PMOM_W7_2019.pdf

(2638 KB) Pobierz
Podstawy modelowania w
medycynie
Wykład 7
Podstawowy model układu oddychania
Zintegrowany model układu oddechowego
Dr inż. Z. M. Wawrzyniak
Chemiczna regulacja wentylacji
Chemoreceptorowa regulacja oddychania
W normalnych warunkach - oddychanie jest kontrolowane niemal
wyłącznie przez
poziom stężenia CO
2
w krwi tętniczej a wentylacja
jest bardzo wrażliwa na ciśnienie
parcjalne CO
2
(cząstkowe)
w krwi
tętniczej.
Normalny poziom
P
a CO2
wynosi ok.
40 mmHg.
Wzrost
P
aCO2
o 1 mmHg może zwiększyć o
1/3 objętość
wentylacji względem poziomu spoczynkowego.
Jednakże, przy wchodzeniu na dużą wysokość lub w czasie wdychania
mieszaniny gazów o niskiej zawartości tlenu, pojawia się dodatkowe
stymulowanie oddechu z powodu
niedotlenienia
(hipoksji).
To
stymulowanie hipoksją
staje się zauważalne, gdy ciśnienie
parcjalne O
2
w krwi tętniczej,
P
a O2
, spadnie
poniżej 70 mmHg.
Prosty model
Tempo metabolizmu zużycia O
2
i tempo metabolizmu eliminacji CO
2
są w
stanie równowagi
na odpowiednim
stałym poziomie.
Wyższy poziom wentylacji może prowadzić do
wzrostu
P
a O2
i
spadku
P
a CO2
, co z kolei obniża wentylację.
Wniosek, że charakterystyka wymiany gazowej płuc jest kształtowana
przez układ, w którym działa
ujemne
sprzężenie zwrotne.
Prosty model do analizy: układ kontroli wentylacji jest podzielony na
dwie części składowe: część
wymiany gazowej
(płuca) i
kontroler
oddychania.
˙
V
C
˙
V
E
Kontroler oddychania
P
aCO2
P
aO2
Płuca
Wymiana gazowa
Na wymianę gazowej składa się wiele procesów, które odbywają się w
płucach, układzie naczyniowym
i
tkankach ciała.
Jednakże w
pierwszym przybliżeniu, będziemy ograniczać naszą uwagę tylko do
wymiany gazowej występującej w płucach.
Charakterystykę przebiegu
wymiany gazowej uzyskuje się wyprowadzając
równania bilansu masy
CO
2
i
O
2
. Zaczynamy od rozważania
wymiany CO
2
, (schemat)
„Martwa” wentylacja
Wentylacja
Płuc
˙
V
D
˙
V
E
˙
V
A
Ciśnienie parcjalne
CO
2
w pęcherzykach
P
ACO2
P
ICO2
Ciśnienie parcjalne wdychanego CO
2
˙
V
CO2
Tempo metabolicznej produkcji CO
2
Składniki wentylacji
˙
Zakładamy, że
tempo metabolicznej produkcji CO
2
(
jako
V
CO2
), to
szybkość, z jaką CO
2
jest dostarczane do płuc z krwi utrzymującej
krążenie płucne.
W stanie równowagi szybkość musi być równa
przepływowi CO
2
w
stanie gazowym podczas wydalania z płuc.
Z drugiej strony szybkość jest równa
różnicy w udziale objętościowym
stężeń CO
2
w powietrzu wprowadzanym
(F
I CO2
)
i wyprowadzonym
(F
ACO 2
)
z pęcherzyków, pomnożonej przez wentylację pęcherzyków
˙
płucnych
V
A .
Wentylacja pęcherzykowa stanowi część całkowitej
˙
wentylacji,
V
E
,
która rzeczywiście bierze udział w procesie wymiany
gazowej. Jej część jest „zmarnowana” na wentylację bez wymiany w
płucach gazu dróg oddechowych, przepływ tzw. „martwa przestrzeń
˙
˙
˙
wentylacji ),
V
D
.
Mamy więc:
V
A
=V˙
E
−V
D
˙
˙
V
CO2
=k
V
A
(
F
ACO2
−F
ICO2
)
a z bilansu masy CO
2
:
przy czym
k
jest stałą określającą konwersję gazu.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin