема 500 мл, артериального углекислого газа 42 мм рт. ст. и углекислого газа в конце выдоха 40 мм рт. ст.:
V альвеолярный мертвая зона 500 мл = 42 мм рт. ст. - 40 мм рт. ст. 42 мм рт. \ {\ ce {мм рт. ст.}} - 40 \ {\ ce {мм рт. ст.}}} {\ ce {42 \ мм рт. ст.}}}}{\ displaystyle {\ frac {V _ {\ ce {alveolar \, мертвый \, space}}} {\ ce {500 \ mL}}} = {\ frac {42 \ {\ ce {mmHg}} - 40 \ {\ ce {mmHg}}} {\ ce {42 \ mmHg}} }}
и, следовательно, мертвое пространство альвеол V = 24 мл. {\ displaystyle V _ {\ ce {alveolar \, dead \, space}} = 24 \ {\ ce {mL}}.}{\ displaystyle V _ {\ ce {alveolar \, dead \, space}} = 24 \ {\ ce {mL}}.}

Анатомическое мертвое пространство

Для измерения анатомического мертвого тела используется другой маневр. пространство: 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 выдоха во время первой фазы плюс половина объема выдоха во время второй фазы. (Уравнение Бора используется для обоснования включения половины второй фазы в этот расчет.)

Мертвое пространство и вентилируемый пациент

Глубина и частота нашего дыхания определяется хеморецепторами и ствол мозга, измененный рядом субъективных ощущений. При механической вентиляции в принудительном режиме пациент дышит с частотой и дыхательным объемом, которые определяются аппаратом. Из-за 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

Механическое мертвое пространство - это мертвое пространство в устройстве, в котором дыхательный газ должен течь в обоих направлениях при вдохе и выдохе пользователя, увеличивая необходимое дыхательное усилие, чтобы получить такое же количество годного к употреблению воздуха или дыхательного газа, и риск накопления углекислого газа при поверхностных вдохах. По сути, это внешнее расширение физиологического мертвого пространства.

Его можно уменьшить:

  • используя отдельные впускные и выпускные каналы с односторонними клапанами, помещенными в мундштук. Это ограничивает мертвое пространство между обратными клапанами и ртом и / или носом пользователя. Дополнительное мертвое пространство можно свести к минимуму, сохраняя объем этого внешнего мертвого пространства как можно меньше, но это не должно чрезмерно увеличивать работу дыхания.
  • С полнолицевой маской или водолазный шлем по требованию :
    • Сохранение небольшого внутреннего объема
    • Наличие небольшой внутренней носовой маски внутри основной маски, которая отделяет внешний дыхательный канал от остальной внутренней части маски.
    • В некоторых моделях полнолицевой маски установлен мундштук, аналогичный тем, что используются на дайв-регуляторах, который выполняет ту же функцию, что и носовая маска, но может дополнительно уменьшить объем внешнего мертвого пространства за счет

См. также

Ссылки

Дополнительная литература

  • Arend Bouhuys. 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

Последняя правка сделана 2021-05-17 04:57:59
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте