Силы, действующие в легких и грудной клетке в ходе дыхательного цикла
Мы убедились в том, что в легких и грудной клетке действуют силы, создаваемые мышцами, и упругие силы. Последние имеют огромное значение в норме и патологии:
¾ с одной стороны, значительная часть работы дыхательных мышц приходится на преодоление упругих сил;
¾ с другой стороны, упругие силы поддерживают в растянутом и, следовательно, раскрытом состоянии многие внутригрудные структуры, в частности сосуды и мелкие дыхательные пути.
Рассмотрим силы, действующие в дыхательном аппарате (легких и грудной клетке) в три момента: 1) конец спокойного выдоха; 2) высота спокойного вдоха; 3) процесс спокойного выдоха. Эти силы изображены на рис. 10.2, Б.
Конец спокойного выдоха (рис. 10.2, Б, слева)
Дыхательные мышцы расслаблены, дыхательный аппарат находится в состоянии покоя, но силы в нем действуют: если создать пневмоторакс (разгерметизировать плевральную полость), то легкие спадутся. Следовательно, на них действует сила, направленная к корню. Это упругая сила легких Fл, называемая такжеэластической тягой легких. Основные факторы, создающие эту силу, следующие:
¾ растяжение эластических волоконлегких;
¾ поверхностное натяжение жидкости, покрывающей альвеолы. Эта сила существенно (в пять раз) меньше по сравнению с поверхностным натяжением такой же по площади водной пленки благодаря наличию в альвеолярной жидкости поверхностно-активных веществ — сурфактантов.
Под действием упругой силы Fл легкие стремятся уменьшить свой объем и при этом тянут за собой грудную клетку. Поскольку грудная клетка также обладает упругостью, в ней, как в сжатой пружине, также возникает упругая сила, направленная противоположно упругой силе легких; это упругая сила грудной клетки Fг. В конце спокойного выдоха эти силы равны, но направлены противоположно; поэтому дыхательный аппарат находится в покое:
Fл = Fг. (3)
При пневмотораксе, таким образом, легкие спадутся, а грудная клетка расширится.
Конец спокойного вдоха (рис. 10.2, Б, в центре)
Предположим, что мы сделали вдох и зафиксировали грудную клетку на высоте вдоха с помощью дыхательных мышц. При этом:
¾ появилась новая сила, обусловленная сокращением дыхательных мышц (Fм);
¾ упругая сила легких Fл возросла, так как легкие еще больше растянулись;
¾ упругая сила грудной клетки Fг уменьшилась, так как грудная клетка расширилась в направлении действия этой силы.
Поскольку дыхательный аппарат зафиксирован, суммы сил, действующих в разных направлениях, равны:
Fл = Fг + Fм. (4)
Процесс спокойного выдоха (рис. 10.2, Б, справа)
Инспираторные мышцы расслабились, сила Fм (уравнение (4)) исчезла, легкие вместе с грудной клеткой стали смещаться к корню под действием упругой силы легких, превышающей упругую силу грудной клетки:
Fл > Fг. (5)
Дата добавления: 2015-12-29; просмотров: 619;