【肺容積】
1. 通論
一般成人的呼吸量—可以Spirometer測出
▪TV Tidal Volumn潮氣量 0.5L
平常休息狀態時,每次吸入或呼出的量
▪IRV Inspiratory reserve volumn 吸氣儲備容量 3L
用力吸氣時,吸入的量(扣除TV後)
▪ERV Expiratory reserve volumn 呼氣儲備容量 1L
用力呼氣時,呼入的量(扣除TV後)
▪RV Residual Volumn 餘氣量 1.2L ( 男性1.5L,女性1L)
用力吸氣時, 肺泡內殘餘的量,這是使肺泡不塌陷的重要因素
▪Dead Space 死腔 150 cc
口腔鼻腔咽喉氣管支氣管中未實際參與氣體交換的量
▪VL Vital Capacity 肺活量 4.5L
代表一次呼吸的最大通氣量,是最大的呼吸幅度. 與呼吸速率無關.
VL = IRV + TV + ERV
▪TLC Total Lung Capacity 肺總容量 = VL 肺活量 + RV 餘氣量 ( 男性5L,女性3.5L)
◆Pulmonary venilation 肺通氣量 L/min 也稱肺換氣量
每分鐘吸入或呼出的氣體總量.
TV(潮氣量) * RR ( Respiratory Rate 呼吸速率 )
0.5 L * 12 = 6 L/min
◆Alveolar ventilation 肺泡通氣量 L/min--實際肺泡中參與氣體交換的量
350cc * 12 = 4.2 L
(500-150)
呼吸速率 安靜休息狀態時平均值,5歲時為26次,15-20 歲為20次,成年後為16次 肺通氣量 健康成人肺通氣量為 8L/min , 男性最大通氣量為可達 104 L/min , 女性最大通氣量為可達 82.5 L/min , 有訓練者可達 150L/min 靜止休息狀態時,運動者較非運動者肺通氣量低. 潮氣量隨運動訓練而增加, 呼吸速率反而減少. 最大肺通氣量 表示單位時間內,肺的通氣能力發揮到極限的通氣量 . 越大者越能勝任劇烈運動 |
2. Breath-hold diving ( free diving )
以世界紀錄為160 msw ( assisted ) 而言,假如TLC為6.0 L , RV 為1.2 L , 到此深度時 , 根據Boyle’s Law , TLC 已經為 0.41 L , 只剩下一般人 RV的3分之1 ,為何肺泡不塌陷, 是因血液重新分布於心臟,胸腔,維持肺內壓.
3. Marine mammel
海洋哺乳類自40-50萬年前, 從陸地轉入海裏生活, divig duration 動不動就 30-60 min , diving depth 為 300-600 msw , 她們的TV 即增大至約為 TLC,使pulmonay ventilation增加很多.
【空氣中各氣體的分壓 pressure partition (mm-Hg) 】
(正常休息狀態時)
< 外呼吸> <內呼吸>
吸氣入體內循環各氣體分壓 |
鼻腔 |
肺泡 |
動脈 |
組織 |
細胞 |
靜脈 |
PN2 |
597 (78%) |
569 (74%) |
569 |
569 |
569 |
569 |
PO2 |
159 (20%) |
104 (13%) |
95 |
40 |
6 |
40 |
PCO2 |
0.3 (0.04%) |
40 (5.3%) |
40 |
45 |
46 |
45 |
PH2O |
3.7 (0.5%) |
47 (6.2%) |
47 |
47 |
47 |
47 |
單位 : mm-Hg
PCO2,PO2 可由 CO2,O2電極插入肺泡,血管,組織內測出分壓
PN2可於真空電場內發出光線畫出PN2波動圖,只是PN2 在正常休息狀態時,體內多維持恆定
CO2的擴散速率較O2大20倍, 空氣從鼻腔的濕潤過濾後,PCO2增加很多,PH2O亦是
正常狀況Blood circulation中
100 cc血液可供5 cc O2, 給組織,並移除4cc CO2
O2主要是由血紅素攜帶,CO2則是大部分溶解在紅血球中形成HCO3-輸送,少部分(15%)由血紅素攜帶
血紅素有O2 buffer 功能,使組織中O2濃度維持15-40 mm-Hg , 不受cardiac output影響
呼吸中樞(位於腦橋)的調節
PCO2 > PH > PO2
◆PO2
1.登山或搭未加壓的飛機時,易造成hypoxia
|
PO2(air) |
PO2(alveoli) |
|
海平面 |
159 |
104 |
|
10000 ft |
110 |
67 |
相當3000-4000m |
20000 ft |
73 |
40 |
相當6000-7000m |
壓力單位為mm-Hg
所以如果搭機上昇太快,會造成PO2(alveoli)太低, 肺內O2無法正常交換 ,造成DCS
一般正常人登山極限在23000ft
海拔M |
海平面 |
1000 |
2500 |
3000 |
3500 |
4000 |
4500 |
5000 |
5200 |
5500 |
6000 |
7000 |
8000 |
8500 |
氧氣比率% |
100 |
88 |
73 |
68 |
64 |
60 |
57 |
53 |
52 |
50 |
47 |
41 |
36 |
33 |
Hypoxia組織缺氧
PO2 ↓ => Ventiation ↑ => cardiac output↑
2,3-DPG ↑ => Heme ↑
所以登山時,上升速度不可太快,需耗時讓血紅素再製造,增加在高海拔氧分壓低的狀況下,組織供氧仍能正常
2.潛水時,下潛會造成hyperoxia
根據Boyle’s Law, 下潛時會造成PO2↑
國際潛水組織表示PO2>1.6 (1.4) 會造成氧中毒
休閒潛水不可潛深及67M(如果劇烈運動時更要降低至40M)
高氧潛水不可潛深及33M
3.在海平面時
1ATA下,吸入純氧 24hr 會造成pulmonary edema
在3ATA下,吸入空氣PO2,3ATA, 1hr會造成痙欒死亡
Hyperbaric chamber治療多在2-3ATM,3-6hr
1) 當吸入 hyperbolic oxygen
O2 => free radical , O2-, H2O2-,NO-
造成 oxygen toxic effect
2) hyperoxia 引起的oxygen poisoning有inactivation of cellular respiration,nerve conduction block,erythrocyte hemolysis,convulsion,death
3) alveoli & pulmonary oxygen tolerance 為PO2 0.5ATA(相當空氣2.5ATM)
◆PN2
1.在海平面 正常休息狀態下,吸入氮氣,在體內並無多大影響
AIR |
Alveoli |
體內循環 |
597 |
569 |
569 |
單位:mm-Hg
2.潛水下潛時,PN2↑會促使N2溶解在體液內,按N2對tissure溶解度大小可分
Fast tissure : skin, CNS
Slow tissure: fat, articular joint
3. 上升時,N2又由溶解態轉為氣態,但如果PN2(alveoli)大於PN2(AIR)三倍以上,或上升太快時,這些氣態氮未來得及被呼出體外,仍留在體內,就形成silent bubble ,slow tissure較fast tissure易存留
4.所以,如果下潛20M(3ATA)深以下,再上升,就易有DCS危險的可能
5.N2 因易溶解於脂肪中(eg.神經元的細胞膜)如果下潛太深,會影響神經系統,造成N2 Narcosis
6. 為防止silent bubble (可以Doppler測出)可在下潛上升過程,吸純氧,降低PN2,減少氣泡產生,或慢慢上升,做5M3min安全停留,或改變氣體比例,用He部分取代N2
1) He溶解度較N2低,原子量也較小,溶解在體內氣泡就較少
2) 但He在壓差1.7時,就會產生氣泡
3) He可使潛水時間 ↑ ,縮短減壓時間 ,但無法增加深度
7. N2 在體內的溶解擴散
1) N2在體液內,須1小時可達飽和
2) 潛水10M1hr , N2飽和後上升
2/3 N2 會在 1hr 內釋出
90 % N2 會在 6 hr內釋出
9-12 hr 才可全排完餘氮
3) DCS多在潛水後數分鐘至1小時內發生
◆PCO2 (AIR)
0.04 % 正常
7.5 % RR ↑
9 % 臨界點
> 9 % RR ↓
20-30 % 昏迷
30-40 % 麻醉
40-50 % 死亡
◆名詞解釋
eupnea 呼吸正常 ,
tachypnea 呼吸急迫 ,
bradypnea 呼吸徐緩 ,
dyspnea呼吸困難
anoxia 全身缺氧 ,
hypoxia 組織缺氧
anoxemia 體液缺氧 ,
hypoxemia 血氧過少
hypercapnea 血碳酸過多
cyanosis 發鉗 : 呼吸機能不全時,皮膚呈青藍色
atelectasis 肺膨脹不全
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