Дыхательная недостаточность

Центр дыхательного аппарата расположен в головном мозге (нижний угол ромбовидной ямки продолговатого мозга). Можно представить следующую схему регуляции дыхания в головном мозге:

Экспираторные и инспираторные нейроны идут к мышцам (диафрагме, межреберные мышцы, мышцы плечевого пояса). Диафрагма, в отличии от других мышц, берет максимальную нагрузку (90%) акта дыхания. Сами легкие эластичные, они принимают первоначальную форму и происходит выдох воздуха. Это означает, что организм не участвует в контроле, не тратит энергию на выдох, в отличии от вдоха. Регуляция дыхания происходит как сверху вниз, так и снизу вверх (с головы до ног и наоборот). Так болью можно вызывать учащенное дыхание.

В акте дыхания 3 процесса:

1. Вентиляция — обмен между атмосферным воздухом и альвеолярным воздухом (воздух внутри ячеек легких).
2. Диффузияи — обмен между альвеолами и капиллярами O2 + CO2
3. Перфузия — кровообращение между легкими и сердцем

Существует 2 причины дыхательной недостаточности:

1. Обструкция — закупорка дыхательных путей, что-либо мешает прохождение воздуха (спадение языка)
2. Рестрикция — ограничивает эластичность легких, не дает им расправляться (пневмоторакс, гидроторакс, гемоторакс)

Дыхательный объем легких

Дыхательный объем легких измеряется с помощью спирометра:

Хищники специально хватают жертву за горло что бы вызвать асфиксию. До недавнего времени, ученые не знали, что они также высасывают остаточный объем легких, что бы у жертвы наступила быстрая остановка дыхания.
Форсированный объем вдоха — показатель, при котором исследуемый быстро выполняет вдох.
Форсированный объем выдоха — показатель, при котором исследуемый быстро выполняет выдох.
Индекс Тиффно – количество объема воздуха форсированно выдыхаемым за 1 секунду при полном глубоком вдохе.

Индекс Тиффно = Форсированный объем выдоха/Жизненная емкость легких*100%. В норме Индекс Тиффно равен 70-80%.

Гиповентиляция и гипервентиляция

Объем воздуха, попадающий в легкие равна объему крови проходящие через легкие (Вентиляция/Перфузия=1). При недостаточном вентиляции - гиповентиляция, а при преобладании вентиляции над перфузией - гипервентиляция.

Гиповентиляция

Гиповентиляция включает обструкцию, реструкцию и нарушение дифузии.

При обструкции (например, инородное тело попало в дыхательный путь): остаточный объем легких - увеличивается, общая емкость легких - увеличивается, жизненная емкость легких - снижается, а форсированный объем выдоха - максимально снижается.

При рестрикции (например, легкие уменьшаются из-за гидроторкса): остаточный объем легких - снижается, общая емкость легких - снижается, жизненная емкость легких - максимально снижается, а форсированный объем выдоха - снижается.
Таким образом, при обструкции - Индекс Тиффно снижен (меньше 70%), а при рестрикции - в норме или повышен (80% и более)

Иногда может быть нарушена диффузия в альвеолах, для диагностики иследуемому дают вдохнуть инородный газ (например, гелий), а после проверяют кровь на насыщенность данным газом. Типичным примером данного заболевания является респираторный дистресс синдром (РДС).

При обструкции и рестрикции (гиповентиляции) повышается количество углекислого газа CO₂ (гиперкапния), который соединяясь с водой H₂O образует угольную кислоту (H₂CO₃), который повышает кислотность крови и наступает газовый ацидоз (pH крови < 7,35).

Гипервентиляция

Снижение перфузии может быть при снижении сократительной функции правого желудочка, пороках сердца, легочной гипертензии, где отмечается выраженные нарушения перфузии в легких.