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 5.1.2009

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 (120-170 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 14-15556,376,4 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 = 46 - 40 = 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 2. 1000 / P B = 3,0 ml/l krve Množství CO 2 v 1l krve je: SCO 2 = . P CO 2. 1000/ 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