7. Сопротивление дыхательных путей току воздуха

Продвижение воздуха через дыхательные пути встречает сопротивление сил трения о стенки бронхов, величина которого зависит от характера по¬ тока воздуха. В воздухоносных путях встречаются 3 режима потока: лами¬ нарный, турбулентный и переходный (рис. 7.4). Наиболее характерным видом потока в условиях дихотомического разветвления трахеобронхиального дерева является переходный, тогда как ламинарный наблюдается лишь в мелких воздухоносных путях.

Сопротивление воздухоносных путей можно рассчитать, разделив .раз¬ ность давлений в ротовой полости и альвеолах на объемную скорость воз¬ душного потока. Сопротивление воздухоносных путей распределяется не¬ равномерно (рис. 7.5). У взрослого человека при дыхании через рот на глотку и гортань приходится около 25 % общего сопротивления; на долю внутригрудных крупных воздухоносных путей (трахея, долевые и сегмен¬ тарные бронхи) — около 65 % общего сопротивления, остальные 15 % — на долю воздухоносных путей с диаметром менее 2 мм. Мелкие воздухо¬ носные пути вносят незначительный вклад в общее сопротивление, так как их общая площадь поперечного сечения велика и, следовательно, со¬ противление мало. На сопротивление воздухоносных путей существенно влияет изменение объема легких. Бронхи растягиваются окружающей их легочной тканью; их просвет при этом увеличивается, а сопротивление снижается. Аэроди¬ намическое сопротивление зависит также от тонуса гладких мышц брон¬ хов и физических свойств воздуха (плотность, вязкость). Нормальное: сопротивление воздухоносных путей у взрослых на уровне функциональной остаточной емкости (FRC) равно примерно 15 см вод. ст./л/с,

8. Диффузия газов через аэрогематический барьер.

Процесс переноса О2и СО2 через альвеолярно-капиллярнуюмембрану осуществляется путем его физической диффузии, т.е. из области высоко¬ го в область низкого парциального давления.

Диффузия газов описывается законом диффузии Фика, в соответствии с которым скорость переноса газов через мембрану прямо пропорциональна площади мембраны, разнице парциального давления по обе ее сторо¬ ны, константе диффузии (диффузионной способности) и обратно пропор¬ циональна толщине мембраны.

Vg = S x DM x ( P1 - P2 )/d,

где Vg — скорость переноса газов, S — площадь мембраны, DM — диффу¬ зионная способность мембраны, (P1 - Р2 ) — разница парциального давле¬ ния газа по обе стороны мембраны, d — толщина мембраны.

В свою очередь диффузионная способность мембраны зависит от рас¬ творимости газа и от его молекулярной массы:

где а — растворимость газа, ММ — молекулярная масса, к — константа. Подставляя соответствующие значения, получаем:

Общая площадь альвеолярно-капиллярноймембраны у человека со¬ ставляет50—100м2 , а ее толщина приблизительно равна 0,5 мкм. Раство¬ римость СО2 значительно выше, чем О2 поэтому скорость переноса СО2 примерно в 23 раза выше по сравнению с О2. Перенос газов через мембрану можно рассматривать как определен¬ ное препятствие для движения газов (диффузионное сопротивление). Перенос О2 из легких в кровь лимитируется также скоростью связыва¬ ния кислорода гемоглобином. Диффузионная способность легких может быть разделена на два компонента: 1) диффузия черезальвеолярно-ка-пиллярную мембрану и мембрану эритроцита и 2) реакция с гемоглоби¬ ном. Оба этих компонента обозначают как «сопротивление» для переноса 02. Общая сумма сопротивлений представлена уравнением Ругтона— Форстера:

1/DL = 1/DM + 1/QVc,

где DL — диффузионная способность легких, DM — диффузионная спо¬ собность мембраны, 0 — скорость реакции О2 с гемоглобином, Vc — объ¬ ем капиллярной крови (рис. 7.8).

Д анное уравнение демонстрирует факторы, от которых зависит диффу¬ зионная способность легких. Так, диффузионная способность легких мо¬ жет быть уменьшена при снижении диффузионной_способности альвео¬ лярно-капиллярной'мембраны (утолщение мембраны или уменьшение ее площади), при снижении скорости связывания О2 гемоглобином и пру уменьшении объема крови в капиллярах легких. ДиффузияO2 может так¬ же, бытьснижена-приуменьшении разницы парциального давления газА по обе_стороныальвеолярно-капиллярноймембраны, например при сни¬ жении парциального напряжения О2 в альвеолярном воздухе (в условия) высокогорья) и при увеличении скорости прохождения эритроцитов чере: капилляры в легких. Измерение диффузионной способности легких проводят на основе ин¬ галяции человеком небольших, безопасных для здоровья концентраций угарного газа —CO(около 0,3 %); существует несколько методов оценкр диффузионной способности: метод одиночного вдоха, метод устойчивого

359'

Альвеолярно-капиллярнаямембрана

Рис. 7.8. Диффузия из альвеолы в эритроцит.

состояния, метод возвратного дыхания. В покое диффузионная способность легких для СО составляет 25 мл/мин • мм-рт.ст,,а.при физической нагрузке увеличиваетсяв.2—3раза.