2) снижается
3) исчезает
4) не изменяется
При турбулентном движении воздуха возникают вихри, перемешивание потоков и дополнительные потери механической энергии на трение и локальные завихрения. Поэтому для поддержания того же объёмного расхода требуется большее перепадение давления между проксимальными и дистальными отделами дыхательных путей, то есть бронхиальное сопротивление возрастает. Выраженность эффекта усиливается при высокой скорости воздушного потока, уменьшении просвета бронхов, их разветвлении, наличии отёка слизистой или вязкого секрета.
Для ламинарного потока справедлив закон Пуазёйля: сопротивление определяется вязкостью газа, длиной и особенно радиусом бронха и в идеализированных условиях почти не зависит от скорости потока. При турбулентности перепад давления приблизительно пропорционален квадрату расхода, поэтому эффективное сопротивление, рассчитанное как отношение перепада давления к расходу, увеличивается по мере ускорения дыхания. В бифуркациях и суженных участках бронхиального дерева турбулентные вихри формируются легче, что объясняет появление свистящих и жужжащих хрипов при бронхиальной обструкции.
| Режим движения воздуха | Основная характеристика | Связь перепада давления с расходом | Клиническое значение |
|---|---|---|---|
| Ламинарный | Параллельные слои газа без выраженного перемешивания | ΔP приблизительно пропорционально Q; сопротивление относительно стабильно | Характерен для мелких дыхательных путей при невысокой скорости потока |
| Переходный | Чередование упорядоченных участков и локальных вихрей | Зависимость ΔP от Q становится нелинейной | Возникает в области бифуркаций и при увеличении скорости дыхания |
| Турбулентный | Нерегулярное движение частиц с интенсивным перемешиванием | ΔP приблизительно пропорционально Q²; эффективное сопротивление возрастает | Повышает работу дыхания и способствует возникновению дыхательных шумов |
| Число Рейнольдса | Re = ρvd/η; учитывает плотность газа, скорость, диаметр дыхательных путей и вязкость | При увеличении Re вероятность турбулентности повышается | Переходные значения ориентировочно соответствуют Re около 2000–4000, но в дыхательных путях зависят от геометрии |
| Сужение бронха | Уменьшение радиуса повышает скорость потока в данном участке | Усиливаются локальные потери давления и вихреобразование | Типично для бронхиальной астмы, хронической обструктивной болезни лёгких и отёка слизистой |
| Аускультативный признак | Колебания стенок и турбулентные потоки создают дополнительные звуковые компоненты | Шумовой эффект усиливается при форсированном выдохе | Свистящие хрипы указывают на сужение дыхательных путей, но не заменяют спирометрию |
Таким образом, увеличение сопротивления при турбулентности связано не с исчезновением потока, а с возрастанием энергетических затрат на его проведение. В клинической практике степень бронхиальной обструкции оценивают прежде всего по спирометрии, включая объём форсированного выдоха за первую секунду и отношение ОФВ1/ФЖЕЛ. Обратимость обструкции после бронходилататора поддерживает диагноз астмы, тогда как стойкое ограничение воздушного потока более характерно для ХОБЛ. Снижение скорости потока и восстановление просвета бронхов уменьшают турбулентные потери и работу дыхания.