กำหนดความต้านทานอากาศพลศาสตร์ของทางเดินหายใจ ความต้านทานทางเดินหายใจ กลไกการระบายอากาศและระบบทางเดินหายใจ

จนถึงตอนนี้ เราได้พิจารณาเฉพาะส่วนประกอบที่ยืดหยุ่นหรือคงที่ของระบบทางเดินหายใจเท่านั้น อย่างไรก็ตาม ยังมีองค์ประกอบที่ไม่ยืดหยุ่นหรือเป็นไดนามิกเพิ่มเติมของงาน ซึ่งเอาชนะได้ในอัตราการหายใจปกติ ใช้พลังงาน 30% ของพลังงานทั้งหมดที่ใช้ไป ความต้านทานไม่ยืดหยุ่นประกอบด้วยสององค์ประกอบหลัก: ความต้านทานความหนืดที่เกิดจากการเปลี่ยนรูปของเนื้อเยื่อ และความต้านทานแรงเสียดทานที่เกี่ยวข้องกับการไหลของก๊าซผ่านทางเดินหายใจ ความต้านทานแรงเสียดทาน ทางเดินหายใจคิดเป็น 75-80% ของงานที่ไม่ยืดหยุ่นทั้งหมด เนื่องจากเป็นองค์ประกอบที่มักเปลี่ยนแปลงในโรคปอด ความต้านทานความหนืดของเนื้อเยื่อจะไม่ถูกนำมาพิจารณาในอนาคต

การต้านทานทางเดินหายใจในผู้ใหญ่ที่มีสุขภาพดีคือน้ำ 1-3 ซม. ศิลปะ. ด้วยการไหลของก๊าซ 1 l / s ครึ่งหนึ่งของค่านี้อยู่ที่ทางเดินหายใจส่วนบน อีกครึ่งหนึ่งอยู่ที่ส่วนล่าง โดยปกติการไหลของก๊าซในหลอดลมส่วนใหญ่เป็นแบบราบ ความปั่นป่วนเกิดขึ้นเมื่อทิศทางของการไหลของก๊าซเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหันหรือเกินความเร็วเชิงเส้นวิกฤตบางอย่าง แม้ว่าจะสามารถสันนิษฐานได้ว่าความปั่นป่วนเกิดขึ้นส่วนใหญ่ในหลอดลม แต่ในความเป็นจริง ในระหว่างการหายใจปกติ มันมักจะเกิดขึ้นในช่องสายเสียงและหลอดลม นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าพื้นที่หน้าตัดทั้งหมดของหลอดลมนั้นเกินพื้นที่หน้าตัดของหลอดลมและช่องสายเสียงอย่างมีนัยสำคัญเนื่องจากความเร็วเชิงเส้นในหลอดลมต่ำกว่าค่าวิกฤตมาก ความดันที่ลดลงในทางเดินหายใจขึ้นอยู่กับความหนืดและความหนาแน่นของก๊าซที่หายใจเข้าไป ความยาวและความสามารถของทางเดินหายใจ และอัตราการไหลของก๊าซที่ผ่านเข้าไป ความหนืดของก๊าซเป็นปัจจัยสำคัญในการกำหนดความต้านทานในการไหลของก๊าซลามิเนต ในการไหลของก๊าซที่ปั่นป่วน ความหนาแน่นของก๊าซมีบทบาทสำคัญกว่า สิ่งนี้อธิบายผลในเชิงบวกของการใช้ก๊าซความหนาแน่นต่ำ เช่น ฮีเลียมในส่วนผสมของการหายใจ ในกรณีที่มีสิ่งกีดขวางทางเดินหายใจส่วนบนที่แปลเป็นภาษาท้องถิ่น ความต้านทานส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับความสามารถของทางเดินหายใจ และด้วยการไหลของก๊าซลามิเนต ความต้านทานจะเพิ่มขึ้นแบบผกผันกับกำลังที่สี่ของรัศมี ดังนั้นแม้การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในลูเมนของหลอดลมและหลอดลมก็สามารถนำไปสู่ การเปลี่ยนแปลงที่รุนแรงความต้านทาน. ตัวอย่างเช่น ในระหว่างการโจมตีด้วยโรคหอบหืด การดื้อต่อทางเดินหายใจจะเพิ่มขึ้น 20 เท่า

โดยปกติ ลูเมนของทางเดินหายใจจะขึ้นอยู่กับระดับความดันที่ผนังด้านใดด้านหนึ่งของผนังทางเดินหายใจ การไล่ระดับนี้ถือได้ว่าเป็นความแตกต่างระหว่างความดันภายในเยื่อหุ้มปอดและความดันในทางเดินหายใจ ค่าหลังเป็นตัวแปรเนื่องจากความดันตามทางเดินหายใจลดลงเนื่องจากความต้านทานต่อการไหลของก๊าซ ดังนั้น แรงกดทับที่กระทำผ่านผนังทางเดินหายใจระหว่างการหายใจเข้าไปจะมีค่ามากที่สุดที่ประมาณ ช่องปากและระหว่างการหายใจออก - ใกล้ถุงลม (รูปที่ 3)

ข้าว. 3. การไล่ระดับความดันภายนอกและภายในทางเดินหายใจระหว่างการหายใจออกแบบบังคับ ในตัวอย่างที่แสดงในไดอะแกรม มีการตั้งสมมติฐานจำนวนหนึ่ง เป็นที่ยอมรับว่าทางเดินหายใจประกอบด้วยส่วนผนังบาง (ใกล้ถุงลม) และส่วนที่แข็งกว่า ความดันในทรวงอกเท่ากับ + 4 ซม. ของน้ำ ศิลปะ แรงกดเนื่องจากความยืดหยุ่น + น้ำ 2 ซม. ศิลปะ. ดังนั้นความดันรวมในถุงลมคือ +6 ซม. ของน้ำ ศิลปะ. เมื่อถุงลมโป่งพองความยืดหยุ่นจะลดลงซึ่งนำไปสู่ความดันในถุงลมที่ลดลงถึง +5 ซม. ของน้ำ ศิลปะ. เป็นที่ยอมรับกันว่าโดยปกติแรงดันตกจากถุงลมถึงหลอดลม (AP) คือน้ำ 1 ซม. ศิลปะ. ความดันภายนอกทางเดินหายใจเกินความดันภายในเฉพาะในส่วนแข็ง ดังนั้นทางเดินหายใจยังคงเปิดอยู่ เป็นที่ยอมรับว่าถุงลมโป่งพองมีความต้านทานมากขึ้นในส่วนนั้นของระบบทางเดินหายใจซึ่งอยู่ติดกับถุงลม (LR = +2 ซม. ของคอลัมน์น้ำ) ความดันภายนอกเกินความดันภายในในส่วนผนังบางของระบบทางเดินหายใจซึ่งนำไปสู่การทรุดตัวของพวกเขา ที่ โรคหอบหืดทางเดินหายใจขนาดกลางถูกทำให้แคบลงโดยหลอดลมหดเกร็งและแคบลงอีกด้วยการไล่ระดับความดัน (อ้างอิงจาก Campbell, Martin, Riley, 2500) 1 - บรรทัดฐาน; 2-ถุงลมโป่งพอง; 3-โรคหอบหืด

เนื่องจากความสอดคล้องของปอดและทางเดินหายใจเกือบจะเท่ากัน ลูเมนของปอดจึงขยายตัวควบคู่ไปกับการเพิ่มปริมาตรของปอด และความต้านทานต่อภาวะเงินเฟ้อในปอดลดลง ในช่วงที่หายใจออก เสียงของกล้ามเนื้อทางเดินหายใจที่เกี่ยวข้องกับการหายใจจะค่อยๆ ลดลง ภายใต้อิทธิพลของแรงยืดหยุ่น ปอดจะยุบตัวและดันอากาศออกจากถุงลม รักษาความดันในทางเดินหายใจให้สูงกว่าในช่องเยื่อหุ้มปอด หากความยืดหยุ่นลดลงบางส่วนหรือความต้านทานของทางเดินหายใจเพิ่มขึ้น กลไกการหมดอายุแบบพาสซีฟจะมีประสิทธิภาพน้อยลง การชดเชยสามารถทำได้โดยการยืดปอดให้มากขึ้น ซึ่งจะเพิ่มการต้านทานการยืดหยุ่นของปอด หรือโดยการหดตัวของกล้ามเนื้อที่ใช้ระบบหายใจออก ตัวเลือกแรกคือปฏิกิริยาทั่วไปและอธิบายการเพิ่มขึ้นของปริมาณปอดในโรคหอบหืดและถุงลมโป่งพอง ในกรณีที่สอง เมื่อมีการหดตัวของกล้ามเนื้อหายใจออก การเพิ่มขึ้นของความเร็วการไหลของก๊าซเมื่อหมดอายุจะถูกจำกัด เนื่องจากการเพิ่มขึ้นของความดันในช่องอกมีจุดใช้งาน ไม่เพียงแต่ในส่วนปลายทางของระบบทางเดินหายใจ แต่ยังอยู่ภายนอก . เป็นผลให้ความลาดชันของความดันลดลงซึ่งปกติจะรักษาระยะห่างทางเดินหายใจบางส่วนในระหว่างการหายใจเข้าและหายใจออก ในที่สุด ทางเดินหายใจอาจยุบในระหว่างการหมดอายุ ส่งผลให้เกิดสิ่งที่เรียกว่ากับดักอากาศ (Campbell, Martin, Riley, 2500)

การหดตัวของรูระบายอากาศเนื่องจากการหดตัวของกล้ามเนื้อหายใจออกจะเพิ่มความเร็วเชิงเส้นของการไหลของก๊าซอย่างมีนัยสำคัญแม้ว่าความเร็วเชิงปริมาตรอาจลดลง การเพิ่มขึ้นของอัตราการไหลของก๊าซในระหว่างการไอช่วยล้างทางเดินหายใจของสารคัดหลั่ง แท้จริงในระหว่าง ไอรุนแรงความเร็วของเครื่องบินเจ็ทจะกลายเป็น "เหนือเสียง"

ความต้านทานความยืดหยุ่นของเนื้อเยื่อปอดต่อการยืดตัวของอากาศที่หายใจเข้าไปนั้น ไม่เพียงแต่จะขึ้นอยู่กับโครงสร้างที่ยืดหยุ่นของปอดเท่านั้น นอกจากนี้ยังเกิดจากแรงตึงผิวของถุงลมและการมีสารลดแรงตึงผิวซึ่งเป็นปัจจัยที่ลดแรงตึงผิว

สารนี้อุดมไปด้วยฟอสโฟลิปิดและไลโปโปรตีน ก่อตัวขึ้นในเซลล์ของเยื่อบุผิวถุง สารลดแรงตึงผิวป้องกันปอดจากการยุบตัวระหว่างการหมดอายุ และแรงตึงผิวของผนังถุงลมจะป้องกันไม่ให้ปอดยืดออกในระหว่างการดลใจ ด้วยการบังคับแรงบันดาลใจ แรงยืดหยุ่นของโครงสร้างปอดเองก็รบกวนการยืดของถุงลมในปอดด้วย

ประสิทธิภาพของการหายใจภายนอกสามารถประเมินได้จากปริมาณการระบายอากาศในปอด ขึ้นอยู่กับความถี่และความลึกของการหายใจ ค่าของการช่วยหายใจในปอดนั้นสัมพันธ์ทางอ้อมกับความสามารถที่สำคัญของปอด ผู้ใหญ่หายใจเข้าและหายใจออกโดยเฉลี่ยประมาณ 500 ซม. 3 ของอากาศใน 1 รอบการหายใจ

ปริมาตรนี้เรียกว่าทางเดินหายใจ ด้วยการหายใจปกติ การหายใจสูงสุด คุณสามารถสูดอากาศเข้าไปได้อีก 1500 - 2,000 ซม. 3 (ปริมาตรการหายใจเพิ่มเติม) หลังจากหายใจออกอย่างเงียบ ๆ คุณสามารถหายใจออกเพิ่มเติมได้ประมาณ 1500 ซม. 3 ของอากาศ นี่คือปริมาณการหายใจเพิ่มเติม ความจุที่สำคัญของปอดเท่ากับมูลค่ารวมของระบบทางเดินหายใจและปริมาตรของการหายใจเข้าและหายใจออกเพิ่มเติม

"สรีรวิทยาของมนุษย์", น. โฟมิน

การหายใจเป็นกระบวนการทางชีวภาพอย่างต่อเนื่องของการแลกเปลี่ยนก๊าซระหว่างร่างกายกับสิ่งแวดล้อมภายนอก ในกระบวนการหายใจ ออกซิเจนในบรรยากาศจะผ่านเข้าสู่กระแสเลือด และก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่เกิดขึ้นในร่างกายจะถูกลบออกด้วยอากาศที่หายใจออก การหายใจแบ่งออกเป็นภายนอก (ปอด) และภายใน (เนื้อเยื่อ) การเชื่อมโยงระดับกลางระหว่างพวกเขา - การถ่ายโอนก๊าซในเลือด - ช่วยให้เราสามารถพูดคุยเกี่ยวกับการทำงานของระบบทางเดินหายใจของเลือด การหายใจของมนุษย์...

การระบายอากาศในปอดขณะพักอยู่ที่ 5-6 dm3 ระหว่างการทำงานของกล้ามเนื้อ จะเพิ่มเป็น 100 dm3 ขึ้นไปใน 1 นาที ค่าสูงสุดของการช่วยหายใจในปอด (สูงถึง 150 dm3/นาที) สามารถรับได้ด้วยการหายใจลึกๆ และบ่อยครั้งโดยอำเภอใจ (การช่วยหายใจในปอดสูงสุด) ในกระบวนการหายใจภายนอก การแลกเปลี่ยนก๊าซเกิดขึ้นระหว่างอากาศในถุงลมและเลือด แลกเปลี่ยนแก๊สใน...

การหายใจภายในเริ่มต้นด้วยการส่งออกซิเจนจากเส้นเลือดฝอยในปอดไปยังเนื้อเยื่อ ดำเนินการขนส่งออกซิเจน องค์ประกอบที่มีรูปร่างเลือด - เม็ดเลือดแดง - และพลาสมาเลือดบางส่วน ที่ คนรักสุขภาพใน ภาวะปกติประมาณ 20 cm3 O2 ต่อ 100 cm3 ของเลือดสามารถเชื่อมโยงกับเฮโมโกลบิน (1 g Hb ผูก 1.34 cm3 02, 15 g - 20.1 ...

ความดันบางส่วนของ O2 ในเนื้อเยื่อไม่คงที่ ด้วยการทำงานที่เข้มข้น ก็สามารถเข้าใกล้ศูนย์ได้ ดังนั้นออกซิเจน หลอดเลือดแดงผ่านเข้าไปในเนื้อเยื่ออย่างรวดเร็ว ความดันบางส่วนของ O2 ในเลือดแดงคือ 13-13.5 kPa ที่ เลือดดำความดันบางส่วนของ O2 ลดลงตั้งแต่สองตัวขึ้นไป ประกอบด้วย 10 - 12 cm3 O2 ต่อ ...

การใช้พลังงานที่เพิ่มขึ้นที่เกี่ยวข้องกับการทำงานของกล้ามเนื้อนั้นมาพร้อมกับการเพิ่มขึ้น กระบวนการเผาผลาญเกิดขึ้นทั้งในสภาวะที่ไม่ใช้ออกซิเจนและแอโรบิก ในการทำงานของระบบทางเดินหายใจระหว่างการทำงานของกล้ามเนื้อ การเปลี่ยนแปลงแบบปรับตัวจะเกิดขึ้น ซึ่งจะดีขึ้นเมื่อความฟิตเพิ่มขึ้น อันเป็นผลมาจากกิจกรรมของกล้ามเนื้ออย่างเป็นระบบมีการเพิ่มขึ้น กำลังการผลิตที่สำคัญปอด. สำหรับนักกีฬาวัยผู้ใหญ่ เฉลี่ย 4.7 - ...

ในส่วนที่เหลือ กล้ามเนื้อโครงร่างไม่ต้องการการไหลเวียนของเลือดมาก - ต่อมวล 100 กรัมต่อ 1 นาที ไหลผ่านพวกเขาประมาณ 2-3 มล. (ในหัวใจ - 50-90 มล. ในสมอง - 50 มล.) โดยเฉลี่ย เมื่อพิจารณาจากสัดส่วนของกล้ามเนื้อโครงร่างประมาณ 30 กก. การไหลเวียนของเลือดในนาทีที่ผ่านกล้ามเนื้อโครงร่างที่ไม่ทำงานจะสูงถึง 900-1200 มล. ซึ่งคิดเป็นประมาณ 15-20% ของ IOC ในระหว่างการออกกำลังกาย ความต้องการออกซิเจนและสารตั้งต้นของออกซิเดชันจะเพิ่มขึ้น ดังนั้นการไหลเวียนของเลือดจึงต้องเพิ่มขึ้น เมื่อออกแรงกายสูงสุดสามารถเข้าถึง 22 ลิตรต่อนาที (สูงสุด IOC - 25 l / นาที) เพื่อให้แน่ใจว่าการไหลเวียนของเลือดนั้นมีความจำเป็นก่อนอื่นในการกระจายการไหลเวียนของเลือด: อวัยวะที่สามารถลดการเผาผลาญได้ชั่วคราวซึ่งสามารถลดการใช้ออกซิเจนได้ชั่วคราวให้ส่วน "ของพวกเขา" ของเลือดไปยังกล้ามเนื้อโครงร่าง การกระจายและการขยายตัวของเตียงหลอดเลือดของกล้ามเนื้อทำงานนี้ทำได้โดยใช้กลไกพิเศษ - การเผาผลาญ (เฉพาะที่) และการสะท้อนกลับ

หลอดเลือดของกล้ามเนื้อโครงร่างถูก innervated โดยเส้นใยความเห็นอกเห็นใจ ผู้เขียนหลายคนตระหนักดีว่าสิ่งเหล่านี้เป็นเส้นใย adrenergic ซึ่งเนื่องจากผลกระทบต่อตัวรับ alpha-adrenergic ทำให้เกิดอาการกระตุกของหลอดเลือดของกล้ามเนื้อโครงร่าง เป็นที่เชื่อกันว่าเส้นใย cholinergic ขี้สงสารยังมีอยู่ในกล้ามเนื้อโครงร่างเนื่องจากการที่ (acetylcholine + M-cholinergic receptors) การขยายตัวของหลอดเลือดของกล้ามเนื้อเกิดขึ้น เส้นใยดังกล่าวมาจากเซลล์เสี้ยมของเปลือกสมองและให้การขยายเริ่มต้นของหลอดเลือดของกล้ามเนื้อในระหว่างการทำงาน อย่างไรก็ตาม มีการระบุเรือดังกล่าวในสัตว์บางชนิดเท่านั้น (แมว สุนัข) แต่ยังไม่ได้รับการระบุในมนุษย์

ดังนั้นหลอดเลือดของกล้ามเนื้อโครงร่างสามารถมีส่วนร่วมในการควบคุมการไหลเวียนของเลือดอย่างเป็นระบบ: ตัวอย่างเช่นเมื่อระบบความเห็นอกเห็นใจตื่นเต้นพวกเขาจะกระตุกและเพิ่มความดันโลหิตของระบบ (ตัวรับ norepinephrine + alpha-adrenergic -> การกระตุ้น SMC) อย่างไรก็ตาม ระหว่างการออกกำลังกาย สถานการณ์จะเปลี่ยนไปภายใต้อิทธิพลของการสะสมของสารเมตาโบไลต์ (H "1", K 4 ^ ATP, ADP, AMP, อะดีโนซีน) โดยมี CO2 มากเกินไป กล้ามเนื้อทำงานขาดออกซิเจน การขยายตัวของเลือด มีการสังเกตหลอดเลือด - เนื่องจากผลกระทบโดยตรงของสารเมตาโบไลต์บนเรือ SMC เช่นเดียวกับทางอ้อม - เนื่องจากสารเมตาบอลิซึมความไวของ SMC ของหลอดเลือดต่อ noradrenaline (และอะดรีนาลีนที่ไหลเวียนอยู่ในเลือด) จึงเปลี่ยนแปลง - ดังนั้น vasoconstrictor ผลของระบบประสาทที่เห็นอกเห็นใจจะถูกลบออก เป็นไปได้ว่าในระหว่าง การทำงานของกล้ามเนื้อในเวลาเดียวกันเส้นใย cholinergic ที่เห็นอกเห็นใจเริ่มทำงานซึ่งเอื้อต่อการขยายหลอดเลือดเพิ่มเติม ดังนั้นในกล้ามเนื้อทำงานจึงเกิดภาวะเลือดคั่งในเลือดสูง

ในเวลาเดียวกัน vasospasm เกิดขึ้นในกล้ามเนื้อไม่ทำงาน: สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากการกระตุ้นอิทธิพลของความเห็นอกเห็นใจรวมถึงในความสัมพันธ์กับหลอดเลือดของกล้ามเนื้อไม่ทำงาน นอกจากนี้การกระตุ้นของตัวรับเคมีของกล้ามเนื้อทำงานทำให้เกิดการไหลของแรงกระตุ้นใน CNS ซึ่งเป็นผลมาจากการที่เซลล์ประสาทที่เห็นอกเห็นใจของศูนย์ vasomotor เกี่ยวกับกระดูกสันหลังถูกกระตุ้นเพิ่มเติมซึ่งเป็นผลมาจากการกระตุ้นผลกระทบไปที่หลอดเลือดไปยัง ระดับที่มากขึ้น (ความเข้มของแรงกระตุ้นที่ปล่อยออกมาจะเพิ่มขึ้น)

สถานการณ์ที่คล้ายคลึงกันเกิดขึ้นในภูมิภาคอื่น ๆ ทั้งหมด (เรือของภูมิภาค celiac, หลอดเลือดของผิวหนัง, หลอดเลือดของไต) เช่นที่ตัวรับ alpha-adrenergic มีอิทธิพลเหนือใน SMC ของหลอดเลือด ควรให้ความสนใจเป็นพิเศษกับพฤติกรรมของหลอดเลือดผิวหนัง: ทำหน้าที่เป็นตัวแลกเปลี่ยนความร้อน ด้วยการออกกำลังกายที่เข้มข้นนอกจากจะให้เลือดแก่กล้ามเนื้อโครงร่างแล้ว ยังจำเป็นต้องให้ความร้อนส่วนเกินซึ่งเกิดขึ้นจากการหดตัวของกล้ามเนื้อ ในการทำเช่นนี้จำเป็นต้องเปิดหลอดเลือดของผิวหนังเพื่อให้เลือดไหลผ่านตัวแลกเปลี่ยนความร้อน แต่ในขณะเดียวกันก็จำเป็นต้องให้เลือดส่วนเกินแก่กล้ามเนื้อซึ่งเป็นงานที่ต้องใช้กระบวนการสองขั้นตอนที่ไม่เหมือนกันสำหรับการแก้ปัญหา ในความเป็นจริงนี่คือสถานการณ์ ในขั้นต้นเมื่อภาระเพิ่มขึ้นผิวหนังของกล้ามเนื้อกระตุกและจากนั้นเมื่อเลือดไหลเวียนผ่านกล้ามเนื้อโครงร่างจะขยายตัวทำให้เกิดการปลดปล่อยความร้อน หากภาระถึงความจุสูงสุดสำหรับบุคคลแล้วหลอดเลือดที่ผิวหนังจะกระตุกอีกครั้งนั่นคือให้เลือดไปยังกล้ามเนื้อโครงร่าง

ระหว่างการทำงานแบบคงที่ การไหลเวียนของเลือดจะต่ำกว่าระหว่างการทำงานแบบไดนามิก ดังนั้นการทำงานแบบคงที่จึงน่าเบื่อกว่า

3.3.2. หายใจออก

กล้ามเนื้อทางเดินหายใจผ่อนคลาย แรงฉุดยืดหยุ่นปอด แรงโน้มถ่วง หน้าอกปริมาตรของมันลดลงความดันภายในปอดกลายเป็นลบน้อยลงปริมาตรของปอดลดลงความดันในถุงลมจะสูงกว่าความดันบรรยากาศและอากาศจากถุงลมและทางเดินหายใจจะถูกลบออกสู่ชั้นบรรยากาศ การสูดดมทำงานและการหายใจออกอย่างสงบจะไม่เกิดขึ้น

3.3.3. ค่าของค่าลบภายในเยื่อหุ้มปอด

ความดันหายใจ

ปอดถูกปกคลุมด้วยเยื่อหุ้มเซรุ่ม - เยื่อหุ้มปอดซึ่งเป็นแผ่นอวัยวะภายในซึ่งส่งผ่านโดยตรงในรูปแบบของแผ่นข้างขม่อมไปยัง พื้นผิวด้านในผนังทรวงอกสร้างช่องเยื่อหุ้มปอดปิด เยื่อหุ้มปอดหลั่งของเหลวที่มีลักษณะคล้ายกับน้ำเหลือง น้ำเหลืองของเยื่อหุ้มหัวใจและเยื่อบุช่องท้อง ของเหลวในเยื่อหุ้มปอดช่วยให้ปอดเคลื่อนตัวได้สะดวก ลดแรงเสียดทาน และมีฤทธิ์ฆ่าเชื้อแบคทีเรีย เนื่องจากการหดตัวแบบยืดหยุ่นของปอด ปอดจึงไม่สามารถเติมเต็มช่องอกได้อย่างสมบูรณ์ และความดัน 3 มม. ยังคงอยู่ในช่องเยื่อหุ้มปอดที่ปิดสนิท rt. ศิลปะ. ต่ำกว่าความดันบรรยากาศเมื่อสิ้นสุดการหายใจออกอย่างเงียบ ๆ ระหว่างการสูดดมเนื่องจากการขยายตัวของปริมาตร ช่องอกมันเพิ่มขึ้นเป็น 6 - 9 และด้วยการหายใจลึก ๆ สูงสุดความแตกต่างของความดันในปอดสามารถเป็น 20 มม. ปรอท ความแตกต่างระหว่างความดันภายในเยื่อหุ้มปอดและความดันบรรยากาศเป็นค่าลบเพียงเพราะไม่ใช่ค่าความดันสัมบูรณ์ แต่เป็นความแตกต่างระหว่างค่าทั้งสอง เนื่องจากแรงดันลบในช่องเยื่อหุ้มปอด ปอดจะยืดออกอย่างต่อเนื่องและเคลื่อนไปตามหน้าอก เพื่อให้แน่ใจว่าการดลใจมีประสิทธิผล แรงดันภายในช่องอกเป็นลบช่วยให้เลือดดำและน้ำเหลืองไหลเข้าสู่หลอดเลือดบริเวณช่องอกได้ง่ายขึ้น

โรคปอดบวม- นี่คือ สภาพทางพยาธิวิทยาเนื่องจากสูญเสียความหนาแน่นและอากาศเข้าสู่โพรงเยื่อหุ้มปอดด้วยการจัดตำแหน่งความดันภายในเยื่อหุ้มปอดกับความดันบรรยากาศ ประเภทของ pneumothorax: เปิด, ปิด, ลิ้น (ตึง); ด้านเดียว, สองด้าน; ประดิษฐ์ (การรักษาหรือการวินิจฉัย) ด้วย pneumothorax ที่ด้านข้างของการบาดเจ็บความดันในปอดจะลดลงเมื่อสูดดมปริมาตรของปอดจะไม่เพิ่มขึ้นก็จะลดลง การระบายอากาศของปอดซึ่งสร้างข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการพัฒนาความอดอยากออกซิเจนของร่างกาย การเคลื่อนของอวัยวะในช่องท้องไปทางด้านล่างของช่องเยื่อหุ้มปอดอาจขัดขวางการไหลเวียนของเลือดดำไปยังหัวใจและทำให้หัวใจหยุดเต้นได้ ร่วมกับการตกเลือดที่เกิดขึ้นระหว่างการบาดเจ็บ ความเจ็บปวด ปัจจัยทั้งหมดเหล่านี้สามารถนำไปสู่การพัฒนาของช็อกจากเยื่อหุ้มปอดอักเสบ

3.3.4. ความต้านทานการหายใจแบบยืดหยุ่นและไม่ยืดหยุ่น

องค์ประกอบที่ยืดหยุ่นของปอดต่อต้านการขยายตัวของปอดในระหว่างการหายใจเข้า ความต้านทานการยืดหยุ่นถูกวัดโดยความดันที่เพิ่มขึ้นซึ่งจำเป็นต่อการยืดปอด

ที่ไหน: E - ความต้านทานยืดหยุ่น

dP - ความดันเพิ่มขึ้น

dV - เพิ่มระดับเสียง

C - การขยายตัวของปอด

การปฏิบัติตามข้อกำหนดแสดงให้เห็นว่าปริมาตรของปอดเพิ่มขึ้นเมื่อความดันในปอดเพิ่มขึ้น ด้วยความดันในปอดเพิ่มขึ้น 10 มม. น้ำ. ศิลปะ. ปริมาณปอดในผู้ใหญ่เพิ่มขึ้น 200 มล.

คุณสมบัติยืดหยุ่นของปอดถูกกำหนดโดย:

1) ความยืดหยุ่นของเนื้อเยื่อของผนังถุงเนื่องจากมีกรอบของเส้นใยยืดหยุ่นอยู่ในนั้น

2) โทนสีของกล้ามเนื้อหลอดลม

3) แรงตึงผิวของชั้นของเหลวที่ปกคลุมพื้นผิวด้านในของถุงลม

พื้นผิวด้านในของ alveolus มีซับใน s ur f a k t a n t o m,ชั้นที่มีความหนาสูงสุด 0.1 µm ซึ่งประกอบด้วยโมเลกุลฟอสโฟลิปิดเชิงขวาง การปรากฏตัวของสารลดแรงตึงผิวช่วยลดแรงตึงผิวเนื่องจากความจริงที่ว่าหัวที่ชอบน้ำของโมเลกุลเหล่านี้เกี่ยวข้องกับโมเลกุลของน้ำ และปลายที่ไม่ชอบน้ำจะมีปฏิกิริยาต่อกันและโมเลกุลอื่น ๆ ดังนั้นโมเลกุลของสารลดแรงตึงผิวจึงก่อตัวเป็นชั้นบางๆ ที่ไม่ชอบน้ำบนผิวของเหลว การปรากฏตัวของสารลดแรงตึงผิวป้องกันการยุบและการยืดตัวของถุงลม ค่าใช้จ่ายของส่วนที่เป็นอิสระของโมเลกุลเนื่องจากแรงผลักทำให้ผนังด้านตรงข้ามของถุงลมเข้ามาใกล้และแรงของปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลจะต่อต้านการขยายมากเกินไปของถุงลม เนื่องจากสารลดแรงตึงผิว เมื่อปอดถูกยืดออก ความต้านทานจะเพิ่มขึ้น และเมื่อปริมาตรของถุงลมลดลง ก็จะลดลง ส่วนของโมเลกุลที่ด้านข้างของถุงลมจะไม่ชอบน้ำ ขับไล่น้ำ ดังนั้นไอน้ำในอากาศถุงจึงไม่รบกวนการแลกเปลี่ยนก๊าซ

ความต้านทานไม่ยืดหยุ่น

เมื่อหายใจเข้าและหายใจออก ระบบทางเดินหายใจเอาชนะความต้านทานที่ไม่ยืดหยุ่น (หนืด) ซึ่งประกอบด้วย:

1) ความต้านทานอากาศพลศาสตร์ของทางเดินหายใจ

2) ความต้านทานของเนื้อเยื่อหนืด

การต้านทานการหายใจที่ไม่ยืดหยุ่นนั้นส่วนใหญ่เกิดจากแรงเสียดทานภายในกระแสลมและระหว่างกระแสลมกับผนังทางเดินหายใจ ดังนั้นจึงถูกกำหนดให้เป็นความต้านทานทางอากาศพลศาสตร์ของระบบทางเดินหายใจ วัดโดยแรง (P) ที่ต้องใช้เพื่อแจ้งกระแสอากาศของความเร็วเชิงปริมาตร (V) และเอาชนะความต้านทานของทางเดินหายใจ (R)

แรงต้านของทางเดินหายใจที่อัตราการไหลของอากาศ 0.5 ลิตร/วินาที คือ 1.7 ซม. ของคอลัมน์น้ำ/ลิตรต่อวินาที

4. ปริมาณปอด

ปริมาณน้ำขึ้นน้ำลง- นี่คือปริมาณอากาศที่บุคคลหายใจเข้าระหว่างการหายใจอย่างเงียบ ๆ (ประมาณ 500 มล.) อากาศที่เข้าสู่ปอดหลังจากสิ้นลมหายใจสงบเรียกว่า ปริมาณสำรองทางเดินหายใจ(ประมาณ 2500 มล.) หายใจออกเพิ่มเติมหลังจากหายใจออกอย่างสงบ - ปริมาณสำรองทางเดินหายใจ(ประมาณ 1,000 มล.) อากาศที่เหลืออยู่หลังจากการหมดอายุที่ลึกที่สุด ปริมาณคงเหลือ(ประมาณ 1500 มล.) ความจุที่สำคัญของปอด- ผลรวมของปริมาตรน้ำขึ้นน้ำลงและปริมาณสำรองของการหายใจเข้าและหายใจออก (ประมาณ 3.5 ลิตร) ผลรวมของปริมาตรคงเหลือและความจุที่สำคัญของปอดเรียกว่า ความจุปอดทั้งหมด. ในผู้ใหญ่จะอยู่ที่ประมาณ 4.2-6.0 ลิตร

ปริมาตรของปอดหลังจากหายใจออกอย่างเงียบ ๆ เรียกว่า ความจุคงเหลือตามการใช้งาน. ประกอบด้วยปริมาณคงเหลือและปริมาณสำรองการหายใจออก อากาศในปอดที่ยุบตัวระหว่าง pneumothorax เรียกว่า ปริมาณขั้นต่ำ.

ส่วนน้อย แรงต้านการหายใจเมื่อใช้หน้ากากป้องกันแก๊สพิษจะไม่ส่งผลเสียต่อร่างกาย: ทำให้จังหวะช้าลงและเพิ่มความลึกของการหายใจ ความต้านทานที่เพิ่มขึ้นและการเอาชนะความต้านทานต่อการหายใจเป็นเวลานานทำให้เกิดความเหนื่อยล้าของกล้ามเนื้อทางเดินหายใจซึ่งสังเกตได้ชัดเจนโดยเฉพาะอย่างยิ่งในกล้ามเนื้อที่ให้การหายใจออกเนื่องจากในระหว่างการหายใจปกติกล้ามเนื้อเหล่านี้มักไม่ค่อยกระฉับกระเฉง

ด้วยความต้านทานที่สำคัญ ปอดจึงไม่มีเวลาดูดและหายใจออกอากาศเพียงพอเพื่อให้แน่ใจว่าการแลกเปลี่ยนก๊าซปกติ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการกำจัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่เพียงพอ การสะสมของคาร์บอนไดออกไซด์ในเลือดทำให้เกิดการระคายเคืองของระบบทางเดินหายใจที่เพิ่มขึ้น ซึ่งตอบสนองต่อการระคายเคืองโดยการเร่งการหายใจ ด้วยเหตุนี้ในด้านหนึ่งและเนื่องจากความต้านทานซึ่งตรงกันข้ามมีแนวโน้มที่จะหายใจช้าลงในทางกลับกันจะกลายเป็นเพียงผิวเผินส่งผลให้การระบายอากาศของปอดแย่ลงและระคายเคืองทางเดินหายใจเพิ่มขึ้น ศูนย์กลาง.

การควบคุมจังหวะการหายใจโดยอัตโนมัติเกิดขึ้นเนื่องจากเส้นประสาทวากัส ซึ่งกิ่งก้านของเส้นใยประสาทสัมผัสหรือเส้นใยประสาทจะระคายเคืองเมื่อหน้าอกขยายออกและส่งแรงกระตุ้นไปยังศูนย์ทางเดินหายใจที่หยุดหายใจเข้าและทำให้กล้ามเนื้อผ่อนคลาย การระคายเคืองที่เพิ่มขึ้นของศูนย์ทางเดินหายใจทำให้เกิดความเหนื่อยล้าอย่างรวดเร็วอันเป็นผลมาจากแรงกระตุ้นเริ่มต้นที่อ่อนแอจากด้านข้าง เส้นประสาทเวกัสทำให้เกิดปฏิกิริยาของศูนย์ทางเดินหายใจและการหายใจเข้าไม่เสร็จจะถูกแทนที่ด้วยการหายใจออก หากบุคคลในเวลาเดียวกันต้องทำงานกล้ามเนื้อซึ่งต้องการการระบายอากาศที่เพิ่มขึ้นของปอด ผลเสียของการดื้อยาจะเพิ่มขึ้นและอาจนำไปสู่ปรากฏการณ์ของภาวะขาดออกซิเจนและภาวะขาดอากาศหายใจ

กลั้นหายใจการหายใจออกนั้นยากกว่าการต่อต้านแรงบันดาลใจ ด้วยการทำงานที่ยาวนาน (3-4 ชั่วโมง) ซึ่งสอดคล้องกับการใช้ออกซิเจนสูงถึง 2 ลิตร / นาที ความต้านทานการหายใจสูงสุดที่วัดในช่วงเวลาของความเร็วลมสูงสุดซึ่งยังไม่ทำให้เกิดความทุกข์ทางเดินหายใจคือความต้านทานของ น้ำ 60-80 มม. ศิลปะ. ที่ความเร็วสูง ความต้านทาน 80-100 มม. ภายใต้สภาวะเดียวกันนั้นไม่เป็นที่พึงปรารถนาแล้วแม้ว่าจะได้รับอนุญาตหากไม่ได้เปิดความต้านทานนี้อย่างต่อเนื่อง แต่เป็นระยะ ๆ นั่นคือถ้าช่วงเวลาของการทำงานสลับกับช่วงเวลาที่เหลือ ความต้านทานมากกว่า 200 มม. w.c. ศิลปะ. ยอมทนด้วยความลำบากแม้เพียงไม่กี่นาที หนึ่งใน ปัจจัยขับเคลื่อนในการพัฒนาวิศวกรรมระบบทางเดินหายใจคือความปรารถนาที่จะลดความต้านทานของระบบหน้ากากป้องกันแก๊สพิษในการหายใจให้มากที่สุด

ความต้านทานของหน้ากากป้องกันแก๊สพิษมักถูกกำหนดโดยการส่งผ่านกระแสอากาศผ่านเข้าไปที่อัตราคงที่ ซึ่งสอดคล้องกับอัตราการช่วยหายใจเชิงปริมาตรเฉลี่ยของปอด ค่าความต้านทานที่ได้จะน้อยกว่าค่าแรงดันเกินและค่าสุญญากาศที่ได้มาจริงระหว่างการหายใจในหน้ากากป้องกันแก๊สพิษ สิ่งนี้เกิดขึ้นด้วยเหตุผลดังต่อไปนี้: ปริมาณอากาศที่ผ่านปอดต่อหน่วยเวลาจะถูกหายใจเข้าและออกสลับกันซึ่งเป็นผลมาจากความเร็วปริมาตรของอากาศที่ไหลผ่านทางเดินหายใจเพิ่มขึ้นสองเท่า การหายใจเข้าและหายใจออกไม่ได้ดำเนินการด้วยความเร็วที่สม่ำเสมอ แต่ด้วยความเร็วที่เพิ่มขึ้นและจางลงเนื่องจากความต้านทานที่จุดสูงสุดของการสูดดมด้วยความเร็วสูงถึงระดับสูงสุดซึ่งเกินค่าเฉลี่ยอย่างมีนัยสำคัญ ระยะการหายใจถูกแยกออกจากระยะการหายใจออกด้วยการหยุดชั่วขณะสั้นๆ ซึ่งจะช่วยเพิ่มความเร็วของการไหลของอากาศชั่วขณะในทางเดินหายใจ

บน ข้าว. 51แสดงกราฟการเปลี่ยนแปลงความต้านทานของหน้ากากป้องกันแก๊สพิษต่อการหายใจที่ปริมาตรการช่วยหายใจ 50 ลิตร/นาที เส้นโค้งทึบแสดงการเปลี่ยนแปลงของความเร็วของการหายใจเข้าชั่วขณะ (เป็น l / s) เส้นประแสดงค่าที่สอดคล้องกัน: การเปลี่ยนแปลงของความต้านทาน (มม. ของคอลัมน์น้ำ) เส้นประแสดงความเร็วลมเฉลี่ยคงที่ 0.8 l / s ซึ่งสอดคล้องกับการระบายอากาศในปอด 50 ลิตร/นาที และเส้นประคือความต้านทานของหน้ากากป้องกันแก๊สพิษเมื่อทดสอบที่การไหลคงที่ เนื่องจากการระบายอากาศที่ 50 ลิตร/นาที การหยุดชั่วคราวระหว่างเฟสของการหายใจเข้าและการหายใจออกมีขนาดเล็กมาก จึงไม่แสดงในกราฟ ข้าว. 51. กราฟความต้านทานของหน้ากากป้องกันแก๊สพิษขึ้นอยู่กับโหมดและความเร็วของการไหลของอากาศ

กราฟแสดงให้เห็นว่าความเร็วของการเคลื่อนที่ของอากาศขึ้นอยู่กับระยะเวลาของระยะการหายใจ เนื่องจากเวลาหายใจเข้า (ครึ่งล่างของกราฟ) สั้นกว่าเวลาหายใจออก ความเร็วลมในการหายใจจึงมากกว่า

การพึ่งพาของความต้านทานต่อการเคลื่อนที่ของอากาศผ่านท่อกลม (ความต้านทานแรงเสียดทานทั้งหมดและความต้านทานเฉพาะที่) กับความเร็วสามารถแสดงได้โดยสูตร:

(56)

โดยที่ H คือความต้านทานในหน่วยมิลลิเมตรของน้ำ ศิลปะ (หรือกก. / ตร.ม.); β - สัมประสิทธิ์การลากขึ้นอยู่กับหมายเลข Rennolds เช่น อัตราส่วนของผลิตภัณฑ์ของความเร็วลมและเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อต่อความหนืดจลนศาสตร์ของอากาศและค่าคงที่เชิงประจักษ์ที่กำหนดสำหรับท่อแต่ละประเภทและความต้านทานเฉพาะที่ γ - ความถ่วงจำเพาะของอากาศ kg / m3; g คือความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง 9.81 m/sec2; ล. - ความยาวท่อ, ม.; P และ S คือปริมณฑลและส่วนตามลำดับ m และ m2 υ - ความเร็วเชิงเส้นของการไหลของอากาศ m / วินาที

เพราะ P/S=4/d

(57)

แนะนำแนวคิดของความต้านทานจำเพาะ h=2βγ/g เราได้รับสำหรับกรณีของการเคลื่อนที่ของอากาศปั่นป่วน (กระแสน้ำวน) ผ่านท่ออากาศของหน้ากากป้องกันแก๊สพิษ

การศึกษาความต้านทานของกล่องกรองที่ติดตั้งตัวดูดซับแบบบดอัดหรือเม็ดเล็กแสดงให้เห็นว่าสามารถคำนวณได้ด้วยการประมาณค่าที่เพียงพอโดยสูตรที่กำหนดลักษณะการไหลของอากาศแบบเคลือบ (ชั้น) ในช่องเล็ก ๆ ระหว่างเม็ดของสื่อกรอง:

โดยที่ υ 1 - ความเร็วลมเชิงปริมาตรจำเพาะในหน่วย l / min cm2 ซึ่งสามารถลดลงได้อย่างง่ายดาย สำหรับการเปรียบเทียบกับสูตรก่อนหน้า กับความเร็วเชิงเส้น m / s; d 1 คือเส้นผ่านศูนย์กลางของเกรนของตัวดูดซับ ซึ่งสามารถแสดงในรูปของเส้นผ่านศูนย์กลางของท่ออากาศระหว่างเมล็ดพืช ในทางปฏิบัติ ในกรณีหลัง l และ d 1 แสดงเป็น cm, υ 1 - ใน l / min cm2

ดังนั้น เนื่องจากความต้านทานของหน้ากากป้องกันแก๊สพิษเป็นผลรวมของความต้านทานของท่ออากาศ ความต้านทานเฉพาะที่ และความต้านทานของตลับกรองแบบสร้างใหม่หรือกรอง ความต้านทานรวมควรเป็นดังนี้

H = xυ น , (60)

โดยที่ x เป็นปัจจัยสัดส่วนโดยคำนึงถึงทั้งค่าสัมประสิทธิ์การลากและค่าสำหรับ ส่วนต่างๆหน้ากากป้องกันแก๊สพิษและ n - สำหรับหน้ากากป้องกันแก๊สพิษแบบต่างๆ สามารถนำค่าจาก 2 (สำหรับเครื่องช่วยหายใจแบบสายยาง) ไปเป็นค่าที่ใกล้เคียงกับ 1 (สำหรับการกรองแบบช่วยเหลือตนเองโดยไม่ต้องต่อสายยาง) สำหรับกรณีหายใจเข้าในหน้ากากป้องกันแก๊สพิษแบบฉนวนที่มีออกซิเจนอัดที่แสดงบนกราฟ n มีค่าใกล้เคียงกับ 1.7 และ x = 25 มม. เป็นน้ำ ศิลปะ. เมื่อแสดง υ ใน l / วินาที