2.1.5. Интегральный показатель вентиляции

Говоря о какой-либо функции организма, мы обычно пытаемся найти такой ее параметр, который бы наиболее полно и информативно характеризовал ее состояние. Зная теперь в общих чертах механизмы регуляции вентиляции и проведя некоторые рассуждения, мы сможем выбрать интегральный показатель вентиляции.

Вентиляция необходима для постоянного обновления воздуха в альвеолах, откуда уходит кислород (в капиллярную кровь) и куда поступает CO₂(из капиллярной крови). Забегая вперед, скажем, что эти газы движутся по градиенту концентрации, который обеспечивает силу, «проталкивающую» газы через альвеолокапиллярную мембрану. Никакая гипервентиляция при дыхании атмосферным воздухом не повыситp_aO₂выше, чемpO₂в атмосфере (практически жеpO₂в альвеолах никогда не достигнетpO₂атмосферы, то есть имеется потолок градиентаpO₂между альвеолами и капиллярной кровью). Выделяющийся же в альвеолыCO₂может быть удален оттуда только с помощью вентиляции (вентиляция помещений имеет, в общем-то, ту же цель), причем, чем выше вентиляция, тем эффективнее выводитсяCO₂. К тому же, мы теперь знаем, чтоp_aCO₂— главный фактор регуляции вентиляции у здоровых. Таким образом, мы можем заключить, что

интегральным показателем вентиляции является p_aCO₂.

Это, кстати, было подтверждено и в эксперименте на собаках. С помощью миорелаксантов у них выключалась вентиляция, а кислород подводился в необходимом количестве в трахею через катетер. В процессе эксперимента установлено, что со временем происходит значительное повышение p_aCO₂, в то время, как гипоксемия не развивается. (Кстати, такой тип дыхания называетсядиффузионным).

2.1.6. Региональные различия вентиляции легких

Эти различия обнаружены при исследованиях на добровольцах, которым давали вдыхать газовую смесь с радиоактивным ксеноном (¹³³Xe). Оказалось, что вентиляция убывает в направлении снизу вверх, достигая минимума в области верхушек (в вертикальном положении обследуемого).

2.2. Диффузия

2.2.1. Законы диффузии

По закону Фика скорость диффузии газа через слой ткани прямо пропорциональна площади этого слоя и градиенту концентраций газов по обе стороны слоя и обратно пропорциональна толщине слоя. Кроме того, скорость диффузии определяется константой диффузии (диффузионной способностью), зависящей от свойств слоя ткани и диффундирующего газа. Применительно к ФВД в качестве слоя ткани выступает альвеолокапиллярная мембрана. Ее общая площадь, как уже упоминалось, по разным данным составляет от 80 до 150 м², а толщина — менее 0,5 мкм. Диффундирующие газы, которые нас интересуют, —O₂иCO₂. Диффузионная способность прямо пропорциональна растворимости газа в тканях мембраны и обратно пропорциональна квадратному корню из молекулярной массы газа. Поскольку молекулярные массыO₂иCO₂различаются незначительно, а растворимостьCO₂значительно выше, чем растворимостьO₂, диффузионная способность уCO₂в 20 раз выше, чем уO₂. Из этого следует, что нарушения диффузии прежде всего отражаются на уровнеpO₂.

Кроме собственно процесса диффузии на скорость диффузии O₂влияет и скорость перфузии, которая влияет на градиент концентрацииO₂за счетpO₂. Это можно понять, представив следующую теоретическую ситуацию. Представим себе, что к альвеоле подошла кровь, полностью лишенная кислорода, и остановилась. Тогда в первое время скорость диффузии кислорода будет максимальной и постоянной, так как в начале кислород будет связываться с гемоглобином и в растворенном состоянии кислорода практически не будет. По мере насыщения гемоглобина кислородом последнего в крови будет становиться все больше в растворенном состоянии, то есть будет растиp_aO₂, следовательно градиент концентраций будет снижаться и скорость диффузии начнет уменьшаться. (Например, закись азотаN₂Oс гемоглобином не связывается, следовательно скорость ее диффузии будет все время снижаться, а угарный газCO, наоборот, связывается с гемоглобином сильнее, чем кислород, и скорость его диффузии будет максимальной длительное время). Поскольку на самом деле кровь все время находится в движении, то чем быстрее она движется, тем меньше гемоглобина успеет связаться с кислородом и тем больше его будет в физически растворенном состоянии, и тем меньше будет скорость диффузии. В норме в состоянии покояp_aO₂в альвеолах и крови выравнивается, когда эритроцит успевает пройти только¹/₃пути по капилляру, то есть по процессу диффузии у кислорода еще имеется запас.