Моделювання газового потоку на видиху. Прискорення повітряного потоку в легенях

Для створення загальної математичної моделі процесу обмеження газового потоку в повітроносних шляхах були висунуті більш сучасні теоретичні передумови, а саме залежність швидкості потоку від хвилі тиску (швидкість - хвиля). В одній з робіт, що не відноситься до механіки легень, висловлювалося припущення, що обмеження потоку в еластичних трубах виникає при швидкості, коли в рухомому середовищі поширюються хвилі тиску.

швидкість поширення цих хвиль дорівнює (f / р) 1/2 (де f - модуль еластичності поперечного перерізу труби, р-щільність рухомий середовища всередині труби). Dawson, Elliott (1977) запропонували подібну узагальнену теоретичну модель процесу обмеження експіраторного потоку і отримали підтвердження своєї гіпотези при дослідженні трахеї собаки під час бігу, а також при вивченні процесу в штучних повітроносних шляхах.

З позицій механізмів критичного респіраторного потоку поняття «точка задухи» (choke point) більш прийнятно, ніж ТРД. Концепція отримала підтвердження в результаті обстеження молодих людей при високих легеневих обсягах і в дослідах на собаках, які перебувають під наркозом [Chryssostomos, Mead, 1977] і перевірена Mead (1980b). У прогностичному рівнянні величина р, мабуть, повинна бути в 2 рази менше. Таке припущення представляє інтерес для фізіологів, що займаються питаннями гіпербарії.

форсування ЖЕЛ, безумовно, сприяє досягненню максимального потоку видихуваного газу, що звичайно, впливає на МПВ навіть у здорових осіб. Ці величини знижені у хворих на емфізему, викликаної зниженням еластичності легень і збільшенням опору сегмента, розташованого вище по ходу дихальних шляхів. Закупорку дрібніших шляхів можна очікувати при великих легеневих обсягах у випадках порушення еластичності легенів. (Вплив щільності газу на закриті обсяги в легких і їх можлива роль при підводних зануреннях ще не вивчені.)

обмеження Vемакс величиною максимального потоку на видиху, ймовірно, є одним з факторів, що мали місце в дослідженнях при нормальному атмосферному тиску, проведених в 1970 р Craig і співробітниками. У водолазів, які перебувають на глибині, відтворювали стан дихання, схоже з таким у хворих на емфізему, шляхом збільшення опору в сегменті легкого, розташованому вище по ходу дихального тракту. Щільність газу має важливе значення не тільки для турбулентного потоку, а й для конвективного прискорення, яке повинно виникати в потоці, в випадках, коли загальна поперечний переріз повітроносних шляхів зменшується у напрямку цього потоку.

Mead і співробітники прийшли до висновку, що при великих леткових обсягах і високих швидкостях потоку газу конвективное прискорення майже повністю визначає величину Р в сегменті, розташованому вище по ходу дихального тракту. Wood, Bryan в 1969 р досліджували максимальний потік під час видиху при шести різних легеневих обсягах і абсолютному тиску 1-10 кгс / см2. Вони виявили, що при легеневих обсягах, що перевищують 25% від ЖЕЛ, максимальний потік був пропорційний висловом: (щільність газу).

Ця залежність однакова для всіх практичних умов, як «зворотне значення кореня квадратного для величини щільності газу», і буде розглянута при аналізі характеру МВП під час перебування водолаза на глибині. Дана залежність також добре узгоджується з конвективним прискоренням (і / або іншим «неламінарним» фактором потоку) як з основним джерелом опору в верхньому по ходу респіраторного тракту сегменті, а також з теорією обмеження потоку швидкість-хвиля. Той факт, що розраховані при цьому числа Рейнольдса невеликі, свідчить про інше режимі потоку газу в дихальному шляхах, а не турбулентному. Велику роль у вирішенні цієї проблеми зіграли дослідження, проведені Albano, Vail в 1970-1973 рр.