Работа затрачиваемая на дыхание. Работа преодоления эластических сил
В физике и технике механическую работу определяют как произведение силы на перемещение. Произведение среднего изменения давления на изменение объема является эквивалентом работы. Следовательно, площади на диаграмме давление — объем пропорциональны величине работы, а сама респираторная работа может быть определена путем одновременного графического отображения указанных переменных величин в соответствующих единицах и измерением полученной площади.
Работу, затрачиваемую на дыхание, можно наиболее наглядно представить на примере механического аппарата для искусственной вентиляции легких, приложенного ко рту человека в состоянии миорелаксации. Работа, выполняемая аппаратом, должна по существу быть равной более трудно измеряемым усилиям дыхательных мышц, необходимым для создания того же изменения потока газа и легочного объема.
Площадь «Е» характеризует работу, направленную на преодоление эластических сил при вдыхании 1 л газа, начиная с релаксационного объема легких. Чтобы увеличить объем легких на 1 л аппарат для искусственной вентиляции должен развивать конечное давление, равное + 10 см вод. ст. Среднее давление составило +5 см вод. ст. Следовательно, площадь «Е» будет иметь размеры 1000 мл х 5 см вод. ст., что эквивалентно величине работы, равной 5000 г-см или 0,05 кгм.
Площадь «Е» отображает дополнительную работу при вдыхании еще 1 л газа, необходимого для достижения Vt на 2 л превышающего Vp. Для этого требуется окончательное дыхательное давление, составляющее +20 см вод. ст. Следует обратить внимание, что общая площадь «Е + Е'» в 4 раза больше площади «Е». Другими словами, для удвоенного VT необходимо 4-кратное увеличение работы, направленной на преодоление эластических сил.
Из этого следует, что работа, затрачиваемая на дыхание, должна быть значительно меньше при небольших дыхательных объемов, чем при больших. В основном это верно, но могут иметь место другие причины, способные обесценить эту закономерность.
Увеличение давления на 1 см вод. ст. вызывает увеличение объема легких на 100 мл. Следовательно, растяжимость дыхательной системы составит 100 мл/см вод. ст., что является приблизительно средней величиной для здоровых лиц в диапазоне легочных объемов, наблюдаемых во время нормального дыхания. На верхнем и нижнем концах кривой Pр растяжимость снижена: требуется значительное изменение давления, чтобы вызвать такое изменение в объеме легких.
