Механика дыхания

Общий вид соотношения «объем – давление» для системы дыхания
Сила - деформация → давление – объем
P = f(V, dV/dt, d2V/dt2…) = P1(V) + P2(dV/dt) + I* d2V/dt2

Механика дыхания: статика Эластическое сопротивление дыханию, эластическая тяга
Нелинейная кривая объем-давление. Линейная аппроксимация
P = EV = V/C =
E1V + E2V = (1/C1+1/C2)V
Эластичность легких и грудной клетки C1 ~0.2 л/гПа; C2 ~ 0.2 л/гПа
непрямой метод регистрации: плевральное давление = давление в полости пищевода.

Сурфактант (ПАВ) легких
Весы Вильгельми Зависимость σ(s)
У воды σ почти постоянно и равно 70 дин/см
Поверхностно-активные вещества (ПАВ) — химические соединения, которые, концентрируясь на поверхности раздела) — химические соединения, которые, концентрируясь на поверхности раздела термодинамических фаз) — химические соединения, которые, концентрируясь на поверхности раздела термодинамических фаз, вызывают снижение поверхностного натяжения
При наличии ПАВ (у моющих средств и т.п.) σ меньше: раствор мыла - около 35 дин/см; «Персил» без фосфатов - 31 дин/см )
У ПАВ легких - σ очень низкое – единицы дин/см - (снижает работу дыхания), растет с S; гистерезис. Основное вещество ПАВ - дипальметоилфосфатидилхолин

Гистерезис легких.
Причины гистерезиса: поверхностное натяжение; ПАВ.
Малая работа дыхания благодаря низкому σ. Стабильность альвеол из-за σ(s).
Отсутствие сурфактанта при респираторном дистресс-синдроме новорожденных: жесткие легкие, ателектаз, выпотевание жидкости.

Первый механизм стабильности –
Зависимость σ (S)
Отсутствие сурфактанта – выпотевание жидкости, ателектаз. Отравления озоном. Респираторный дистресс-синдром новорожденных. Искусственный сурфактант. Дыхание чистым кислородом при перегрузках (у летчиков).
Второй механизм стабильности – общие стенки.
Когда один пузырек схлопывается, остальные держат его стенки и не дают ему до конца спасться.
Роль сурфактанта и сотовой структуры легочной ткани в обеспечении стабильности альвеол.
Давление в пузырьке P = 4 σ/r, коллапс?

Пористая структура легких

Модели микроструктуры легких

Механические напряжения в легких

Распределение механических напряжений

Распределение давления, деформации и вентиляции легких

Взаимоотношение между давлением и объемом в ходе дыхательного цикла
P = E*V + R * dV/dt

Сопротивление дыхательных путей
Квадратичная зависимость перепада давления от потока (есть аналоги в уравнении Навье-Стокса):
P=k1* dV/dt + k2* (dV/dt)**2
(уравнение Рорера);
R=P/ (dV/dt) =k1+k2* dV/dt
Коэффициент k1 пропорционален вязкости, k2 - плотности газа
Raw =