عملية التنفس
عملية التنفس هي الطاقة التي تبذلها عضلات الجهاز التنفسي لتحريك الهواء داخل وخارج الرئتين لمواجهة الأحمال المرنة والمقاومة للجهاز التنفسي. ميكانيكيًا، هي تكامل الضغط على الحجم المتحرك؛ فسيولوجيًا، تنعكس في الأكسجين الذي تستهلكه عضلات الجهاز التنفسي للحفاظ على التهوية.
Definition
عملية التنفس هي العمل الميكانيكي الذي تقوم به عضلات الجهاز التنفسي على الجهاز التنفسي أثناء التهوية، ويُحسب كتكامل الضغط المطبق بالنسبة للتغير في الحجم، ويُقسم إلى العمل اللازم للتغلب على الارتداد المرن والعمل اللازم للتغلب على مقاومة تدفق الهواء وتشوه الأنسجة.
Scope
يغطي هذا الموضوع كيفية تعريف وقياس عمل الجهاز التنفسي، وتقسيمه إلى مكونات مرنة ومقاومة (وضمن المقاومة، مكونات مجرى الهواء والأنسجة)، وتحسين نمط التنفس لتقليل العمل، وتكلفة الأكسجين للتنفس. وهو حساب مرجعي لكمية ميكانيكية وطاقوية ولا يقدم أي نصيحة إكلينيكية للإدارة.
Core questions
- كيف يُحسب عمل التنفس كالمساحة تحت حلقة الضغط والحجم؟
- كيف يُقسم العمل الكلي إلى مكونات مرنة ومقاومة؟
- لماذا يختار الجسم تردد تنفس يقلل من العمل الكلي؟
- ما هي تكلفة الأكسجين للتنفس، ومتى تصبح ذات أهمية؟
Key concepts
- حلقة عمل الضغط والحجم
- العمل المرن
- العمل المقاوم
- تكلفة الأكسجين للتنفس
- التردد الأمثل للتنفس
- طاقة عضلات الجهاز التنفسي
Key theories
- تحسين نمط التنفس بأقل عمل
- لتهوية سنخية مطلوبة، تزيد الأنفاس العميقة البطيئة من العمل المرن بينما تزيد الأنفاس السريعة الضحلة من العمل المقاوم؛ يميل المتحكم التنفسي إلى الاستقرار على تردد وحجم مد وجزر يقللان من المجموع، وهو العمل الميكانيكي الكلي للتنفس.
Mechanisms
يساوي العمل الميكانيكي الضغط مضروبًا في الحجم الذي يحركه؛ وبالنسبة للتنفس، يتم إيجاده عن طريق تكامل الضغط عبر الرئة أو عبر الجهاز التنفسي على الحجم المستنشق، والذي يتوافق مع المساحة المحصورة بواسطة حلقة الضغط والحجم للتنفس. يتكون هذا العمل من جزأين: العمل المرن، المخزن في تمدد الرئة وجدار الصدر والذي يُستعاد إلى حد كبير كارتداد أثناء الزفير، والعمل المقاوم، الذي يتبدد كحرارة في دفع الهواء عبر الممرات الهوائية وتشويه الأنسجة. نظرًا لأن العمل المرن يرتفع مع زيادة أحجام المد والجزر بينما يرتفع العمل المقاوم مع التدفقات الأسرع، فإنه يوجد، لأي تهوية مطلوبة، تردد تنفس يكون فيه العمل الكلي أقل ما يمكن، ويميل التنفس الهادئ نحوه. تنعكس الطاقة التي توفرها عضلات الجهاز التنفسي في استهلاكها للأكسجين — تكلفة الأكسجين للتنفس — والتي تكون صغيرة في حالة الراحة ولكن يمكن أن ترتفع بشكل حاد عندما تكون الأحمال المرنة أو المقاومة عالية.
Clinical relevance
تؤدي زيادة عمل الجهاز التنفسي — من الرئتين المتيبستين، أو الممرات الهوائية الضيقة، أو الطلب التهوي العالي — إلى رفع التكلفة الأيضية للتنفس ويمكن أن تساهم في إجهاد عضلات الجهاز التنفسي، ويعد تقليل هذا الحمل جزءًا من الأساس الفسيولوجي للتهوية المساعدة. يحدد هذا المفهوم أيضًا القلق من أن التهوية الميكانيكية نفسها يمكن أن تفرض ضغوطًا وأحجامًا ضارة. يصف هذا المدخل الفسيولوجيا وليس أساسًا للتشخيص أو العلاج الفردي.
Evidence & guidelines
ينبع التقسيم الميكانيكي لعمل الجهاز التنفسي وتحسين نمط التنفس من الدراسات الفسيولوجية الكلاسيكية ويتم تلخيصها في النصوص القياسية؛ وتُعالج الأهمية السريرية للأحمال الميكانيكية على الرئة، بما في ذلك الإصابة العلاجية المنشأ، في أدبيات الرعاية الحرجة.
History
تم تحديد طاقة التنفس كميًا في منتصف القرن العشرين، عندما قام أوتيس وفين وران بتحليل العمل الميكانيكي للتنفس وأظهروا أن نمط التنفس يميل إلى تقليله، بينما طور دوبوا وآخرون طرقًا لقياس المقاومات والامتثال الأساسية. وقد أدى الاعتراف اللاحق بأن التحميل الميكانيكي المفرط يمكن أن يصيب الرئة إلى توسيع أهمية هذه الميكانيكا للرعاية المركزة.
Key figures
- Arthur B. DuBois
- Arthur Otis
- Wallace Fenn
- Hermann Rahn
Related topics
Seminal works
- dubois-1956
- otis-1954
Frequently asked questions
- ما هما المكونان الرئيسيان لعملية التنفس؟
- العمل المرن، الذي يتم لبسط الرئة وجدار الصدر ويُعاد إلى حد كبير كارتداد أثناء الزفير، والعمل المقاوم، الذي يتبدد كحرارة في دفع الهواء عبر الممرات الهوائية وتشويه الأنسجة.
- لماذا يوجد تردد تنفس أمثل؟
- لتهوية مطلوبة معينة، يزيد التنفس ببطء وعمق من العمل المرن بينما يزيد التنفس بسرعة وضحالة من العمل المقاوم؛ يقلل التردد المتوسط من المجموع، لذا يميل التنفس الهادئ إلى الاستقرار بالقرب من نمط العمل الأقل.