Mehanika disanja, komplijansa i surfaktant

Disanje pomjera vazduh zato što disajni mišići mijenjaju zapreminu grudnog koša, a time i pritiske oko pluća i unutar njih. Za razumijevanje nije dovoljno pratiti samo alveolarni pritisak: potrebno je razlikovati pritisak koji pokreće strujanje od pritiska koji rasteže pluća. Komplijansa opisuje odgovor volumena na rastezanje, a surfaktant mijenja jednu od sila koje se tom rastezanju suprotstavljaju.

Pritisci tokom disajnog ciklusa

Kontrakcija dijafragme povećava vertikalni promjer grudnog koša. Spoljašnji interkostalni mišići doprinose podizanju rebara. Pleuralni pritisak postaje negativniji, transpulmonalni pritisak raste i pluća se šire. Alveolarni pritisak kratkotrajno pada ispod atmosferskog, pa vazduh ulazi. Kada se gradijent izjednači, strujanje prestaje iako su pluća još proširena.

Tokom mirnog izdisaja relaksacija mišića omogućava elastični povrat. Alveolarni pritisak postaje viši od pritiska na ulazu u disajne puteve i vazduh izlazi. Forsirani izdisaj uključuje dodatnu mišićnu aktivnost. Time se povećava pleuralni pritisak, ali i mogućnost kompresije disajnih puteva. Veći napor zato ne mora proporcionalno povećati protok.

Pozitivan PL održava plućno tkivo rastegnutim. To nije ista razlika kao pritisak između usta i alveola, koji određuje smjer strujanja. Na kraju udaha protok može biti nula, dok rastežući pritisak ostaje prisutan.

Komplijansa i elastični povrat

Komplijansa je promjena volumena za određenu promjenu rastežućeg pritiska. Velika komplijansa znači da mali porast pritiska daje veliko širenje. Mala komplijansa znači da isti porast daje malo širenje. Elastičnost, u smislu otpora rastezanju, predstavlja obrnutu osobinu.

Komplijansa nije jedna nepromjenljiva vrijednost kroz cijeli raspon volumena. Pri velikom rastezanju kolagenske strukture postaju izraženija prepreka dodatnom širenju. Putanja pri udahu razlikuje se od putanje pri izdahu, što se naziva histereza. Otvaranje alveolarnih jedinica i promjene površinskog sloja doprinose toj razlici.

Pluća i grudni zid imaju vlastite mehaničke osobine. Na kraju mirnog izdisaja njihovi suprotni elastični uticaji približno se uravnotežuju. Kada se oba sistema rastežu zajedno, njihovi doprinosi otporu se sabiraju. Zato komplijansa ukupnog respiratornog sistema nije jednaka komplijansi izolovanih pluća.

Površinski napon i surfaktant

Vazduh se u alveolima susreće sa tečnim slojem. Privlačne sile između molekula tečnosti stvaraju površinski napon koji teži smanjenju površine. Pored elastičnih vlakana, to je važan izvor sile povrata. Surfaktant koji stvaraju alveolarne ćelije tipa II smanjuje taj napon i olakšava širenje.

Model objašnjava zašto bi pri istom T manja sfera zahtijevala veći pritisak. Pravi alveoli nisu odvojene savršene sfere: dijele zidove i imaju promjenljiv surfaktantni sloj. Kada se površina smanjuje, raspored surfaktanta omogućava dodatno smanjenje napona. Time se ublažava nestabilnost manjih jedinica.

Otpor i rad disanja

Pritisak koji mišići razviju troši se na savladavanje elastičnih sila i otpora strujanju. Suženje bronha povećava otpor. Iako su pojedinačni mali disajni putevi uski, njihov paralelni raspored daje veliku ukupnu površinu, pa najveći otpor nije nužno u najmanjoj pojedinačnoj grani.

Pri većem plućnom volumenu radijalna trakcija okolnog tkiva širi disajne puteve. Glatki mišić, autonomni uticaji i iritansi dodatno mijenjaju njihov kalibar. Promjena komplijanse i promjena otpora zato mogu dati različito opterećenje disajnim mišićima, iako obje otežavaju ventilaciju.

Zapamti

• Gradijent između ulaza i alveola pokreće vazduh, transpulmonalni pritisak rasteže pluća.
• Komplijansa zavisi od položaja na krivi i prethodnog širenja.
• Surfaktant smanjuje površinski napon i rad potreban za ventilaciju.