Растяжимость дыхательного аппарата. Релаксационное давление дыхательной системы
Гидростатическое давление, приложенное к поршню, вызывает его перемещение на новую уравновешенную позицию, отражающую новый релаксационный объем легких VPi. Следовательно, гидростатическое несоответствие давлений по другую сторону поршня (РА—Рв) полностью компенсируется эластической отдачей системы, и дыхательные мышцы не напрягаются. Поэтому кривая релаксации на диаграмме давление — объем смещается на соответствующую величину к новой позиции.
Если водолаз делает вдох при новом релаксационном объеме Vpi, то вследствии иммерсии на преодоление гидростатических сил нужно затрачивать усилия. Однако из-за нелинейности процесса растяжимости легочной системы увеличивается работа,. которую необходимо в этом случае затрачивать при вдохе на преодоление эластических сил. Такая работа отражается на рисунке площадью Wi. В связи с тем что кривая растяжимости Б нелинейна, увеличение усилий, затрачиваемых на преодоление внутренних эластических сил, будет зависеть от степени гидростатической нагрузки.
Поскольку ФОЕ уменьшается, прогрессивно увеличивается усилие, затрачиваемое на преодоление внутреннего сопротивления дыханию из-за сужения дыхательных путей в результате сокращения объема легких.
По-видимому, некоторая часть дополнительных усилий, направленных на преодоление сопротивления при выдохе, будет компенсироваться имеющейся возросшей энергией эластического фактора. Но по мере увеличения плотности газа дополнительные усилия, связанные с выдохом, потребуют активного процесса при более низких чем в норме скоростях газового потока.
Если водолаз дышит при помощи аппарата, существенно растяжимого, то наклон кривой, отражающей общую растяжимость системы, будет характеризовать алгебраическую сумму растяжимости легких и дыхательного аппарата. В водолазных шлемах с герметизацией на уровне шеи и аппаратах со схемой возвратного дыхания внешняя респираторная нагрузка включает в себя сопротивление дыханию, растяжимость и гидростатическое давление и колебания в ответ на раздувание и спадение подшлемного пространства или дыхательного мешка.
Внешнюю нагрузку можно создать, введя второй подпружиненный поршень под воздействием гидростатического давления и включенный в модель механики легких. В сущности, колебания гидростатического давления во время цикла дыхания изменяют внешнее окружающее давление, на которое должно настраиваться давление эластической отдачи, а следовательно, изменяют также давление Рм, создаваемое напряжением дыхательных мышц. Поскольку эти динамические колебания гидростатического давления можно выразить в сантиметрах водного столба на 1 л, их непосредственное «чистое» влияние на систему является эластическим и тождественным дополнительной жесткости (т. е. сниженной растяжимости).
Наложение такой внешней эластической нагрузки, очевидно, окажет дополнительное влияние на респираторную работу, и, если аппарат имеет низкую растяжимость, может ограничить дыхательный объем.
Можно сделать следующие выводы.
1. С точки зрения природы растяжимости респираторной системы, изменения релаксационного давления в пределах от +10 до —20 см вод. ст. по отношению к давлению в «центре» легких окажут незначительное влияние на общую респираторную работу для дыхательных объемов, составляющих до 50% от ЖЕЛ. Отрицательное гидростатическое несоответствие, превышающее указанный предел, вызовет прогрессивное увеличение работы, затрачиваемой на вдох. Более высокое положительное несоответствие приведет к тому, что работа в большей степени будет затрачиваться на выдох, чем на вдох, причем водолаз будет выдыхать воздух в объеме ниже релаксационного.
2. Компенсация дополнительной внешней эластической нагрузки, и уменьшение «излишней» работы, видимо, будет происходить за счет снижения дыхательного объема и увеличения частоты дыхания. При этом водолаз может также активно выдыхать до объема легких ниже релаксационного, чтобы перераспределить респираторную работу, переключив ее со вдоха на выдох. Такой характер дыхания, вероятно, особенно целесообразен при нелинейной растяжимости, поскольку общая работа на преодоление эластических сил минимальна в том случае, когда релаксационное давление (Рт=0) системы совпадает с той частью кривой, на которой показана наивысшая общая растяжимость системы.
Это может сопровождаться перенастройкой объема системы так, чтобы создавалось релаксационное давление, меньшее давления на выдохе.
3. Оценивая респираторную нагрузку, обусловленную подводным дыхательным аппаратом, внешнюю работу, затрачиваемую на дыхание, следует измерять по отношению к релаксационному давлению, к которому система немедленно возвратится, если респираторный поток будет отсутствовать, а напряжение дыхательных мышц равно будет нулю.
