4.1.6. Сопротивление дыханию

Работа сокращающихся мышц при выполнении дыхательных движений направлена на преодоление сопротивления движению воздуха в дыхательных путях, сопротивления, возникающего в самом легком, в тканей стенок и органов грудной и брюшной полостей при их деформации.

Выделяют две разновидности сопротивления: вязкое (неэластическое) сопротивление и эластическое (упругое) сопротивление легких и тканей.

Вязкое сопротивление обусловлено:

а) аэродинамическим сопротивлением воздухоносных путей,

б) вязким сопротивлением тканей за счет внутреннего трения их и неупругой деформации, трением сочленяющихся суставов.

В большинстве дыхательных путей воздух движется ламинарно. При этом происходит трение слоев воздуха друг о друга и о стенки путей, что создает аэродинамическое сопротивление. К тому же в местах разветвления могут возникать завихрения, и ток его становится турбулентным, а это увеличивает аэродинамическое сопротивление.

Основное значение играет аэродинамическое сопротивление воздухоносных путей (более 90% неэластического сопротивления). Оно возникает при прохождении воздуха через относительно узкую часть дыхательных путей - трахею, бронхи и особенно средние их отделы. Рассчитать его можно по формуле Хагена-Пуазейля:

Q = Δ P / R; R = Δ P / Q (4.2)

где: Q - объемная скорость (л/с), Δ P - градиент давления, R - аэродинамическое сопротивление.

Сопротивление можно измерить с помощью постоянной регистрации плеврального давления при совершении вдоха (и выдоха) или косвенно непрямой интегральной плетизмографией, как и при измерении ФОЕ.

Любые изменения со стороны воздухоносных путей - воспалительные процессы, курение, аденомы приводят к существенному увеличению этого вида сопротивления и для его частичного снижения человек автоматически вынужден переходить на дыхание через рот, минуя наиболее узкую начальную часть воздухоносных путей – носовые ходы.

В противоположность этим силам сопротивления в грудной полости имеется сила, направленная на расправление легких, это отрицательное (по сравнению с атмосферным, под которым в альвеолах находится воздух) давление. Легкие, как бы «плавают» в грудной полости, окруженные тонким слоем плевральной жидкости, и благодаря этому давлению альвеолы несколько растягиваются.

Работа сокращающихся мышц при выполнении дыхательных движений направлена на преодоление аэродинамического сопротивления и сопротивления тканей стенок и органов грудной и брюшной полостей при их деформации.

Эластичность и поверхностное натяжение легких. Эластическое сопротивление (упругое) обусловлено возникновением некоторого напряжения, связанного с растяжением эластических элементов легочной ткани и силами поверхностного натяжения.

Коллагеновые и эластические волокна стенки альвеол, создавая эластическое сопротивление легких, стремятся уменьшить объем альвеол. Кроме того, на границе раздела между воздухом и жидкостью, покрывающей тонким слоем эпителий альвеол, возникают еще и дополнительные силы, которые также стремятся уменьшить площадь этой поверхности - это силы поверхностного натяжения. Данное натяжение обусловлено свойствами молекул воды, возникающей на границе ее и воздуха, иметь особо прочную связь между собой, благодаря чему поверхность воды стремиться к сокращению, что проявляется образованием капель. И когда вода находится на поверхности липидного слоя, образуемого мембранами пневмоцитов альвеол, то и возникает напряжение, стремящееся выжать воздух из альвеолы. Это напряжение способствует тому, альвеолы начинают спадаться и в них образуются эластические силы, под влиянием которых в грудной полости создается отрицательное давления (ниже атмосферного).

Величину развивающегося давления, действие которого направлено на выталкивание воздуха и спадение альвеолы, можно вычислить по формуле:

Давление = 2 ^. Поверхностное натяжение / Радиус альвеолы.

Поэтому, чем меньше диаметр альвеол, тем больше силы поверхностного натяжения. И если бы эти силы действовали беспрепятственно, то благодаря соустьям между отдельными альвеолами воздух из малых альвеол переходил бы в большие, а сами малые альвеолы должны были бы исчезать.