Légzésszám 2: a légzés anatómiája és fiziológiája

Bevezetés

A légzés folyamatának megértéséhez fontos ismerni a mellkas anatómiáját és a légzőrendszer élettanát. A légzésnek két alapvető összetevője van:

• Ventilláció: a levegő fizikai mozgásának folyamata a tüdőbe és a tüdőből;
• Gázcsere: az oxigén (O2) bejuttatása a szervezetbe és a szén-dioxid (CO2) kijuttatása.

Anatómia és élettan

A tüdő a két mellhártyával körülvett bordakosárban helyezkedik el (1. ábra). A mellkas tövében, a hasüregtől elválasztva, a rekeszizom helyezkedik el. Ez a belégzés fő izma, és a nervus phrenicus innerválja.

A tüdő nagy és kis légutakból áll – a légcső a legnagyobb és a 23 légúti generáció közül az első. Az egyes generációk légútjai szabálytalan, kettéágazó ágak rendszerén keresztül erednek az előző generációból (Davies és Moore, 2010). A kisebb légutak (légzőhörgők) falában alveolusok találhatók. Az alveolusok a gázcsere helyszínei, és jelenlétük a légutak kisebbé válásával növekszik. Ez lehetővé teszi, hogy a tüdő teljes felülete exponenciálisan növekedjen, ami maximális lehetőséget biztosít a gázcserére.

A hipoxiára (alacsony O2-szint) és hiperkapniára (megnövekedett CO2-szint) érzékeny központi és perifériás kemoreceptorok szabályozzák a légzésre való késztetést (Davies és Moore, 2010).

Ventiláció

A levegő természetesen a magas nyomású területről az alacsony nyomású területre áramlik. A normál légzés során a belégzés a rekeszizom összehúzódásával és ellaposodásával, valamint a külső bordaközi izmok összehúzódásával történik, ami a bordakosár emelkedését és kifelé irányuló mozgását okozza. Ezáltal megnő a mellüreg mérete. E változások hatására a tüdő mellhártya parietális rétege a bordakosárral és a rekeszizommal együtt mozog, és negatív nyomást hoz létre. A tüdő felszínéhez tapadó viszcerális pleurális réteg követi ezt, és a tüdő kitágul, levegőt szívva be.

A nyugalmi állapotban történő kilégzés nagyrészt passzív folyamat; a belégzőizmok ellazulnak, és a tüdő rugalmas visszahúzódása következik be, ami nyomásegyensúlyi állapotot eredményez, mielőtt a ciklus újra kezdődik (Bourke és Burns, 2015). A mellkasfalnak ezt a mozgását a légzésszám (RR) mérésekor figyelhetjük meg. Az RR változásai a testmozgás, az érzelmek hatására és alvás közben következnek be; a testmozgással és a szorongással összefüggő RR-változások nagyobbak lehetnek, mint 25 ütés/perc, de nyugalmi, nyugalmi állapotban általában visszaállnak a normális szintre.

Gázcsere

A szellőzés folyamata a levegőt az alveolusokba szállítja, ahol a gázcsere egyszerű diffúziós folyamat révén történik. Egy gáz egy magas koncentrációjú területről egy alacsony koncentrációjú területre kerül. Az O2 parciális nyomása a légkörben magasabb, mint a testben, és a véráramban a CO2 parciális nyomása magasabb, mint a légkörben. A hatékony gázcsere érdekében a tüdőbe belélegzett levegőnek el kell jutnia az alveoláris membránig, ahol a kapillárisok falai vékonyak és összességében nagy a felület.

Mi az alapszintű RR?

Ahol szellőzés és gázcsere történik, a vér oxigénszaturációjának (SpO2) normál tartománya 94-98% (O’Driscoll et al, 2017), és ez nyugalmi állapotban 12-20 légzés/perc RR mellett is fenntartható.

A 2. ábra az oxi-hemoglobin disszociációs görbét mutatja. Ez szemlélteti, hogy fiziológiai tényezők hogyan vezethetnek az RR változásához a SpO2 változásának eredményeként. Például, ha a magasságban csökken a rendelkezésre álló légköri O2 (PO2), a SpO2 csökken, ami az RR növekedését váltja ki. Betegség esetén, amikor a hőmérséklet vagy a vér pH-szintje megváltozik, és ezáltal az oxi-hemoglobin disszociációs görbe jobbra vagy balra tolódik, az RR befolyásolja az RR-t, mivel a szervezet megpróbálja helyreállítani a homoosztázist.

A betegség hatása az alapszintű RR-re

Az a kérdés, hogy a Nemzeti Korai Figyelmeztető Rendszer (NEWS) (Royal College of Physicians, 2017) részeként az RR hasznosabb-e olyan betegeknél, akiknek nincs ismert légzési problémájuk, ahol a 0 (12-20 légzés/perc) érték valódi alapszintet jelent.

Azokban a tüdőállapotokban, ahol a gázcsere és/vagy a szellőzés nyugalmi állapotban károsodott, a hipoxiás és hiperkapnikus hajtások növelik az RR-t a SpO2 fenntartása érdekében. A rossz gázcsere, mint például a tüdőfibrózis vagy az emphysema (amelyet az alveoláris fal megvastagodása, illetve a tüdőszövet pusztulása okoz), magasabb nyugalmi RR-t eredményez. Ezért fontos figyelembe venni a beteg “normális” alapállapotát.

A gyakori obstruktív tüdőbetegségeket, mint például a krónikus obstruktív tüdőbetegség vagy az asztma, a légáramlással szembeni fokozott ellenállás jellemzi, mivel a kis légutak beszűkülnek, ami csökkenti az oxigénszállítást az aveoliba. Akut exacerbációk során ez az ellenállás megnő, ami az RR emelkedéséhez vezet. A hörgőtágítók adása ellazítja a légutak falának simaizomzatát, csökkentve az ellenállást és visszaállítva az RR-t a normális szintre.

A tüdőt érintő neuromuszkuláris állapotok gyakran vezetnek hipoventillációhoz, mivel a normális szellőzéshez szükséges mechanizmusok nem működnek megfelelően. Ebben az esetben az alacsony RR (bradypnoe) légzési elégtelenséghez vezethet.

A műtétek és a műtét utáni felépülés során az RR-t szorosan figyelemmel kell kísérni, mivel az érzéstelenítők, amelyek általában opioidokat tartalmaznak, csökkenthetik a légzést és csökkenthetik az RR-t (Koo és Eikermann, 2011). Ezek a központi kemoreceptorokra hatnak, elnyomva a légzésre való törekvést.

Nem szabad elfelejteni, hogy a pulzoximetria az oxigéntelítettséget, míg az RR a légzést méri. Az állapotromlás korai szakaszában a betegek SpO2-értéke látszólag a normál tartományban van, de az RR a nem megfelelő gázcsere hatására megnő. Az RR változása gyakran az állapotromlás első jele (lásd az 1. részt).

A jövő

Az RR a beteg állapotromlásának korai jele, és a változás korai felismerése biztosítja, hogy a betegek értelmes klinikai beavatkozásokban részesüljenek. Ahhoz, hogy az RR ismert légzőszervi betegségben szenvedő betegeknél korai figyelmeztető jelként hasznos legyen, tudnunk kell, hogy mi a normális az adott betegnél.

Amint azt a sorozat későbbi részében tárgyalni fogjuk, léteznek olyan technológiák, amelyekkel objektíven mérhető a beteg nyugalmi RR-je, és meg kell fontolnunk, hogy ezeket a gyakorlatban rutinszerűen kell-e használni, mint a SpO2 vagy a vérnyomás mérését.