Сопротивление дыхательных путей

В дыхания физиологии сопротивление дыхательных путей — это сопротивление дыхательных путей потоку воздуха во время вдоха и выдоха . Сопротивление дыхательных путей можно измерить с помощью плетизмографии .

Определение

Аналогично закону Ома :

$R_{AW}={\frac {{\Delta }P}{\dot {V}}}$

Где:

${\Delta P}=P_{ATM}-P_{A}$

Так:

$R_{AW}={\frac {P_{\mathrm {ATM} }-P_{\mathrm {A} }}{\dot {V}}}$

Где:

• $R_{AW}$ = Сопротивление дыхательных путей
• ${\Delta }P$ = Разница давлений, приводящая в движение воздушный поток
• $P_{ATM}$ = Атмосферное давление
• $P_{A}$ = Альвеолярное давление
• ${\dot {V}}$ = Объемный воздушный поток (а не минутная вентиляция , которая, как ни странно, может обозначаться одним и тем же символом)

НБ П _А и ${\dot {V}}$ постоянно изменяются в течение дыхательного цикла.

Детерминанты сопротивления дыхательных путей

Существует несколько важных факторов, определяющих сопротивление дыхательных путей, в том числе:

• Диаметр дыхательных путей
• Является ли поток воздуха ламинарным или турбулентным

Уравнение Хагена – Пуазейля

В гидродинамике уравнение Хагена-Пуазейля представляет собой физический закон , который определяет падение давления в жидкости, текущей через длинную цилиндрическую трубу. Допущения в уравнении заключаются в том, что поток является ламинарным вязким и несжимаемым и протекает через постоянное круглое поперечное сечение, которое существенно длиннее его диаметра. Уравнение также известно как закон Хагена-Пуазейля , закон Пуазейля и уравнение Пуазейля .

${\Delta P}={\frac {8\eta l{\dot {V}}}{\pi r^{4}}}$

Где:

• $\Delta P$ = Разница давлений между концами трубы
• $l$ = Длина трубы
• $\eta$ = динамическая вязкость
• ${\dot {V}}$ = объемная скорость потока (Q обычно используется в гидродинамике, однако в физиологии дыхания он обозначает сердечный выброс )
• $r$ = радиус трубы

Разделив обе части на ${\dot {V}}$ и, учитывая приведенное выше определение, показывает: -

$R={\frac {8\eta l}{\pi r^{4}}}$

Хотя предположения уравнения Хагена-Пуазейля не совсем верны для дыхательных путей, оно показывает, что из-за четвертой степени относительно небольшие изменения радиуса дыхательных путей вызывают большие изменения сопротивления дыхательных путей.

Отдельные малые дыхательные пути имеют гораздо большее сопротивление, чем крупные, однако мелких дыхательных путей гораздо больше, чем крупных. Следовательно, резистентность наибольшая в бронхах промежуточного размера, между четвертой и восьмой бифуркацией.

Ламинарный поток против турбулентного потока

Когда воздух течет ламинарно, он имеет меньшее сопротивление, чем когда он течет турбулентно . Если поток становится турбулентным и разница давлений увеличивается для поддержания потока, эта реакция сама по себе увеличивает сопротивление. Это означает, что для поддержания потока, если он становится турбулентным, требуется значительное увеличение разницы давлений.

Вопрос о том, является ли поток ламинарным или турбулентным, однако обычно поток внутри трубы будет ламинарным, пока число Рейнольдса меньше 2300.

$Re={{\rho {\mathrm {v} }d} \over \mu }$

где:

• $Re$ это число Рейнольдса
• $d$ это диаметр трубы.
• ${\mathbf {\mathrm {v} } }$ это средняя скорость.
• ${\mu }$ – динамическая вязкость .
• ${\rho }\,$ это плотность .

Это показывает, что более крупные дыхательные пути более склонны к турбулентному потоку, чем более мелкие. В случаях обструкции верхних дыхательных путей развитие турбулентного потока является очень важным механизмом увеличения сопротивления дыхательных путей. Его можно лечить путем введения Гелиокса , дыхательного газа , который намного менее плотен, чем воздух, и, следовательно, более проводит ламинарный поток.

Изменения сопротивления дыхательных путей

Сопротивление дыхательных путей не является постоянным. Как показано выше, на сопротивление дыхательных путей заметно влияет изменение диаметра дыхательных путей. Следовательно, заболевания, поражающие дыхательные пути, могут увеличивать сопротивление дыхательных путей. Сопротивление дыхательных путей также может меняться с течением времени. Во время приступа астмы дыхательные пути сужаются, что приводит к увеличению сопротивления дыхательных путей. Сопротивление дыхательных путей также может варьироваться в зависимости от вдоха и выдоха: при эмфиземе происходит разрушение эластичной ткани легких, которая помогает удерживать мелкие дыхательные пути открытыми. Следовательно, во время выдоха, особенно форсированного выдоха, эти дыхательные пути могут схлопнуться, вызывая повышенное сопротивление дыхательных путей.

Производные параметры

Проводимость дыхательных путей ( _GAW )

Это просто математическая обратная величина сопротивления дыхательных путей.

$G_{AW}={\frac {1}{R_{AW}}}$

Удельное сопротивление дыхательных путей (sR _aw )

$sR_{AW}={R_{AW}}{V}$

Где V — объем легких, при котором _{RAW .} измеряли

Также называется объемным сопротивлением дыхательных путей. Из-за эластичной природы ткани, поддерживающей мелкие дыхательные пути, сопротивление дыхательных путей меняется в зависимости от объема легких. Практически невозможно измерить сопротивление дыхательных путей при заданном абсолютном объеме легких, поэтому удельное сопротивление дыхательных путей пытается скорректировать различия в объеме легких, при которых были выполнены разные измерения сопротивления дыхательных путей.

Удельное сопротивление дыхательных путей часто измеряется при FRC, и в этом случае:

$sR_{AW}={R_{AW}}\times {FRC}$

Удельная проводимость дыхательных путей (sG _aw )

$sG_{AW}={\frac {G_{AW}}{V}}={\frac {1}{R_{AW}V}}={\frac {1}{sR_{AW}}}$

Где V — объем легких, при котором _{G AW .} измеряли

Также называется объемной проводимостью дыхательных путей. Подобно удельному сопротивлению дыхательных путей, удельная проводимость дыхательных путей пытается скорректировать различия в объеме легких.

Удельную проводимость дыхательных путей часто измеряют при FRC, и в этом случае:

$sG_{AW}={\frac {G_{AW}}{FRC}}$

См. также

• Турбулентный поток
• Ламинарный поток
• Число Рейнольдса
• Синдром сопротивления верхних дыхательных путей (UARS)

Внешние ссылки

• Калькулятор на сайте medstudents.com.br.