Механика дыхания

Как легкие закреплены в грудной клетке, и как они движутся
Механика дыхания – область физиологии дыхания, которая рассматривает силы, ответственные за движения потока воздуха внутрь грудной клетки и обратно.

Ptot= (E·ΔV) + (R·V') + (I·V'')
Ptot - движущее давление;
E - эластичность;
R - сопротивление;
V’- объемная скорость потока воздуха;
I - инерционность;
V'’ - скорость изменения объемной скорости воздушного потока
Компоненты движущего давления

С= 1/Е =ΔV/P
Е - эластичность;
ΔV - изменение объема легких;
P- давление.
E = EL + ECW
1/CT = 1/CL + 1/CСW
Растяжимость легких

Роль сурфактанта
Р - давление
T –напряжение
r - радиус

Кривая объем -давление
Ptot= (E·ΔV) + (R·V') + (I·V'')

Кривые объем-давление нормальных легких и при патологии

Гистерезис

Методы построения кривой P-V
Метод супер-шприца
Метод множествен-ной окклюзии
Квазистатическая кривая

Интерпретация кривой P/V
1
1 Дефляционная ветвь
2 Инфляционная ветвь
3 Верхняя точка перегиба на инфляционной ветви (UIP)
4 Разница объема между двумя кривыми (dv)
5 Нижняя точка перегиба на инфляционной ветви (LIP)
6 Линейная податливость (Clin)

Динамическая петля P-V
Ptot= (E·ΔV) + (R·V') + (I·V'')

Динамический комплайнс
Ptot= (E·ΔV) + (R·V') + (I·V'')

Направление вектора эластической отдачи грудной клетки в зависимости от дыхательного объема

Кривые "давление-объем" для грудной клетки, легких и комплекса "грудная клетка + легкие" в вертикальном (А) и горизонтальном (Б) положении. (Из: Scurr С., Feldman S. Scientific Foundations of Anesthesia,1982.)

Свойства дыхательной системы, определяющие сопротивление потоку
V= P/R
P - движущее давление;
R- сопротивление.
R= 8ηl/πr4; V = Pπr4/8ηl;
P= 8ηlV/ πr4 = kV
r - радиус трубки
η - вязкость газа
l - длина трубки
Ptot= (E·ΔV) + (R·V')

Типы воздушных потоков
А. Ламинарный. Б. Турбулентный.
В. Переходный (с завихрениями в области ветвлений).

(P=kV2), R~d/r5
d - плотность газа
Re = 2rVd/η (число Рейнольдса где: V- средняя скорость потока
d - плотность газа.)
Турбулентный поток

Расчет растяжимости и сопротивления дыхательной системы при ИВЛ с постоянной скоростью потока
С= ΔV/P
R= P/V‘

Метод наименьших квадратов
Paw = VT/C +
Vinsp x Raw + autoPEEР

Зависимость сопротивления дыхательных путей от объема легких
( Nunn J. F. Applied Respiratory Physiology, 3rd ed. Butterworths, 1987.)

Изменение
сопротивления дыхательных путей как
функция их генерации
PcdlcyT.J., Schroter R. С, Sudlow M. F. Rcspir. Physiol. 9:391,1970.

Поток газа (А) при форсированном выдохе после максимального вдоха с различным усилием и (Б) с максимальным усилием после вдохов различной глубины. (Из: Nunn J. F. Applied Respiratory Physiology, 3rd ed. Butterworths, 1987.)

Механизм развития ЭЗДП

Постоянная времени
τ = C × R =
= 0,1л/см × 2 см Н2О/ (л × с)= 0,2 с
Время, соответствующее 1τ - это время, необходимое для расправления альвеолы приблизительно на 60% от максимального объема. Расправление на 99 % требует времени, равного 4τ.

Измерение ауто-ПДКВ методом окклюзии экспираторного клапана
U. Lucangelo, P. Pelosi, W.A. Zin, A. Aliverti . Respiratory System and Artificial Ventilation.

Работа дыхания во время вдоха и ее составляющие
Wel,rs = ∫Pel,rs×dV