فزیولوژی تنفسی . کنترول تنفس

فـزیـوپتـالـوژی جـراحی - ( چپتر- 1  )

اثر - دوکتور محمد کاظم پوپل متخصص جراحی

 فزیولوژی تنفسی   --  کنترول تنفس  --  .1- مرکز تنفسی  - مرکز تنفسی در میدولا اوبلانگاتا قرار داشته و دارای دو بخش (یا Parts ) میباشد ، یکی مرکز شهیـق، و دیگر مرکز زفیـر. 

 A – مرکـزشهیـق ( IC ) -   این مرکز سیاله عصبی را بطرف پایین به نواحی مربوطه توسط اعصاب ذیل می فـرستد :

 

کنترول تنفس مرکز تنفسی کنترول کیمیاوی ونتلیشن میخانیکیت ونتلیشن یا تهویـه فعالیت نورمال تنفسی   توزیع و پخش تهـــویـــه فکتورهایکه کارتنفسی رازیاد میسازد ماهیت تزاید کار اضافی ارجاع بار اضافی

توزیع و پخش تهـــویـــه فکتورهایکه بالای ونتلیشن تاثیر دارد توزیع نورمال تهـویه تاثیر فکتورهای پتالوژیکی بالای توزیع ونتلیشن یا تهـویه بخش تقسیمات حجم نورمال ریــوی تـوزیـع پــرفـیــوزیــون توزیع پرفیوزیون  در شرایط نورمال تاثیر فکتور های پتالوژیک بالای جریان خون ریــه

تبادله گازات خون اوکسیجـنیشن Removal of CO2 انتقال اوکسیجن و کاربن دای اوکساید انتقال اوکسیجـن  انتقال کاربن دای اوکساید  تست های وظیفوی تنفسی  اسپایرو متــر گازات خون

 فزیولوژی تنفسی

 کنترول تنفس

 .1- مرکز تنفسی ( RC )Respiratory Centre :- مرکز تنفسی در میدولا اوبلانگاتا قرار داشته و دارای دو بخش (یا Parts ) میباشد ، یکی مرکز شهیـق، و دیگر مرکز زفیـر.

 A – مرکـزشهیـق ( IC ) Inspiratory Centre  -

 • -  این مرکز سیاله عصبی را بطرف پایین به نواحی مربوطه توسط اعصاب ذیل می فـرستد :

-     توسط عصب Phrenic که از C₃-C₄-C₅  میآید به حجاب حاجز میفرستد ، و

-     توسط اعصاب بین الضلعی ، به عضلات بین الضلعی میفرستد .

 • -   این مرکز مسؤلیت دوام تنفس بنفسهِ را نیز به عهده دارد.

 • -  حالت ، چگونگی ، اثر و عملکرد باالمتقابل (یا Interaction) که بین مرکز شهیق و مرکز زفیر موجود است مسؤلیت نظم (Rhythm) تنفسی را دارد.

 B- مرکـز زفیـر ( EC )Expiratory Centre :

-   زمانیکه ریــه ها در زمان شهیق انبساط نمود ، آخذه های  Proprioceptive که در امتداد ریه ها موجود است impulses یا سیاله های عصبی را به عصب Vagus  ( زوج دهم عصب قحفی) انتقال میدهـد ، که همین سیاله های عصبی مرکز زفیر را تنبه میکند.

 •  مرکز زفیر، بعـد از آنکه تنبه گردید، سیاله نهی کننده را به مرکز شهیق فرستاده و شهیق توقـف مینماید

 • بعـداً بصورت منفعـل (یا غیرفعال Passive) از طریق Elastic-recoil (برگشت دوباره بحالت قبلی) که در ریـه ها بوجود میآید زفیر صورت میگیرد.

 •  این عملیه بنام عکسه  Hering –Breuer -Reflex یاد میشود.

 .2-  کنترول کیمیاوی ونتلیشن :- تعداد تنفس و عمق آن عموماً توسط سه فکتورذیل کنترول میگردد:

  a)- فشار کاربندای اوکساید شریانی یا( PaCO₂ ) :-

  • زمانیکه  PaCO₂ بلند برود :

-    مستقیماً مرکز شهیق (یا I.C  ) را تنبه میکند

-  آخذه های کیمیاوی جسم Carotid و Aortic  را تنبه نموده که بنا بر این عمل ، مرکز شهیق تنبه میشود.

 • کم شدن قسمی فشار  CO₂   شریانی پایانتر از نورمال ، در صورتیکه فشار اوکسیجـن شریانی بلند باشد مرکز شهیق را نهی میکند.

 • مرکز شهیق در مقابل تغیرات جزئی  PaCO₂   زیاد حساس است.

  b)- فشار اوکسیجـن شریانی یا ( Arterial Oxygen Tension(PaO₂ :-

 • زمانیکه فشار اوکسیجن شریانی (PaO₂ ) به  %25  تا %40 سقـوط نماید مستقیماً مرکز شهیق را تنبه میکند.

 •  سـقـوط   PaO₂   اولاً  شیموریسپتور های   Carotid   و  Aortic   را تنبه نموده ، که بعـد از آن مرکز شهیق را تنبه مینماید.

-   مرکزشهیق در مقابل تغیرات کوچک  PaO2  حساس نمی باشد.

  c)- PH خون شریانی :- زیاد شدن  PH ( اسیدیتی ، آیون هایدروجن) شریانی مستقیماً مرکز شهیق را تنبه میکند.

(ش-1 ) شیما یا طریقه عمومی ، که از نظر کیمیاوی و عصبی تنفس ( یا Breathing ) نورمال را کنترول میکند.

ش

-           

میخانیکیت ونتلیشن یا تهـویـه

A – فعالیت نورمال تنفسی

 1- شهیق یا  inspiration  :-

 • عملیه شهیق جاری یا Tidal inspiration  دراثنای تنفس نورمال اجـرا گردیده تا حالات ذیل را برطرف نماید:

-  حالت  Elastic-recoil  ریــه را  ( خاصیت ارتجاعی برگشت دوباره حالت قبلی ریــه را).

-  مقاومت را که در مقابل جریان هـوا در طرق هوایی کبیره ( یعنی ترخیا –  برانکای –  و       Branchiolesها ) موجود است برطرف نماید.

 •  این عملیه توسط عضلات تنفسی ذیل اجرا میگردد :

-  توسط حجاب حاجز .(این توسط عصب Phrenic  که از  C₃-C₄-C₅  میآید تعصیب میشود ).

-  عضلات بین الضلعی.( توسط جذورعصبی D1  تا D₁₂  تعصیب میشود ).

-  در صورت که ضرورت و تقاضا به ونتلیشن زیاد گردد عضلات کمکی   یا      Accessory نیز فعال میگردد

.2- زفیر یا  Expiration :-

-   در زمان تهـویه جاری (یا     Tidal Ventilation ) نورمال ، زفیر یک حرکت Passive ( بی مقاومت یا غیر فعال ) بوده که از اثر خاصیت ارتجاعی (یا  Elastic-recoil ) ریه ها بوجود میآید. عملکرد فعال آن تا وقتی ضروری نیست که در مقابل جریان هـوای زفیر مقاومت زیاد بوجود آید.

.3- ضرورت اوکسیجـن Oxygen requirement  :-

-  در زمان استراحت ؛ تنفس نورمال  %2  از تمام ضرورت اوکسیجن بدن را اخذ نموده به مصرف میرساند.

-  در وقت تمرینات سنگین ، ضرورت اوکسیجن برای تنفس نورمال %20  ازتمام ضرورت بدن را میسازد.

 B -  فکتورهایکه کار تنفسی را زیاد میسازد

  1) انسداد طـرق هـوایی ( از ترخیا، برانشها ، و Bronchioles ):- از اثر عوامل ذیل بوجود میآید:

-    اذیما   ،  و

-  تشنج یا      Spasm    و

-   افرازات کتلوی.

-   ناتوانی در پاک ساختن افرازات نورمال از طرق هـوایی . و

-    فشار خارجی یا از خارج .

 •  اینحالت کار مراکز آتی را زیاد میسازد.

-   کار مرکـز شهیـق را ، و همچنان احتیاج وتقاضا را برای ؛

-   مرکز زفیر ( توسط عضلات بطن ).

 2 – امفزیما – بیماری مزمن ریـوی بوده ، که خصوصاً  کار زفیر را زیاد میسازد.

-           

C- ماهیت تزاید کار اضافی

یا  Nature of increased workload

 •  کار تنفسی دراین نوع مریضان زیاد گردیده ، و شاید که یک تناسب قابل ملاحظه ( %20 و یا زیادتر از آن ) از تمام ضرورت اوکسیجن بدن را ضرورت داشته باشد.

-  زیاد شدن هـوای جاری ( یاعمق تنفس ) به کار زیاد تنفسی ضرورت دارد نسبت به زیاد شدن تعـداد تنفس .

 • بنابرین ؛ درصفحه مقـدم عدم کفایه تنفسی ، مریض کوشش مینماید تا انرژی را ذخیره نموده و به شکل ذیل جبران نماید ، که در اینصورت :

-   تعـداد تنفس زیاد میشود ، نــــه عـمـق تنفس ، و در نتیجه :

-    نفس سریع ، و سطحی میگردد.

 •  ونتلیشن سطحی و سریع غیر کافی بوده که یک علامه شروع و تهدید ، یا قریب الوقـوع عـدم کفایه تنفسی میباشد.

 • بار کتلوی ، بالای قلب تحمیل گردیده تا آنکه اوکسیجـن را به عضلات تنفسی برساند.

  •  از همین لحاظ است که ارزش و مصرف اوکسیجـن تنفسی در زمان استراحت بسیار زیاد گردیده و ذخیره باقی نمی ماند.( and leave no reserve).

 • این مریضان شاید که بقسم وقایوی به تقـویه ونتیلاتورمیخانیکی ( Prophylactic mechanical Ventilator ) بعـد از عملیات جراحی کبیره ضرورت پیدا نماید.

D  - ارجاع بار اضافی  Reduction of workload  :

 1- ونتلیشن میخانیکی :-

-  ونتلیشن( تهویه ) میخانیکی دراثنای جراحی ، و یا بعـد ازعملیه جراحی ، ویا در مریضانیکه مصدوم هستند (مثلاً با ترضیض ویا صدر فشرده یا Flail)، میتواند که ضرورت شان برطرف شود . قـرار ذیل:

-   باعمل وبکار انداختن شـهـیــــق . لاکن ؛

-   نــــه با بکار انداختن زفیـــــــر.

 2- پاک بـودن طـرق هـوایی (یا Clear Airway  ):-

 •   در این نوع مریضان از انسداد طرق هـوایی جلوگیری بعمل آید. بنابراین ؛

-  بصورت تکرار سکشن گردد.

-  از تشنج برانشها و حنجـره یا   Laryngeal جلوگیری و اجتناب شود.

-  ادویـه توسع دهنده قصبات یا     Broncho dilatatore داده شود.

-           

توزیع و پخش تهـــویـــه

Distribution of  Ventilation

 A  - فکتورهایکه بالای ونتلیشن تاثیر دارد عبارتند از :

 1- ثـقـلـت ( کثـافـت یا Gravity ):-

 •  توزیع هـوای شهیق در ریــه بصورت اساسی تحت تاثیرGravity  میباشد. که در اینصورت ؛

-  قسماً از اثر وزن ریــه میباشد . و

- قسماً از اثر سوءشکل قـوی که توسط محتویات بطن بالای حجاب حاجز وارد میگردد میباشد.

 •  اما ؛ تاثیرات که از اثر Gravity در زروه ریــه ، و در سـفـلی ریــه وارد میگردد از هم فـرق دارد.

 2- ظـرفیت پـذیـری ریـه ( Compliance ) :- (ش 2 دیده شود).

-  ظرفیت پذیری ریــوی یک نسبت یا ارتباط بین حالات ذیل میباشد:

-  یکی حجم ریــه .  و دیگر؛

-  فشار که ضرورت است تا ریه را از همان حجم که دارد زیادتر انبساط بـدهـد.

-  این حالت به قـوه ارتجاعی (یا    Elasticity) ریــه مربوط میباشد.

 • ( ظرفیت یا کامپلیانس  =  مساویست به تغییر حجم فی لیتر   بر (یا ÷)  تغییرفشار فی سانتیمتر )

 • - کامپلیانس با  inflation کاهش می یابد. بطور مثال ، قسمیکه ریــه ها inflate (هوا دارد) است (بخاطرکه حجم آن زیاد شود)، به یک مقـدار فشار کتلوی زیاد ضرورت است که داده شود تا حجم آن زیاد شود. مانند یک بالون ، که شما آنرا زیادتر هـوا بدهید، سخت تر گردیده و زیاد بزرگ میشود.

 •  در مریضان که بحالت  Standing (ایستاده یا راکد) است، اسناخ یا Alveoli  قرار ذیل میباشد:

-   در عـلوی یا Top ریــه بزرگتر میباشد (  Compliance آن پایان است)

-   در قاعـده یا   Bottom ریــه کوچکتر میباشد(  Compliance آن بلند است)

2- فکتور های دیگر : - این فکتور ها مشتمل است بر : -  ارتفاع عمودی ریــه  ( اینحالت نظر به وضعیت ایستاده و خوابیده که مریض دارد فـرق میکند) -    وضعیت حجاب حاجز. -   interaction ( ارتباط یا تبادله ) بین هـوا ، و فشار خون در ریــه .

ش

    B   - توزیع نورمال تهـویه Normal distribution of  Ventilation :- نتیجه فکتورهای فـوق عبارت است از:

-   جریان هـوا در قسمت سفلی ریــه ها ( که بنام ساحه    Dependent  ریــه یاد میشود) نسبت به علوی (که ساحه  Non - dependent  ریــه میباشد) زیاد میگردد.

 C –فکتورهای پتالوژیکی که در توزیع ونتلیشن تاثیر دارد :

 1- اتلکتازس و ظرفیت ریــه :- اگر ساحه  Dependent  ریــه کولپس نماید و یا ظرفیت آن پایان باشد هـوا بصورت مقـدم درساحه که Non - dependent  ریــه است حرکت خواهـد نمود.( بطور مثال، هوا نسبت به آنکه به ساحه سفلی ریــه ها برود زیادتر بطرف عـلوی حرکت می نماید) و این زمانی اهمیت دارد که ارتباط بین ونتلیشن (جریان هــوا ) و پرفیوزیون (جریان خــون ) ریــه تثبیت گردد. در ذیل دیده شود.

  2- چاقی Obesity :- دراین قسم مریضان انبساط مناسب در  Dependent Alveoli  ( اسناخ ساحه مربوطه ) ریــه ها کنترول و وقایه گردد. زیرا که سبب ارتباط غلط (  Mismatch ) بین ونتلیشن و پرفیوزیون میشود.

 • - مریضان چاق بعـد ازآنکه عملیه جراحی بالای شان اجرا میگردد اینها یک زمینه مساعـد را به عـدم کفایه تنفسی داشته ، و بعـد از عمل جراحی کاندید به عدم کفایه تنفسی یا Respiratory Failure میباشد.

  D    - بخش تقسیمات حجـم نورمال ریــوی : - ( ش 3)

-           1-  Subdivision   :- ( ش- 3 دیده شود )

  

       (Total Lung Capacity) T.L.C. یا ظرفیت مجموعی ریــوی - عبارت از حجم مجموعی هـوای ریــوی است که بعـداز زفیر جبری در آخر ، داخل ریـه میشود. (درحدود 400 تا 500 سی سی)

   -     (Tidal Volum) T.V یا هـوای جاری -  عبارت از حجم هـوای است که در یک تنفس نورمال داخل و خارج میشود.(بصورت اوسط 500 سی سی قبول شده)

-     Inspiratory Capacity(IC) یا ظرفیت شهیق - مقـدارهـوای است که دریک شهیق نورمال داخل ریـه میشود

-  ( Functional Residual Capacity) F.R.C. ظرفیت هـوای وظیفـوی باقیمانده یا ذخیروی  - ( حجم هـوای است که در ختم یک زفیر نورمال در ریـه باقی می ماند).

-   (Inspiratory Reserve Volum) I.R.V یا  حجم ذخیروی شهیق -  مقـدار هـوای است که در ختم یک شهیق نورمال به مقـدار اعظمی اخـذ میگردد.

-   (Expiratory Reserve Volum) E.R.V یا حجم ذخیروی زفیر    - مقـدار هـوای است که در ختم یک زفیر نورمال به مقـدار اعظمی خارج میگردد.

-    Volum  Residual یاحجم هـوای باقیمانده – مقـدار هـوای است که بعـد از یک زفیر مکمل اجباری در ریـه باقی میماند.

-           Vital Capacity یا ظرفیت حیاتی  - عبارت از حجم اعظمی هـوای شهیق جبری میباشد که بعـد از یک زفـیـر جبری مکمل صورت میگیرد.

 2- Physiological Dead Space ( فضای راکد "یا مرده "  فـزیولوژیکی):-

 •  هـوای که در معبـر هـوایی موجود است ( درانف، انفی بلعـومی، فمی حنجروی ، ترخیا ، برانکای کبیره  و برانکیول ها ) برای ونتلیشن یک هـوای غیر وظیفـوی و بدون استفاده میباشد. زیرا که هیچ وقت در اسناخ یا   Alveoli   نــه میرسد.

 •  این معبر یا passage بنام فضای مرده یا Dead Space   یاد گردیده و ظرفیت آن تقریباً 150 سی سی میباشد.

 •  بنابراین ، از مقدار 500 سی سی هـوای جاری تنها به اندازه 350 سی سی برای تبادله گازات در هـر شهـیـق قابل استفاده میباشد.

تـوزیـع پــرفـیــوزیــون

A - توزیع پرفیـوزیون در شـرایـط نـورمـال :

 • بدون درنظرداشت وضعیت ، مثلاً حالت ایستاده ، استجای ظهری ، و یا هم قرار گرفتن به پهلو ، پرفیوزیون (یا Blood Flow  جریان خون ) در ریـه ها تحت تاثیر و نفـوذ Gravity قـرار دارد . فشار شریانی و  وریــدی از هر دو  ریــه توسط بزرگی حجم (یا magnitud )، تغییر میخورد.

 • عمل تبادله بین شریان ریـوی وفشارهـوای اسناخ یا Alveolar درنواحی مختلفه ریـه تغیر مینماید، با نتایج ذیل:

  1) منطقه علوی غیروابسته ریـه ( Upper, Non-Dependent Lung,Zon, i ):-

 این ناحیه یک فضای راکـد یا مرده فزیولوجیکی بوده ، و خون در آن نه رسیده و یا اینکه کم میرسد ( اسناخ از اینجا Oxygenated  نمیشود)

   2) قسمت متوسط ریـه (       Middle Lung , Zon , ii ) :- 

دراین قسمت ریـه ؛ جریان خون بشکل Phasic میباشد (یا نوبتی وقفه یی یا  intermittent میباشد).

    3) قسمت سفلی وابسته یا مربوط ریـه (  Lower , Dependent Lung, Zone , iii ):

- این ناحیه ریـه همیشه توسط خون   Perfused میگردد (خون جریان دارد).

  4) تبادله هـوا و جریان خون (       Matching of Ventilation and Perfusion )-

 در یک ریـه نورمال ؛ در ساحه سفلی وابسته ریه (یا Dependent ) نسبت به ناحیه علوی مستقل از ریه ( Non- Dependent ) تصفیه و تبادله (یا پرفیوزیون ) زیادتر میباشد.

 •  ونتلیشن و پرفیـوزیون بصورت نورمال خوب بوده ، و جذب و تبادله خوب صورت میگیرد. بطور مثال؛ در ریـه ؛ در ساحه که هـوا بسیار میرسد و همچنان خون نیز زیاد جریان مینماید تبادله و جذب بهتر میباشد.

B  -  تاثیر فکتور های پتالوژیک بالای جریان خون ریــه :

           1-  عدم کفایه بطین چپ :-

 •  تزاید فشار خون در اذین چپ ، سبب میشود تا مایع داخل الوعایی بطرف مسافه خارج الوعایی (مسافه بین الخلالی) سیلان نماید، و این حادثه سبب اذیمای ریوی میشود.

 •  اینحالت عمدتاً در ساحه  Dependent  ریـه واقع میگردد:

-    در قاعـده ریـه  ؛ در قاعـده ریـه زمانی واقع میشود که مریض در حالت ایستاده و یا نشسته باشد.

-     در ناحیه خلفی ریـه ؛ زمانی واقع میشود که مریض دربستر به استجای ظهری(تخته به پشت) استراحت باشد.

-   در موقعیت پایان ریـه (درجنبی)، زمانی واقع میشود که مریض درحالت پهلـو قرار داشته باشد. بطور مثال، در عملیاتهای معین ( مثلاً  در زمانی لومبوتومی ).

           2- کم شدن فشار شریان ریـوی :-

 •  بطور مثال، هایپـوتنشن ، که از اثر شاک بوجـود میآید . دراین حادثه :

-      اوکسیجن در خون کم میشود (       Hypoxeamia )، و

-      کاربندای اوکساید در خون زیاد میشود (      Hypercapnia ). لـذا ؛

 •  بخاطرکه اینحالت معاوضه گردد به تزاید هـوای جاری ضرورت است.

 تبـادله گازات خون

BLOOD  GAS  EXCHANG

 • در مدت کوتاه آن مقـدار خون که اسناخ (Alveoli) ریـه را عبور مینماید ،( کمتر از یک ثانیه )  CO2 را خارج ساخته و به عوض آن اوکسیجـن O2 را بی نهایت سریع و به قـدر کافی اخـذ میکند.

 • این عملیه مربوط به درست و دقیق بودن موازنه  توزیع ونتلیشن ( V ) و پرفیوزیون ( Q ) ریـوی میباشد.

 •  اگر تناسب و مناسبت   V / Q  تغیر نماید، بعـدازآن، انتقال اوکسیجن و همچنان  CO2   نیز تغیر میخورد.

  جـدول 1-ذیل فشار قسمی اوکسیجـن (O2)، کاربندای اوکساید(CO2)، ونایتروجـن (N2) را در هـوای شهیق ، و هـوای اسناخ  ، و خون شریانی ، و خون وریـد ریوی نشان میدهـد .

در خون وریدی ریوی (یا خون اوکسیجن دار ) Oxygenated blood		در خون شریان ریوی (یا خون بدون اوکسیجن ) Deoxygenated blood	هوای اسناخ Air at Alveolar		فشار قسمی هوای شهیق در مجرای عـلـوی ریـوی Inspired air at STP
93  mmHg	40   mmHg			14 % ( 100mmHg)	21%  (157 mmHg)	O2
4  mmHg	46  mmHg			5,6% ( 400  mmHg)	0.04% (0,3 mmHg)	CO2
_	_			80% ( 570  mmHg)	79% ( 593 mmHg)	N2

ء

 A  )  اوکسیجنیشن

          1- ونتلیشن نورمال :-

 •  فشار قسمی اوکسیجن ، درهـوای شهیق اسناخ (یا (‘APO2’ نسبت به خون شریان ریـوی ( Pa O2 ) زیادتر و بلندتر میباشد (جدول 1).

 • این فشارمستلزم آنست که بشکل منظم، اوکسیجن که درهـوای اسناخ جریان دارد، درخون جذب و منتشر میگردد.

          2- ونتلیشن غیرنورمال :-

 •  اگر درآن قسمت ازساحه ریـه که خون کافی جریان داشته ، اما ونتلیشن ناکافی یا فـقـیر باشد اخذ اوکسیجـن توسط خون  شعـریه یا  Capillary   ریـوی کاهش نموده تنقیص می یابد.

 •  اسباب فـقیـر بـودن ونتلیشن عبارت است از :

  -          انسداد طرق هـوایی .

-   کولپس اسناخ .

  -    ظاهـر شدن هایپو ونتلیشن.

-           

B) خارج شدن یا انتقال کاربن دای اوکساید    Removal of CO2   :

   

        1) ونتلیشن نورمال :- فشار قسمی کاربن دای اوکساید خون شریان ریـوی (Pa CO2 ) نسبت به هـوای شهیق اسناخ زیادتر میباشد واین فشار مستلزم آنست که کاربن دای اوکساید بصورت منظم ازخون به هـوای داخـل اسناخ گذشته و خون را ترک میکند.

   2) ونتلیشن غیرنورمال :- انتقال CO2 ازخون شعـریه ریـه زمانی متأثر ( کم ویا ممانعت ) میگردد که اگر:

-      بعضی نواحی ریـه که در آن خون جریان دارد (       Perfused) ، اما تهویه نـه شود (هـوا جریان نکـند) ویا ،

-      بعضی نواحی ریـه ، که هـوا در آن جریان دارد (     Ventilated نموده)، اما جریان خون در آنجا متوقف و یا متضرر گردیده باشد (Perfused ندارد). مثلاً از اثر عوامل ذیل :

-     از اثر هایپوتنشن. و 

-     از اثر پایان افتیدن و سقـوط دهانه قلبی .

-     از اثر امبولی ریـوی (  Embulus ).

-           

انتقال اوکسیجـن و کاربن دای اوکساید

  A) انتقال اوکسیـجـن :-

 • اوکسیجن که ازهـوای اسناخ ، درخون شعـریه یا  Capillary  ریـوی انتشار میکند ، بشکل ذیل انتقال مینماید:

-          توسط پیوستن با هیموگلوبین در خون (بقسم اوکسی هیموگلوبین) . و

 -          O2    در محـلـول در پلازما .

  1- اوکسی هیموگلوبین :

  a ) - تشکل اوکسی هیموگلوبین (ش 6 دیده شود ).

-     اوکسیجـن منتشر شده (       Diffuses ) در پلازما، از طریق جـدار حجرات حمرا،  در داخل حجرات حمرا خون در محل که هیموگلوبین آزاد موجود است گذشته ، و با آن یکجا گردیده اوکسی هیموگلوبین را میسازد بقسم معادله 1 :

-          ( معادله 1  -   O2 + HHb  D   H⁺  + HbO2)

 •- هیموگلوبین از صباغ  پورفرین ساخته شده است که دارای 4 اتوم آهـن میباشد و بنام Heme  یاد میشود. این ماده همرای مالیکولهای گلوبین وصل میگردد.

 •- یک مالیکول اوکسیجن همرای یک اتوم آهن بصورت سست یکجا میشود.

 •- یک گرام هیموگلوبین همرای  1,34 ml  اوکسیجـن یکجا میشود.

 •- هیموگلوبین مشبوع شده از اوکسیجن (بطورمثال؛ مقـدار اوکسیجـن که بصورت نورمال توسط هیموگلوبین انتقال میکند) %20  حجم را میسازد ( بطورمثال ،  20 ml اوکسیجـن در  100 ml  خون )

b)   - انحنا یا قـوس جدا شدن اوکسیجـن   ( ش 4 )  i)- خواص جـدا شدن قـوس نورمال اوکسیجـن  :-   • - در یک فشار اوکسیجـن (فشار قسمی) که  97 mmHg باشد، هیموگلوبین  %97  مشبوع میگردد.  • - هموار شدن ناحیه عـلـوی قـوس بدین معنی است که تنزل زیاد فشار اوکسیجـن O2 در اسناخ (و همینطور در خون) بدون آنکه فیصدی اشباع زیاد پایان افتـد بوجود آمده میتواند، و در یک فشار 60 mmHg (مثلاً ایستادن در قله کوه پغمان) مشبوعیت هیموگلوبین ( یا Hb.O2 ) به %90 میرسد.  • - به همین قسم تغیرات زیاد در فشار اوکسیجـن اسناخ یا Alveolar ، با تغیرات اصغری در Load ( اشباع ) تمام اوکسیجن خون شریانی واقع شده میتواند.

. (ش4 ) قوس جـدا شدن اوکسیجن در 37 درجه سانتیگراد وپی اچ   pH 7,4 را نشان میدهد -           (F4 –The Oxygen Dissociation Curve at 37Co  and pH  7,4  )

-  اینحالت در ساختن فکتور محافظتی با ارزش میباشد.

 • - سراشیبی ( Steepness ) ناحیه سفلی منحنی بدین معنی است ؛ وقتیکه فشار اوکسیجـن در انساج (Tissue) پایان میآید،  در اینوقت اوکسیجن ازهیموگلوبین جدا شده و آنرا ترک میکند. این عملیه از سبب مفید است که اوکسیجـن آزاد  را  انساج برای میتابولزم خود ضرورت دارد وآنرا اخـذ میکند.

  ii )- فکتورهایکه جـدا شدن منحنی را بطـرف راست تغـیـر میدهـد:

 • -  زمانیکه منحنی( Curve ) بطرف راست تغیر ویا حرکت نماید ، اوکسیجـن هیموگلوبین را به بسیار آسانی ترک میکند ، بطور مثال ، فشار اوکسیجـن که به اندازه  60 ملیمتر سیماب باشد، مشبوعیت هیموگلوبین با اوکسیجن امکان دارد که ؛ فقط از % 75  تا  %80  باشد ، بعـوض آنکه  %90  باشد.

 • -  منحنی بطرف راست زمانی تغیر مینماید که :

-    فشار قسمی کاربن دای اوکساید ( pCO2 ) در خون زیاد شود.

-    غلظیت آیون هایدروجن (  H⁺ ) زیاد شود. و

-    درجه حـرارت خـون بلند برود.

 • -  pCO2 ، و غلظیت آیون هایدروجن (  H⁺ )، و حرارت  ، تمام اینها در انساج زیاد گردیده و با حرکت نمودن منحنی ، جدا شدن اوکسیجـن بطرف راست ، همراه با آن ، اوکسیجـن در انساج آزاد میشود ( ش5 دیده شود)

  iii )- فکتورهایکه قـوس یا منحنی را بطرف چپ تغیـر یا حرکت میدهد:

- زمانیکه قـوس بطرف چپ تغیر نماید میل ترکیبی (یا       Affinity) هیموگلوبین با اوکسیجـن زیاد گردیده ، و امکان دارد که  %97  مشبوعیت در یک فشار اوکسیجـن که 85 تا 90 ملیمتر سیماب باشد صورت بگیرد، بعـوض آنکه فشار اوکسیجـن 97 ملیمتر سیماب باشد.

 •-   منحنی یا قـوس بطرف چپ زمانی تغیر مینماید که :

-       pCO2  کاهش نماید.

-     غلظیت آیون هایدروجن کم گردد.

-     درجه حرارت خون کم گردد.

 • تمام این فکتورها در ریـه ها ، وهمچنان مساعدت اخـذ (یا Uptake ) اوکسیجن توسط خون شعـریه ریـوی ، در ریــه ها ، کاهش می یابد.

 2 – اوکسیجـن در محلـول   Oxygen in Solution :

 • -  اوکسیجـن در محلول ( بصورت فزیولوژیک در پلازما منحل میباشد) قرار ذیل است :

- به اندازه 0،3 فیصد حجم آن درخون شریانی (       0,3cc Oxygen/100cc Artery blood  ). و

-  نصف این حجم (0،15 فیصد حجم) در خون وریدی منحل میباشد.

 • این اوکسیجن عبارت ازآن اوکسیجـن است که مسؤلیت فشاراوکسیجن ( Tension or pO2) را درخون به عهده دارد.  زیرا که یکجا شدن اوکسیجن با هیموگلوبین نمیتواند که این فشار را عملی نماید.

 B ) - انتقال کاربن دای اوکساید

 • -   کاربن دای اوکساید یکی ازمحصولات نهایی میتابولزم اییروبیک درانساج میباشد. (  ش 5 و 6 دیده شود)

 • -  این گاز دربین پلازما و در داخل کریوات حمراء خون یا RBC انتشار نموده ، و انتشار آن در محلول بقسم CO2 آزاد میباشد . زیرا که فشار قسمی کاربن دای اوکساید در انساج نسبت به خون  Capillary بلند تر است. ( جدول یک دیده شود).  و  CO2 به امتداد فشار پایانتر انتشار میکند.

 • - در خـون  ؛  2 بر 3 سوم حصه CO2  به قسم بای کاربونات در پلازما انتقال میکند و 1 بر 3 آن به قسم  Carbaminohaemoglobin  و بای کاربونات  در کریوات سرخ خون انتقال میکند. 

  1 -  تشکل و تجـزیه بای کاربونات :

  a) تشکل بایکاربونات در شعـریه های انساج (ش5) :

-  در کریوات حمرا خون ( RBC )، و در انساج ؛  CO2  آزاد همرای آب یکجا گردیده و اسید کاربونیک را میسازد. معادله 2 دیده شود . 

    (معادله  2)  CO₂  + H₂ O → H₂ CO₃    

-    بعدازآن ؛ اسید کاربونیک عاجلاً به آیون آزاد هایدروجن ، و رادیکال بایکاربونات تجزیه گردیده ، از هم جـدا میشود.  معادله 3 دیده شود

   (معادله  3 )        → H⁺  + HCO¯₃    H₂ CO₃

-  در Capillaries  های انساج ؛  بایکاربونات آزاد از RBC در پلازما عبور و انتشار نموده و در آنجا همرای سودیم یکجا شده، سودیم بایکاربونات را میسازد.

- پروسه تشکل و تجـزیه (   Decomposition ) کاربونیک اسید تسریع گردیده ، که این تسریع شدن توسط انزایم Carbonicanhydrase  که در کریوات حمرا خون موجود است صورت میگیرد. مگر نــه در پلازما. وهمینطور در کریوات حمرا خون در Capillaries  های انساج ( قرار معادله 4)

-          (معادله 4)          CO₂  + H₂ O → H₂ CO₃      →   H⁺  + HCO¯₃

- در این تعامل ؛ اگر CO₂  زیاد گردد و آیون  H⁺ توسط بـفــــر خارج شود تعامل بطرف راست معادله حرکت خواهـد نمود. 

 • - واقعیتی که درانساج چه واقع میشود ،   و درکجا  ؟

-  کاربندای اوکساید یا     CO₂    در  RBC زیاد میشود. علت آن فشار تـدریجی انتشار است که در جـدار حجرات انساج ، بوسیله Respiration (یا تنفس ) اییروبیک صورت میگیرد..

-  اوکسی هیموگلوبین ( HbO^-₂ ) به هیموگلوبین ( Hb¯ ) و اوکسیجن O₂  تجـزیه گردیده ، که بعـدازآن هیموگلوبین همرای هایدروجـن آزاد یکجا میشود. و به همینطور از فـرمول فـوق (یا معادله 4) بقسم ذیل خارج میشود.

-    معادله (5)             H⁺ + Hb¯ →   HHb   

- بعدازآن  HHb  همرای  CO₂  آزاد یکجا گردیده و کاربامینوهیموگلوبین را میسازد. به دوفـقـره ذیل توجه شود:

  b) تجزیـه و جـدا شدن بایکاربونات در ریــه (ش 6 ):

 • بازگشت این عملیه در ریــه ها، درناحیه که تعامل(معادله 4) بطرف چپ تمایل پیدا نموده واقع میگردد قرارذیل:

-  تزاید اوکسیجـن در محلول و در  RBC  خون ، سبب بیجا شدن  CO₂ و آیون H⁺  از کاربامینوهیموگلوبین (یا HHbCO₂ ) میشود تا  اوکسی هیموگلوبین(HbO2) را بسازد ( هیموگلوبین یک میل ترکیبی قـویتر  با O₂  نسبت به CO₂  دارد). از همین لحاظ است که اندازه و نمبر موجودیت آیون هایدروجن در خون بلند میرود.

- یک تنقیص در     CO₂  آزاد در محلول (پلازما) بوجود میآید. زیرا که CO₂  خارج از خون در هـوای اسناخ که فشار نزولی ( gradient ) دارد انتشار و عبور مینماید.

  c Overall equilibrium - :- انتقال وتغیر آیزوهایدرولیک قرار ذیل میباشد:(درمعادله 6 دیده شود)

  • -   این عملیه تغیر و تبدیل بنام   isohydric shift یاد میشود.

        • -    این معادله :

-      در انساج ؛ بطرف راست در حرکت میباشد. و

-         در ریـه ها؛  بطرف چپ در حرکت میباشد.

 •  بنابراین :

-   تزاید کاربندای اوکساید  ، اوکسیجـن را از خون بطرف خارج می راند. و

-   تزاید اوکسیجـن ، کاربندای اوکساید   را از خون بطرف خارج می راند.

 • - اما  pH  پلازما بسیار کم تغیر میخورد. زیرا :

-   آیون         HbO¯₂   در طرف چپ، و

-   بایکاربونات         HCO¯₃ در طرف راست معادله قرار دارد.

 •   این عملیه توسط موجودیت آیون مثبت که در داخل کریوات حمرا ( عمدتاً  K⁺ ) است  ، و سودیم که در خارج کریوات حمرا موجود میباشد در توازن و بیلانس قرار میگیرد.

-          

  2 – کاربامینوهیموگلوبین :-

 درکریوات حمرا خون  که در شعـریه های انساج میباشد ، اوکسیجن آن آزاد گردیده، و بعـد از آن درخارج از  RBC ، در میان پلازما در انساج انتشار مینماید (معادله یک)

  •- هیموگلوبین آزاد همرای آیون هایدروجـن که ازاثر تجـزیه کاربونیک اسید، آزاد گردیده یکجا شده، و به اینقسم هیموگلوبین آزاد کاهش می یابد ( در سکشن یک و معادله 3 و 5 در فـوق و ش5 مراجعه شود).

 • بعـدازآن CO₂  همرای امینواسید قسمت گلوبین ، ازهیموگلوبین Hb(HHb) آزاد که تنقیص نموده یکجا میشود تا کاربامینوهیموگلوبین را بسازد.

{ HHbCO₂ در( ش5 ) درتبادله گاز در خون در Capillaries یا اوعیه شعـریه های انساج دیده شود}

 3 - تغیر موقعیت کلوراید بایکاربونات Chlorid bicarbonate shift  :- ش5 و 6 

 •  آیون  Cl¯   ، و بایکاربونات  HCO¯₃  ، بصورت آزاد از طریق جـدار کریوات حمرا خون میگـذرد.  اما ،

 • کاتیون ها Cation  نمیگذرد ( پوتاسیوم K⁺ در داخل حجره ، و Na⁺  در خارج حجره است ).

 • - زمانیکه خون درشعـریه های انساج باشد، آیون HCO¯₃   از  RBC ، در خارج آن در پلازما عبور مینماید.

•  کاتیون پوتاسیوم درخارج از RBC عبورنمیتواند تا این تغیر یاshift  را بیلانس، و درتوازن نگهدارد. ازهمین لحاظ است که RBC  تماماً دریک چارچ مثبت باقی میماند. ازهمین سبب آیونCl¯   را به خود جذب ( Attracts) نموده ، و Cl¯   از پلازما در داخل حجره حرکت یا عبور مینماید (The Chlorid shift یاد میشود).

 •  این عملیه در ریــه ها معکوس میباشد.

 •  تنفس حجـروی  Cellular Respiration :- در بخش شاک هایپوولیمیک دیده شود.

تست های وظیفـوی تنفسی

-          تست های وظیفـوی ذیل مطالعات ثابت واستندرد بخاطر وظیفه ریـوی ، در مریضان میباشد که بالای شان عملیات های کبیره و بزرگ جراحی اجـرا میگردد. بطورمثال درمریضان اسکولیوزس.

 A - اسپایرومتــرSpirometer :-

 .

 1) حجم هـوای جاری در وقت استراحت 500 ملیلیتر میباشد ( Resting Tidal Volum = 500ml ):-

-           عبارت از حجم هـوای است که در یک تنفس نورمال در زمان استراحت صورت میگیرد.

 2) حجم ذخیروی شهیق 2,000ml میباشد( Inspiratory Reserve Volum= 2,000ml ):-

-  مقدار حجم هـوای است که بعـد از یک شهیق هوای جاری نورمال میتواند انشاق شود.

 3) حجم ذخیروی زفیر 1,300ml ملیلیتر میباشد( Expiratory Reserve Volum= 1,300ml):-

- هـوای است که میتواند بعـد از یک زفیر جاری نورمال ، خارج یا   Expired  گردد.

 4) ظرفیت حیاتی  3,800ml  میباشد( Vital capacity = 3,800ml ) :-

-   عبارت ازیکجاشدن یا مجموعه هر سه حجم فـوق بصورت مشترک میباشد .

 -    ظرفیت حیاتی  درصورت تهدید ریـوی و یا امراض صدری کاهش می یابد . بطور مثال، در مریضان کایفـوزس و اسکولیوزس .

  -   نسبت ازحجم هـوای جاری ، زمان استراحت بر ظرفیت حیاتی ، باید بین 4 تا 10 و یا کمتر از آن باشد، که این یک تخمین درشت را در قسمت تنفس ذخیروی ( یا      

  Respiratory Reserve ) درمریض نشان میدهد.

 5) ظرفیت حیاتی در ثانیه اول ( First Second Vital Capacity ):-

-           ظرفیت حیاتی در ثانیه اول ؛ عبارت ازحجم هـوای است که مریض میتواند بعـد از یک زفیراعظمی دریک ثانیه انشاق ( Inspired ) نماید.

-    نورمال آن %70  یا اضافه تر از      Vital Capacity  میباشد .

-    در امراض انسدادی این وتیره کاهش می یابد. بطور مثال ؛ در امفزیما.

  B - گازات خون :- تا حـد امکان باید گازات یا فشار قسمی گازات ذیل در خون تعین گردد:

-       از           pa O₂  تعین شود و   - از   Pa CO₂  تعین شود.

 +++

هم مسلکان و محصلین عزیز-  بخاطرتنظیم واستفاده بهتر اگر نظری موجود باشد، ویا کدام اشتباهی قلمی را متوجه میشوید، زیزرا در زمان انتقال جای بعضی کلمات فارسی و انگلیسی را خود کمپیوتر هم تغیر میدهد،  ویا اگر موضوعات علمی دارید میخواهید به نشر بسپارید. به ایمیل ذیل مطالب و نظر خود را ارسال دارید.

  •  نظر شما قابل قـدر است. قبلاً اظهار سپاس از شما

 دوکتورمحمدکاظم پوپل  (   m.k.popal@hotmail.com  )

تاریخ نشر  12  اپریل2014

مـؤخـذ

RESPIRATORY PHYSIOLOGY

1- Christopher’s Textbook of  Surgery. Edition by D.S . Sabiston

 2- Best and Tylor’s Physiological Basis of Medical Practice Edition by J.R.Brobeck

 3- Levin DL, Buxton RB, Speiss JR, Arai T, Balouch J, Hopkins SR. Effects of age on pulmonary

     perfusion heterogeneity measured by magnetic resonance imaging. J Appl Physiol. 2007

 4 - .brianmac.co.uk : Page Last Modified -       / 30th September 2011

مـ