578 Ventil 14 /2008/ 6 ALI STE VEDELI • neproduktivni kašelj, to je suhi kašelj, brez izloïkov – v tem pri- meru kašelj ne pripomore k ïi- šïenju dihalnih poti, saj se sluz ne izloïa. Tak kašelj ïloveka le izïrpava. Refl eks kašlja Kašelj je eksploziven prisilni izdih, ki omogoïa ïišïenje sluzi in tujkov s podroïja dihalnih poti. Kašelj se pokaže kot obrambni mehanizem proti prodiranju tujka in tekoïine v nižje plasti dihalnega vejevja. Refleks kašlja je normalen odziv na draženje v dihalnih poteh, trebušni predponi, ušesu in trebuhu. Posebno je obïutljiv vstopni del poti v dihalni sistem, ki jo sestavljajo grlo, sapnik in razdelitev v levo in desno sapnico [2]. Srednji del dihalnega vejevja in posebno konïni del, ki se zakljuïi v t. i. respiratornem delu pljuï in je sestavljen iz drobnih Kašelj – udarni pnevmatski val v telesu Uvod Kašelj oznaïuje refleksno dejanje, izzvano z namenom, da oïisti dihalne poti, v katerih se iz najrazliïnejših vzrokov pojavi sluz ali tujek. Do kašlja lahko pride tudi zaradi draženja sluzi s prahom, dimom in plinom [1]. V respiratornem sistemu v ïasu aktivne refleksije prihaja do posebnih stanj, ki sprožijo sunkovito spremembo tlakov in hitrosti zraïnih mas. Hitro gibajoïi se zraïni tokovi omogoïijo hitro in uïinkovito ïišïenje dihal- nih poti. Mehanizem kašlja izvira iz usklajenega delovanja organskega sistema, ki ga poskušamo pojasni- ti z biološkimi procesi, izraženimi s fizikalnimi in kemiïnimi zakonitost- mi. îeprav je ïloveški organizem kom- pleksen, lahko na celoto gledamo z integracijo enostavnih osnovnih me- hanizmov, ki se povezujejo v celovit sistem – tudi v primeru kašlja. Vzroki za nastanek kašlja S pomoïjo kašlja se torej ïistijo di- halne poti, ki se ožijo zaradi vnetij zgornjega dela dihalnega sistema. Hujšo obliko kašlja s pojavom moï- ne sluzi povzroïi bronhitis (vnetje bronhijev). Do pojava suhega kašlja lahko pripelje tudi zaïasna zožitev bronhijev, znaïilna za astmo, neka- tere okužbe in alergiïni odziv. Boleï kašelj s postopnim pojavom sluzi povzroïita pljuïnica (vnetje pljuï) in nabiranje tekoïine v pljuïih (pljuïni edem). Kašelj se pojavi tudi kot odziv na kroniïno pljuïno okužbo (tuber- kuloza) ali na dolgotrajno vdihavanje prašnih delcev. Silovito reakcijo sproži vdihani tujek, saj se tako dihalni sis- tem odzove na zaprto dihalno pot, kar lahko povzroïi zadušitev. îe tujek zapre bronhij, se prizadeti del vname. Tu se zaïne izloïati sluz in pojavi se neprestan kašelj. Kašelj se postopoma pojavlja tudi pri nastanku pljuïnega raka in tumorskih tvorb in se s priza- detostjo stopnjuje, vzporedno pa se pojavi tudi izloïek. Ob vseh pojavnih oblikah kašlja lahko izpostavimo tudi t. i. kadilski kašelj, ki je posledica kro- niïne obstruktivne pljuïne bolezni. V teh primerih kašelj sproži nabiranje izloïka v dihalnih poteh. Loïimo dve vrsti kašlja: • produktivni kašelj, pri katerem se izloïata sluz ali izmeïek–vt e m primeru izloïena sluz ovira nor- malen pretok zraka skozi dihalne poti; Zvone BALANTIČ Izr. prof. dr. Zvone Balantiï, univ. dipl. inž., Univerza v Mariboru, Fakulteta za organizacijske vede Slika 1 Dihalni sistem pri Ïloveku 579 Ventil 14 /2008/ 6 ALI STE VEDELI cevïic in konïnih sferiïnih prostorov, je posebno obïutljiv na kemiïne dražljaje (slika 1). Kašelj kot refleks nastane zaradi razliïnih izvornih dražljajev in se razvija po doloïenem zaporedju: • izvorni dražljaj (vnetje; kemiïni dražljaj – Cl, SO 2 ,N O 2 , amoni- jak; mehanski dražljaj – prah, dim, megla, tujek, pritisk; toplota – vroïe, hladno; psiha); • zunanji receptorji (v dihalih – me- hanoreceptorji v prvem delu di- halnih poti in zunanjem ušesu in kemoreceptorji v respiratornem delu pljuï; izven dihal – trebušna predpona, požiralnik, zunanje uho in bobniï v ušesu); • dovodne poti (živci); • center za kašelj (na vstopu hrbten- jaïe v spodnji predel možganov); • odvodne poti (živci); • živïni konïiïi, ki se konïajo v efek- torjih (predpona, trebušne mišice, medrebrne mišice, glasilke). Mehanizem kašlja Signali, ki nosijo informacijo za spro- žanje refleksa kašlja, prihajajo pre- dvsem iz velikih dihalnih poti in tu- di globoko iz vejevja dihalnega dre- vesa ter ostalih receptorjev v grlu, nosu, ušesu, sinusih, pljuïni preponi, osrïniku in celo želodcu. Ko se vzpo- stavi celotni informacijski tok, pride do verižne reakcije, ki sproži odziv v štirih fazah (slika 2): 1. Refleks kašlja sproži draženje, ki je lahko posledica vnetja, ima kemiïni ali mehanski izvor, je lahko posledica temperaturnih sprememb ali psihe. 2. Faza vdiha: Pri tem ïlovek vdahne približno 2,5 l zraka. Pri tem globokem vdihu dihalne mišice razširijo prsni koš, medrebrne mišice pa prsni koš dvignejo in ga razširijo vstran in naprej [3]. V tem trenutku se prepona splošïi in poveïa prostornino prsne votline navzdol. Pljuïa se razširijo tudi zaradi znižanega tlaka v prsni votlini. V pljuïnih mešiïkih oz. alveolah se poveïa prostornina, zraïni tlak se zaradi tega zmanjša in vanje se vsesa zrak. 3. Faza stiskanja oz. kompresije: V zaïetku te faze se najožji del grla v višini glasilk zapre, pre- pona pa se sprosti. Prsne in tre- bušne mišice se sunkovito stis- nejo. Prostornina prsnega koša se nenadoma zmanjša in tako v pljuïih povzroïi povišanje cele- ga sistema tlakov (abdominal- ni tlak, plevralni tlak, alveolni tlak …). Prisilni izdih se torej zaïne s kompresijo in iztiskanjem zra- ka, katerega tok doseže najveïjo vrednost že v prvem trenutku izdiha. Najveïji pretok med izdi- hom je moïno odvisen od moïi mišiïevja. Takoj za to fazo prihaja do omejitve pretoka zraka iz pljuï in tako pretok ni veï odvisen od narašïanja mišiïnega napora pri izdihu. Gonilna moï prihaja iz alveolnega tlaka, ki je povpreïni tlak v perifernih delih pljuïnih mešiïkov. Pri inspiriju se zniža pod raven atmosferskega tlaka za najmanj 0,133 kPa, pri ekspiriju pa za 0,133 kPa naraste nad njegovo raven. Pri zaprtem grlu pri kašlju lahko ob najveïjih naporih izdiha ta tlak naraste za veï kot 13,3 kPa nad atmosferski tlak. 4. Faza prisilnega izdiha: Glasilke se v trenutku razprejo in omogoïijo prost pretok izdihanemu zraku. Zrak zaradi velike razlike med tlakom v pljuïih in atmosferskim tlakom z veliko hitrostjo zapušïa pljuïa. Na dvig hitrosti še dodatno vpliva zožitev sapnika. Hitrosti na najožjem delu (glasilke) dosega- Slika 2 4 faze mehanizma kašlja Slika 3 Spreminjanje pretoka zraka pri ponavljajoÏem se kašlju [6] jo izjemne nivoje do 180 km/h [4]. Zaradi intenzivnega trenja zraïnega toka ob stene sapnika nastanejo velike strižne sile, ki omogoïajo zagon transporta slu- zi iz notranjosti dihal. Sluz, ki vsebuje tujke, tako zapušïa di- halni sistem. Ob koncu kompresij- ske faze se grlo odpre, stiskanje sklopa mišic, ki pomagajo pri iz- dihu, pa se nadaljuje do zakljuïka izdiha. Kašelj omogoïa uïinkovito ïišïenje dihalnih poti s pomoïjo transporta sluzi in s tem odstranjevanja tujkov, ki so se znašli v dihalnem sistemu. Kašelj se obiïajno pojavlja v napadih (zakašljamo 5- in veïkrat). Tak naïin oscilatornega prisilnega izdiha je namenjen ïišïenju globljih dihalnih poti [5] (slika 3). Pri zaporednem kašljanju se volumen pljuï postopoma zmanjšuje, toïka enakih tlakov (izenaïena tlaka: tlak v tkivu, ki deluje na sapnik z zunanje strani, in tlak v sapniku, ki deluje iz notranjosti dihalne poti na sapnik) pa se pomika periferno iz dihalne- ga sistema proti ustom. Kašljanje z majhnimi dihalnimi volumni je na- menjeno predvsem ïišïenju pljuïne periferije. îe vdahnemo tujek, se refleks kašlja sproži nekoliko prej, saj se s tem telo brani pred aspiracijo (vsesavanje tujka v globino dihal- nega vejevja). Obramba se izkaže s tem, da zakašljamo pred globokim vdihom, oz. kašelj se sproži, ko tujek doseže glasilke. ZakljuÏek Kašelj je zelo pomemben refleks, saj predstavlja obrambo dihalnega sistema pred vdorom tujkov. Moïna kompresija pljuï in s tem stiskanje elastiïnih sapnic (manjše dihalne cevïice – vejice v globini dihalnega sistema) in zadnje stene sapnika (nima hrustanca) povzroïi “izstreli- tev” zraka, pomešanega s sluzjo, oz. udarni pnevmatski val. Pri tako sun- kovitem gibanju pride do uïinkovite- ga ïišïenja zgornjih dihalnih poti. Literatura [1] Balantiï, Z., Fležar, M., Razvoj in delovanje dihalnega sistema, Pliva International, Ljubljana, 2007 (http://www.pliva.si/dihal- nisistem/). [2] Guyton, A. C., Hall, J. E., Text- book of Medical Physiology, 9 th edition, Saunders, 1996. [3] Pedley, T. J., Corieri, P., Kamm, R. D., Grotberg, J. B., Hydon, P. E., Schroter, R. C., Gas flow and mixing in the airways, Critical Care Medicine, Vol 22, No. 9, S24–S36, 1994. [4] Mc Coll, F. D., Global Physio- logy and Pathophysiology of Cough, Chest, 2006. [5] Fležar, M., Fiziologija kašlja, Simpozij o kašlju, Združenje pnevmologov Slovenije, UL MF Ljubljana, 2008. [6] Balantiï, Z., Fležar, M., Pregled delovanja dihalnega sistema, Moderna organizacija, Kranj, 2004. 580 Ventil 14 /2008/ 6 ALI STE VEDELI Že takoj lahko ugotovimo, da je pri današnjem in predvidljivem stanju tehnike v strogem pomenu besede idealni hidravliïni fluid nemogoïe izdelati. Saj si mnoge njihove lastnosti za razliïne namene uporabe diame- tralno nasprotujejo. Ustrezna izbira hidravliïnega fluida je zato (zopet strogo reïeno) vedno kompromisna rešitev. Vzemimo npr. viskoznost, ki pred- stavlja merilo odpornosti proti toku. Viskoznost fluida lahko zagotavlja visok volumetriïni izkoristek in so- ïasno majhne izgube zaradi nete- snosti. Ker pa mora ïrpalka pri tem premagovati veïje tlaïne izgube, de- luje s slabšim mehanskim izkori- stkom. Zato morajo biti hidravliïne sestavine konstruirane za delovanje znotraj doloïenih vrednosti viskoz- nosti delovnega fluida, kar zahteva sprejemljiv kompromis med skup- nim izkoristkom in izgubami zaradi pušïanja. To pa zopet zahteva izbiro sestavin znotraj naprave – sistema, ki so konstruirane tako, da lahko vse delujejo z istim fluidom. Projekti- ranje naprav zato zahteva ustrezne kompromise. Modul stisljivosti je druga takšna po- membna lastnost. Od njega je odvisna odpornost fluida proti stisljivosti. V mnogih primerih, posebno pri krmiljih z zaprto zanko, je zato zaželen ïim veïji modul stisljivosti, ïe hoïemo zagotoviti ustrezno »togost« sistema. Fluid z visokim modulom stisljivosti pa tudi bolj neposredno prenaša udarce in vibracije kot fluid z nizkim modu- lom stisljivosti. Zato je pri sistemih s pogostejšimi pojavi udarcev hidra- vliïnih udarov in vibracij bolje izbrati fluid z nižjim modulom stisljivosti. Še bolj resne pa so razmere pri upo- rabi vode kot hidravliïnega fluida. Voda ima manjšo viskoznost, višji modul stisljivosti, veïji parni tlak in veïjo gostoto kot olje. Je pa tudi nevnetljiva, cenena in okolju nene- varna. Nekatere od teh lastnosti so nadvse zaželene, druge pa seveda ne, vse je odvisno od uporabe. Ni presenetljivo, da je nenevarnost za okolje nadvse zaželena. Zato je vse veïja uporaba nestrupenih fluidov z visoko biorazgradljivostjo. Idealnega hidravliïnega fluida ni! Vse, kar lahko dosežemo, je optima- len kompromis razliïnih lastnosti za doloïen namen uporabe. V prihod- nosti bodo verjetno razviti »pametni« hidravliïni fluidi s samodejnim pri- lagajanjem lastnosti spreminjajoïim se pogojem uporabe. Nekaj o tem je že znanega, saj se elektro- in mag- netnoreološki fluidi preskusno že uporabljajo. Seveda v glavnem šele v laboratorijskih razmerah. Kolikor pa so že komercialno na voljo, so zara- di visoke cene še daleï od idealnih fluidov. Na sreïo pa je že sedaj na voljo velik nabor razliïnih hidravliï- nih fluidov z razliïnimi tehniïnimi lastnostmi, ki ustrezajo kompromi- snemu izboru za skoraj vsak naïin, vrsto in podroïje uporabe. Po H + P 61(2008)10 – str. 6 Ali je idealen hidravlični fluid mogoč?