Home

Έργο αναπνοής

 Για την επιτέλεση της αναπνοής, οι εισπνευστικοί μύες πρέπει να καταβάλλουν έρ­γο, προς υπερνίκηση των δυνάμεων αδρανείας, την ανάπτυξη διαφοράς πιέ­σε­ως, προς παραγωγή ροής και την υπερνίκηση των προβαλλομένων αντι­στά­σε­ων. Είναι κατανοητό, ότι πρέπει να δαπανηθεί ενέργεια, προκειμένου να υπερ­νι­κηθούν παράγοντες που ανθίστανται στην έκπτυξη των πνευμό­νων.Κατά τη διάρ­κεια της εισπνοής, καθώς οι μύες, συσπώμενοι, προκαλούν αύ­ξηση του όγ­κου του θώρακος, οι ελαστικοί ιστοί, διατείνονται και παραμορ­φώ­νο­νται και υπερ­­σκελίζεται η (εκπνευστικής κατευθύνσεως) επιφανεια­κή τάση. Αναπτύσ­σε­ται, με τον τρόπο αυτό, υποατμοσφαιρική, ενδοπνευμονική πίεση, που προκαλεί την εισροή αέρα προς τις κυψελίδες. Το έργο αναπνοής εκφράζεται, συνήθως, είτε ως μηχανικό έργο αναπνοής ή ως μεταβολικό έργο αναπνοής. Το έργο αναπνοής μπορεί να αναλυθεί σε τρεις φάσεις: [α] το έργο που απαιτείται για να εκπτυχθούν οι πνεύμονες, από τη συνεχή εκπνευστική τάση που τους επιβάλλεται από τις ελαστικές δυνάμεις (ελαστικές, κολλαγονικές ίνες)· αφορά στην πνευμονική ενδοτικότητα. [β] το έργο που απαιτείται για να υπερνικηθούν οι συνεκτικές δυνάμεις που συγκρατούν τους ιστούς του πνεύμονος και του θωρακικού τοιχώματος (έργο ιστικής αντιστάσεως) και, [γ] το έργο που απαιτείται προκειμένου να υπερνικηθεί η αντίσταση ροής στους αεραγωγούς (έργο για τις αντιστάσεις ροής).H εκπνοή είναι μια εντελώς παθητική ενέργεια, αναλαμβανόμενη από ελαστικές δυνάμεις που εκλύονται από την αποκατάσταση της ελαστικής παραμορφώσεως που υπέστησαν οι πνεύμονες και το θωρακικό τοίχωμα στη διάρκεια της αμέσως προηγηθείσας εισπνοής[i].

βλέπε: Έργο αναπνοής, μεταβολικό , Έργο αναπνοής, μηχανικό 

H αναπνοή ρυθμίζεται, τόσο από τον εκούσιο κέντρο στον εγκέφαλο, όσο και από τις εκούσιες νωτιαίες αποκρίσεις. Είναι αυτόματη και ρυθμική δράση, που ενεργοποιείται από τα αναπνευστικά κέντρα ελέγχου στον προμήκη (κοιλιακοί και νωτιαίοι νευρώνες) και στη γέφυρα. Από τα κέντρα εξορμώνται ώσεις στους κιντικούς αναπνευστικούς νευρώνες, οι οποίοι, επίση,ς δέχονται ώσεις από τον κινητικό φλοιό. Ο ολοκληρωμένος αναπνευστικός κύκλος δεν συνειδητοποιείται, αλλά αυτό μπορεί να υπερβαθεί από φλοιικές ώσεις προκειμένου να επιτευχθεί η ομιλία, η λήψη τροφής, ο βήχας, και το 'εκούσιο κράτημα της αναπνοής'. Οι αναπνευστικοί μύες νευρούνται από τις κινητικές φυγόκεντρες ίνες, προκειμένου να οδηγήσουν την έκπτυξη του θώρακος, και να διατείνουν τους πνεύμονες, ενώ ταυτόχρονα τελούν υπό τον έλεγχο κεντρομόλων ινών από τους αισθητικους κεντρικούς και περιφερικούς υποδοχείς, στους οποίους συμπεριλαμβάνονται οι κεντρικοί χημοϋποδοχείς στον προμήκη, που είναι ευαίσθητοι στις συγκεντρώσεις [Η+] και στο CO2 και στους σπεριφερικούς χημειοϋποδοχείς, στα καρωτιδικά και αορτικά σωμάτια, (που καθίστανται προοδευτικά περισσότερο ευαίσθητοι στις συγκεντρώσεις Η+ και στη μείωση του Ο2. Επιπλέον, η αίσθηση της αναπνοής άγεται μέσω του πνευμονογαστρικού και των κρανιακών νεύρων από τους μηχανοϋποδοχείς των αεραγωγών και των πνευμόνων, όπως οι βραδέως προσαρμοζόμενοι υποδοχείς τάσεως, οι ταχέως προσαρμοζόμενοι ερεθισμοϋποδοχείς, και οι ίνες C  που απαντούν σε άυξηση της πιέσεως στο διάμεσο χώρο τκαι υποδοχείς, στο θωρακικό τοίχωμα, όπως ΄πως οι υποδοχείς στις δεσμίδες των μυϊκών ινών και τις αρθρώσεις, και οι υποδοχείς στο διάφραγμα, όπως οι υποδοχείς Golgi. Τα σήματα από τα ανατομικά αυτά στοιχεία εκπέμπονται στον προμήκη και σε ανώτερα εγκεφαλικά κέντρα, όπου υφίστανται εξεργασία από άλληλουχίες θέσεως σώματος, συμπεριφοράς και ψυχολογικών επιβαρύνσεων. Το αποτέλεσαμ αποβλέπει στη διατήρηση της ομοιστασίας αερίων-αίματος και οξεοβασικής ισορροπίας, και στη διαμόρφωση ρυθμίσεων των κινητικών νευρώνων οι οποίοι αναλαμβάνουν κατάλληλες τροποποιήσεις στη λειτουργία των αναπνευστικών μυών. Χαρακτηριστικό είναι επίσης ότι η κινητική έξοδος "αντιγράφεται" στον αισθητικό φλοιό, που "αποφασίζει" περί του υιοθετούμενου τύπου αναπνοής και που μπορεί να απολήξει και στη συνειδητοποίηση της αναπνοής, εάν παραστεί μεταβολική εκτροπή.

[i] Guyton Medicla Physiology. 8th edition, p 406

Έργο αναπνοής. Μέρος του παραγόμενου έργου για την επιτέλεση της αναπνοής (βλ.: μηχανική αναπνοής α' , β' και γ') είναι το ελαστικό έργο που χρησιμοποιείται για την διάταση των ιστών και της επιφανειοδραστικής ουσίας που επαλείφει τους πνεύμονες, ενώ ένα άλλο μέρος δαπανάται για την υπερνίκηση των δυνάμεων τριβής  που χρειάζεται για την υπερνίκηση των αντιστάσεων ροής δια των αεραγωγών. Το ελαστικό έργο που αποθηκεύεται, κατά την ελαστική παραμόρφωση των ελαστικών ινών που διατείνονται κατά την εισπνοή, ακολούθως παρέχει την ενέργεια, που χρειάζεται για την επιτέλεση της (παθητικής) εκπνοής. Με ενεργητικές εκπνευστικές προσπάθειες, παράγεται πρόσθετο έργο. Οι ελαστικές και μηχανικές συνιστώσεως του έργου αναπνοής, επηρεάζονται, ακτά διαφορετικό τρόπο από τον όγκο αναπνοής. Στους χαμηλούς πνευμονικούς όγκους, οι αεραγωγοί είναι στενώοτεροι (και βραχύτεροι), και οι αντιστάσεις ροής δι αυτών (κι επομένως τοι έργο που δαπανάται για την υπερνίκηση των τριβών) αυξάνεται ταχέως ( Ρ=ανάλογα με το l/r4). Σε υψηλούς πνευμονικούς όγκους, οι αεραγωγοί είνια ευρύτεροι (και μακρύτεροι) αλλά οι μύες πρέπει να εκτελέσουν μεγαλύτερο ελαστικό έργο (αλλά ευρίσκονται σε μηψχανικό πλεονέκτημα, επειδή είναι διατεταμένοι) προκειμένου να διατηρήσουν τον πνεύμονα σε έκπτυξη. Στο επίπεδα χαλάσεως, FRC, στο επίπεδο, δηλαδή, όπου οι στατικές ελαστικές δυνάμεις επαναφοράς των πνευμόνων κια του θωρακικού τοιχώματος είναι ίσες και αντίθετες, το έργο αναπνοής είναι το ελάχιστο. Εάν οποιαδήποτε από τις συνιστώσες -ελαστικές ή τριβής- μεταβληθούν, τότε η FRC μετατοπίζεται αμέσως ανάλογα και η μετατόπιση μονιμοποιείται.
Στους αποστενωμένους αεραγωγούς, επί χρόνιων αποφρακτικών πνευμονοπαθειών, π.χ., το έργο τριβής αυξάνεται... [βλ.: αποφρακτικού τύπου μείωση της ικανότητας αεριμσού]. 
Στους ασθενείς με περιοριστικού τύπου μείωση της ικανότητας αερισμού, παρατηρείται μείωση της διατασιμότητας. [βλ.: περιοριστικού τύπου μείωση της ικανότητας αερισμού].
Φυσιολογικά, η ενέργεια που καταναλώνεται για την αναπνοή είναι πολύ μικρή. Υπό μεταβολικούς όρους, απαιτούνται λιγότρα από 1 Ml/min κατανάλωση οξυγόνου για κάθε λίτρο/λεπτό αερισμού, ή μόνο ένα πολύ μικρό ποσσοτό της συνολικής καταναλώσεως οξυγόνου σε ηρεμία. Σε περιπτώσεις σοβαρών αποφρακτικών συνδρόμων, όμως, το κόστος της αναπνοής αυξάνεται πολύ (σε ποσοστό 30% κατά τη διάρκεια μιας παροξύνσεως).

ΚΟΣΤΟΣ ΑΝΑΠΝΟΗΣ. Οι αναπνευστικοί μύες, φυσιολογικά, καταναλώνουν μικρή ποσότητα της ολικής V̇Ο2, έτσι, ώστε καθίσταται αδύνατο να μετρηθεί, αν και μια εκτίμηση μπορεί να προσεγγισθεί σε διασωληνωμένους ασθενείς, με διάφορες τεχνικές. Επί φυσιολογικών ατόμων το κόστος Ο2, υπό ήρεμη αναπνοή κυμαίνεται 5-10 ml/min ( 0.25--0.5 mmol/min) και το κόστος ανά λίτρο αερισμού, σχετικά μικρότερο. Η ποσότητα αυτή αντιστοιχεί με 2%.