Сопротивление дыхательных путей - Airway resistance

В респираторная физиология, сопротивление дыхательных путей сопротивление дыхательные пути к потоку воздуха во время вдыхание и выдох. Сопротивление дыхательных путей можно измерить с помощью плетизмография.

Определение

Аналогично Закон Ома:

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

Где:

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

Так:

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

Где:

• ${displaystyle R_{AW}}$ = Сопротивление дыхательных путей
• ${displaystyle {Delta }P}$ = Разница давлений, управляющая воздушным потоком
• ${displaystyle P_{ATM}}$ = Атмосферное давление
• ${displaystyle P_{A}}$ = Альвеолярное давление
• ${displaystyle {dot {V}}}$ = Объемный расход воздуха (не минутная вентиляция который, что сбивает с толку, может быть представлен тем же символом)

N.B. п_А и ${displaystyle {dot {V}}}$ постоянно меняются во время дыхательного цикла.

Детерминанты сопротивления дыхательных путей

Есть несколько важных факторов, определяющих сопротивление дыхательных путей, включая:

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

Уравнение Хагена – Пуазейля

В динамика жидкостей, то Уравнение Хагена – Пуазейля это физический закон что дает давление капля в жидкости, текущей по длинной цилиндрической трубе. Предположения уравнения таковы, что поток является ламинарным. вязкий и несжимаемый и поток имеет постоянное круглое поперечное сечение, которое существенно превышает его диаметр. Уравнение также известно как Закон Хагена – Пуазейля, Закон Пуазейля и Уравнение Пуазейля.

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

Где:

• ${displaystyle Delta P}$ = Перепад давления между концами трубы
• ${displaystyle l}$ = Длина трубы
• ${displaystyle eta }$ = the динамическая вязкость
• ${displaystyle {dot {V}}}$ = the объемный расход (Q обычно используется в гидродинамике, однако в респираторная физиология это означает сердечный выброс )
• ${displaystyle r}$ = the радиус трубы

Разделив обе стороны на ${displaystyle {dot {V}}}$ и с учетом приведенного выше определения показывает: -

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

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

Отдельные маленькие дыхательные пути имеют гораздо большее сопротивление, чем большие, однако маленьких дыхательных путей намного больше, чем крупных. Следовательно, сопротивление наибольшее в бронхи промежуточных размеров, между четвертой и восьмой развилками.^[1]

Ламинарный поток против турбулентного потока

Где воздух течет в ламинарный способ он имеет меньшее сопротивление, чем когда он течет в бурный образ жизни. Если поток становится турбулентным, а перепад давления увеличивается для поддержания потока, эта реакция сама по себе увеличивает сопротивление. Это означает, что для поддержания потока, если он становится турбулентным, требуется значительное увеличение перепада давления.

Независимо от того, является ли поток ламинарным или турбулентным, это сложно, однако обычно поток внутри трубы будет ламинарным до тех пор, пока Число Рейнольдса меньше 2300.^[2]

${displaystyle Re={{ho {mathrm {v} }d} over mu }}$

куда:

• ${displaystyle Re}$ это число Рейнольдса
• ${displaystyle d}$ диаметр трубы.
• ${displaystyle {mathbf {mathrm {v} } }}$ - средняя скорость.
• ${displaystyle {mu }}$ это динамическая вязкость.
• ${displaystyle {ho },}$ это плотность.

Это показывает, что более крупные дыхательные пути более подвержены турбулентному потоку, чем более мелкие. В случаях обструкции верхних дыхательных путей развитие турбулентного потока является очень важным механизмом повышения сопротивления дыхательных путей, это можно лечить путем введения Heliox, а дыхательный газ который намного менее плотный, чем воздух, и, следовательно, более проводящий для ламинарного потока.

Изменения сопротивления дыхательных путей

Сопротивление дыхательных путей непостоянно. Как показано выше, на сопротивление дыхательных путей заметно влияют изменения диаметра дыхательных путей. Следовательно, заболевания дыхательных путей могут увеличивать сопротивление дыхательных путей. Сопротивление дыхательных путей также может изменяться со временем. Во время астма атаковать сужение дыхательных путей, вызывая увеличение сопротивления дыхательных путей. Сопротивление дыхательных путей также может варьироваться между вдохом и выдохом: эмфизема происходит разрушение эластичной ткани легких, которая помогает держать небольшие дыхательные пути открытыми. Поэтому во время выдоха, особенно форсированного выдоха, эти дыхательные пути могут разрушиться, вызывая повышенное сопротивление дыхательных путей.

Производные параметры

Проводимость дыхательных путей (G_AW)

Это просто математическая обратная величина сопротивления дыхательных путей.

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

Удельное сопротивление дыхательных путей (sR_ау)

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

Где V - объем легких, при котором R_AW был измерен.

Также называется объемным сопротивлением дыхательных путей. Из-за эластичной природы ткани, поддерживающей небольшие дыхательные пути, сопротивление дыхательных путей изменяется 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 проводились разные измерения сопротивления дыхательных путей.

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

${displaystyle sR_{AW}={R_{AW}} imes {FRC}}$

^[3][4]

Удельная проводимость дыхательных путей (sG_ау)

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

Где V - объем легких, при котором G_AW был измерен.

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 в FRC, и в этом случае:

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

^[3]

Смотрите также

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

Рекомендации

1. Носек, Томас М. "Раздел 4 / 4ч2 / с4ч2_51". Основы физиологии человека. Архивировано из оригинал на 03.01.2016.
2. «Число Рейнольдса».
3. «Глоссарий терминов Агентства по охране окружающей среды США».
4. Киркби, Дж .; и другие. (2010). «Справочные уравнения для определения удельного сопротивления дыхательных путей у детей: инициатива Asthma UK». Европейский респираторный журнал. 36 (3): 622–629. Дои:10.1183/09031936.00135909. PMID  20150205.

внешняя ссылка

• Калькулятор на medstudents.com.br