Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Plíce a dýchání Vratislav Fabián 5.1.2009. Biofyzika vnějšího a vnitřního dýchání Dýchání (respirace) patří ke třech základních „vitálních“ funkcí živého.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Plíce a dýchání Vratislav Fabián 5.1.2009. Biofyzika vnějšího a vnitřního dýchání Dýchání (respirace) patří ke třech základních „vitálních“ funkcí živého."— Transkript prezentace:

1 Plíce a dýchání Vratislav Fabián

2 Biofyzika vnějšího a vnitřního dýchání Dýchání (respirace) patří ke třech základních „vitálních“ funkcí živého organizmu. Je to periodický a rytmický proces vdechování vzduchu (inspirium) a jeho vydechování (expirium) z dýchacím cest a z plic, který za každou minutu zabezpečuje organizmu přísun 250 ml O 2. a odsun 200 ml CO 2 / min. potřebných na pokrytí jeho metabolických požadavků.

3 Hlavní funkce dýchání proces výměny plynů mezi buňkami a vnějším prostředím, t.j. transport kyslíku z vnějšího vzduchu do buněk těla a odvod oxidu uhličitého z buněk do atmosféry.

4 Dýchání vnější a vnitřní

5

6 Vnější dýchání 4 hlavní procesy - plicní ventilace - distribuce vzduchu - difuze plynů - perfuze plic

7 Vnější dýchání Ventilace  cyklická výměna vzduchu v plicích v průběhu nádechu (inspirium) a výdechu (expirium), zabezpečená kontrakcí dýchacích svalů Distribuce  smíchání inspirovaného vzduchu ze vzduchem, který zůstal v dýchacích cestách a v plicích po výdechu (150 ml = anatomický mrtvý prostor) Difuze  přestup O2 a CO2 ve směru tlakového gradientu přes alveolokapilární membránu (Fickův zákon) Perfuze  cirkulace krve plicním řečištěm

8 Vnitřní dýchání Vnitřní dýchání, resp. tkáňová respirace, představuje difuzi O2 a CO2 mezi krví a tkání ve směru gradientu parciálních tlaků. Vnější (plicní) a vnitřní (tkáňové) dýchání vyžadují normální funkci kardiovaskulárního (KV) systému a centrálního nervového systému – CNS (mozek a mícha).

9 Mechanika dýchání Mechanika dýchání - hodnotí činnost dých. svalů, hrudního koše a plic pro dýchání. Proudění vzduchu v dých. cestách je podmíněné tlakovým rozdílom mezi atmosférou a alveolami. Inspirium - tlak v alveolách nižší než v atmosféře Exspirium - tlak v alveolách převyšuje atmosférický tlak. Dýchání je „podtlakové“ Podtlak a přetlak v hrudníku - výsledek kontrakce dých. svalů : bránice (diaphragma) a mezižeberních svalů (vnějších a vnitřních)

10 Dýchací svaly Bránice  hlavný inspirační sval, zodpovídá za 60 % změny objemu hrudníku. V průběhu klidného dýchání klesá asi o 1,5 cm, pri hlubokém nádechu však až o 7-13 cm. Mm.intercostales externi  při kontrakci zvětšení předozadního a příčného průměru hrudníka  vdech. Mm. intercostales interni  při kontrakci pokles žeber a zmenšení průměru hrudníku  výdech. Klidný nádech  aktivní děj Klidný výdech  převážně pasivní

11 Nádech, výdech Klidný výdech  způsobený pasivním vytláčením bránice směrem nahoru a retrakční silou hrudního koše a plic Usilovný nádech  kontrakce bránice Mm. intercostales ext. a dalších inspiračních svalů (krku a hrudníka). Usilovný výdech  kontrakce břišních svalů a mm. intercostales interni.

12 Mechanismus plicní ventilace KLIDNÝ NÁDECH:  kontrakce bránice a vnějších mezižeberních svalů   negativita P Pl   negativita P P   vznik tlakového gradientu (zvějšku-dovnitř)   inspirační průtok   inspirační plicní objem KLIDNÝ VÝDECH:  pasivní pohyb bránice nahoru a retrakční síla plic a hrudníku   lehce pozitivní P P při malé negativitě P Pl   vznik tlakového gradientu (zevnitř-ven)   exspirační průtok vzduchu   exspirační plicní objem

13 Plicní tlaky, průtok a objem

14 Plicní objemy  dechový objem (tidal volume V T ) = 0,5 l  inspirační rezervní objem (IRV) = 2,5 l  exspirační rezervní objem (ERV) = 1,5 l  reziduální objem (RV) = 1,2 l

15 Plicní kapacity Vitální kapacita plic (VC) = V T + IRV + ERV Inspirační kapacita (IC) = V T + IRV Funkční reziduál. kapacita (FRC) = ERV+ RV Celková kapacita plic (TLC) =  všech objemů

16 Ventilace plic a distribuce vzduchu minutová ventilace : MV = V T. F alveolární ventilace : AV = MV – (V D. f) (V D = 150 ml – mrtvý objem) Při dechovém objemu (V T ) 500 ml a frekvenci dýchání (f d ) 12 dechů. min- 1 představuje minutová ventilace 6 l. min -1, z čehož na alveolární ventilaci připadá 4,2 l. min -1. Maximální voluntární ventilace (MMV) představuje najvětší objem vzduchu převentilovaný plicemi za 1 minutu ( l. min -1 ).

17 Atm., alveol. a exp. vzduch Atmosférický vzduch = směs O 2 (20,93%), CO 2 (0,03 %), N 2 (78,06 %), He a jiných vzácných plynů (0,92%) a vodních par. Parciální tlaky plynů závisí na atmosférickém tlaku (P B ) a kolísají podle nadmořské výšky. Při atmosférickém tlaku 101,3 kPa (760 torr,1 atm,) a tlaku vodních par 0,8 kPa (suchý vzduch) je parciální tlak O 2 ( P0 2 ) cca 21 kPa a PCO 2 0,04 kPa

18 Daltonův zákon pro výpočet parciálních tlaků dýchacích plynů (ve směsi plynů : čím vyšší koncentrace plynů, tím větší jeho parciální tlak) PO 2 = V% O 2 x ( P B - PH 2 O ) / 100 např. PO 2 v atmosférickém vzduchu při hladině moře je : PO 2 = 20,93 x (101,3 – 0,8) / 100 = 21,03 kPa Obdobně počítame P0 2, PCO 2, PN 2, a to i v alveolárním případně v exspirovaném vzduchu.

19 Parciální tlaky O2(%)O2(%) CO 2 (%) PH 2 O (kPa) PN 2 (kPa) PaO 2 (kPa) PCO 2 (kPa) Atmosfer. vzduch (suchý) 20,930,03 0,879,0421,060,04 Exspir. vzduch 15,14,36,375,315,3 5,73 Alveolární vzduch 13,25,16,276,4 13,45,33 Arteriální krev 19,8506,376,48 12,7 5,2 0,8 Venózní krev ,376,4 5,26,13

20 Výměna dýchacích plynů přes alveolokapilární membránu probíhá formou difuze, která závisí na parciálních tlacích jednotlivých plynů (O 2 a CO 2 ) v alveolárním vzduchu a kapilárním plicním řečišti. Pri difuzi: tlakový gradient pro O2 O 2 = 13,4 – 5,2 = 8 (kPa) O 2 = 100 – 40 = 60 (torr) tlakový gradient pro CO2 CO 2 = 6,13–5,33 = 0,8 (kPa) C0 2 = = 6 (torr) (1 kPa= 7,5 mmHg =cca 10 H 2 O cm)

21 Tónová audiometrie: převodní nedoslýchavost vpravo Kochleární rezerva

22

23

24 Fickův zákon Difuze O 2 a CO 2 přes alveolokapilární (AK) membránu se řídí Fickovým zákonem. V = (P 1 – P 2 ). A. k s kde P 1 a P 2 jsou parciální tlaky, A = difuzní plocha (70 m 2), s = tloušťka membrány (0,8 um) k = difuzní konstanta. Difúzna konstanta závisí na složení membrány a druhu difundujícího plynu (pro CO 2 je 20-krát větší než pro O 2 )

25 Rozpustnost plynů v krevní plazmě Henryho zákon - množství plynu fyzikálně rozpuštěného v kapalině, je úměrné parciálnímu tlaku plynu nad kapalinou a jeho koeficientu rozpustnosti. Množství O 2, rozpuštěného v 1 l krve určíme ze vzorce: SO 2 = . PO / P B = 3,0 ml/l krve Množství CO 2 v 1l krve je: SCO 2 = . P CO / P B = 27ml/l krve. (kde  je koeficient rozpustnosti, P je parciální tlak plynu a P B je celkový barometrický tlak) Koeficient rozpustnosti  pre O 2 = 0,024 a  pro CO 2 = 0,57. Rozpustnost CO 2 v krvi je teda približne 24x větší než pro kyslík.

26 Perfúze O 2 - jako fyzikálně rozpuštěný v plazmě a chemicky vázaný na hemoglobin. V 1 l arteriální krve je 200 ml O 2, z toho jen 3 ml připadají na fyzikálně rozpuštěný O 2 a 197 ml je chemicky vázáno na hemoglobin. Fyzikálně rozpuštěný O 2 podmiňuje parciální tlak a tým umožňuje difuzi. CO 2 - jako fyzikálně rozpuštěný v plazmě, a chemicky vázaný ve formě bikarbonátů a karbaminohemoglobinu. V 1 l venózní krve je 27 ml fyzikálně rozpuštěného CO 2 (v plazmě), zbytek cca 520 ml je vázaný v ostatních dvou formách.

27 Reference  Leoš Navrátil, Jozef Rosina a kolektiv: Medicínská biofyzika  Ján Jakuš: Biofyzika dýchacieho systému


Stáhnout ppt "Plíce a dýchání Vratislav Fabián 5.1.2009. Biofyzika vnějšího a vnitřního dýchání Dýchání (respirace) patří ke třech základních „vitálních“ funkcí živého."

Podobné prezentace


Reklamy Google