Участие носа в дыхании - согревание воздуха и воздушные потоки
У человека физиологическое дыхание происходит только через нос. Дыхание через рот не является нормальным и происходит лишь как экстренное дополнение к носовому дыханию. Физиологию воздушного потока через нос в норме при вдохе и выдохе можно представить следующим образом. Вентиляция через нос при нормальном дыхании составляет 6 л/мин, при интенсивном дыхании максимальная вентиляция достигает 50-70 л/м. В норме внутренний клапан, или порог, носа является наиболее узким местом носа. Он функционирует как сопло, и поток воздуха в этом месте имеет наибольшую скорость.
Часть полости носа, расположенная между клапаном носа и головками носовых раковин, действует как диффузор, т.е. она замедляет поток воздуха, усиливая его турбулентность. Центральная часть полости носа вместе с носовыми раковинами и носовыми ходами имеет особенно важное значение для носового дыхания. Воздушный столб состоит из ламинарного и турбулентного потоков. Соотношение этих потоков существенно влияет на состояние и функцию слизистой оболочки полости носа.
При выдохе воздушный поток проходит в обратном направлении. Турбулентность выдыхаемого воздушного потока в центральной части полости носа значительно меньше, что уменьшает обмен теплом и продуктами метаболизма между воздушным потоком и стенкой полости носа по сравнению с вдохом и позволяет слизистой оболочке полости носа восстановиться во время фазы выдоха. Дыхание, при котором вдох происходит через нос, а выдох -через рот, быстро приводит к высыханию слизистой оболочки носа.
Носовое сопротивление, т.е. разность давления между входом в полость носа и носоглоткой, в норме колеблется в пределах 8-20 мм вод.ст. Если эта разница превышает 20 мм вод.ст., внутренние клапаны носа во время дыхания расширяются. Вспомогательное дыхание через рот начинается при носовом сопротивлении более 40 мм вод.ст.
Полное исключение носа из процесса дыхания постепенно приводит к развитию изменений в глубжележащих слоях слизистой оболочки. Механическая обструкция в пределах носа (например, вызванная искривлением перегородки носа, гипертрофией носовых раковин, стенозом, связанным с рубцовым процессом) может стать причиной перехода на ротовое дыхание со всеми его неблагоприятными последствиями и развития заболеваний слизистой оболочки носа и околоносовых пазух.
Паттерн кровотока в стенках полости носа.
а) Вычислительная гидродинамика: моделирование носового воздушного потока. Вычислительная гидродинамика - наиболее современный цифровой метод исследования жидкости. Его можно применить для изучения феноменов, связанных с движением воздушного потока через полость носа. Этот метод позволяет получить важные данные о снижении интегрального давления, а также богатую информацию о потоковом процессе, включая векторы скоростей, давление и турбулентность с высокой степенью разрешения, и подробную информацию о потоке жидкости.
Вычислительная гидродинамика как метод включает в себя перечисленные ниже 5 звеньев:
1. Разработка геометрической модели с помощью КТ.
2. Создание расчетной сетки.
3. Подготовительный этап, или препроцессинг (физическое моделирование).
4. Обработка данных (математическое моделирование, решение дифференциальных уравнений).
5. Количественный анализ и графическое отображение результатов.
В будущем вычислительная гидродинамика может стать важным инструментом исследования и конструирования прототипов формы носовых дыхательных путей перед выполнением хирургической коррекции дефектов и повреждений носа.
б) Проходимость полости носа. На проходимость полости носа влияют многие факторы, в том числе температура и влажность окружающего воздуха; положение тела, физическая активность, изменения температуры тела, действие холода на различные части тела (например, стопы), гипервентиляция, а также психологические стимулы. Состояние легких и сердечно-сосудистой системы, функция эндокринных желез (например, изменение гормонального фона при беременности, гипо- или гиперфункция щитовидной железы) и ряд препаратов для местного, перорального или парентерального применения могут оказывать существенное влияние на проходимость полости носа.
Методы определения проходимости полости носа описаны в отдельных статьях на сайте (рекомендуем пользоваться формой поиска на главной странице).
При нормальном носовом дыхании, вдыхаемый воздух, проходя через нос, согревается, увлажняется и очищается.
Дыхание через нос обеспечивает эффективное согревание воздуха и удивительное поддержание постоянства его температуры. Слизистая оболочка носа увлажняет согретый воздух. Температура в носоглотке при нормальном (исключительно носовом) дыхании постоянна и держится на уровне 31-34°С независимо от температуры окружающей среды. Теплоотдача в полости носа усиливается по мере снижения температуры окружающего воздуха, что позволяет нижним дыхательным путям функционировать при нормальной температуре.
Оптимальная относительная влажность окружающего воздуха для поддержания нормального состояния и функции слизистой оболочки носа равна 50-60%. Насыщение вдыхаемого воздуха в полости носа водяными парами достигает 80-85%, а в нижних дыхательных путях влажность воздуха довольно постоянна и поддерживается на уровне 95-100% независимо от относительной влажности окружающей среды.
Общее количество воды, выделяемой в виде паров с выдыхаемым воздухом, может достигать 30 г на 1000 л воздуха, при этом большая часть этого количества выделяется слизистой оболочкой носа. С другой стороны, слизистая пленка, покрывающая слизистую оболочку носа, делает ее водонепроницаемой, что защищает ее от избыточной потери влаги с воздухом и высыхания.
Очищающая функция носа включает, во-первых, очищение вдыхаемого воздуха от инородных тел, бактерий, пыли и т. д. и, во-вторых, очищение самого носа. Примерно 85% частиц размером 4,5 мкм, взвешенных во вдыхаемом воздухе, отфильтровываются при прохождении через нос, но при размере частиц менее 1 мкм лишь 1% их удаляется в полости носа.
Инородные тела, проникающие в полость носа, соприкасаются с увлажненной поверхностью слизистой оболочки, с которой они постоянно удаляются. Подробнее об этой функции носа говорится ниже.
Примечание. В полости носа атмосферный воздух согревается, увлажняется и очищается, что является наиболее важным предусловием нормального дыхания.
Латеральная стенка носа:
I - верхний носовой ход, II - средний носовой ход, III - нижний носовой ход.
1 - преддверие носа; 2 - отверстие носослезного протока; 3 - линия прикрепления нижней носовой раковины;
4 - полулунная щель; 5 - линия прикрепления средней носовой раковины; 6 - клиновидная пазуха;
7 - линия прикрепления верхней носовой раковины; 8 - лобная пазуха.
а Место дренирования верхнечелюстной пазухи,
б Место дренирования лобной пазухи.
в Место дренирования передних ячеек решетчатого лабиринта,
г Место дренирования задних ячеек решетчатого лабиринта,
д Место дренирования клиновидной пазухи,
е Место расположения решетчатой воронки (обозначено точками).
