Odpor dýchacích cest a jejich dynamika

Odpor dýchacích cest je odpor, který vedoucí dýchací cesty kladou průtoku vzduchu; je definován jako tlakový rozdíl pohánějící průtok dělený tímto průtokem. Dynamika dýchacích cest — způsob, jakým se mění jejich průsvit v závislosti na objemu plic, rychlosti průtoku a transmuráním tlaku — určuje, kde leží největší část odporu a proč se průtok při usilovném výdechu omezuje.

Definition

Odpor dýchacích cest je poměr tlakového rozdílu mezi alveoly a ústím dýchacích cest k jím vyvolanému průtoku vzduchu; odráží třecí a geometrický odpor vůči pohybu plynu vedoucími dýchacími cestami a silně závisí na poloměru dýchacích cest.

Scope

Téma zahrnuje definici a determinanty odporu dýchacích cest, rozložení odporu podél bronchiálního stromu, závislost průsvitu dýchacích cest na objemu plic a dynamickou kompresi omezující výdechový průtok. Jde o referenční výklad mechaniky dýchacích cest; téma neposkytuje klinická doporučení pro léčbu.

Core questions

• Jak je odpor dýchacích cest definován z hlediska hnacího tlaku a průtoku?
• Proč má poloměr dýchacích cest tak velký vliv na odpor?
• Kde podél bronchiálního stromu leží největší část odporu dýchacích cest?
• Jak dynamická komprese dýchacích cest způsobuje omezení výdechového průtoku?

Key concepts

• Odpor dýchacích cest
• Laminární a turbulentní proudění
• Závislost na poloměru
• Rozložení odporu
• Závislost průsvitu na objemu plic
• Dynamická komprese dýchacích cest
• Bod rovného tlaku

Key theories

Závislost odporu na poloměru

Při laminárním proudění závisí odpor nepřímo úměrně na vysoké mocnině poloměru dýchacích cest, takže malé změny průsvitu — způsobené tonusem hladkého svalu, sekrecí nebo ztluštěním stěny — vyvolávají velké změny odporu; odpor rovněž klesá s rostoucím objemem plic, jak jsou dýchací cesty táhnuty do otevřena.

Dynamická komprese a bod rovného tlaku

Při usilovném výdechu může pleurální tlak překročit tlak uvnitř dýchacích cest v určitém bodě za alveoly; za tímto bodem rovného tlaku je dýchací cesta komprimována, takže maximální průtok je určen plicní retrakcí a odporem proximálního úseku, nikoli výdechovým úsilím.

Mechanisms

Průtoku vzduchu dýchacími cestami se staví odpor, který při laminárním proudění velmi silně závisí na poloměru dýchacích cest, takže průsvit dýchacích cest je dominantním determinantem odporu. Ačkoli jsou jednotlivé malé dýchací cesty úzké, je jich tak velké množství a jejich celkový průřez je tak velký, že většina měřitelného odporu v normálních plicích leží ve středně velkých bronších, nikoli v nejmenších dýchacích cestách. Průsvit dýchacích cest se zvyšuje při inflaci plic, protože okolní parenchym vyvíjí radiální tah, který dýchací cesty udržuje otevřené, takže při vyšších objemech plic odpor klesá. Při usilovném výdechu zvýšení pleurálního tlaku, které pohání vzduch ven, také komprimuje dýchací cesty; za bodem, kde se tlak v dýchacích cestách a pleurální tlak vyrovnají, se dýchací cesta dynamicky zužuje a maximální průtok je od tohoto místa určen elastickým retrakčním tlakem plic a odporem proximálního úseku — to je základ omezení výdechového průtoku.

Clinical relevance

Zvýšený odpor dýchacích cest způsobený bronchospasmem, otokem sliznice, sekrecí nebo ztrátou parenchymového tahu udržujícího dýchací cesty otevřené je mechanickým projevem obstrukčního ventilačního vzorce a zvyšuje odporovou práci při dýchání. Dynamická komprese vysvětluje, proč měření usilovného výdechu odráží funkci dýchacích cest. Tato položka popisuje fyziologii a měření a není podkladem pro individuální diagnostiku nebo léčbu.

Evidence & guidelines

Metody měření odporu dýchacích cest a příslušných průtoků byly zavedeny v klasických pletysmografických studiích a studiích s metodou nucených oscilací a jsou aplikovány v rámci standardizovaných protokolů pro měření funkce plic; interpretace měření odporu a průtoku je stanovena v mezinárodních doporučeních pro funkci plic.

History

Přímé měření odporu dýchacích cest se stalo možným v 50. letech 20. století díky tělové pletysmografii a metodě nucených oscilací, které zavedli DuBois a spolupracovníci. V 60. letech Mead, Macklem a jejich spolupracovníci vysvětlili omezení výdechového průtoku prostřednictvím dynamické komprese dýchacích cest, čímž propojili odpor dýchacích cest, plicní retrakci a maximální průtok do koherentního výkladu dynamiky dýchacích cest.

Key figures

• Arthur B. DuBois
• Jere Mead
• Peter Macklem

Seminal works

• dubois-1956
• mead-1967

Frequently asked questions

Proč malá změna průměru dýchacích cest způsobuje velkou změnu odporu?

Při laminárním proudění závisí odpor nepřímo úměrně na vysoké mocnině poloměru dýchacích cest, takže i mírné zúžení — způsobené kontrakcí hladkého svalu, otokem nebo sekrecí — odpor průtoku vzduchu prudce zvyšuje.

Kde v plicích leží největší část odporu dýchacích cest?

V normálních plicích leží většina měřitelného odporu ve středně velkých bronších. Nejmenší dýchací cesty jsou sice jednotlivě úzké, ale jsou tak početné a jejich celkový průřez je tak velký, že celkově přispívají relativně malým odporem.