2) сила вдоха
3) радиус дыхательных путей (+)
4) положение тела в пространстве
Основным физическим фактором сопротивления воздушному потоку служит радиус просвета дыхательных путей. При преимущественно ламинарном течении согласно закону Пуазейля сопротивление обратно пропорционально четвёртой степени радиуса: R ∼ 1/r4. Поэтому даже небольшое уменьшение просвета при бронхоспазме, отёке слизистой или скоплении секрета вызывает значительное увеличение сопротивления и работы дыхания. Наибольший вклад в нормальное сопротивление обычно вносят крупные и средние бронхи, тогда как суммарное поперечное сечение терминальных бронхиол очень велико.
Сила вдоха и выдоха влияет на сопротивление косвенно, изменяя трансмуральное давление и степень динамического сжатия бронхов, особенно при форсированном выдохе. Положение тела также может менять функциональную остаточную ёмкость лёгких, распределение вентиляции и склонность мелких дыхательных путей к закрытию, однако это вторичные факторы. Клинически повышение сопротивления проявляется экспираторной одышкой, свистящими хрипами и снижением скоростных показателей спирометрии, прежде всего объёма форсированного выдоха за первую секунду и отношения ОФВ1/ФЖЕЛ.
| Фактор | Механизм изменения сопротивления | Типичный клинический или функциональный признак |
|---|---|---|
| Уменьшение радиуса бронха | Резкое увеличение сопротивления вследствие зависимости от r−4 | Экспираторная одышка, свистящие хрипы, обструктивный тип вентиляционных нарушений |
| Бронхоспазм | Сокращение гладкой мускулатуры с уменьшением просвета бронхов | Обратимое снижение ОФВ1, положительная проба с бронходилататором при астме |
| Отёк слизистой оболочки | Утолщение стенки и уменьшение внутреннего радиуса дыхательных путей | Повышение сопротивления при воспалительных заболеваниях бронхов и аллергических реакциях |
| Секрет или слизистая пробка | Механическое сужение или частичная обтурация просвета; возможен переход к турбулентному течению | Неравномерная вентиляция, локальные хрипы, участки гиповентиляции или ателектаза |
| Скорость и характер потока | При высокой скорости и в крупных дыхательных путях возрастает доля турбулентности; сопротивление зависит не только от радиуса, но и от плотности газа | Особенно выраженное сопротивление в верхних дыхательных путях и при стенозах |
| Объём лёгких | При увеличении объёма радиальная тяга паренхимы расширяет мелкие бронхи и снижает их сопротивление | Уменьшение сопротивления на глубоких вдохах; склонность к закрытию дыхательных путей при низких объёмах |
| Форсированный выдох и положение тела | Форсированный выдох может вызвать динамическую компрессию внутригрудных бронхов; положение тела меняет объём лёгких и распределение вентиляции | Зависимость выраженности обструкции от усилия и положения, но не первичная роль этих факторов в формировании сопротивления |
Изменение радиуса лежит в основе действия бронходилататоров: расслабление гладкой мускулатуры увеличивает просвет бронхов и непропорционально снижает сопротивление. При обструктивных заболеваниях оценка эффекта терапии проводится по динамике ОФВ1 и других показателей форсированной спирометрии, а непосредственное измерение сопротивления возможно методом бодиплетизмографии. Таким образом, сила дыхательных движений и положение тела модифицируют поток, но определяющим параметром остаётся геометрия просвета дыхательных путей.