Контроль вентиляции - Control of ventilation

В контроль вентиляции относится к физиологический механизмы, участвующие в контроле дыхание, то есть движение воздуха в легкие и из них. Вентиляция облегчает дыхание. Дыхание относится к использованию кислород и балансировка углекислый газ телом в целом или отдельными клетками в клеточное дыхание.^[1]

Самая важная функция дыхания - это снабжение организма кислородом и балансировка уровня углекислого газа. В большинстве случаев парциальное давление диоксида углерода (PCO2), или концентрация углекислого газа, контролирует частота дыхания.

В периферические хеморецепторы которые обнаруживают изменения в уровни кислорода и углекислого газа расположены в артериальный аортальные тела и каротидные тела.^[2] Центральные хеморецепторы в первую очередь чувствительны к изменениям в pH в кровь, (в результате изменения уровня углекислого газа), и они расположены на продолговатый мозг рядом с медуллярные дыхательные группы из дыхательный центр.^[3]Информация от периферических хеморецепторов передается по нервам к респираторным группам дыхательного центра. Есть четыре респираторные группы, две в мозговом веществе и две в мозговом веществе. мосты.^[2] Две группы в мосту известны как понтинная респираторная группа.

1. Дорсальная респираторная группа - в мозговом веществе
2. Вентрально-респираторная группа - в мозговом веществе
3. Пневмотаксический центр - различные ядра моста
4. Центр апноустики - ядро ​​моста

Из дыхательного центра мышцы дыхания, в частности диафрагма,^[4] активируются, чтобы заставить воздух входить и выходить из легких.

Контроль дыхательного ритма

Схема вентиляции

Дыхательный центр и его группы нейронов

Дыхание - обычно бессознательный, непроизвольный, автоматический процесс. Паттерн двигательных раздражителей при дыхании можно разделить на вдыхание сцена и выдох сцена. Вдыхание показывает внезапное постепенное увеличение разряда двигателя в дыхательные мышцы (и сокращающие мышцы глотки ).^[5] Перед окончанием ингаляции наблюдается снижение, а также прекращение моторных выделений. Выдох обычно молчит, кроме высоких частота дыхания.

В дыхательный центр в мозговом веществе и мосту ствола мозга контролирует скорость и глубину дыхания ( дыхательный ритм ) через различные входы. К ним относятся сигналы от периферических хеморецепторов и центральных хеморецепторов; от блуждающего нерва и языкоглоточного нерва, несущего сигнал рецепторы растяжения легких, и другие механорецепторы в легкие.^[3][6] а также сигналы от кора головного мозга и гипоталамус.

• Медулла
  • вентральная респираторная группа (включает пре-Бётцингерский комплекс ). Вентральная респираторная группа контролирует произвольный форсированный выдох и увеличивает силу вдоха. Регулирует ритм вдоха и выдоха.
  • дорсальная респираторная группа (одиночное ядро ). Группа дорсального дыхания контролирует в основном движения вдоха и их время.
• Pons
  • пневмотаксический центр.
    • Координирует скорость вдоха и выдоха
    • Посылает тормозные импульсы в область вдоха
    • Участвует в тонкой настройке частоты дыхания.
  • центр апноустики
    • Координирует скорость вдоха и выдоха.
    • Посылает стимулирующие импульсы в область вдоха - активирует и продлевает вдох
    • Прервано пневмотаксическим контролем от области апноэстика до прекращения вдоха

Контроль дыхательного режима

Вентиляция обычно происходит без сознания и автоматически, но может быть отменена сознательные альтернативные модели.^[3] Таким образом, эмоции могут вызывать зевоту, смех, вздохи (и т. Д.), Социальное общение вызывает речь, пение и свист, в то время как полностью добровольные переопределения используются для задувания свечей и задержки дыхания (например, для плавания под водой). Гипервентиляция может быть полностью добровольным или в ответ на эмоциональное возбуждение или тревогу, когда это может вызвать беспокойство синдром гипервентиляции. Произвольный контроль может также влиять на другие функции, такие как частота сердцебиения как в йога практики и медитация.^[7]

На дыхательный паттерн также временно влияют сложные рефлексы, такие как чихание, натуживание, отрыжка, кашель и рвота.

Детерминанты частоты дыхания

Скорость вентиляции (минутный объем дыхания ) строго контролируется и определяется в первую очередь уровнем в крови углекислый газ как определено скорость метаболизма. Уровни в крови кислород стать важным в гипоксия. Эти уровни воспринимаются центральные хеморецепторы на поверхности продолговатый мозг для повышения pH (косвенно из-за увеличения в спинномозговой жидкости диоксида углерода), и периферические хеморецепторы в артериальной крови на кислород и углекислый газ. Афферентные нейроны от периферических хеморецепторов проходят через языкоглоточный нерв (CN IX) и блуждающий нерв (CN X).

Уровни CO₂ повышается в крови при метаболическом использовании O₂, а производство CO₂ увеличивается, например, во время упражнений. Сотрудничество₂ в крови переносится в основном в виде бикарбоната (HCO₃⁻) ионы путем преобразования сначала в угольная кислота (ЧАС₂CO₃) ферментом карбоангидраза, а затем диссоциацией этой кислоты до H⁺ и HCO₃⁻. Накопление CO₂ поэтому вызывает эквивалентное накопление диссоциированных ионов водорода, что, по определению, снижает pH крови. Датчики pH на стволе мозга немедленно реагируют на это падение pH, заставляя дыхательный центр увеличивать скорость и глубину дыхание. Следствием этого является то, что частичное давление CO₂ (PCO2) не меняется от отдыха к тренировке. Во время очень кратковременных приступов интенсивных упражнений высвобождение молочной кислоты в кровь тренирующимися мышцами вызывает падение pH плазмы крови, независимо от повышения PCO2, и это будет стимулировать легочную вентиляцию в достаточной степени, чтобы поддерживать постоянная pH крови за счет пониженного PCO2.

Как показали исследования на животных, механическая стимуляция легких может вызвать определенные рефлексы. У людей они кажутся более важными для новорожденных и пациентов на ИВЛ, но не имеют большого значения для здоровья. Считается, что тонус дыхательной мышцы регулируется мышечные веретена через рефлекторную дугу спинного мозга.

Лекарства могут сильно влиять на частоту дыхания. Опиоиды и анестетики имеют тенденцию подавлять вентиляцию, уменьшая нормальную реакцию на повышенную углекислый газ уровни в артериальной крови. Стимуляторы, такие как амфетамины может вызвать гипервентиляция.

Беременность имеет тенденцию к усилению вентиляции (снижению давления углекислого газа в плазме ниже нормальных значений). Это связано с увеличением прогестерон уровней и приводит к усилению газообмена в плацента.

Контроль обратной связи

Рецепторы играют важную роль в регуляции дыхания и включают центральный и периферические хеморецепторы, и рецепторы растяжения легких, тип механорецептор.

• Центральные хеморецепторы центральной нервной системы, расположенные на вентролатеральной мозговой поверхности, чувствительны к pH своего окружения.^[8][9]
• Периферические хеморецепторы действовать наиболее важно, чтобы обнаружить изменение PO2 в артериальная кровь, в дополнение к определению артериального PCO2 и pH.
• Механорецепторы расположены в дыхательные пути и паренхима, и отвечают за различные рефлекторные реакции. К ним относятся:
  • В Рефлекс Геринга-Брейера который прекращает вдох, чтобы предотвратить чрезмерное раздувание легких, и рефлекторные реакции кашляющий, сужение дыхательных путей, и гипервентиляция.
  • Рецепторы верхних дыхательных путей отвечают за такие рефлекторные реакции, как: чихание, кашель, закрытие голосовая щель, и икота.
  • В спинной мозг Рефлекторные реакции включают активацию дополнительных респираторных мышц в качестве компенсации, ответ на удушье, гиповентиляцию и увеличение частоты и объема дыхания.
  • Носоглоточный и назоторакальный рефлексы регулировать механизм дыхания за счет углубления вдоха. Запускается потоком воздуха, давление воздуха в нос, и качество воздуха, импульсы от слизистой оболочки носа передаются тройничным нервом к дыхательный центр в мозговой ствол, а сгенерированный ответ передается на бронхи, то межреберные мышцы и диафрагма.

Рекомендации

1. Barrett, Kim E .; Бармен, Сьюзен М .; Бойтано, Скотт; Брукс, Хеддвен Л. (2012). Обзор медицинской физиологии Ганонга (24-е изд.). Нью-Йорк: McGraw-Hill Medical. ISBN  978-0071780032.
2. Тортора, Джерард (2008). Основы анатомии и физиологии (12. ред.). Хобокен, штат Нью-Джерси: Wiley. С. 905–909. ISBN  978-0470-23347-4.
3. Покок, Джиллиан; Ричардс, Кристофер Д. (2006). Физиология человека: основы медицины (3-е изд.). Оксфорд: Издательство Оксфордского университета. С. 332–336. ISBN  978-0-19-856878-0.
4. Тортора, Дж. Дж. И Дерриксон, Б. Х. (2009). Принципы анатомии и физиологии - поддержание и непрерывность человеческого тела. 12-е издание. Дэнверс: Уайли
5. Куна, Самуэль Т (2000). «Активация дыхательных путей и механические эффекты сокращающих мышц глотки». Физиология дыхания. 119 (2–3): 155–161. Дои:10.1016 / S0034-5687 (99) 00110-3. ISSN  0034-5687. PMID  10722858.
6. Холл, Джон (2011). Гайтон и Холл учебник медицинской физиологии (12-е изд.). Филадельфия, Пенсильвания: Saunders / Elsevier. С. 505–510. ISBN  978-1-4160-4574-8.
7. Прасад, К. Удупа; под редакцией R.C. (1985). Стресс и его управление с помощью йоги (2-е изд. И доп. Ред.). Дели: Мотилал Банарсидасс. стр. 26 и сл. ISBN  978-8120800007. Получено 17 июля 2014.
8. Коутс Э.Л., Ли А., Натти Э. Распространенные участки вентиляционных хеморецепторов ствола головного мозга. J Appl Physiol. 75 (1): 5–14, 1984.
9. Кордовес Дж. М., Клаузен С., Мур Л.С., Соломон, ИК. Математическая модель регулирования pH (i) в центральном СО₂ хеморецепция. Adv Exp Med Biol. 605: 306–311, 2008.

внешняя ссылка

• Пол, Энтони Д .; и другие. (1995). «Нейронные соединения вентральной респираторной химиочувствительной области ствола мозга». В C. Ovid Trouth (ed.). Вентральные механизмы ствола мозга и контроль дыхания и артериального давления. Нью-Йорк: М. Деккер. стр.517–523. ISBN  0-8247-9514-8. OCLC  32169247.
• Раббани, Сина Ю., «Координация дыхания», Университет Хофстра. [1]
• Уэббер, Чарльз Л., младший, доктор философии, функция легочного учебного плана: «Нейронный контроль дыхания», Медицинская школа Стритча, Университет Лойолы, Чикаго [2]