کمپلیانس و خاصیت ارتجاعی ریه

کمپلیانس ریه (Lung compliance) عبارت است از تغییر در حجم ریه که در اثر تغییر واحدی در فشار اتساعی (فشار ترانس‌پولمونری) ایجاد می‌شود و سهولت ارتجاعی را که ریه با آن می‌تواند متسع شود، بیان می‌کند. خاصیت ارتجاعی (Elasticity) ویژگی مکمل آن است — تمایل ریه کشیده شده به بازگشت به حجم کوچکتر — و این دو با هم رابطه بین فشار اعمال شده به ریه و حجمی که در خود جای می‌دهد را تعیین می‌کنند.

Definition

کمپلیانس ریه نسبت تغییر در حجم ریه به تغییر در فشار ترانس‌پولمونری است که آن را ایجاد می‌کند (شیب منحنی فشار-حجم)؛ خاصیت ارتجاعی ریه، یا بازگشت ارتجاعی، فشار داخلی است که ریه متسع شده هنگام تمایل به بازگشت به حجم کمتر تولید می‌کند.

Scope

این موضوع شامل رفتار فشار-حجم ارتجاعی ریه و دیواره قفسه سینه، عوامل تعیین‌کننده آن خاصیت ارتجاعی (فیبرهای ارتجاعی بافتی و کشش سطحی آلوئولی)، نقش سورفاکتانت در کاهش کشش سطحی، و نحوه خواندن کمپلیانس از شیب منحنی فشار-حجم است. این یک گزارش مرجع از خواص مکانیکی است، نه راهنمایی بالینی.

Core questions

• کمپلیانس چگونه به عنوان شیب منحنی فشار-حجم تعریف می‌شود و چه تفاوتی با الاستانس دارد؟
• چه عواملی به بازگشت ارتجاعی ریه کمک می‌کنند — فیبرهای ارتجاعی بافتی در مقابل کشش سطحی آلوئولی؟
• سورفاکتانت چگونه کشش سطحی و در نتیجه کمپلیانس و پایداری آلوئولی را تغییر می‌دهد؟
• خواص ارتجاعی ریه و دیواره قفسه سینه چگونه با هم ترکیب می‌شوند تا حجم ریه در حالت استراحت را تعیین کنند؟

Key concepts

• کمپلیانس و الاستانس
• منحنی فشار-حجم
• بازگشت ارتجاعی
• هیسترزیس
• کشش سطحی
• سورفاکتانت ریوی
• کمپلیانس ویژه

Key theories

مدل پیوستار ارتجاعی ریه

مید، تاکیشیما و لیت ریه را به عنوان یک ساختار ارتجاعی وابسته به هم در نظر گرفتند که در آن فشار بازگشت در هر ناحیه به حجم محلی که به آن کشیده شده است بستگی دارد و چگونگی توزیع تنش‌ها و انبساط در سراسر پارانشیم را توضیح می‌دهد.

کشش سطحی و سهم سورفاکتانت در بازگشت

بخش قابل توجهی از بازگشت ارتجاعی ریه از کشش سطحی در سطح مشترک هوا-مایع آلوئولی ناشی می‌شود؛ سورفاکتانت ریوی این کشش را کاهش و تثبیت می‌کند، کمپلیانس را افزایش می‌دهد و از کلاپس آلوئول‌های کوچک جلوگیری می‌کند.

Mechanisms

حجم ریه در حالت آرامش توسط تعادل بین فشار اتساعی ترانس‌پولمونری و بازگشت ارتجاعی آن تعیین می‌شود. رسم حجم در برابر فشار ترانس‌پولمونری یک منحنی فشار-حجم سیگموئید را نشان می‌دهد که شیب آن کمپلیانس است؛ منحنی در هنگام دم و بازدم متفاوت است (هیسترزیس)، عمدتاً به دلیل رفتار کشش سطحی در سطح آلوئولی. دو عامل باعث بازگشت می‌شوند: فیبرهای ارتجاعی بافت ریه و کشش سطحی لایه نازک مایع پوشاننده آلوئول‌ها. سورفاکتانت ریوی کشش سطحی را کاهش می‌دهد که کمپلیانس را افزایش می‌دهد و از آنجا که تأثیر آن در حجم‌های پایین بیشتر است، آلوئول‌های با اندازه‌های مختلف را تثبیت می‌کند. از آنجا که ریه به سمت داخل بازمی‌گردد و دیواره قفسه سینه تمایل به بازگشت به سمت بیرون دارد، نیروهای ارتجاعی متضاد آنها در حجم ریه در حالت استراحت به هم می‌رسند.

Clinical relevance

کمپلیانس و بازگشت تعیین می‌کنند که ریه با چه سهولتی متسع می‌شود، و تغییر خاصیت ارتجاعی زیربنای دسته‌بندی‌های مکانیکی گسترده بیماری‌های ریوی است — برای مثال، از دست دادن بازگشت، کمپلیانس را افزایش می‌دهد، در حالی که فیبروز یا کمبود سورفاکتانت آن را کاهش می‌دهد. این مفاهیم تفسیر اندازه‌گیری‌های فشار-حجم و منطق پشت تهویه محافظ ریه را روشن می‌کنند. این مدخل خواص فیزیولوژیکی را توصیف می‌کند و مبنایی برای تشخیص یا درمان فردی نیست.

Evidence & guidelines

توصیف کمی خاصیت ارتجاعی ریه بر مطالعات کلاسیک مکانیک تنفسی استوار است و در کتاب‌های راهنمای فیزیولوژی و متون تثبیت شده است؛ اندازه‌گیری بالینی کمپلیانس در چارچوب‌های استاندارد عملکرد ریوی و مکانیک تنفسی انجام می‌شود.

History

اندازه‌گیری سیستماتیک خاصیت ارتجاعی ریه همزمان با تکنیک‌های تخمین فشار پلورال در اواسط قرن بیستم توسعه یافت و امکان تعریف منحنی فشار-حجم و کمی‌سازی کمپلیانس را فراهم آورد. مدل‌سازی توزیع تنش توسط مید و همکارانش و شناخت نقش کشش سطحی، درک آنچه ریه را ارتجاعی می‌کند، را بهبود بخشید، کاری که در جلد کتاب راهنمای فیزیولوژی در مورد مکانیک تنفس جمع‌آوری شده است.

Key figures

• Jere Mead
• Peter Macklem
• John B. West

Seminal works

• mead-1970
• mead-1967

Frequently asked questions

تفاوت بین کمپلیانس و الاستانس چیست؟

کمپلیانس حجم به دست آمده به ازای هر واحد افزایش در فشار اتساعی است، در حالی که الاستانس معکوس آن است — فشار مورد نیاز به ازای هر واحد تغییر حجم. ریه با کمپلیانس بالا به راحتی متسع می‌شود؛ ریه سفت و با الاستانس بالا در برابر اتساع مقاومت می‌کند.

چرا سورفاکتانت ریوی برای مکانیک ریه مهم است؟

سورفاکتانت کشش سطحی لایه مایع آلوئولی را کاهش می‌دهد که کمپلیانس ریه را افزایش می‌دهد و از آنجا که تأثیر آن در حجم‌های پایین ریه بیشتر است، به جلوگیری از کلاپس آلوئول‌های کوچک کمک می‌کند و آلوئول‌های با اندازه‌های مختلف را تثبیت می‌کند.