Биофизика внешнего дыхания и его протезирования

Двухкомпонентная модель
Полное давление: P = PEEXP + PДИН + РСТАТ
Динамический компонент: PДИН = R⋅F;
Статический компонент: РСТАТ = V/C;
P = PEEXP + R⋅F + V/C

Двухкомпонентная модель
P = PEEXP + R⋅F + V/C
F = dV/dt ⇒ P = PEEXP + RdV/dt + V/C
V = ∫F(t)dt ⇒ P = PEEXP + R⋅F + (∫F(t)dt)/C

Расчет растяжимости С
PPLAT = PPEAK – PДИН = PСТАТ + PEEXP
PСТАТ = V/C = PPLAT – PEEXP
C = V/(PPLAT – PEEXP)

Нормальные значения С
Здоровые взрослые: 80–100 мл⋅см вод. ст.–1
Взрослые на ИВЛ: 50–100 мл⋅см вод. ст.–1
(0,5–1 л⋅кПа–1)
Длительная ИВЛ: 50–60 мл⋅см вод. ст.–1
Грубая патология: <30 мл⋅см вод. ст.–1
С контура СС: 2–5 мл⋅см вод. ст.–1

Расчет сопротивления R
PДИН = R⋅F = PPEAK – PPLAT
R = (PPEAK – PPLAT)/F;
но при dF/dt = 0, F = VT/TI
R = (PPEAK – PPLAT)⋅TI/VT

Нормальные значения R
Женщины: 0,033±0,012 см вод. ст.⋅мин⋅л–1
(0,2±0,07 кПа⋅с⋅л–1)
Мужчины: 0,028±0,012 см вод. ст.⋅мин⋅л–1
(0,17±0,07 кПа⋅с⋅л–1)
На фоне ИВЛ: ≤0,2 см вод. ст.⋅мин⋅л–1
(≤1,2 кПа⋅с⋅л–1)
Явная обструкция: >0,33 см вод. ст.⋅мин⋅л–1
(>2 кПа⋅с⋅л–1 )

Ограничение
линейной зависимости PPLAT(VT)

Ограничение линейной зависимости РДИН(F)
PДИН = K1⋅F/r4 + K2⋅F2/r5

Трехкомпонентная модель
Инерционный компонент: Pин = I⋅dF/dt
P = PEEXP + PДИН + РСТАТ + PИН
P = PEEXP + R⋅F + V/C + I⋅dF/dt
P = PEEXP + RdV/dt + V/C + I⋅d2V/dt2
P = PEEXP + R⋅F + (∫F(t)dt)/C + I⋅dF/dt

Система внешнего дыхания как колебательный контур

Система внешнего дыхания как колебательный контур

Петля «давление – объем»

Работа дыхания W

Работа дыхания W
WA = OAInBC
WB = ODInEFC

Работа дыхания W
WВЫД = ABEx
WВЫД = DFEx
WЭЛ = ODFC
WРЕЗ = DInEF

Работа дыхания W
W = 0,7 –1 Дж/л
WЭЛ ≈ 70%
WРЕЗ ≈ 30%