Resistansi dan Dinamika Jalan Napas

Resistansi jalan napas adalah hambatan yang diberikan oleh saluran udara konduktif terhadap aliran udara, yang didefinisikan sebagai perbedaan tekanan yang mendorong aliran dibagi dengan aliran yang dihasilkannya. Dinamika jalan napas — bagaimana kalibernya berubah dengan volume paru-paru, laju aliran, dan tekanan transmural — menentukan di mana sebagian besar resistansi berada dan mengapa aliran menjadi terbatas selama ekspirasi paksa.

Definition

Resistansi jalan napas adalah rasio perbedaan tekanan pendorong antara alveoli dan pembukaan jalan napas terhadap aliran udara yang dihasilkannya; ini mencerminkan hambatan gesekan dan geometris terhadap pergerakan gas melalui saluran udara konduktif dan sangat bergantung pada radius jalan napas.

Scope

Topik ini mencakup definisi dan penentu resistansi jalan napas, distribusi resistansi di sepanjang pohon bronkial, ketergantungan kaliber jalan napas pada volume paru-paru, dan kompresi dinamis yang membatasi aliran ekspirasi. Ini adalah laporan referensi tentang mekanika jalan napas dan tidak memberikan saran manajemen klinis.

Core questions

• Bagaimana resistansi jalan napas didefinisikan dalam hal tekanan pendorong dan aliran?
• Mengapa radius jalan napas memiliki efek yang begitu besar pada resistansi?
• Di mana di sepanjang pohon bronkial sebagian besar resistansi jalan napas berada?
• Bagaimana kompresi jalan napas dinamis menghasilkan pembatasan aliran ekspirasi?

Key concepts

• Resistansi jalan napas
• Aliran laminar dan turbulen
• Ketergantungan radius
• Distribusi resistansi
• Ketergantungan kaliber pada volume paru-paru
• Kompresi jalan napas dinamis
• Titik tekanan yang sama

Key theories

Ketergantungan resistansi pada radius

Untuk aliran laminar, resistansi bervariasi secara terbalik dengan pangkat tinggi dari radius jalan napas, sehingga perubahan kecil pada kaliber — dari tonus otot polos, sekresi, atau penebalan dinding — menghasilkan perubahan besar pada resistansi; resistansi juga menurun saat volume paru-paru meningkat dan jalan napas ditarik terbuka.

Kompresi dinamis dan titik tekanan yang sama

Selama ekspirasi paksa, tekanan pleura dapat melebihi tekanan di dalam jalan napas pada titik di bagian hilir alveoli; di luar titik tekanan yang sama ini, jalan napas terkompresi, sehingga aliran maksimal ditentukan oleh rekoil paru-paru dan resistansi segmen di bagian hulu daripada oleh upaya ekspirasi.

Mechanisms

Aliran udara melalui jalan napas dihambat oleh resistansi yang, untuk aliran laminar, sangat bergantung pada radius jalan napas, sehingga kaliber jalan napas adalah penentu dominan resistansi. Meskipun jalan napas kecil secara individual sempit, jumlahnya sangat banyak dan penampang gabungannya sangat besar sehingga sebagian besar resistansi yang terukur pada paru-paru normal terletak di bronkus berukuran sedang daripada jalan napas terkecil. Kaliber jalan napas meningkat saat paru-paru mengembang, karena parenkim di sekitarnya memberikan tarikan radial yang menjaga jalan napas tetap terbuka, sehingga resistansi menurun pada volume paru-paru yang lebih tinggi. Selama ekspirasi paksa, peningkatan tekanan pleura yang mendorong udara keluar juga mengompresi jalan napas; di bagian hilir dari titik di mana tekanan jalan napas dan pleura menjadi sama, jalan napas menyempit secara dinamis, dan dari sana aliran maksimal ditentukan oleh rekoil elastis paru-paru dan resistansi di bagian hulu — dasar dari pembatasan aliran ekspirasi.

Clinical relevance

Peningkatan resistansi jalan napas, dari bronkokonstriksi, pembengkakan mukosa, sekresi, atau hilangnya traksi parenkim yang menjaga jalan napas tetap terbuka, adalah ciri mekanis dari pola ventilasi obstruktif, dan ini meningkatkan kerja pernapasan resistif. Kompresi dinamis menjelaskan mengapa pengukuran ekspirasi paksa mencerminkan fungsi jalan napas. Entri ini menjelaskan fisiologi dan pengukuran dan bukan merupakan dasar untuk diagnosis atau pengobatan individu.

Evidence & guidelines

Metode untuk mengukur resistansi jalan napas dan aliran terkait ditetapkan dalam studi pletismografi klasik dan osilasi paksa dan diterapkan dalam kerangka fungsi paru-paru standar; interpretasi pengukuran resistansi dan aliran ditetapkan dalam pernyataan fungsi paru-paru internasional.

History

Pengukuran langsung resistansi jalan napas menjadi mungkin pada tahun 1950-an dengan pletismografi tubuh dan teknik osilasi paksa yang diperkenalkan oleh DuBois dan rekan. Pada tahun 1960-an Mead, Macklem dan rekan kerja menjelaskan pembatasan aliran ekspirasi melalui kompresi jalan napas dinamis, menghubungkan resistansi jalan napas, rekoil paru-paru, dan aliran maksimal menjadi penjelasan yang koheren tentang dinamika jalan napas.

Key figures

• Arthur B. DuBois
• Jere Mead
• Peter Macklem

Seminal works

• dubois-1956
• mead-1967

Frequently asked questions

Mengapa perubahan kecil pada diameter jalan napas menyebabkan perubahan besar pada resistansi?

Untuk aliran laminar, resistansi bervariasi secara terbalik dengan pangkat tinggi dari radius jalan napas, sehingga penyempitan yang sedikit pun — dari kontraksi otot polos, pembengkakan, atau sekresi — secara tajam meningkatkan resistansi terhadap aliran udara.

Di mana di paru-paru sebagian besar resistansi jalan napas berada?

Pada paru-paru normal, sebagian besar resistansi yang terukur berada di bronkus berukuran sedang. Jalan napas terkecil secara individual sempit tetapi sangat banyak, dengan luas penampang gabungan yang sangat besar, sehingga secara bersama-sama mereka berkontribusi relatif kecil terhadap resistansi.