Θεματολόγιο Πνευμονολογίας

Οι πνεύμονες μπορεί να ορισθούν ως ένας ογκοελαστικός ασκός, που διατεί­νε­ται και εκπτύσσεται μέσω συμπιεζόμενου αγωγού, μεταβαλλόμενης αντιστάσεως. Περιέχεται σ΄ έναν, επίσης, ογκοελαστικό περιέκτη, με διαφορετικές ιδιότητες, το θωρακικό κλωβό. Έχει, πράγματι, ομοιότητες με το φυσητήρα του σιδηρουργού, όπως ήθελε ο Αριστοτέλης και ο μεταγενέστερος Leonardo da Vinci: Η φύσις του οργάνου παραπλησίαν είναι ταις φύσαις ταις εν τοις χαλκίεις, Αριστοτέλους, Μικρά φυσικά». Για την προώθηση του αέρος στους πνεύμονες πρέπει να υπερνικηθούν οι ελαστικές πιέσεις (k•l) και οι αντιστάσεις (R•dl/dt=R• V̇) στους αεραγωγούς, καθώς επίσης και η αδράνεια (M•d²l/dt²=M• V̇') του συστήματος, που σχετίζονται με τη μεταβολή του όγκου, τη ροή και την επιτάχυνση του αέρα και των ιστών. Η ενέργεια που απαιτείται για την υπερνίκηση των δυνάμεων αυτών καταβάλλεται από τους αναπνευστικούς μύες.
Mοντέλο κινουμένου σώματος, συγκρατημένου από ελατήριο. Για να κινηθεί το σώμα απόσταση μήκους l πρέπει να εφαρμοσθεί δύναμη, F:
[α] για τη διάταση του ελατηρίου, που ισούται με k•l, όπου k, σταθερά που χαρακτηρίζει τις μηχανικές ιδιότητες του ελατηρίου&
[β] για την υπερνίκηση της τριβής  του σώματος, επί του δαπέδου, που ισούται με την αντίσταση του σώματος να κινηθεί στην επιφάνεια του δαπέδου, R, επί τη μεταβολή της θέσεως του σώματος, dl/dt, και, τέλος,
[γ] για να υπερνικηθεί η αδράνεια του σώματος, M•d²l/dt².
Συνολικά, θα πρέπει να ασκηθεί δύναμη
F=k•l+R•dl/dt+M•d²l/dt²  (το υπογραμμισμένο τμήμα της εξισώσεως είναι αμελητέο, σε κλινικές διατάξεις).
Επομένως, P=k•l+R• dl/dt=k•l+R•V`& όπου, k, αντιστοιχεί με την ελαστικότητα, Ε, και l, με τον παραγόμενο πνευμονικό όγκο, V. Μετά  τις αντικαταστάσεις, η εξίσωση γίνεται: P= E•V+R• V̇. H ελαστικότητα είναι το αντίστροφο της ενδοτικότητας, C, δηλαδή της ευκολίας (ή δυσκολίας) που προβάλλει ο πνεύμονας (ή το θωρακικό τοίχωμα) κατά τη μεταβολή του όγκου του: Επομένως, P=C•V+R•V̇{1}
Σύμφωνα με την {1} στο σχήμα 8, το μέγεθος της πιέσεως που πρέπει να ασκη­θεί για να  μεταβληθεί ο όγκος, V, με ροή V̇, προσδιορίζεται από την ενδοτι­κό­τητα, C και τις αντιστάσεις R, του θωρακικού τοιχώματος, του πνευμονικού παρ­εγ­χύματος και του μετακινούμενου αέρα. Αντιστάσεις αναπτύσσονται, απέ­να­ντι σε κάθε κίνηση, πχ., στην κίνηση του αέρα, δια των αεραγωγών προς/από τις κυ­ψελίδες ή την κίνηση του θωρακικού τοιχώματος κατά τη διάρκεια του ανα­πνευ­στικού κύκλου ή την κίνηση του παρεγχύματος, κατά την έκπτυξη (πλήρωση με αέρα) ή σύμπτυξη (εκκένωση) των αεροχώρων. Οι συνολικές αντιστάσεις του αναπνευστικού συστήματος, επομένως, αποτελούνται από τις επιμέρους αντι­στά­σεις στη ροή δια των αεραγωγών και τις αντιστάσεις που προβάλλουν οι ιστοί του πνεύμονος και του θωρακικού τοιχώματος.
Η απαιτουμένη ενέργεια για την έκπτυξη (εισπνοή) ή σύμπτυξη (εκπνοή) του  πνεύμονος καταβάλλεται, κατά μεν την εισπνοή, από τους αναπνευστικούς μύες, δηλαδή τους έξω μεσοπλεύριους και το διάφραγμα, που συνεπικουρούνται, εάν χρειασθεί, από τους τραπεζο­ει­δείς, τους στερνοκλειδομαστοειδείς και τους σκαληνούς –επικουρικοί, εισπνευστι­κοί μύες-, κατά δε την ήρεμη εκπνοή, από την αποκατάσταση του μεγέθους των ελαστικών στοιχείων του πνεύμονος, που είχαν υποστεί ελαστική παραμόρφωση, διατεινόμενα κατά την προηγούμενη εισπνοή. Κατά τη δυναμική (βίαιη) εκπνοή, συμμετέχουν, επίσης, οι εκπνευστικοί μύες, δηλαδή οι έσω μεσοπλεύριοι και οι κοιλιακοί μύες.
Οι μηχανικές ιδιότητες, επομένως, του αναπνευστικού συστήματος εκφρά­ζο­νται από τις αντιστάσεις στους αεραγωγούς και την ενδοτικότητα (διατασιμότητα) του πνευμονικού παρεγχύματος και του θωρακικού τοιχώματος. Εχουν προταθεί πολύπλοκες εξετάσεις και μέθοδοι για την αποτίμηση των αντιστάσεων στους αεραγωγούς και της ενδοτικότητας του παρεγχύματος και του θωρακικού τοιχώματος. Η θεωρητική τεκμηρίωση των μεθόδων αυτών είναι σχετικά ευχε­ρής, αλλά έξω από τους σκοπούς του παρόντος. Η πολυπλοκότητα, όμως, των εξετάσεων, η δυσφορία που προκαλούν στους ασθενείς, η ανάγκη διαθέ­σεως υψηλού κόστους τεχνολογίας και εξειδικευμένου προσωπικού, είναι οι λόγοι, που κάνουν τις μεθόδους αυτές να παραμένουν περιορισμένης χρήσεως, ακόμη και σε καλά εξοπλισμένα Εργαστήρια Φυσιολογίας Αναπνοής.
Αντίθετα, οι ελαστικές ιδιότητες του αναπνευστικού συστήματος αποτιμώνται ικανοποιητικά, με απλούστερες δοκιμασίες, όπως οι δοκιμασίες ελέγχου των στατικών όγκων, ενώ οι αντιστάσεις ροής στους αεραγωγούς εκτιμώνται, με σχετική ακρίβεια, με τις εξετάσεις βίαιης μέγιστης (=δυναμικής) από το επίπεδο της ολικής πνευμονικής χωρητικότητας ή μερικής (από χαμηλότερο επίπεδο) εκπνοής, που εκτελούνται με  αναπνοή ατμοσφαιρικού αέρος ή μιγμάτων διαφορετικής πυκνότητας. Οι τελευταίες μέθοδοι απαιτούν απλούστερα όργανα και συνήθους εξειδικεύσεως παραϊατρικό προσωπικό. Σε ωρισμένες καταστά­σεις, παρέχουν περισσότερο αξιοποιήσιμες κλινικές πληροφορίες από τις ειδικές εξετάσεις αντιστάσεων και ενδοτικότητας, αλλά η θεωρητική τεκμηρίωση της δυναμικής εκπνοής είναι πολύπλοκη.