Работа по преодолению сопротивления воздухоносных путей. Неэффективная респираторная работа
В приведенных примерах аппарат для искусственной вентиляции легких должен не только выполнять работу по преодолению противодействия эластических свойств дыхательной системы при увеличении легочного объема, но также и по преодолению сопротивления воздухоносных путей. В начале и в конце вдоха газовый поток отсутствует, и избыточного давления в этих точках не требуется.
Вентиляционный аппарат должен создать дополнительное положительное давление, чтобы вызвать поток газа во время вдоха, что вызывает необходимость в дополнительной работе, зависящей от скорости потока и сопротивления воздухоносных путей.
Такую работу можно изобразить на диаграмме давление — объем как площадь I.
Энергия (характеризуемая площадью I) в дальнейшем не утилизируется. Работа на преодоление эластических сил (площадь «Е») сохраняется как потенциальная энергия эластического противодействия дыхательной системы и может быть использована во время выдоха. При спокойном дыхании на преодоление сопротивления воздухоносных путей в момент выдоха требуется затратить количество работы, причем энергии эластического противодействия более чем достаточно для обеспечения такой работы.
Работу считают противоположной отрицательной работой, выполняемой мышцами, обеспечивающими вдох, по мере их постепенного расслабления для плавного регулирования процесса выдоха.
Форсированный выдох или высокое сопротивление воздухоносных путей могут потребовать энергичного экспираторного усилия.
Неэффективная респираторная работа
«Отрицательная работа», описанная выше, требует энергии и может быть расценена как усилия, затраченные впустую. Однако такая работа, по-видимому, характерна для многих типов дыхания. Виды напрасно затрачиваемых усилий, которые, вероятно, наиболее важны при физической работе и во время подводного погружения, связаны с работой по преодолению сопротивления дыхательных путей. Можно привести два основных примера.
В одном случае используется дыхательный аппарат с легочным автоматом при создании максимального потока газа меньше необходимого водолазу. Дальнейшее инспираторное усилие водолаза при использовании такого аппарата не увеличит поток газа, несмотря на попытки. Если водолаз предпринимает такие усилия, то его общая работа, затрачиваемая на дыхание, может намного превышать необходимую, т. е. быть непродуктивной. Аналогичная ситуация может развиться во время выдоха, особенно при повышенной плотности газа.
Как можно видеть, максимальный поток газа при выдохе не зависит от усилий в широком диапазоне легочных объемов.
Если индивидуум добился максимального потока газа и пытается его превысить, то значительная часть экспираторных усилий может быть затрачена впустую. Vo2 и VCo2 при непродуктивной респираторной работе в действительности будут вычитаться из конкретной мощности, расходуемой на выполнение другой работы.
