191. Легочная диффузия. Факторы, определяющие диффузию. Нормальное
соотношение между парциальными давлениями дыхательных газов в альвеолярном
воздухе и артериальной крови.
Диффузия происходит через аэрогематический барьер, состоящий из сурфактанта, двух БМ, эндотелия капилляров и альвеолоцита первого порядка. СО2 выделяется из крови в альвеолы, О2 поступает в кровь из альвеол.
Скорость переноса газа через аэрогематический барьер определяется уравнением:
V = k * S * (P1 – P2)/l, где k – диффузионный коэффициент Крога – произведение коэффициента диффузии диффундирующего газа на величину растворимости этого газа (коэффициенты диффузии для СО2 и О2 мало отличаются, а величина растворимости СО2 в 20 раз превышает растворимость О2, следовательно, скорость переноса углекислого газа приблизительно в 20 раз больше); S – площадь диффузионной поверхности; (Р1-Р2) – градиент парциального давления газов по обе стороны мембраны; l – толщина мембраны.
Градиент давлений – движущая сила диффузии.
При прохождении через воздухоносные пути воздух увлажняется и нагревается и давление водяных паров составляет 47 мм рт. ст. Следовательно, общее давление сухой газовой смеси будет 713 мм рт. ст.
В процессе вентиляции лёгких изменение содержания СО2 и О2 в альвеолярной смеси является следствием потребления организмом О2 и выделения СО2.
В выдыхаемом воздухе количество О2 несколько возрастает, а СО2 уменьшается по сравнению с альвеолярной газовой смесью вследствие того, что к ней добавляется воздух мёртвого пространства, не участвующий в газообмене.
Когда газ растворён в жидкости, то используют термин напряжение. Напряжение выражают в тех же единицах.
Напряжение газов в артериальной крови (О2 – 100 мм рт. ст., СО2 – 40 мм рт. ст.)
Напряжение газов в венозной крови (О2 – 40 мм рт. ст., СО2 – 46 мм рт. ст.)
192. Вентиляционно-перфузионное отношение. Изменения парциальных
давлений дыхательных газов при сдвигах вентиляционно-перфузионного
отношения. Нормальные значения вентиляционно-перфузионного отношения.
Гипоксическая вазоконстрикция и ее роль в поддержании вентиляционно-
перфузионного отношения. Равномерность вентиляционно-перфузионного
отношения, ее значение для нормальной функции внешнего дыхания. Причины
нарушений внешнего дыхания при неравномерности вентиляционно-перфузионного
отношения.
Вентиляционно-перфузионным соотношением (ВПС) называют отношение объема вентиляции к объему кровотока в каком-либо участке легкого. Другими словами, ВПС определяет, какое количество воздуха с каким количеством крови в легких одномоментно соприкасается. В норме общее ВПС составляет 0,8-1, то есть каждый момент времени в легких в среднем каждые 4 мл воздуха соприкасается с 5 мл крови.
Низкое значение ВПС указывает на низкую вентиляцию нормально перфузированных участков лёгкого. Парциальные давления газов в лёгочной единице приближаются к свойственным для венозной крови.
Высокое значение ВПС указывает на вентиляцию слабо перфузированных участков лёгкого. Парциальные давления газов в лёгочной единице приближаются к свойственным для вдыхаемого воздуха.
Легочная вазоконстрикция в ответ на гипоксию снижает перфузию в плохо вентилируемых или невентилируемых частях легких и направляет кровоток в лучше вентилируемые подразделения, тем самым восстанавливая вентиляционно-перфузионное отношение.
Газообмен происходит только в одновременно перфузируемых и вентилируемых альвеолах. В покое перфузируется около половины альвеол. Верхние отделы лёгких как вентилируются, так и кровоснабжаются хуже, чем нижние.
Для нормальной функции внешнего дыхания недостаточно, чтобы ВПО было нормальным (то есть составляло 0,8— 1,0) для легких в целом: оно должно быть еще и равномерным, то есть сравнительно одинаковым (и нормальным) в разных отделах легких. Представим себе, например, такую (сильно преувеличенную) ситуацию. Пусть в левом легком по тем или иным причинам вентиляция снизилась и ВПО уменьшилось в два раза, составив 0,4. Казалось бы, при этом может компенсаторно возрасти вентиляция правого легкого, и если ВПО в нем увеличится вдвое (до 1,6), то в среднем для обоих легких ВПО будет нормальным (0,8) и внешнее дыхание не пострадает. Однако на самом деле это не так: даже если среднее ВПО нормально, но в разных отделах легких различно (то есть имеется неравномерность ВПО), то функция внешнего дыхания нарушается, то есть изменяются парциальные давления дыхательных газов в артериальной крови. Особенно при этом страдает (уменьшается) парциальное давление кислорода. Рассмотрим причину этого на модели, приведенной на рисунке. На этом рисунке в виде альвеол представлены два отдела легких. В левой альвеоле вентиляция снижена; в результате парциальное давление кислорода рО2 уменьшено до 50 мм рт. ст. и этому рО2, как видно из сатурационной кривой, соответствует сниженная объемная концентрация кислорода (сО2), равная 16 об% (норма — 20 об%). В правой альвеоле вентиляция, напротив, повышена и рО2 увеличено до 150 мм рт. ст.; однако в связи с тем, что уже при 70 мм рт. ст. гемоглобин полностью насыщается кислородом, этому рО2 соответствует не повышенная, а нормальная сО2, равная 20 об%. Кровь, оттекающая от обеих альвеол, смешивается, и в результате сО2 принимает среднее значение — 18 об%. Этой сО2 соответствует рО2, равное 60 мм рт. ст., то есть пониженное (а не среднее между 50 и 150!). Таким образом, в связи с особенностями сатурационной кривой для О2 снижение ВПО в одних отделах легких не может быть компенсировано повышением ВПО в других отделах.
Такая неравномерность вентиляционно-перфузионного отношения является одной из самых распространенных причин нарушения функции внешнего дыхания в патологии.
