Процессы повреждения аппарата дыхания
Трахеобронхиальное дерево представляет собой сложную, делящуюся со скачкообразным уменьшением диаметра, с неровной внутренней поверхностью систему эластических трубок, укрепленных в эластическом каркасе легких.
Последний же образован эластическими, коллагеновыми, ретикулярными и гладкими мышечными волокнами дистальных отделов бронхиального дерева. Эти волокна с одной стороны крепятся к ветвлениям дистальных бронхов, а с другой — к висцеральной плевре.В поступлении кислорода в альвеолы и в выведении углекислого газа из альвеолярного воздуха действуют по меньшей мере два механизма:
1. Механизм диффузии газов (наибольшую роль играет во внутрилегоч- ном смешивании газов и особенно при поступлении кислорода из дыхательных путей в альвеолы) — постоянная утилизация кислорода в альвеолах снижает парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе по сравнению с атмосферным, иными словами создает градиент концентрации, по которому кислород поступает в альвеолы. Для углекислого газа градиент концентрации будет направлен в противоположную сторону в результате выделения газа в альвеолярный воздух.
2. Однако диффузия газов может осуществляться достаточно медленно уже хотя бы в силу анатомического строения легких, поэтому к диффузии присоединяется механизм активной замены воздуха в легких путем активного изменения объемов —наподобие эффекта мехов или поршня — в результате часть альвеолярного воздуха заменяется на атмосферный.
Исходя из этого, при оценке анатомо-физиологических свойств системы используют три группы показателей:
I. Показатели объема (см. схему).
1. Дыхательный объем (ДО)— количество воздуха, которое человек вдыхает и выдыхает в спокойном состоянии. В покое дыхательный объем мал по сравнению с общим объемом воздуха в легких.
2. Резервный объем вдоха — количество воздуха, которое человек может дополнительно вдохнуть после нормального вдоха.
3. Резервный объем выдоха — количество воздуха, которое человек может дополнительно выдохнуть после спокойного выдоха.
4. Остаточный объем — количество воздуха, оставшееся в легких после максимального выдоха. Даже при самом глубоком выдохе в альвеолах и воздухоносных путях остается некоторое количество воздуха.
5. Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) — наибольшее количество воздуха, которое можно выдохнуть после максимального вдоха, равна сумме: дыхательный объем + резервный объем вдоха + резервный объем выдоха. У мужчин ростом 180 см — 4,5 л, у пловцов и гребцов — до 8,0 л.
6. Резерв вдоха — максимальное количество воздуха, которое можно вдохнуть после спокойного выдоха. Равен сумме: дыхательный объем + резервный объем вдоха.
Функциональная остаточная емкость (ФОЕ) — количество воздуха, остающееся в легких после спокойного выдоха. Равна сумме — резервный объем выдоха+остаточный объем. У молодых — 2,4 л и около 3,4 у пожилых.
8. Общая емкость легких (ОЕЛ) — количество воздуха, содержащееся в легких на высоте максимального вдоха. Равна сумме: остаточный объем + жизненная емкость легких.
Ключевыми показателями являются — ДО, ЖЕЛ, ФОЕ. У женщин эти показатели, как правило, на 25% ниже, чем у мужчин.
II. Показатели давления.
Усилие, развиваемое дыхательными мышцами при перемещении воздуха путем изменения объемов, тратится на преодоление сопротивлений, оказываемых грудной клеткой, непосредственно легочной тканью и газом, находящимся в легких. Общее давление, приложенное к дыхательному аппарату, можно представить как сумму трех давлений, приложенных к газам (г), к легким (л) и к грудной клетке (гк): Р = Рг + Рл + Ргк. Каждое из этих давлений имеет эластический (э), динамический (д) и иннерционный (и) компоненты. Последним обычно можно пренебречь.
1) газ подвергается давлению, равному разности между наружным барометрическим давлением.(Рб), т.е. атмосферным давлением и альвеолярным давлением (Ра): Рг = Рб — Ра = Рэг + Рдг;
2) легкие изнутри находятся под альвеолярным давлением, а снаружи под плевральным (Рпл).
Давление в плевральной полости представляет собой разницу давлений между атмосферным и внутриплевральным давлениями: Рл = Рпл — Ра = Рэл — Рдл;3) к грудной клетке изнутри приложено плевральное давление, снаружи барометрическое, поэтому Ргк = Рб — Рпл = Рэгк + Рдгк;
449
Аппарат вентиляции (слева) при максимальном вдохе (I), спокойном вдохе (II), спокойном выдохе (III) и максимальном выдохе (IV) [по “Руководство по клинической физиологии дыхания” под ред. Л. Л. Шика и Η. Н. Канаева. 1980]
15. Заказ № JJ7S.
4) максимальная величина внутригрудного давления — является косвенной мерой предельного дыхательного усилия, в то время как давление в различных точках аппарата вентиляции само по себе не несет диагностической информации о свойствах системы.
III. Скорости потока воздуха (а значит изменений объемов и давлений).
Во время дыхательного акта в различных частях аппарата вентиляции происходят изменения объема и давления со скоростью, определяемой характером дыхания. При этом приходится преодолевать: а) эластическое и б) неэластическое сопротивления, обусловленные эластическими и неэластическими свойствами аппарата вентиляции.
Эластические свойства аппарата вентиляции
а) эластические свойства грудной клетки — обусловлены упругостью ребер, особенно их хрящевых частей, и дыхательных мышц, главным образом диафрагмы. Их характеризует зависимость между эластическим давлением грудной клетки и объемом легких;
б) эластические свойства легких, их формируют
— эластический тканевой каркас,
— силы поверхностного натяжения альвеолярной пленки. На границе между воздухом и внутренней поверхностью альвеол последние покрыты слоем жидкости. На любой поверхности раздела между воздухом и жидкостью действуют силы межмолекулярного сцепления, стремящиеся уменьшить величину этой поверхности (силы поверхностного натяжения). Под влиянием таких сил альвеолы стремятся сократиться, что усиливает тягу легких в целом.
Однако в альвеолярной жидкости содержатся вещества, снижающие поверхностное натяжение. Их молекулы сильно притягиваются друг к другу, но обладают слабым сродством к жидкости; вследствие этого они собираются на поверхности и тем самым снижают поверхностное натяжение. Такие вещества называются поверхностно-активными, или сурфактантами. При расширении альвеол их поверхностное натяжение становится довольно высоким, т.к. плотность молекул сурфактанта на единицу площади уменьшается, а при спадении — поверхностное натяжение значительно снижается, т.к. молекулы сурфактанта сближаются и их плотность (на единицу площади) возрастает. Если бы этого не происходило, то при уменьшении размеров альвеол поверхностное натяжение их становилось бы столь большим, что они могли спасться. Наибольшей активностью из белков и липидов альвеолярной жидкости обладают производные лецитина,— степень кровенаполнения легких,
— тонус гладких мышечных волокон.
Неэл а стичес к ие свойства аппарата вентиляции
а) неэластическое (фрикционное) сопротивление грудной клетки,
б) неэластическое (фрикционное) сопротивление легочной ткани,
в) бронхиальное сопротивление, т.е. сопротивление, возникающее при движении воздуха по трахеобронхиальным путям,
г) инерционное сопротивление легких и грудной клетки.
В соответствии с иредставлениямй о структуре, свойствах и функционировании аппарата вившего дыхания можно выделить шесть уровней его
поражения.