Растяжимость легких

Соотношение изменения объема и изменения давления в легких

Податливость легких , или легочная податливость , является мерой способности легких растягиваться и расширяться (растяжимость эластичной ткани). В клинической практике она разделяется на два различных измерения: статическую податливость и динамическую податливость. Статическая податливость легких — это изменение объема при любом заданном приложенном давлении. ^[1] Динамическая податливость легких — это податливость легких в любой заданный момент времени во время фактического движения воздуха.

Низкая податливость указывает на жесткое легкое (легкое с высокой эластичной отдачей ) и может рассматриваться как толстый воздушный шар — этот случай часто наблюдается при фиброзе . Высокая податливость указывает на податливое легкое (легкое с низкой эластичной отдачей) и может рассматриваться как пакет для продуктов — этот случай часто наблюдается при эмфиземе . Податливость самая высокая при умеренных объемах легких и намного ниже при объемах, которые очень низкие или очень высокие. Податливость легких демонстрирует гистерезис легких ; то есть податливость различна при вдохе и выдохе для одинакового объема.

Расчет

Растяжимость легких рассчитывается с помощью следующего уравнения, где Δ V — изменение объема, а Δ P — изменение плеврального давления:

${\displaystyle Compliance={\frac {\Delta V}{\Delta P}}}$

Например, если пациент вдыхает 500 мл воздуха из спирометра с внутриплевральным давлением перед вдохом -5 см H ₂ O и -10 см H ₂ O в конце вдоха. Тогда:

${\displaystyle Compliance={\frac {\Delta V}{\Delta P}}={\frac {.5\;{\ce {L}}}{-5\;{\ce {cm\,H2O}}-(-10\;{\ce {cm\,H2O}})}}={\frac {.5\;{\ce {L}}}{5\;{\ce {cm\,H2O}}}}=0.1\;{\ce {L}}\;\times \;{\ce {cm\,H2O^{-1}}}}$

Статическая податливость (Сстат)

Статическая податливость представляет собой податливость легких в периоды без потока газа, например, во время инспираторной паузы. Ее можно рассчитать по формуле:

${\displaystyle C_{stat}={\frac {V_{T}}{P_{plat}-\mathrm {PEEP} }}}$

где

V _T = дыхательный объем;

P _plat = давление плато;

PEEP = положительное давление в конце выдоха .

P _plat измеряется в конце вдоха и перед выдохом с помощью маневра задержки вдоха. Во время этого маневра поток воздуха временно (~0,5 сек) прекращается, что устраняет влияние сопротивления дыхательных путей. P _plat никогда не превышает PIP и обычно <10 см H ₂ O ниже PIP, когда сопротивление дыхательных путей не повышено.

Динамическое соответствие (Сдин)

Динамическая податливость представляет собой легочную податливость во время периодов потока газа, например, во время активного вдоха. Динамическая податливость всегда меньше или равна статической податливости легких, поскольку PIP − PEEP всегда больше, чем P _plat − PEEP. Ее можно рассчитать с помощью следующего уравнения:

${\displaystyle C_{dyn}={\frac {V_{T}}{\mathrm {PIP-PEEP} }}}$

где

C _dyn = Динамическое соответствие;

V _T = дыхательный объем;

PIP = Пиковое давление вдоха (максимальное давление во время вдоха);

PEEP = Положительное давление в конце выдоха:

Изменения сопротивления дыхательных путей, податливости легких и податливости грудной клетки влияют на C _dyn .

Размерность и физические аналоги

Размеры соответствия в респираторной физиологии не соответствуют размерам соответствия в приложениях, основанных на физике. В физиологии,

${\displaystyle [C_{\text{pulmonary}}]={\frac {[\Delta V]}{[\Delta P]}}={\frac {L^{3}}{ML^{-1}T^{-2}}}={\frac {L^{4}T^{2}}{M}},}$

тогда как в ньютоновской физике податливость определяется как величина, обратная константе упругой жесткости k ,

${\displaystyle [C_{\text{physics}}]={\frac {1}{[k]}}={\frac {[\delta x]}{[F]}}={\frac {L}{MLT^{-2}}}={\frac {T^{2}}{M}}.}$

Легочная податливость аналогична емкости .

Клиническое значение

Комплайнс легких является важным измерением в физиологии дыхания . ^{[2] [3]}

• Снижение податливости легких может быть связано с фиброзом .
• Повышенная податливость легких может быть связана с ХОБЛ и эмфиземой из-за потери альвеолярной и эластичной ткани.

Легочный сурфактант увеличивает податливость, уменьшая поверхностное натяжение воды. Внутренняя поверхность альвеол покрыта тонким слоем жидкости. Вода в этой жидкости имеет высокое поверхностное натяжение и обеспечивает силу, которая может разрушить альвеолу. Присутствие сурфактанта в этой жидкости разрушает поверхностное натяжение воды, делая менее вероятным, что альвеола может разрушиться внутрь. Если бы альвеола схлопнулась, потребовалась бы большая сила, чтобы открыть ее, а это означает, что податливость резко снизилась бы. Объем легких при любом заданном давлении во время вдоха меньше, чем объем легких при любом заданном давлении во время выдоха, что называется гистерезисом . ^[4]

Функциональное значение аномально высокой или низкой податливости

Низкая податливость указывает на жесткое легкое и означает, что требуется дополнительная работа для внесения нормального объема воздуха. Это происходит, когда легкие в этом случае становятся фиброзными, теряют свою растяжимость и становятся жестче.

В легком с высокой степенью податливости, как при эмфиземе , эластичная ткань повреждается ферментами . Эти ферменты секретируются лейкоцитами (белыми кровяными тельцами) в ответ на различные вдыхаемые раздражители, такие как сигаретный дым. У пациентов с эмфиземой очень высокая податливость легких из-за плохой эластичной отдачи . Им крайне трудно выдыхать воздух. В этом состоянии требуется дополнительная работа, чтобы вывести воздух из легких. Кроме того, у пациентов часто возникают трудности и со вдыханием воздуха. Это связано с тем, что легкое с высокой степенью податливости приводит к многочисленным ателектазам , что затрудняет надувание. ^{[ необходимо дополнительное объяснение ]} Податливость также увеличивается с возрастом.

Как пиковое инспираторное давление, так и давление плато увеличиваются, когда увеличивается эластическое сопротивление или когда уменьшается легочная податливость (например, во время абдоминальной инсуффляции, асцита, внутреннего заболевания легких, ожирения, отека легких, напряженного пневмоторакса). С другой стороны, только пиковое инспираторное давление увеличивается (давление плато не меняется), когда увеличивается сопротивление дыхательных путей (например, компрессия дыхательных путей, бронхоспазм, слизистая пробка, перегнутая трубка, секреция, инородное тело). ^[5]

Соответствие требованиям снижается в следующих случаях:

• Положение лежа на спине
• Лапароскопические хирургические вмешательства
• Тяжелые рестриктивные патологии
• Хронические рестриктивные патологии
• Гидроторакс
• Пневмоторакс
• Высокое стояние диафрагмы
• Острые приступы астмы , при которых также наблюдается повышенная комплаентность по неясной причине ^[6]

Ссылки

1. рубрике медицинских предметов Национальной медицинской библиотеки США (MeSH)
2. Никишин В., Герхардт Т., Эверетт Р., Банкалари Э. (1998). «Новый метод анализа податливости легких при нелинейной зависимости давления от объема». Am J Respir Crit Care Med . 158 (4): 1052–60. doi :10.1164/ajrccm.158.4.9801011. PMID  9769260.статья
3. Носек, Томас М. "Раздел 4/4ch2/s4ch2_21". Основы физиологии человека . Архивировано из оригинала 24.03.2016.
4. Уэст, Джон Б. (2005). Физиология дыхания: основы . Хейгерстаун, Мэриленд: Липпинкотт Уильямс и Уилкинс . ISBN 978-0-7817-5152-0.
5. Марино, Пол. Книга ICU. 3-е издание. Страницы 465–467.
6. Уэст, Джон Б. (2012). Физиология дыхания: основы (9-е изд.). Филадельфия: Wolters Kluwer Health/Lippincott Williams & Wilkins. стр. 99. ISBN 978-1-60913-640-6. OCLC  723034847.