Эластическая тяга легких. Михаил Ингерлейб

Величину растяжения легких в ответ на каждую единицу увеличения транспульмонального давления (если для достижения равновесия имеется достаточно времени) называют растяжимостью легких. У здорового взрослого человека общая растяжимость обоих легких составляет примерно 200 мл воздуха на 1 см вод. ст. трансмурального давления. Таким образом, каждый раз, когда транспульмональное давление увеличивается на 1 см вод. ст., через 10-20 сек объем легких увеличивается на 200 мл.

Диаграмма растяжимости легких . На рисунке показана диаграмма соотношения изменений объема легких и изменений транспульмонального давления. Обратите внимание, что эти соотношения во время вдоха отличаются от таковых во время выдоха. Каждая кривая регистрируется при изменении транспульмонального давления на небольшую величину после установления объема легких на постоянном уровне. Эти две кривые называют, соответственно, кривой инспираторной растяжимости и кривой экспираторной растяжимости, а всю диаграмму - диаграммой растяжимости легких.

Характер кривой растяжимости определяется главным образом эластическими свойствами легких. Эластические свойства можно разделить на две группы: (1) эластические силы самой легочной ткани; (2) эластические силы, вызванные поверхностным натяжением слоя жидкости на внутренней поверхности стенок альвеол и других дыхательных путей легких.

Эластическая тяга легочной ткани определяется главным образом волокнами эластина и коллагена, вплетенными в паренхиму легких. В спавшихся легких эти волокна находятся в эластически сокращенном и скрученном состоянии, но когда легкие расширяются, они растягиваются и расправляются, при этом удлиняются и развивают все большую эластическую тягу.

Вызванные поверхностным натяжением эластические силы являются намного более сложными. Значение поверхностного натяжения показано на рисунке, где сравниваются диаграммы растяжимости легких в случаях наполнения их солевым раствором и воздухом. При наполнении легких воздухом в альвеолах существует поверхность раздела между альвеолярной жидкостью и воздухом. В случае наполнения легких солевым раствором такой поверхности нет и поэтому отсутствует влияние поверхностного натяжения - в наполненных солевым раствором легких действуют только эластические силы ткани.

Для растяжения наполненных воздухом легких потребуются трансплевральные давления, примерно в 3 раза превышающие необходимые для расширения наполненных солевым раствором легких. Можно сделать вывод, что величина тканевых эластических сил, обусловливающих спадение наполненных воздухом легких, составляет только около 1/3 всей эластичности легких, в то время как поверхностное натяжение на границе слоев жидкости и воздуха в альвеолах создает оставшиеся 2/3.

Эластические силы , обусловленные поверхностным натяжением на границе слоев жидкости и воздуха, значительно увеличиваются, когда в альвеолярной жидкости отсутствует определенное вещество - сурфактант. Теперь обсудим действия этого вещества и его влияние на силы поверхностного натяжения.

Вернуться в оглавление раздела " "

Эластичность - есть мера упругости легочной ткани . Чем больше эластичность ткани, тем больше давления требуется приложить для достижения заданного изменения объема легких. Эластическая тяга легких возникает благодаря высокому содержанию в них эластиновых и коллагенновых волокон. Эластин и коллаген находятся в альвеолярных стенках вокруг бронхов и кровеносных сосудов. Возможно, упругость легких обусловлена не столько удлинением этих волокон, сколько изменением их геометрического расположения, как это наблюдается при растяжении нейлоновой ткани: хотя нити сами по себе не изменяют длины, ткань легко растягивается благодаря их особому переплетению.

Определенная доля эластической тяги легких обусловлена также действием сил поверхностного натяжения на границе "газ-жидкость" в альвеолах. Поверхностное натяжение - это сила, возникающая на поверхности, разделяющей жидкость и газ. Она обусловлена тем, что межмолекулярное сцепление внутри жидкости гораздо сильнее, чем силы сцепления между молекулами жидкой и газовой фазы. В результате этого площадь поверхности жидкой фазы становится минимальной. Силы поверхностного натяжения в легких взаимодействуют с естественной эластической отдачей, обеспечивая спадение альвеол.

Специальное вещество (сурфактант ), состоящее из фосфолипидов и протеинов и выстилающее альвеолярную поверхность, снижает внутриальвеолярное поверхностное натяжение. Сурфактант секретируется альвеолярными эпителиальными клетками II типа и выполняет несколько важных физиологических функций. Во-первых, понижая поверхностное натяжение, он увеличивает растяжимость легкого (уменьшает упругость). Тем самым уменьшается совершаемая при вдохе работа. Во-вторых, обеспечивается стабильность альвеол. Давление, создаваемое силами поверхностного натяжения в пузырьке (альвеоле), обратно пропорционально его радиусу, поэтому при одинаковом поверхностном натяжении в мелких пузырьках (альвеолах), оно больше, чем в крупных. Эти силы также подчиняются закону Лапласа, упомянутому ранее (1), с некоторой модификацией: «Т» - поверхностное натяжение, а «r» - радиус пузырька.

В отсутствие природного детергента мелкие альвеолы стремились бы перекачать свой воздух в более крупные. Поскольку при изменении диаметра меняется слойная структура сурфактанта, его эффект в отношении снижения сил поверхностного натяжения проявляется тем больше, чем меньше диаметр альвеол. Последнее обстоятельство сглаживает эффект меньшего радиуса кривизны и увеличенного давления. Тем самым предотвращается спадение альвеол и появление ателектазов на выдохе (диаметр альвеол минимален), а также перемещение воздуха из меньших альвеол внутрь больших альвеол (за счет выравнивания сил поверхностного натяжения в альвеолах разного диаметра).

Респираторный дистресс-синдром новорожденных характеризуется дефицитом нормального сурфактанта. У больных детей легкие становятся ригидными, неподатливыми, склонными к коллапсу. Дефицит сурфактанта имеется и при респираторном дистресс-синдроме взрослых, однако, его роль в развитии этого варианта дыхательной недостаточности менее очевидна.

Давление, создаваемое эластической паренхимой легкого называется давлением эластической отдачи (Pel) . В качестве меры эластической тяги обычно используют растяжимость (С - от англ. complianсе), которая находится в реципрокном отношении к эластичности:

С = 1/Е = ДV/ДP

Растяжимость (изменение объема на единицу давления) отражается наклоном кривой «объем-давление». Подобные различия между прямым и обратным процессом называются гистерезисом. Кроме того, видно, что кривые не исходят из начала координат. Это указывает на то, что легкое содержит небольшой, но измеримый объем газа даже тогда, когда на него не действует растягивающее давление.

Растяжимость обычно измеряется в статических условиях (Сstat), т. е. в состоянии равновесия или, другими словами, в отсутствии движения газа в дыхательных путях. Динамическая растяжимость (Cdyn), которую измеряют на фоне ритмичного дыхания, зависит еще и от сопротивления дыхательных путей. На практике Сdyn измеряется по наклону линии, проведенной между точками начала вдоха и выдоха на кривой «динамическое давление-объем».

В физиологических условиях статическая растяжимость легких человека при небольшом давлении (5-10 см Н 2 О) достигает примерно 200 мл/см вод. ст. При более высоких давлениях (объемах) она, однако, уменьшается. Этому соответствует более пологий участок кривой «давление--объем». Растяжимость легких несколько снижается при альвеолярном отеке и коллапсе, при повышении давления в легочных венах и переполнении легких кровью, при увеличении объема внесосудистой жидкости, наличии воспаления или фиброзе. При эмфиземе легких растяжимость возрастает, как считают, за счет утраты или перестройки эластических составляющих легочной ткани.

Поскольку изменения давления и объема нелинейны, для оценки упругих свойств легочной ткани часто используют «нормализованную» растяжимость, отнесенную к единице объема легких - удельную растяжимость. Она рассчитывается делением статической растяжимости на объем легких, при котором она измеряется. В клинике статическую растяжимость легких измеряют, получая кривую давление-объем при изменениях объема на 500 мл от уровня функциональной остаточной емкости легких (ФОЕ).

Растяжимость грудной клетки в норме составляет около 200 мл/см вод. ст. Эластическая тяга грудной клетки объясняется наличием структурных компонентов, противодействующих деформации, возможно, мышечным тонусом грудной стенки. Вследствие наличия эластических свойств, грудная клетка в состоянии покоя имеет тенденцию к расширению, а легкие - к спадению, т.е. на уровне функциональной остаточной емкости легких (ФОЕ) эластическая отдача легкого, направленная внутрь, уравновешивается эластической отдачей грудной стенки, направленной наружу. По мере того как объем грудной полости от уровня ФОЕ расширяется до уровня ее максимального объема (общая емкость легких, ОЕЛ), направленная наружу отдача грудной стенки снижается. При уровне 60% жизненной емкости легких, измеряемой на вдохе (максимальное количество воздуха, которое можно вдохнуть, начиная с уровня остаточного объема легких), отдача грудной клетки падает до нуля. При дальнейшем расширении грудной клетки отдача ее стенки направляется внутрь. Большое количество клинических нарушений, включая выраженное ожирение, обширный плевральный фиброз и кифоскалиоз, характеризуются изменениями растяжимости грудной клетки.

В клинической практике обычно оценивается общая растяжимость легких и грудной клетки (С общая). В норме она составляет около 0,1 см/вод. ст. и описывается следующим уравнением:

1/С общая = 1/С грудной клетки + 1/ С легких

Именно этот показатель отражает давление, которое должно быть создано дыхательными мышцами (или аппаратом ИВЛ) в системе для преодоления статической эластической отдачи легких и грудной стенки при различных объемах легкого. В горизонтальном положении растяжимость грудной клетки уменьшается из-за давления органов брюшной полости на диафрагму.

При движении смеси газов по дыхательным путям возникает дополнительное сопротивление, называемое обычно неэластическим. Неэластическое сопротивление обусловлено в основном (70%) аэродинамическим (трение воздушной струи о стенки дыхательных путей), и в меньшей степени вязкостным (или деформационным, связанным с перемещением тканей при движении легких и грудной клетки) компонентами. Доля вязкостного сопротивления может заметно возрастать при значительном увеличении дыхательного объема. Наконец, незначительную долю составляет инерционное сопротивление, оказываемое массой легочных тканей и газа при возникающих ускорениях и замедлениях скорости дыхания. Весьма малое в обычных условиях, это сопротивление может возрастать при частом дыхании или даже стать главным при ИВЛ с высокой частотой дыхательных циклов.

Составляющими элементами, необходимыми для проведения ортодонтической коррекции, являются не только брекеты, дуги и лигатуры, но еще и эластические тяги на брекеты. Пациентам дополнительные приспособления доставляют небольшой дискомфорт, но исправить прикус, увы, без них нельзя. В статье мы рассмотрим основные задачи эластиков, их виды и правила использования.

В клинической практике ортодонты применяют не только эластические резиночки, но и металлические, тефлоновые лигатуры, а также лигатуры Кобаяши. Разберем основные их характеристики подробнее.

  1. Крепятся лигатуры на конструктивных элементах брекетов – крыльях. Основное их предназначение заключается в фиксации дуги. Раз в 3-4 недели необходимо проводить смену резинок, ведь эластические лигатуры под воздействием слюны теряют свои прежние физические свойства. И если на коррекцию своевременно не приходить, брекет-система просто перестанет работать. В продаже представлены прозрачные, белые, разноцветные эластики, изготавливают их путем штамповки.
  2. Металлические лигатуры выполнены из нержавеющей стали. Их также фиксируют на крыльях с помощью специального инструментария. Применяют, как правило, на заключительном этапе лечения для закрепления полученного результата. Резиночки для брекетов по своей структуре не раздражают поверхности слизистой, так как изготовлены они из латекса. Кончики же металлических лигатур могут в незначительной мере натирать слизистую оболочку. Если появилось покраснение, необходимо обратиться к врачу для сглаживания контуров или же с целью изоляции выступающих элементов.
  3. Лигатуры Кобаяши – это по сути те же металлические лигатуры, разница лишь в наличии специального изгиба на кончике. Крючок образован с помощью метода точечной сварки. Основные задачи заключается в фиксации межчелюстной эластической тяги, эластических цепочек или пружин.
  4. Лигатуры с тефлоновым покрытием – хорошее компромиссное решение, обеспечивающие одновременно эстетичность и надежность лигирования. Нанесение на поверхность стали тонкого тефлонового слоя позволяет достичь идеального сочетания данных лигатур с керамическими или сапфировыми брекетами.

Эластические силовые компоненты

Лигатуры предназначены для удерживания дуги, фиксируют их сразу же после установки брекетов. Но кроме лигатур существуют и эластические силовые резинки, материалом для изготовления которых служит гипоаллергенная хирургическая резина. Применяют силовые модули после этапа выравнивания зубных рядов. К их числу можно отнести:

  • цепочки;
  • нити;
  • тяги.

По силе действия различают эластики: light (малые силы), medium (средние), heavy (высокоамплитудные, тяжелые). Давление на зубы от применения эластических резинок не должно превышать 20-25 г/мм 2 . Использование чрезмерных сил может привести к осложнениям. Поэтому тяги с маркировкой heavy используют очень редко.

Важно отметить: на каждой упаковке указывается сила действия тех или иных эластических модулей. И что интересно, достигается это давление при растяжении резинки в три раза больше ее исходного диаметра.

Цепочки

Цепочки могут быть прозрачными, серыми или цветными. Состоят из колец, связанных между собой в единую цельную систему. Фиксируют звенья на крыльях брекетов или же на крючках лигатур Кобаяши. Для закрытия малых, средних и больших промежутков ортодонты применяют цепочки с соответствующей длиной шага.

Эластические цепочки предназначены для выполнения следующих задач:

  • закрытия диастемы;
  • устранения трем и промежутков, которые возникли после удаления зубов;
  • исправления тортоаномалии – поворота зуба вокруг своей оси;
  • корпусного перемещения зубов.

Важно отметить: так как все дополнительные элементы коррекции являются ретенционными пунктами, способствующими накоплению налета, чистка брекетов с резинками требует использования не только зубной щетки и пасты. В состав инструментов ежедневной гигиены полости рта необходимо включить ершики и ирригаторы.

Нити

Эластическая нить считается достойной альтернативой цепочке. С одной стороны охватывает брекет, к точке опоры привязывается с помощью узла. Функции нити следующие:

  • перемещение зубов;
  • закрытие промежутков;
  • консолидация зубного ряда;
  • вытягивание сформированных, но не прорезавшихся (или не полностью прорезавшихся) зубов.

Эластическую нить часто применяют при использовании лингвальной техники коррекции.

Тяги

Для чего нужны эластические тяги? Эластики предназначены для исправления межчелюстных контактов. Отличаются между собой диаметром и толщиной. Для удобства и облегчения запоминания (как врачами, так и пациентами) разных по силе эластиков, компанией Ormco предложена специальная маркировка «Zoo», где каждому диаметру эластической тяги соответствует название определенного животного.

Применение эластиков показано при выявлении у пациентов следующих патологий:

  • дистальный прикус;
  • мезиальный прикус;
  • перекрестный прикус;
  • открытый прикус;
  • дизокклюзия – отсутствие контакта между зубами верхней и нижней челюсти на определенном участке зубного ряда;
  • вытягивание не полностью прорезавшихся зубов.

Для исправления зубочелюстных патологий ортодонты используют и различные варианты крепления эластиков.

  1. Диагональные симметрические тяги предназначены для коррекции дистального и мезиального прикуса.
  2. Диагональные асимметрические необходимы для создания срединной линии.
  3. Box-эластики для брекетов используют в переднем участке с целью устранения открытого прикуса.
  4. Зигзагоподобные тяги предназначены для создания правильных окклюзионных контактов между зубами верхней и нижней челюсти.
  5. Треугольные эластики способствуют нормализации прикуса по вертикали.
  6. Тяги «спагетти» направлены на устранение выраженных форм мезиального или дистального прикуса.

Важно знать: эффект от эластической тяги увеличивается при движениях нижней челюсти. Бывают клинические случаи, когда при проведении ортодонтической коррекции необходимо использовать одновременно горизонтальные и вертикальные эластики.

Правила применения эластиков

Фиксация тяги и обучение пациентов правилам крепления проводится в стоматологическом кабинете ортодонтом . Пациенты должны быть предельно внимательными, так как им придется самостоятельно выполнять эту процедуру в домашних условиях и не единожды.

Зачем нужно регулярно менять тяги? Доказано, что уже через 2 часа после закрепления эластиков потеря их эффективности составляет 30%, через 3 часа – 40%. Чтобы поддерживать силовое воздействие на необходимом уровне, нужно проводить замену 2-3 раза в день.

После постановки эластиков может быть небольшой дискомфорт. Это вполне нормальное, физиологически обоснованное явление. Но если вы не можете полноценно открыть рот, возникли проблемы с жеванием, глотанием, необходимо снять тяги и обратиться к специалисту.

Важно отметить: индикатором того, что на зубы действует чрезмерная сила, является появление бледности в участке десны после фиксации эластиков.

Лигатуры, цепочки, тяги – все эти элементы являются неотъемлемыми составляющими ортодонтической коррекции. Кроме своей непосредственной задачи, тяги служат своего рода маркером того, насколько серьезно пациент относится к лечению. Если эластики носить время от времени, а не постоянно, полноценной положительной динамики не будет. Поэтому чтобы добиться максимально продуктивного результата, нужно безоговорочно выполнять все предписания ортодонта, своевременно приходить на коррекцию и не забывать о соблюдении базовых правил гигиены.

Подробности

Внешнее (легочное) дыхание = конвекционный транспорт в альвеолы + диффузия из альвеол в кровь легочных капилляров.

Мышцы, участвующие в акте дыхания:

1. Основные инспираторные – наружные межреберные (поднимают ребра); вспомогательные – большая и малая грудные, лестничнные и грудино-ключно-сосцевидная

2. Основные экспираторные – внутренние межреберные; вспомогательные – мышцы живота.

Типы дыхания : внешнее (легочная вентиляция и газообмен между альвеолами и кровью) и внутреннее (тканевое).

В зависимости от того, в каком направлении изменяются размеры грудной клетки при дыхании, различают грудной, брюшной и смешанный типы дыхания . Грудной тип дыхания чаще встречается у женщин. При нем грудная полость расширяется преимущественно в переднезаднем и боковых направлениях, тогда вентиляция нижних участков легких часто оказывается недостаточной.
Брюшной тип дыхания более характерен для мужчин. Расширение грудной полости при нем происходит преимущественно в вертикальном направлении, за счет диафрагмы, вентиляция верхушек легких может оказаться недостаточной. При смешанном типе дыхания равномерное расширение грудной полости во всех направлениях обеспечивает вентиляцию всех частей легких.

Сопротивления воздушному потоку:

1. Эластические

2. Вязкие (при спокойном дыхании незначительны).

I. Эластическое сопротивление.

Альвеолярное давление (PA) = разница давлений между альвеолярным и атмосферным воздухом. На кривой участок нормального дыхания ≈прямая =>упругое сопротивление всей дыхательной системы при нормальном дыхании почти постоянно.

Плевральное давление (PПЛ) =разница между атмосферным и внутриплевр.давлением. Из графика =>упруг.сопротивление грудн.клетки возрастает с увеличением давления.

Транспульмональное давление (PT) =разница между альвеолярн. и внутриплевр.давления. Все действующие на легкие силы уравновеш-ся в момент полного выдоха (V=ФОЕ).

Показатель эластических свойств – растяжимость (tg угла наклона релакс.кривой) – Compliance: Cдых.системы=ΔV/ΔPa – прирост давления, необходимого для растяжения все больше с увеличивающимся количеством воздуха. Elastance – способность тканей легких вернуться в прежнее состояние после растяжения.

Связь с растяжимостями других структур: 1/CДС=1/СГК +1/СЛ. (СГК=СЛ=2∙CДС=0,2 л/см вод.ст.). Для определения – упрощен.формула (испытуемый вдыхает опр.V воздуха, фиксир. ГК мышцами, открывает голос.щель) =>РА=0 =>Сл=ΔV/ΔPПЛ.

II.Неэластическое сопротивление.

90% - аэродинамическое сопротивление дыхательных путей (поток образует завихрения в местах разветвления бронхов и патологических сужений).

Закон Хагена-Пуазейля : V=ΔP/R=Pa/R (турбулентным потоком пренебрегают). Сопротивление воздухоносных путей R≈2см водн.ст. (Осн.вклад – трахеи и бронхов, у мелких путей – оч.большое сумм.сечение). 10% - Сопротивление тканей (внутр.трение и деформация). Соотношения давление/объем. 1.Форма гр.клетки =Const (i.e., смена выдоха вдохом): действует только эласт.тяга легких =>созд-ся отриц.относительно атмосферного внутриплевр.давления (PПЛ,СТАТ<0; РА,СТАТ=0). 2.Норм.дыхание. Вдох: поступление воздуха в расшир. альвеолы затруднено аэродин.сопротивлением =>А<0 =>PПЛ становится еще более отрицательным (РПЛ,ДИН =РПЛ,СТАТ +РА).

Поверхностное натяжение в альвеолах в 10 раз меньше, чем расчетное натяжение для слоя воды <=за счет сурфактанта - состоит из белков и липидов, в основном произв-х лецитина (гидрофил.головки молекул связаны с молекулами Н2О, а гидрофоб.головки друг от друга отталкиваются). +препятствуют выходу воздуха из мелких альвеол в крупные (по з.Лапласа) – т.к.молекулы сурфактанта располагаются плотнее с уменьшением радиуса альвеолы =>↓пов.натяжение в мелких альвеолах.

Эластическая тяга легких – сила, с которой легкие стремятся сжаться. Она возникает за счет следующих причин: 2/3эластической тяги легких обусловлено сурфактантом – поверхностным натяжением жидкости, выстилающей альвеолы, около 30% – эластическими волокнами легких и бронхов, 3% – тонусом гладкомышечных волокон бронхов. Сила эластической тяги всегда направлена с наружи внутрь. Т.е. на величину растяжимости и эластической тяги легких сильное влияние оказывает наличие на внутриальвеолярной поверхности сурфактанта – вещества, представляющего собой смесь фосфолипидов и белков.

Роль сурфактанта :

1) снижает поверхностное натяжение в альвеолах и таким образом увеличивает растяжимость легких;

2) стабилизирует альвеолы, препятствует слипанию их стенок;

3) снижает сопротивление диффузии газов через стенку альвеол;

4) препятствует отеку альвеол путем снижения величины поверхностного натяжения в альвеолах;

5) облегчает расправление легких при первом вдохе новорожденного;

6) способствует активации фагоцитоза альвеолярными макрофагами и их двигательной активности.

Синтез и замена сурфактанта происходит довольно быстро, поэтому нарушение кровотока в легких, воспаление и отеки, курение, избыток и недостаточность кислорода, некоторые фармакологические препараты могут снизить его запасы и увеличить поверхностное натяжение жидкости в альвеолах. Все это ведет к их ателектазу или спадению.

Пневмоторокс.

Пневмотороксом называется поступление воздуха в межплевральное пространство, возникающее при проникающих ранениях грудной клетки, нарушениях герметичность плевральной полости. При этом легкие спадаются, так как внутриплевральное давление становится одинаковым с атмосферным. Эффективный газообмен в этих условиях является невозможным. У человека правая и левая плевральные полости не сообщаются, и благодаря этому односторонний пневмоторокс, например, слева, не ведет к прекращению легочного дыхания правого легкого. Со временем воздух из плевральной полости рассасывается, и спавшееся легкое вновь расправляется и заполняет всю грудную полость. Двусторонний пневмоторокс несовместим с жизнью.