Mechanizm wentylacji płuc, inaczej mechanika oddychania, to proces fizyczny, dzięki któremu powietrze jest wdychane (wdech, inspiracja) i wydychane (wydech, ekspiracja) z płuc. Umożliwia on wymianę gazową, dostarczając tlen do krwi i usuwając dwutlenek węgla.
Wdech jest procesem aktywnym. Oznacza to, że wymaga skurczu mięśni. Głównym mięśniem zaangażowanym w wdech jest przepona. Jej skurcz powoduje spłaszczenie, zwiększając objętość klatki piersiowej. Dodatkowo, mięśnie międzyżebrowe zewnętrzne unoszą żebra, również przyczyniając się do powiększenia klatki piersiowej. Zwiększenie objętości powoduje spadek ciśnienia wewnątrz płuc (ciśnienie wewnątrzopłucnowe staje się bardziej ujemne) poniżej ciśnienia atmosferycznego, co prowadzi do napływu powietrza do płuc.
Wydech jest procesem zazwyczaj pasywnym. Oznacza to, że nie wymaga skurczu mięśni w spoczynku. Po skurczu przepony i mięśni międzyżebrowych, mięśnie te rozluźniają się. Przepona wraca do swojego pierwotnego, kopulastego kształtu, a żebra opadają. Powoduje to zmniejszenie objętości klatki piersiowej i wzrost ciśnienia wewnątrz płuc powyżej ciśnienia atmosferycznego, co prowadzi do wydmuchnięcia powietrza z płuc. W czasie wysiłku fizycznego wydech staje się procesem aktywnym, angażującym mięśnie brzucha i mięśnie międzyżebrowe wewnętrzne, które wspomagają zmniejszenie objętości klatki piersiowej.
Kluczowym czynnikiem regulującym wentylację płuc jest różnica ciśnień pomiędzy ciśnieniem atmosferycznym a ciśnieniem wewnątrzopłucnowym. Im większa różnica ciśnień, tym większa objętość powietrza wpływa lub wypływa z płuc. Na ciśnienie wewnątrzopłucnowe wpływają również właściwości elastyczne płuc i klatki piersiowej.
Objętość oddechowa to objętość powietrza, która wpływa i wypływa z płuc podczas jednego cyklu oddechowego. Częstotliwość oddechów to liczba oddechów na minutę. Iloczyn objętości oddechowej i częstotliwości oddechów daje wentylację minutową, która odzwierciedla całkowitą objętość powietrza przepływającego przez płuca w ciągu minuty.
Przykład 1: Podczas spoczynku wentylacja płuc jest kontrolowana głównie przez ośrodek oddechowy w mózgu, który reaguje na zmiany stężenia dwutlenku węgla we krwi. Wzrost stężenia dwutlenku węgla powoduje zwiększenie częstotliwości i głębokości oddechów. Przykład 2: U osoby z rozedmą płuc, utrata elastyczności płuc utrudnia wydech, prowadząc do zwiększenia wysiłku oddechowego i duszności.
Zrozumienie mechanizmu wentylacji płuc jest kluczowe w medycynie. Pozwala na diagnozowanie i leczenie chorób układu oddechowego, takich jak astma, POChP, zapalenie płuc, a także na monitorowanie pacjentów podczas znieczulenia ogólnego i wentylacji mechanicznej. Monitorowanie wentylacji jest niezwykle ważne w intensywnej terapii, gdzie pacjenci często wymagają wsparcia oddechowego.
