1.Эластическое сопротивление
Легкие и грудная клетка обладают свойством эластичности. Грудная клетка имеет тенденцию к расширению, а легкие стремятся спасться. Когда грудная полость сообщается с атмосферой (открытый пневмоторакс), то ее объем у взрослых увеличивается на 1 л. Легкое при пневмотораксе, напротив, полностью спадается и из него выходит весь газ. Эластическая тяга грудной клетки объясняется наличием структурных компонентов, противодействующих деформации, возможно, мышечным тонусом грудной стенки. Эластическая тяга легких возникает благодаря высокому содержанию в них эластиновых волокон и, что еще более важно, за счет действия сил поверхностного натяжения на границе "газ-жидкость" в альвеолах.
Силы поверхностного натяжения
Выстилающая альвеолы поверхность "газ-жидкость" придает им свойства пузырьков воздуха. Силы поверхностного натяжения стремятся уменьшить площадь этой поверхности, что способствует спадению (коллапсу) альвеол. Эти силы подчиняются закону Лапласа:
Поверхностное натяжение
Давление = 2 х —————————————.
Радиус
Давление, рассчитанное по уравнению,— это давление внутри альвеол. Тенденция к коллапсу альвеол прямо пропорциональна поверхностному натяжению и обратно пропорциональна радиусу альвеол. Риск коллапса альвеол возрастает, когда увеличивается поверхностное натяжение или уменьшается размер альвеол. Сурфактант снижает поверхностное натяжение. Отметим, что способность сурфактанта снижать поверхностное натяжение прямо пропорциональна его концентрации внутри альвеолы. Чем меньше размер альвеолы, тем выше концентрация сурфактанта внутри нее, и тем эффективнее снижается поверхностное натяжение. Когда же альвеолы перерастянуты, то сурфактант становится менее концентрированным и поверхностное натяжение
возрастает. Конечный эффект состоит в стабилизации альвеол: маленькие альвеолы защищены от дальнейшего спадения, большие — от чрезмерного перерастяжения.
Растяжимость
В качестве меры эластической тяги обычно используют растяжимость, которую в физиологии дыхания принято обозначать буквой С (от англ. compliance — растяжимость). Растяжимость — частное от деления изменения объема на соответствующее ему изменение давления. Растяжимость может быть измерена отдельно для грудной клетки или легких, а также для грудной клетки (СГК) и легких в целом (Сл) (рис. 22-4). В горизонтальном положении растяжимость грудной клетки уменьшается из-за давления органов брюшной полости на диафрагму. Растяжимость обычно измеряется в статических условиях, т. е. в состоянии равновесия. (Динамическая растяжимость, которую измеряют на фоне ритмичного дыхания, зависит еще и от сопротивления дыхательных путей.)
Рис. 22-4. Кривые "давление-объем" для грудной клетки, легких и комплекса "грудная клетка + легкие" в вертикальном (А) и горизонтальном (Б) положении. (С изменениями. Из: Scurr С., Feldman S. Scientific Foundations of Anesthesia, Hememann, 1982.)
ТАБЛИЦА 22-1. Легочные объемы и емкости
|
Параметр |
Определение |
Среднее значение у взрослых, мл |
|
Дыхательный объем (VT) |
Объем газа, вдыхаемого или выдыхаемого при каждом дыхательном цикле |
500 |
|
Резервный объем вдоха |
Максимальный объем газа, который можно вдохнуть после обычного вдоха |
3000 |
|
Резервный объем выдоха |
Максимальный объем газа, который можно выдохнуть после обычного выдоха |
1100 |
|
Остаточный объем |
Объем газа, остающийся в легких в конце максимального выдоха |
1200 |
|
Общая емкость легких (ОЕЛ) |
Дыхательный объем + Резервный объем вдоха + Резервный объем выдоха + Остаточный объем |
5800 |
|
Функциональная остаточная емкость |
Остаточный объем + Резервный объем выдоха |
2300 |
В норме Сл составляет 150-200 мл/см вод. ст. На растяжимость легких влияют такие факторы, как обьем легких, объем крови в малом круге кровообращения, объем внесосудистой жидкости в легких, а также наличие воспаления или фиброза (гл. 23).
Изменение объема грудной клетки
Сл = −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
Изменение трансторакального давления
где трансторакальное давление равно разности атмосферного и внутриплеврального давлений.
В норме растяжимость грудной клетки составляет 200 мл/см вод. ст. Общая растяжимость легких и грудной клетки равна 100 мл/см вод. ст. и описывается следующим уравнением:
1/Собщая= 1/С грудной клетки + 1/ Слегких