Rezistența și dinamica căilor respiratorii

Rezistența căilor respiratorii reprezintă opoziția pe care o exercită căile respiratorii conductoare la fluxul de aer, definită ca diferența de presiune care determină fluxul împărțită la fluxul produs. Dinamica căilor respiratorii — modul în care calibrul lor se modifică în funcție de volumul pulmonar, debitul și presiunea transmurală — determină distribuția rezistenței și explică de ce fluxul devine limitat în cursul unui expir forțat.

Definition

Rezistența căilor respiratorii este raportul dintre diferența de presiune motrice de la alveole la deschiderea căilor respiratorii și fluxul de aer produs; reflectă opoziția prin frecare și cea geometrică la mișcarea gazelor prin căile respiratorii conductoare și depinde în mod marcant de raza căilor respiratorii.

Scope

Această temă acoperă definiția și determinanții rezistenței căilor respiratorii, distribuția rezistenței de-a lungul arborelui bronșic, dependența calibrului căilor respiratorii de volumul pulmonar și compresia dinamică ce limitează fluxul expirator. Constituie o prezentare de referință a mecanicii căilor respiratorii și nu oferă recomandări de management clinic.

Core questions

• Cum este definită rezistența căilor respiratorii în termeni de presiune motrice și debit?
• De ce are raza căilor respiratorii un efect atât de mare asupra rezistenței?
• Unde de-a lungul arborelui bronșic se concentrează cea mai mare parte a rezistenței?
• Cum produce compresia dinamică a căilor respiratorii limitarea fluxului expirator?

Key concepts

• Rezistența căilor respiratorii
• Flux laminar și turbulent
• Dependența de rază
• Distribuția rezistenței
• Dependența calibrului de volumul pulmonar
• Compresia dinamică a căilor respiratorii
• Punctul de presiune egală

Key theories

Dependența rezistenței de rază

Pentru fluxul laminar, rezistența variază invers proporțional cu o putere ridicată a razei căilor respiratorii, astfel că mici variații ale calibrului — datorate tonusului musculaturii netede, secreților sau îngroșării peretelui — produc modificări importante ale rezistenței; rezistența scade totodată pe măsură ce volumul pulmonar crește și căile respiratorii sunt tracționate spre deschidere.

Compresia dinamică și punctul de presiune egală

În cursul expirului forțat, presiunea pleurală poate depăși presiunea din interiorul căilor respiratorii la un punct distal față de alveole; dincolo de acest punct de presiune egală, calea respiratorie este comprimată, astfel că fluxul maxim este determinat de recul pulmonar și de rezistența segmentului proximal, nu de efortul expirator.

Mechanisms

Fluxul de aer prin căile respiratorii este frânat de o rezistență care, în cazul fluxului laminar, depinde puternic de raza căilor respiratorii, astfel că calibrul acestora reprezintă determinantul dominant al rezistenței. Deși căile respiratorii mici sunt înguste în mod individual, sunt atât de numeroase și secțiunea lor transversală cumulată este atât de mare, încât cea mai mare parte a rezistenței măsurabile în plămânul normal se regăsește la nivelul bronhiilor de calibru mediu, nu al căilor mici. Calibrul căilor respiratorii crește pe măsură ce plămânul se insuflă, deoarece parenchimul înconjurător exercită o tracțiune radială care menține căile deschise, astfel că rezistența scade la volume pulmonare mai mari. În cursul unui expir forțat, creșterea presiunii pleurale care propulsează aerul spre exterior comprimă totodată căile respiratorii; distal de punctul în care presiunile din căile respiratorii și cea pleurală se egalează, calea respiratorie se îngustează dinamic, iar de la acel nivel fluxul maxim este determinat de recul elastic pulmonar și de rezistența segmentului proximal — aceasta constituie baza limitării fluxului expirator.

Clinical relevance

Creșterea rezistenței căilor respiratorii, cauzată de bronhoconstricție, edem mucos, secreții sau pierderea tracțiunii parenchimale care menține căile respiratorii deschise, reprezintă semnul mecanic distinctiv al tiparelor ventilatorii obstructive și crește efortul rezistiv al respirației. Compresia dinamică explică de ce măsurătorile expiratorii forțate reflectă funcția căilor respiratorii. Această intrare descrie fiziologia și metodele de măsurare și nu constituie o bază pentru diagnosticul sau tratamentul individual.

Evidence & guidelines

Metodele de măsurare a rezistenței căilor respiratorii și a fluxurilor asociate au fost stabilite în studii clasice de pletismografie și oscilație forțată și sunt aplicate în cadrul unor sisteme standardizate de evaluare a funcției pulmonare; interpretarea rezistenței și a măsurătorilor de flux este prezentată în declarații internaționale privind funcția pulmonară.

History

Măsurarea directă a rezistenței căilor respiratorii a devenit posibilă în anii 1950 prin pletismografia corporală și tehnicile de oscilație forțată introduse de DuBois și colaboratori. În anii 1960, Mead, Macklem și colaboratorii lor au explicat limitarea fluxului expirator prin compresia dinamică a căilor respiratorii, conectând rezistența căilor respiratorii, recul pulmonar și fluxul maximal într-o descriere coerentă a dinamicii respiratorii.

Key figures

• Arthur B. DuBois
• Jere Mead
• Peter Macklem

Seminal works

• dubois-1956
• mead-1967

Frequently asked questions

De ce o mică modificare a diametrului căii respiratorii produce o mare modificare a rezistenței?

Pentru fluxul laminar, rezistența variază invers proporțional cu o putere ridicată a razei căilor respiratorii, astfel că chiar și o îngustare modestă — prin contracția musculaturii netede, edem sau secreții — crește brusc rezistența la fluxul de aer.

Unde în plămân este localizată cea mai mare parte a rezistenței căilor respiratorii?

În plămânul normal, cea mai mare parte a rezistenței măsurabile se găsește la nivelul bronhiilor de calibru mediu. Căile respiratorii mici sunt înguste în mod individual, dar sunt atât de numeroase, cu o secțiune transversală cumulată atât de mare, încât împreună contribuie relativ puțin la rezistență.