21.6C: Фактори, що впливають на легеневу вентиляцію: Опір дихальних шляхів

Last updated
Save as PDF

Page ID: 70385

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Опір дихальних шляхів відноситься до опору дихальних шляхів до повітряного потоку.

Цілі навчання

Опишіть опір дихальних шляхів і як він впливає на легеневу вентиляцію

Ключові моменти

Опір дихальних шляхів - це поняття в фізіології дихання, яке описує стійкість дихальних шляхів до повітряного потоку під час вдиху та видиху.
Опір дихальних шляхів можна побічно виміряти за допомогою плетизмографії тіла.
Дворазова зміна радіусу/діаметра дихальних шляхів викликає 16-кратну зміну опору повітря в протилежному напрямку (зворотна залежність).
Захворювання, що вражають дихальні шляхи, можуть підвищувати стійкість дихальних шляхів.
Ламінарний потік упорядкований і має низький опір, тоді як турбулентний потік дезорганізований і має високий опір.

Ключові умови

Опір дихальних шляхів: Опір дихальних шляхів - це поняття в фізіології дихання, яке описує стійкість дихальних шляхів до повітряного потоку під час вдиху та видиху.
плетизмографія: діагностичне використання плетизмографа для вимірювання змін об'єму всередині органу або всього тіла.
Турбулентний потік: повітря з дезорганізованими шарами, що має більший опір. Він часто розташовується в областях, де дихальні шляхи розгалужуються або розходяться.

ПРИКЛАДИ

Опір дихальних шляхів може змінюватися з часом, особливо під час нападу астми, коли дихальні шляхи звужуються, викликаючи збільшення опору дихальних шляхів.

Опір дихальних шляхів

Опір дихальних шляхів - це опір потоку повітря, викликане тертям з дихальними шляхами, яке включає провідну зону для повітря, таку як трахея, бронхи та бронхіоли. Основними детермінантами опору дихальних шляхів є розмір дихальних шляхів і властивості самого потоку повітря.

Розмір дихальних шляхів

Опір в дихальних шляхах обернено пропорційно радіусу дихальних шляхів. Однак співвідношення для цього співвідношення не є 1:1. Нижче наведено рівняння для розрахунку опору дихальних шляхів (R).

R = 8 (довжина × в'язкість газу) (πr4) R = 8 (довжина × в'язкість газу) (πr4)

Найважливіша частина цієї формули - радіус дихальних шляхів (r). Поширеним прикладом є те, що якби подвоїти діаметр дихальних шляхів (таким чином подвоюючи радіус, а також), опір дихальних шляхів впаде в 16 разів. Це математична властивість між радіусом і опором узгоджується для всіх труб і часто застосовується до кровоносних судин серцево-судинної системи.

Радіус дихальних шляхів провідної зони стає менше в міру того, як повітря йде глибше в легені. Тому опір повітрю в бронхах більше, ніж опір повітрю в трахеї. Кількість дихальних шляхів також відіграє велику роль у опорі повітрю, причому більше дихальних шляхів зменшують опір, оскільки є більше шляхів для потоку повітря. Тому, незважаючи на те, що кінцеві бронхіоли є найменшими дихальними шляхами за радіусом, їх велика кількість порівняно з більшими дихальними шляхами означає, що бронхи насправді мають більший опір, оскільки їх менше порівняно з кінцевими бронхіолами. Іншим важливим фактом є те, що опір дихальних шляхів обернено пов'язаний з обсягами легенів, оскільки дихальні шляхи трохи розширюються в міру їх роздування, тому дихальні шляхи в повністю надутій легені матимуть менший опір, ніж легені після видиху.

Опір дихальних шляхів можна побічно виміряти за допомогою плетизмографії тіла, яка є інструментом, що використовується для вимірювання змін об'єму всередині структури, такої як дихальні шляхи. Опір дихальних шляхів є важливим показником здоров'я та функції легенів і може використовуватися для діагностики захворювань легенів.

Розмір дихальних шляхів, і, отже, опір можуть змінюватися залежно від здоров'я та стану легенів. Більшість захворювань легенів підвищують резистентність дихальних шляхів різними способами. Наприклад, при нападах астми бронхіоли спазмуються і звужуються, що підвищує опірність. Емфізема також збільшує опір дихальних шляхів, оскільки легенева тканина стає занадто податливою, і дихальні шляхи стають важче утримувати відкритими потоком повітря.

Потік повітря

Повітря, що протікає через легені, значно змінюється за властивостями потоку повітря. Повітряний потік може бути турбулентним, перехідним або ламінарним на основі дихальних шляхів. Ламінарний потік передбачає впорядкований і концентричний розподіл шарів частинок повітря і має тенденцію виникати в менших дихальних шляхах і має менший опір. Турбулентний потік є дезорганізованим розподілом шарів повітря і має тенденцію виникати в більших дихальних шляхах і місцях, де дихальні шляхи розгалужуються, і має більш високий опір. Перехідний потік відбувається в місцях, які розгалужуються всередині менших дихальних шляхів, в яких потік повітря стає між ламінарним і турбулентним потоком і має помірний опір. Взаємозв'язок між опором і типом повітряного потоку важко виміряти та застосувати, але деякі математичні моделі (наприклад, число Рейнольда) можуть забезпечити приблизну оцінку.

зображення

Ламінарний та турбулентний потік: Ламінарний потік (а) має впорядковані шари та низький опір. Турбулентний потік (б) має дезорганізовані шари і високий опір.