Ю. М. Шапкайца Под редакцией акад
|
|
Скачать 4.38 Mb.
|
|
Механика дыхания Дыхательные мышцы. Эластические свойства легких и грудной стенки. Свойства ВП, паренхимы легких и грудной стенки Неравномерность вентиляции. Работа дыхания. Дыхательные мышцы |
|
^
Майкл А. Гриппи В главе 1 был представлен краткий обзор анатомии грудной клетки, включающий функциональную анатомию легких. Теперь мы обратимся к той области физиологии дыхания, которая рассматривает механические силы, ответственные за движение потока воздуха внутрь грудной клетки и обратно – к механике легких. Чтобы обеспечить поглощение кислорода и выделение двуокиси углерода, свежий воздух должен постоянно доставляться к альвеолам с помощью дыхательного насоса. Понимание механизма его действия требует рассмотрения ряда положений: 1. ^ Чтобы обеспечить поток газов в дыхательной системе, должна быть затрачена определенная работа. За выполнение этой работы ответственны дыхательные мышцы. 2. ^ Легкие и грудная клетка обладают растяжимостью. Их механические свойства представляют собой важные факторы, определяющие объемы перемещающихся газов и достигаемые при этом обьемные скорости потока. 3. ^ определяющие сопротивление потоку воздуха. Сопротивление потоку при вдохе и выдохе играет первостепенную роль в определении уровня вентиляции и ее паттерна. Эластические и рези-(тивные свойства насоса образуют вместе так называемый "импеданс" дыхательной системы. 4. ^ Вентиляция легких неравномерна даже у здоровых людей. В основе этой неравномерности лежит взаимодействие различных механических сил, действующих вдыхательной системе, 5. ^ Работа, выполняемая дыхательными мышцами, определяется изменением объема грудной клетки при дыхании и соответствующими величинами давления. Работа дыхания является отвлеченным понятием, имеющим важное клиническое приложение. Изменение механических свойств дыхательной системы - обычное проявление многих клинически важных легочных расстройств. С одной стороны, изменение механических свойств легких может быть существенной чертой патофизиологической картины болезни (например, повышение сопротивления ВII во время острого приступа бронхиальной астмы). С другой, - просто одним из проявлений многоликой болезни, при которой газообмен, легочный кровоток и другие физиологические процессы также изменены (например, застойная сердечная недостаточность или легочный фиброз). В этой главе: (1) даются основы механики дыхания у здоровых и больных людей; (2) рассматриваются широко применяемые в пульмонологии терапевтические приемы (например, использование бронходилататоров при бронхиальной астме и механической вентиляции придыхательной недостаточности); (3) излагаются принципы, на которых базируются многие клинические тесты функции легких. ^ При спонтанном дыхании активность инспираторных мышц необходима для преодоления импеданса дыхательной системы. Важнейшей мышцей вдоха является диафрагма — куполообразная скелетная мышца, разделяющая грудную и брюшную полости. Диафрагма состоит из двух частей: реберной, прикрепляющейся к ребрам; и круральной, окружающей центральные органы (например, пищевод) и не прикрепленной к ребрам. При спокойном дыхании диафрагма является единственной активной инспираторной мышцей. При необходимости увеличения вентиляции, например при физической нагрузке или болезненных состояниях, подобных бронхиальной астме, активизируются и другие мышцы. К ним относятся наружные межреберные, лестничные и грудино-ключично-сосцевидные мышцы. Две последние группы мышц называются дополнительными дыхательными мышцами. В отличие от вдоха, выдох в нормальных условиях в состоянии покоя происходит пассивно. Эластическая отдача легких и грудной стенки обеспечивает возникновение градиента давления, достаточного для экспираторного потока (разделы "Эластические свойства дыхательной системы" и "Свойства дыхательной системы, определяющие сопротивление потоку"). При обструкции ВП выдох становится активным процессом, требующим работы экспираторных мышц, включая внутренние межреберные и брюшные (наружную и внутреннюю косую, поперечную брюшную и прямую брюшную). Дополнительными мышцами выдоха являются мышцы голосовой щели и диафрагма. Причем первые из них сужают голосовую щель, обеспечивая снижение скорости экспираторного потока. Сокращение диафрагмы в начале выдоха приводит в дальнейшем к его торможению. Это тормозящее действие, наблюдаемое во время спокойного дыхания, противостоит экспираторному эффекту давления статической эластической отдачи, генерированному во время предыдущего вдоха. Факторы, определяющие напряжение дыхательных мышц Как всякая скелетная мускулатура, дыхательные мышцы характеризуются следующими отношениями: длина-напряжение, сила-частота и сила-скорость. Кроме того, поскольку диафрагма имеет куполообразную форму, необходимо особо рассмотреть отношение между давлением и радиусом кривизны в соответствии с законом Лапласа. Сила, развиваемая скелетной мышцей конечности, является функцией ее длины (рис. 2-1). При постоянном уровне стимуляции максимальное напряжение достигается при длине покоящейся мышцы. Любое сокращение или растягивание мышцы перед стимуляцией приводит к субмаксимальному напряжению. Однако, в отличие от скелетной мышцы конечности, диафрагма развивает пиковую величину силы приблизительно при 130 % ее длины в состоянии покоя. Снижение напряжения мышцы при меньшей ее длине, т. е. при увеличении объема легких в покое, приобретает важное клиническое значение. Например, при хронической обструктивной болезни легких, включающей хронический бронхит и эмфизему (гл. 6), гиперинфляция легких приводит к уплощению диафрагмы. Такая диафрагма имеет меньшую длину и поэтому развивает меньшую силу. Она работает в невыгодных, с точки зрения механики, условиях.  Рис. 2-1. Отношение длина-напряжение для скелетной мышцы конечности и диафрагмы. Мышца конечности развивает максимальное напряжение при длине покоя, диафрагма - при длине около 130 % уровня покоя. Сила сокращения является также функцией частоты стимуляции мышечного волокна и скорости его укорочения (рис. 2-2). До определенного момента сила увеличивается с повышением частоты стимуляции, затем остается постоянной, несмотря на дальнейшее увеличение частоты стимула (рис. 2-2А). С другой стороны, при больших скоростях укорочения мышцы развивается меньшее напряжение (рис. 2-2Б). Клинический смысл такого соотношения заключается в том, что при данном уровне стимуляции дыхательных мышц большая объемная скорость воздушного потока воз-н икает при меньшем напряжении, поскольку объемная скорость потока прямо пропорциональна скорости укорочения мышц. В дополнение к этим фундаментальным отношениям необходимо рассмотреть уникальную геометрию диафрагмы как куполообразной мышцы. Закон Лапласа описывает отношение между давлением, напряжением и радиусом кривизны: Р = 2Т/r, [2-1] где: Р — давление, создаваемое мышцей, Т — напряжение мышцы, r — радиус кривизны. По мере уплощения диафрагмы радиус ее кривизны увеличивается и генерируемое давление понижается (рис. 2-3). Это явление, вместе с укорочением мышцы, обусловливает снижение силы диафрагмы при гиперинфляции у пациентов с хронической обструктивной болезнью легких. Трансдиафрагмальное давление Активность дыхательных мышц обеспечивает вентиляцию путем изменения конфигурации грудной клетки. В частности, во время спокойного вдоха опущение диафрагмы (уплощение ее купола) вызывает расширение нижней части грудной клетки в поперечном и переднезаднем направлениях. В результате этого внутри-грудное давление падает, становясь отрицательным, и легкие расправляются воздухом, поступающим в грудную полость под воздействием отрицательного градиента давления. По мере снижения внутригрудного давления растет внутрибрюшное давление, поскольку движение диафрагмы книзу сжимает содержимое брюшной полости. Внутригрудное давление обычно измеряется как плевральное (раздел "Взаимоотношения давлений в дыхательной системе"). Трансдиафрагмальное давление, разница между внутрибрюшным и плевральным (рис. 2-4), рассчитывается как: |
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Похожие:
База данных защищена авторским правом ©MedZnate 2000-2016
allo, dekanat, ansya, kenam
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям
allo, dekanat, ansya, kenam
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям