Fys 4 - Respirationens Mekanik

Front 1

Hvordan inddeles respirationen overordnet?

Back 1

Fysiologisk (YDRE) respiration = Transport af O2 fra atmosfærisk luft in i organismens celler.

Biokemisk (INDRE) respiration = Cellulær forbrænding hvorved der opnås ATP.

Front 2

I hvilke stadier inddeles fysiologisk respiration?

Back 2

Ventilation = Luftskiftet fra atmosfæren til lungen.

Pulmonal gasudveksling = Gasser fra lungerne føres over i blodet og gas fra blodet føres over til lungerne.

Gas transport = Gasser transporteres ud til de perifere væv.

Perifer gasudveksling = Udveksling af O2 og CO2 ml. blod og væv.

Front 3

Hvilke mekanismer tillader respiration?

Back 3

Konvektion = En mængde luftmolekyler bevæger sig i én retning med samme hastighed (på samme måde vandet løber ud af en vandhane). SKER I LUFTVEJE.

Diffusion = Molekyler bevæger sig fra høj til lav koncentration for at udligne forskellen. SKER OVER MEMBRANER.

Front 4

Et af respirationssystemets elementer er en luft pumpe. Beskriv hvad luft pumpen dækker over.

Back 4

Respirationsmuskler, thoraxhulen og lungerne.

Front 5

Et af respirationssystemets elementer er en overflade til gasudveksling. Beskriv hvad overfladen til gasudveksling dækker over.

Back 5

Alveoler i lungerne, systemisk kapillærnet.

Front 6

Hvad kendetegner bronchioler?

Back 6

Bronchioler har ikke brusk. Langs med bronchiolerne findes glatte muskelceller (der stopper ved overgangen til alveoler).

Front 7

Hvor og hvad er de konduktive luftveje?

Hvad kendetegner de øvre luftveje?

Back 7

Konduktive luftveje er alle luftvejene fra 0. til 16. generation. Her sker der ingen gasudveksling, kun konvenktion.

De største luftveje (øverst oppe) har bruskringe omkring. Brusken stabiliserer dem og holder dem fra at kollapse. Under forceret ekspiration opstår der stor tryk og brusk er med til at modstå det.Cilia, mucus sekrerende celler, submucosale kirtler, findes i de øvre luftveje.

Front 8

Hvor og hvad er de respiratoriske luftveje?

Back 8

Fra 17. luftvejsgeneration og ned. Det er her, der begynder at ske gasudveksling (altså diffusion vil dominere over konvektion).

Front 9

Beskriv opbygningen af gasudvekslingsmembranen.

Back 9

Gasudvekslingsmembranen består af en alveolær type 1 celle. Det er GASUDVEKSLINGSCELLEN (grå på figuren), der udgør væggen i alveolerne. Der er en endothelcelle, der liner kapillærerne.

Front 10

Hvad er den vigtigste respiratoriske muskel og hvad gør den?

Back 10

M. diaphragma er den vigtigste respiratoriske muskel. Den øger brysthulens volumen ved kontrahere (og sænke sig ned i abdomen).

Front 11

Angiv de accessoriske respirationsmuskler og hvad de gør.

Back 11

Scalenermuskler = løfter øverste ribben.

Sternocleidomastoideus = løfter sternum udad.

Nakke og rygmuskulatur = løfter scapula og clavicula.

Front 12

Musklerne i de øvre luftveje anses også for at være accessoriske. Hvad gør de?

Back 12

Musklerne i øvre luftveje nedsætter luftvejsresistens.

Front 13

Hvilken funktion tjener musklerne under forceret inspiration og forceret ekspiration?

Back 13

Ved forceret inspiration øges volumen. Ved forceret ekspiration benyttes muskelenergien til at modstå luftflowets modstand ud gennem lufvejene.

Front 14

Diaphgrama og de eksterne intercostalmuskler bruges til hvile inspiration. Hvilke muskler bruges til hvile ekspiration?

Back 14

Hvile ekspiration er passiv.

Front 15

Hvad er outputtet af spirometri?

Back 15

Output er kurver med volumen angivelse. Man finder på den måde følgende værdier:

Tidalvolumen (VT)
Inspiratorisk reservevolumen (IRV)
Ekspiratorisk reservevolumen (ERV)
Forceret vital kapacitet (FVC)
Forceret ekspiratorisk volumen i 1 sekund (FEV1)

Front 16

Hvad er tidal volumen?

Back 16

Det volumen af luft der forlader lungerne med en enkelt afslappet udånding kaldes tidal volumen.

Front 17

Hvad er inspiratorisk reserve volumen (IRV)?

Back 17

Det volumen luft der udover tidalvolumen kan indåndes under en maksimal inspiration.

Front 18

Hvad er ekspiratorisk reserve volumen (ERV)?

Back 18

Det volumen luft der udover tidalvolumen kan udåndes under en maksimal inspiration.

Front 19

Hvad er inspiratorisk kapacitet (IC)?

Back 19

Det maksimale volumen luft man kan indånde, når man inspirerer maksimalt.

Kan beregnes vha. formlen

IC = IRV + VT

Front 20

Hvad er ekspiratorisk kapacitet (EC)?

Back 20

Det maksimale volumen man kan udånde, når man ekspirerer maksimalt.

Kan beregnes vha. formlen

EC= ERV + VT

Front 21

Hvad er vital kapacitet (VC)?

Back 21

Det maksimale volumen luft, der kan udåndes efter en maksimal inspiration.

Kan beregnes ved

VC= IRV + ERV + VT

Front 22

Hvad er residual volumen (RV)?

Back 22

Residual volume, RV, er det volumen luft der til at alle tider forbliver i lungerne for at forhindre kollaps af lunger.

RV sikrer at lungen ikke kollapser ved ekspiration og at blod også oxygeneres under maximal ekspiration.

Kan ikke måles ved spirometri.

Front 23

Hvad er total lunge kapacitet (TLC)?

Back 23

Det maksimale volumen luft som lungerne kan indeholde efter en maksimal inspiration.

Kan beregnes vha. formlen

TLC = IRV + ERV + RV + VT

Front 24

Hvad er funktionel residual kapacitet (FRC)?

Back 24

Det volumen luft der er i lungerne efter en normal ekspiration (altså ved tidalvolumen).

Kan beregnes vha. formlen

FRC= RV + ERV

Kan ikke måles ved spirometri.

Front 25

Hvad er forceret vital kapacitet (FVC)?

Back 25

Det volumen luft i lungerne, når man har lavet en maksimal inspiration efterfulgt af en kraftigt forceret ekspiration.

Front 26

Hvordan måles RV og FRC?

Back 26

To måder

- Helium dilution teknik eller nitrogen-washout metode. Helium dilution indebærer, at man indånder en fast gas i en ukendt volumen. Når en fast konc. fordeler sig i den ukendte volumen i lungen sammen med den kendte, måler man derefter konc. af gassen. Efterfølgende beregnes den ukendte volumen. (Man går ud fra at ingen molekyler forsvinder)

- En anden måde at måle det på er plethysmografi vha. body box. Test person lukkes ind i et lukket rum (ingen udveksling af gas ml. boxen og udenfor). Man monitorerer personens åndedræt og volumenændringer. Her benyttes en omskrevet version af Boyles lov.

Front 27

Gør rede for intrapleuralt tryk.

Back 27

- Intrapleuralt tryk (PIP) er trykket ml. pleurahinderne.

- Det opstår pga. elastiske kræfter (elastin) i lungevævet og brystvæggen. Brystvæggens elastiske kræfter går udad og lungevævets går ind. Fordi lungerne er klistret til brystvæggen pga. væskelaget ml. lungehinderne skabes et undertryk i væsken.

- Undetrykket er mindre længere ned i lungerne (det hænger sammen med tyngdekraften).

- Intrapleuralt tryk bruges til at beskrive, hvor meget udspilet lungerne er.

Front 28

Hvad er det transpulmonale tryk? Hvordan udtrykkes det som formel?

Back 28

- Det er et udtryk for trykdifferencen over lungevæggen, og er forskellen ml. det alveolære tryk og det pleurale tryk i lungerne.

- Det er det transpulmonale tryk, der holder lungerne oppustet og forhindrer at de kollapser.

PTP = PA - PPL

- Det transpulmonale tryk er altid en positiv værdi, ellers kollapser lungerne.

Front 29

Hvad er PIP et udtryk for? Hvordan påvirkes det af lungefibrose? Hvordan påvirkes det af forceret ekspiration?

Back 29

PIP (pressure, intrapleural) er egentligt et udtryk for det intrathorakiske tryk, dvs. tryk i thorax udenfor blodkar, lymfekar og luftveje.

Lungefibrose vil øge elastisk recoil i lungen, derved sænkes lungevolumnet, PIP bliver mere negativt, og respirations muskelarbejdet større.

Ved forceret ekspiration vil respiratoriske musklers arbejde gøre PIP mere positiv – dvs. lungerne udspiles i mindre grad.

Front 30

Forklar figuren. Hvilken betydning har pleuratrykket og det transpulmonale tryk for vejtrækning?

Back 30

Lungevolumen og trykket ændrer sig under inspiration og ekspiration.

Når pleuratrykket sænker sig, vil lungen fyldes med luft. Når pleuratrykket stiger, vil lungen tømmes.

Transpulmonalt tryk på x-aksen og volumen på y-aksen. Jo større transpulmonal trykket bliver, jo højere lungevolumen kommer vi op på (endda op på TLC).

Ved udånding går man baglæns på figuren. Man går fra høj til faldende transpulmonalt tryk og volumen sænker sig.

Front 31

Hvad er lunge kompliance et udtryk for? Forklar figuren.

Back 31

Lungens kompliance = Hvor blød/eftergivende lungen er.
Kompliance beregnes som volumenændringer pr. trykændringer. Det er hældningen på udåndingskurven (den er meget forskellig afhængigt af hvor man måler den, så derfor måles den altid i residual lunge kapacitet).

Transpulmonalt tryk på x-aksen og volumen på y-aksen. Jo større det transpulmonale tryk bliver, jo højere lungevolumen kommer vi op på (endda op på TLC).

Ved udånding går man baglæns på figuren. Man går fra høj til faldende transpulmonalt tryk og volumen sænker sig.

Front 32

Definer elastisk recoil med fokus på elastisk recoil for lungen.

Back 32

Elastic recoil er evnen for en strukket eller oppustet lunge til at vende tilbage til sin hvile volumen (FRC). Elastisk recoil for en lunge er direkte relateret til lungestivhed. Jo stivere lungen er, des større elastisk recoil. Elasticitet i lungen skyldes hovedsageligt overfladespændingen i lungen og i mindre grad vævet (kollagen/elastin).

Front 33

Hvad er forholdet ml. kompliance og elastisk recoil?

Back 33

Elastisk recoil er omvendt proportional med lunge kompliance.

Dvs. hvis man har en lunge med høj kompliance, har man lav elastisk recoil. En meget eftergivelig lunge er en lunge, der ikke er særlig stiv.

Front 34

Lungens eftergivelighed/elasticitet ændres ved sygdom. Forklar figuren med fokus på ændringer i kompliance og elastisk recoil.

Back 34

Emphysema kurv (obstruktiv lungesygdom) = Der skal meget lav tryk til at lave volumenændringer i lungerne. Lungevæv tabes og lunger bliver meget bløde og slappe. Det øger kompliance og nedsætter elastisk recoil.

Fibrosis kurv (restriktiv lungesygdom) = Der skal meget høj tryk til at lave volumenændringer i lungerne. Der sker for meget vævsopbygning i lungen via kollagen og ændrede bindevævskomponenter. Lungerne bliver stive og seje, og der skal derfor mere arbejde til for at ånde ind og ud. Det nedsætter kompliance og øger elastisk recoil.

Front 35

Hvad er flow et udtryk for? Hvorfor er inspiration negativ og ekspiration positiv?

Back 35

Flow er luftskift, dvs. hvor stort et volumen luft flytter sig pr. tidsenhed. Indadgående flow defineres som negativt. Udadgående flow angives som positivt.

Det angives med V' (volumen) med prik over (dvs. pr. tidsenhed).

Front 36

Hvad er ligningen for resistens i luftveje? Hvad afhænger RAW af og hvornår er det højest?

Back 36

Findes i moduldata under flow modstand.

RAW afhænger af volumen. Det er højest ved RV, men falder ved stigende lungevolumen.

Front 37

Hvorfor opvarmes luften øverst i luftvejene?

Back 37

Opvarmning af luft, forhindrer dannelsen af luftbobler i blod fordi der er højest opløselighed af gasser i kold væske.

Front 38

Beskriv sammenhængen ml. mange små luftveje og total modstand, såfremt de er parallelt forbundet.

Back 38

Små luftveje har individuelt relativ høj modstand (ifølge Poiseuilles), men mange parallelt forbundne giver en relativt lille modstand, da modstande summeres inverst, og der er rigtigt mange små luftveje. Når man har parallelt forbundne modstande, bliver den samlede modstand altså mindre.

Front 39

Redegør for luftvejsmodstand, emphysem og FRC for KOL patienter.

Back 39

Patienter med KOL har pr. definition øget luftvejsmodstand.

Et vigtigt element i sydommen er ”emphysem”, dvs. parenkymnedbrud, der giver relativt store lungevolumina. Jo større lungevolumen man har, jo mindre modstand er der for luftskiftet.

KOL patienter har højere FRC og den øgede volumen kan ”kompensere” lidt for den øgede modstand.

Front 40

Hvad er sammenhængen ml. luftvejsresistens og ekspirationstid? Hvad er sammenhængen ml. elastic recoil og ekspirationstid?

Back 40

Øget luftvejsresistens = Øget ekspirationstid.

Øget elastic recoil = Mindsket ekspirationstid.

Front 41

Lidt blandet guf

Back 41

Luftvejsdiameteren kan påvirkes af immunforsvaret (hosallergikere og folk med astma).

Mastceller secernerer stoffer, der regulerer glatte muskelceller i bronchioler (ved at påvirke kontraktion).

Irritant receptorer reagerer på irritanter. Når det sker sendes et signal til CNS. Som respons kommer et signalet gennem n. vagus om at kontrahere luftvejene, så de bliver mindre.

Astma patienter tager typisk beta-2 adrengerge receptor agonister, som virker på glatte muskelcelleri de konduktive luftveje, dvs. bronchiolerne (og relakserer dem).

Front 42

Gør rede for EPP.

Back 42

Equal pressure point (EPP) etableres ved forceret ekspiratorisk flow.

EPP er er det sted i de konduktive luftveje hvor airway-trykket er lige med det intrapleurale tryk.

Dynamisk luftvejskollapsafhænger af om EPP er i de bløde luftveje, hvor der ikke er brusk, eller i de konduktive, hvor der er brusk.

EPP rykker ”nedad” i luftvejene under ekspiration fordi ”elastic recoil” falder efterhånden som alveoler og luftveje deflateres hvorved det positive transpulmonale tryk (PTP) - som er differensen mellem luftvejstrykket (PA) og interpleuraltrykket (PIP) - mindskes.

Front 43

FEV1/FVC ratioen kaldes også Tiffeneau index, og er den beregnede ratio som benyttes til at diagnosticere obstruktiv og retstriktivlungelidelse. Hvad er den normale værdi? Hvornår har obstriktiv og restriktiv lungesygdom?

Back 43

Den normale værdi er omkring 80%, dvs. 0.8.

En værdi under 0.7 tyder på obstruktiv lungelidelse.

En værdi over 0.9 tyder på restriktiv lungelidelse.

Front 44

Hvad gælder for luftvejsmodstand under normal respiration og forceret ekspiration?

Back 44

Ved normal respiration er der ikke store ændringer i luftvejsmodstanden ned gennem luftvejene.

Ved forceret ekspiration er øvre flow hastighed begrænset pga. kompression af luftvejene og derved øget modstand. Således opnås hurtigt (afhængigt af muskelarbejdet) et maximalt flow (peak flow) hvorefter flowet falder næsten lineært (uafhængigt af muskelarbejdet).

Front 45

Hvilke mekaniske forhold påvirker respirationsarbejdet?

Back 45

- Elastiske krafter (herunder brystvæg og lunger, samt overfladespændingen i alveolerne).

- Luftvejsmodstanden.

Front 46

Gør rede for surfaktanter.

Back 46

- Et væskelag omringer alveolernes overflade.

- Surfaktanter bryder overfladespændingen og nedsætter det arbejde, der skal laves når man trækker vejret.

- Type 2 alvelær celler (Clara celler) udskiller surfaktanterne.

- Surfaktanter indeholder også protein, A og D (der assisterer makrofager i at fjerne partikler og virus og andet i lungerne) + B og C (der assisterer dannelsen af surfaktanter).

- Surfaktanter bryder bindingerne ml. overflademolekyler og sænker overfladespændingen.

Front 47

Hvordan er trykket i alveolerne, hvis der ikke havde været surfaktanter?

Back 47

- Uden surfaktanter er trykket ml. forskellige størrelser af alveoler forskellig. Små alveoler vil have større tryk end de store, hvilket sætter dem i risiko for at kollapse.

- Ved at tilføje surfaktanter til de små alveoler, bliver det tryk der skal til for at holde dem åbne den samme som trykket for de store alveoler.

- Det betyder at surfaktanter tillader små alveoler at stå åbne.

Front 48

Forklar hysterisis.

Back 48

Der er højere kompliance på indånding end udånding. Når vi ånder ind og luftvejene trækker sig sammen, sker der en fortætning af surfaktanter, der øger kompliance.

Når vi ånder ud, trækkes fosfolipiderne fra hinanden og kompliance sænkes.

Front 49

Hvad skal der til for at udspile en kollapset lunge?

Back 49

Når en lunge kollapser og skal pustes op igen, vil der være lav kompliance, så der skal et stort tryk til for at spile den ud igen.

Front 50

Gør rede for lungernes arbejde under restriktiv og obstruktiv sygdom.

Back 50

Arbejde kan deles op i elastisk arbejde og flow-resistens arbejde.

Ved obstruktiv lidelse er det det ekspiratoriske arbejde, der er øget pga. øget kompliance. Ved obstruktiv sygdom forekommer der en forsnævring i luftvejene og lungerne her er mere eftergivelige i forhold til normale lunger.

Ved restriktiv lidelse er det det inspiratoriske arbejde der er øget pga. øget elastisk recoil og nedsat kompliance. Inspiration bliver svær, så disse patienter udførerhurtige og korte vejrtrækninger for at kompensere for den nedsatte kompliance.

Front 51

Hvordan kan respirationsmusklernes arbejde danne inspiration og ekspiration?

Back 51

Ved at skabe ændringer i pleuratrykket.

Under inspiration vil diaphragma og de accessoriske respirationsmuskler kontrahere, hvilket øger volumen i thorax hulen. Det får det intrapleurale tryk til at blive mere negativt (hvilket øger det transpulmonale tryk) og får lungen til at inflatere. Det er udgangspunktet for inspiration.

Ekspiration sker ved at diaphragma relakserer. Det mindsker volumen i thoraxhulen og gør det intrapleurale tryk mindre negativt (hvilket sænker det transpulmonale tryk) og lungen vil delatere.

Ved forceret ekspiration benyttes muskelenergien til at modstå luftflowets modstand ud gennem luftvejene. Der skabes et øget pleuratryk som presser luften ud af lungerne.

Front 52

Hvad sker der med den alveolære diameter under en inspiration og hvordan påvirker det det alveolære tryk?

Back 52

Under inflationen af lungerne ved en inspiration øges den alveolære diameter og det alveolære tryk falder under det atmosfæreiske tryk. Det skaber en trykforskel mellem munden og alveolerne, som får luften til at strømme ned i alveolerne. Luftflowet stopper ved slutningen af en inspiration fordi det alveolære tryk er lig det atmosfæriske tryk.

Front 53

Hvad sker der med den alveolære diameter under en ekspiration og hvordan påvirker det det alveolære tryk?

Back 53

Under ekspirationen afslappes inspirationsmusklerne. Det pleurale tryk bliver mindre negativt, det transpulmonale tryk falder og lungerne deflateres. Dette sænker den alveolære diameter, hvilket betyder at det alveolære tryk bliver større end det atmosfæriske tryk, hvorved luften skubbes ud af lungerne. Luftflowet ud af lungerne stoppes når det alveolære tryk igen er lig det atmosfæriske tryk.

Front 54

Hvad er barometertrykket ved havoverfladen i mmHg?

Back 54

760 mmHg.

Front 55

Definer minutventilation og alveolær ventilation. Hvilken af disse angiver den mængde der indgår i gasudvekslingen?

Back 55

Minutventilation = Den ventilation der sker pr. minut.

Alveolær ventilation = Den luftmængde som pr. tidsenhed indåndes eller udåndes af lungernes respiratoriske afsnit. Den volumen frisk luft som pr. minut når alveolerne.

Kun alveolær ventilation repræsenterer den mængde frisk luft som når alveolerne, og er et udtryk for den luft som deltager i gasudvekslingen.

Front 56

Hvad er normalværdier for hhv. O2 optagelse og CO2 udskillelse hos en rask voksen i hvile? Hvad er den normale R-værdi for steady state? Hvad gælder for R og RQ? Opskriv formlen.

Back 56

250 mL O2 bliver optaget og transporteret til den pulmonære cirkulation pr. min.
200 mL CO2 bliver udskilt pr. min.

R = 0,8 i steady state.

Når R = RQ, er der steady state. Dvs. vi opbruger så meget O2 som vi producererCO2.

Front 57

Gør rede for infant respiratorisk distress syndrom.

Back 57

- Manglende eller utilstrækkelig produktion af sufraktant, gerne set hos præmature.

- Øget muskelarbejde ved vejrtrækning.

- Kollaps af små alveoler.

- Tilstanden er associeret med tachycardi, tachypnø og cyanose, og kan også være associeret med væskeakkumulering i alveoler.