4 еластичност и разтегливост на белите дробове. Разширяемост на белите дробове (белодробна тъкан). Вентилационна и дихателна механика

Наклон на налягането- обемът, тоест промяната в обема на единица промяна на налягането, се нарича разширяемост. При физиологични условия (ако налягането на опън е от –2 до –10 cm воден стълб), белите дробове имат невероятна разтегливост. При хората тя достига приблизително 200 ml / cm вода. Чл., Обаче, при по -високи налягания намалява. Това съответства на по-плосък участък от кривата налягане-обем.

Разтегливостта на белите дробове намалява леко с увеличаване на налягането в белодробните вени и преливане на кръв в белите дробове. При алвеоларен оток той намалява в резултат на неспособността на някои от алвеолите да набъбнат. В допълнение, белодробното съответствие изглежда намалява с продължително отсъствие на вентилация (особено ако техният обем е малък).

Тази характеристика може частично да се дължи на ателектаза на някои части на белите дробове, освен това повърхностното напрежение в алвеолите се увеличава. Болестите, придружени от белодробна фиброза, също водят до намаляване на тяхната разтегливост и напротив, тя се увеличава с възрастта и с емфизем. Очевидно и в двата случая това се дължи на промени в еластичните тъкани.

Удължаването зависи от размера на белите дробове. Съвсем ясно е, че промяната в техния обем на единица промяна в налягането при хората ще бъде по -голяма, отколкото, да речем, при мишка. В тази връзка, за да се оценят еластичните свойства на белодробната тъкан, често се използва разтегливост на единица обем на белите дробове или специфична разтегливост.

Налягането в околната среда непосредствено около белите дробове е под атмосферното налягане. Това се дължи на еластичните сили, под въздействието на които те са склонни да се срутят.

Откъде идват такива сили?

Един от елементите, участващи в тяхното образуване, е еластичната тъкан, която е ясно видима върху хистологичните препарати. Еластиновите и колагеновите влакна преминават в стените на алвеолите, както и около съдовете и бронхите. Може би еластичността на белите дробове се дължи не толкова на удължаването на тези влакна, колкото на промяна в геометричното им разположение.

По аналогия можете да си представите найлонови чорапи:въпреки че самите конци се променят по дължина, тъканта се разтяга лесно поради тяхното специално тъкане. Може би именно пренареждането на еластичната тъкан причинява промени в еластичните свойства на белите дробове с възрастта и с емфизем.

Физиология на дишането, Дж. Уест

Да предположим, че субектът поема възможно най -дълбоко дъх и след това издишва възможно най -дълбоко. В този случай може да се начертае крива поток-обем. Може да се види, че скоростта на въздушния поток първоначално се увеличава много бързо, след което постепенно намалява през по -голямата част от издишването. Тази крива има невероятно свойство: почти е невъзможно да се излезе извън граничната зона. Така че в началото можем да издишаме бавно ...

Тъй като вътрешното налягане по дихателните пътища пада, то на нашата фигура е равно на -1 см вода. Чл., А налягането, поддържащо тези пътища отворени, е 6 см вода. Изкуство. До края на вдъхновението въздушният поток спира и трансмуралното налягане от 8 cm вода действа върху дихателните пътища. Изкуство. В началото на принудителното издишване се увеличават както интраплевралното, така и алвеоларното налягане ...

Вероятно е дори при здрави хора (и със сигурност с белодробни заболявания) на всяко вертикално ниво на белите дробове да има известна неравномерност във вентилацията на отделните им участъци, поради други механизми. Ако разглеждаме елементарната белодробна клетка като еластична камера, комуникираща с атмосферата чрез тръба, тогава размерът на нейната вентилация ще зависи от разтегливостта на камерата и съпротивлението на тръбата. Разширяемост и ...

4. Промяна в обема на белите дробове при вдишване и издишване. Функция на вътреплеврално налягане. Плеврално пространство. Пневмоторакс.
5. Фази на дишане. Обем на белите дробове (белите дробове). Честота на дишане. Дълбочина на дишане. Обеми на белодробен въздух. Дихателен обем. Резервен, остатъчен обем. Капацитета на белите дробове.

7. Алвеоли. ПАВ. Повърхностно напрежение на течния слой в алвеолите. Законът на Лаплас.
8. Резистентност на дихателните пътища. Белодробна резистентност. Въздушно течение. Ламинарен поток. Бурен поток.
9. Връзката "поток-обем" в белите дробове. Налягане при издишване в дихателните пътища.
10. Работата на дихателните мускули по време на дихателния цикъл. Работата на дихателните мускули по време на дълбоко дишане.

При вдишване се предотвратява увеличаване на обема на гръдната кухина еластично сцепление на белите дробове, движение на скования гръден кош, коремни органи и накрая съпротивлението на дихателните пътища на движението на въздуха в посока на алвеолите. Първият фактор, а именно еластичното сцепление на белите дробове, е най -вероятно да инхибира увеличаването на белодробния обем по време на вдишване.

Разширяемост на белите дробове (белодробна тъкан).

При нормални физиологични условия дълбочина на вдишванемогат да бъдат ограничени само от физическите свойства на белодробната тъкан и гръдния кош. Устойчивостта към надуване на белите дробове, която възниква при навлизане на въздух в тях, се дължи на разтегливостта на тяхната съединителна тъкан и съпротивлението на дихателните пътища към въздушния поток. Мярка за еластичните свойства на белодробната тъкан е разтегливостта на белите дробове, която характеризира степента на увеличаване на белодробния обем в зависимост от степента на намаляване на интраплевралното налягане:

където C - разширяемост(Английски - съответствие), dV - промяна в белодробния обем (ml), и dP - промяна в интраплевралното налягане (вж. Воден стълб). Разширяемостта количествено определя степента на промяна в обема на белия дроб при човек, в зависимост от степента на промяна по време на вдишване на интраплеврално налягане. Гърдите също имат еластични свойства, поради което разтегливостта на тъканите на белите дробове и тъканите на гръдния кош определя еластичните свойства на целия апарат на външното дишане на човек.

Ориз. 10.6. Крива на съответствие на човешките бели дробове... Кривите вдясно показват промяната в дихателния обем на белите дробове и общия капацитет на белите дробове, които настъпват при промяна на интраплевралното налягане, без да се отчита ефектът на гръдните тъкани. Белите дробове не се сриват напълно, ако интраплевралното налягане е нула (точка 1). Кривите на съответствие съответстват в точка 2 с голям белодробен обем, когато белодробната тъкан достигне своята еластична граница. Vd - интраплеврално налягане. Вляво - схемата за регистриране на промени в интраплевралното налягане и дихателния обем на белите дробове.

На фиг. 10.6 показано промяна в обема на белите дробове, което възниква при промени в интраплевралното налягане. Възходящата и низходящата линия представляват съответно инфлация и колапс на белите дробове. Фрагмент от фиг. 10.6 вляво показва как белодробният обем и вътреплевралното налягане могат да бъдат измерени, когато са нанесени. Белодробният обем не намалява до нула, когато интраплевралното налягане стане нула. Надуването на белите дробове от нивото на техния минимален обем изисква усилия, за да се отворят срутените стени на алвеолите поради значителното повърхностно напрежение на течността, покриваща както тяхната повърхност, така и повърхността на дихателните пътища. Следователно, кривите, получени по време на надуване и колапс на белите дробове, не съвпадат помежду си и тяхната нелинейна промяна се нарича хистерезис.

Бели дробове със спокойно дишаненикога не отшумяват напълно, поради което кривата на разпадане описва промените в белодробния обем, когато стойността на интраплевралното налягане се промени в диапазона от -2 cm. aq. Изкуство. до -10 cm aq Изкуство. Обикновено белите дробове на човека имат висока разтегливост (200 ml / cm H2O). Еластичността на белодробната тъкан се дължи на свойствата на съединителните влакна на белодробната тъкан. С възрастта тези влакна са склонни да намаляват тонуса, което е придружено от увеличаване на еластичността и намаляване на еластичното сцепление на белите дробове. При увреждане на белодробната тъкан или при прекомерно развитие на съединителна тъкан в нея (фиброза), белите дробове стават слабо разтегливи, големината на тяхната разтегливост намалява, което затруднява вдишването и изисква много повече усилия на дихателните мускули от нормалното.

Белодробно съответствиеПричинява се не само от еластичността на белодробната тъкан, но и от повърхностното напрежение на течния слой, покриващ алвеолите. В сравнение с еластичното сцепление на белите дробове, влиянието на коефициента на повърхностно напрежение на течния слой, покриващ алвеолите, върху размера на белодробното съпротивление по време на дишането е от по -сложен характер.

Белите дробове и гръдния кош могат да се разглеждат като еластични образувания, които подобно на пружина са способни да се разтягат и компресират до определена граница, а когато външната сила спре да действа, спонтанно възстановяват първоначалната си форма, отказвайки енергията, натрупана по време на разтягане. Пълно отпускане на еластичните елементи на белите дробове се случва, когато те напълно се срутят, а гръдният кош - в положение на субмаксимално вдишване. Това положение на белите дробове и гръдния кош се наблюдава при тотален пневмоторакс (фиг. 23, а).

Поради стегнатостта на плевралната кухина, белите дробове и гръдния кош са във взаимодействие. В този случай гръдният кош се притиска и белите дробове се разтягат. Равновесието между тях се постига на нивото на спокойно издишване (фиг. 23.6). Свиването на дихателните мускули нарушава този баланс. При плитък дъх силата на мускулното сцепление заедно с еластичното отдръпване на гръдния кош преодолява еластичното съпротивление на белите дробове (фиг. 23, в). При по -дълбоко вдишване са необходими значително по -големи мускулни усилия, тъй като еластичните сили на гръдния кош спират да стимулират вдишването (фиг. 23, г) или започват да се противопоставят на мускулната тяга, в резултат на което са необходими усилия за разтягане не само на белите дробове , но и гърдите (фиг. 23, 5).

От позицията на максимално вдъхновение, гърдите и белите дробове се връщат в равновесно положение поради потенциалната енергия, натрупана по време на вдишване. По-дълбоко издишване възниква само с активното участие на експираторните мускули, които са принудени да преодолеят непрекъснато нарастващото съпротивление на гръдния кош към по-нататъшно притискане (фиг. 23, е). Пълен колапс на белите дробове все още не настъпва и в тях остава определен обем въздух (остатъчен обем на белите дробове).

Ясно е, че най -дълбокото дишане не е от полза от енергийна гледна точка. Следователно дихателните екскурзии обикновено се случват в границите, където усилията на дихателните мускули са минимални: вдишването не надвишава позицията на пълно отпускане на гръдния кош, издишването е ограничено до положение, при което еластичните сили на белите дробове и гръдния кош са балансирани .

Ориз. 23

Изглежда доста разумно да се разграничат няколко нива, които фиксират определени взаимоотношения между взаимодействащите еластични сили на белите дробове - гръдната система: нивото на максимално вдишване, спокойно вдишване, спокойно издишване и максимално издишване. Тези нива разделят максималния обем (общ белодробен капацитет, OVC) на няколко обема и капацитета: дихателен обем (AP), инспираторен резервен обем (ROVd), експираторен резервен обем (ROV), жизнен белодробен капацитет (VC), инспираторен капацитет (Evd ), функционален остатъчен капацитет (FRC) и остатъчен белодробен обем (OBL) (фиг. 24).

Обикновено в седнало положение при млади мъже (на 25 години) с височина 170 см, VC е около 5.0 L, OEL - 6.5 L, съотношението OOL / OEL е 25%. За жени на 25 години с ръст 160 см същите показатели са 3,6 литра, 4,9 литра и 27%. С възрастта VC намалява значително, VC се променя малко и VC се увеличава значително. Независимо от възрастта, FRU е приблизително 50% от FRU.

В условия на патология, когато нормалните отношения между силите, взаимодействащи в акта на дишане, са нарушени, настъпват промени както в абсолютните стойности на белодробните обеми, така и в отношенията между тях. Намаляване на VC и OEL се случва с ригидност на белите дробове (пневмосклероза) и гръдния кош (кифосколиоза, анкилозиращ спондилит), наличието на масивни плеврални сраствания, както и патология на дихателните мускули и намаляване на способността му да развива големи усилия. Естествено, намаляване на VC може да се наблюдава при компресия на белите дробове (пневмоторакс, плеврит), при наличие на ателектаза, тумори, кисти, след операция на белите дробове. Всичко това води до ограничителни промени във вентилационния апарат.

При неспецифична белодробна патология причината за рестриктивни нарушения е главно пневмосклероза и плеврални сраствания, които понякога водят до намаляване

Ориз. 24.

VC и OL до 70-80% дължими. В този случай обаче няма значително намаляване на FRF и OOL, тъй като повърхността на газообмена зависи от стойността на FRF. Компенсаторните реакции са насочени към предотвратяване на намаляване на FRU, в противен случай дълбоките нарушения на газообмена са неизбежни. Такъв е случаят с хирургични интервенции на белите дробове. След пулмонектомия например FVC и VC рязко намаляват, докато FFU и FOF са почти непроменени.

Промените, свързани със загубата на еластични свойства на белите дробове, оказват голямо влияние върху структурата на общия белодробен капацитет. Има увеличение на OOJI и съответно намаляване на VC. Най -просто тези промени могат да се обяснят с промяна в нивото на спокойно дишане към вдишващата страна поради намаляване на еластичното сцепление на белите дробове (виж фиг. 23). Новите отношения всъщност са по -сложни. Те могат да бъдат обяснени на механичен модел, който разглежда белите дробове като система от еластични тръби (бронхи) в еластична рамка.

Тъй като стените на малките бронхи са много гъвкави, просветът им се поддържа от напрежението на еластичните структури на стромата на белите дробове, които радиално разтягат бронхите. При максимално вдишване еластичните структури на белите дробове са изключително напрегнати. При издишване напрежението им постепенно отслабва, в резултат на което в определен момент на издишване бронхите се притискат и просветът им се припокрива. OOL е обемът на белите дробове, при който експираторното усилие блокира малките бронхи и предотвратява по -нататъшното изпразване на белите дробове. Колкото по -бедна еластичната рамка на белите дробове, толкова по -малък е обемът на издишване, бронхите се срутват. Това обяснява естественото увеличение на OOL при възрастните хора и особено забележимото му увеличение на белодробния емфизем.

Увеличаването на OOL е характерно и за пациенти с нарушена бронхиална проходимост. Това се улеснява от повишаване на вътрешногрудното експираторно налягане, което е необходимо за придвижване на въздуха по стесненото бронхиално дърво. В същото време FRU също се увеличава, което до известна степен е компенсаторна реакция, тъй като колкото повече нивото на спокойно дишане се измества към инспираторната страна, толкова повече се разтягат бронхите и толкова по -голяма е силата на еластичния откат на белите дробове, насочени към преодоляване на повишеното бронхиално съпротивление.

Както показват специални изследвания, някои бронхи се сриват, преди да се достигне нивото на максимално изтичане. Обемът на белите дробове, при който бронхите започват да се сриват, така нареченият обем на затваряне и обикновено повече OOL, при пациенти той може да бъде по-голям от OOF. В тези случаи дори при спокойно дишане в някои области на белите дробове вентилацията е нарушена. Промяна в нивото на дишане към вдъхновяващата страна, т.е.увеличаване на FRU, в такава ситуация се оказва още по -целесъобразно.

Сравнението на съдържанието на въздух в белите дробове, определено по метода на общата плетизмография, и вентилирания обем на белите дробове, измерено чрез смесване или измиване на инертни газове, разкрива при обструктивна белодробна патология, особено при емфизем, наличието на лоша вентилация зони, където инертният газ практически не навлиза при продължително дишане. Зоните, които не участват в газообмена, понякога достигат обем от 2,0-3,0 литра, в резултат на което се наблюдава увеличение на FRU с около 1,5-2 пъти, OBL е 2-3 пъти спрямо нормата, а OBO / OEL съотношение - до 70-80%. Един вид компенсаторна реакция в този случай е повишаване на TEL, понякога значително, до 140-150% от нормата. Механизмът на такова рязко увеличаване на TEL не е ясен. Намаляването на еластичното сцепление на белите дробове, присъщо на емфизем, го обяснява само отчасти.

Преструктурирането на OEL отразява сложен комплекс от патологични промени и компенсаторно-адаптационни реакции, насочени, от една страна, към осигуряване на оптимални условия за обмен на газ, а от друга, към създаване на най-икономичната енергия на дихателния акт.

Посочените белодробни обеми, наречени статични (за разлика от динамичните: минутният обем на дишането - MOU, обемът на алвеоларната вентилация и т.н.), всъщност са обект на значителни промени дори за кратък период на наблюдение. Често е необходимо да се види как след елиминирането на бронхоспазма съдържанието на въздух в белите дробове намалява с няколко литра. Дори значително увеличение на TEL и преразпределението на неговата структура понякога са обратими. Следователно становището е несъстоятелно, че по отношение на съотношението

OOL / OEL може да се прецени по наличието и тежестта на белодробния емфизем. Само динамичното наблюдение може да разграничи острото белодробно раздуване от емфизем.

Въпреки това съотношението ROL / REL трябва да се счита за важна диагностична характеристика. Дори малкото му увеличение показва нарушение на механичните свойства на белите дробове, което понякога трябва да се наблюдава дори при липса на нарушения на бронхиалната проходимост. Увеличаването на OOL е един от ранните признаци на белодробна патология и връщането му към нормалното е критерий за пълнота на възстановяване или ремисия.

Влиянието на състоянието на бронхиална проходимост върху структурата на OEL не позволява разглеждането на белодробните обеми и техните съотношения само като пряка мярка за еластичните свойства на белите дробове. Последното по -ясно характеризира стойност на опън(С), което показва колко белите дробове се променят с промяна в плевралното налягане с 1 см вода. Изкуство. Обикновено C е 0,20 l / cm вода. Изкуство. при мъжете и 0,16 л / см вода. Изкуство. сред жените. Със загубата на еластични свойства на белите дробове, което е най -характерно за емфизем, С понякога се увеличава няколко пъти спрямо нормата. При скованост на белите дробове поради пневмосклероза, С, напротив, намалява 2-3-4 пъти.

Разширяването на белите дробове зависи не само от състоянието на еластичните и колагеновите влакна на стромата на белите дробове, но и от редица други фактори, от които силите на вътреалвеоларното повърхностно напрежение са от голямо значение. Последното зависи от наличието на повърхността на алвеолите на специални вещества, повърхностно активни вещества, които предотвратяват тяхното срутване, намалявайки силата на повърхностното напрежение. Еластичните свойства на бронхиалното дърво, тонусът на мускулите му и кръвообращението в белите дробове също влияят върху големината на разтегливостта на белите дробове.

Измерването на С е възможно само при статични условия, когато движението на въздуха по трахео-бронхиалното дърво спира, когато стойността на плевралното налягане се определя единствено от силата на еластичното сцепление на белите дробове. Това може да се постигне с бавно дишане на пациента с периодично прекъсване на въздушния поток или със спокойно дишане по време на смяната на дихателните фази. Последното приемане при пациенти често дава по -ниски стойности на С, тъй като при нарушаване на бронхиалната проходимост и промени в еластичните свойства на белите дробове балансът между алвеоларното и атмосферното налягане няма време да настъпи при промяна на дихателните фази. Намаляването на белодробното съответствие с увеличаване на дихателната честота е доказателство за механична хетерогенност на белите дробове поради увреждане на малките бронхи, от състоянието на което зависи разпределението на въздуха в белите дробове. Това може да бъде открито още на предклиничния етап, когато други методи на инструментално изследване не разкриват отклонения от нормата и пациентът не се оплаква.

Пластичните свойства на гръдния кош при неспецифична белодробна патология не претърпяват значителни промени. Обикновено еластичността на гърдите е 0,2 л / см вода. Чл., Но може да бъде значително намален с патологични промени в гръдния скелет и затлъстяване, което трябва да се вземе предвид при оценката на състоянието на пациента.

Колагеновите и еластичните влакна на стените на алвеолите осигуряват еластично съпротивление, насочено към намаляване на обема на алвеолите. Освен това в зоната на интерфейса въздух -течност възникват сили, които също са насочени към намаляване на повърхността - това са сили на повърхностно напрежение. Освен това, колкото по -малък е диаметърът на алвеолите, толкова по -голямо е повърхностното напрежение. Ако тези сили действаха без намеса, тогава поради комбинацията между отделните алвеоли, въздухът на малките алвеоли щеше да премине в големите, а малките алвеоли ще трябва да изчезнат.
В организма обаче има биологична адаптация, която противодейства на тези сили. Цезърфактанти (ПАВ - ПАВ), съдържащи се в повърхностния слой на течността. Те се произвеждат от пневмоцити тип II. Колкото по -малък е диаметърът на алвеолите и колкото по -голяма е силата на повърхностното напрежение, повърхностноактивните вещества са активни. В присъствието на повърхностноактивни вещества повърхностното напрежение се намалява почти 10 пъти. Ако отмиете течността, съдържаща повърхностно активни вещества, с вода и покриете алвеоларния епител с тънък слой, алвеолите ще се срутят.
Функции на повърхностноактивни вещества.
1. Поддържане на размера и формата на алвеолите. Основният елемент на Южна Африка е дипалмицилфосфатидилхолин (DPPC), който се синтезира от мастни киселини. Тези киселини се внасят в белите дробове чрез кръвта. Смята се, че повърхностното напрежение се намалява поради особеностите на молекулата DPPC. Той е хидрофобен от единия ръб и хидрофилен от другия, поради което молекулата се разпространява по повърхността на водата на тънък слой. Поради отблъскващите си свойства, повърхностноактивните вещества противодействат на привличането на водни молекули, които осигуряват повърхностно напрежение. Нарастването на активността на повърхностно активното вещество с намаляване на площта на алвеолите се осигурява от тясно прилягане
DPPC молекули една към друга, което увеличава силата на взаимно отблъскване.
2. Хистерезис на белите дробове. Южна Африка се синтезира от пневмоцити постоянно и първо навлиза в т. Нар. Хипофаза. Този вид депо за повърхностно активно вещество се намира под повърхностния монослой. Разрушаването на участъците от горния активен слой, състарени, е придружено от пристигането на готови молекули на повърхностно активното вещество от хипофазата. Южна Африка също получава монослой, когато белите дробове се разтягат по време на вдишващата фаза. Нарастващата им концентрация по време на издишване допринася за първоначалното забавяне на алвеоларния кариес. В този момент, въпреки намаляването на силата на вътрешно разтягане на алвеолите, диаметърът им остава относително голям, отколкото при вдишване. Тоест има несъответствие между обема на външното налягане. Това несъответствие е показано на графиката под формата на хистерезисен контур (от гръцки. Хистерезис - изоставащ, изоставащ. При нормална дълбочина на дишане обемът на алвеолите се променя малко (до 3-5%). Поради това , хистерезисът не е значителен. За разлика от това, при дълбоко дишане хистерезисът започва да играе важна роля за улесняване на дихателните движения. Освен това забавянето на колапса на алвеолите от своя страна насърчава дългосрочното съхранение на въздух в алвеолите, което подобрява условията за газообмен.
3. Южна Африка участва в периодичното изключване на част от алвеолите от процеса на дишане. Въпреки че синтезът на повърхностноактивни вещества в пневмоцитите протича постоянно, те периодично се „изстрелват“ в околната хипофаза. Благодарение на това тези Южна Африка, които са остарели, изчезнали от повърхността на някои алвеоли или отделни области, могат да изложат повърхността за известно време. Увеличаването на повърхностното напрежение води до намаляване на навлизането на алвеолите.
4. Почистване на алвеолите. На повърхността на алвеолите Южна Африка постепенно се движи по посока на градиента на повърхностния стрес. На мястото на секрецията на ПАВ повърхностното напрежение е малко, а в частта, съседна на бронхиолите, където няма секреторни клетки, повърхностното напрежение е по -високо. Следователно, повърхностноактивните вещества се движат тук, до изхода от алвеолите. Праховите частици и разрушеният епител могат да се отделят от повърхността на алвеолите заедно с Южна Африка. В прашна атмосфера тези процеси се засилват, поради което се активира и синтезът на ПАВ. Поради високата активност на тези процеси биосинтезата на Южна Африка може постепенно да се изчерпи. Това е една от причините за развитието на ателектаза - изчезването на част от малките алвеоли.
5. Смята се, че Giari помага да се поддържа сухотата на повърхността на алвеолите и да се намали изпарението на водата през белите дробове с около 50%. Тяхното участие в прехвърлянето на газове през белодробната мембрана не е изключено. Но, разбира се, най -важната функция на Южна Африка е да поддържа стабилността на алвеолите.
В допълнение към повърхностноактивните вещества, структурната взаимозависимост на алвеолите играе важна роля в поддържането на структурата на белите дробове. Тяхното сливане помежду си допринася за взаимното разтягане на съседните алвеоли.
Повърхностноактивните вещества започват да се синтезират в края на пренаталния период. тяхното присъствие улеснява осъществяването на първия дъх. По време на преждевременно раждане белите дробове на бебето може да не са подготвени за дишане, което може да причини петна от ателектаза.
Работата на дихателните мускули, които вдишват, е насочена преди всичко към преодоляване на всички видове съпротива. Освен това дихателните мускули преодоляват гравитацията, което предотвратява повдигането на гръдния кош и раменния пояс при вдишване. Трябва да се подчертае особено значението на преодоляването на аеродинамичното съпротивление. Това съпротивление се увеличава със стесняване на дихателните пътища, както и с увеличаване на скоростта на вентилация на белите дробове. Така че, отокът на лигавицата, който възниква дори при кратко вдишване на цигарен дим, увеличава съпротивлението на движението на въздуха с 2-3 пъти за 20-30 минути. Съпротивлението на въздушното движение се увеличава още повече при стесняване на бронхите при бронхиална астма. В резултат на това, за да може пациентът да изпълнява дори спокойно дишане, трябва да се свържат спомагателните мускули. Увеличаването на скоростта на движение на въздуха по време на принудително дишане води до значително увеличаване на турбулентните вихри и увеличаване на съпротивлението без промяна на лумена на дихателните пътища. Това толкова усложнява работата на дихателните мускули, че за да се намали аеродинамичното съпротивление по време на принудително дишане, човек неволно преминава към дишане през устата. Установено е, че дишането през устата намалява аеродинамичното съпротивление с 30-40%.

Ранното диагностициране на респираторни нарушения при белодробни заболявания е изключително спешен проблем. Определяне и оценка на тежестта на нарушенията дихателна функция(FVD) ви позволява да издигнете диагностичния процес на по -високо ниво.

Основното изследователски методи за високо налягане:

• спирометрия;
• пневмотахометрия;
• бодиплетизмография;
• изследване на белодробна дифузия;
• измерване на белодробното съответствие;
• ергоспирометрия;
• непряка калориметрия.

Разглеждат се първите два метода скрининги задължително за използване във всички лечебни заведения. Следващите три ( бодиплетизмография, изследване на дифузионния капацитет и разтегливостта на белите дробове) позволяват да се оценят такива характеристики на дихателната функция като проходимост на бронхите, съдържание на въздух, еластични свойства, дифузионна способност и функция на дихателните мускули. Те са по -усъвършенствани и скъпи методи и се предлагат само в специализирани центрове. Що се отнася до ергоспирометрия и индиректна калориметрия, тогава това са доста сложни методи, които се използват главно за научни цели.

В момента в Република Беларус има възможност да се проведе задълбочено проучване на функцията на външното дишане. по метода на бодиплетизмографиятана оборудването MasterScreen (VIASYS Healthcare Gmbh, Германия) с определяне на параметрите на дихателната механика при здраве и болест.

Механика на дишането- раздел от физиологията на дишането, който изучава механичните сили, под въздействието на които се извършват дихателни екскурзии; устойчивост на тези сили от вентилационния апарат; промени в обема на белите дробове и въздушния поток в дихателните пътища.

При дишането дихателните мускули извършват определена работа, насочена към преодоляване на общото дихателно съпротивление. Съпротивлението на дихателните пътища може да бъде оценено чрез бодиплетизмография, и дихателната резистентност може да се определи с помощта на техниката принудителни трептения.

Тотална респираторна резистентностсе състои от три компонента: еластичен, фрикционен и инерционен. Еластичен компонентвъзниква във връзка с еластични деформации на гръдния кош и белите дробове, както и компресия (декомпресия) на газове и течности в белите дробове, плевралната и коремната кухина по време на дишането. Фрикционен компонентпоказва действието на силите на триене при движение на газове и плътни тела. Инерционен компонент- преодоляване на инерцията на анатомични структури, течности и въздух; показателят достига значителни стойности само с тахипнея.

По този начин, за да се опише напълно механиката на дишането, е необходимо да се вземе предвид съотношението на три параметъра - налягане (P), обем (V) и дебит (F) през целия цикъл на дишане... Тъй като връзката на трите параметъра е трудна както за регистрация, така и за изчисления, на практика се използва съотношението на сдвоени индикатори под формата на индекси или описание на всеки от тях във времето.

По време на нормалното (спокойно) дишане е необходима активността на вдишващите мускули, за да се преодолее съпротивлението на дихателната система. В този случай е достатъчно работа на диафрагмата(при мъжете) и междуребрените мускули(женски тип дишане). По време на физическо натоварване или патологични състояния, допълнителни инспираторни мускули са свързани с работата - междуребрие, скален и стерноклеидомастоид... Издишването в покой се случва пасивно поради еластичното връщане на белите дробове и гръдния кош. Работата на дихателните мускули създава градиент на налягане, необходим за образуването на въздушен поток.

Директните измервания на налягането в плевралната кухина показват, че в края на издишването интраплевралното (интраторакално) налягане е 3-5 см вода. Чл., А в края на вдишването - от 6-8 см вода. Изкуство. под атмосферното. Обикновено налягането се измерва не в плевралната кухина, а в долната трета на хранопровода, който, както показват проучванията, е близък по стойност и много добре отразява динамиката на промените в интраторакалното налягане. Алвеоларното налягане е равно на сумата от налягането на еластична тяга на белия дроб и плевралното налягане и може да бъде измерено чрез блокиране на въздушния поток, когато стане равно на налягането в устната кухина. Общо взето уравнение за двигателно налягане в белите дробовеизглежда като:

Ptot = (E × ΔV) + (R × V ") + (I × V" "),

• Ptot - налягане на задвижване;
• E - еластичност;
• ΔV - промяна в обема на белите дробове;
• R - съпротивление;
• V "- обемна скорост на въздушния поток;
• I - инерция;
• V "" - ускорение на въздушния поток.

Първият израз в скоби (E × ΔV) е необходимото налягане за преодоляване на еластичния откат на дихателната система... То е равно на транспулмоналното налягане, което може да бъде измерено чрез катетър в гръдната кухина и е приблизително равно на разликата в налягането в устната кухина и хранопровода. Ако едновременно записваме обема на белите дробове по време на вдишване и издишване и вътреезофагеално налягане, използвайки клапичка за спиране на потока, получаваме статична (т.е. при липса на поток) крива „налягане - обем“, която има формата на хистерезис (фиг. 1) - крива, характерна за всички еластични структури.

Криви " налягане - обем»При вдишване и издишване не е същото. При същото налягане обемът на срутващите се бели дробове е по -голям, отколкото при тяхното надуване ( хистерезис).

Характеристика на хистерезиса е, че е необходим по -голям градиент на налягане за създаване на определен обем по време на вдишване (разтягане), отколкото при издишване. На фиг. 1, че хистерезисът не е разположен в нулевата точка на обема, тъй като белите дробове първоначално съдържат обем газ, равен на функционален остатъчен капацитет(FOE). Връзката между налягането и промяната в обема на белите дробове не остава постоянна в целия диапазон от обеми на белите дробове. При незначително запълване на белите дробове това съотношение е равно на E × ΔV. Постоянен Eхарактеризира еластичността - мярка за еластичността на белодробната тъкан. Колкото по -еластичен, толкова по -голям натиск трябва да се приложи за постигане на дадена промяна в обема на белите дробове. Белият дроб е по -разтеглив при ниски до средни обеми. При достигане на максималния обем на белия дроб, по -нататъшно увеличаване на налягането не може да го увеличи - кривата се превръща в неговата плоска част. Промяната в обема на единица налягане се обозначава с наклона на хистерезиса и се нарича статично разширение (C stat) или съответствие... Еластичността е обратно пропорционална (реципрочна) на еластичността (C stat = 1 / E). При нивото на функционален остатъчен капацитет от 0,5 l, статичната разтегливост на белия дроб обикновено е около 200 ml / cm вода. Изкуство. при мъже и 170 ml / cm вода. Изкуство. сред жените. Зависи от много причини, включително от размера на белите дробове. За да се изключи последният фактор, се изчислява специфичната разтегливост - съотношението на разтегливост към обема на белите дробове, при който се измерва, към общия белодробен капацитет (OEL), а също и към функционалния остатъчен капацитет. Що се отнася до други параметри, са разработени подходящи стойности за еластичност и разтегливост, в зависимост от пола, възрастта и антропометричните данни на пациента.

Еластичните свойства на белите дробовезависят от съдържанието на еластични структури в тъканите. Геометричното разположение на нишките от еластин и колаген в алвеолите, около бронхите и кръвоносните съдове, заедно с повърхностното напрежение на повърхностноактивното вещество, придават еластични свойства на белите дробове. Патологичните процеси в белите дробове променят тези свойства. Статичното удължаване при пациенти с обструктивни заболявания е близко до нормалното, ако белодробният паренхим е слабо засегнат от тези заболявания. При пациенти с емфизем, нарушената еластична реакция на белите дробове е придружена от повишаване на тяхното съответствие (комплаенс). Бронхиалната обструкция от своя страна може да доведе до промяна в съдържанието на въздух (или структурата на статичните обеми) към хипер-ефирността на белите дробове. Основната проява на хипер-ефирност на белите дробове или увеличаване на тяхното запълване с въздух е увеличаване на общия капацитет на белите дробовеполучени чрез bodyplethysmographic проучване или по метода на разреждане на газове. Един от механизмите за увеличаване на общия капацитет на белите дробове при хронична обструктивна белодробна болест (ХОББ) е намаляване на еластичното налягане на откат по отношение на съответния белодробен обем. В основата на развитието синдром на белодробна хипертониядруг важен механизъм се крие. Увеличаването на обема на белите дробове спомага за разтягане на дихателните пътища и следователно увеличава тяхната проходимост. По този начин увеличаването на функционалния остатъчен капацитет на белите дробове е един вид компенсаторен механизъм, насочен към разтягане и увеличаване на вътрешния лумен на бронхите. Тази компенсация обаче е пагубна за ефективността на дихателните мускули поради неблагоприятното съотношение сила-дължина. Свръхпрозрачността със средна тежест води до намаляване на общата работа на дишането, тъй като с леко увеличаване на работата на вдишването се наблюдава значително намаляване на експираторния вискозен компонент. Има и промяна във формата и ъгъла на наклона на контура налягане-обем. Кривата на статистическо удължение се измества нагоре и наляво. При емфизем, който се характеризира със загуба на компоненти на съединителната тъкан, еластичността на белите дробове намалява (съответно, статичната еластичност се увеличава). Тежката ХОББ се характеризира с увеличаване на функционалния остатъчен капацитет, остатъчния обем (RO) и съотношението на RO към общия капацитет на белите дробове. По -специално общият белодробен капацитет се увеличава при пациенти с тежък емфизем. Увеличаване на статичната белодробна разтегливост, намаляване на еластичното тракционно налягане на белия дроб за даден белодробен обем и промяна във формата на кривата "статично налягане - белодробен обем" са характерни за белодробния емфизем. При много пациенти с ХОББ максималният инспираторен и експираторен натиск (PI max и PE max) са намалени. Докато PEmax е намален поради хиперинфлация и скъсяване на инспираторните дихателни мускули, PEmax е по -малко повлиян от промените в дихателната механика. Намаляването на PE max може да бъде свързано с мускулна слабост, което обикновено е случаят с прогресираща ХОББ. Измерването на максималното дихателно налягане е показано при съмнение за недохранване или стероидна миопатия, или когато степента на диспнея или хиперкапния не съответства на наличния обем на принудително издишване през първата секунда.

За рестриктивно белодробно заболяваненапротив, структурата на белодробните обеми се променя към намаляване на общия белодробен капацитет. Това се дължи главно на намаляване на жизнения капацитет на белите дробове. Тези промени са придружени от намаляване на еластичността на белодробната тъкан. Белодробната фиброза, застойна сърдечна недостатъчност и възпалителните промени намаляват комплаенса. При дефицит на нормално сърфактант (респираторен дистрес синдром) белите дробове стават упорити, сковани.

С емфиземпоказателите за дифузионния капацитет на белите дробове DLCO и неговото съотношение към алвеоларния обем DLCO / Va се намаляват, главно поради разрушаването на алвеоларната капилярна мембрана, което намалява ефективната площ на газообмена. Намаляването на дифузионния капацитет на белите дробове на единица обем (DLCO / Va) (т.е. площта на алвеолокапилярната мембрана) може да се компенсира с увеличаване на общия белодробен капацитет. За диагностицирането на емфизем изследването DLCO се оказа по -информативно от определянето на белодробния комплайънс и по отношение на способността му да регистрира първоначални патологични промени в белодробния паренхим, този метод е сравним по чувствителност към компютърната томография.

Твърди пушачи, съставляващи по -голямата част от пациентите с ХОББ, и при пациенти, изложени на професионално излагане на въглероден окис на работното място, се отбелязва остатъчен СО стрес в смесена венозна кръв, което може да доведе до фалшиво подценявани стойности на DLCO и неговите компоненти.

Разширяването на белите дробове с хипер-ефирност води до разтягане на алвеоларно-капилярната мембрана, сплескване на капилярите на алвеолите и увеличаване на диаметъра на "ъглови съдове" между алвеолите. В резултат на това общият дифузионен капацитет на белите дробове и дифузионният капацитет на самата алвеолокапилярна мембрана се увеличават с обема на белите дробове, но съотношението DLCO / Va и кръвният обем в капилярите (Qc) намаляват. Този ефект на белодробния обем върху DLCO и DLCO / VA може да доведе до погрешно тълкуване на резултатите от теста при емфизем.

Ограничителните белодробни заболявания се характеризират със значително намаляване на дифузионния капацитет на белите дробове (DLCO). Съотношението DLCO / Va може да бъде намалено в по -малка степен поради едновременно значително намаляване на обема на белите дробове.

От по -голямо клинично значение динамично измерване на опън(C dyn), когато се отчита промяната в обема на белите дробове спрямо промяната в налягането в присъствието на въздушен поток. Той е равен на наклона на линията, свързваща началните точки на вдишване и издишване по динамичната крива налягане-обем (фиг. 2).

Ако съпротивлението на дихателните пътища е нормално, C dyn е близка по стойност до C stat и слабо зависи от дихателната честота. Намаляването на C dyn в сравнение със C stat може да показва нехомогенност на белодробната тъкан. С увеличаване на резистентността, дори незначителна и ограничена до малките бронхи, Cdyn ще намалее, преди това увреждане да може да бъде открито чрез конвенционални функционални методи. Намаляването на C dyn е особено очевидно при висока честота на дишане, тъй като при често дишане времето, необходимо за запълване на белия дроб или част от него с обструкция, става недостатъчно. Промените в Cdyn, зависими от честотата на дишане, се наричат ​​честотно зависимо съответствие. Обикновено C dyn / C stat е повече от 0,8 при всяка дихателна честота.

При обструкция, включително дистална обструкция, това съотношение намалява с увеличаване на дихателната честота. Стойността на C stat, за разлика от C dyn, не зависи от честотата на дишането, а от дълбочината му, по -точно от нивото на жизнения капацитет на белите дробове (VC), при което е записано. Измерванията на Cstat на нивото на спокойно дишане дават минималната стойност, при дълбоко вдишване стойността на C stat е максимална. По време на измерването компютърната програма изчислява C stat при различни нива на VC и начертава зависимостта на белодробния обем от интраторакалното (интраезофагеално) налягане. При белодробен емфизем такава крива ще има по -стръмен наклон (C stat нараства), при белодробна фиброза - по -плитък наклон (C stat намалява).

В допълнение към разглежданите показатели C stat, C dyn изследванията позволяват да се получат редица други измерени и получени стойности (фиг. 3). Важни показатели, които получаваме при измерване на белодробното съответствие са Pel - транспулмонално (хранопровода) налягане, което отразява налягането на еластичния откат на белите дробове; P 0dyn - налягане на нивото на функционалния остатъчен капацитет; Pel RV - налягане на нивото на остатъчния обем; PTL / IC - съотношение на транспулмонално (езофагеално) налягане към капацитета на вдишване; P0stat, Pel 100, Pel 80, Pel 50 - транспулмонално (хранопровода) налягане на дълбочина на вдишване, съответно, на ниво функционален остатъчен капацитет, VC, 80% VC, 50% VC. За да се получат извлечени стойности- съотношението на съответствие към функционален остатъчен капацитет, интраторакален обем или общ белодробен капацитет, чиято важност се определя от факта, че белодробното съответствие зависи от техния размер, тези показатели трябва да бъдат предварително измерени (напр. , по време на bodyplethysmography). Съотношението на С (разтегливост) към общия белодробен капацитет се нарича индекс на прибиране. Трябва да се отбележи, че въпреки че за всички горепосочени величини са предложени формули за изчисляване на правилните стойности, индивидуалните различия са много значими. Използвайки цикъла налягане-обем, е възможно да се изчисли работата за преодоляване на еластични и вискозни сили (еластично и нееластично съпротивление). Площта на конвенционален правоъгълен триъгълник, чиято хипотенуза е правата линия, свързваща точките на промяна във фазите на дишане, а страните - проекцията върху координатната ос (фиг. 3), е равна към работата на дихателните мускули за преодоляване на еластичното съпротивление на белите дробове.

Площта на фигурата под хипотенузата съответства на работата на вдишването за преодоляване на аеродинамичното (бронхиално) съпротивление. Скоростта на работа на дишането силно зависи от минутния обем на дишането, неговата честота и дълбочина и може да варира от 0,25 kgm / min до 15 kgm / min. Обикновено около 70% от общата работа се изразходва за преодоляване на еластичното и 30% - нееластичното (аеродинамично) съпротивление. Тяхното съотношение дава възможност да се изясни разпространението на обструктивни или рестриктивни разстройства. Намаляването на консумацията на енергия се улеснява от плиткото (но често) дишане, което наблюдаваме в клиниката при пациенти с тежки фиброзни промени или бавно дишане при пациенти с тежка обструкция. Измерването на съответствието позволява не само да се установи степента на белодробно увреждане, но и да се наблюдава динамиката на патологичния процес, да се контролира лечението. На първо място, това е важно при хронично разпространени белодробни лезии, причинени от идиопатичен интерстициален пневмонит, ревматични, професионални и други белодробни заболявания. Особената стойност на метода е, че промените в съответствието могат да бъдат открити в ранните етапи както на обструктивните, така и на рестриктивните разстройства, които не са регистрирани от други методи на изследване, което е важно за ранното откриване на белодробни заболявания.

Лаптева И.М., Томашевски А.В.
Републикански научно -практически център по пулмология и фтизиатрия.
Списание "Медицинска панорама" No 9, октомври 2009г.