阻力的物理性质

3种不同性质的阻力在外加压力信号下有不同的表现。

1.黏性阻力 如果呼吸系统的阻力完全由黏性阻力构成，那么外加压力信号后，其流量（流速）的变化总是与压力信号同相位，换言之，流量与压力同步变化，所以流量曲线与压力曲线形态相似，无相位差。黏性阻力这一物理性质与电阻相似，它是能量的消耗部件。由于外加压力信号可以多种多样，流量变化曲线也多种多样，如果用常规时间域（即横坐标是时间）的表示方法，我们就需要用多种不同的压力与流量曲线一一描述，而要全部列举出则几乎是不可能的，所以我们就需要另外的表示方法-频域表示法。频域表示法的原理基于：任何一种曲线，无论其形态多么复杂，都可简单地认为是不同频率的正弦函数代数上的叠加，这样即可用频率作为横坐标，描述每种频率下系统的反应就完全描述了系统的性能。从时域到频域，需要频谱分析技术——快速傅立叶转换（fast Fourier transformation，FFT）。经FFT后呼吸阻力分为2个部分：实部R（阻抗或阻力）和虚部X（电抗），其中实部表示同相位成分，虚部表示不同相位成分（实际上是90°相位差的成分）。如果呼吸系统完全由黏性阻力组成，流量和压力完全同相位，则虚部X 是0，而实部R 总是存在的，其大小即为黏性阻力的大小。

2.弹性阻力 如果呼吸系统阻力完全由弹性阻力构成，那么外加压力信号后流量变化总是与压力变化不一致，有90°的相位差，而且是超前的。弹性阻力的物理性质与电容相似，是能量的储存部件，本身不消耗能量，只是将压力变化转化为容积变化。同样由于时域上描述的困难和不方便，经过FFT后也采用频域表示方法。由于弹性阻力没有同相位成分，代表呼吸阻抗中同相位成分的实部R 为0；同样由于弹性阻力产生的流量（流速）超前，代表不同相位的成分的虚部X＜0（如果以压力信号的开始为时间的零点，那么负数就表示时间上的超前），而且有频率依赖性：当外加压力信号频率比较低时，弹性阻力表现得比较充分，虚部X 负值比较大；随着频率增加弹性阻力逐渐变小，最后虚部X 趋于0。(https://www.daowen.com)

3.惯性阻力 如果呼吸系统阻力完全是由惯性阻力构成，外加压力信号后，流速变化也与压力变化不一致，与弹性阻力一样也有90°的相位差，不过是滞后的。惯性阻力的物理性质与电感相似，它也是能量的储存部件，经FFT后，在频谱图上，惯性阻力的实部R 为0（即无同相位成分）；由于惯性阻力流速上的滞后，虚部X 总是＞0，也有频率依赖性，不过与弹性阻力相反，当外加的压力信号频率比较低时，惯性阻力很小，几乎为0；随着频率增加惯性阻力将逐渐呈现，X 也越来越大。

需强调该处X 表示的弹性和惯性阻力是经过FFT转换的特殊表示方法，与时间有关，其单位皆为L／（kPa·s）或L／（cm H2O·s），与黏性阻力的单位相同，但与传统意义上的弹性或惯性阻力概念、单位明显不同，在更多情况下主要反映周围气道阻力的变化，需正确认识，合理解读。