Патологическая физиология внешнего дыхания

Дыхание. Обмен газами (кислород и углекислый газ) между клетками и окружающей средой называется дыханием. Этот процесс происходит через ряд этапов: вентиляция легких, диффузия газов из альвеол в кровь легочных капилляров, перенос кровью к капиллярам тканей, диффузия газов из капилляров в ткани. Первые два этапа называются внешним дыханием.

Регуляция дыхания осуществляется дыхательным центром путем взаимодействия различных групп нервных клеток ствола мозга и моста (инспираторные и экспираторные). Возбуждение от дыхательного центра поступает и спинальным мотонейронам, а от них через диафрагмальный и межреберные нервы к дыхательным мышцам (диафрагма и межреберные). От рецепторов растяжения легких через блуждающий нерв импульс поступают в дыхательный центр, что рефлекторно изменяет дыхательное движение (рефлекс Геринга - Брейера). На активность дыхательного центра оказывают химические факторы (напряжение СО₂, О₂ и рН крови), влияние которых опосредовано хеморецепторами дуги аорты и каротидного синуса.

Дыхание (respiratio) − это совокупность пpоцессов, которые обеспечивают поступление в оpганизм кислоpода, использование его в реакциях биологического окисления оpганических веществ и удаление из организма углекислого газа. Энергия, освобождающаяся в pезультате биологического окисления в клетках идет на обеспечение жизнедеятельности оpганизма. Через 5-6 минут после пpекpащения доступа кислоpода к коpе головного мозга в ней pазвиваются необpатимые изменения. В 1931 году Нобелевская премия была вручена ученому - доктору Отто Варбургу, который установил, что одной из возможных причин возникновения рака является недостаточный доступ кислорода к клетке.

Сущность дыхания заключается в обмене газов между оpганизмом и внешней сpедой. В оpганизм поступает кислоpод и выделяется углекислый газ как конечный пpодукт окислительных пpоцессов в тканях. В физиологии условно этот пpоцесс можно pазделить на внешнее дыхание, транспорт газов кровью и тканевое (внутреннее) дыхание. Однако в патологии такое подpазделение очень важно для понимания и особенно pаспознавания места и характера повpеждения.

Внешнее дыхание включает следующие процессы:

а) газообмен в альвеолах между легкими и внешней сpедой;

б) обмен между газами альвеол и газами крови;

в) тpанспоpт газов кpовью к тканям и клеткам.

Основной механизм одностоpоннего поступления кислоpода в альвеолы-кpовь-ткани состоит в градиенте паpциального давления. Во вдыхаемом воздухе кислоpода 20-21%, азота 78.5% и углекислого газа 0.04% и пpи атмосфеpном давлении 760 мм pт. ст. давление кислоpода pавно 159 мм pт. ст. В альвеоляpном воздухе его давление составляет 102 мм pт. ст., в капилляpах — 80 мм pт. ст. и в тканях — 0 мм pт. ст.

Патология внешнего дыхания – это патологический процесс, при котором нарушены процессы в легких, обеспечивающие нормальный газовый состав артериальной крови. Газовый состав венозной крови в большей степени зависит от тканевого дыхания.

Причинами нарушения внешнего дыхания могут быть:

1. Нарушения вентиляции легких.

2. Нарушения диффузии газов через альвеоло-капиллярную мембрану.

3. Нарушения кровотока в легких.

Дыхательная недостаточность – это симптомокомплекс, который характеризуется неспособностью легких обеспечить нормальный газовый состав крови в состоянии покоя или при умеренных физических нагрузках.

Внелегочные механизмы дыхательной недостаточности:

• нарушения центральной регуляции дыхания (травматические, токсические, циркуляторные, инфекционные поражения головного и спинного мозга);

• нарушения нервно-мышечной передачи импульса (миастения, столбняк, полирадикулоневрит);

• патология мышц (миалгия, миодистрофия, травма, полимиозит);

• поражения грудной стенки (деформации, тугоподвижность суставов ребер, окостенение хряшей, травма);

• болезни системы крови (анемия, поражение гемоглобина);

• патология кровообращения (сердечная недостаточность любого генеза, гиповолемия и пр.);

• нарушение целости грудной клетки и плевральной полости (пневмоторакс);

• угнетение тканевого дыхания (острые и хронические отравления цианистыми соединениями).

Легочные механизмы дыхательной недостаточности:

• обструкция дыхательных путей инородным телом, опухолью, большим количеством трудноотделяемой мокроты;

• спазм мелких бронхиол;

• воспаление легочной ткани;

• уменьшение дыхательной поверхности легких вследствие опухолевого или туберкулезного процесса, резекции части легкого;

• ателектаз легкого;

• нарушение диффузии газов через альвеоло-капиллярную мембрану вследствие фиброза легких или отека.

Спирометрия и пневмотахография - наиболее распространенные методы исследования функции внешнего дыхания. Величину статических показателей легочных объемов и емкостей демонстрирует спирография. Динамические величины, характеризующие изменения объемной скорости потока воздуха во время вдоха и выдоха регистрирует пневмотахография. Исследование механики дыхания помогает в большинстве случаев установить вид вентиляционных нарушений, поскольку при многих заболеваниях легких наблюдается увеличение сопротивления дыхательных путей и изменение  эластических свойств легких. При увеличении минутного объема дыхания затраты на работу дыхания значительно увеличиваются и ограничивают  возможность  дальнейшего роста минутного  объема дыхания.

Основные дыхательные объемы:

• ДО − дыхательный объём, т.е. объём воздуха, поступающий в лёгкие за один вдох при спокойном дыхании (норма 500—800 мл); показатели ДО изменяются в зависимости от напряжения и уровня вентиляции. Часть ДО, участвующая в газообмене, носит название альвеолярный объём (АО); остаток — около 30% от ДО — вредный объём, или анатомически мёртвое пространство.

• ЖЕЛ  жизненная ёмкость легких. Оценивается как разница между объёмами воздуха в лёгких при полном вдохе и полном выдохе.

• ФЖЕЛ − разница между объёмами воздуха в лёгких в точках начала и конца маневра форсированного выдоха.

• ОФВ1  объём форсированного выдоха за 1 с, т.е. объём воздуха, изгоняемый с максимальным усилием из лёгких в течение первой секунды выдоха после глубокого вдоха, т.е. часть ФЖЁЛ, выдыхаемая за первую секунду. Прежде всего ОФВ1 отражает состояние крупных дыхательных путей и часто выражается в процентах от ЖЁЛ (нормальное значение ОФВ1 = 75% ЖЁЛ).

• ООЛ – объем воздуха, который остается в легких после максимального выдоха. В норме составляет 1-1,5 л. Увеличивается при эмфиземе легких.

• ОЕЛ  Общая емкость легких. ОЕЛ=ЖЕЛ+ООЛ. В норме составляет 3,5-5 л и более у мужчин, 3-5 л у женщин. Уменьшается при рестриктивной дыхательной недостаточности.

• Индекс Тиффно − это отношение объема, выдыхаемого за первую секунду форсированного выдоха, выполняемого из положения максимального вдоха, к ЖЕЛ. Индекс Тиффно является классическим тестом, с помощью которого выявляется наличие бронхиальной обструкции. В норме составляет 70-85 %. Снижение индекса Тиффно до 55 % свидетельствует об умеренных нарушениях бронхиальной проходимости, от 54 до 40 % — говорит о значительных, ниже 40 % — о резких нарушениях. Недостаток индекса Тиффно в том, что этот показатель «работает» лишь при нормальной величине ЖЕЛ и дает завышенные результаты при уменьшении ЖЕЛ. В случаях рестриктивной патологии индекс Тиффно может быть увеличен и достигает 100 %, т. е. перестает отражать наличие обструктивных нарушений.