Часть IV. Физиология систем внутренних органов

Величину растяжения легких в ответ на каждую единицу увеличения транспульмонального давления (если для достижения равновесия имеется достаточно времени) называют растяжимостью легких. У здорового взрослого человека общая растяжимость обоих легких составляет примерно 200 мл воздуха на 1 см вод.ст. трансмурального давления.

Растяжимость легкого определяется его пассивными структурными элементами, то есть изменяется не активно (например, с помощью силы, которую развивают дыхательные мышцы).

Растяжимость мышц грудной клетки изменяется при активации, то есть так, как это происходит у любой скелетной мышцы.

Растяжимость (compliance, С) дыхательной системы в целом определяют с помощью следующего уравнения:

                                                                                                                                                       (23.3)

Из аналогичных уравнений находят растяжимость грудной клетки:

                                                                                                                                                       (23.4)

и легких:

                                                                                                                                                        (23.5)

Все три уравнения связаны между собой следующим образом:

                                                                                                                                                (23.6)

DV — изменение объема легких; р_пл — плевральное давление; р_А — альвеолярное давление; р_т — транспульмональное давление (р_А – р_пл).

Растяжимость легких определяется по наклону кривых давление–объем (p–V) над уровнем дыхательного объема.

Кривую давление–объем для дыхательной системы в целом, то есть для легких и грудной клетки, можно построить следующим образом (рис. 23.7). Исследуемый вдыхает из спирометра определенный объем воздуха (при этом носовые пути должны быть перекрыты). Затем соединение со спирометром перекрывают, и исследуемый как можно полнее расслабляет дыхательные мышцы при открытой голосовой щели. Посредством датчика, соединенного со ртом исследуемого, можно измерить давление, оказываемое на альвеолы со стороны сил упругости легких и грудной клетки (релаксационный метод измерения давления). Разница давлений между альвеолярным и атмосферным воздухом называется альвеолярным давлением (р_A).

а

б

Рис. 23.7. Изменение давления от объема легкого, грудной клетки и дыхательного аппарата: а — методика измерения; б — зависимость легочного объема (ордината) от соответствующей трансмуральной разности давления (абсцисса). Получают три кривые растяжения покоя: для грудной клетки (коричневая кривая), легкого (желтая кривая) и грудной клетки + легкое (=дыхательный аппарат; красная кривая). Положение равновесия легкого находится там, где его трансмуральная разность давления (р_А – р_пл) равна нулю. Соответственно, положение равновесия грудной клетки будет при р_пл = 0. Графические изображения схематично показывают величину и направление ретракционных сил легких (красная стрелка) и грудной клетки (черная стрелка). Источник: А.Г. Камкин, И.С. Киселева (2013)

Кривая растяжения покоя общего дыхательного аппарата становится более плоской как в верхней части, так и в нижней части — она имеет S-образную форму (рис. 23.7, б). Причем ее участок, приближающийся к линейному, включает большинство значений, в пределах которых изменяются объем и давление в легких при нормальном дыхании. Следовательно, упругое сопротивление дыхательной системы при вдохе в этих пределах почти постоянно.

Часть общего упругого сопротивления, приходящуюся на долю упругого сопротивления грудной клетки, можно определить по разнице между атмосферным и внутриплевральным давлением. Как указывалось выше, эту разницу принято сокращенно называть давлением в плевральной полости (р_пл). Если при проведении измерений, о которых шла речь выше, одновременно регистрировать давление в плевральной полости (или пищеводе; см. выше) при различных значениях объема легких, то можно построить релаксационную кривую грудной клетки. Угол наклона этой кривой (см. рис. 23.7, б) возрастает с увеличением давления (и легочного объема).

Часть общего упругого сопротивления, создаваемую эластической тягой легких, можно определить по разнице между альвеолярным давлением и давлением в плевральной полости. Эту разницу называют транспульмональным давлением (р_т). Кривая зависимости транспульмонального давления от легочного объема — это релаксационная кривая легких, отражающая их упругие свойства. Угол наклона этой кривой снижается при высоком давлении (то есть при увеличении объема легких).

Сравнение всех трех кривых (см. рис. 23.7, б) позволяет оценить влияние упругих сил при разной степени наполнения легких. Состояние равновесия всех упругих сил для дыхательной системы в целом (р_А = 0) наблюдается в конце выдоха, когда объем легких соответствует функциональной остаточной емкости (ФОЕ). В этом случае силы, расправляющие грудную клетку, и эластические силы легких, под действием которых они стремятся спасться, уравновешивают друг друга. Легкое растянуто и стремится сжаться, в то время как грудная клетка сжата и стремится расшириться (рис. 23.8). Силы упругости грудной клетки направлены вверх и вперед и превосходят силу гравитации грудной клетки. Когда при вдохе объем легких увеличивается, их эластическая сила, направленная внутрь, возрастает, а сила упругости грудной клетки, направленная наружу, снижается. При объеме легких, равном около 55% жизненной емкости, наблюдается состояние равновесия для грудной клетки (р_пл = 0); при дальнейшем увеличении легочного объема направление сил упругости грудной клетки меняется на противоположное.

а                                                            б                                                              в

Рис. 23.8. Эластические силы легких и грудной клетки: а — эластическая тяга легких; б — эластическая тяга грудной клетки; в — состояние равновесия между эластической тягой легких и грудной клетки