ラプラスの法則と肺胞：解剖学の誤解と物理学の誤用

生理学のほとんどの教科書で示されているように、肺胞の解剖学とインフレの仕組みの両方が、誤解され、誤って伝えられています。「ブドウの束」としてのアシヌスの典型的な表現は、その本当の解剖学に似ていません。肺胞は独立した小さな風船ではありません。この誤解の有病率のため、ラプラスの法則は、球体に適用されるように、肺胞インフレの力の機械的モデルとして、および肺胞の肺界面活性剤の必要性の説明として呼び出されました。肺胞はプリズムまたはポリ角形の形状です。つまり、壁は平坦であり、インフレのラプラス法の考慮事項は、これらの壁が交差する液体の非常に小さな湾曲した領域にのみ適用されます。肺胞は、結合組織「ケーブル」のマトリックスに吊り下げられ、一般的な穴あき壁を共有しているため、互いに容易に崩壊しません。界面活性剤には、肺胞壁の平面表面に沿って重要な機能があり、小さな気道を閉じる傾向がある力を緩和します。シリンダーに適用されるLaplaceの法則は、気道崩壊のメカニズムの重要な特徴ですが、球体に適用される法律は個々の肺胞には関係ありません。

Both the anatomy and the mechanics of inflation of the alveoli, as presented in most textbooks of physiology, have been misunderstood and misrepresented. The typical representation of the acinus as a "bunch of grapes" bears no resemblance to its real anatomy; the alveoli are not independent little balloons. Because of the prevalence of this misconception, Laplace's law, as it applies to spheres, has been invoked as a mechanical model for the forces of alveolar inflation and as an explanation for the necessity of pulmonary surfactant in the alveolus. Alveoli are prismatic or polygonal in shape, i.e., their walls are flat, and Laplace law considerations in their inflation apply only to the very small curved region in the fluid where these walls intersect. Alveoli do not readily collapse into one another because they are suspended in a matrix of connective tissue "cables" and share common, often perforated walls, so there can be no pressure differential across them. Surfactant has important functions along planar surfaces of the alveolar wall and in mitigating the forces that tend to close the small airways. Laplace's law as it applies to cylinders is an important feature of the mechanics of airway collapse, but the law as it applies to spheres is not relevant to the individual alveolus.