Часть IV. Физиология систем внутренних органов

Во время дыхательного цикла р_пл и р_A претерпевают регулярные изменения, соответствующие вдоху и выдоху (рис. 23.9). При вдохе за счет действия сил, возникающих при сокращении дыхательных мышц, объем грудной клетки увеличивается и альвеолы расширяются. Давление газовой смеси в альвеолах по сравнению с атмосферным снижается. Воздух по дыхательным путям устремляется в легкие. Движению воздуха препятствует аэродинамическое сопротивление. Оно препятствует быстрому выравниванию давления в альвеолах. В результате такого запаздывания давление в альвеолах удерживается отрицательным по отношению к атмосферному. Пониженное внутриальвеолярное давление р_A через паренхиму легких передается плевре. Из-за этого давление в плевральной полости также становится «более отрицательным». Таким образом, внутриплевральное давление при дыхательных движениях (p_пд) равно сумме статического плеврального давления (p_пс) и внутриальвеолярного давления (p_А):

                                                                       р_пд = р_пс + р_А.                                                                              (23.7)

Во время выдоха наблюдается обратная картина: p_А становится положительным и в результате давление в плевральной полости уменьшается (становится «менее отрицательным», чем p_пс). Кривые на рис. 23.9 отражают описанные изменения во время дыхательного цикла. Для упрощения длительность вдоха и выдоха одинакова.

Рис. 23.9. Изменения плеврального давления р_пл, альвеолярного давления р_а, объемной скорости воздушного потока  и дыхательного объема V в течение дыхательного цикла. Прерывистыми линиями показаны изменения давления, которые наблюдались бы, если бы при дыхании преодолевались только упругие сопротивления. Из-за наличия вязких сопротивлений р_пл и р_А при вдохе становятся более отрицательными, а при выдохе — более положительными (стрелки). Источник: Физиология человека (2010)

Если бы при дыхании приходилось преодолевать только эластическое сопротивление легких, то альвеолярное давление p_А в ходе всего дыхательного цикла было бы равно нулю (пунктир на графике), а давление в плевральной полости изменялось бы несколько иначе, чем описано выше (пунктир на графике, см. рис. 23.9). Однако из-за вязкого (аэродинамического) сопротивления альвеолярное давление (p_А) при вдохе становится отрицательным, а при выдохе — положительным. Суммируя значения изменений p_пс и p_А, можно получить график динамического внутриплеврального давления p_пд. Таким образом, из-за влияния вязкого сопротивления при вдохе p_пд несколько более отрицательно, а при выдохе — более положительно, чем p_пс.

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)