В респираторной физиологии сопротивление дыхательных путей — это сопротивление дыхательных путей потоку воздуха при вдохе и выдохе . Сопротивление дыхательных путей можно измерить с помощью плетизмографии .
Аналогично закону Ома :
Где:
Так:
Где:
NB P A и постоянно изменяются в течение дыхательного цикла.
Существует несколько важных факторов, определяющих сопротивление дыхательных путей, в том числе:
В гидродинамике уравнение Хагена –Пуазейля — это физический закон , который определяет падение давления в жидкости, текущей по длинной цилиндрической трубе. Предположения уравнения состоят в том, что поток является ламинарным, вязким и несжимаемым , а поток проходит через постоянное круглое поперечное сечение, которое существенно больше его диаметра. Уравнение также известно как закон Хагена–Пуазейля , закон Пуазейля и уравнение Пуазейля .
Где:
Разделив обе части на и с учетом вышеприведенного определения, получаем:
Хотя предположения уравнения Хагена-Пуазейля не являются строго верными для дыхательных путей, оно показывает, что из-за четвертой степени относительно небольшие изменения радиуса дыхательных путей вызывают большие изменения сопротивления дыхательных путей.
Отдельный малый дыхательный путь имеет гораздо большее сопротивление, чем большой дыхательный путь, однако мелких дыхательных путей гораздо больше, чем крупных. Поэтому наибольшее сопротивление наблюдается в бронхах среднего размера, между четвертой и восьмой бифуркацией. [1]
Когда воздух течет ламинарно, он имеет меньшее сопротивление, чем когда он течет турбулентно . Если поток становится турбулентным, а разница давлений увеличивается для поддержания потока, эта реакция сама по себе увеличивает сопротивление. Это означает, что для поддержания потока, если он становится турбулентным, требуется большое увеличение разницы давлений.
Является ли поток ламинарным или турбулентным, определить сложно, однако, как правило, поток внутри трубы будет ламинарным, пока число Рейнольдса меньше 2300. [2]
где:
Это показывает, что более крупные дыхательные пути более склонны к турбулентному потоку, чем более мелкие. В случаях обструкции верхних дыхательных путей развитие турбулентного потока является очень важным механизмом повышенного сопротивления дыхательных путей, это можно лечить путем введения Heliox , дыхательного газа , который намного менее плотный, чем воздух, и, следовательно, более проводит ламинарный поток.
Сопротивление дыхательных путей не является постоянным. Как показано выше, сопротивление дыхательных путей существенно зависит от изменений диаметра дыхательных путей. Поэтому заболевания, поражающие дыхательные пути, могут увеличивать сопротивление дыхательных путей. Сопротивление дыхательных путей также может меняться со временем. Во время приступа астмы дыхательные пути сужаются, вызывая увеличение сопротивления дыхательных путей. Сопротивление дыхательных путей также может меняться между вдохом и выдохом: При эмфиземе происходит разрушение эластичной ткани легких, которая помогает удерживать мелкие дыхательные пути открытыми. Поэтому во время выдоха, особенно форсированного выдоха, эти дыхательные пути могут спадаться, вызывая увеличение сопротивления дыхательных путей.
Это просто математическая величина, обратная сопротивлению дыхательных путей.
Также называется объемным сопротивлением дыхательных путей. Из-за эластичной природы ткани, которая поддерживает мелкие дыхательные пути, сопротивление дыхательных путей изменяется в зависимости от объема легких. Практически невозможно измерить сопротивление дыхательных путей при заданном абсолютном объеме легких, поэтому удельное сопротивление дыхательных путей пытается скорректировать различия в объеме легких, при которых были сделаны различные измерения сопротивления дыхательных путей.
Удельное сопротивление дыхательных путей часто измеряется при ФОЕ, в этом случае:
[3] [4]
Также называется объемной проводимостью дыхательных путей. Подобно удельному сопротивлению дыхательных путей, удельная проводимость дыхательных путей пытается скорректировать различия в объеме легких.
Удельную проводимость дыхательных путей часто измеряют при ФОЕ, в этом случае:
[3]