Глава 21. Легочное дыхание 593

Рис. 21.26. Влияние региональной неравномерности вентиляции и перфузии на газообменную функцию легких в целом. Для простоты приведены лишь два участка с различными уровнями вентиляции и перфузии; допускается, что аналогичные условия создаются в обоих легких. Вследствие региональной неравномерности и наличия венозно-артериальных шунтов разница в Ро между альвеолярным воздухом и артериальной кровью составляет 10 мм рт. ст.

этих показателей в верхнем участке альвеолярное Р_О2 должно составлять 114 мм рт. ст., а в нижнем — 92 мм. рт. ст. С учетом распределения альвеолярной вентиляции среднее альвеолярное Р_О2 = 102 мм рт. ст. Когда же происходит смешивание крови, оттекающей от того и другого участков и поразному насыщенной кислородом, Р_О2 в ней становится равным 97 мм рт. ст. Это означает, что в нижнем участке (более близком к основаниям) преобладает перфузия. За счет шунтового кровотока (с. 591) Р_О2 дополнительно снижается на 5 мм рт. ст., и в результате в артериальной крови становится равным 92 мм рт. ст. Таким образом, хотя во всех участках легких Р_О2 в капиллярах полностью уравновешено с Р_О2 в альвеолах, среднее артериальное Р_О2 на 10 мм рт. ст. меньше среднего альвеолярного Р_О2 изза функциональной неравномерности и венозноартериальных шунтов. По тем же причинам Р_СО2 в артериальной крови выше, чем в альвеолах, однако эта разница очень невелика и ее можно не учитывать.

Средние значения напряжений газов в артериальной крови. Конечный эффект внешнего дыхания отражает величины напряжения О₂ и СО₂ в крови системных артерий. По этим двум показателям можно судить о функции легких в целом. В связи с

этим важно установить «норму» для этих показателей; однако они, как и многие другие биологические параметры, колеблются в довольно широких пределах. Кроме того, напряжения дыхательных газов в крови претерпевают характерные возрастные изменения. Напряжение О₂ в артериальной крови у здоровых молодых людей в среднем составляет около 95 мм рт. ст. (12,6 кПа); к 40 годам оно снижается примерно до 80 мм рт. ст. (10,6 кПа), а к 70 годам - приблизительно до 70 мм рт. ст. (9,3 кПа) [39]. Возможно, эти изменения связаны с тем, что с возрастом увеличивается неравномерность функционирования различных участков легких. Напряжение СО₂ в артериальной крови, равное у молодых людей примерно 40 мм рт. ст. (5,3 кПа), с возрастом изменяется незначительно.

Измерение напряжения н содержания газов в артериальной крови [35, 50]. Напряжение кислорода чаще всего измеряют полярографически (рис. 21.27, А). При этом

Рис. 21.27. Упрощенная схема прибора для измерения РО2 и РСО2 в крови. А. Измерение ΡО2. В замкнутой цепи, включающей платиновый электрод и электрод сравнения, создается напряжение 0,6 В; электроды отделены от крови мембраной, проницаемой для газов (изображена красным). Молекулы О2 диффундируют через эту мембрану, и кислород восстанавливается на поверхности платинового электрода: в результате возникает электрический ток 1, величина которого пропорциональна напряжению О2 в крови. Б. Измерение РСО2; между двумя поверхностями стеклянной мембраны, проницаемой для ионов Н+, создается напряжение, величина которого пропорциональна pH. Это нвпряжение измеряется при помощи гальванометра; вся система отделена от крови мембраной, проницаемой для газов (изображена красным); через эту мембрану диффундируют молекулы СО2, и в результате pH раствора, окружающего стеклянную мембрану, изменяется. Таким образом, величина напряжения в цепи пропорциональна РСО2 в крови

594 ЧАСТЬ VI. ДЫХАНИЕ

используются два электрода - измеряющий (из платины или золота) и электрод сравнения. Оба их погружают в раствор электролита и поляризуют от источника напряжения (поляризующее напряжение = 0,6 В). При контакте с поверхностью благородного металла молекулы О₂ восстанавливаются. В результате в замкнутой электрической цепи возникает ток. который можно измерить при помощи амперметра: величина этого тока при определенном значении приложенного напряжения прямо пропорциональна числу молекул О₂, диффундирующих к поверхности электрода, т.е. напряжению О₂ в растворе. Обычно раствор электролита, в который погружены электроды, отделен от исследуемой крови мембраной, проницаемой для кислорода. Измерительную аппаратуру можно сделать настолько миниатюрной, что для анализа напряжения О₂ в артериальной крови потребуется всего несколько капель крови. Кровь при этом обычно берут из мочки уха, предварительно добившись того, чтобы кровоток в ней был максимальным. Необходимо, чтобы кровь не контактировала с воздухом при переносе ее в измерительную ячейку [44].

Напряжение СО₂ также можно измерять в очень небольших порциях артериальной крови (рис. 21.27, Б). В данном случае применяют электрод, который служит для измерения pH (с. 617). Как и при определении напряжения кислорода, между жидкостью, окружающей электрод, и кровью помещают мембрану, проницаемую для газов, но не для ионов. Вследствие этого на pH раствора электролита (NaHCO₃) могут влиять только изменения напряжения СО₂ в крови, и об этом напряжении можно судить по показаниям амперметра после его соответствующей калибровки. Измерять напряжение СО₂ в небольшом количестве крови можно также при помощи метода Аструпа (с. 623).

Если требуется измерить не напряжение, а содержание газов в крови, используют методы, при которых сначала полностью извлекают газы из крови, а затем измеряют их давление или объем. Чаще всего для этого используют манометрический аппарат Ван-Слайка (см. [3]). При работе с первыми образцами таких приборов требовались значительные количества крови (0.5-2 мл), которые можно было получить лишь путем пункции артерии. В дальнейшем эта методика была усовершенствована, и теперь она позволяет измерять содержание О₂ и СО₂ в небольшом объеме крови.