वायुमार्ग प्रतिरोध और गतिकी

वायुमार्ग प्रतिरोध वह अवरोध है जो संवाहक वायुमार्ग वायु प्रवाह के लिए उत्पन्न करते हैं, जिसे प्रवाह को संचालित करने वाले दबाव अंतर और उसके द्वारा उत्पन्न प्रवाह के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है। वायुमार्गों की गतिकी — फेफड़ों की मात्रा, प्रवाह दर और ट्रांसम्यूरल दबाव के साथ उनका कैलिबर कैसे बदलता है — यह निर्धारित करती है कि अधिकांश प्रतिरोध कहाँ स्थित है और क्यों एक बलपूर्वक निःश्वसन के दौरान प्रवाह सीमित हो जाता है।

Definition

वायुमार्ग प्रतिरोध, एल्वियोली और वायुमार्ग के खुलने के बीच के प्रेरक दबाव अंतर और उसके द्वारा उत्पन्न वायु प्रवाह का अनुपात है; यह संवाहक वायुमार्गों के माध्यम से गैस की गति के लिए घर्षण और ज्यामितीय अवरोध को दर्शाता है और वायुमार्ग की त्रिज्या पर अत्यधिक निर्भर करता है।

Scope

यह विषय वायुमार्ग प्रतिरोध की परिभाषा और निर्धारकों, ब्रोन्कियल ट्री के साथ प्रतिरोध के वितरण, फेफड़ों की मात्रा पर वायुमार्ग कैलिबर की निर्भरता, और गतिशील संपीड़न को शामिल करता है जो निःश्वसन प्रवाह को सीमित करता है। यह वायुमार्ग यांत्रिकी का एक संदर्भ विवरण है और कोई नैदानिक प्रबंधन सलाह प्रदान नहीं करता है।

Core questions

• प्रेरक दबाव और प्रवाह के संदर्भ में वायुमार्ग प्रतिरोध को कैसे परिभाषित किया जाता है?
• वायुमार्ग की त्रिज्या का प्रतिरोध पर इतना बड़ा प्रभाव क्यों पड़ता है?
• ब्रोन्कियल ट्री के साथ अधिकांश वायुमार्ग प्रतिरोध कहाँ स्थित होता है?
• गतिशील वायुमार्ग संपीड़न निःश्वसन प्रवाह सीमा कैसे उत्पन्न करता है?

Key concepts

• वायुमार्ग प्रतिरोध
• लैमिनार और अशांत प्रवाह
• त्रिज्या निर्भरता
• प्रतिरोध का वितरण
• कैलिबर की फेफड़ों-मात्रा निर्भरता
• गतिशील वायुमार्ग संपीड़न
• समान दबाव बिंदु

Key theories

प्रतिरोध की त्रिज्या निर्भरता

लैमिनार प्रवाह के लिए, प्रतिरोध वायुमार्ग की त्रिज्या की उच्च घात के व्युत्क्रमानुपाती होता है, इसलिए कैलिबर में छोटे बदलाव — चिकनी-मांसपेशी टोन, स्राव, या दीवार के मोटे होने से — प्रतिरोध में बड़े बदलाव उत्पन्न करते हैं; फेफड़ों की मात्रा बढ़ने पर भी प्रतिरोध कम हो जाता है और वायुमार्ग खुल जाते हैं।

गतिशील संपीड़न और समान दबाव बिंदु

बलपूर्वक निःश्वसन के दौरान, फुफ्फुसीय दबाव एल्वियोली के नीचे के बिंदु पर वायुमार्गों के अंदर के दबाव से अधिक हो सकता है; इस समान दबाव बिंदु से परे वायुमार्ग संपीड़ित होता है, इसलिए अधिकतम प्रवाह फेफड़ों के प्रत्यास्थता और ऊपर की ओर के खंड के प्रतिरोध द्वारा निर्धारित होता है, न कि निःश्वसन प्रयास द्वारा।

Mechanisms

वायुमार्गों के माध्यम से वायु प्रवाह का प्रतिरोध होता है जो, लैमिनार प्रवाह के लिए, वायुमार्ग की त्रिज्या पर बहुत दृढ़ता से निर्भर करता है, इसलिए वायुमार्गों का कैलिबर प्रतिरोध का प्रमुख निर्धारक है। यद्यपि व्यक्तिगत छोटे वायुमार्ग संकीर्ण होते हैं, वे इतने अधिक होते हैं और उनका संयुक्त अनुप्रस्थ-काट इतना बड़ा होता है कि सामान्य फेफड़ों में अधिकांश मापने योग्य प्रतिरोध सबसे छोटे वायुमार्गों के बजाय मध्यम आकार के ब्रोन्काई में होता है। वायुमार्ग का कैलिबर फेफड़ों के फूलने पर बढ़ता है, क्योंकि आसपास का पैरेन्काइमा रेडियल कर्षण डालता है जो वायुमार्गों को खुला रखता है, इसलिए उच्च फेफड़ों की मात्रा पर प्रतिरोध कम हो जाता है। एक बलपूर्वक निःश्वसन के दौरान फुफ्फुसीय दबाव में वृद्धि जो हवा को बाहर निकालती है, वायुमार्गों को भी संपीड़ित करती है; उस बिंदु के नीचे जहां वायुमार्ग और फुफ्फुसीय दबाव बराबर हो जाते हैं, वायुमार्ग गतिशील रूप से संकीर्ण हो जाता है, और वहां से अधिकतम प्रवाह फेफड़ों के लोचदार प्रत्यास्थता और ऊपर की ओर के प्रतिरोध द्वारा निर्धारित होता है — जो निःश्वसन प्रवाह सीमा का आधार है।

Clinical relevance

ब्रोन्कोकन्सट्रिक्शन (bronchoconstriction), म्यूकोसल सूजन, स्राव, या पैरेन्काइमल कर्षण के नुकसान से बढ़ा हुआ वायुमार्ग प्रतिरोध, जो वायुमार्गों को खुला रखता है, अवरोधक वेंटिलेटरी पैटर्न का यांत्रिक हॉलमार्क है, और यह श्वास के प्रतिरोधी कार्य को बढ़ाता है। गतिशील संपीड़न बताता है कि बलपूर्वक निःश्वसन माप वायुमार्ग कार्य को क्यों दर्शाते हैं। यह प्रविष्टि शरीर विज्ञान और माप का वर्णन करती है और व्यक्तिगत निदान या उपचार का आधार नहीं है।

Evidence & guidelines

वायुमार्ग प्रतिरोध और संबंधित प्रवाह को मापने के तरीके क्लासिक प्लेथिस्मोग्राफिक और बल-दोलन (forced-oscillation) अध्ययनों में स्थापित किए गए थे और मानकीकृत फेफड़ों के कार्य ढांचे के भीतर लागू किए जाते हैं; प्रतिरोध और प्रवाह मापों की व्याख्या अंतरराष्ट्रीय फेफड़ों के कार्य विवरणों में निर्धारित की गई है।

History

वायुमार्ग प्रतिरोध का सीधा माप 1950 के दशक में बॉडी प्लेथिस्मोग्राफी और डुबोइस और सहयोगियों द्वारा शुरू की गई बल-दोलन तकनीकों के साथ संभव हो गया। 1960 के दशक में मीड, मैकलेम और सहकर्मियों ने गतिशील वायुमार्ग संपीड़न के माध्यम से निःश्वसन प्रवाह सीमा की व्याख्या की, वायुमार्ग प्रतिरोध, फेफड़ों के प्रत्यास्थता, और अधिकतम प्रवाह को वायुमार्ग गतिकी के एक सुसंगत विवरण में जोड़ा।

Key figures

• Arthur B. DuBois
• Jere Mead
• Peter Macklem

Seminal works

• dubois-1956
• mead-1967

Frequently asked questions

वायुमार्ग के व्यास में एक छोटा सा बदलाव प्रतिरोध में एक बड़ा बदलाव क्यों लाता है?

लैमिनार प्रवाह के लिए, प्रतिरोध वायुमार्ग की त्रिज्या की उच्च घात के व्युत्क्रमानुपाती होता है, इसलिए चिकनी-मांसपेशी संकुचन, सूजन, या स्राव से होने वाला एक मामूली संकुचन भी वायु प्रवाह के प्रतिरोध को तेजी से बढ़ाता है।

फेफड़ों में अधिकांश वायुमार्ग प्रतिरोध कहाँ स्थित होता है?

सामान्य फेफड़ों में अधिकांश मापने योग्य प्रतिरोध मध्यम आकार के ब्रोन्काई में होता है। सबसे छोटे वायुमार्ग व्यक्तिगत रूप से संकीर्ण होते हैं लेकिन इतने अधिक होते हैं, और उनका संयुक्त अनुप्रस्थ-काट क्षेत्र इतना बड़ा होता है, कि वे मिलकर अपेक्षाकृत कम प्रतिरोध में योगदान करते हैं।