Патофизиология внешнего дыхания

Система дыхания состоит из подсистем:

1. Внешнее дыхание.
2. Внутреннее дыхание.
3. Кровообращение.
4. Кровь.

Внешнее дыхание - процессы, совершающиеся в легких и обеспечивающие нормальное содержание в крови О₂ и СО₂.

Эффективность его зависит:

1. вентиляции альвеолярного пространства;
2. перфузии (легочного капиллярного кровотока);
3. диффузии газов через альвеолярно-капиллярный аэрогематический барьер).

3 категории нарушений внешнего дыхания:

нарушения:  

1. вентиляции
2. перфузии
3. диффузии

а) нарушения вентиляции:

1. Гиповентиляция
2. Гипервентиляция
3. Неравномерная вентиляция

1. Альвеолярная гиповентиляция: причины: расстройства нервной регуляции дыхания (действие патогенных факторов на ДЦ, невротические срывы, кровоизлияния, опухоли, травмы продолговатого мозга, передозировка наркотических средств и снотворных средств.

• обструктивная недостаточность (инородные тела, воспалительные процессы, спазмы дыхательных путей).
• рестриктивная недостаточность (воспаления легких, отек легких).
• патологические процессы в плевральной полости (воздух, кровь, жидкость).
• уменьшение подвижности грудной клетки (столбняк, отравление кураре).

Минутный объем вентиляции недостаточен.

• Снижается рО₂ в альвеолярном воздухе (рО₂ - парциальное давление кислорода).
• Снижается рО₂ в крови (гипоксия).
• Увеличивается рСО₂(гиперкапния).
• Асфиксия - полностью прекращается вентиляция.

2. Альвеолярная гипервентиляция

• Повышается рО₂ в альвеолярном воздухе
• Увеличивается рО₂ в крови
• Понижается рСО₂(гипокапния).

Причины:

• Эмоциональное потрясение
• Неврозы
• Органические поражения головного мозга
• Снижение рО₂ во вдыхаемом воздухе (в атмосфере).
• Действие токсических агентов на мозговые структуры.
• Действие импульсов из различных рецепторных зон.

3. Неравномерная вентиляция.

б) нарушения перфузии

К уменьшению перфузии приводят:

• эмфизема, ателектаз, пневмосклероз
• сердечная недостаточность, пороки сердца
• сосудистая недостаточность

Нарушаются вентиляционно-перфузионные взаимоотношения; появляются так называемые мертвые пространства - вентилируются , но не перфузируются (не омываются кровью).

Называется:

• локальное нарушение проходимости дыхательных путей
• локальное снижение эластичности легочной ткани
• локальное нарушение легочного кровотока
• избыточное количество артериовенозных анастомозов (избыточное шунтирование крови - при врожденных пороках сердца).

в) нарушение диффузии газов через аэрогематический барьер.

Причины:

• Повреждение мембран (отеки, асбестоз, саркодиоз, эмфизема легких).
• Нарушение диффузии О₂
• Альвеолярно-капиллярная блокада.

Неадекватность внешнего дыхания - дыхательная недостаточность (ДН) - это состояние, при котором нормальный газовый состав крови не обеспечивается или обеспечивается за счет включения компенсаторных механизмов, что снижает функциональные резервы организма.

1. Острая ДН - спазм дыхательных путей, инородные тела, пневмоторакс.
2. Хроническая ДН: при хронической пневмонии, эмфиземе легких, бронхоэктазах.

3 степени хронической ДН:

1. Скрытая недостаточность - в покое все показатели в норме; при нагрузке - включение компенсаторных механизмов ранее, чем у здорового человека - одышка при физической нагрузке.
2. Компенсированная стадия - одышка при незначительной физической нагрузке. Компенсаторные механизмы включаются в состоянии покоя. Объективные данные показатели отклоняются от нормы.

Но недостатка О₂ может не быть.

3. Декомпенсированная стадия - одышка в покое постоянная. Недостаток О₂ в организме, Нарушение вентиляции, диффузии. Компенсаторные механизмы недостаточны.

Структурные изменения:

1. нарушение сурфактантной системы
2. изменение митохондрий.

Одышка - трудное пригнетенное дыхание - нарушение частоты и глубины дыхания, сопровождающееся чувством недостатка воздуха.

Это реакция системы внешнего дыхания, которая носит приспособительный характер и обеспечивает в ряде случаев обеспечение обмена О₂ и СО₂.

У здорового человека при физической нагрузке объем и частота дыхания увеличиваются параллельно увеличению МОК.

Дыхательный центр (ДЦ) - нейроны вдоха и выдоха в РФ (ретикулярной формации). Эти нейроны способны к спонтанным разрядам и оказывают друг на друга тормозные влияния. Они регулируют содержание СО₂ и Н⁺ в крови.

Пневмотоксический центр (в мосту) прекращает акт вдоха. При его повреждении действует апнейстическийцентр, расположенный каудальнее слуховой полоски - апнейзис (усиление и удлинение вдоха).

Гаспинг-центр - клетки в каудальной части продолговатого мозга - работает только в актенатальном периоде.

Первый вдох новорожденного обеспечивается апнейстическим центром.

Затем на протяжении всей жизни дыхание обеспечивается пневматаксическим центром. Рефлексы Геринга-Брейера:

• вдох стимулирует выдох
• выдох стимулирует вдох.
• Дыхательный акт сопровождается субъективными ощущениями?

Субъективные ощущения дыхания (субъективная одышка:

1. 1. Возрастает уровень периферической импульсации
2. 2. Повышение чувствительности нервных образований коры.

Одышка: легочная, сердечная, церебральная, почечная и др. виды.

Основные механизмы одышки - изменение функционального состояния ДЦ, вызванное рефлекторным или гуморальным путем.

Патогенез одышки:

• центрально-нервные нарушения
• артериальная гипоксемия, гиперкапния, метаболический ацидоз
• раздражение сино-каротидной и аортальной рефлекторных зон
• рефлекторное возбуждение дыхательного центра.

Типы одышки:

1. Одышка с углублением и учащением дыхания:

• невротические состояния
• эмоциональные потрясения
• снижение рО₂ в воздухе
• напряженная мышечная работа.

Чрезмерная импульсация от периферических рецепторов - возбуждение С ДЦ - чрезмерное наполнение легочных альвеол - раздражение рецепторов легких - переключение на выдох.

Часто носит приспособительный характер.

Гипервентиляция легких возникает.

 Включение резервных альвеол в легких (в норме 8 л/мин; до 20 л/мин при данном виде одышки).

При гипервентиляции возникает гипокапния (удаление СО₂) - нарушение мозгового кровообращения (спазм мозговых сосудов) - обморок, судороги.

2. Глубокое, но медленное дыхание (брадилное).

В норме:   у спортсменов в покое

• после гипервентиляции
• в состоянии сна

Патология: стенотическое дыхание при стенозу ВДП.

• Воздух в легкие поступает с трудом
• Заполнение альвеол идет медленно
• Повышается порог легочного рефлекса и вдох долго не тормозится и не переключается на выдох.

Инспираторная одышка: затруднена фаза вдоха, вдох как бы в 2 фазы:

3. Частое поверхностное дыхание (тахипноэ).

Поражение нижних дыхательных путей (пневмония, эмфизема легких)

Перераздражение легочных рецепторов - порог легочного рефлекса понижается - не требуется полного расправления альвеол - переход на частое дыхание.

при переломах ребер - щадящее дыхание (боль в грудной клетке вызывает  рефлекторное уменьшение глубины дыхания).

Экспираторная одышка (нарушена фаза выдоха):

Возникает при спазме легочных дыхательных путей: приступ бронхиальной астмы.

Эластической тяги легкого недостаточно для продвижения выходящего из альвеол воздуха и включается дополнительная дыхательная мускулатура.

4. Периодическое дыхание:

Периоды апное - временной остановки дыхания.

При понижении возбудимости дыхательного центра: на ранних этапах фило- и онтогенеза в норме; в пожилом,  старческом возрасте (истощен ДЦ).

СО₂накапливается в период апное. Затем дыхательный цикл. Типы периферического дыхания:

а) дыхание Чейн-Стокса: при патологии сердечно-сосудистой системы, кровоизлияния в продолговатый мозг:

Постепенное нарастание частоты и глубины дыхания. Циклически изменяются  АД, пульс, состояния зрачков, состояние сознания.

Волнообразное дыхание (вариант дыхания Чейн-Стокса):

б) дыхание Биота

при органических поражениях головного мозга;

менингитах, энцефалитах

Циклы равномерных дыханий, между ними апное.

5. Терминальное дыхание:

а) дыхание Куссмауля: шумное дыхание глубокий вдох и форсированный удлиненный выдох (активная экспирация).

• уремическая кома
• диабетическая кома
• печеночная кома 

б) выключение пневомтаксического центра

Апнейотическое дыхание.

Удлиненный долго не прекращающийся вдох, остановка дыхания происходит на фазе вдоха

в) Гастинг-дыхание (выключены все центры дыхания кроме низшего гастинг-центра)

редкие, очень глубокие и очень быстрые дыхательные движения (“вздохи”)

6. Диссоциированное дыхание:

Парадоксальные движения диафрагмы.

Неодновременное сокращение правой и левой половин грудной клетки. Блок отдельных частей ДЦ.

АСФИКСИЯ (удушье)

Тяжелые расстройства нервной, дыхательной, сердечно-сосудистой систем, обусловленное недостатком О₂ и избытком СО₂.

Асфиксия - частный случай гипоксии.

Важный патогенетический фактор:

повреждение мембранных структур.

Механическая асфиксия - при препятствии наступлению воздуха в дыхательные пути.

Причины: воспалительные процессы:

• отек гортани
• дифтерия
• опухоли
• спазмы
• западение языка
• аспирация воды, рвотных масс, пищи, крови
• попадание инородных тел
• сдавление извне - травматическая асфиксия
• асфиксия в замкнутых пространствах

Стадии:

Острая механическая асфиксия:

1. Усиленная деятельность дыхательного центра  - инспираторная одышка

повышение АД; ЧСС; возбуждение симпатической нервной системы; расширены зрачки; демонохронизация на ЭЭГ

2. Экспираторная одышка. АД повышается; ЧСС замедляется (медленные высокоамплитудные сокращения - вагус-пульс).

Преобладание парасимпатической нервной системы, зрачки сужены, угнетение биотоков мозга.

В 1-ю и 2-ю стадии преобладает возбудительный процесс.

3. Тормозной процесс. Претерминальная остановка дыхания.

• АД начинает падать
• Угасают рефлексы
• Исчезают биотоки мозга.

4. Терминальное дыхание (гаспинг-дыхание).

• судороги
• непроизвольное мочеиспускание и дефекация
• понижение АД и ВД (венозное давление)
• смерть от паралича дыхания
• сердцебиение продолжается еще 5-8 мин

Иногда 1-я стадия отсутствует (при повышении, утоплении).

Может быть остановка сердца и дыхания при раздражении рецепторных систем (при удавлении)

У перенесенных асфиксию; пневмонии, отек легких, парез голосовых связок, ретроградная амнезия.

Чувствительность к гипоксии зависит от возраста: новорожденные - до 10 мин, взрослые - от 3 до 6 мин.

Опыты с самоповышением

Менович (Румыния), Флейшнер (Германия)

• резкая боль в горле
• тяжесть в голове
• огненные круги
• треск барабана (в ушах)
• приступы тоски, отчаяния
• желание сбросить петлю, но не могли сделать ни малейшего движения

Прежде всего сдавливаются вены - нарушается отток из мозга - застой крови в сосудах мозжечка (артерии мозжечка расположены глубже) - нарушение координации движений. Хотя человек еще в сознании.

К концу 1-й - началу 2-й мин теряется сознание.