Вплив властивостей стінок альвеол на величину швидкості звуку в легеневій паренхімі

Abstract

Запропоновано акустичну модель паренхіми, модифіковану шляхом урахування пружних властивостей альвеолярних стінок, а також трансмурального тиску і сил поверхневого натягу, які діють на межі розділу газової і тканинної фаз. Задачу акустичного моделювання легеневої тканини зведено до розгляду індивідуальної сферичної бульбашки з підкріпленою поверхнею, яка пульсує в безмежній рідині. Показано, що основну роль у підкріпленні поверхні альвеоли відіграє поздовжня жорсткість її стінок. Розрахункова величина збільшення швидкості звуку в паренхімі ссавців за рахунок підкріплення альвеол не перевищує 20%. Встановлено, що найбільш сильно підкріплення впливає на властивості легенів великих ссавців, альвеоли яких містять більшу частку еластину й колагену. Проведене порівняння теоретичних даних з експериментальними виявило задовільне узгодження між ними.

Предложена акустическая модель паренхимы, модифицированная путем учета упругих свойств альвеолярных стенок, а также трансмурального давления и сил поверхностного натяжения, действующих на границе раздела газовой и тканевой фаз. Задача акустического моделирования легочной ткани сведена к рассмотрению индивидуального сферического пузырька с подкрепленной поверхностью, пульсирующего в безграничной жидкости. Показано, что основную роль в подкреплении поверхности альвеолы играет продольная жесткость ее стенок. Расчетное значение увеличения скорости звука в паренхиме млекопитающих за счет подкрепления альвеол не превышает 20%. Установлено, что наиболее сильно подкрепление влияет на свойства легких крупных млекопитающих, альвеолы которых содержат большую частицу эластина и коллагена. Проведенное сравнение теоретических данных с экспериментальными показало удовлетворительное согласование между ними.

An acoustic model of the parenchyma is offered, modified by accounting for elastic properties of alveolar walls, transpulmonary pressure and forces of surface tension acting on the gas-tissue interface. The problem of acoustic modeling of the lung tissue is reduced to consideration of individual spherical bubble with supported surface pulsing in an infinite liquid. It is ascertained that the basic role in reinforcement of the surface of the alveole is played by longitudinal rigidity of its walls. Calculated value of increase of sound speed in mammalian parenchyma due to reinforcement of alveoles does not exceed 20%. It is shown that most strongly the reinforcement influences the properties of lungs of large mammals, which alveoles contain bigger share of elastin and collagen. Carried out comparison of the theoretical data with the experimental ones has shown satisfactory agreement between them.