Προσδιορίζεται η αεροδυναμική αντίσταση των αεραγωγών. Αντίσταση αεραγωγών. Μηχανική αερισμού και αναπνοής

Μέχρι στιγμής, έχουμε εξετάσει μόνο το ελαστικό ή στατικό συστατικό του αναπνευστικού συστήματος. Ωστόσο, υπάρχει μια επιπλέον ανελαστική ή δυναμική συνιστώσα της εργασίας, η υπέρβαση της οποίας, με φυσιολογικό αναπνευστικό ρυθμό, καταναλώνει το 30% της συνολικής ενέργειας που δαπανάται. Η μη ελαστική αντίσταση αποτελείται από δύο κύρια συστατικά: την ιξώδη αντίσταση που προκύπτει από την παραμόρφωση του ιστού και την αντίσταση τριβής που σχετίζεται με τη ροή αερίου μέσω της αναπνευστικής οδού. Αντοχή τριβής αναπνευστικής οδούαντιπροσωπεύει το 75-80% της συνολικής ανελαστικής εργασίας. Δεδομένου ότι αυτό το συστατικό αλλάζει συχνότερα στις πνευμονικές ασθένειες, η ιξώδης αντίσταση των ιστών δεν θα λαμβάνεται υπόψη στο μέλλον.

Η αντίσταση των αεραγωγών σε έναν υγιή ενήλικα είναι 1-3 cm νερού. Τέχνη. με ροή αερίου 1 l / s. Το ήμισυ αυτής της τιμής πέφτει στην ανώτερη αναπνευστική οδό, το άλλο μισό - στο κάτω. Κανονικά, η ροή αερίων στο μεγαλύτερο μέρος του βρογχικού δέντρου είναι στρωτή. Ο στροβιλισμός εμφανίζεται όταν η κατεύθυνση της ροής του αερίου αλλάζει απότομα ή υπερβαίνει μια ορισμένη κρίσιμη γραμμική ταχύτητα. Αν και μπορεί να υποτεθεί ότι οι αναταράξεις εμφανίζονται κυρίως στα βρογχιόλια, στην πραγματικότητα, κατά τη διάρκεια της φυσιολογικής αναπνοής, εμφανίζονται σχεδόν πάντα στη γλωττίδα και την τραχεία. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η συνολική περιοχή διατομής των βρογχιολίων υπερβαίνει σημαντικά την περιοχή διατομής της τραχείας και της γλωττίδας, λόγω του οποίου η γραμμική ταχύτητα στα βρογχιόλια είναι πολύ χαμηλότερη από την κρίσιμη τιμή. Η μείωση της πίεσης κατά μήκος των αεραγωγών εξαρτάται από το ιξώδες και την πυκνότητα του εισπνεόμενου αερίου, από το μήκος και το διαμέτρημα των αεραγωγών και από τον ρυθμό ροής αερίου μέσω αυτών. Το ιξώδες του αερίου είναι ένας σημαντικός παράγοντας για τον προσδιορισμό της αντίστασης στη στρωτή ροή αερίου. Στην τυρβώδη ροή αερίου, η πυκνότητα του αερίου παίζει πιο σημαντικό ρόλο. Αυτό εξηγεί τη θετική επίδραση της χρήσης ενός αερίου χαμηλής πυκνότητας όπως το ήλιο στο αναπνευστικό μείγμα σε περιπτώσεις εντοπισμένης απόφραξης των ανώτερων αεραγωγών. Η αντίσταση εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το διαμέτρημα των αεραγωγών και με τη στρωτή ροή αερίου, αυξάνεται αντιστρόφως με την τέταρτη ισχύ της ακτίνας τους. Επομένως, ακόμη και μικρές αλλαγές στον αυλό των βρόγχων και των βρογχιολίων μπορεί να οδηγήσουν σε δραστική αλλαγήαντίσταση. Για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια μιας κρίσης άσθματος, η αντίσταση των αεραγωγών μπορεί να αυξηθεί 20 φορές.

Φυσιολογικά, ο αυλός των αεραγωγών εξαρτάται από την κλίση πίεσης και στις δύο πλευρές του τοιχώματος των αεραγωγών. Αυτή η κλίση μπορεί να θεωρηθεί ως η διαφορά μεταξύ της ενδουπεζωκοτικής πίεσης και της πίεσης των αεραγωγών. Η τελευταία τιμή είναι μεταβλητή, καθώς η πίεση κατά μήκος της αναπνευστικής οδού μειώνεται λόγω αντίστασης στη ροή αερίου. Επομένως, η πίεση τάνυσης που δρα μέσω του τοιχώματος των αεραγωγών κατά την εισπνοή είναι μεγαλύτερη περίπου στοματική κοιλότητα, και κατά την εκπνοή - κοντά στις κυψελίδες (Εικ. 3).

Ρύζι. 3. Διαβαθμίσεις πίεσης έξω και μέσα στους αεραγωγούς κατά τη διάρκεια της εξαναγκασμένης εκπνοής. Στα παραδείγματα που παρουσιάζονται στα διαγράμματα, γίνονται ορισμένες υποθέσεις. Είναι αποδεκτό ότι οι αεραγωγοί αποτελούνται από ένα τμήμα με λεπτό τοίχωμα (κοντά στις κυψελίδες) και ένα πιο άκαμπτο τμήμα. Η ενδοθωρακική πίεση θεωρείται ότι είναι + 4 cm νερού. Art., πίεση λόγω ελαστικότητας, + 2 cm νερού. Τέχνη. Επομένως, η συνολική πίεση στις κυψελίδες είναι +6 cm νερού. Τέχνη. Με το εμφύσημα, η ελαστικότητα μειώνεται, γεγονός που οδηγεί σε μείωση της πίεσης στις κυψελίδες σε +5 cm νερού. Τέχνη. Είναι αποδεκτό ότι κανονικά η πτώση πίεσης από τις κυψελίδες στα βρογχιόλια (ΑΡ) είναι 1 cm νερού. Τέχνη. Η πίεση έξω από την αναπνευστική οδό υπερβαίνει την εσωτερική πίεση μόνο στο άκαμπτο τμήμα. Επομένως, οι αεραγωγοί παραμένουν ανοιχτοί. Είναι αποδεκτό ότι με το εμφύσημα, η αντίσταση είναι μεγαλύτερη σε εκείνο το τμήμα της αναπνευστικής οδού, που γειτνιάζει με τις κυψελίδες (LR = +2 cm στήλης νερού). Η εξωτερική πίεση υπερβαίνει την εσωτερική πίεση στο λεπτό τοίχωμα της αναπνευστικής οδού, γεγονός που οδηγεί στην καθίζησή τους. Στο βρογχικό άσθμαοι μεσαίου μεγέθους αεραγωγοί στενεύουν από βρογχόσπασμο και περιορίζονται περαιτέρω από μια κλίση πίεσης (σύμφωνα με τους Campbell, Martin, Riley, 1957). 1 - κανόνας; 2-εμφύσημα; 3-άσθμα.

Δεδομένου ότι η συμμόρφωση των πνευμόνων και των αεραγωγών είναι σχεδόν η ίδια, ο αυλός των τελευταίων διαστέλλεται παράλληλα με την αύξηση του όγκου των πνευμόνων και η αντίστασή τους στο φούσκωμα των πνευμόνων μειώνεται. Κατά την εκπνοή, ο τόνος των αναπνευστικών μυών που εμπλέκονται στην εισπνοή εξασθενεί σταδιακά, υπό την επίδραση ελαστικής δύναμης, οι πνεύμονες καταρρέουν και σπρώχνουν τον αέρα έξω από τις κυψελίδες, διατηρώντας την πίεση στους αεραγωγούς υψηλότερη από την υπεζωκοτική κοιλότητα. Εάν μειωθεί μερικώς η ελαστικότητα ή αυξηθεί η αντίσταση των αεραγωγών, ο μηχανισμός παθητικής εκπνοής γίνεται λιγότερο αποτελεσματικός. Η αντιστάθμιση μπορεί να επιτευχθεί με μεγαλύτερη διάταση των πνευμόνων, η οποία αυξάνει την ελαστική τους αντίσταση, ή με ενεργή σύσπαση των εκπνευστικών μυών. Η πρώτη επιλογή είναι μια κοινή αντίδραση και εξηγεί την αύξηση του όγκου των πνευμόνων στο βρογχικό άσθμα και το εμφύσημα. Στη δεύτερη περίπτωση, με την ενεργό σύσπαση των εκπνευστικών μυών, η αύξηση της ταχύτητας ροής αερίου κατά την εκπνοή είναι περιορισμένη, καθώς η αύξηση της ενδοθωρακικής πίεσης έχει σημείο εφαρμογής όχι μόνο στο τερματικό τμήμα της αναπνευστικής οδού, αλλά και έξω από αυτήν. . Ως αποτέλεσμα, η κλίση της πίεσης μειώνεται, η οποία κανονικά διατηρεί ένα συγκεκριμένο διάκενο των αεραγωγών κατά την εισπνοή και την εκπνοή. Τελικά, οι αεραγωγοί μπορεί να καταρρεύσουν κατά την εκπνοή, με αποτέλεσμα αυτό που είναι γνωστό ως παγίδευση αέρα (Campbell, Martin, Riley, 1957).

Η στένωση του αυλού των αεραγωγών λόγω της συστολής των εκπνευστικών μυών αυξάνει σημαντικά τη γραμμική ταχύτητα της ροής του αερίου, αν και η ογκομετρική ταχύτητα μπορεί να μειωθεί. Αυτή η αύξηση του ρυθμού ροής αερίων κατά τον βήχα βοηθά στον καθαρισμό των αεραγωγών από τις εκκρίσεις. Πράγματι, κατά τη διάρκεια έντονο βήχαη ταχύτητα του πίδακα αέρα μπορεί να γίνει «υπερηχητική».

Η ελαστική αντίσταση του πνευμονικού ιστού στο τέντωμα του από τον εισπνεόμενο αέρα δεν εξαρτάται μόνο από τις ελαστικές δομές του πνεύμονα. Οφείλεται επίσης στην επιφανειακή τάση των κυψελίδων και στην παρουσία επιφανειοδραστικής ουσίας, παράγοντα που μειώνει την επιφανειακή τάση.

Αυτή η ουσία, πλούσια σε φωσφολιπίδια και λιποπρωτεΐνες, σχηματίζεται στα κύτταρα του κυψελιδικού επιθηλίου. Το επιφανειοδραστικό εμποδίζει την κατάρρευση των πνευμόνων κατά την εκπνοή και η επιφανειακή τάση των κυψελιδικών τοιχωμάτων εμποδίζει τους πνεύμονες να τεντωθούν κατά την εισπνοή. Με την εξαναγκασμένη εισπνοή, οι ελαστικές δυνάμεις των ίδιων των πνευμονικών δομών παρεμβαίνουν επίσης στην υπερέκταση των πνευμονικών κυψελίδων.

Αποτελεσματικότητα της εξωτερικής αναπνοήςμπορεί να εκτιμηθεί από την ποσότητα του πνευμονικού αερισμού. Εξαρτάται από τη συχνότητα και το βάθος της αναπνοής. Η αξία του πνευμονικού αερισμού σχετίζεται έμμεσα με τη ζωτική ικανότητα των πνευμόνων. Ένα ενήλικο άτομο εισπνέει και εκπνέει κατά μέσο όρο περίπου 500 cm 3 αέρα σε 1 αναπνευστικό κύκλο.

Αυτός ο όγκος ονομάζεται αναπνευστικός. Με μια επιπλέον, μετά από μια κανονική αναπνοή, τη μέγιστη αναπνοή, μπορείτε να εισπνεύσετε άλλα 1500 - 2000 cm 3 αέρα (πρόσθετος εισπνευστικός όγκος). Μετά από μια ήσυχη εκπνοή, μπορείτε επιπλέον να εκπνεύσετε περίπου 1500 cm 3 αέρα. Αυτός είναι ο πρόσθετος εκπνευστικός όγκος. Η ζωτική χωρητικότητα των πνευμόνων είναι ίση με τη συνολική αξία του αναπνευστικού και τους πρόσθετους όγκους εισπνοής και εκπνοής.

«Φυσιολογία του Ανθρώπου», Ν.Α. Fomin

Η αναπνοή είναι μια συνεχής βιολογική διαδικασία ανταλλαγής αερίων μεταξύ του σώματος και του εξωτερικού περιβάλλοντος. Κατά τη διαδικασία της αναπνοής, το ατμοσφαιρικό οξυγόνο περνά στο αίμα και το διοξείδιο του άνθρακα που σχηματίζεται στο σώμα απομακρύνεται με τον εκπνεόμενο αέρα. Η αναπνοή χωρίζεται σε εξωτερική (πνευμονική) και εσωτερική (ιστός). Ο ενδιάμεσος δεσμός μεταξύ τους - η μεταφορά αερίων από το αίμα - μας επιτρέπει να μιλάμε για την αναπνευστική λειτουργία του αίματος. Ανθρώπινη αναπνοή...

Ο πνευμονικός αερισμός σε ηρεμία είναι 5-6 dm3. Κατά τη διάρκεια της μυϊκής εργασίας, αυξάνεται στα 100 dm3 και περισσότερο σε 1 λεπτό. Οι υψηλότερες τιμές πνευμονικού αερισμού (έως 150 dm3/min) μπορούν να επιτευχθούν με αυθαίρετη βαθιά και συχνή αναπνοή (μέγιστος πνευμονικός αερισμός). Κατά τη διαδικασία της εξωτερικής αναπνοής, πραγματοποιείται ανταλλαγή αερίων μεταξύ του κυψελιδικού αέρα και του αίματος. Ανταλλαγή φυσικού αερίου σε...

Η εσωτερική αναπνοή ξεκινά με την παροχή οξυγόνου από τα πνευμονικά τριχοειδή αγγεία στους ιστούς. Πραγματοποιείται μεταφορά οξυγόνου διαμορφωμένα στοιχείααίμα - ερυθροκύτταρα - και εν μέρει πλάσμα αίματος. Στο υγιές άτομοσε φυσιολογικές συνθήκεςπερίπου 20 cm3 O2 ανά 100 cm3 αίματος μπορεί να συσχετιστεί με την αιμοσφαιρίνη (1 g Hb δεσμεύει 1,34 cm3 02, 15 g - 20,1 ...

Η μερική πίεση του Ο2 στους ιστούς δεν είναι σταθερή. Με εντατική εργασία, μπορεί να είναι κοντά στο μηδέν. Επομένως οξυγόνο αρτηριακό αίμαπερνά γρήγορα στον ιστό. Η μερική πίεση του Ο2 στο αρτηριακό αίμα είναι 13-13,5 kPa. ΣΤΟ φλεβικό αίμαη μερική πίεση του Ο2 μειώνεται κατά δύο ή περισσότερους συντελεστές. Περιέχει 10 - 12 cm3 O2 ανά ...

Η αυξημένη ενεργειακή δαπάνη που σχετίζεται με τη μυϊκή εργασία συνοδεύεται από αυξημένη μεταβολικές διεργασίεςσυμβαίνει τόσο σε αναερόβιες όσο και σε αερόβιες συνθήκες. Στην αναπνευστική λειτουργία κατά τη διάρκεια της μυϊκής εργασίας, συμβαίνουν προσαρμοστικές αλλαγές, οι οποίες βελτιώνονται καθώς αυξάνεται η φυσική κατάσταση. Ως αποτέλεσμα της συστηματικής μυϊκής δραστηριότητας, υπάρχει αύξηση ζωτική χωρητικότηταπνεύμονες. Για αθλητές ώριμης ηλικίας, είναι κατά μέσο όρο 4,7 - ...

Σε κατάσταση ηρεμίας σκελετικοί μύεςδεν απαιτούν άφθονη ροή αίματος - ανά 100 g μάζας ανά 1 λεπτό. περίπου 2-3 ​​ml ρέουν μέσα από αυτά (στην καρδιά - 50-90 ml, στον εγκέφαλο - 50 ml). Κατά μέσο όρο, δεδομένου ότι το μερίδιο των σκελετικών μυών αντιστοιχεί σε περίπου 30 κιλά, η λεπτή ροή αίματος μέσω των μη λειτουργούντων σκελετικών μυών φτάνει τα 900-1200 ml, που είναι περίπου το 15-20% της ΔΟΕ. Κατά τη διάρκεια της άσκησης αυξάνεται η ανάγκη για οξυγόνο και υποστρώματα οξείδωσης. Επομένως, η ροή του αίματος πρέπει να αυξηθεί. Στη μέγιστη σωματική άσκηση, μπορεί να φτάσει τα 22 λίτρα ανά λεπτό (με μέγιστη ΔΟΕ - 25 l / min). Προκειμένου να διασφαλιστεί μια τέτοια ροή αίματος, είναι πρώτα απαραίτητο να ανακατανεμηθεί η ροή του αίματος: όργανα που μπορούν να μειώσουν προσωρινά το μεταβολισμό τους, που μπορούν να μειώσουν προσωρινά την κατανάλωση οξυγόνου, δίνουν το «τους» αίμα στους σκελετικούς μύες. Αυτή η ανακατανομή και επέκταση του αγγειακού στρώματος των μυών που λειτουργούν επιτυγχάνεται με τη βοήθεια ειδικών μηχανισμών - μεταβολικών (τοπικών) και αντανακλαστικών.

Τα σκελετικά μυϊκά αγγεία νευρώνονται από συμπαθητικές ίνες. Πολλοί συγγραφείς αναγνωρίζουν ότι πρόκειται για αδρενεργικές ίνες, οι οποίες, λόγω της επίδρασης στους άλφα-αδρενεργικούς υποδοχείς, προκαλούν σπασμό των αγγείων των σκελετικών μυών. Πιστεύεται επίσης ότι συμπαθητικές χολινεργικές ίνες υπάρχουν επίσης στους σκελετικούς μύες, λόγω των οποίων (ακετυλοχολίνη + Μ-χολινεργικοί υποδοχείς) συμβαίνει διάταση των μυϊκών αγγείων. Τέτοιες ίνες προέρχονται από τα πυραμιδοειδή κύτταρα του εγκεφαλικού φλοιού και παρέχουν την αρχική διαστολή των μυϊκών αγγείων κατά τη διάρκεια της εργασίας. Ωστόσο, τέτοια αγγεία έχουν εντοπιστεί μόνο σε ορισμένα ζώα (γάτες, σκύλοι), αλλά δεν έχουν ακόμη εντοπιστεί σε ανθρώπους.

Έτσι, τα αγγεία των σκελετικών μυών μπορούν να συμμετέχουν στη ρύθμιση της συστηματικής ροής του αίματος: όταν, για παράδειγμα, το συμπαθητικό σύστημα είναι διεγερμένο, θα σπάσουν και θα αυξήσουν έτσι τη συστηματική αρτηριακή πίεση (νορεπινεφρίνη + άλφα-αδρενεργικοί υποδοχείς -> διέγερση SMC). Κατά τη σωματική εργασία, ωστόσο, η κατάσταση αλλάζει υπό την επίδραση συσσωρευμένων μεταβολιτών (H "1", K 4 ^ ATP, ADP, AMP, αδενοσίνη), με περίσσεια CO2, έλλειψη οξυγόνου στους εργαζόμενους μύες, διαστολή του αίματος παρατηρούνται αγγεία - οφείλεται στην άμεση επίδραση των μεταβολιτών στα αγγεία SMC, καθώς και έμμεσα - λόγω μεταβολιτών, αλλάζει η ευαισθησία του SMC των αγγείων στη νοραδρεναλίνη (και στην αδρεναλίνη που κυκλοφορεί στο αίμα) - επομένως, το αγγειοσυσταλτικό η επίδραση του συμπαθητικού νευρικού συστήματος εξαλείφεται. Είναι πιθανό ότι κατά τη διάρκεια μυϊκή εργασίαΤαυτόχρονα, οι συμπαθητικές χολινεργικές ίνες αρχίζουν να λειτουργούν, συμβάλλοντας σε επιπλέον αγγειοδιαστολή. Έτσι, σε έναν εργαζόμενο μυ, εμφανίζεται υπεραιμία που λειτουργεί.

Ταυτόχρονα, εμφανίζεται αγγειόσπασμος σε μύες που δεν εργάζονται: αυτό συμβαίνει λόγω της ενεργοποίησης συμπαθητικών επιρροών, συμπεριλαμβανομένων των αγγείων των μυών που δεν λειτουργούν. Επιπλέον, η διέγερση των χημειοϋποδοχέων των εργαζόμενων μυών προκαλεί ροή παλμών στο ΚΝΣ, με αποτέλεσμα να ενεργοποιούνται επιπλέον οι συμπαθητικοί νευρώνες του αγγειοκινητικού κέντρου της σπονδυλικής στήλης, με αποτέλεσμα τα ενεργοποιητικά αποτελέσματα να πηγαίνουν στα αγγεία σε ακόμη μεγαλύτερη έκταση (αυξάνεται η ένταση της απαγωγικής ώθησης).

Μια παρόμοια κατάσταση εμφανίζεται σε όλες τις άλλες περιοχές (αγγεία της κοιλιοκάκης, αγγεία του δέρματος, αγγεία των νεφρών), δηλαδή όπου κυριαρχούν οι άλφα-αδρενεργικοί υποδοχείς στο SMC των αγγείων. Ιδιαίτερη προσοχή πρέπει να δοθεί στη συμπεριφορά των δερματικών αγγείων: λειτουργούν ως εναλλάκτης θερμότητας. Με την έντονη σωματική δραστηριότητα, εκτός από την παροχή αίματος στους σκελετικούς μύες, απαιτείται να εκπέμπεται περίσσεια θερμότητας, η οποία σχηματίζεται ως αποτέλεσμα των μυϊκών συσπάσεων. Για να γίνει αυτό, είναι απαραίτητο να ανοίξετε τα αγγεία του δέρματος, για να επιτρέψετε στο αίμα να περάσει μέσα από τον εναλλάκτη θερμότητας. Αλλά ταυτόχρονα, είναι απαραίτητο να δοθεί περίσσεια αίματος στους μύες - ένα έργο που απαιτεί δύο αμοιβαία αποκλειστικές διαδικασίες για τη λύση του. Στην πραγματικότητα, αυτή είναι η κατάσταση. Αρχικά, όταν αυξάνεται το φορτίο, τα αγγεία του δέρματος σπάζουν και στη συνέχεια, όταν εξασφαλιστεί η ροή του αίματος μέσω των σκελετικών μυών, διαστέλλονται, συμβάλλοντας στην απελευθέρωση θερμότητας. Εάν το φορτίο φτάσει στη μέγιστη χωρητικότητα για ένα άτομο, τότε τα αγγεία του δέρματος σπάζουν ξανά, δηλαδή δίνουν αίμα στους σκελετικούς μύες.

Κατά τη στατική εργασία, η ροή του αίματος είναι χαμηλότερη από ό,τι κατά τη δυναμική εργασία. Επομένως, η στατική εργασία είναι πιο κουραστική.

3.3.2. Απόπνοια

Οι αναπνευστικοί μύες χαλαρώνουν ελαστική έλξηπνεύμονες, βαρύτητα στήθοςΟ όγκος του μειώνεται, η ενδουπεζωκοτική πίεση γίνεται λιγότερο αρνητική, ο όγκος των πνευμόνων μειώνεται, η πίεση στις κυψελίδες γίνεται υψηλότερη από την ατμοσφαιρική πίεση και ο αέρας από τις κυψελίδες και την αναπνευστική οδό απομακρύνεται στην ατμόσφαιρα. Η εισπνοή είναι ενεργή και η ήρεμη εκπνοή είναι παθητική.

3.3.3. Η τιμή του αρνητικού ενδουπεζωκοτικού

αναπνευστική πίεση

Οι πνεύμονες καλύπτονται με μια ορώδη μεμβράνη - τον υπεζωκότα, το σπλαχνικό φύλλο του οποίου περνά απευθείας με τη μορφή βρεγματικού φύλλου στο εσωτερική επιφάνειαθωρακικό τοίχωμα, σχηματίζοντας μια κλειστή υπεζωκοτική κοιλότητα. Ο υπεζωκότας εκκρίνει ένα υγρό παρόμοιο σε σύσταση με τη λέμφο, ορογόνο υγρό του περικαρδίου και του περιτοναίου. Το υπεζωκοτικό υγρό διευκολύνει την ολίσθηση των πνευμόνων, μειώνοντας τις δυνάμεις τριβής και έχει βακτηριοκτόνο δράση. Λόγω της ελαστικής ανάκρουσης των πνευμόνων, οι πνεύμονες δεν γεμίζουν πλήρως τη θωρακική κοιλότητα και διατηρείται πίεση 3 mm στη σφραγισμένη υπεζωκοτική κοιλότητα. rt. Τέχνη. κάτω από την ατμοσφαιρική πίεση στο τέλος μιας ήσυχης εκπνοής. Κατά την εισπνοή λόγω διόγκωσης όγκου θωρακική κοιλότητααυξάνεται σε 6 - 9, και με τη μέγιστη βαθιά αναπνοή, η διαφορά στη διαπνευμονική πίεση μπορεί να είναι 20 mm Hg. Η διαφορά μεταξύ ενδουπεζωκοτικής και ατμοσφαιρικής πίεσης είναι αρνητική μόνο επειδή δεν είναι απόλυτη τιμή πίεσης, αλλά η διαφορά μεταξύ των δύο τιμών. Λόγω της αρνητικής πίεσης στην υπεζωκοτική κοιλότητα, οι πνεύμονες βρίσκονται συνεχώς σε τεντωμένη κατάσταση και ακολουθούν το στήθος, διασφαλίζοντας την αποτελεσματικότητα της εισπνοής. Η αρνητική ενδοθωρακική πίεση διευκολύνει τη ροή του φλεβικού αίματος και της λέμφου στα αγγεία που εντοπίζονται στη θωρακική κοιλότητα.

Πνευμοθώρακας- αυτό είναι παθολογική κατάσταση, λόγω της απώλειας στεγανότητας και της εισόδου αέρα στην υπεζωκοτική κοιλότητα με την ευθυγράμμιση της ενδουπεζωκοτικής πίεσης με την ατμοσφαιρική πίεση. Τύποι πνευμοθώρακα: ανοιχτός, κλειστός, βαλβιδικός (τεταμένος). μονόπλευρη, διπλής όψης? τεχνητό (θεραπευτικό ή διαγνωστικό). Με τον πνευμοθώρακα στην πλευρά του τραυματισμού, η διαπνευμονική πίεση μειώνεται· κατά την εισπνοή, ο όγκος του πνεύμονα δεν αυξάνεται, μειώνεται αερισμός των πνευμόνων, που δημιουργεί τις προϋποθέσεις για την ανάπτυξη της πείνας με οξυγόνο του οργανισμού. Η μετατόπιση των μεσοθωρακικών οργάνων προς την πλευρά της χαμηλότερης πίεσης της υπεζωκοτικής κοιλότητας μπορεί να εμποδίσει τη ροή του φλεβικού αίματος προς την καρδιά και να προκαλέσει μια απειλητική για τη ζωή πτώση της καρδιακής παροχής. Σε συνδυασμό με την αιμορραγία που εμφανίζεται κατά τη διάρκεια τραυματισμών, πόνου, όλοι αυτοί οι παράγοντες μπορούν να οδηγήσουν στην ανάπτυξη πλευροπνευμονικού σοκ.

3.3.4. Ελαστική και μη ελαστική αντίσταση στην αναπνοή

Τα ελαστικά στοιχεία των πνευμόνων αντιστέκονται στη διαστολή των πνευμόνων κατά την εισπνοή. Η ελαστική αντίσταση μετριέται από την αύξηση της πίεσης που απαιτείται για να τεντώσει τον πνεύμονα.

Όπου: E - ελαστική αντίσταση,

dP - αύξηση πίεσης,

dV - αύξηση όγκου,

Γ - διατασιμότητα των πνευμόνων.

Η συμμόρφωση δείχνει πόσο αυξάνεται ο όγκος του πνεύμονα με την αύξηση της ενδοπνευμονικής πίεσης. Με αύξηση της διαπνευμονικής πίεσης κατά 10 mm. νερό. Τέχνη. Ο όγκος των πνευμόνων σε έναν ενήλικα αυξάνεται κατά 200 ml.

Οι ελαστικές ιδιότητες των πνευμόνων καθορίζονται από:

1) Η ελαστικότητα του ιστού του κυψελιδικού τοιχώματος λόγω της παρουσίας ενός πλαισίου ελαστικών ινών σε αυτό.

2) Ο τόνος των βρογχικών μυών.

3) Η επιφανειακή τάση του υγρού στρώματος που καλύπτει την εσωτερική επιφάνεια των κυψελίδων.

Η εσωτερική επιφάνεια της κυψελίδας είναι επενδεδυμένη s ur f a k t a n t o m,ένα στρώμα πάχους έως 0,1 μm, αποτελούμενο από εγκάρσια προσανατολισμένα μόρια φωσφολιπιδίου. Η παρουσία ενός τασιενεργού μειώνει την επιφανειακή τάση λόγω του γεγονότος ότι οι υδρόφιλες κεφαλές αυτών των μορίων συνδέονται με μόρια νερού και τα υδρόφοβα άκρα αλληλεπιδρούν ασθενώς μεταξύ τους και με άλλα μόρια. Έτσι, τα μόρια τασιενεργού σχηματίζουν ένα λεπτό υδρόφοβο στρώμα στην επιφάνεια του υγρού. Η παρουσία επιφανειοδραστικής ουσίας αποτρέπει την κατάρρευση και την υπερβολική έκταση των κυψελίδων. Τα φορτία του ελεύθερου τμήματος του μορίου, λόγω των απωστικών δυνάμεων, εμποδίζουν την προσέγγιση των απέναντι τοιχωμάτων των κυψελίδων και η δύναμη της διαμοριακής αλληλεπίδρασης εξουδετερώνει την υπερέκταση των κυψελίδων. Λόγω της επιφανειοδραστικής ουσίας, όταν οι πνεύμονες τεντώνονται, η αντίσταση αυξάνεται και όταν μειώνεται ο όγκος των κυψελίδων, μειώνεται. Το τμήμα του μορίου στην πλευρά του κυψελιδικού αυλού είναι υδρόφοβο, απωθεί το νερό, επομένως οι υδρατμοί στον κυψελιδικό αέρα δεν παρεμβαίνουν στην ανταλλαγή αερίων.

Μη ελαστική αντίσταση

Κατά την εισπνοή και την εκπνοή αναπνευστικό σύστημαυπερνικά την ανελαστική (ιξώδη) αντίσταση, η οποία αποτελείται από:

1) αεροδυναμική αντίσταση των αεραγωγών,

2) αντίσταση ιξώδους ιστού.

Η ανελαστική αντίσταση στην αναπνοή οφείλεται κυρίως σε δυνάμεις τριβής μέσα στο ρεύμα αέρα και μεταξύ του ρεύματος αέρα και των τοιχωμάτων των αεραγωγών. Ως εκ τούτου, ορίζεται ως η αεροδυναμική αντίσταση της αναπνευστικής οδού. Μετράται από τη δύναμη (P) που πρέπει να εφαρμοστεί για να ενημερώσει το ρεύμα αέρα για μια ορισμένη ογκομετρική ταχύτητα (V) και να υπερνικήσει την αντίσταση των αεραγωγών (R).

Η αντίσταση των αεραγωγών σε ρυθμό ροής αέρα 0,5 l/s είναι 1,7 cm στήλης νερού/l ανά δευτερόλεπτο.

4. Πνευμονικοί όγκοι

Παλιρροιακός όγκος- αυτή είναι η ποσότητα αέρα που εισπνέει ένα άτομο κατά την ήρεμη αναπνοή (περίπου 500 ml). Ο αέρας που εισέρχεται στους πνεύμονες μετά το τέλος μιας ήσυχης αναπνοής ονομάζεται εισπνευστικό εφεδρικό όγκο(περίπου 2500 ml), επιπλέον εκπνοή μετά από ήρεμη εκπνοή - εκπνευστικό εφεδρικό όγκο(περίπου 1000 ml). Ο αέρας που απομένει μετά τη βαθύτερη εκπνοή υπολειπόμενος όγκος(περίπου 1500 ml). Ζωτική ικανότητα των πνευμόνων- το άθροισμα του παλιρροϊκού όγκου και των εφεδρικών όγκων εισπνοής και εκπνοής (περίπου 3,5 λίτρα). Το άθροισμα του υπολειπόμενου όγκου και της ζωτικής ικανότητας των πνευμόνων ονομάζεται συνολική χωρητικότητα των πνευμόνων. Σε έναν ενήλικα, είναι περίπου 4,2-6,0 λίτρα.

Ο όγκος των πνευμόνων μετά από μια ήσυχη εκπνοή ονομάζεται λειτουργική υπολειπόμενη χωρητικότητα. Αποτελείται από υπολειπόμενο όγκο και εκπνευστικό εφεδρικό όγκο. Ο αέρας στους κατεστραμμένους πνεύμονες κατά τη διάρκεια του πνευμοθώρακα ονομάζεται ελάχιστος όγκος.

Ανήλικος αντίσταση στην αναπνοήόταν χρησιμοποιείτε μάσκα αερίων, δεν έχει αρνητικό φυσιολογικό αποτέλεσμα: προκαλεί επιβράδυνση του ρυθμού και αύξηση του βάθους της αναπνοής. Η αύξηση της αντίστασης και η παρατεταμένη υπερνίκηση της αντίστασης στην αναπνοή προκαλεί κόπωση των αναπνευστικών μυών, η οποία είναι ιδιαίτερα αισθητή στους μύες που παρέχουν εκπνοή, καθώς κατά τη διάρκεια της κανονικής αναπνοής αυτοί οι μύες γενικά δεν είναι πολύ ενεργοί.

Με σημαντική αντίσταση, οι πνεύμονες δεν έχουν χρόνο να ρουφήξουν και να εκπνεύσουν αρκετό αέρα για να εξασφαλίσουν κανονική ανταλλαγή αερίων, ειδικότερα, επαρκή απομάκρυνση του διοξειδίου του άνθρακα. Η συσσώρευση διοξειδίου του άνθρακα στο αίμα προκαλεί αυξημένο ερεθισμό του αναπνευστικού κέντρου, το οποίο αντιδρά στον ερεθισμό επιταχύνοντας την αναπνοή. Εξαιτίας αυτού, αφενός, και λόγω της αντίστασης, η οποία, αντίθετα, τείνει να επιβραδύνει την αναπνοή, αφετέρου, γίνεται επιφανειακή, με αποτέλεσμα περαιτέρω επιδείνωση του αερισμού των πνευμόνων και αυξημένο ερεθισμό του αναπνευστικού κέντρο.

Η αυτόματη ρύθμιση του ρυθμού της αναπνοής συμβαίνει λόγω του πνευμονογαστρικού νεύρου, οι κλάδοι του οποίου - απαγωγές ή αισθητήριες ίνες - ερεθίζονται όταν το στήθος διαστέλλεται και μεταδίδουν μια ώθηση στο αναπνευστικό κέντρο που σταματά την εισπνοή και προκαλεί μυϊκή χαλάρωση. Ο αυξημένος ερεθισμός του αναπνευστικού κέντρου προκαλεί ταχεία κόπωση, με αποτέλεσμα ακόμη και ασθενείς αρχικές παρορμήσεις από το πλάι πνευμονογαστρικό νεύροπροκαλέσει αντίδραση του αναπνευστικού κέντρου και η πράξη της εισπνοής, που δεν έχει ολοκληρωθεί, αντικαθίσταται από την πράξη της εκπνοής. Εάν ένα άτομο πρέπει ταυτόχρονα να εκτελεί μυϊκή εργασία που απαιτεί αυξημένο αερισμό των πνευμόνων, τότε η αρνητική επίδραση της αντίστασης αυξάνεται και μπορεί να οδηγήσει σε φαινόμενα ανοξείδωσης και ασφυξίας.

Αντίσταση στην αναπνοήστην εκπνοή είναι πιο δύσκολο να αντέξεις από την αντίσταση στην έμπνευση. Με παρατεταμένη εργασία (3-4 ώρες), που αντιστοιχεί σε κατανάλωση οξυγόνου έως και 2 l/min, η μέγιστη εκπνευστική αντίσταση, μετρούμενη τη στιγμή της υψηλότερης ταχύτητας αέρα, η οποία δεν προκαλεί ακόμη αναπνευστική δυσχέρεια, είναι αντίσταση 60-80 mm νερό. Τέχνη. σε υψηλές ταχύτητες. Μια αντίσταση 80-100 mm υπό τις ίδιες συνθήκες είναι ήδη ανεπιθύμητη, αν και είναι επιτρεπτή εάν αυτή η αντίσταση δεν ενεργοποιείται συνεχώς, αλλά περιοδικά, δηλαδή εάν οι περίοδοι εργασίας εναλλάσσονται με περιόδους ανάπαυσης. Αντίσταση άνω των 200 mm w.c. Τέχνη. ήδη ανεκτή με μεγάλη δυσκολία έστω και για λίγα λεπτά. Ενας από κινητήριους παράγοντεςστην ανάπτυξη της αναπνευστικής μηχανικής είναι η επιθυμία να μειωθεί όσο το δυνατόν περισσότερο η αντίσταση του συστήματος μάσκας αερίου στην αναπνοή.

Η αντίσταση των μασκών αερίου προσδιορίζεται συχνά περνώντας ένα ρεύμα αέρα μέσω αυτών με σταθερό ρυθμό, που αντιστοιχεί στον μέσο ογκομετρικό ρυθμό αερισμού των πνευμόνων. Οι τιμές αντίστασης που προκύπτουν είναι σημαντικά μικρότερες από τις τιμές υπερπίεσης και κενού που λαμβάνονται στην πραγματικότητα κατά την αναπνοή σε μια μάσκα αερίου. Αυτό συμβαίνει για τους εξής λόγους: η ποσότητα αέρα που διέρχεται από τους πνεύμονες ανά μονάδα χρόνου εισπνέεται και εκπνέεται εναλλάξ, με αποτέλεσμα η ογκομετρική ταχύτητα του αέρα που ρέει μέσω της αναπνευστικής οδού διπλασιάζεται. οι εισπνοές και οι εκπνοές δεν προχωρούν με ομοιόμορφη ταχύτητα, αλλά με αυξανόμενες και εξασθενημένες ταχύτητες, λόγω των οποίων η αντίσταση σε κορυφές εισπνοής υψηλής ταχύτητας φτάνει σε μέγιστα που υπερβαίνουν σημαντικά τις μέσες τιμές. η εισπνευστική φάση διαχωρίζεται από την εκπνευστική φάση με μια μικρή παύση, η οποία αυξάνει επίσης τις στιγμιαίες ταχύτητες ροής αέρα στους αεραγωγούς.

Στο ρύζι. 51Δείξτε ένα γράφημα των αλλαγών στην αντίσταση μιας μάσκας αερίου στην αναπνοή με όγκο αερισμού 50 l / min. Η συμπαγής καμπύλη δείχνει τη μεταβολή της στιγμιαίας εισπνευστικής ταχύτητας (σε l / s), η διακεκομμένη γραμμή δείχνει το αντίστοιχο: αλλαγές στην αντίσταση (σε mm στήλης νερού), η διακεκομμένη γραμμή απεικονίζει μια σταθερή μέση ταχύτητα αέρα 0,8 l / s , που αντιστοιχεί σε πνευμονικό αερισμό 50 l/min , και η διακεκομμένη ευθεία είναι η αντίσταση της μάσκας αερίου όταν δοκιμάζεται σε σταθερή ροή. Λόγω του γεγονότος ότι σε αερισμό 50 l/min η παύση μεταξύ των φάσεων της εισπνοής και της εκπνοής είναι πολύ μικρή, δεν φαίνεται στο γράφημα. Ρύζι. 51. Γράφημα αντίστασης μάσκας αερίου ανάλογα με τον τρόπο και την ταχύτητα της ροής του αέρα

Το γράφημα δείχνει ότι η ταχύτητα της κίνησης του αέρα εξαρτάται από τη διάρκεια της φάσης της αναπνοής. Επειδή ο χρόνος εισπνοής (κάτω μισό του γραφήματος) είναι μικρότερος από τον χρόνο εκπνοής, η ταχύτητα εισπνοής του αέρα είναι μεγαλύτερη.

Η εξάρτηση της αντίστασης στην κίνηση του αέρα μέσω κυκλικών αγωγών (ολική αντίσταση τριβής και τοπικές αντιστάσεις) από την ταχύτητα μπορεί να εκφραστεί με τον τύπο:

(56)

όπου H είναι η αντίσταση σε mm νερού. Τέχνη (ή kg / m2). β - συντελεστής οπισθέλκουσας ανάλογα με τον αριθμό Rennolds, δηλαδή από τον λόγο του γινομένου της ταχύτητας του αέρα και της διαμέτρου του αγωγού προς το κινηματικό ιξώδες του αέρα και από την εμπειρική σταθερά που προσδιορίζεται για κάθε τύπο αγωγού και τοπικές αντιστάσεις. γ - ειδικό βάρος αέρα, kg/m3. g είναι η επιτάχυνση λόγω της βαρύτητας, 9,81 m/sec2. l - μήκος αγωγού, m; P και S είναι η περίμετρος και το τμήμα του, αντίστοιχα, m και m2. υ - γραμμική ταχύτητα ροής αέρα, m/sec.

Επειδή P/S=4/d

(57)

Εισάγοντας την έννοια της ειδικής αντίστασης h=2βγ/g, λαμβάνουμε για την περίπτωση τυρβώδους (στροβιλικής) κίνησης αέρα μέσω των αεραγωγών της μάσκας αερίου

Η μελέτη της αντίστασης φιλτροκιβωτίων εξοπλισμένων με στερεούς θρυμματισμένους ή κοκκώδεις απορροφητές έδειξε ότι μπορεί να υπολογιστεί με επαρκή προσέγγιση από τον τύπο που χαρακτηρίζει τη στρωτή (στρωματική) ροή αέρα σε μικρά κανάλια μεταξύ των κόκκων του μέσου φίλτρου:

όπου υ 1 - ειδική ογκομετρική ταχύτητα αέρα σε l / min cm2, η οποία μπορεί εύκολα να μειωθεί, για συγκρισιμότητα με τον προηγούμενο τύπο, σε γραμμική ταχύτητα, m / s. d 1 είναι η διάμετρος των κόκκων του απορροφητή, η οποία μπορεί να εκφραστεί ως προς τη διάμετρο των αεραγωγών μεταξύ των κόκκων. Στην πράξη, στην τελευταία περίπτωση, τα l και d 1 εκφράζονται σε cm, υ 1 - σε l / min cm2.

Έτσι, δεδομένου ότι η αντίσταση μιας μάσκας αερίου είναι το άθροισμα της αντίστασης των αεραγωγών της, των τοπικών αντιστάσεων και της αντίστασης ενός αναγεννητικού φυσιγγίου ή φίλτρου, η συνολική αντίσταση θα πρέπει να είναι:

H = xυ n , (60)

όπου x είναι ένας παράγοντας αναλογικότητας, λαμβάνοντας υπόψη τόσο τον συντελεστή οπισθέλκουσας όσο και τις τιμές για διάφορα μέρημάσκα αερίου και n - για μάσκες αερίου διαφόρων σχεδίων μπορεί να πάρει μια τιμή από 2 (για αναπνευστήρα σωλήνα) έως τιμές κοντά στο 1 (για φιλτράρισμα αυτοδιασωστών χωρίς συνδετικό σωλήνα). Για την περίπτωση αναπνοής σε μονωτική μάσκα αερίων με συμπιεσμένο οξυγόνο που φαίνεται στο γράφημα, το n είναι κοντά στο 1,7 και το x = 25 mm, νερό. Άρθ., όταν εκφράζεται υ σε l / sec.