Сырты тыныс алуды биомеханикасы.

АКМ арылы оттегі мен кмір ышыл газыны эффективті диффузиясын амтамасыз ететін альвеолды газ оспасы мен атмосфералы ауа арасындаы газ алмасу (сурет 3) вентиляция аппаратыны жмысыны арасында жзеге асады. Ол аппарат екі анатомиялы- физиологиялы рылымнан трады: тыныс алу блшыеттері бар кеуде мен тыныс алу жолдары бар кпелерден трады. Кеуде серпімділігі бар кпе, жрек, антамырлары шін ата озалмалы ап болып табылады. Кеуде диафрагманы жне т.б. тыныс алу блшыеттеріні ысаруы арылы зіні клемін белсенді згертеді. Диафрагманы ысаруы кезінде кеудені кмбезі ныыздалып, рса уысына арай ыысады, ол кеуде клеміні, оны артынан кпелер клеміні артуына келіп соады. Бойль-Мариотт заына сйкес ( ), кпелер клеміні артуы оларды ішіндегі ысымны тмендеуімен шарасыз сйемелденеді . ысым атмосфералы ысымнан тмен болады (шамамен 6 мм сынап баанасына, яни жеделдетілген дем алуда 0,8 Па-а ) жне ауа кпелер ішіне (альвеолалара) сорыла бастайды. Осылайша дем тарту орындалады.

Дем тартанда ауа трахеяа (кеірдекке) келіп, содан со бронхылармен (ауа тамыр, кеірдектен тараан кпеге ауа жеткізетін шеміршекті ттік) альвеолалара жетеді. Барлы тыныс алу жолдары біріккенде тарматалан тыныс алу ттігін береді (сурет 4). Онда сіп- нген р бронхыны клдене ималарыны осындысы есептеледі. Трахеяны клдене имасыны ауданы е кішіболып табылады ( ересек адамда шамамен 2,54 ).

Екі негізгі бронхыны (сол жне о) осынды имасы осы шамадан арты. Альвеолалара арай

сіп- нген р бронхыны клдене ималарыны осындысы лкен бола бастайды.

16-шы генерацияны барлы бронхыларыны осынды ималарыны ауданы 180 -ге жетеді, ал барлы альвеола апшытарыны осынды ималарыны ауданы- 11 800 -ге жетеді. Адам мен жануарларды ауа жолдарымен ауаны ттас аыны шін физиологиялы жадайларда аынны зіліссіздік шарты орындалады: сыылмайтын ортаны ттас аысы кезінде аынны кезкелген имасы арылы бірлік уаытта орын ауыстырушы ортаны бірдей клемдері тасымалданады (берілген жадайда ауа). Тарматы тыныс алу ттігіне олданса бл мынаны білдіреді:

шамасы (ауа аыныны клемік жылдамдыы) тарматы ттіктерді барлы осынды клдене ималарында бірдей болады(р генерация дегейінде).

Сурет 4. Тарматалан тыныс алу ттігіні сызбасы.

 

Ауа аыныны клемдік (Q) жне сызыты ( ) жылдамдытарыны арасында мынадай атынас таайындалан: , мндаы S – бронхыларды берілген генерациясыны клдене имасыны ауданы. Осыдан мынадай орытынды шыады: ауа аыныны сызыты жылдамдыы тарматалан тыныс алу ттігіні ртрлі жерлерінде бірдей болмайды: трахеяда- е жоары

(шамамен ), 16- шы генерация бронхыларында — , альвеолды апшытарда- кем. Соы шама ауаны диффузия жылдамдыынан кем. Сол себепті ауа жолыны аыры 7 мкм-де ауа альвеолалара конвекция заы бойынша емес, диффузия заы бойынша келеді деп есептеледі (тарматалан тыныс алу ттігіні барлы алдыы бліктеріні бойындай).

алыпты тыныс алу кезінде дем тартуды 70—80%- а тередеуі диафрагманы ысаруымен амтамасыз етіледі, ал 20—30%- а тередеуі – сырты абырааралы блшыеттерді ысаруымен амтамасыз етіледі. Тыныс алуды кшеюі жмыса осымша тыныс алу блшыеттеріні (мойын, кеудеге бекітілген иы белдеуі блшыеттеріні) кірісуімен байланысты. Олар дем тартуды да, дем шыаруды да жеделденуіне жрдемдесе алады. Жеделдетілген дем шыаруа ішкі абырааралы блшыеттермен арын блшыеттері(іш ыспаы) аса кп лес осады. Жайлы тыныс алу кезінде тыныс алу блшыеттеріні ысаруын тек дем тарту ана амтамасыз етеді, ал дем шыару кпелерде, кеуде тіндерінде серпімділік кшіні ( дем тарту кезінде) пайда болуы есебінен селос орындалады. Жайлы тыныс алу кезінде тыныс алу блшыеттеріні уаты 0,05 Вт-ты райды, ал жеделдетілген тыныс алу кезінде бір тртіпке артады. Бірінші жадайда тыныс алу блшыеттерін энергиямен амтамасыз етуге азамен жтылан оттегіні барлыы 2%-ы ана жмсалады, ал екінші жадайда- 20%- дан астамы.

кпелерді вентиляциясын (ауа алмастыруын) амтамасыз ететін биофизикалы рдістерді тізбектілігін мынадай сызба трінде крсетуге болады:

- дем тарту (алу) сті:жйке импульсіні тыныс алу блшыеттеріне келуі синапсты (жйке-блшыетті) берілу тыныс алу блшыеттеріні ысаруы кеуде (ккірек) уысы клеміні артуы кпелер клеміні артуы кпелердегі ысымны тмендеуі (Бойль—Мариотт заы бойынша) атмосферадан кпелерге ауаны сорылуы;

Дем шыару сті:тыныс алу блшыеттеріні босасуы(дем тарту кезіндегі ысаруды ізінше) кеуде (ккірек) уысы клеміні кемуі кпелер клеміні кемуі кпелердегі ысымны артуы (Бойль—Мариотт заы бойынша) кпелерден атмосфераа ауаны сыып шаарылуы.

Кеудені созылышты асиетіне абыралар (сіресе оларды шеміршекті бліктері) мен тыныс алу блшыеттеріні серпімділіктері басты лес осады. Кеудені созылышты кедергісі

оларды созылу дрежесіне байланысты , ал созылу дрежесі кпелерді клеміні лаюымен артады (бл туелділік параболалы туелділікке жуы). кпені максимал клемін (V_max) шамамен 55%- а толтыран кезде, кеудені созылмалы рылымдары толыымен босасиды. кпелер клеміні артуы (шамамен 55% V_max) кеудені созылмалы (серпімді) рылымдарыны созылуына келіп соады, ал кемуі- оларды сыылуына. Созылу мен сыылу тыныс алу блшыеттеріні тек ысаруы кезінде ана орындалады (бірінші жадайда- дем тарту блшыеттеріні, екінші жадайда- жеделденген дем шыару блшыеттеріні).

Дем шыаран кезде кпелерді бсесуге мжбр ететін кпелердегі серпімділік кші кпелерді созылышты кші(СК) деп аталады. Оны екі негізгі раушысы бар.

Біріншіден, кпе тіндеріне серпімділік асиеттер тн (олар тек раушыларды серпімділік коэффициентіне ана байланысты емес, сонымен атар кпелерді анмен толу дрежесіне, бірыай салалы блшыет талшытарыны тонусына т.б. байланысты).

СТ- екінші раушысы беттік керілу кшіболып табылады, ол альвеолды газ оспасы мен сйыты абатымен жайылан альвеолаларды ішкі бетіні арасындаы шекарада пайда болады. Беттік керілумен жасалан ысым Лаплас формуласымен есептеледі: ,

мндаы r - альвеоланы радиусы; - беттік керілу коэффициенті.

Осы ысымны серінен альвеоладаы сыылан газдар альвеоланы тастап кетуге жне тыныс алу жолдары арылы сырта шыуа тырысады. Альвеоланы орташа радиусы 100—150 мкм- ді райды, ал дем тартандаы беттік керілу коэффициенті ( ) шамамен райды.

Ендеше беттік керілумен аныталатын ысым дем тартанда 800 Па-а жетеді. Дем шыаруды барлы энергиясыны 50%-дан 70%-а дейінгі шамасын осы ысым амтамасыз етеді. Екінші блігі (30—50%) кпе паренхимасыны (тін), ауа жолдарыны, кеуде тіндеріні деформациясы кезінде пайда болатын серпімділік кшіне келеді. кпе паренхимасыны (тін), ауа жолдары абыраларыны, кеуде тіндеріні деформациясы кезінде пайда болатын серпімділік кшіні деформация шамасына туелділігі сызыты функциялармен рнектеледі. Серпімділік кбінесе тыныс алу (дем алу) кезінде кпе паренхимасында созылатын созылыш талшытармен аныталады. Осы жадайда толын трінде босадау орналасан коллаген талшытарысозылмайды,тек ана тзеледі. Оларды міндеті беріктілікті амтамасыз ету (кпе тініні атты созылуы кезінде).

кпені ра массасы20% коллагеннен жне 5 —12% эластиннен трады. кпе паренхимасыны минимал бзушы кернеуі Па-ды райды, ал аышты шегі Па.

кпелер здерін пластикалы денелер сияты стайды.

ысарушы тыныс алу блшыеттеріні энергиясы кеуде мен кпені созылышты кедергісін жеу шін ана жмсалмайды. Тыныс алу жолдарымен ауаны озалуына кедергі кштерді жеу шін едуір энергия жмсалады. Олар ауа аыныны сипатына байланысты болады. Ламинарлы озалыс кезінде кедергі кштері бірлік уаытта орын ауыстыратын ауаны клеміне пропорционал болады, ал турбулентті озалыста осы клемні квадратына пропорционал болады. Салматы тыныс алу кезінде бронхыларда ламинарлы ауа аыны басымыра болады. кпені ауа алмастыруы кшейгенде (мысалы, дене ебегі кезінде) не бронхылар тарыланда, ауаны озалысы турбуленттіболуы ммкін. Бл тыныс алумен байланысты болатын энергияны жмсалуын арттыруа келеді.

Салматы тыныс алуды жзеге асыруа жмсалатын тыныс алу блшыеттеріні энергиясы минутына 2-3,5 Дж райды, рі осы энергияны 70%-ы кеуде мен кпені созылышты кедергісін жеуге жмсалады, ал алан 30%-ы ауа массасыны орын ауыстыру жылдамдыына пропорционал болатын кедергі кштеріне арсы ауаны орын ауыстыру шін жасалатын жмыса жмсалады. Сондытан энергия жмсалуды екінші раушысы тыныс алу жиілегенде, артады. Тыныс алу блшыеттеріні жмысыны арасында кпе резистантын жеуге болады. кпе резистантыдегеніміз тыныс алу жолдарындаы ауа аыныны тербелістеріне осы жолдарды кедергісі. Осы кедергі біршама аз шама- . кпе резистантына кері шама созылышты деп аталады. Ересек адамда ол 200 см³ , ал балаларда – одан кіші. Созылышты артуы ммкін. Тыныс алу мшелеріні созылышты кедергісін жеуге жмсалатын энергия ауаны озалыс жылдамдыына, тыныс алу жиілігіне байланысты емес. Олар дем тартанда кпелерге келіп тсетін ауа клемімен, яни тыныс алу тередігімен аныталады. Тыныс алу аппараты жмысыны рбір раушыларыны тыныс алу жиілігі мен тередігіне бірдей байланысты болмауы оларды арасында тиімді атынасты орнауына келіп соады. Осы кезде жмыс вентиляцияны берілген клемінде минимал дегейде орындалады.

Дене тыныштыы кезінде тыныс алу тередігі (тыныс алу клемі) 0,5 л райды, ал жиілігі 12-16 мин (балаларда - 20-30 мин , ал жаа туан нрестелерде - 40-50 мин ). Тыныс алу тередігіні (тыныс алу клеміні) тыныс алу жиілігіне (1 минуттаы) кбейтіндісі тыныс алуды минутты клемін анытайды. Салматы тыныс алу кезінде ол райды, ал ауыр дене жктемесі кезінде тыныс алуды жиіленуі мен тередеуіні арасында дейін артады.

Дем тарту мен дем шыару затылытарыны (t ) арасында алтын пропорция байланысы бар:

( ).