Hjem » Pulmonal patofysiologi » Oversigt over lungernes ventilation
Oversigt over ventilationen
Et par hundrede år efter den moderne lægevidenskabs fødsel skulle det gerne stå klart, at vi har 2 lunger, og deres helt grundlæggende funktion er at suge ilt ind og blæse kuldioxid ud. Der er en grund til, at en ABCDE-gennemgang starter med A og B, og det er fordi, man meget hurtigt går til, hvis der ikke er passage til og funktion af lungerne.
Det følgende er en kort oversigt over fire grundlæggende emner indenfor respirationsfysiologi, som jeg på et eller andet tidspunkt vil udfolde, men som indtil videre må stå i kortform:
- Luftvejenes anatomiske organisation
- Lufttryk under respirationen
- Inspiration
- Ekspiration
.
Jeg har læst lidt i Boron & Boulpaeps sektion fem om respirationssystemet for at skrive nedenstående, og Petersson & Glenny er også en fortrinlig kilde.
Luftvejenes anatomiske organisation
Luftvejene består af to elementer:
- De konduktive luftveje
- De respiratoriske luftveje
.
Man burde måske kalde de respiratoriske luftveje for de diffunderende luftveje for at afspejle de to fysiologiske grundmekanismer, der er på spil.
De konduktive luftveje består af næse, mund, gane, øvre dele af pharynx, larynx, trachea, hovedbronkier og efterfølgende dele af bronkietræet ned til den terminale bronkie. Det er de konduktive luftveje, fordi den primære fysiske metode, hvorpå ilt og kuldioxid flyttes i de konduktive luftveje er via konduktion. Trachea har et tværsnitsareal i omegnen af 3 cm2, og overfladearealet af alveolerne er i omegnen af 1.400.000 cm2 (140 m2). Det er lidt at sammenligne pærer (arealet af en cirkel) og bananer (arealet af en kugle), men man får et indtryk af de massive størrelsesforskelle.
De respiratoriske luftveje består af omtrent 300 millioner små kantede alveoler (bogstavelig talt en lille hulning), der for 85-95 %’s vedkommende er i kontakt med en lungekapillær og adskilt fra sådan en af en 1 μm tynd membran. Den fysiske metode, luftens gasser flyttes på, er via diffusion, det vil sige en automatisk, passiv proces drevet af partialtrykgradienter og uden involveret aktiv transport.
Omkring luftvejene udadtil og opadtil er et beskyttende skelet, mens luftvejene er adskilt fra de abdominale organer af en muskel, diaphragma (græsk for skillevæg) der kan bevæge sig op og ned horisontalt.
Lufttryk i respirationen
Variabel | Tryk (mmHg) | Tryk (kPa) |
PBO2 | 159,6 | 21,3 |
PIO2 | 149 | 19,9 |
PAO2 | 100 | 13,3 |
PaO2 | 100 | 13,3 |
PaCO2 | 40 | 5,3 |
PEO2 (slutexpiratorisk) | 100 | 13,3 |
PBCO2 | 0 | 0,0 |
PACO2 | 40 | 5,3 |
PACO2 (slutexpiratorisk) | 40 | 5,3 |
PvO2 | 40 | 5,3 |
PvCO2 | 46 | 6,1 |
Inspirationens trykforhold og mekanik
Det atmosfærisk tryk er 760 mmHg, og vejrtrækningen er afhængig af, der i den omgivne luft er overtryk relativt til alveolerne. Det kan man opnå ved enten at presse luft ned (som man gør det i overtryksventilation), eller ved at udvide alveolerne, så deres volumen stiger og deres tryk falder. Kroppen har – af gode grunde – valgt den sidste løsning, og det er også den løsning, man ser i denne video af en af de sidste polio-ramte, der indtil for nylig levede i en jernlunge.
Alveolerne har ikke selv kapacitet til at udvide sig, så de er afhængige af, at der i det omgivende væv skabes et undertryk, der trækker dem udad og derved skaber det undertryk relativt til atmosfærisk tryk, der driver luften ind i alveolerne. Det undertryk skabes ved en rolig respiration af diafragma og interkostalmuskulaturen. Kæmper man for luften, kan man aktivere tilbehørsmuskulatur, den accessoriske vejrtrækningsmuskulatur, skalenerne, sternocleiden, nakke- og rygmuskulatur.
Ekspirationens mekanik
Fordi lungerne er elastiske, er der et elastisk recoil i dem. Det betyder, at efter en inspiration, er alveolerne (i virkeligheden drevet af overfladespændingen af vand i alveolerne) spændt ud som en elastik. Den potentielle energi kan udløses og omdannes til kinetisk energi, der virker på luften inde i lungerne, sådan at lufttrykket i alveolerne pludselig overstiger det atmosfæriske tryk – når glottis er åben betyder det, at luften ledes ud igen via de konduktive luftveje.
Ved anstrengt vejrtrækning er situationen en anden, her kan man udnytte sin abdominalmuskulatur til at skabe et overtryk nedefra og op på diafragma, interkostalmuskulaturen kan trækkes sammen og nakke-ryg-muskulaturen kan også hjælpe til.
Regulering af ventilation
Ventilationen reguleres principielt på to måder: Globalt og lokalt.
Den globale ventilationsregulering (som det ikke skal handle om her) foregår med ilttryk, CO2-tryk og blodets surhedsgrad som intermediære, sådan at ventilationen via centrale mekanismer stiger, når ilttrykket falder, når CO2-trykket stiger og pH falder.
Den lokale ventilation er reguleret sådan, at dårligt perfunderet lungevævs ventilation falder. Ved dårlig perfusion, men vedvarende ventilation (et stigende V/Q-forhold) øges udluftningen af CO2 i alveolerne, sådan at PACO2 falder. Det giver alkalose i det omgivende væv og giver (via en i 2016 ukendt mekanisme) bronkiekonstriktion.
Samtidig bliver alveolerne surfaktantproducerende cellers blodforsyning hæmmet og surfaktantproduktionen falder: Surfaktant nedsætter overfladespændingen i vand. Alveolerne er normalt dækket af et lille lag væske, der med overfladespændingen virker til at trække alveolerne sammen. Når overfladespændingen falder, stiger alveolernes compliance – de har nemmere ved at udvide sig i lyset af stigende alveolært tryk (som fx under en inspiration). Når overfladespændingen stiger, falder den alveolære compliance og den potentielle ventilation af alveolerne også.
Kilder
Boron & Boulpaeps Medical Physiology 3. udgave, Elsevier 2016, særligt kapitel 26 og 27, pp.: 590-627; om respiratoriske systems organisering og ventilationens mekanik.
Petersson J, Glenny RW. Gas exchange and ventilation-perfusion relationships in the lung. Eur Respir J. 2014 Oct;44(4):1023-41. doi: 10.1183/09031936.00037014. Epub 2014 Jul 25. PMID: 25063240.
Har du kommentarer, er du meget velkommen til at sende dem ind her: