Anestéziológia a intenzívna medicína 1/2023

Nehomogénne pľúcne poškodenie – teória vplyvu časového faktora na výmenu plynov v pľúcach

doc. MUDr. Pavol Török, CSc., MUDr. Dušan Rybár, PhD., MUDr. Filip Depta, MUDr. Martin Nosáľ, MUDr. Ladislav Kočan, PhD., prof. MUDr. Viliam Donič, PhD., MUDr. Tomáš Grendel, PhD., MUDr. JUDr. Peter Firment, PhD., MUDr. Štefan Imrecze, PhD., doc. MUDr. Jozef Firment, PhD.

Autori v práci opisujú modelovanie vplyvu časových faktorov na výmenu plynov v homogénnych a nehomogenitou postihnutých pľúcach. Zameriavajú sa na vplyv časových faktorov, a to času inspíria, času exspíria v súvzťažnosti s meniacou sa časovou konštantou (τ). Matematickým modelom analyzujú aj distribúciu dýchacieho plynu do 5-kompartmentového modelu pľúc s rôzne postihnutými kompartmentami. Autori dokazujú príčinu nehomogénnej distribúcie spôsobenej rozdielnymi časovými konštantami. Analyzujú tiež model závislosti dychovej frekvencie od časovej konštanty, kde dokazujú, že každý z rozdielne postihnutých kompartmentov pľúc si vyžaduje rozdielnu dychovú frekvenciu pre optimálne naplnenie. Záverom konštatujú, že pri nehomogenite distribúcie plynov v takto postihnutých pľúcach je distribúcia chaotická (pritom meniaca sa v čase) a že s vysokou pravdepodobnosťou je možné distribúciu plynov zlepšiť variabilnou ventiláciou charakterizovanou tiež ako chaotickou.

Kľúčové slová: nehomogénne pľúcne poškodenie, chaotická ventilácia, variabilná ventilácia

Inhomogeneous lung damage − theory of the influence of the time factor on gas exchange in the lungs

In this research report, authors describe time-related factors on gas exchange in non-homogenously affected lungs. Main focus is put on inspiratory time, expiration time in relation to the changing time constants (τ). Using a mathematical model, authors describe the distribution of inhaled gas in a mathematical 5-compartment heterogenous lung model with different properties of each compartment in terms of resistance of compliance. Dependence of respiratory rate on the time constant is also shown with proof that each of the differently affected lung compartments requires a different respiratory rate for optimal filling. In conclusion, in non-homogenously affected lungs, there is also heterogenous distribution of inhaled gas and such distribution is chaotic (while changing over time). As a results, there is therapeutic potential for variable mechanical ventilation to decrease ventilation inequalities and improve aeration.

Keywords: inhomogeneous lung damage, chaotic ventilation, variable ventilation