I det følgende er der lagt vægt på en hurtig tilgang til respirationsfysiologien. Der forudsættes et generelt kendskab til den basale luftvejsanatomi og til basale fysiologiske begreber. Lektionen er primært tænkt til opfriskning af emnet og en hurtig introduktion. Lektionen er kortfattet og dækker derfor ikke alle områder.

Hvis vi betragter det menneskelige legeme kan stofskiftet på mange måder sammenlignes med en bil. For at motoren kører skal der forbrændes energi. I kroppen er dette en proces der foregår i cellerne.

Ved en forbrænding skal der ud over det der forbrændes – benzinen eller føden – også bruges ilt (O₂) og det er her respirationen er vigtig.

I fysiologi er respiration defineret som transport af ilt fra den omkringliggende luft til celler i væv og transporten af kuldioxid i modsat retning. I mere komplekse organismer - som mennesket - er det ikke blot den cellulære respiration, men også transporten til lunger og videre til vævet.

Respirationen er derfor overordnet inddelt i fire:

Ventilation

hvor kroppen inhalerer og ekshalerer luft og dermed tilfører dette til lungerne.

Pulmonær gasudveksling

hvor ilt og kuldioxid overføres mellem luft og blod

Transport

af gasser enten opløst i plasma eller bundet til transportmolekyler. Dette til og fra lunger og celler

Perifær gasudveksling

der er cellernes udveksling af ilt.

Brændstoffet der bruges i kroppen er fedt, kulhydrat (sucrose) og protein - og forbrændingen er i store træk den samme som skitseret nedenfor.

Næring + O₂ <=> energi + H₂O (vand) + CO₂ + affaldsstoffer

Næringen bliver tilført via føden og ilten og kuldioxiden (CO₂) udveksles via respirationen.

Ventilationen bliver mange steder betegnet som den eksterne respiration eller eksterne gasudveksling.

Ventilationens primære funktion er, at regulere forskellige gaskoncentrationer i blodet. Det drejer sig primært om tilførsel af O₂ og udskillelse af CO₂.

Mange faktorer kan være med til at påvirke respirationen – tænk bare på hvordan kroppen reagerer f.eks med hurtigere respirationsfrekvens ved fysisk aktivitet.

Respirationsinsufficiens opstår når lungerne ikke længere er i stand til at regulere gaskoncentrationerne sufficient.

Grafen nedenfor illustrerer de forskellige dele i respirationen. Delpunkterne er forklaret enkeltvis i teksten. Bemærk, at denne graf er central for forståelsen af respirationsfysiologien.

Figur 1: Respirationskurven.

Respiraionsfrekvens RF	I den kliniske hverdag er vi interesseret i situationer hvor ventilationen ikke tilsvarer den fysiske aktivitet og dermed er et udtryk for noget sygeligt. Vi ser som udgangspunkt på en normalsituation i hvile. Her er respirationsfrekvensen (RF) mellem ca. 12 og 18 i minuttet. Ved fysisk arbejde stiger RF og kan ved maksimalt arbejde nå op på ca.40.
Tidalvolumen VT	De enkelte indåndingers volumen udgør tidalvolumen. Tidalvolumen kan ændre sig dels i forbindelse med fysisk aktivitet, men også som følge af sygdom eller lignende. Tidalvolumen angiver det volumen der indhaleres eller exhaleres ved normal respiration. Den normale tidalvolumen kan udregnes som ca. 7 ml/kg idealvægt + ((7/3) ml/ kg yderligere vægt). Dette giver typisk i omegnen af 500 ml.
Minutvolumen MV	Minutvolumen er den mængde luft der passerer lungerne per minut. MV kan altså udregnes som. MV = RF * VT Forudsat at der er en regelmæssig RF og VT.
Inspiratorisk-  & ekspiratorisk reservevolumen IRV & ERV	Den reservemængde der er til rådighed efter normal respiration ved hhv. inspiration samt eksspiration.
Vitalcapacitet VC	Angiver det maksimale loftvolumen, der kan ekspireres efter maksimal inspiration. Altså det volumen kroppen maksimalt kan bruge til respiration. VC = VT + ERV + IRV Normalt ca. 4,8L (og typisk ca. 10% mindre for kvinder), men reduceres med stigende alder.
Deadspace VD	Deadspace defineres som det volumen i luftvejene (konduktive: næsehule, næsens bihuler, svælg, luftrør og bronchier) der ikke bidrager til luftskiftet Kan deles i anatomisk- og fysiologisk deadspace. Det samlede volumen udgør ca. 22 ml per kg idealvægt. Det interessante ved deadspace er, at det ikke falder ved fald i VT.
Total lunge kapacitet TLC	TLC angiver det volumen lungerne maksimalt er i stand til at bruge incl. RV TLC = VC + RV TLC er normalt omkring 6 L
Funktionel residual kapacitet FRC	Volumen luft i lunger og luftveje ved afslutning af normal ekspiration FRC = RV + ERV FRC er ca 2,5
Residualvolumen RV	Volumen luft i lungerne efter en maksimal eksspiration Normalt er RV ca. 1,2L

Bemærk at værdierne for børn adskiller sig fra normalværdierne.

Udvekslingen af gasser (O₂ og CO₂) mellem alveoler og blod foregår ved simpel diffusion. O₂ diffunderer fra alveolerne ind i blodet mens CO₂ diffunderer den anden vej.

For at gasserne skal diffundere den rigtige vej, er der behov for en koncentrationsgradient. Der skal derfor være et højere hhv. Lavere tryk af O₂ og CO₂ i lungerne end i blodet.

Koncentrationen af CO₂ i blodet kan derfor bruges til at regulere ventilationens størrelse. Dette sker naturligt i kroppen, men vil også kunne bruges i forbindelse med f.eks. respiratorbehandling.

Den pulmonale gasudveksling er meget effektiv pga. det meget store kapillærareal der ligger mod lungerne. Dette giver et meget stort potentielt diffusionsområde.

Transporten af ilt i blodet foregår primært bundet til hæmoglobin (98,5%) mens en lille smule (1,5%) transporteres opløst i plasma.
Da næsten alt det ilt der transporteres i blodet er bundet til hæmoglobin er det vigtigt at vide hvordan ændringer i partialtryk af ilt i lungerne ændrer hæmoglobinets mætning med ilt. Dette kan man aflæse af ilt-hæmoglobins dissociationskurve, der udtrykker hæmoglobinets evne til at binde ilt under forskellige omstændigheder. En lang række forhold (f.eks. pH, temperatur mm.) kan have betydning for dissociationskurven for den enkelte patient. 

Iltmætningen / saturationen af en vigtig parameter at kunne måle. Saturationen angiver den procentvise mætning af hæmoglobinet med ilt. Der er derfor nogle fejlkilder man skal huske at tænke over. Man kan f.eks. godt have normal saturation ved:

• Lav hæmoglobin
• Kulilteforgiftning

Saturationen kan dels måles med arteriepuntur og dels med perifær saturationsmåling. Der er en del ting man skal være opmærksom på ved den perifære saturationsmåling. Neglelak, kølige ekstremiteter og lignende vil give en skæv måling.

Den perifære gasudveksling betegnes også den interne respiration og er et udtryk for det intracellulære forbrug af O₂ for at danne ATP.

Gasudveksling mellem blod og væv er en diffusionsproces hvorfor en høj ilttension og en lav kuldioxidtension i blodet vil øge den perifære gasudveksling.

Der er mange tilstande hvor respirationen og eller respirationsmønsteret afviger fra det normale. Nedenfor er angivet eksempler på begge dele.

Hypo – og hyperventilation.

Ved hypo- og hyperventilationen er luftskiftet i lungerne enten under eller over det normale. Dette vurderes normalt ved at se om MV ligger udenfor normalområdet. Ved fysisk arbejde stiger MV både som følge af en stigning i RF, men også grundet en stigning af V_T. En lang række sygdomme kan også medføre ændringer i RF og V_T og dermed MV ligesom man kan opleve hypo- eller hyperventilation i forbindelse med respiratorbehandling.

Taky – og bradypnø.

Taky- og bradypnø er et udtryk for ændringer i RF. Takypnø udtrykker en respirationsfrekvens over 16. Mens bradypnø udtrykker en RF under 10.

Kussmauls respirationstype.

Dyb og frekvent vejrtrækning der typisk ses ved en metabolisk acidose hvor kroppen kompensatorisk forsøger at udlufte syre.

Cheyne-Stokes respiration.

Denne form for respiration har et unormalt åndedrætsmøsnter karakteriseret ved perioder med hurtig respiration (takypnø) afbrudt af perioder uden vejrtrækning (apnø). Cheyne-Stokes opstår typisk som følge af skade på respirationscentret. Dette kan evt. ses ved nyfødte med ufuldstændig udvikling. Cheyne-Stokes kan ses hos patienter med f.eks hjertefejl, apoplexi, tumorer eller traumatiske hjerneskader.

Stridorøs respiration.

Inspiratorisk hivende vejrtrækning, fx. pga. begyndende tillukning i svælget og trachea (ødem, sekret).

Forlænget ekspiration.

F.eks patienter med astma / bronchitis.

Obstruktion.

Der er normal respirationsfrekvens, men luftvejene obstrueres f.eks ved tilbagefald af tungen. Behandling med frie luftveje – evt. suppleret med anlæggelse af oro- eller nasopharyngeal airway.

• Respirationsfrekvensen (RF) er en basalværdi der altid skal tælles ved respirationsinsufficiente patienter.
• I øvrigt bør der tages: SAT, P, BT og bevidsthedsscoring.

1. White GC, Basic clinical lab competencies for respiratory care: an integrated approach, 4 udgave. Thomson, 2003
2. Lyager S, Respirationsfysiologi, 1. Udgave, FADL’s forlag 2010.
3. Boron WF og Boulpaep EI, Medical Physiology, 1. Udgave, Elsevier Science, 2003