אנטומיה ופיזיולוגיה של מערכת הנשימה · פרק 3
פיזיולוגיה של הנשימה: מכניקת אוורור, נפחי ריאה ושחלוף גזים
כיצד הפרשי לחצים מניעים אוויר פנימה והחוצה, וכיצד חמצן ופחמן דו-חמצני עוברים בין הריאה לדם
מקור: רפואת חירום טרום־אשפוזית · עמ'
132-144
ארבעת תפקידי הנשימה
- אוורור - הכנסת חמצן והוצאת פחמן דו-חמצני מהריאות.
- מעבר גזים בין הנאדיות לדם (דיפוזיה).
- העברת חמצן מהדם לרקמות, וקבלת פחמן דו-חמצני מהרקמות לדם.
- בקרה על כל התהליך.
1
מכניקת האוורור
| סוג תהליך | מנגנון | |
|---|---|---|
| שאיפה (Inspirium) | אקטיבי | שרירים בין-צלעיים מתכווצים + סרעפת יורדת → נפח בית חזה גדל → לחץ בנאדיות יורד מתחת ללחץ אטמוספרי → אוויר נכנס |
| נשיפה (Expirium) | פסיבי | שרירי הנשימה נרפים → נפח בית חזה קטן → לחץ בנאדיות עולה מעל הלחץ האטמוספרי → אוויר יוצא |
לחץ אטמוספרי (גובה פני הים)
760 ממ"כ
לחץ תוך-פלאורלי תקין
-4 עד -7 ממ"כ
היענות (Compliance) הריאה
מידת גמישות רקמת הריאה. באדם בריא הנשימה דורשת רק כ-3% מאנרגיית הגוף; בירידת היענות (הרס סורפקטנט, תמט ריאתי, עלייה בהתנגדות דרכי אוויר) הדרישה יכולה להגיע עד 33% מאנרגיית הגוף.
2
נפחי וקיבולות הריאה
| נפח ממוצע | |
|---|---|
| נפח חלופי (Tidal Volume) | כ-500 מ"ל (כ-10 מ"ל/ק"ג) |
| נפח אנטומי מת | כ-150 מ"ל (20% מהנשימה - אינו משתתף בשחלוף גזים) |
| נפח שאריתי (Residual Volume) | 1,000-1,200 מ"ל - נשאר תמיד בריאות, מונע קריסת נאדיות |
| עתודה שאיפתית (Inspiratory Reserve) | 2,000-3,000 מ"ל |
| עתודה נשיפתית (Expiratory Reserve) | כ-1,200 מ"ל |
| קיבולת חיונית (Vital Capacity) | כ-4,600-4,700 מ"ל |
| קיבולת ריאות כוללת (Total Lung Capacity) | כ-5,800 מ"ל |
נפח פיזיולוגי מת
כשהנאדיות תקינות, הנפח הפיזיולוגי המת קרוב לנפח האנטומי המת (כ-150 מ"ל). אך במחלה או הרס מתמשך של רקמת הריאה (נאדיות נסתמות/נהרסות), הנפח הפיזיולוגי המת יכול להגיע עד פי 10 מהנפח האנטומי המת - כלומר הרבה יותר אוויר "מבוזבז" ואינו משתתף בשחלוף גזים.
- קצב נשימה תקין: 12-20/דקה. נפח לדקה (Minute Volume) = נפח חלופי × קצב = כ-5-6 ליטר/דקה.
- כדי לחשב את נפח האוורור הנאדיתי בדקה - יש להפחית את הנפח האנטומי המת מנפח הנשימה הרגיל, ורק אז להכפיל בקצב.
3
שחלוף גזים ודיפוזיה
גז עובר ממקום בו הלחץ החלקי שלו גבוה למקום בו הלחץ החלקי שלו נמוך. הדם המגיע מהגוף לריאות עני בחמצן (לחץ חלקי 40 ממ"כ) לעומת האוויר בנאדיות (כ-100 ממ"כ) - לכן חמצן עובר מהנאדית לדם. פחמן דו-חמצני זורם בכיוון ההפוך - מהדם (45-50 ממ"כ) לנאדית (40 ממ"כ). דיפוזיית ה-CO2 מהירה פי כמה מדיפוזיית O2, ולכן מספיק הפרש לחצים קטן יותר כדי שתתבצע.
לחצים חלקיים בדם
| PO2 | PCO2 | |
|---|---|---|
| דם עורקי | 100 ממ"כ | 40 ממ"כ |
| דם ורידי | 40 ממ"כ | 45 ממ"כ |
יחס אוורור-פעפוע (V/Q)
- יחס אוורור-פעפוע (V/Q ratio) - היחס בין זרימת האוויר לזרימת הדם בנאדיות. נדרש איזון לתחלופת גזים יעילה.
- שאנט (דלף) פיזיולוגי - זרימת דם גבוהה עם אוורור נמוך: דם זורם אך אינו מתחמצן (למשל: תמט נאדיות, בצקת ריאות).
- שטח פיזיולוגי מת - אוורור גבוה ללא הגעת דם: אוויר נכנס אך אינו בא במגע עם דם (למשל: תסחיף ריאתי).
4
נשיאת חמצן ופחמן דו-חמצני בדם
חמצן והמוגלובין
- חמצן נישא בעיקר על המוגלובין (98%) - כל מולקולת המוגלובין נושאת עד 4 מולקולות חמצן; 2% מומס בפלזמה.
- רוויון חמצן (SpO2) תקין באדם בריא: 95-100%.
- עקומת הדיסוציאציה: בלחץ חמצן 60 ממ"כ - רוויון 90%; בלחץ 40 ממ"כ - רוויון כ-75% (דם ורידי).
- צבע הדם: עורקי (מחומצן) - אדום בהיר; ורידי - אדום כהה; ללא חמצן כלל - כחול (כיחלון/כחלת).
שלוש צורות נשיאת פחמן דו-חמצני
| אחוז מכלל ה-CO2 הנישא | |
|---|---|
| מומס בפלזמה | 8% |
| קשור לחלבוני הדם | 20% |
| כביקרבונט (HCO3-) | 72% |
קשר לחומציות הדם (pH)
עלייה בריכוז CO2 מעלה את ריכוז יוני המימן - כלומר מעלה חומציות. דם עורקי (עני ב-CO2): pH=7.41. דם ורידי (עשיר ב-CO2): pH=7.37. למערכת הנשימה תפקיד מרכזי במאזן חומצה-בסיס של הגוף.
5
גורמים המשפיעים על לחץ החמצן/הפחמן הדו-חמצני
| הגדרה | גורמים | |
|---|---|---|
| היפרוונטילציה | ירידת PCO2 - קצב פינוי עולה על קצב הייצור | חרדה, כאב, מאמץ |
| תת-אוורור (Hypoventilation) | עליית PCO2 | תרופות, חסימת נתיב אוויר, מחלת ריאות כרונית, פגיעות ראש/סמים/שבץ |
| היפוקסמיה - גורמים | ירידת PO2 בדם | שאנט, בצקת ריאות, תמט נאדיות, חסימת נתיב אוויר, פנאומוטורקס, שאיפת עשן/גזים, דום נשימה |