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 F_л, на­зы­вае­мая так­же эла­сти­че­ской тя­гой лег­ких. Ос­нов­ные фак­то­ры, соз­даю­щие эту си­лу, сле­дую­щие:

¾ рас­тя­же­ние эла­сти­че­ских во­ло­кон лег­ких;

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 F_л 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 F_г. В кон­це спо­кой­но­го вы­до­ха эти си­лы рав­ны, но на­прав­ле­ны про­ти­во­по­лож­но; по­это­му ды­ха­тель­ный ап­па­рат на­хо­дит­ся в по­кое:

F_л = F_г. (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 (F_м);

¾ уп­ру­гая си­ла лег­ких F_л воз­рос­ла, так как лег­кие еще боль­ше рас­тя­ну­лись;

¾ уп­ру­гая си­ла груд­ной клет­ки F_г умень­ши­лась, так как груд­ная клет­ка рас­ши­ри­лась в на­прав­ле­нии дей­ст­вия этой си­лы.

По­сколь­ку ды­ха­тель­ный ап­па­рат за­фик­си­ро­ван, сум­мы сил, дей­ст­вую­щих в раз­ных на­прав­ле­ни­ях, рав­ны:

F_л = F_г + F_м. (4)

Про­цесс спо­кой­но­го вы­до­ха (рис. 10.2, Б, спра­ва)

Ин­спи­ра­тор­ные мыш­цы рас­сла­би­лись, си­ла F_м (урав­не­ние (4)) ис­чез­ла, лег­кие вме­сте с груд­ной клет­кой ста­ли сме­щать­ся к кор­ню под дей­ст­ви­ем уп­ру­гой си­лы лег­ких, пре­вы­шаю­щей уп­ру­гую си­лу груд­ной клет­ки:

F_л > F_г. (5)