Θεματολόγιο Πνευμονολογίας

 Oι πνεύμονες είναι ελαστικά όργανα. Φιλο­ξε­νούνται στο θωρακικό κλωβό, κι ευρί­σκο­νται, συνεχώς, σε κατάσταση μικρότερης, κατά την εκπνοή, ή μεγα­λύ­τε­ρης, κατά την εισπνοή, διατάσεως, έχοντας μια μόνιμη τάση συμπτύξεως, δηλα­δή μειώσεως του όγκου τους, που οφείλεται στις ελαστικές ιδιότητες του πνευμο­νι­κού παρεγχύματος. Αντίθετα, ο θώρακας που είναι σχετικά ελαστικό όργανο, ευρίσκεται, συνεχώς, σε κατάσταση μικρότερης, κατά την εισπνοή, ή μεγαλύ­τε­ρης, κατά την εκπνοή συσπάσεως και τελεί υπό συνεχή, αλλά κυμαινόμενη τάση εκπτύξεως (δηλαδή αύξηση του όγκου του, με ανάσπαση των πλευρών και επιπέδωση του διαφράγματος). Σε φυσιολογικές συνθήκες, το ένα όργανο συγκρατεί το άλλο, διατασσόμενα κατά σειρά, και το σύστημα ισορροπεί σε μια θέση, που ονομάζεται λειτουργική υπολειπομένη χωρητικότητα, FRC.

Από το επίπεδο της FRC, επιτρέπονται μι­κρές, σχετικά, αποκλίσεις ανάλογες με τις επενεργούσες δυνάμεις για την πραγματοποίηση της εισπνοής  (σύσπαση των εισπνευστικών μυών) ή της εκπνοής (επαναφορά του μήκους των ελαστικών ινών ή/και σύ­σπα­ση των εκπνευστικών μυών). Πρέπει να επισημανθεί ότι, στην κατάσταση αυτή, κανένα από τα συζευγμένα όργανα (κλωβός-πνεύμονες) δεν ευρίσκεται στη δική του ουδέτερη κατάσταση, αλλά σε κατάσταση ουδετερότητας είναι το σύ­στημα, ως σύνολο. Εάν η ζεύξη τους καταργηθεί, όπως συμβαίνει σε περι­πτώ­­σεις πνευμοθώρακος, η εισαγωγή αέρος στην υπεζωκοτική κοιλότητα απο­συμ­πλέκει το σύστημα και επιτρέπεται, έτσι, σε κάθε όργανο να λάβει τη θέση της δικής του ουδετερότητας: Οι πνεύμονες συμπτύσσονται και ο κλωβός εκ­π­τύσ­­σεται. Η FRC αντ­ανακλά τον όγκο, στον οποίο η εκπνευστική τάση (συμπιέσεως) του πνευμο­νι­κού παρεγχύματος είναι ακριβώς ίση και αντίθετη με την εισπνευστική τάση (διατάσεως) του θωρακικού κλωβού.

Η ουδέτερη κατάσταση του αναπνευ­στι­κού συστήματος αντιστοιχεί στον πνευ­μο­νικό όγκο που καταγράφεται στο τέλος της ήρεμης εκπνοής και αντιστοιχεί στη φάση της πλήρους χαλάσεως των αναπνευστικών μυών. Για να αυξηθεί (ή μειωθεί) ο όγκος αυτός, πρέπει να εφαρμοσθεί δύναμη και αυτό, πραγματικά, συμβαίνει στην αρχή της εισπνοής, με τη σύσπαση των εισπνευστικών μυών.  

Όπως αναγνωρίζεται στο σχήμα 11, στους χαμηλούς πνευ­μονικούς όγκους η πίεση ελαστικής επαναφοράς του θω­ρα­κικού τοιχώ­μα­τος (P_w) καθίσταται αρνητική, δηλαδή, ανθίσταται σε περαι­τέρω εκπνοή, λόγω της προοδευτικής κυρτώσεως του διαφράγματος (εκ­πνευ­στική θέση).

Με την πρόοδο της εισπνοής, η πίεση ελαστικής επαναφοράς του πνευμονικού παρεγχύματος αυξάνεται, λόγω της εκπτύξεως των ελαστικών συστατικών του· η αποθηκευμένη, υπό μορφή ελαστικής παραμορφώσεως ενέργεια αποδίδεται για την πραγματοποίηση της επακό­λου­θης παθητικής εκπνο­ής. Οι σχέ­σεις μεταξύ των πιέσε­ων που δρουν στο αναπνευστικό σύστη­μα, σχηματοποιούνται στο σχήμ. 12 και οι μεταβολές τους στον πίν.  2.

Επί του πνεύμονος η συμπιέ­ζου­σα P_L (διαπνευμονική πίεση ελαστικής επαναφοράς) εξισορροπείται από μια ίση κι αντίθετη διατείνουσα πίεση, που παράγεται από τη διαφορά των πιέσεων  P_ALV (κυψελιδική πίεση) και P_PL (υπεζωκοτική πίεση):

P_L=-(P_pl-P_ALV)=P_ALV-P_PL à P_alv =P_pl-P_L.

εξ.4

Συσχετισμός πιέσεων στο αναπνευστικό σύστημα: Τα προς τα έξω βέλη, απεικονίζουν τη συνεχή εισπνευστική τάση του θωρακικού τοιχώματος, ενώ τα προς τα έσω, τη συνεχή εκπνευστική τάση του πνευμονικού παρεγχύματος.

Eπί του θωρακικού τοιχώματος, η πίεση επαναφοράς, P_W, εξισορροπείται από μια διατείνουσα το θώρακα πίεση που παράγεται από τη διαφορά της πιέσεως που προκαλούν οι συσπώμενοι μύες, P_mus και της πλευρικής ή  ενδοϋπεζω­κο­τι­κής πιέσεως, P_PL:

 P_W =-(P_mus-P_pl) = P_PL-P_mus à P_mus=P_PL-P_W.     

εξ. 5  

Επομένως, η πίεση επαναφοράς του αναπνευστικού συστήματος παράγεται από τη διαφορά πιέσεως που ασκούν οι αναπνευστικοί μύες μείον την κυψελιδική πίεση.

P_RS= -(P_mus-P_alv)=P_alv-P_mus à P_mus =P_alv-P_RS             

εξ. 6

Στην αρχή της ήρεμης αναπνοής, η μυϊκή σύσπαση ασκεί έλξη επί του θωρακικού τοιχώματος και προκαλεί μείωση της πλευρικής πιέσεως, P_pl, που περιβάλλει τους πνεύμονες και της κυψελιδικής πιέσεως. P_alv.

Η πίεση που ασκούν οι εισπνευστικοί μύες δαπανάται για την υπερνίκηση δύο τύπων δυνάμεων: ελαστικών δυνάμεων και δυνάμεων συνοχής. Οι ελαστικές δυνάμεις σχετίζονται με τη μεταβολή του όγκου (παραμόρφωση ελαστικών ιστών), ενώ οι δυνάμεις συνοχής, σχετίζονται με τη ροή (=μεταβολή όγκου ανά μονάδα χρόνου dv/dt, V`). Μικρή αναλογία της πιέσεως χρειάζεται, επίσης, για την υπερνίκηση των δυνάμεων αδρανείας του συστήματος και ισούται με την επιτάχυνση του ωθούμενου στους αεραγωγούς αέρος και των ιστών (μεταβολή ροής ανα μονάδα χρόνου, d²v/dt², V``). Όπως έχει και προηγουμένως σημειωθεί, η δύναμη αυτή είναι μικρή και, σε κλινικό επίπεδο, μπορεί να αγνοείται. Οι ελαστικές και οι συ­νεκ­τικές δυνάμεις αντανακλούν διαφορετικές φυσικές ιδιότητες του αναπνευστι­κού συστήματος και καθορίζονται σε διαφορετικές θέσεις. Οι ελαστικές δυνάμεις αφορούν τις κυψελίδες και το θωρακικό τοίχωμα, ενώ οι δυνάμεις συνοχής τους αεραγωγούς. Ο βαθμός παραμορφώσεως του πνεύμο­νος και του θωρακικού τοιχώματος εκφράζεται με τη δύναμη ελαστικής επανα­φοράς του πνεύμονος και του θωρακικού τοιχώματος που σχετίζεται με τον πνευμονικό όγκο. Η πίεση ελα­στικής επαναφοράς του πνεύμονος έχει φορά προς τα μέσα, είναι εκπνευ­στ­ική και, κατά συνθήκη, θεωρείται θετική. Αντίθετα, η πίεση ελαστικής επανα­φο­ράς του θωρακικού τοιχώματος έχει φορά προς τα έξω, είναι, επομένως, εισ­πνευστική και, κατά συνθήκη, αρνητική. Το ισοζύγιο των δύο αυτών πιέσεων καθορίζει την αναπνευστική φάση του συστήματος. Εάν υπερτερεί η πίεση του τοιχώματος, το σύστημα ευρίσκεται σε φάση εισπνοής, εάν, αντίθετα, υπερτερεί η πίεση επαναφοράς των πνευμόνων, το σύστημα ευρίσκεται σε φάση εκπνοής. Στον πίνακα 2 απεικονίζονται οι αλληλουχίες των μεταβολών των διαφόρων πιέσεων, κατά τη διάρκεια του αναπνευστικού κύκλου, σε φυσιολογικές και παθολογικές καταστάσεις. Κατά το τέλος της εκπνοής, η πίεση ελαστικής επαναφοράς του πνεύμονος είναι, περίπου, 5 cm Η₂Ο (συμπιέζουσα, δηλαδή εκπνευστική και, κατά συνθήκη, θετική), ενώ του θωρακικού τοιχώματος είναι ίση και αντίθετη (διατείνουσα, δηλαδή εισπνευστική και, κατά συνθήκη, αρνητική) και ισούται με –5 cm Η₂Ο. Η κυψελιδική πίεση είναι ίση με 0 (δηλαδή ισούται με την ατμοσφαιρική και δε σημειώνεται ροή), ώστε η υπεζωκοτική (πλευρική) πίεση ισούται με –5 cm Η₂Ο. Η σύσπαση, τώρα, των εισπνευστικών μυών παράγει μια επιπλέον πίεση (αρνητική, επειδή είναι εισπνευστική) που μεταφέρεται μέσω της υπεζωκοτικής κοιλότητας προς τις κυψελίδες, στις οποίες η πίεση γίνεται, έτσι, υποατμοσφαιρική  (-1 cm Η₂Ο) και προκαλεί μια διαφορά πιέσεως μεταξύ των κυψελίδων και του στόματος, ικανή για την παραγωγή εισπνευστικής ροής. Η πίεση που παράχθηκε από τους εισπνευστικούς μύες δαπανάται, εν μέρει μεν για να κινηθεί το θωρακικό τοίχωμα, εν μέρει για να υπερνικηθεί η εκπνευστική, ελαστική τάση του πνευμονικού παρεγχύματος και το υπόλοιπο για να οικοδομηθεί η αναγκαία για την εισπνευστική ροή, κυψελιδική πίεση. Στο τέλος της εισπνοής, η κυψελιδική πίεση έχει μηδενισθεί και η ροή διακόπτεται.

Η πίεση που εφαρμόζουν οι εισπνευστικοί μύες δαπανάται για τη συγκράτηση των ελαστικών δυνάμεων που έχουν, στο μεταξύ, αναπτυχθεί, λόγω της ελαστι­κής παραμορφώσεως του παρεγχύματος και για τη διατήρηση του όγκου των πνευμόνων και του θωρακικού τοιχώματος. Η εκπνοή αρχίζει με την έναρξη χαλάσεως των εισπνευστικών μυών. Η ήρεμη εκπνοή είναι παθητική, δηλαδή δε συμμετέχουν οι εκπνευστικοί μύες. Στην πραγματικότητα, μάλιστα, εξακολουθεί, με μειωμένη ένταση, η δραστηριότητα των εισπνευστικών μυών, οι οποίοι, έτσι, ελέγχουν το μέτρο της εκπνευστικής ροής. 

      _{βλέπε: μηχανική της αναπνοής}