1. Вентиляция

Вентиляция обычно измеряется как суммарный объем выдоха за минуту (минутная вентиляция, или минутный объем дыхания — V_min, МОД). При постоянном дыхательном объеме:

Минутный объем дыхания = Частота дыхания х Дыхательный объем.

У взрослого человека в состоянии покоя МОД равен в среднем 5 л/мин.

Не вся газовая смесь, поступившая в легкие во время вдоха, достигает альвеол; некоторое ее количество остается в дыхательных путях и выдыхается, не подвергаясь обмену с альвеолярным газом. Эта часть дыхательного объема (V_T), не принимающая участия в газообмене, называется мертвым пространством (V_D). Альвеолярная вентиляция (V_A) — это та часть газа, поступающего в легкие за одну минуту, которая действительно принимает участие в газообмене.

V_A = ЧД X (V_T-V_Р).

Рис. 22-12. Зависимость работы дыхания от частоты дыхания у здорового человека, у пациента с повышенным эластическим сопротивлением и у пациента с повышенным сопротивлением дыхательных путей. (С разрешения. Из: Nunn J. F. Applied Respiratory Physiology, 3rd ed Butterworths, 1987.)

Мертвое пространство включает объем дыхательных путей, в которых не происходит газообмен (анатомическое мертвое пространство), и объем неперфузируемых альвеол (альвеолярное мертвое пространство). Сумма анатомического и альвеолярного мертвого пространства называется физиологическим мертвым пространством.

В норме у взрослого человека при вертикальном положении тела мертвое пространство равно 150 мл (примерно 2 мл/кг) и практически состоит только из анатомического мертвого пространства. Вес человека в фунтах приблизительно соответствует объему мертвого пространства в миллилитрах (1 фунт — 453 г.— Примеч. пер.). Объем мертвого пространства может изменяться под влиянием многих факторов (табл. 22-3).

Самостоятельное дыхание во время бодрствования

Самостоятельное дыхание в условиях анестезии

ИВЛ на фоне действия миорелаксантов

Рис. 22-13. Положение диафрагмы в конце выдоха (прерывистая линия) при самостоятельном дыхании во время бодрствования, при самостоятельном дыхании в условиях анестезии и при ИВЛ на фоне действия миорелаксантов. Заштрихованная зона показывает экскурсию диафрагмы. (С разрешения. Из: Froese А. В., Вгуап А. С. Effects of anesthesia and paralysis on diaphragmatic mechanics in man. Anesthesiology, 1974; 41: 242.)

Дыхательный объем у взрослых в среднем равен 450 мл (6 мл/кг), а отношение V_D/V_T в норме — 33 %. Эта величина может быть подсчитана по уравнению Бора:

V_D/V_t= (Р_AСО₂- Р_ЕСО₂)/Р_АСO₂,

где Р_AСО₂ — альвеолярное напряжение углекислого газа, а Р_ЕСО₂ — напряжение углекислого газа в смешанном выдыхаемом воздухе. Это уравнение применимо в клинике, если вместо Р_AСО₂ использовать напряжение углекислого газа в артериальной крови (РаСО₂), так как они приблизительно равны между собой, а в качестве Р_ЕСО₂ — среднюю величину РЕСО₂, измеренную в течение нескольких минут.

Регионарные различия вентиляции в легких

Вне зависимости от положения тела альвеолярная вентиляция в легких происходит неравномерно. Правое легкое вентилируется лучше, чем левое (53 и 47 % соответственно), и нижерасположенные зоны обоих легких вентилируются лучше, чем вышерасположенные, так как в результате действия силы тяжести создается градиент внутриплевралъного (и, соответственно, транспулъмоналъного) давления. Внутриплевральное давление возрастает (становится менее отрицательным) на 1 см вод. ст. сверху вниз на каждые 3 см протяженности легких. В результате альвеолы из различных зон оказываются в разных точках кривой легочной растяжимости (рис. 22-14). Альвеолы в верхних отделах легких из-за более высокого транспульмонального давления расправлены почти максимально, относительно нерастяжимы и значительно меньше увеличиваются в объеме во время вдоха. И наоборот, альвеолы в нижних отделах легких благодаря более низкому транспульмональному давлению более растяжимы и больше увеличиваются во время вдоха. Сопротивление дыхательных путей также способствует возникновению регионарных различий в легочной вентиляции. Конечный альвеолярный объем при вдохе определяется исключительно растяжимостью только в том гипотетическом случае, если время вдоха не ограничено. В действительности же время вдоха лимитировано частотой дыхания и временем, необходимым для выдоха; следовательно, слишком короткое время вдоха не позволит альвеолам достичь ожидаемого объема. Кроме того, заполнение альвеол воздухом происходит по экспоненте, которая зависит как от растяжимости, так и от сопротивления дыхательных путей. Поэтому даже при нормальной продолжительности вдоха изменения растяжимости или сопротивления могут препятствовать полному расправлению альвеол.

ТАБЛИЦА 22-3. Факторы, влияющие на величину мертвого пространства

Фактор	Эффект
Положение тела
Вертикальное	↑
Лежа на спине	↓
Состояние дыхательных путей
Шея разогнута	↑
Шея согнута	↓
Пожилой возраст	↑
Установка воздуховода	↓
ИВЛ	↑
Лекарственные препараты
Холиноблокаторы	↑
Легочный кровоток
Эмболия легочной артерии	↑
Артериальная гипотония	↑
Заболевания легких	↑

Постоянные времени

Расправление легких во время вдоха можно описать математически с использованием постоянной времени, τ.

τ = Общая растяжимость х Сопротивление дыхательных путей.

Время, соответствующее 1 τ — это время, необходимое для расправления альвеолы на 63 % от максимального объема. Расправление на 99 % требует времени, равного 4 τ.

Регионарные различия в сопротивлении или растяжимости не только влияют на расправление альвеол, но могут стать причиной асинхронного заполнения альвеол во время вдоха; некоторые альвеолы продолжают заполняться и тогда, когда из других альвеол газ уже начал выходить.

Если человек, не имеющий патологии органов дыхания, будет дышать с максимальной частотой, постоянные времени в регионах его легких изменятся. При частом поверхностном дыхании верхние отделы легких начинают вентилироваться лучше нижних.