Παθολογική Φυσιολογία Aναπνευστικού Συστήματος Γ. Τζελέπης

Παθολογική Φυσιολογία Ορισμός Παθολογική Φυσιολογία: βιοιατρική επιστήμη που μελετά -μηχανισμούς ανάπτυξης και εξάλειψης παθολογικών διεργασιών ή λειτουργικές αλλαγές στον ασθενούντα οργανισμό

Physiology Pathophysiology Life Logic Healthy Study Diseased Η Παθολογική Φυσιολογία ασχολείται με τη λογική της ζωής σε παθολογικές καταστάσεις

Γιατί η ΠΦ είναι εξαιρετικά χρήσιμη για φοιτητές και ιατρούς Βοηθά στην εύρεση απαντήσεων σε θέματα που άπτονται των νοσημάτων 1. Ποια είναι η αιτία της νόσου, και γιατί η νόσος εκδηλώνεται κατ’ αυτόν τον τρόπο? 2. Ποιοι είναι οι μηχανισμοί που ευθύνονται για την έναρξη και εξέλιξη της νόσου? 3. Ποιοι είναι οι μηχανισμοί που ευθύνονται για την εμφάνιση των συμπτωμάτων και κλινικών σημείων της νόσου? Εάν οι φοιτητές κατανοήσουν τα αίτια και τους μηχανισμούς της νόσου, θα μπορέσουν να θεραπεύσουν τον ασθενή

ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΟΥ ΠΝΕΥΜΟΝΑ Στοιχείο Όγκος (κ.ε.) Πάχος (μ) Μάζα (γραμ)   Αέρας (ΛΥΧ) 2400 Ιστός 900 Αίμα 400 Πνευμονικός ιστός 500 Υποστηρικτικές δομές 250 Κυψελιδικό τοίχωμα 250-300 Επιθήλιο 60-80 0,18 Ενδοθήλιο 50-70 0,10 Διάμεσος ιστός 100-185 0,22

ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΟΥ ΠΝΕΥΜΟΝΑ Συνολικό μήκος αεραγωγών: 2400 Km Αριθμός κυψελίδων: 300-500 εκατομμύρια Ολική επιφάνεια κυψελίδων: 70-100 τ.μ.

Ανασκόπηση Δομής & Λειτουργίας

Λειτουργίες πνευμόνων Ανταλλαγή αερίων Ρύθμιση θερμοκρασίας Παραγωγή φωνής Ρύθμιση οξεοβασικής ισορροπίας Αποβολή ύδατος

Αερισμός Μετακίνηση αέρα μεταξύ ατμόσφαιρας και πνευμόνων δια μέσω των αεροφόρων οδών Αναπνευστική αντλία

Διάχυση Βιολογική διεργασία κατά την οποία μεταφέρεται οξυγόνο από τις κυψελίδες στο πνευμονικά τριχοειδή και CO2 από το φλεβικό αίμα στις κυψελίδες

Ανατομία Αεραγωγών

Γενιές Αεραγωγών & Επιφάνεια Διατομής Ταχεία αύξηση ολικής επιφάνειας διατομής στο επίπεδο αναπνευστικής ζώνης

Αεραγωγοί & αντίσταση στη ροή του αέρα Μεγαλύτερη αντίσταση στους μέσου μεγέθους βρόγχους (2-5η γενιά) Μικροί αεραγωγοί οχι σημαντική αντίσταση (λόγω μεγάλου αριθμού σε παράλληλο διάταξη)

Βρογχιόλια

Τελική Αναπνευστική Μονάδα (Βοτρύδιο, acinus) Τελικές φυσιολογικές και ανατομικές μονάδες Τοιχώματα απο επιθηλιακά κύτταρα Ανταλλαγή αερίων

ΑΝΑΤΟΜΙΑ ΚΥΨΕΛΙΔΑΣ Ημισφαιρικά κολπώματα ( 0,1-0.3 mm ) Αριθμός 300-500 εκατομ. Αναπνευστική επιφάνεια 70-100 τ.μ

Κυψελίδα

Ίνες ελαστίνης Έχουν ελαστικές ιδιότητες Σχηματίζουν ένα πλέγμα που ενισχύει περαιτέρω την ελαστική τους δράση

Βρογχιόλια

air Επιφανειακή Tάση Φυσική ιδιότητα των μορίων ενός υγρού να έλκωνται μεταξύ τους παρά με τα μόρια του παρακείμενου αερίου Συσταλτική τάση της επιφάνειας ενος υγρού η οποία επιτρέπει στο υγρό να ανθίσταται σε εξωτερικές δυνάμεις

Επιφανειακή Tάση

Επιφανειοδραστικός Παράγοντας Φωσφολιπίδιο Παράγεται απο πνευμονοκύτταρα ΙΙ Μειώνει επιφανειακή τάση υγρού κυψελίδων Παράγεται αργά στην εμβρυική ζωή

x

x

Σπουδαιότητα surfactant Ελαττώνει επιφανειακή τάση, αυξάνει ενδοτικότητα Σταθεροποιεί κυψελίδες, Laplace Διατηρεί ξηρές τις κυψελίδες, εμποδίζει ανάπτυξη πνευμονικού οιδήματος Εκπτυξη πνευμόνων στη γέννηση

Mucocilliary Escalator Αμυντικός μηχανισμός Βλέννα παράγεται απο καλυκοειδή (goblet) κύτταρα Παγίδευση ξένων σωματιδίων απο βλέννα Μεταφορά απο κροσσούς προς το στόμα

Φυσιολογία Πνευμόνων Στατικες ιδιοτητες Ενδοτικότητα (compliance) Ελαστική επαναφορα (elastic recoil) Επιφανειακή τάση- Surfactant

Compliance Ικανότητα του πνεύμονα να εκπτύσσεται C=DV/DP DV/DP=1.8 L/6.5 cm H2O=0.28 L/cm H2O Volume, liters 3 2 1 TLC MV RV FRC ∆P = 6.5 cm H2O ∆V = 1.8 L

Πνεύμονες-PV Curve

Αναπνευστικό σύστημα Καμπύλη Πίεσης-΄Ογκου

Καμπύλη Πίεσης-Όγκου Θωρακικού κλωβού Παρομοιάζεται με ελατήριο Εξαρτάται απο όγκο πνευμόνων <75 % Ζωτικής Χωρητικότητας (ΖΧ) : έκπτυξη

Καμπύλη Όγκου-Πίεσης Αναπνευστικού

Elastic recoil αναπνευστικού Παριστά το άθροισμα πνευμόνων & θωρακικού τοιχωματος Πνεύμων υπερτερεί σε υψηλούς όγκους πνευμόνων Θ. Τοίχωμα υπερτερεί σε μικρούς όγκους πνευμόνων

Ελαστική Επαναφορά (elastic recoil) Τάση παραμορφωμένου σώματος να επανέρχεται στην αρχική του κατάσταση Ελαστική επαναφορά Θ. Τοιχώματος: κατασκευή & σχήμα Θ. Κλωβου Ελαστική επαναφορά Πνευμονων: ελαστικότητα ιστού, surfactant

PV curves/Diseases

Ροή & Αντίσταση Αντίσταση στη ροή εξαρτάται από τη φύση της ροής

Τύποι Ροής

Poiseuille and Resistance

Poiseuille and Resistance Bottom Line: Airway Radius or diameter is KEY.  radius by 1/2  resistance by 16 FOLD - think bronchodilator here!!

Αντίσταση στη ροή (RL) Κυρίως στους βρόγχους μέσου μεγέθους (7 πρώτες γενιές) < 20% της RL σε αεραγωγούς διαμέτρου < 2 χιλ RL = 0.2 cm H2O/Liter/sec

Τύποι και θέσεις ροής

Ομαλή & Στροβιλώδης ροή Στην στροβιλώδη ροή η αντίσταση είναι μεγαλύτερη

Αντίσταση στη Ροή & Όγκος Πνευμόνων Μείωση αντίστασης με αύξηση όγκου πνευμόνων

Φαινόμενο της ροής ανεξάρτητης προσπαθείας (flow limitation) Η ταχύτητα ροής κατά την εκπνοή μπορεί να αυξηθεί με προσπάθεια μέχρι ενός ορισμένου σημείου Μετά το σημείο αυτό η ροή δεν αυξάνεται όσο και να αυξηθεί η προσπάθεια

Effort and expiratory flow

Isovolume Pressure Flow Relationship

Σημείο εξίσωσης πίεσης

Σημείο εξίσωσης πίεσης Palv = Ppl+Pel PEPP=Ppl Pel Ppl

Θεωρία του σημείου εξίσωσης πίεσης Κατά την εκπνοή η πίεση εντός κυψελίδων = πίεση υπεζωκοτική + πίεση ελαστικής επαναφοράς Πίεση στο στόμα = ατμοσφαιρκή, gradient πίεσης απο κυψελίδες-ατμόσφαιρα Σε ένα σημείο, εξίσωση πιέσεων

Έργο αναπνοής Συστατικά Ελαστικό έργο (διάταση πνευμόνων, θωρακικού τοιχώματος, 65%) Εργο αντιστάσεων αεραγωγών (30%) Αδράνεια αναπνευστικού (5 %)

Εργο αναπνοής Ενέργεια στην ήρεμη αναπνοή: 2 % VO2 Αύξηση αερισμού (70 Λ/λ): όχι αύξηση στη κατανάλωση Ο2 Σε ΧΑΠ: ενεργειακές ανάγκες μεγαλύτερες, ηρεμία και άσκηση

Εργο αναπνοής, ελαστικές δυνάμεις, και αντίσταση στη ροή του αέρα

Κατανομή αερισμού & αιμάτωσης: Επίδραση βαρύτητας στην υπεζωκοτική πίεση P2 P1 PALV = 0 PPL = -2.5 cm H2O PPL = -10 cm H2O

Κατανομή αερισμού & αιμάτωσης Επίδραση βαρύτητας Κατανομή αερισμού & αιμάτωσης Επίδραση βαρύτητας Ο πνεύμων “κρέμεται” εντός του θώρακος Η βαρύτητα επηρεάζει σχήμα και πίεση γύρω απο πνεύμονα

Κατανομή αερισμού & αιμάτωσης- Επίδραση βαρύτητας P2 P1 PALV = 0 PPL = -2.5 cm H2O PPL = -10 cm H2O Πίεση πιο αρνητική στην κορυφή Στην ύπτια θέση μετατοπίζεται αντίστοιχα με κατανομή απο μπροστά προς τα πίσω

Κατανομή αερισμού Μέγεθος, ενδοτικότητα κυψελίδων και υπεζωκοτική πίεση