5. Газовая эмболия
П
узырек
газа, попавший в смачивающую жидкость,
протекающую по узкой трубке, ограничен
с обеих сторон менисками, под которыми
образуется добавочное давление. Если
жидкость неподвижна, мениски имеют
одинаковые радиусы (r1=r2)и
добавочные давления под ними взаимно
уравновешиваются (рис. 10, а). Если на
жидкость действует внешнее давление
р, то мениски, удерживаемые силами
сцепления у стенок трубки, деформируются
и радиусы их изменяются (рис. 10, б;
r1›r2).
Добавочные давления под менисками уже
не будут уравновешиваться и создадут
разность давлений
рм,
противодействующую давлению р и
затрудняющую движение жидкости вплоть
до ее остановки.
Наибольшее сопротивление движению жидкости оказывают мениски пузырька у разветвления трубки, так как в этом случае с одной его стороны образуются два мениска значительно меньших радиусов кривизны (рис. 10, в).
Аналогичные явления происходят, когда пузырек воздуха попадает в кровеносный сосуд небольшого диаметра. В этом случае может наступить полная закупорка сосуда. Это явление называется газовой эмболией. Газовые пузырьки в крови могут появляться у водолазов при быстром подъеме с большой глубины на поверхность, у летчиков и космонавтов при разгерметизировании кабины или скафандра на большой высоте (газовая эмболия). Это обусловлено переходом крови из растворенного состояния в свободное – газообразное – в результате понижения окружающего атмосферного давления. Ведущая роль в образовании газовых пузырьков при уменьшении давления принадлежит азоту, так как он обусловливает основную часть общего давления крови и не участвует в газообмене организма и окружающего воздуха. Воздушная эмболия может возникать и при ранении крупных вен: проникший в ток крови воздух образует воздушный пузырь, препятствующий прохождению крови. Поэтому необходимо принимать все меры предосторожности для того, чтобы при инъекциях, ранениях, вливаниях и других подобных процедурах в кровеносные сосуды не могли попасть пузырьки воздуха.
6. Физические закономерности, определяющие механизмы вдоха и выдоха. Роль поверхностного натяжения легочного сурфактанта в процессе дыхания. Роль первого крика новорожденного в запуске механизма дыхания
При вдохе грудная клетка активно изменяет свой объем посредством сокращения диафрагмы и других дыхательных мышц. При сокращении диафрагмы ее купол уплощается и смещается в сторону брюшной полости, что приводит к увеличению объема грудной клетки, а вслед за нею и легких. Согласно закону Бойля-Мариотта (pV=const) увеличение объема легких неизбежно сопровождается понижением давления внутри них. Давление в легких становится ниже атмосферного (примерно на 6 мм. рт. ст., т.е. на 0,8 Па при форсированном вдохе) и воздух засасывается внутрь легких (в альвеолы). Так совершается вдох.
Выдох осуществляется за счет:
-
силы упругости, развивающейся при сокращении легочной паренхимы (30-50%);
-
под действием давления Лапласа, возникающего в легочных альвеолах (50-70%):
где r
– радиус альвеолы (её форма близка к
усеченной сфере),
– к.п.н. альвеолярной жидкости.
Внутри поверхность альвеол выстлана тонкой пленкой жидкости. Под действием давления Лапласа стенки альвеол сжимаются и газ выходит из них. Уменьшение r приводит к увеличению Dp, но альвеолы не слипаются, так как в жидкости содержится поверностно-активные вещества - сурфактанты, снижающие ее s.
Снижение выработки количества сурфактанта, вызванное различными заболеваниями (ишемия легких) может привести к ателактазу – патологическому состоянию легкого или его части, при котором многие альвеолы не содержат воздуха или содержат его в уменьшенном количестве и представляются спавшимися, что в свою очередь приводит к снижению диффузионной способности легких и уменьшению возможного легочного газообмена.
Роль первого крика новорожденного в запуске механизма дыхания. Перед родами легкие плода сжаты, их объем около 40 мл. С первым вдохом воздуха легкие расправляются до объема 200 мл. Для раскрытия альвеол при первом вдохе новорожденного (сурфактант ещё не действует) требуется внешнее давление 4 кПа и выше, но для последующих вдохов (когда силы поверхностного натяжения регулируются отношением количества сурфактанта к поверхности альвеол) достаточно давления лишь 0,5 кПа.
Первый крик – важнейшая приспособительная реакция, облегчающая полное раскрытие легких. При крике голосовая щель существенно суживается, при этом создается естественный режим положительного давления к концу выдоха (при первых нескольких десятках дыханий объем вдоха больше, чем выдоха), что приводит к увеличению внешнего давления, которое растет и достигает значения необходимого для раскрытия альвеол.
Потенциальная энергия – часть механической энергии, обусловленная взаимодействием тел (в данном случае молекул).
Пенетрация (от англ. penetration) – проникновение, проникание.