Соотношение между вентиляцией и перфузией легких.
Для газообмена в легких большое значение имеет соотношение между альвеолярной вентиляцией и кровотоком через малый круг кровообращения. Определенному минутному объему дыхания должен соответствовать определенный минутный объем кровотока, или перфузия капилляров альвеол – вентиляционно-перфузионное отношение, или коэффициент. Вернемся к рисунку 6, рассчитаем этот коэффициент, исходя из того, что минутный объем кровотока в малом круге кровообращения (как и в большом) в норме равен 5000мл. Минутная альвеолярная вентиляция составляет 5200мл. При делении 5200 на 5000 получим вентиляционно-перфузионный коэффициент, который в норме не должен быть меньше 0.8 - 0.9.
В отдельных частях легких соотношение между вентиляцией и перфузией неравномерно, что зачастую влияет на локализацию патологического процесса в той или иной доле легкого.
Рисунок 7. Распределение кровотока в различных зонах легкого
Оказывается, 90% капиллярного кровотока легких приходится на зону 2 (рис. 7), остальные 10% распределяются между 1 и 3 зонами. В верхушках легких давление в легочных артериях ниже альвеолярного. При этом возможно спадение капилляров. В норме это случается редко, однако возможно в случае кровопотери или снижении артериального давления. В средней части давление в артериолах выше альвеолярного, а в нижних отделах даже венозное давление выше альвеолярного. Различное давление в сосудистом русле легких обусловлены силами гравитации и изменяется при изменении положения тела, в воде, в состоянии невесомости. Следует иметь в виду, что дыхательные колебания внутригрудного давления, действуя по принципу «двойного насоса», не только обеспечивают вентиляцию легких, но и стимулируют венозный возврат крови к сердцу.
Газообмен и транспорт газов Газовый состав альвеолярного воздуха
Газообмен – это процесс выравнивание парциальных давлений газов в двух средах. Этот процесс осуществляется исключительно пассивным путем, движущей силой является градиент парциальных давлений газов. В организме человека и млекопитающих газообмен протекает в легких и тканях. В легких – это процесс обогащения венозной крови кислородом и удаление углекислого газа, а в тканях процесс переноса кислорода из капиллярной крови в ткани и удаление углекислого газа из тканей в кровь.
Обогащение кислородом венозной крови происходит путем переноса кислорода из альвеолярного воздуха в кровь. Остановимся подробнее на этом понятии, поскольку альвеолярный воздух – это внутренняя газовая среда нашего организма.
Прежде всего, заметим, что правильнее называть альвеолярный воздух альвеолярным газом, потому, что его состав существенно отличается от состава атмосферного воздуха. При спокойном дыхании состав альвеолярного газа мало зависит от фаз вдоха и выдоха, это постоянство состава альвеолярного газа является необходимым условием протекания газообмена. Дело в том, что дыхание – циклический процесс, а кровоток в капиллярах легких – непрерывный. Во время дыхательного цикла наблюдаются короткие периоды остановки дыхания – апноэ (на высоте вдоха и в конце выдоха), при которых вентиляции не происходит, а обмен газами продолжается. Если бы в течение этих периодов ФОЕ не обеспечивала сохранение в альвеолах некоторого количества кислорода, насыщение артериальной крови кислородом снизилось. Воздух, заполняющий мертвое пространство, играет роль буфера, который сглаживает колебания состава альвеолярного газа в ходе дыхательного цикла.
Газообмен это пассивный процесс, который протекает по градиенту давлений, попробуем установить величины этих градиентов. У здоровых людей парциальное давление углекислого газа в альвеолах практически совпадает с его напряжением в крови и составляет около 40 мм рт. ст. Парциальное давление кислорода в альвеолах равно в среднем 100 мм рт. ст. Нормальной величиной вентиляции для отдельного человека является та, которая обеспечивает эти значения. Постоянство состава альвеолярного воздуха поддерживается рефлекторной регуляцией МОД.
Вспомним, что парциальное давление – часть общего давления, приходящееся на отдельный газ (если бы он занимал весь объем смеси). Парциальное давление газа в смеси можно рассчитать по формуле:
Р газа = Р смеси С (%) / 100%, где С – процентное содержание газа.
Для воздуха: Р атм = 760 мм рт.ст.
С кислорода = 20,9 %
Р кислорода = 159 мм рт.ст.
При изменении атмосферного давления изменяется и парциальное давление газов.
Таблица 2