Obecná patofyziologie dýchacího systému 1. Výměna plynů v plicích 2. Řízení dýchání 3. Souhrn

Určování alveolární ventilace 1. Výměna plynů v plicích Určování alveolární ventilace Alveolární ventilace je definována jako tok dýchacích plynů přes dokonale fungující (= plyny vyměňující) alveoly. Kdyby všechny alveoly fungovaly dokonale, bylo by možné ji definovat jako alveolární ventilace celková vent. ventilace anat. mrtvého prostoru VA = VE - VD 5 L/min 7,5 L/min 2,5 L/min . . .

. dechová dechový objem anat. frekv. objem mrtvého prostoru VA  f * VT - f * VD 5L/min 15/min 0,5 L 0,15 L Zvýšení výkonnosti plic u savců rozčleněním na malé jednotky má však negativní stránku – ventilace jednotlivých sklípků není vždycky v optimálním poměru k jejich perfuzi (a naopak). Sklípky tedy ani ve zdraví nefungují dokonale a alveolární ventilace se definuje pomocí PaCO2, který téměř vždy odráží celkovou efektivní ventilační rychlost. K tomu cíli je třeba sestavit rovnici alveolární ventilace (obr. 1 – 3). .

Výměna plynů v plicích - přehled ROVNICE ALVEOLÁRNÍ VENTILACE CO2 40 mmHg 0 mmHg 0.056 5L/min FICO2 * VA FACO2 * VA . . . VCO2 0.23L/min - PvCO2 PaCO2 45 mmHg 40 mmHg PODLE FICKOVA PRINCIPU : . . VCO2 = FACO2 * VA (1a) 1

O2 . . . . . . VO2 = FIO2 * VA - FAO2 * VA (1b) . . 100 mmHg 0.21 0.14 FIO2 * VA FAO2 * VA . . . VO2 0.28 L/min - - PvO2 PaO2 40 mmHg 90 mmHg . . . VO2 = FIO2 * VA - FAO2 * VA (1b) . . VO2 = (FIO2 - FAO2) * VA 2

. . VCO2 tlak VCO2 FACO2 = ——— . PACO2 = ——— * 863 . vzduchu VA VA (3) (2) . . VO2 VO2 FAO2 = FIO2 - —— . PAO2 = PIO2 - —— * 863 . VA VA 150 mmHg 0.21 * (760 mmHg - 47 mmHg) PACO2  PaCO2 V NORMĚ I PATOLOGII, TUDÍŽ : . . (4) . . 3

Rovnice alveolární ventilace byla odvozena pro zdravé mladé plíce, které se blíží ideální výměně plynů; u nich skutečně přibližně platí, že alveolární ventilace je tok plynů přes sklípky dokonale vyměňující plyny. V patologicky změněných plicích jsou však oblasti této rovnici neodpovídající a u takových plic proto musíme definovat efektivní alveolární ventilaci jen ze souhrnného efektu plynové výměny na velikost PaCO2; rovnice alveolární ventilace však k tomu dává vodítko.

Kyslík v alveolech a v krvi K porozumění chování krevních plynů za různých patologických stavů potřebujeme znát složení plynné směsi v alveolech, které se v klinické praxi těžko měří. Naštěstí není velký rozdíl mezi PaCO2 a mezi PACO2 a PAO2 je pak možno vypočítat podle rovnice alveolárních plynů (obr. 4 a 5).

ROVNICE ALVEOLÁRNÍCH PLYNŮ . R  ——— VCO2 0.23 L/min . . 0.8  ————— VO2 0.28 L/min RESPIRAČNÍ VÝMĚNNÁ RYCHLOST ROVNICE ALVEOL. VENTILACE  METABOLICKÝ RESPIRAČNÍ KVOCIENT (PRO PLÍCE VCELKU) . ZANED- BATELNÝ ZBYTEK + 40 mmHg 100 mmHg  150 mmHg - —————— 0.8 4

R.A.P. SE DÁ ZNÁZORNIT JAKO PŘÍMKA (JE-LI R=konst.): PACO2  PaCO2 PAO2 = 150 - 1.25 PaCO2 120 100 mmHg PaCO2 = 120 - 0.8 PAO2 ČISTÁ HYPOVEN- TILACE 50 40 NORMA PAO2 5 50 100 150 mmHg

- zjistit vztah mezi parciálním tlakem obou Tato rovnice umožňuje - zjistit vztah mezi parciálním tlakem obou plynů v alveolech při čisté hypoventilaci a při hyperventilaci - odhadnout velikost alveolo-arteriálního rozdílu pro kyslík (obr. 6)

6

Zvýšený PA-aO2 svědčí pro postižení plicního parenchymu, při čisté hypoventilaci zvýšen není. Z rovnice plyne, že i při normálním PA-aO2 může dojít při těžké hyperkapnii k těžké hypoxemii.

Ventilačně perfuzní nerovnováha Dosavadní úvahy se opíraly o jednokompartmentový model plic. Ve skutečnosti je však hlavním patofyziologickým mechanizmem porušené výměny plynů ventilačně perfuzní nerovnováha, a ta se tímto modelem vystihnout nedá. VPN je odchylka od optimálního poměru mezi ventilací a perfuzí celých plic, jejich různých oblastí až jednotlivých alveolů. Ventilačně perfuzní poměr jednotlivého sklípku ovlivňuje složení plynné směsi v něm (obr. 7)

7

Ventilačně perfuzní křivku pro jednotlivý alveolus je možné snadno odvodit intuitivně (obr. 8).

Tuto křivku můžeme situovat do souřadnic alveolárních plynů, poněvadž paricální tlaky plynů v alveolech jsou závislé na poměru ventilace a perfuze jednotlivých sklípků. Funkční mrtvý prostor plic je vždy větší než anatomický mrtvý prostor, za patologických stavů třeba i velmi výrazně (obr. 9).

MRTVÝ PROSTOR DÝCHACÍCH CEST . . VA/Q   . . VA/Q  1.0 . .  VA/Q ANATOMICKÝ M.P. FYZIOLOGICKÝ M.P.  FUNKČNÍ M.P. (  NEVYLUČUJE CO2) ˇ ˇ 9

Alveolární parciální tlaky obou dýchacích plynů v plicích jako celku leží někde mezi rovnicí alveolárních plynů a křivkou ventilačně perfuzní nerovnováhy (obr. 6 ).

6