Kerja Pernapasan

Kerja pernapasan adalah energi yang dikeluarkan oleh otot-otot pernapasan untuk menggerakkan udara masuk dan keluar paru-paru melawan beban elastis dan resistif dari sistem pernapasan. Secara mekanis, ini adalah integral tekanan terhadap volume yang digerakkan; secara fisiologis, ini tercermin dalam oksigen yang dikonsumsi otot-otot pernapasan untuk mempertahankan ventilasi.

Definition

Kerja pernapasan adalah kerja mekanis yang dilakukan oleh otot-otot pernapasan pada sistem pernapasan selama ventilasi, dihitung sebagai integral tekanan yang diterapkan terhadap perubahan volume, dan dibagi menjadi kerja yang dibutuhkan untuk mengatasi rekoil elastis dan kerja yang dibutuhkan untuk mengatasi resistensi terhadap aliran udara dan deformasi jaringan.

Scope

Topik ini mencakup bagaimana kerja pernapasan didefinisikan dan diukur, pembagiannya menjadi komponen elastis dan resistif (dan di dalam resistif, saluran napas dan jaringan), optimasi pola pernapasan untuk meminimalkan kerja, dan biaya oksigen pernapasan. Ini adalah catatan referensi tentang kuantitas mekanis dan energik dan tidak menawarkan saran manajemen klinis.

Core questions

• Bagaimana kerja pernapasan dihitung sebagai area di bawah loop tekanan-volume?
• Bagaimana total kerja dibagi menjadi komponen elastis dan resistif?
• Mengapa tubuh memilih frekuensi pernapasan yang meminimalkan total kerja?
• Berapa biaya oksigen pernapasan, dan kapan menjadi signifikan?

Key concepts

• Loop kerja tekanan-volume
• Kerja elastis
• Kerja resistif
• Biaya oksigen pernapasan
• Frekuensi pernapasan optimal
• Energetika otot pernapasan

Key theories

Optimasi pola pernapasan dengan kerja minimum

Untuk ventilasi alveolar yang dibutuhkan, napas lambat dan dalam meningkatkan kerja elastis sementara napas cepat dan dangkal meningkatkan kerja resistif; pengontrol pernapasan cenderung menetapkan frekuensi dan volume tidal yang meminimalkan jumlah, yaitu total kerja mekanis pernapasan.

Mechanisms

Kerja mekanis sama dengan tekanan dikalikan dengan volume yang digerakkannya; untuk pernapasan, ini ditemukan dengan mengintegrasikan tekanan transpulmoner atau transrespirasi terhadap volume inspirasi, yang sesuai dengan area yang dilingkupi oleh loop tekanan-volume dari satu napas. Kerja ini memiliki dua bagian: kerja elastis, yang disimpan dalam peregangan paru-paru dan dinding dada dan sebagian besar pulih sebagai rekoil selama ekspirasi, dan kerja resistif, yang hilang sebagai panas dalam menggerakkan udara melalui saluran napas dan mendeformasi jaringan. Karena kerja elastis meningkat dengan volume tidal yang lebih besar sementara kerja resistif meningkat dengan aliran yang lebih cepat, maka, untuk setiap ventilasi yang diperlukan, ada frekuensi pernapasan di mana total kerja paling sedikit, dan pernapasan tenang cenderung ke arah itu. Energi yang disuplai oleh otot-otot pernapasan tercermin dalam konsumsi oksigennya — biaya oksigen pernapasan — yang kecil saat istirahat tetapi dapat meningkat tajam ketika beban elastis atau resistif tinggi.

Clinical relevance

Peningkatan kerja pernapasan — dari paru-paru yang kaku, saluran napas yang menyempit, atau kebutuhan ventilasi yang tinggi — meningkatkan biaya metabolik pernapasan dan dapat berkontribusi pada kelelahan otot pernapasan, dan mengurangi beban ini adalah bagian dari dasar fisiologis untuk ventilasi bantuan. Konsep ini juga membingkai kekhawatiran bahwa ventilasi mekanis itu sendiri dapat menimbulkan tekanan dan volume yang merugikan. Entri ini menjelaskan fisiologi dan bukan merupakan dasar untuk diagnosis atau pengobatan individu.

Evidence & guidelines

Pembagian mekanis kerja pernapasan dan optimasi pola pernapasan berasal dari studi fisiologis klasik dan diringkas dalam teks standar; pentingnya klinis beban mekanis pada paru-paru, termasuk cedera iatrogenik, dibahas dalam literatur perawatan kritis.

History

Energetika pernapasan dikuantifikasi pada pertengahan abad kedua puluh, ketika Otis, Fenn, dan Rahn menganalisis kerja mekanis pernapasan dan menunjukkan bahwa pola pernapasan cenderung meminimalkannya, sementara DuBois dan lainnya mengembangkan metode untuk mengukur resistensi dan kompliansi yang mendasarinya. Pengakuan selanjutnya bahwa beban mekanis yang berlebihan dapat melukai paru-paru memperluas relevansi mekanika ini ke perawatan intensif.

Key figures

• Arthur B. DuBois
• Arthur Otis
• Wallace Fenn
• Hermann Rahn

Seminal works

• dubois-1956
• otis-1954

Frequently asked questions

Apa dua komponen utama dari kerja pernapasan?

Kerja elastis, yang dilakukan untuk meregangkan paru-paru dan dinding dada dan sebagian besar kembali sebagai rekoil selama ekspirasi, dan kerja resistif, yang hilang sebagai panas dalam menggerakkan udara melalui saluran napas dan mendeformasi jaringan.

Mengapa ada frekuensi pernapasan yang optimal?

Untuk ventilasi yang dibutuhkan, bernapas perlahan dan dalam meningkatkan kerja elastis sementara bernapas cepat dan dangkal meningkatkan kerja resistif; frekuensi menengah meminimalkan jumlahnya, sehingga pernapasan tenang cenderung mendekati pola kerja paling sedikit itu.