Мертвое пространство.

Мертвое пространство - это пространство воздухоносных путей, где газообмен не происходит. У взрослого человека в газообмене не участвует воздух, заполняющий воздухоносные пути, начинающиеся с полости носа и заканчивающиеся трахеей, бронхами и бронхиолами.

Мертвое пространство выполняет ряд функций:

1) Вдыхаемый воздух частично очищается уже при прохождении через носовую полость, слизистая которой улавливает мелкие частицы, пыль и бактерии. Важную роль в очищении воздуха играет эпителий воздухоносных путей.

2) При вдохе воздух увлажняется, насыщаясь водяными парами в значительной степени в носу и гортани.  

3) Еще одна функция дыхательных путей - согревание дыхательного воздуха. Длительность вдоха достаточна велика для того, чтобы к моменту поступления в легкие воздух нагрелся почти до температуры тела.

Таким образом, мертовое пространство участвует в кондиционирующей функции воздухоносных путей - увлажнение, обогревание и очищение вдыхаемого воздуха.

4) Кроме того, воздух, заполняющий мертвое пространство, играет роль буфера, который сглаживает колебание состава альвеолярного газа в ходе дыхательного цикла.

2 Этап. Обмен газов в легких.

Перенос газов в системе дыхания происходит двумя способами: диффузионный и конвективный перенос газов. В трахее, бронхах и бронхиолах перенос газов происходит путем конвекции. В респираторных бронхиолоах и альвеолярных ходах, где воздух движется очень медленно, к процессу конвекции присоединяется диффузионный обмен, обусловленный градиентом парциальных давлений дыхательных газов: молекулы кислорода перемещаются в альвеолы, где парциальное давление кислорода ниже, чем во вдыхаемом воздухе, а молекулы углекислого газа - в обратном направлении.

Функциональной единицей легких является ацинус. Каждый ацинус вентилируется теминальной бронхиолой, которая заканчивается альвеолярными мешками, в стенках этих мешков находятся альвеолы. Диаметр альвеолы от 0,18 до 0,26 мм. В легких их около 300 млн.

За 1-2 с газовый состав альвеол обновляется за счет поступления атмосферного воздуха.

Коллатеpальная вентиляция.

В легких существует так называемая коллатеpальная вентиляция, котоpая позволяет в случае закупоpки бpонхов осуществлять дыхание за счет наличия в легких дополнительных, запасных путей между долями, сегментами, ацинусами. До 30-40% воздуха может поступать в альвеолы за счет коллатеpальной вентиляции.

В альвеоляpной стенке имеются поpы Кона (D=10 мкм). Между отдельными ацинусами есть сообщения, котоpые начинаются от альвеоляpных ходов одного ацинуса и заканчиваются в альвеоляpном мешке дpугого ацинуса. Инспиpатоpные бpонхиолы одного сегмента могут соединяться с теpминальными бpонхиолами соседнего сегмента (так называемые бpонхиолы Маpтина). В целом считается, что pеспиpатоpные бpонхиолы являются основой коллатеpальной вентиляции легких.

Соотношение между вентиляцией и перфузией.

Эффективность легочного дыхания варьирует в разных частях легкого. Эта вариабельность в значительной мере объясняется соотношением между вентиляцией и перфузией. Указанное соотношение определяется числом вентилируемых альвеол, которые соприкасаются с хорошо перфузируемыми каппилярами. При спокойном дыхании у человека верхние отделы легкого расправляются полнее, чем нижние отделы, но при вертикальном положении нижние отделы перфузируются кровью лучше, чем верхние. По мере увеличения ДО нижние части легкого используются все больше и лучше перфузируются.

Итак, для нормального процесса обмена газов в легочных альвеолах необходимо чтобы вентиляция альвеол находилась в определенном соотношении с перфузией их капилляров кровью, т.е. МОД должен соответствовать МОК, протекающему через сосуды малого круга. Например, при альвеолярной вентиляции, равной 6 л/мин, минутный объем крови должен составить около 7 л/мин. В обычных условиях вентиляционно-перфузионный коэффициент у человека составляет ВПК=АВЛ/МОК=6/7=0,8-0,9.

Газообмен в легких может зависеть от влияния многих биологически активных веществ. Так, например, адpеналин и ангиотензин-2 вызывают сужение легочных аpтеpиол; сеpотонин и гистамин - сужение легочных вен. В отличие от pеакции сосудов большого кpуга локальное повышение паpциального давления углекислого газа или понижение паpциального давления кислоpода, или же одновpеменно и то и дpугое, вызывает сужение сосудов. Таким обpазом, огpаничивается пpиток кpови к плохо вентилиpуемым альвеолам и достигается пpеимущественная пеpфузия хоpошо вентилиpуемых альвеол.

Перенос кислорода из альвеолярного воздуха в кровь и углекислого газа из крови в альвеолы происходит исключительно путем диффузии. Ее движущей силой служат разности (градиенты) парциальных давлений (напряжений) кислорода и углекислого газа по обе стороны аэрогематического барьера, образованного альвеолокапиллярной мембранной.

Воздух и среды	Парциальное давление и на-		Содержание газов, %
организма	пряжение газов, мм рт.ст.
Атмосферный воздух	158	0,2	20,9	0,03
Выдыхаемый воздух	124	30	16,4	4
Альвеол. воздух	110	40	14,5	5,5
Артериал. кровь	100	40	20	52
Венозная кровь	40	46	12	57
Ткани:
клетки	0	60-70
межклеточная жидкость	20-40	70

В ходе диффузии молекулы растворенного кислорода и углекислого газа преодолевают слои: 1- сурфактанта, 2- альвеолярный эпителий и 3- эндотелий кровеносного капилляра. А так как в транспорте газов принимают участие эритроциты, поэтому газы еще преодолевают 4- слой плазмы и 5- мембраны эритроцитов.

Чтобы произошел газообмен в легких необходима разность парциальных давлений обмениваемых газов. Парциальное давление  - это давление газа в смеси газов.

Давление атмосферного воздуха на уровне моря в среднем составляет 760 мм рт. ст., содержание кислорода во вдыхаемом воздухе составляет - 20,9%. Исходя из этого, несложно установить парциальное давление кислорода в атмосферном воздухе:

760 - 100%

х - 20,9%, мм рт.ст.

Аналогичные расчеты можно произвести для углекислого газа, зная, что его содержание в атмосферном воздухе равно 0,03 %.

При расчете парциального давления газов в альвеолярном воздухе необходимо учесть давление водяных паров. На их долю приходится в среднем 47 мм рт.ст. Поэтому пропорция будет выглядеть следующим образом:

760 — 47 = 713 мм рт.ст.

713 - 100 % х =713 х 14,5/100 = 102,39 мм рт.ст.

х - 14,5 % /О₂ в альвеолярном воздухе/

Аналогично рассчитывается парциальное давление для углекислого газа, зная что в альвеолярном воздухе углекислого газа - 5,5 %.

Давление газов в жидкости называют парциальным напряжением газов. Парциальное напряжение газа в крови или в тканях - это сила, с которой молекулы растворенного газа стремятся выйти в газовую фазу. Выражается это давление в мм рт. ст. В артериальной крови парциальное напряжение кислорода достигает почти 100 мм рт. ст., в венозной крови около 40 мм рт.ст., а в клетках 0 - 10-15 мм рт. ст. Напряжение углекислого газа в артериальной крови - около 40 мм рт. ст., в венозной крови 46 мм рт. ст., а в тканях - до 60 мм рт. ст.

Таким образом, за счет разности давлений газов между альвеолярным воздухом и венозной кровью за 1-2 с газовый состав выравнивается и венозная кровь превращается в артериальную.