Часть IV. Физиология систем внутренних органов

При вдохе и выдохе дыхательная система преодолевает неэластическое (вязкое) сопротивление, которое складывается из следующих компонентов: аэродинамического сопротивления воздухоносных путей, вязкого сопротивления тканей, инерционного сопротивления (последнее настолько мало, что им можно пренебречь).

Сопротивление воздухоносных путей. Сопротивление воздухоносных путей локализуется в верхних дыхательных путях. Поскольку воздухоносные пути по мере разветвления бронхиального дерева к периферии становятся всегда все более узкими, можно было бы предположить, что именно самые узкие ветви оказывают наибольшее сопротивление дыханию. Число бронхов каждого уровня, сильно увеличивающееся к периферии, ведет, однако, к все большему увеличению суммарного диаметра, так что сопротивление воздухоносных путей, несмотря на сильно увеличивающееся сопротивление в отдельных бронхах, в сущности, локализовано в верхних дыхательных путях: во рту, носу и зеве, а также в трахее, долевых и сегментарных бронхах приблизительно до шестой генерации разветвления (рис. 23.10).

В клинической практике это очень важно, потому что заболевания легких часто начинаются на периферии.

Рис. 23.10. Сопротивление потоку воздуха в дыхательном тракте: а — сопротивление потоку воздуха во всех (параллельно расположенных) бронхах данной генерации разветвления N убывает по направлению к периферии; б — около 80% общего сопротивления потоку воздуха оказывают дыхательные пути с диаметром более 2 мм. По горизонтальной оси отложен номер генерации бронхов. Источник: А.Г. Камкин, И.С. Киселева (2013)

В легких большинство дыхательных путей представляют собой эластичные трубки, за исключением трахеи и бронхов, стенки которых «укреплены» хрящевой тканью. Бронхиолы имеют высокоэластичные стенки, и диаметр их просвета может изменяться пассивно во время дыхательных движений. В обычных физиологических условиях при вдохе (как спокойном, так и глубоком) растяжение легочной ткани вызывает растяжение стенки мелких дыхательных путей. Согласно закону Пуазейля незначительное увеличение радиуса дыхательных путей резко снижает в них сопротивление потоку воздуха. Именно поэтому при вдохе сопротивление дыхательных путей потоку воздуха не оказывает существенного влияния на силу сокращения дыхательных мышц. Напротив, при выдохе, особенно при глубоком и усиленном (форсированном), диаметр мелких дыхательных путей уменьшается, вызывая значительное увеличение сопротивления потоку воздуха в них.

В клинической физиологии дыхания оценка этой зависимости является основным критерием типа и степени нарушения функции дыхательных путей (рис. 23.11, а). Измеренные на основе спирограммы форсированного выдоха значения экспираторной интенсивности дыхательного потока (V_E) и объема (V) могут накладываться друг на друга. При этом получают кривые зависимости объема легких от экспираторной интенсивности дыхательного потока. Уже после начала выдоха V_E достигает максимума, затем величина V_E вместе с объемом линейно падает до значений, близких к остаточному объему. Если сопоставляют кривую зависимости объема легких от экспираторной интенсивности дыхательного потока при других экспираторных формах, например с меньшим напряжением или при более медленной и затем форсированной экспирации, то получают абсолютно различные кривые. Однако последняя часть напряжения дыхания является совершенно независимой (левая часть кривой). Это объясняется тем, что плевральное давление, которое становится позитивным при форсированном выдохе, сжимает мелкие дыхательные пути так, что повышение экспираторного напряжения не повышает экспираторную интенсивность потока.

Рис. 23.11. Давление в дыхательных путях при выдохе; а — кривые поток–объем легкого; б — вертикальными стрелками показаны величины давления, возникающие в дыхательных путях под влиянием растяжимости легких и грудной клетки: горизонтальные стрелки — давление, оказываемое на стенки дыхательных путей. ОЕЛ — общая емкость легких; ОО — остаточный объем; ЭТД — эквипотенциальная точка давления; р — давление (см вод.ст.); р_А — давление в альвеолах; V — объем легких;  — интенсивность дыхательного потока. Источник: А.Г. Камкин, И.С. Киселева (2013)

Зависимость поток–объем следующим образом характеризует влияние большого объема воздуха в легких на экспираторный поток воздуха в дыхательных путях (рис. 23.11, б). В момент, предшествующий началу выдоха, после глубокой инспирации в дыхательных путях отсутствует поток воздуха, а внутриплевральное давление равно –10 см вод.ст. С началом форсированной экспирации внутриплевральное давление возрастает примерно до +30 см вод.ст. относительно атмосферного давления, вызывая уменьшение радиуса как альвеол, так и мелких дыхательных путей. В этих условиях давление газов внутри альвеол становится выше, чем в плевральной полости, благодаря действию на стенки альвеол эластической тяги легких. В результате поток воздуха выходит из альвеолярного пространства по дыхательным путям во внешнюю среду по градиенту давления, который постепенно уменьшается в дыхательных путях по мере приближения к трахее. Спадению эластичных стенок бронхиол препятствует градиент давления воздуха между дыхательными путями и внутриплевральным давлением. Однако в некоторой точке дыхательных путей (как правило, в области бронхиол) этот градиент давления становится равным нулю (эквипотенциальная точка давления) и стенки дыхательных путей могут частично или полностью спадаться. В этих условиях продвижение воздуха по дыхательным путям может обеспечиваться только за счет увеличения силы сокращения (работы) внутренних межреберных мышц и мышц живота.

Снижение эластической тяги легких, например при эмфиземе легких, вызывает смещение ближе к альвеолярному пространству эквипотенциальной точки давления в дыхательных путях при выдохе, и, таким образом, блокируется выход воздуха непосредственно из альвеол. Дыхательные шумы, которые возникают в легких у больных, обусловлены прохождением воздуха через спавшиеся мелкие дыхательные пути. Увеличение экспираторного усилия у таких пациентов повышает риск спадения мелких дыхательных путей и еще больше затрудняет выдох.