Θεματολόγιο Πνευμονολογίας

  Γραμμική είναι η ροή με την οποία κινείται ένα υγρό ή αέριο σώμα, με σχετικά χαμηλή ταχύτητα, δια μέσου ευρύαυλου, λείου κυλινδρικού αγωγού. Η εξωτερική στιβάδα του ρέοντος σώματος, υφίσταται επιβράδυνση, λόγω της τριβής της με το εσωτερικό τοίχωμα του αγωγού και η επόμενη στιβάδα του αερίου υφίσταται μικρότερη επιβράδυνση, λόγω της τριβής της με τα μόρια της εξωτερικής στιβάδας. Διαμορφώνονται, έτσι, αλλεπάλληλες συγκεντρικές στιβάδες μορίων, παράλληλες με το τοίχωμα του αγωγού, κάθε εσωτερικότερη από τις οποίες ρέει ταχύτερα από την αμέσως εξωτερική της. Τελικά το μέτωπο της ροής δεν είναι ευθεία γραμμή, αλλά παραβολική, κωνοειδής γραμμή.

Οι παράγοντες που  καθορίζουν το μέτρο γραμμικής ροής, δια μέσου ευρύαυλου σωλήνος, χωρίς διακλαδώσεις, συσχετίζονται, με βάση το νόμο Poiseuille:

V̇=π.ΔΡ.r⁴/8.L.η         {1}                                                 

Όπου V̇ είναι η ογκομετρική ταχύτητα, με την οποία κινείται το αέριο δια του αγωγού, ΔΡ, η διαφορά της αγωγού πιέσεως στα άκρα του σωλήνος, L, το μήκος του αγωγού, και, η, η γλοιότητα του αερίου σώματος, που ρέει δια του σωλήνος.

Όπως φαίνεται από την  εξίσωση {1149, 1}, η ταχύτητα ροής εξαρτάται ισχυρά από την ακτίνα του αγωγού. Εάν όλοι οι παράγοντες παραμείνουν σταθεροί, ο διπλασιασμός της ακτίνας του αγωγού συνεπάγεται 16/πλασιασμό της ογκομετρικής ταχύτητας ροής. Ελαφρά μείωση της εγκάρσιας διαμέτρου  των αεραγωγών, που ενδεχομένως να προκληθεί από κατακράτηση εκκρίσεων ή παραγωγή οιδήματος ή βρογχόσπασμο, αυξάνει τις αντιστάσεις ροής σε πολύ μεγάλο βαθμό και η διατήρηση της ίδιας ταχύτητας ροής, προϋποθέτει την εφαρμογή πολλαπλάσιας πιέσεως. Από την εξίσωση του Poiseuille {1083, 1} αναγνωρίζεται ότι η ταχύτητα ροής είναι αντιστρόφως ανάλογη του μήκους του αεραγωγού, αλλά και της γλοιότητας του μετακινούμενου αερίου. Εάν όλοι οι υπόλοιποι παράγοντες διατηρηθούν σταθεροί, η ταχύτητα ροής παραμένει ανάλογη της αγωγού πιέσεως. Διπλασιάζοντας την αγωγό πίεση, διπλασιάζεται η ογκομετρική ταχύτητα ροής. Στις συνθήκες αυτές, η εξίσωση του Poiseuille  απλοποιείται ως εξής: ΔP=k₁.V̇, όπου ο συντελεστής k₁ εμπεριέχει τις επιδράσεις της γλοιότητας, του μήκους και της ακτίνας του αεραγωγού.

Το γεγονός ότι το ‘μέτωπο’ της ροής λαμβάνει ένα παραβολοειδές, ελλειπτικό,  σχήμα, έχει σημαντικές συνέπειες στην ανάμιξη των αερίων στον αυλό του σωλήνος. Λόγω του παραβολοειδούς σχήματος της ροής, το κεντρικό ρεύμα του αέρος προωθείται προς το τέλος του αγωγού πολύ ενωρίτερα, συγκριτικά με τις περιφερικές στιβάδες της ροής. 'Ετσι, στις συνθήκες της αναπνοής, η κεντρική στιβάδα του εισπνεόμενου ρεύματος φτάνει στο βοτρυδιακό χώρο πολύ πριν ο όγκος εισπνοής εξισωθεί με τον όγκο του αγωγού, δηλαδή με τον ανατομικό νεκρό χώρο. Στο φαινόμενο αυτό ερμηνεύεται η σχετική, έστω, απόδοση που έχει η ταχεία, επιπόλαιη αναπνοή κατά την οποία ο V_T είναι μικρότερος του ανατομικού νεκρού χώρου.