Растяжимость легких, сопротивление дыханию

1.

5. Растяжимость легких, сопротивление дыханию

2.

(Легочная паренхима)
Легкое (Л)
Плевральная полость (ПП)
Грудная клетка (ГК)
Мышечный каркас (МК)
р0
Диафрагма (Д)
Брюшная полость

3.

Закон Паскаля:
давление, производимое на поверхность жидкости
(газа) передается во все точки без изменения

4.

МК
ГК
р0
ПП
Л
Эластичная тяга
легких
р ЭТЛ.
p
p
Альвеола легкого
(АЛ)
p pЭ p

5.

ПП
Эластичность ГК
МК
р0
ГК
p
Л
Эластичная тяга
легких
р ЭТЛ.
p
Альвеола легкого
(АЛ)
p0 p pЭ

6.

p0 p pЭ
p0
p
Если принять р0 = 0, то р ПП < 0
р ПП стремится сжать грудную клетку

7.

Растяжимость легких
Для идеально упругого тела:
V cp
V
Эластическое сопротивление
(растяжимость):
dV
c
const
dp
p

8.

Эластическая тяга легких:
а). Наличие в альвеолах эластических волокон
б). Поверхностное натяжение пленки жидкости,
покрывающей внутреннюю поверхность альвеол
(55 – 65 % ЭТЛ)
V c( p ) p
Эластическое сопротивление (растяжимость):
dV
c( p)
const
dp

9.

Следствия:
Нелинейность
Гистерезис
V
Выдох
Вдох
p

10.

Давление Лапласа за счет поверхностного натяжения:
Альвеола
Сурфактант
r
2σ
p
r

11.

Оценка:
σ H 2O
Н
0,073
м
r 125 мкм
p 1200 Па (120 ммвод.ст.)
Спадение альвеол;
работа вдоха >> реальной
Сурфактант – ПАВ → σ↓
Н
σСурф. 0,050
м
Поверхностная
S CCурфактанта
σ p

12.

Сопротивление дыханию
а. Эластическое;
б. Динамическое;
в. Гравитационное;
г. Инерциальное

13.

а. Эластическое сопротивление
Преодоление
а.1. Эластических сил легких;
а.2. Эластической силы грудной клетки

14.

Исследование эластических свойств:
V
M2
Расслабление
мускулатуры
p
p0

15.

V
Растяжимость дыхательного аппарата
VЖЕЛ
0,75
0,5
ДО
0,25
200
0
200
p, ммвод.ст.

16.

V , мл
2700
V
c
const
p
2200
50
0
р, мм вод.ст.

17.

Характеристика эластических свойств
аппарата дыхания – растяжимость:
500
мл
c
10
50
мм вод.ст.
(Самостоятельно перевести в СИ)
Оценка:
Спокойный вдох:
V 500 мл
V 500
p
50 мм вод.ст.
c
10

18.

Растяжимость аппарата дыхания (в целом):
V
c
p
Растяжимость грудной клетки:
c
V
p
Растяжимость легких:
V
c
p

19.

V V V
p p p
V
c
p p
c
V
p
1
p p
V
V
1
c
1
c
V
c
p

20.

1
1
1
c c
c
1
1
1
c c c
c
мл
c 2c 20
мм вод.ст.

21.

б. Динамическое сопротивление
Возникает только во время дыхательных движений
и зависит от скорости
б.1. Тканевое – трение в тканях при их взаимном
перемещении (15 – 18 %)

22.

б.2. Аэродинамическое – внутреннее трение
Потеря давления:
p
QV
R
ламинарное k 1
течение 1 R
p k1QV k2QV2
турбулентное
течение

23.

Общий плетизмограф («железные легкие»)
рИН
t
Н

24.

рИН
t
М
p pИН pV

25.

Статические
условия (QV=0)
V
р
М

26.

Динамические
условия (QV ≠ 0)
Выдох
V
Δpд
р
Вдох
ΔpЭЛ
p Д
QV
RД

27.

в. Гравитационные сопротивления
(преодоление силы тяжести)
г. Инерционные
(перемещение массивных объектов с var скоростью)

28.

Термодинамика дыхания
Энергия мышц
Потенциальная энергия
деформации +
потенциальная энергия
в поле силы тяжести
Работа против сил
динамического
сопротивления
Теплота

29.

6. Работа дыхания
Работа по преодолению всех сопротивлений

30.

Работа по изменению объема:
A pdV S ( p,V )
Выдох
3
0
Вдох:
V
Работа вдоха
0 1 2 3 0
р
1
Вдох
2
pdV

31.

Выдох
3
0
V
Потенциальная энергия
0 2 3 0
р
1
Вдох
2
pdV 023

32.

Выдох
3
0
V
Работа против СДС
0 1 2 0
р
1
Вдох
2
pdV

33.

Выдох
4
3
0
V
Выдох:
Работа выдоха
0 2 3 4 0
р
1
Вдох
2
pdV

34.

Работа за цикл:
A
Выдох
pdV
0 1 2 3 4 0
V
Дыхательная работа
в покое:
0,1 – 0,6 Дж/л;
0,98 – 4,9 Дж/ мин.
р
Вдох

35.

Общие выводы:
1. Эластические свойства системы дыхания
определяются совокупностью эластических
свойств легких и грудной клетки
2. Работа дыхания определяется, в основном,
статическими эластическими сопротивлениями
легких и грудной клетки
и динамическими сопротивлениями движений
воздуха, тканей и органов