Нарушения биомеханики дыхания

Биомеханика дыхания – это раздел физиологии дыхания, изучающий взаимодействие механических сил в системе грудная клетка – легкие – воздухоносные пути. Основной математической моделью биомеханики дыхания является формула Бернулли в модификации Франка: (величина потока прямо пропорциональна градиенту давлений входа и выхода и обратно пропорциональна сопротивлению системы). В 1915 г. немецкий ученый Ф. Рорер вывел уравнение, являющееся важнейшим в биомеханике дыхания:

Р = V/C + k1V + k2V² + PI,

здесь С – комплеанц, k1 – вязкость, а k2 - плотность потока, РI – инерционное сопротивление системы.

Из данных компонентов, наибольшее значение имеет т.н. неэластическое или потоковое сопротивление (до 80 %), меньшее – эластическое (15 %), еще меньше – вязкостное (4 %) и совсем мало – инерционное (до 1 %). В этой связи, по основным нарушениям биомеханических свойств дыхательного аппарата принято выделять обструктивный, рестриктивный и смешанный типы гиповентиляционных расстройств дыхания. Необходимо подчеркнуть, что четкой границы между этими типами патологии нет. Изолированные обструктивные или рестриктивные нарушения в клинической практике встречаются сравнительно редко, чаще всего они наблюдаются в виде смешанного типа нарушений вентиляции легких. Поэтому при исследовании таких больных выделяют преобладающий тип расстройств, определяющий основные проявления конкретной формы патологии.

Обструктивный тип (от лат. obstructio – преграда, помеха) расстройств дыхания характеризуется уменьшением проходимости воздухоносных путей. Патогенетическую основу данного типа патологии составляет возрастание так называемого резистивного (неэ­ластического) сопротивления воздушному потоку. Это ведет к таким изменениям объемно-временных параметров дыхательного цикла, которые не обеспечивают адекватный потребностям организма уровень альвеолярной вентиляции. Кроме того, повышение сопротивления приводит к энергетическому «удорожанию» вентиляции вследствие увеличения работы дыхательных мышц. Это суживает диапазон компенсаторно-приспособительных реакций системы внешнего дыхания и может приводить к развитию утомления дыхательных мышц и, следовательно, к развитию вентиляционной недостаточности не только при дополнительных физических нагрузках, но и в состоянии покоя. При больших скоростях продвижения воздуха в дыхательных путях (например, при частом дыхании) возникают завихрения воздушных потоков, что ведет к увеличению турбулентного компонента неэластического сопротивления и соответственно, мышечной работы для его преодоления.

Причины и механизмы обструкции верхних и нижних дыхательных путей различны.

Этиология обструкции верхних дыхательных путей. Нарушения проходимости верхних дыхательных путей возникают во время их частичной или полной обтурации, окклюзии, собственно обструкции или сдавлении.

Обтурация возникает при:

1) попадании пищи или инородных тел в трахею;

2) закупорке дыхательных путей мокротой, рвотными масса­ми, слизью или меконием у новорожденных.

Окклюзия возникает вследствие:

1) западении языка во сне, в условиях наркоза, в коматозном состоянии;

2) утолщении слизистых оболочек трахеи, бронхов при воспалении (например, дифтеритическом), при отеке гортани.

Собственно обструкция наблюдается при:

1) спазме мышц гортани психогенного (например, при истерии) или рефлекторного (например, при вдыхании раздражающих газообразных веществ) происхождения, ведущего к острому расстройству внешнего дыхания;

2) бронхоспазме любого генеза (нервно-рефлекторный, аллергический, токсический, воспалительный и др.)

Сдавление (компрессия) может возникнуть при:

1. компрессии верхних дыхательных путей опухолью;

2. сдавлении гипертрофированной щитовидной железой;

3. заглоточным абсцессом