Эластическая тяга легких – сила, с которой легкие стремятся сжаться. Она возникает за счет следующих причин: 2/3эластической тяги легких обусловлено сурфактантом – поверхностным натяжением жидкости, выстилающей альвеолы, около 30% – эластическими волокнами легких и бронхов, 3% – тонусом гладкомышечных волокон бронхов. Сила эластической тяги всегда направлена с наружи внутрь. Т.е. на величину растяжимости и эластической тяги легких сильное влияние оказывает наличие на внутриальвеолярной поверхности сурфактанта – вещества, представляющего собой смесь фосфолипидов и белков.

Роль сурфактанта :

1) снижает поверхностное натяжение в альвеолах и таким образом увеличивает растяжимость легких;

2) стабилизирует альвеолы, препятствует слипанию их стенок;

3) снижает сопротивление диффузии газов через стенку альвеол;

4) препятствует отеку альвеол путем снижения величины поверхностного натяжения в альвеолах;

5) облегчает расправление легких при первом вдохе новорожденного;

6) способствует активации фагоцитоза альвеолярными макрофагами и их двигательной активности.

Синтез и замена сурфактанта происходит довольно быстро, поэтому нарушение кровотока в легких, воспаление и отеки, курение, избыток и недостаточность кислорода, некоторые фармакологические препараты могут снизить его запасы и увеличить поверхностное натяжение жидкости в альвеолах. Все это ведет к их ателектазу или спадению.

Пневмоторокс.

Пневмотороксом называется поступление воздуха в межплевральное пространство, возникающее при проникающих ранениях грудной клетки, нарушениях герметичность плевральной полости. При этом легкие спадаются, так как внутриплевральное давление становится одинаковым с атмосферным. Эффективный газообмен в этих условиях является невозможным. У человека правая и левая плевральные полости не сообщаются, и благодаря этому односторонний пневмоторокс, например, слева, не ведет к прекращению легочного дыхания правого легкого. Со временем воздух из плевральной полости рассасывается, и спавшееся легкое вновь расправляется и заполняет всю грудную полость. Двусторонний пневмоторокс несовместим с жизнью.

ФИЗИОЛОГИЯ ДЫХАНИЯ

(Внешнее дыхание и методы его исследования) План лекции

Представления о механизмах вентиляции легких:

а) основные понятия необходимые для рассмотрения вопроса вентиляции легких (плевральная полость, плевральное давление, дыхательные мышцы, эластическая тяга легких, отрицательное давление);

б) современные представления о вентиляции легких;

Краткие сведения о диффузионных процессах в легких и тканях и транспорте кислорода и углекислого газа кровью. Кривая диссоциации оксигемоглобина;

Методы исследования дыхания;

1. Дыхание: содержание термина, этапы дыхания, методы исследования

Под дыханием высших животных и человека понимают совокупность процессов, обеспечивающих поступление во внутреннюю среду организма кислорода, использование его для окисления органических веществ, образование при этом углекислого газа и выделение его из организма в окружающую среду.

Дыхание включает пять этапов:

1 этап. Вентиляция легких – обмен газами между альвеолярной газовой смесью и атмосферным воздухом;

2 этап. Газообмен между альвеолярной газовой смесью и кровью;

3 этап. Транспорт кислорода от легких к тканям, а углекислого газа от тканей к легким;

4 этап. Газообмен между кровью и тканями;

5 этап. Тканевое или внутреннее дыхание.

Первые два этапа объединяют под общим названием внешнее дыхание. Последний, 5 этап дыхания является предметом изучения биологической химии и молекулярной биологии. Первые же четыре этапа дыхания являются традиционно предметом изучения физиологии и на наших лекциях и занятиях мы их будем рассматривать.

1 Этап дыхания – вентиляция легких

Грудная клетка и дыхательные мышцы.

Грудная полость представляет из себя герметичное пространство снизу ограниченное диафрагмой, а с других сторон костно-мышечным каркасом грудной клетки. Диафрагма – это скелетная мышца, представленная в основном радиально ориентированными мышечными волокнами. Одна точка фиксации мышечных волокон находится на внутренней стороне костного каркаса грудной клетки, другая в области так называемого сухожильного центра. Сухожильный центр диафрагмы имеет отверстие, через которое проходит пищевод и сосудисто-нервные пучки. В состоянии относительного покоя диафрагма имеет куполообразную форму. Эта форма сформировалась во многом благодаря тому, что внутрибрюшное давление больше, чем внутригрудное. При сокращении мышечных волокон диафрагмы ее форма становится плоской и она опускается, увеличивая вертикальные размеры грудной клетки. Костный каркас грудной клетки сформирован позвоночником, ребрами и грудиной. Ребра, составляющие основу данного каркаса с позвонками формируют по два сустава – одни с телами позвонков, другие с их поперечными отростками. Спереди ребра достаточно жестко при помощи хрящей фиксированы к грудине. Наружные косые межреберные мышцы являются мышцами, которые при сокращении меняют объем грудной клетки во фронтальном и сагитальном размерах. При их сокращении ребра поднимаются вместе с грудиной и несколько раздвигаются. Следует отметить, что диафрагма и наружные косые межреберные мышцы обеспечивают акт вдоха в условиях относительного физиологического покоя. При этом выдох в этих условиях является пассивным актом и связан с расслаблением данных мышц. При повышении активности организма увеличивается метаболизм в тканях, возрастает метаболический запрос в тканях, дыхание становится более частым и глубоким. В этих условиях в акт дыхания подключаются дополнительные группы мышц. К дополнительным мышцам, обеспечивающим вдох (инспирацию) относят большие и малые грудные, лестничные, грудино-ключично-сосцевидные, зубчатые. К дополнительным мышцам, обеспечивающим акт выдоха (экспирацию) относят внутренние косые межреберные мышцы, мышцы передней брюшной стенки.

Основные понятия, необходимые для рассмотрения процессов вентиляции легких.

Плевральная полость – пространство заключенное между висцеральным и париетальным листками плевры.

Плевральное давление – давление содержимого плевральной полости на органы грудной полости и стенки грудной клетки. В норме у здорового человека плевральное давление на несколько мм. рт. ст. ниже, чем атмосферное давление.

Эластическая тяга легких (упругое сопротивление легких) – это сила с которой легочная ткань препятствуетее растяжению атмосферным давлением. Эластическая тяга легких создается эласти-ческими элементами легочной ткани и специфическим веществом сурфактантом, который выстилает альвеолы изнутри.

Неэластическое сопротивление – сопротивление тканей дыхательных путей и вязкое сопротивление тканей, участвующих в процессе дыхания (ткани грудной и брюшной полостей). Имеет значение при форсированном дыхании и при различной патологии органов дыхания. В условиях относительного физиологического покоя по существу не влияет на формирование частоты и глубины дыхательных движений.

Отрицательное давление – разница между плевральным и атмосферным давлением. Поскольку плевральное давление несколько ниже атмосферного эта величина отрицательна.

Р отр = Р пл – Р атм

Составляющими элементами, необходимыми для проведения ортодонтической коррекции, являются не только брекеты, дуги и лигатуры, но еще и эластические тяги на брекеты. Пациентам дополнительные приспособления доставляют небольшой дискомфорт, но исправить прикус, увы, без них нельзя. В статье мы рассмотрим основные задачи эластиков, их виды и правила использования.

В клинической практике ортодонты применяют не только эластические резиночки, но и металлические, тефлоновые лигатуры, а также лигатуры Кобаяши. Разберем основные их характеристики подробнее.

1. Крепятся лигатуры на конструктивных элементах брекетов – крыльях. Основное их предназначение заключается в фиксации дуги. Раз в 3-4 недели необходимо проводить смену резинок, ведь эластические лигатуры под воздействием слюны теряют свои прежние физические свойства. И если на коррекцию своевременно не приходить, брекет-система просто перестанет работать. В продаже представлены прозрачные, белые, разноцветные эластики, изготавливают их путем штамповки.
2. Металлические лигатуры выполнены из нержавеющей стали. Их также фиксируют на крыльях с помощью специального инструментария. Применяют, как правило, на заключительном этапе лечения для закрепления полученного результата. Резиночки для брекетов по своей структуре не раздражают поверхности слизистой, так как изготовлены они из латекса. Кончики же металлических лигатур могут в незначительной мере натирать слизистую оболочку. Если появилось покраснение, необходимо обратиться к врачу для сглаживания контуров или же с целью изоляции выступающих элементов.
3. Лигатуры Кобаяши – это по сути те же металлические лигатуры, разница лишь в наличии специального изгиба на кончике. Крючок образован с помощью метода точечной сварки. Основные задачи заключается в фиксации межчелюстной эластической тяги, эластических цепочек или пружин.
4. Лигатуры с тефлоновым покрытием – хорошее компромиссное решение, обеспечивающие одновременно эстетичность и надежность лигирования. Нанесение на поверхность стали тонкого тефлонового слоя позволяет достичь идеального сочетания данных лигатур с керамическими или сапфировыми брекетами.

Эластические силовые компоненты

Лигатуры предназначены для удерживания дуги, фиксируют их сразу же после установки брекетов. Но кроме лигатур существуют и эластические силовые резинки, материалом для изготовления которых служит гипоаллергенная хирургическая резина. Применяют силовые модули после этапа выравнивания зубных рядов. К их числу можно отнести:

• цепочки;
• нити;
• тяги.

По силе действия различают эластики: light (малые силы), medium (средние), heavy (высокоамплитудные, тяжелые). Давление на зубы от применения эластических резинок не должно превышать 20-25 г/мм 2 . Использование чрезмерных сил может привести к осложнениям. Поэтому тяги с маркировкой heavy используют очень редко.

Важно отметить: на каждой упаковке указывается сила действия тех или иных эластических модулей. И что интересно, достигается это давление при растяжении резинки в три раза больше ее исходного диаметра.

Цепочки

Цепочки могут быть прозрачными, серыми или цветными. Состоят из колец, связанных между собой в единую цельную систему. Фиксируют звенья на крыльях брекетов или же на крючках лигатур Кобаяши. Для закрытия малых, средних и больших промежутков ортодонты применяют цепочки с соответствующей длиной шага.

Эластические цепочки предназначены для выполнения следующих задач:

• закрытия диастемы;
• устранения трем и промежутков, которые возникли после удаления зубов;
• исправления тортоаномалии – поворота зуба вокруг своей оси;
• корпусного перемещения зубов.

Важно отметить: так как все дополнительные элементы коррекции являются ретенционными пунктами, способствующими накоплению налета, чистка брекетов с резинками требует использования не только зубной щетки и пасты. В состав инструментов ежедневной гигиены полости рта необходимо включить ершики и ирригаторы.

Нити

Эластическая нить считается достойной альтернативой цепочке. С одной стороны охватывает брекет, к точке опоры привязывается с помощью узла. Функции нити следующие:

• перемещение зубов;
• закрытие промежутков;
• консолидация зубного ряда;
• вытягивание сформированных, но не прорезавшихся (или не полностью прорезавшихся) зубов.

Эластическую нить часто применяют при использовании лингвальной техники коррекции.

Тяги

Для чего нужны эластические тяги? Эластики предназначены для исправления межчелюстных контактов. Отличаются между собой диаметром и толщиной. Для удобства и облегчения запоминания (как врачами, так и пациентами) разных по силе эластиков, компанией Ormco предложена специальная маркировка «Zoo», где каждому диаметру эластической тяги соответствует название определенного животного.

Применение эластиков показано при выявлении у пациентов следующих патологий:

• дистальный прикус;
• мезиальный прикус;
• перекрестный прикус;
• открытый прикус;
• дизокклюзия – отсутствие контакта между зубами верхней и нижней челюсти на определенном участке зубного ряда;
• вытягивание не полностью прорезавшихся зубов.

Для исправления зубочелюстных патологий ортодонты используют и различные варианты крепления эластиков.

1. Диагональные симметрические тяги предназначены для коррекции дистального и мезиального прикуса.
2. Диагональные асимметрические необходимы для создания срединной линии.
3. Box-эластики для брекетов используют в переднем участке с целью устранения открытого прикуса.
4. Зигзагоподобные тяги предназначены для создания правильных окклюзионных контактов между зубами верхней и нижней челюсти.
5. Треугольные эластики способствуют нормализации прикуса по вертикали.
6. Тяги «спагетти» направлены на устранение выраженных форм мезиального или дистального прикуса.

Важно знать: эффект от эластической тяги увеличивается при движениях нижней челюсти. Бывают клинические случаи, когда при проведении ортодонтической коррекции необходимо использовать одновременно горизонтальные и вертикальные эластики.

Правила применения эластиков

Фиксация тяги и обучение пациентов правилам крепления проводится в стоматологическом кабинете ортодонтом . Пациенты должны быть предельно внимательными, так как им придется самостоятельно выполнять эту процедуру в домашних условиях и не единожды.

Зачем нужно регулярно менять тяги? Доказано, что уже через 2 часа после закрепления эластиков потеря их эффективности составляет 30%, через 3 часа – 40%. Чтобы поддерживать силовое воздействие на необходимом уровне, нужно проводить замену 2-3 раза в день.

После постановки эластиков может быть небольшой дискомфорт. Это вполне нормальное, физиологически обоснованное явление. Но если вы не можете полноценно открыть рот, возникли проблемы с жеванием, глотанием, необходимо снять тяги и обратиться к специалисту.

Важно отметить: индикатором того, что на зубы действует чрезмерная сила, является появление бледности в участке десны после фиксации эластиков.

Лигатуры, цепочки, тяги – все эти элементы являются неотъемлемыми составляющими ортодонтической коррекции. Кроме своей непосредственной задачи, тяги служат своего рода маркером того, насколько серьезно пациент относится к лечению. Если эластики носить время от времени, а не постоянно, полноценной положительной динамики не будет. Поэтому чтобы добиться максимально продуктивного результата, нужно безоговорочно выполнять все предписания ортодонта, своевременно приходить на коррекцию и не забывать о соблюдении базовых правил гигиены.

В положении спокойного выдоха, при полном расслаблении, устанавливается равновесие двух противоположно направленных сил тяги: эластической тяги легких, эластической тяги грудной клетки. Их алгебраическая сумма равна нулю.

Объем воздуха, находящегося при этом в легких, именуется функциональной остаточной емкостью. Давление в альвеолах нулевое, т. е. атмосферное. Движение воздуха по бронхам прекращается. Направленность эластических сил проявляется после вскрытия плевральной полости: легкое сжимается, грудная клетка расширяется. Местом «сцепления» этих сил являются париетальный и висцеральный листки плевры. Прочность этого сцепления огромна - она может выдержать давление до 90 мм рт. ст. Для того чтобы началось дыхание (перемещение воздуха по бронхиальному дереву), необходимо нарушить равновесие эластических сил, что достигается путем приложения дополнительной силы - силы дыхательной мускулатуры (при самостоятельном дыхании) или силы аппарата (при принудительном дыхании). В последнем случае место приложения силы может быть двояким:

• снаружи (сжимание или расширение грудной клетки, например дыхание в респираторе)
• изнутри (повышение или снижение альвеолярного давления, например управляемое дыхание наркозным аппаратом).

Для обеспечения необходимого объема альвеолярной вентиляции требуется затратить какую-то энергию на преодоление сил, противодействующих дыханию. Это противодействие складывается главным образом из:

• эластического (преимущественно сопротивления легких)
• неэластического (в основном сопротивление бронхов воздушному потоку) сопротивления.

Сопротивление брюшной стенки, суставных поверхностей скелета грудной клетки и сопротивление тканей на растяжение незначительно и потому не учитывается. Эластическое сопротивление грудной клетки в обычных условиях является способствующим фактором и потому тоже не оценивается в данном сообщении.

Эластическое сопротивление

Эластика грудной клетки связана с характерным строением и расположением ребер, грудины и позвоночника. Хрящевая фиксация с грудиной, пластинчатое строение и форма полукруга ребер придают грудной клетке упругость или эластичность. Эластическая тяга груди направлена на расширение объема грудной полости. Упругие свойства легочной ткани связаны с наличием в ней специальных эластических волокон, стремящихся сжать легочную ткань.

Суть дыхания следующая — на вдохе мышечные усилия растягивают грудную клетку, а вместе с ней и легочную ткань. Выдох осуществляется под влиянием эластической тяги легочной ткани и смещения органов брюшной полости, объем грудной клетки возрастает под действием эластической тяги груди. При этом функциональная остаточная емкость увеличивается, а альвеолярный газообмен ухудшается.

Эластические свойства легких определяются изменением альвеолярного давления на изменение наполнения легочной ткани на единицу объема. Эластичность легких выражается в сантиметрах водяного столба на 1 л. У здорового человека эластичность легких составляет 0,2 л/см водяного столба. Это означает, что при изменении наполнения легких на 1 л внутрилегочное давление изменяется на 0,2 см водяного столба. На вдохе это давление будет возрастать, а на выдохе - снижаться.

Сопротивление эластической тяги легких прямо пропорционально наполнению легких и не зависит от скорости потока воздуха.

Работа по преодолению эластической тяги возрастает в виде квадрата прироста объема и потому она выше при глубоком дыхании и ниже при поверхностном.

На практике наибольшее распространение получил показатель растяжимости легких (комплайенс).

Растяжимость легочной ткани является величиной, обратной понятию эластичности, и определяется изменением воздухонаполнения легких под влиянием изменения альвеолярного давления на единицу давления. У здоровых людей эта величина составляет примерно 0,16 л/см водяного столба с размахом от 0,11 до 0,33 л/см водяного столба.

Растяжимость ткани легкого в различных отделах неодинакова. Так, корень легкого имеет незначительную растяжимость. В зоне разветвления бронхов, где уже имеется паренхиматозная ткань, растяжимость оказывается средней, а сама легочная паренхима (по периферии легкого) обладает наибольшей растяжимостью. Ткань в нижних отделах обладает большей растяжимостью, чем в области верхушек. Это положение удачно сочетается с тем фактом, что нижние отделы груди наиболее значительно меняют свой объем при дыхании.

Показатель растяжимости легочной ткани подвержен большим изменениям в условиях патологии. Растяжимость уменьшается, если легочная ткань становится более плотной, например:

• при легочном застое вследствие сердечно-сосудистой недостаточности
• при фиброзе легких.

Это означает, что на ту же величину сдвига давления происходит меньшее растяжение легочной ткани, т. е. меньшее изменение объема. Растяжимость легких иногда снижается до 0,7-0,19 л/см водяного столба. Тогда у таких больных наблюдается значительная одышка даже в покое. Снижение растяжимости легочной ткани наблюдается также под воздействием рентгенотерапии, из-за развивающегося склеротического процесса в легочной ткани. Снижение растяжимости в этом случае является ранним и выраженным признаком пневмосклероза.

В случаях развития атрофических процессов в легочной ткани (например, при эмфиземе легких), сопровождающихся утратой эластичности, растяжимость будет повышена и может достигнуть 0,78-2,52 л/см водяного столба.

Бронхиальное сопротивление

Величина бронхиального сопротивления зависит от:

• скорости потока воздуха по бронхиальному дереву;
• анатомического состояния бронхов;
• характера потока воздуха (ламинарного или турбулентного).

При ламинарном потоке сопротивление зависит от вязкости, а при турбулентном - от плотности газа. Турбулентные потоки обычно развиваются в местах ветвления бронхов и на местах анатомических изменений стенок воздуховодов. В норме же на преодоление бронхиального сопротивления расходуется около 30-35% всей работы, но при эмфиземе и бронхитах этот расход резко увеличивается и достигает 60-70% всей затраченной работы.

Сопротивление воздушному потоку со стороны бронхиального дерева у здоровых людей остается при обычном объеме дыхания постоянным и составляет в среднем 1,7 см л/сек Н2О при потоке воздушной струи 0,5 л/сек. Согласно закону Пуазейля, сопротивление будет меняться прямо пропорционально квадрату скорости потока и IV степени радиуса просвета воздухоносной трубки и обратно пропорционально длине этой трубки. Таким образом, при анестезировании больных с нарушенной бронхиальной проходимостью (бронхит, бронхиальная астма, эмфизема) для обеспечения наиболее полного выдоха дыхание должно быть редким, чтобы хватило времени для полноценного выдоха, или следует применять отрицательное давление на выдохе в целях обеспечения надежного вымывания углекислоты из альвеол.

Повышенное сопротивление потоку газовой смеси будет также наблюдаться при интубации трубкой небольшого диаметра (по отношению к просвету трахеи). Несоответствие размера трубки на два номера (по английской номенклатуре) приведет к повышению сопротивления примерно в 7 раз. Сопротивление возрастает с увеличением длины трубки. Поэтому наращивание ее (иногда наблюдаемое при на лице) должно производиться со строгим учетом возрастающего при этом сопротивления потоку газов и увеличения объема анестезиологического вредного пространства.

Во всех сомнительных случаях вопрос должен решаться в пользу укорочения трубки и увеличения ее диаметра.

Работа дыхания

Работа дыхания определяется энергией, затраченной на преодоление эластических и неэластических сил, противодействующих вентиляции, т. е. той энергии, которая заставляет дыхательный аппарат совершать дыхательные экскурсии. Установлено, что при спокойном дыхании главные энергетические затраты уходят на преодоление сопротивления со стороны легочной ткани и совсем небольшая энергия расходуется на преодоление сопротивлений со стороны грудной клетки и брюшной стенки.

На долю эластического сопротивления легких приходится около 65%, а на долю сопротивления бронхов и тканей -35%.

Работа дыхания, выраженная в миллилитрах кислорода на 1 л вентиляции, для здорового человека составляет 0,5 л/мин или 2,5 мл при МОД, равном 5000 мл.

У больных с пониженной растяжимостью легочной ткани (жесткое легкое) и высоким бронхиальным сопротивлением работа по обеспечению вентиляции может оказаться очень высокой. При этом нередко выдох становится активным. Такого рода изменения аппарата дыхания имеют не только теоретическое значение, например при обезболивании больных с эмфиземой легких, у которых имеется повышенная растяжимость легочной ткани (атрофия легких) и увеличенное бронхиальное сопротивление наряду с фиксированной грудной клеткой. Поэтому в обычных условиях выдох становится активным и усиливается за счет сокращения мышц живота. Если больному будет дан глубокий наркоз или будет произведена , то этот компенсаторный механизм будет нарушен. Снижение глубины вдоха приведет к опасной задержке углекислоты. Поэтому у больных с эмфиземой легких при лапаротомиях вентиляция должна быть принудительной. В послеоперационном периоде эти больные должны находиться под особенно строгим надзором и в случае необходимости их переводят на принудительное дыхание через трахеотомическую трубку с манжеткой (с помощью различного рода спиропульсаторов). Поскольку время выдоха у этих больных затянуто (из-за снижения эластичности и затруднения воздушного потока по бронхиальному дереву), при проведении принудительного дыхания для обеспечения хорошей вентиляции альвеол желательно создать отрицательное давление аа выдохе. Однако отрицательное давление не должно быть чрезмерным, иначе оно может вызвать спадение стенок бронхов и блокирование значительного объема газа в альвеолах. В этом случае результат будет обратным - альвеолярная вентиляция снизится.

Своеобразные изменения наблюдаются при обезболивании больных с сердечным застоем легких, у которых показатель растяжимости, определенный до наркоза, оказывается сниженным (жесткое легкое). Благодаря проведению управляемой вентиляции легкое у них становится более «мягким» оттого, что часть застойной крови отжимается в большой круг кровообращения. Растяжимость легких увеличивается. И тогда при том же давлении легкие расправляются на больший объем. Это обстоятельство следует иметь в виду в случаях ведения наркоза с помощью спиронульсатора, так как с увеличением растяжимости возрастает объем легочной вентиляции, что в ряде случаев может отразиться на глубине наркоза и гемеостазе кислотно-щелочного баланса.

Вентиляция и механика дыхания

Соотношение между глубиной вдоха и частотой дыхания определяется механическими свойствами аппарата дыхания. Эти соотношения устанавливаются так, чтобы работа, затрачиваемая на обеспечение требуемой альвеолярной вентиляции, была минимальной.

При пониженной растяжимости легких (жесткое легкое) поверхностное и частое дыхание будет наиболее экономичным (так как скорость потока воздуха не вызывает большого сопротивления), а при повышенном бронхиальном сопротивлении наименьшее количество энергии расходуется при медленных потоках воздуха (редкое и глубокое дыхание). Этим и объясняется, почему больные с пониженным показателем растяжимости легочной ткани дышат часто и поверхностно, а больные с повышенным бронхиальным сопротивлением - редко и глубоко.

Аналогичная взаимозависимость наблюдается у здорового человека. Глубокое дыхание бывает редким, а поверхностное - частым. Эти взаимоотношения устанавливаются под контролем центральной нервной системы.

Рефлекторная иннервация определяет оптимальные соотношения между частотой дыхания, глубиной вдоха и скоростью потока дыхательного воздуха при формировании нужного уровня альвеолярной вентиляции, при которых требуемая альвеолярная вентиляция обеспечивается при возможно минимальной работе дыхания. Так, у больных с ригидными легкими (растяжимость снижена) наилучшее соотношение между частотой и глубиной вдоха наблюдается при частом дыхании (энергия экономится за счет меньшего растягивания легочной ткани). Наоборот, у больных с повышенным сопротивлением со стороны бронхиального дерева (бронхиальная астма) лучшее соотношение наблюдается при глубоком редком дыхании. Наилучшее состояние у здоровых людей в условиях покоя наблюдается при частоте дыхания 15 в минуту и глубине 500 мл. Работа дыхания будет составлять около 0,1-0,6 гм/мин.

Эластичность - есть мера упругости легочной ткани . Чем больше эластичность ткани, тем больше давления требуется приложить для достижения заданного изменения объема легких. Эластическая тяга легких возникает благодаря высокому содержанию в них эластиновых и коллагенновых волокон. Эластин и коллаген находятся в альвеолярных стенках вокруг бронхов и кровеносных сосудов. Возможно, упругость легких обусловлена не столько удлинением этих волокон, сколько изменением их геометрического расположения, как это наблюдается при растяжении нейлоновой ткани: хотя нити сами по себе не изменяют длины, ткань легко растягивается благодаря их особому переплетению.

Определенная доля эластической тяги легких обусловлена также действием сил поверхностного натяжения на границе "газ-жидкость" в альвеолах. Поверхностное натяжение - это сила, возникающая на поверхности, разделяющей жидкость и газ. Она обусловлена тем, что межмолекулярное сцепление внутри жидкости гораздо сильнее, чем силы сцепления между молекулами жидкой и газовой фазы. В результате этого площадь поверхности жидкой фазы становится минимальной. Силы поверхностного натяжения в легких взаимодействуют с естественной эластической отдачей, обеспечивая спадение альвеол.

Специальное вещество (сурфактант ), состоящее из фосфолипидов и протеинов и выстилающее альвеолярную поверхность, снижает внутриальвеолярное поверхностное натяжение. Сурфактант секретируется альвеолярными эпителиальными клетками II типа и выполняет несколько важных физиологических функций. Во-первых, понижая поверхностное натяжение, он увеличивает растяжимость легкого (уменьшает упругость). Тем самым уменьшается совершаемая при вдохе работа. Во-вторых, обеспечивается стабильность альвеол. Давление, создаваемое силами поверхностного натяжения в пузырьке (альвеоле), обратно пропорционально его радиусу, поэтому при одинаковом поверхностном натяжении в мелких пузырьках (альвеолах), оно больше, чем в крупных. Эти силы также подчиняются закону Лапласа, упомянутому ранее (1), с некоторой модификацией: «Т» - поверхностное натяжение, а «r» - радиус пузырька.

В отсутствие природного детергента мелкие альвеолы стремились бы перекачать свой воздух в более крупные. Поскольку при изменении диаметра меняется слойная структура сурфактанта, его эффект в отношении снижения сил поверхностного натяжения проявляется тем больше, чем меньше диаметр альвеол. Последнее обстоятельство сглаживает эффект меньшего радиуса кривизны и увеличенного давления. Тем самым предотвращается спадение альвеол и появление ателектазов на выдохе (диаметр альвеол минимален), а также перемещение воздуха из меньших альвеол внутрь больших альвеол (за счет выравнивания сил поверхностного натяжения в альвеолах разного диаметра).

Респираторный дистресс-синдром новорожденных характеризуется дефицитом нормального сурфактанта. У больных детей легкие становятся ригидными, неподатливыми, склонными к коллапсу. Дефицит сурфактанта имеется и при респираторном дистресс-синдроме взрослых, однако, его роль в развитии этого варианта дыхательной недостаточности менее очевидна.

Давление, создаваемое эластической паренхимой легкого называется давлением эластической отдачи (Pel) . В качестве меры эластической тяги обычно используют растяжимость (С - от англ. complianсе), которая находится в реципрокном отношении к эластичности:

С = 1/Е = ДV/ДP

Растяжимость (изменение объема на единицу давления) отражается наклоном кривой «объем-давление». Подобные различия между прямым и обратным процессом называются гистерезисом. Кроме того, видно, что кривые не исходят из начала координат. Это указывает на то, что легкое содержит небольшой, но измеримый объем газа даже тогда, когда на него не действует растягивающее давление.

Растяжимость обычно измеряется в статических условиях (Сstat), т. е. в состоянии равновесия или, другими словами, в отсутствии движения газа в дыхательных путях. Динамическая растяжимость (Cdyn), которую измеряют на фоне ритмичного дыхания, зависит еще и от сопротивления дыхательных путей. На практике Сdyn измеряется по наклону линии, проведенной между точками начала вдоха и выдоха на кривой «динамическое давление-объем».

В физиологических условиях статическая растяжимость легких человека при небольшом давлении (5-10 см Н 2 О) достигает примерно 200 мл/см вод. ст. При более высоких давлениях (объемах) она, однако, уменьшается. Этому соответствует более пологий участок кривой «давление--объем». Растяжимость легких несколько снижается при альвеолярном отеке и коллапсе, при повышении давления в легочных венах и переполнении легких кровью, при увеличении объема внесосудистой жидкости, наличии воспаления или фиброзе. При эмфиземе легких растяжимость возрастает, как считают, за счет утраты или перестройки эластических составляющих легочной ткани.

Поскольку изменения давления и объема нелинейны, для оценки упругих свойств легочной ткани часто используют «нормализованную» растяжимость, отнесенную к единице объема легких - удельную растяжимость. Она рассчитывается делением статической растяжимости на объем легких, при котором она измеряется. В клинике статическую растяжимость легких измеряют, получая кривую давление-объем при изменениях объема на 500 мл от уровня функциональной остаточной емкости легких (ФОЕ).

Растяжимость грудной клетки в норме составляет около 200 мл/см вод. ст. Эластическая тяга грудной клетки объясняется наличием структурных компонентов, противодействующих деформации, возможно, мышечным тонусом грудной стенки. Вследствие наличия эластических свойств, грудная клетка в состоянии покоя имеет тенденцию к расширению, а легкие - к спадению, т.е. на уровне функциональной остаточной емкости легких (ФОЕ) эластическая отдача легкого, направленная внутрь, уравновешивается эластической отдачей грудной стенки, направленной наружу. По мере того как объем грудной полости от уровня ФОЕ расширяется до уровня ее максимального объема (общая емкость легких, ОЕЛ), направленная наружу отдача грудной стенки снижается. При уровне 60% жизненной емкости легких, измеряемой на вдохе (максимальное количество воздуха, которое можно вдохнуть, начиная с уровня остаточного объема легких), отдача грудной клетки падает до нуля. При дальнейшем расширении грудной клетки отдача ее стенки направляется внутрь. Большое количество клинических нарушений, включая выраженное ожирение, обширный плевральный фиброз и кифоскалиоз, характеризуются изменениями растяжимости грудной клетки.

В клинической практике обычно оценивается общая растяжимость легких и грудной клетки (С общая). В норме она составляет около 0,1 см/вод. ст. и описывается следующим уравнением:

1/С общая = 1/С грудной клетки + 1/ С легких

Именно этот показатель отражает давление, которое должно быть создано дыхательными мышцами (или аппаратом ИВЛ) в системе для преодоления статической эластической отдачи легких и грудной стенки при различных объемах легкого. В горизонтальном положении растяжимость грудной клетки уменьшается из-за давления органов брюшной полости на диафрагму.

При движении смеси газов по дыхательным путям возникает дополнительное сопротивление, называемое обычно неэластическим. Неэластическое сопротивление обусловлено в основном (70%) аэродинамическим (трение воздушной струи о стенки дыхательных путей), и в меньшей степени вязкостным (или деформационным, связанным с перемещением тканей при движении легких и грудной клетки) компонентами. Доля вязкостного сопротивления может заметно возрастать при значительном увеличении дыхательного объема. Наконец, незначительную долю составляет инерционное сопротивление, оказываемое массой легочных тканей и газа при возникающих ускорениях и замедлениях скорости дыхания. Весьма малое в обычных условиях, это сопротивление может возрастать при частом дыхании или даже стать главным при ИВЛ с высокой частотой дыхательных циклов.